空气流量测定装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种测量精度高的空气流量测定装置。该空气流量测定装置包括：副通路，其取入吸气管内流过的流体流量的一部分；传感元件，其配置在副通路，测量流体流量；电路部，其将传感元件检测出的流体流量转换为电信号；连接器部，其具有与电路部电连接并将信号输出到外部的连接器；和壳体，其支承传感元件和电路部，传感元件配置在吸气管内，传感元件具有形成于半导体衬底的空洞部、和以覆盖空洞部的方式形成的由薄膜部构成的隔膜，传感元件安装于引线框，传感元件和引线框的表面以传感元件的隔膜部和引线框的一部分露出的方式用树脂模塑封装，在上述引线框，形成有至少一个以上的将空洞部与模塑封装的外部连结的孔。
【专利说明】空气流量测定装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及测量流体的流量的流量测定装置，特别涉及适用于汽车的内燃机的吸入空气流量的空气流量测定装置。
【背景技术】
[0002]迄今为止，作为设置于汽车等的内燃机的吸入空气通路的用于测定吸入空气量的空气流量传感器，发热式的空气流量传感器能够检测质量空气量，所以成为了主流。
[0003]通过半导体微细加工(micro machining)技术使传感元件部分地形成为薄膜状，由此能够使空气流量传感器具有高速响应性。以下，将该薄膜部称为隔膜(diaphragm)。在隔膜上图案形成(patterning)有发热电阻体、和与发热电阻体接近的两个以上的感温电阻体。发热电阻体被固定地控制为与周围温度相比在某个规定温度以上发热，感温电阻体检测其温度分布。因为温度分布根据传感元件上通过的空气量的大小而变化，所以能够通过相对于空气的流动方向配置在上游和下游的感温电阻体检测该温度分布变化量来测定空气量。
[0004]在上述使用传感元件的发热式空气流量计中，作为一种方法可以考虑通过传递模塑(transfer mold)等用树脂对传感元件和搭载传感元件的引线框的周围进行封装的方法。
[0005]这是因为与在陶瓷等衬底上安装传感元件和电路的发热式空气流量计相比能够减少结构部件个数和连接部位。
[0006]此处列举采用上述传感元件和对传感元件进行了封装的结构的热式流量计的技术问题。
[0007]首先，隔膜上配置的发热电阻体和感温电阻体在被施加应力时，电阻值因压电效应而变化，因此成为检测空气量的误差主要原因。在隔膜部的正面和背面产生压力差时，隔膜部变形，对发热电阻体和感温电阻体施加应力。因此，抑制隔膜部的正面与背面的压力差成为课题。
[0008]作为降低隔膜正面与背面的压力差的方法，在专利文献I中，记载了在隔膜正面或搭载传感元件的衬底背面设置有开口部，使隔膜背面的空洞部与隔膜正面的大气压连通的技术。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2008-20193号公报
【发明内容】
[0012]发明想要解决的技术问题
[0013]但是，在专利文献I中记载的方法中，隔膜正面或支承隔膜的衬底的背面侧的开口部暴露在吸气管内，所以不能完全避开从此处进入的污损物和液滴。[0014]在将传感元件搭载在引线框上，通过传递模塑技术进行封装的情况下，隔膜背面的空洞部与外部大气完全隔断。因此，当芯片封装(chip package)的周围温度变化时，隔膜背面的空洞部内的空气的体积发生变化，因施加于隔膜正面的大气压与隔膜背面的气压差，隔膜发生变形。隔膜上的发热电阻体和感温电阻体因该变形而受到压电效应，电阻值发生变化，结果导致检测空气量产生误差。
[0015]因此，需要使隔膜部背面的空间与大气连通，消除温度的影响引起的隔膜正面与背面的气压差。
[0016]此外，为了检测流量而在隔膜上配置有发热电阻体，但如上所述，吸气管内的水滴和污损物向隔膜部飞来。为了消除上述气压差，需要使隔膜部背面的空间在热式空气流量计的某处开口，但在暴露于吸气管内的位置开口时，到达开口部的污损物和水滴有可能将开口部堵塞。
[0017]另外，存在传感元件的搭载位置偏移的技术问题。如上所述，加热器生成的温度分布的原理是检测通过其表面的空气的流速。因为安装传感元件的副通路内的流速分布不均匀，所以当传感元件的安装位置偏移时，传感元件检测的流速也发生变化，不能准确地测量空气量。因此高精度地将传感元件搭载在封装内成为课题。
[0018]本发明的目的在于提供一种测量精度高的空气流量测定装置。
[0019]用于解决问题的技术方案
[0020]为了达成上述目的，本发明的空气流量测定装置包括:副通路，其取入吸气管内流过的流体流量的一部分；传感元件，其配置在上述副通路，测量上述流体流量；电路部，其将上述传感元件检测出的流体流量转换为电信号；连接器部，其具有与上述电路部电连接并将信号输出到外部的连接器；和壳体，其支承上述传感元件和上述电路部，上述传感元件配置在上述吸气管内，上述传感元件具有形成于半导体衬底的空洞部、和以覆盖上述空洞部的方式形成的由薄膜部构成的隔膜，
[0021]上述传感元件安装于引线框，上述传感元件和上述引线框的表面以上述传感元件的隔膜部和上述引线框的一部分露出的方式用树脂模塑封装，在上述引线框，形成有至少一个以上的将上述空洞部与上述模塑封装的外部连结的孔。
[0022]发明效果
[0023]根据本发明，能够提供一种测量精度高的空气流量测定装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是热式空气流量计搭载到吸气管的搭载状态。
[0025]图2是热式空气流量计的构造和部件结构。
[0026]图3是传感元件的检测部。
[0027]图4是实施例1的芯片封装的平面图和截面图。
