热式空气流量传感器的制造方法
【专利摘要】本发明的目的是提供一种检测精度高的热式流量传感器。为了达成上述目的，本发明的热式流量传感器包括：流量检测元件，其包括对半导体基板进行加工而设置的隔膜、在所述隔膜上设置的发热电阻体、在所述发热电阻体的上游侧和下游侧分别设置的测温电阻体；支承部件，其经由粘接剂片接合保持所述流量检测元件，所述支承部件具有一端在设置于所述隔膜的背面侧的空洞部开口的连通孔，所述粘接剂片在所述支承部件的连通孔的开口区域形成有通气孔。
【专利说明】热式空气流量传感器
【技术领域】
[0001]本发明涉及热式空气流量传感器，特别涉及适合设置在汽车发动机的吸气系统中的检测发动机的吸入空气量的热式空气流量传感器。
【背景技术】
[0002]以往，作为在汽车等的内燃机的吸入空气通路中设置的、测定吸入空气量的空气流量传感器，热式空气流量传感器因为能够直接检测空气量，所以正在成为主流。
[0003]最近，通过半导体微细加工在硅基板上堆叠电阻体和绝缘层膜后，用以1(0?等为代表的溶剂除去硅基板的一部分，形成薄膜部(隔膜)的空气流量传感器具有高速响应性，并且能够利用该高速响应性进行逆流检测，因此受到关注。此外，近年来，出于减少基板部(印刷基板和陶瓷基板等)的部件的目的，关于在同一个引线框上安装流量检测元件和电路基板等，对其外周部通过注塑成形法用树脂密封，从而制造使流量检测元件等成为一体的树脂封装体的研究正在进展。
[0004]另一方面，对[31或微控制器等半导体电路元件用树脂密封的情况下，较多使用粘接剂片将电路元件与引线框接合。粘接剂片的一般的使用方法是在半导体电路晶片的状态下在背面侧贴合粘接剂片，在通过划片工序单片化时片状粘接层也同时切断，从而成为在半导体电路芯片背面整面贴合了粘接剂片的状态。由此，能够将单片化后的半导体电路元件直接安装在引线框上，因此具有省去使用溶剂式的粘接材料时印刷溶剂的工序的优点。
[0005]关于电子元件与支承基板的接合，有专利文献1中记载的发明。在专利文献1中，公开了在用于使安装基座与电子部件之间接合固定的电子部件用粘接片上，形成在平面视图中各自具有规定面积的多个开口部。根据专利文献1，能够防止使电子部件与粘接剂片贴合时混入空气而形成凸部，因此能够提高安装基座与电子部件的密合性。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2003-234360公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
[0010]在支承基板上安装在半导体元件上形成了薄膜部的流量检测元件的情况下，薄膜部的背面侧的空洞部成为密封状态时，存在伴随温度变化和压强变化，背面侧的空洞部中密封的空气的体积发生变动，薄膜部变形的情况。在这样的情况下，因为传感器的特性发生变化，所以可能在检测空气流量时产生误差。因此，为了抑制流量检测误差，需要不对薄膜部的背面侧的空洞部进行密封而将流量检测元件安装在支承基板上。
[0011]但是，专利文献1中提及的电子部件是没有实施背面加工的块状电子部件。专利文献1是用粘接剂片使块状的电子部件与安装基座接合的发明，因此将实施了背面加工的流量检测元件安装在支承体时，关于不对较薄部的背面侧的空洞部进行密封存在研究的余地。
[0012]本发明的目的在于提供一种检测精度高的热式流量传感器。
[0013]用于解决课题的方案
[0014]为了达成上述目的，本发明的热式流量传感器的特征在于，包括:流量检测元件，其包括对半导体基板进行加工而设置的隔膜、在所述隔膜上设置的发热电阻体、在所述发热电阻体的上游侧和下游侧分别设置的测温电阻体；和支承部件，其经由粘接剂片接合保持所述流量检测元件，所述支承部件具有一端在设置于所述隔膜的背面侧的空洞部开口的连通孔，所述粘接剂片在所述支承部件的连通孔的开口区域形成有通气孔。
[0015]发明效果
[0016]根据本发明，能够提供一种检测精度高的热式流量传感器。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1 (幻是本发明的第一实施例的从横向观察的截面概要图，(幻是从上方观察的概要图。
[0018]图2(4是本发明的第一实施例的从横向观察的截面概要图，㈦是从上方观察的概要图。
[0019]图3是本发明的第一实施例的概要图。
[0020]图4(3)是本发明的第二实施例的从横向观察的截面概要图，(^)是从上方观察的概要图。
[0021]图5(幻是本发明的第二实施例的从横向观察的截面概要图，(幻是从上方观察的概要图。
[0022]图6是使用本发明的第二实施例的热式流量计的结构图。
[0023]图7(4是本发明的第三实施例的流量检测元件的背面侧概要图，㈦是粘接剂片的概要图，化)是粘接剂片的通气孔的尺寸概要图。
[0024]图8是本发明的热式流量计的结构图。
【具体实施方式】
[0025]用图8说明本发明的热式空气流量传感器。
[0026]本发明的热式空气流量传感器在用于对汽车的内燃机(未图示)供给吸入空气1的吸气管路5内，设置壳体3和半导体封装体2。
[0027]壳体3具备用于