[0028]图5是实施例1的部件形状的引线框部装的盖框(cover frame)、粘接齐U、引线框的平面图和截面图(I)。
[0029]图6是实施例1的工序，表不搭载有盖框的状态的平面图和截面图。
[0030]图7是实施例1的工序，表示在引线框部装上搭载有传感元件的状态的平面图和截面图。[0031]图8是实施例1的工序，表不传递模塑后的平面图和截面图。
[0032]图9是表示实施例2的图。表示实施例1的替代方案的部件形状的引线框部装的盖框、粘接剂、引线框的平面图和截面图(I)。
[0033]图10是表示实施例3的图。表示实施例1的替代方案的部件形状的引线框部装的盖框、粘接剂、引线框的平面图和截面图(2)。
[0034]图11是表示实施例4的图。表示包括连通孔的外引线(out lead)的截断部位。
[0035]图12是包括连通孔的外引线截断部的切口放大图。
[0036]图13是搭载有多个芯片时的替代方案和提高截断部的连接可靠性的替代方案。
[0037]图14是实施例8的引线框部装的部件形状盖框、粘接剂、引线框的平面图和截面图。
[0038]图15是实施例8的工序，表示搭载有盖框的状态的平面图和截面图。
[0039]图16是实施例8的工序，表示在引线框部装上搭载有传感元件的状态的平面图和截面图。
[0040]图17是表示实施例9的图。表示实施例1的替代方案的部件形状的引线框部装的盖框、粘接剂、引线框的平面图和截面图(I)。
[0041]图18是表示实施例10的图。表示实施例1的替代方案的部件形状的引线框部装的盖框、粘接剂、引线框的平面图和截面图(2)。
[0042]图19是实施例11的使引线框折弯并用冲压法形成连通槽的替代方案。
[0043]图20是实施例11的使引线框折弯并用冲压法形成连通槽的替代方案。
[0044]图21是实施例11的使引线框折弯并用蚀刻法形成连通槽的替代方案。
[0045]图22是实施例11的使引线框折弯并用蚀刻法形成连通槽的替代方案。
[0046]图23是实施例12的引线框部装的部件形状盖框、粘接剂、引线框的平面图和截面图。
[0047]图24是实施例12的工序，表示搭载有盖框的状态的平面图和截面图。
[0048]图25是实施例12的工序，表示在引线框部装上搭载有传感元件的状态的平面图和截面图。
[0049]图26是实施例12的工序，表示传递模塑后的平面图和表示将传递模塑时的引线框用模具按压的状态的截面图。
[0050]图27是实施例13的在引线框上通过追加工形成连通孔的方法。
[0051]图28是实施例14的用管状的部件形成连通孔的方法。
[0052]图29是实施例15的贯通孔周边的芯片接合(die bond)材料接受部。
【具体实施方式】
[0053]以下，按照附图，对本发明的实施例进行详细说明。
[0054][实施例1]
[0055]以下，对作为本发明的一实施例的实施例1进行说明。
[0056]如图1所示，热式流量计100中，凸缘部99通过螺纹紧固(彳、止A )等机械的紧固方法安装在吸气管140。热式流量计100大体由副通路101、电路室102、连接器部103构成，经由连接器部103内的连接器引线111与控制发动机的E⑶电连接。吸气管140内部流过的吸入空气Iio从热式流量计100的上游侧开口部105进入副通路内，流向下游侧开口部106。在副通路101内配置有传感元件701，其检测通过吸气管140内的吸入空气110中分流到副通路101内而被取入的风的流动。
[0057]以下，用作为图1的A-A截面图的图2，说明热式流量计100的部件结构和构造。
[0058]热式流量计100的电路室102和副通路101被壳部件201和盖部件202、内含传感元件701及其驱动电路的芯片封装203包围而构成。这些部件相互通过热固化性的粘接剂104将周围粘接。由此，电路室102内完全保持气密，即使吸入空气通过副通路101内，吸入空气110也不会进入电路室102内。但是，当电路室完全气密时，在将热固化性的粘接剂104加热固化的过程中电路室内的空气膨胀，壳部件201与盖部件202不能正确接合。
[0059]因此，需要泄放电路室102内的膨胀的空气，在连接器103的内部设置与电路室102相连的换气孔108，电路室102内部的空气与吸气管外的大气109连通。
[0060]芯片封装203的外引线305与连接器部103内部的连接器引线111通过铝线112等电连接。此处如图2 (b)所示，芯片封装的外引线305也可以兼作连接器弓丨线111，在这种情况下也可以不使用铝线112和电路室102。
[0061]图3(a)表示流量检测部的最低限度的电路结构，图3(b)表示流量检测部的结构，图3(c)表示图3(b)的A-A截面图。用这些图说明在检测部隔膜702上被实施图案形成的流量检测部的代表例和工作原理。
[0062]通过图案形成在隔膜702上形成有流量检测部4。流量检测部4包括加热器电阻(发热电阻体)7和非加热电阻(感温电阻体)9，它们连接到与流量检测部4分开形成的驱动电路5。加热器电阻7通过从后述的驱动电路5使电流通电而发热，将其周围的流体(空气)加热到至少高于周围温度的温度。非加热电阻9是检测流量检测部周边的流体温度的电阻，加热器电阻7被驱动电路5加热控制为比该检测出的温度高某一固定温度以上。
[0063]另外，流量检测部4包括:配置在加热器电阻7的下游侧附近的温度传感器(温度检测电阻体)11、12，和配置在加热器电阻7的上游侧附近的温度传感器(温度检测电阻体)13、14，它们通过与流量检测部4分开形成的恒压源26连接，构成电桥电路45。
[0064]驱动电路5包括配置在在其内部的固定电阻8、10和运算放大器15，由此构成而作为对加热器电阻7进行加热控制的加热器控制电路。通过该驱动电路5，来自运算放大器15的电流通电至加热器电阻7，以加热器电阻7的加热温度相对于周围温度(流体)成为固定值的方式，基于非加热电阻9的检测温度被加热控制。
[0065]这样，作为流体的流量(检测流量Q)，检测出配置在加热器电阻7的上游侧附近的温度传感器13、14与配置在加热器电阻7的下游侧附近的温度传感器11、12之间的流体的温度分布的变化(热量)。在空气流量变化的情况下，通过捕捉施加于配置在上游侧附近的温度传感器13、14和配置在加热器电阻7的下游侧附近的温度传感器11、12的来自加热器电阻的热影响的变化，得到根据空气流量和方向而定的电压信号。
[0066]如图3(b)所示，加热器电阻7是电阻纵长地折回的图案，是在其两侧(上下游侧)分别配置有温度传感器11、12和温度传感器13、14的结构。加热器电阻7和温度传感器
11、12、13、14例如配置在从作为硅衬底的传感元件701的背面蚀刻而形成的热容较小的隔膜702上。非加热电阻9配置在不容易受到加热器电阻7的加热引起的温度影响的位置、例如配置在隔膜702外。这些元件为了与电路部电连接，从电极引出部42例如通过金线键合(bonding)等连接。本实施例中，温度传感器11、12、13、14的电桥中点的电位输入到特性调整电路6。
[0067]接着，利用作为封装正面图的用虚线表示内部结构的图4(a)和作为其截面图的图4 (b)，对芯片封装203的形状进行说明。
[0068]传感元件701 —般是矩形形状。传感元件701的检测部如上所述配置在隔膜702，该隔膜702配置在作为测定对象的空气流过的图1所示的副通路101内部。
[0069]隔膜702如上所述从传感元件701的背面方向通过蚀刻而形成，在背面形成有空洞部703。将隔膜702设为薄膜的目的主要是因为通过降低热容，具有能够提高热响应性，且能够实现低消费电力化的优点。
[0070]隔膜702之下的空洞部703与电路室102通过引线框704上开有的连通孔705连通。引线框704使用0.1mm至Imm左右的厚度的Cu或Fe-Ni等材质。此处在将隔膜702与电路室102连通的情况下，需要在引线框704或芯片封装203的树脂部601，设置连通孔705，但是，一旦封装后，通过追加工序在树脂部601或引线框704开孔时，与现有的封装工序相比，工序增加，此外因为是微细加工，所以加工难度也高。
[0071]于是，本发明中，通过以下流程在引线框704的内部设置连通孔705，将电路室102与隔膜之下的空洞部703连通。以下，将用于构成连通孔705的引线框704的最低限度的部件的集合体(本实施例中包括引线框301、盖框401和粘接剂404)称为引线框部装704。
[0072]用图5至图8说明芯片封装203的制造流程。
[0073]首先，准备盖框401和引线框301。以下，将上述第一引线框称为盖框401，将第二引线框称为引线框301。用图5 (a) (b) (c)说明盖框401和引线框301以及将盖框401与引线框301贴合的粘接剂404各自的形状。
[0074]首先，用图5(c)说明引线框301的结构。引线框301包括:外框302、搭载传感元件等电子部件和盖框401的芯片垫(die pad) 303、连筋(tie bar) 304、和芯片封装的外引线305，连筋304将外框302与芯片垫相连，以便在后述的用传递模塑技术模塑时不使位置因树脂流动的影响而偏移。
[0075]接着用图5(a)说明盖框401的结构。
[0076]盖框401包括:通过半蚀刻(half etch)加工或冲压加工形成的用于使空气从隔膜之下的空洞部703泄放的槽402 (以下称为连通槽402)、和在对传感元件进行芯片接合(die bond)的区域内的隔膜正下方部分开有的、通过槽部分的贯通孔403。使该盖框401通过图5(b)所示的片粘接剂( '>一卜接着剤)404与引线框301重合。
[0077]图6 (a)表示用粘接剂404将引线框301与盖框401接合的状态的正面图，图6(b)表示其截面图。用粘接剂404将引线框301与盖框401接合时，形成与贯通孔403相连的闭空间。以下该闭空间成为连通孔705。
[0078]图7(a)表示将传感元件701与引线框部装704在结构上接合且电接合的状态的正面图，图7(b)表示其截面图。
[0079]以包围贯通孔周围的方式在盖框401上涂敷由Ag浆或热固化型的粘接剂构成的芯片接合材料501后，对传感元件701进行芯片接合，用加热炉使芯片接合材料501和粘接剂404加热固化。此处，引线框301和盖框401可以互为同质材料，也可以为异质材料，只要根据芯片封装203整体的形状选择最优者即可。例如与盖框401相比，引线框301的面积充分大的情况下，相比于引线框301，盖框401选择更接近传感元件701的线性膨胀系数的材质，由此能够缓和加热固化时施加于传感元件701的应力。
[0080]之后用Au线504通过引线键合(wire bonding)将传感元件701上的电极引出部42与引线框301上的键合部503连接。
[0081]图8 (a)表示对搭载有传感元件701的引线框部装704进行模塑的状态的正面图，图8(b)表示引线框部装设置在模具上的状态的截面图。
[0082]将如上所述通过直至图7为止的工序形成的搭载有传感元件701的引线框部装704设置在传递模塑用下模具1103上，用传递模塑用上模具1102夹住。以5至IOMPa左右的注射压力向传递模塑用上模具1102与传递模塑用下模具1103之间形成的空间注射被加热至200 °C至300 °C左右的环氧(epoxy)、聚酰胺(polyamide)等热固化性树脂,对引线框部装704进行封装。以下将在该引线框部装704上搭载有传感元件701等电子部件并实施封装后即刻的形状称为封装部装602。
[0083]此处，树脂部601的注射压力较高时，Au线504被树脂部601冲流而被推倒，有时Au线504与盖框401接触。此时，盖框401由金属材料构成时，Au线504发生短路，传感元件701与外引线305有可能不能准确地电连接。
[0084]为了消除这种顾虑，用于盖框401的材质不仅可以是金属，还可以是硅或玻璃。使用硅或玻璃的情况下，连通槽402和贯通孔403能够通过湿式蚀刻加工或干式蚀刻加工或喷射(blast)加工形成。该使用硅或玻璃的结构能够适用于以下实施例中所有的盖框401。
[0085]一将封装部装602的连筋304、连筋304的将外引线305彼此连接的部位、和外引线305的前端截断，之前所示的图4的芯片封装203就得以完成。此时特别是外引线305按截断线1101截断。截断线1101以一定包括连通槽402的方式将外引线截断时，如之前表示的图4(b)那样，得到连通孔的开口部708。
[0086]如上所述，由芯片封装203、壳部件201和上述盖部件202形成副通路101和电路室102，所以隔膜之下的空洞部703内部的空气通过连通孔705，经过电路室102，通过换气孔108，从连接器部103与吸气管外的大气109连通。
[0087]根据如上所述的制造流程和结构，对传感元件701进行封装，由此隔膜之下的空间与吸气管140内隔断，能够消除水滴或污损物到达的顾虑。此外，无需对现有的一般封装技术追加工序，就能够将隔膜之下的空洞部703与电路室102连通。而且，隔膜之下的空洞部703与大气连通，由此减轻了隔膜正面侧与背面侧的气压差引起的隔膜702的变形，所以能够减少对构成在隔膜702上形成的流量检测部4的电阻类施加的压电效应引起的电阻值变化，能够减轻热式流量计100的特性变化。此外，能够防止与隔膜背面的空间连接的开口部的堵塞，能够得到可靠性高的产品。
[0088]另外，在制造过程中无需封堵将形成于传感元件的隔膜背面的空间与吸气管外连通的换气孔，而且能够抑制传感元件搭载偏差地形成该换气孔。
[0089]此外，本实施例，也包括之后示出的实施例在内，示出了在引线框中设置连通孔的例子，但本发明的目的是在支承传感元件的部件中设置连通孔，不只是这些实施例，也可以例如在构成电路图案的衬底设置连通孔。
[0090][实施例2]
[0091 ] 用图9说明实施例1的其他方案的盖框401、引线框301、粘接剂404的涂敷形状。[0092]实施例1中，为了在盖框401形成连通槽402，需要进行半蚀刻工序或冲压加工。本实施例中示出通过削减该工序而使芯片封装的制造工序简化的方法。关于粘接剂404，如图9(b)所示，能够通过以包围包括贯通孔403和外引线305在内的范围的方式用点胶(dispense)方式涂布浆状的粘接剂404，或将片状粘接剂剪切粘贴，构成连通孔705。由此与实施例1相比能够以更少的工序数制造芯片封装203。
[0093][实施例3]
[0094]用图10(a) (b) (C)说明为了比实施例1更精密地将传感元件701搭载于引线框部装704而实施的盖框401、引线框301、粘接剂404的涂布形状的其他结构方案。
[0095]如果在盖框401上设置连通槽402，则盖框401的板厚不均匀，所以传感元件701搭载面的平面度可能降低。另一方面，如果设置引线框301的连通槽402，则与盖框同样，平面度可能降低。因此，连通槽402设置在引线框301，并用粘接剂404吸收引线框301的平面度降低量。
[0096]另外，粘接剂404也同样出于传感元件701的搭载高度精度的观点，相比于用点胶方式在引线框上涂敷粘接剂，使用片粘接剂更能够抑制叠层方向的尺寸偏差，但是难以按如图9(b)所示的粘接剂404的涂布区域那样将空洞包围的形状切出各边，所以优选使用由能够使空气通过而不使树脂通过的多孔质的材质构成的粘接剂404。根据本实施例，可以得到能够以更高的精度搭载传感元件701的引线框部装704。
[0097][实施例4]
[0098]用图8再次表示实施例1的传递模塑工序。因为外引线305和连筋304伸出至比芯片封装203的树脂部601更靠外侧的位置，所以传递模塑用上模具1102和传递模塑用下模具1103分别以避开外引线305和连筋304的方式制作。
[0099]因此，盖框401以偏离规定的形状的方式搭载在引线框301上时，在引线框301与盖框401重合而形成的外引线305与模具之间形成间隙，树脂部601从该间隙流出。所以，芯片封装203不能成为正确的形状。因为传递模塑时用于使树脂不泄漏的间隙尺寸为5/1000mm左右，所以引线框301上搭载的盖框401的搭载精度非常高。
[0100]用图11说明用于缓和该容许间隙尺寸的结构和制造方法。其中，基本的部件结构、构造、制造工序与实施例1至3相同。
[0101]将引线框301和盖框401用粘接剂404贴合时，使实施例1至3中均形成的连通槽402构成为在盖框401的内侧成为闭空间。接着，在对引线框部装704进行模塑时，以使模塑树脂部601的范围一定落入包括整个盖框401的范围的方式，形成封装部装602，当从外框302将封装部装602分离时，在盖框401内按图11的截断线1101截断。此处截断线1101设定为通过粘接槽的闭空间的一部分。由此形成连通孔的开口部708。
[0102]根据以上结构，即使盖框401在粘接时相对于引线框301发生例如±0.1mm左右的偏移，也只要传递模塑用上模具1102和传递模塑用下模具1103具有盖框401的构成外引线305的部分的外周±0.2mm左右的宽度并且覆盖包括连通槽402的范围，树脂就不会向更外侧泄漏，芯片封装203能够得到正确的形状。
[0103][实施例5]
[0104]图12表示外引线305截断后形成的连通孔的开口部708。
[0105]在实施例1或3中，生成封装部装602后，在将外引线305截断的工序中，截断用的冲头(punch)在将外引线305剪断时可能将连通槽的上侧面1201压坏，使连通孔705堵塞。
[0106]设引线框的板厚为t、连通槽的宽度为w时，优选连通孔的通过截断线1101的部位满足连通槽的宽度w <板厚t。
[0107][实施例6]
[0108]关于实施例5的替代方案，图13 (a)表示省略了外框302的封装部装602，图13 (b)表示按截断线1101将外引线305截断后的连通孔的开口部708的状态。
[0109]如图13(b)所示，通过设置多个连通槽402，能够使连通孔的开口部708的总面积较大，基于连通孔705的隔膜背面的空洞部703与连通孔的开口部708的连接可靠性得以提闻。
[0110][实施例7]
[0111]在实施例1至6中，盖框401上搭载的芯片部件也可以不只是传感元件701。本实施例表示在盖框401上搭载包括传感元件在内的多个芯片部件时的例子。再次用图13(a)表示搭载多个芯片时的方式。
[0112]除了传感元件701之外，例如将包括运算电路的芯片1301安装在第一引线框上的情况下，第一引线框的最小面积至少增大与芯片1301的面积相应的量。
[0113]本实施例能够用与实施例1同样的制造流程和部件构造、部件结构制作，但当连通槽402较宽时有可能不能抵抗热固化性树脂的注射压力，盖框401发生变形，传感元件701和芯片1301的搭载状态变得不稳定，芯片部件的叠层方向上的搭载尺寸偏差增大。
[0114]于是，优选在芯片1301的背面侧，配置在传感元件701或芯片1301的正下方的区域不形成连通孔705的部分1302的一部分或全部。
[0115][实施例8]
[0116]再次用图2所示的热式流量计的截面图，表示为了减少热式流量计100的特性偏差而提高传感元件701的搭载位置精度的方法。
[0117]在热式流量计100的副通路101中，传感元件701的位置精度对热式流量计100的特性偏差起作用。芯片封装203与构成副通路101的壳部件201和盖部件202粘接。因此，为了在副通路101内高精度地搭载传感元件701，需要将作为与壳部件201或盖部件202贴合的贴合面的树脂部601的表面与传感元件701的表面之间的尺寸偏差抑制得较小。
[0118]接着用图8(b)考虑芯片封装203内部的尺寸偏差的累积。传感元件701与树脂部601的位置关系由传递模塑工序决定。此时，引线框301以夹在传递模塑用上模具1102与传递模塑用下模具之间的方式设置，所以尺寸公差的基准是引线框表面。
[0119]由此，树脂部601的表面与传感元件701之间的尺寸的叠层方向搭载偏差主要原因是引线框301的搭载面平面度、粘接剂404的厚度偏差、盖框401的厚度偏差、盖框401与引线框301的接合面的平面度、盖框401的传感元件701搭载面平面度、芯片接合材料501厚度偏差。
[0120]本实施例为了减轻该传感元件701的叠层方向搭载偏差主要原因，在与实施例1相反的一侧，粘接盖框401，在引线框301上直接涂敷芯片接合材料501后，搭载传感元件701。由此，传感元件701的叠层方向搭载偏差主要原因只有引线框301的搭载面平面度、芯片接合材料501厚度偏差。以下用图14至图19说明制造流程、部件结构和部件构造。[0121]首先，与实施例1同样地准备引线框301和盖框401 (本实施例中，上述第一引线框为引线框，同样上述第二引线框为盖框。)。用图14(a)说明引线框的结构，用图14(b)说明引线框和将盖框401与引线框301贴合的粘接剂404的形状，用图14(c)说明盖框401的结构。
[0122]引线框301包括:在传感元件701的隔膜之下的空洞部703正下方配置的贯通孔403、通过蚀刻加工或冲压加工形成的用于使空气从隔膜之下的空洞部703泄放的连通槽402、外框302、搭载传感元件701等电子部件的芯片垫303、为了在传递模塑加工时不使位置因树脂流动的影响而偏移而将外框与芯片垫303相连的连筋304、作为芯片封装203的端子的外引线305。由此，优选盖框401的加工是仅将包围连通槽402的外周的形状截断的简单的结构。
[0123]图15表示用粘接剂404将引线框301与盖框401接合的状态。
[0124]在引线框301与盖框401之间包围接合槽405的区域，涂敷粘接剂404。此时粘接剂404的涂敷范围不需要包括在内部不涂敷粘接剂404的范围，所以优选通过使用片状粘接剂404而成为非常简单的工序。
[0125]图16表示将传感元件701与引线框部装704在结构上接合并且电接合的状态。图16(a)表不正面图，图16(b)表不截面图。
[0126]以包围贯通孔周围的方式在引线框301上涂敷Ag浆或环氧类的芯片接合材料501后，对传感元件701进行芯片接合，通过固化(cure)使芯片接合材料501和粘接剂404加热固化。
[0127]之后用Au线504通过引线键合将传感元件701上的电极引出部42与引线框301上的键合部503的位置连接。
[0128]以下，直到芯片封装203完成为止的工序与实施例1相同。
[0129]根据以上构造、部件结构、制造工序，与实施例1同样，对传感元件701进行封装，由此隔膜之下的空洞部703与吸气管140内隔断，能够消除水滴或污损物到达的顾虑。此夕卜，通过使隔膜之下的空间与大气连通，能够消除隔膜正面侧与背面侧的气压差引起隔膜702变形的顾虑，能够减轻压电效应引起的电阻值变化所导致的特性变化。
[0130]进而能够高精度地对传感元件701进行封装，也有助于热式流量计100的特性偏差的改善。
[0131]此外，当然，通过与实施例5、6、7组合能够更高精度地实现芯片封装。
[0132][实施例9]
[0133]用图17(a) (b) (c)说明实施例9中的盖框401、引线框301、粘接剂404的涂敷形状。在制作实施例8中的引线框部装704的这些结构部件的情况下，盖框401需要进行蚀刻工序或冲压加工。本实施例中通过削减该工序能够使芯片封装203的制造工序简化。
[0134]通过如图17(b)所示，以包围包括贯通孔403和外引线305在内的范围的方式涂敷粘接剂404，能够构成连通孔705。由此与实施例8相比能够以更少的工序数制造芯片封装 203。
[0135][实施例10]
[0136]用图18(a) (b) (c)说明本实施例10中的盖框401、引线框301、粘接剂404的涂敷形状。[0137]在之前的实施例8中，如图16所示那样在引线框301，设置连通槽402时，引线框301的板厚变得不均匀，所以传感元件701搭载面的平面度可能降低。
[0138]于是，本实施例中，如图18所示，采用这样的结构:连通槽402设置在盖框401，用粘接剂404吸收盖框401的平面度降低量。
[0139]另外，粘接剂404也同样出于传感元件701的搭载高度精度的观点，相比于用点胶方式在引线框上涂敷粘接剂，使用片粘接剂更能够抑制高度方向的尺寸偏差。此处使用片粘接剂时，难以按图14(b)所示那样将空洞包围的形状切出各边，所以优选如图18(b)所示那样没有孔的形状。
[0140]于是，特别优选粘接剂404是能够使空气通过而不使树脂通过的多孔质的材质。
[0141][实施例11]
[0142]在实施例1至10中使引线框部装704的最小结构为引线框301、粘接剂404、盖框401、传感元件701、芯片接合材料501和Au线504，但在本实施例中说明其中不使用盖框401的削减了结构部件个数的替代方案。基本工序与实施例1和实施例8相同。
[0143]图19至图22表示本实施例的引线框301的结构。在各图中(a)表示引线框301的正面图，(b)表示包括贯通孔403的中心的截面图。
[0144]首先准备图19所示的引线框301。引线框301与上述引线框301同样地，包括芯片垫303、连筋304、堤堰(dam bar) 306、外引线305、外框302。此外以山折(mountain fold)线2201为界将引线框301整体分为主框2024和接头引线框(tab lead) 2023，在主框2024侦牝形成有芯片垫303、连筋304、在芯片垫303上搭载有传感元件701时包括隔膜之下的空洞的至少一部分的范围的贯通孔403、和接头引线框2023。在接头引线框2023侧，连通槽402通过冲压加工从与传感元件搭载面相反侧的面向传感元件搭载平面凹陷地形成，以贯通孔403与连通槽402在沿着引线框的山折线2201折弯180度时重合的方式相互配置。此外以完全包围连通槽402的方式，在主框2024侧或接头引线框2023侧涂敷粘接剂后，沿着引线框山折线2201折弯，用粘接剂404将接头引线框2023与主框2024接合。以下搭载传感元件701后的工序与实施例8相同，在将山折线2201改为谷折(valley fold)线、在主框2024设置连通槽402、在接头引线框2023设置贯通孔403的情况下与实施例8相同。
[0145]此外，在实施例2至7和实施例9至10中将盖框401置换为接头引线框2023而考虑时，通过将构成连通槽402和贯通孔403的部件以及粘接剂404的涂敷范围设为相同的结构，对于上述实施例的课题可以得到与上述实施例相同的效果。
[0146]图21和图22是用半蚀刻加工形成本实施例中的连通槽402的例子，能够得到相同的效果。
[0147][实施例12]
[0148]在实施例1至11中，使芯片封装203和外引线305从封装部装602的外框302分离时，通过将构成连通孔705的外引线305截断，形成连通孔的开口部708，但在将构成连通孔705的外引线305截断时，截断用的冲头可能将连通孔705压坏，有可能使连通孔的开口部708堵塞。本实施例中以实施例1所示的制造流程和结构为代表例，用图23至图26表示用于解决这种顾虑的连通孔的开口部708的形成方法的其他方案。
[0149]首先，准备引线框301和盖框401。其中，引线框301与上述实施例1中的引线框结构相同。[0150]用图23(a)说明盖框401的结构。盖框401为了使空气从隔膜之下的空洞部703泄放，包括:在隔膜正下方部分配置的贯通孔403、通过半蚀刻加工、冲压加工等制作的连通槽402、以及将连通槽402与传感元件搭载面相连的至少一个或多个引线框开口 2301。
[0151]图24(a)表示用粘接剂404将引线框301与盖框401接合的状态的正面图，图24 (b)表示其截面图。用粘接剂404将引线框301与盖框401接合时，形成与贯通孔403相连的连通槽402。
[0152]图25(a)表示将传感元件701与引线框部装704在结构上接合并且电接合的状态的正面图，图25(b)表示其截面图。
[0153]以包围贯通孔周围的方式在盖框401上涂布Ag浆或热固化性的芯片接合材料501后，对传感元件701进行芯片接合，用加热炉使芯片接合材料和粘接剂加热固化。
[0154]之后用Au线504通过引线键合将传感元件701上的电极引出部42与引线框上的键合部503连接。
[0155]图26表示对搭载有传感元件701的引线框部装704进行模塑的状态。
[0156]将如上所述通过直至图26为止的工序形成的搭载有传感元件701的引线框部装704设置在传递模塑用的模具上，通过传递模塑使环氧、聚酰胺等树脂流入模具，制作封装部装602。此时，用比引线框开口 2301大的销2602按压引线框开口 2301。通过这样的结构，防止传递模塑树脂流入连通孔705，而且，在传递模塑的脱模(mold release)后，原来被销2602按压的部位成为封装开口 2601，通过引线框开口 2301与封装开口 2601的组合形成封装部装602的连通孔的开口部708。之后直到完成芯片封装203为止的制造流程与实施例I相同。
[0157]根据以上制造流程和结构，无需截断构成连通孔705的外引线305，就能够形成连通孔的开口部708，能够消除在截断外引线305时连通孔堵塞的顾虑。
[0158]本实施例也能够适用于实施例2和3以及实施例7至11，在各个应用例中均可以得到同样的效果。
[0159][实施例13]
[0160]用图27说明实施例13。本实施例是对引线框301实施追加加工形成连通孔705和贯通孔403的例子。用于引线框的材质的板厚只要能够确保例如2mm以上的充分的板厚，就能够用Φ Imm左右的钻机(drill)在厚度方向上开孔。
[0161]在芯片垫中开出与传感元件701搭载面垂直的横孔，作为贯通孔403。此外在与传感元件701搭载面平行的方向上，以与贯通孔403交叉且贯穿外引线305的方式从外框302的外侧同样开出横孔，将其作为连通孔705。将这样形成的引线框301作为引线框部装704，用与实施例1同样的工序制作芯片封装203。
[0162]通过利用本实施例，与实施例1、实施例8、实施例11相比，能够使部件个数较少、且材质的尺寸也最小地形成引线框部装。与如实施例1至11那样将引线框彼此或其他部件贴合而构成连通孔的结构相比，无需担心传递模塑时或截断外引线时连通孔705堵塞，隔膜之下的空洞部703与连通孔的开口部708的连接可靠性得以提高。
[0163][实施例14]
[0164]图28用图27说明了提高隔膜之下的空洞部703与连通孔的开口部708的连接可靠性的其他替代方案。实施例8示出了将盖框401配置在引线框301的连通孔背面的结构，但在本实施例中，作为盖框401的替代，通过粘接或焊接等将管状的部件2701接合到贯通孔之下。管状的部件优选为铜类等软质金属或具有作为传递模塑的注射时的温度的约100度至200度以上的熔点的树脂材料等。接合到引线框301后，在热式流量计100的配置有电路室的方向上使管状的部件2701弯曲，将其作为引线框部装704。之后的工序用与实施例8同样的工序制造热式流量计。
[0165]由此，能够消除用两个部件构成连通孔705引起的粘接剂404向连通孔705溢出的顾虑，能够更可靠地使隔膜之下的空洞部703与连通孔的开口部708连接。
[0166][实施例15]
[0167]图29表示通过贯通孔403的中心线的平面的截面放大图。实施例1至13中，当将传感元件701芯片接合到引线框301、盖框401或接头引线框2023上时，如果芯片接合材料501的涂敷量不适当，则芯片接合材料501如图29(a)所示那样向贯通孔403流出，可能将贯通孔403堵塞。因此如图29(b)所示在贯通孔403的周边设置芯片接合材料接受部2801。芯片接合材料接受部2801是比芯片接合材料501的涂布面低的凹陷(所谓堤堰(dam)结构)，能够与凹陷的体积量相应地吸收上述芯片接合材料501的涂敷量偏差。
[0168]根据本实施例，能够减轻芯片接合材料501向贯通孔403溢出的顾虑，能够更可靠地使隔膜之下的空洞部703与连通孔705的开口部708连接。
[0169]附图标记说明
[0170]4,360流量检测部
[0171]5驱动电路
[0172]6特性调整电路
[0173]7加热器电阻
[0174]8，10固定电阻
[0175]9非加热电阻
[0176]11?14温度传感器(温度检测电阻体)
[0177]15运算放大器
[0178]26恒压源
[0179]42电极引出部
[0180]99凸缘部
[0181]100热式流量计
[0182]101副通路
[0183]102电路室
[0184]103连接器部
[0185]104热固化性的粘接剂
[0186]105上游侧开口部
[0187]106下游侧开口部
[0188]107,701 传感元件
[0189]108换气孔
[0190]109吸气管外的大气
[0191]110吸入空气[0192]111连接器引线
[0193]112 铝线
[0194]140吸气管
[0195]201壳部件
[0196]202盖部件
[0197]203芯片封装
[0198]301引线框
[0199]302 外框
[0200]303芯片垫
[0201]304 连筋
[0202]305外引线
[0203]306 堤堰
[0204]331加热器
[0205]332上游侧感温电阻体
[0206]333下游侧感温电阻体
[0207]401 盖框
[0208]402连通槽
[0209]403贯通孔
[0210]404粘接剂
[0211]501芯片接合材料
[0212]503接合部
[0213]504 Au 线
[0214]601树脂部
[0215]602封装部装
[0216]702 隔膜
[0217]703空洞部
[0218]704引线框(引线框部装)
[0219]705连通孔
[0220]708连通孔的开口部
[0221]1101构成连通孔的外引线的截断线
[0222]1102传递模塑用上模具
[0223]1103传递模塑用下模具
[0224]1201连通槽的上侧面
[0225]1301 芯片
[0226]1302不形成连通孔705的部分
[0227]2023接头引线框
[0228]2024 主框
[0229]2201 山折线
[0230]2202传感元件预定搭载位置[0231]2301引线框开口
[0232]2601 封装开口
[0233]2602 销
[0234]2701管状的部件
[0235]2801芯片封装材料接受部
【权利要求】
1.一种空气流量测定装置，包括: 副通路，其取入吸气管内流过的流体流量的一部分； 传感元件，其配置在所述副通路，测量所述流体流量； 电路部，其将所述传感元件检测出的流体流量转换为电信号； 连接器部，其具有与所述电路部电连接并将信号输出到外部的连接器；和 壳体，其支承所述传感元件和所述电路部，其中 所述传感元件配置在所述吸气管内，所述空气流量测定装置的特征在于: 所述传感元件具有形成于半导体衬底的空洞部、和以覆盖所述空洞部的方式形成的由薄膜部构成的隔膜， 所述传感元件安装于引线框， 所述传感元件和所述引线框的表面以所述传感元件的隔膜部和所述引线框的一部分露出的方式用树脂模塑封装， 在所述引线框，形成有至少一个以上的将所述空洞部与所述模塑封装的外部连结的孔。
2.如权利要求1所述的空气流量测定装置，其特征在于，包括: 从形成于所述引线框的孔经由引线框内部，从所述连接器部的内部或凸缘部连通到车辆的发动机室的通路。
3.如权利要求2所述的空气流量测定装置，其特征在于: 所述引线框和所述连接器的金属端子由不同部件构成， 在所述壳体的露出于吸气管内的部分与所述凸缘之间，具有至少一个以上的用于将从所述模塑封装露出的所述引线框与所述金属端子接合的空间， 所述空气流量测定装置包括将所述空间与所述连接器部或凸缘部连结的孔， 从形成于所述引线框的孔经由引线框内部连通到所述空间。
4.如权利要求1所述的空气流量测定装置，其特征在于: 所述引线框至少包括用于安装所述传感元件的第一引线框、和与所述第一引线框贴合粘接的第二引线框这两个部件。
5.如权利要求4所述的空气流量测定装置，其特征在于: 所述第一引线框在面向由所述第一引线框和被安装的所述传感元件的所述空洞部形成的密闭空间的部位，设置有贯通孔， 在所述第一引线框的贴合面和所述第二引线框的贴合面中一面或两面，形成有沿所述引线框的长度方向的槽， 通过将所述第一引线框和所述第二引线框粘接，形成有通路。
6.如权利要求5 所述的空气流量测定装置，其特征在于: 所述第一引线框在与所述第二引线框的贴合面侧形成有槽，在远离所述贯通孔的所述槽的一部分，形成有第二贯通孔， 所述第二贯通孔与所述模塑封装的外部连结。
7.如权利要求4~6中任一项所述的空气流量测定装置，其特征在于: 所述引线框是将一个引线框折弯而形成所述第一引线框和所述第二引线框的。
8.如权利要求6所述的空气流量测定装置，其特征在于:所述第二贯通孔以与安装所述传感元件的面垂直的方向或向侧面方向贯穿所述模塑封装的模塑部的方式开孔。
9.如权利要求5或7所述的空气流量测定装置，其特征在于: 由将所述第一引线框和第二引线框贴合后的截断面，形成所述通路向模塑封装外部的开放孔。
10.如权利要求2或3所述的空气流量测定装置，其特征在于，包括: 一端面与形成于所述引线框的孔连接的管状部件； 所述管状部件的另一端面向所述模塑封装的外部开放。
11.如权利要求1~3中任一项所述的空气流量测定装置，其特征在于: 所述孔包括: 贯通孔，其设置于面向由所述引线框和安装于所述引线框的所述传感元件的所述空洞部形成的密闭空间的部位的所述引线框；和连结所述模塑封装的外部的连结孔， 所述贯通孔和所述连通孔配置在同一部件，以孔彼此交叉的方式形成。
12.如权利要求1~10中任一项所述的空气流量测定装置，其特征在于: 所述引线框在形成于所述引线框的孔的周围，设置有堤堰结构，该堤堰结构呈依照所述隔膜的背面的蚀刻开口形状的形状。
13.如权利要求4~6和12中任一项所述的空气流量测定装置，其特征在于: 所述第一引线框的材质是玻璃或硅。
14.如权利要求13所述的空气流量测定装置，其特征在于: 形成于所述第一引线框的隔膜背面的贯通孔利用干式蚀刻加工、湿式蚀刻加工或喷射加工形成。
15.一种空气流量测定装置的制造方法，所述空气流量测定装置包括: 副通路，其取入吸气管内流过的流体流量的一部分； 传感元件，其配置在所述副通路，测量所述流体流量； 电路部，其将所述传感元件检测出的流体流量转换为电信号； 连接器部，其具有与所述电路部电连接并将信号输出到外部的连接器；和 壳体，其支承所述传感元件和所述电路部，其中 所述传感元件配置在所述吸气管内，所述空气流量测定装置的制造方法的特征在于:所述传感元件具有形成于半导体衬底的空洞部、和以覆盖所述空洞部的方式形成的由薄膜部构成的隔膜，并且安装于引线框， 所述空气流量测定装置的制造方法包括: 第一工序:将所述传感元件安装于引线框；和 第二工序:以所述传感元件的隔膜部和所述引线框的一部分露出的方式用树脂对所述传感元件和所述引线框的表面进行模塑封装， 在所述第二工序前，包括: 孔形成工序:在所述引线框，形成设置于面向由所述传感元件的所述空洞部形成的密闭空间的部位的贯通孔、和连结所述模塑封装的外部的连结孔， 所述孔形成工序包括:通过蚀刻加工或冲压加工形成用于形成所述贯通孔和所述连结孔的槽的加工工序。
16.如权利要求15所述的空气流量测定装置的制造方法，其特征在于，包括: 通过将一个引线框折弯而使所述引线框形成为第一引线框和第二引线框的工序。
17.如权利要求16所述的空气流量测定装置的制造方法，其特征在于，包括: 通路形成工序:在所述孔形成工序后，通过将所述第一引线框和第二引线框粘接，在所述引线框内部形成通路；和 在所述第二工序后，通过截断所述通路的一部分，形成向所述模塑封装外部的开放孔的工序。
18.如权利要求16所述的空气流量测定装置的制造方法，其特征在于: 所述孔形成工序还包括:在远离所述贯通孔的所述槽的一部分形成第二贯通孔的工序， 所述第二贯通孔的 一部分用所述模塑封装的模具来形成。
【文档编号】G01F1/692GK103998901SQ201180075369
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2011年12月7日 优先权日:2011年12月7日
【发明者】森野毅, 田代忍, 德安升, 土井良介, 半泽惠二 申请人:日立汽车系统株式会社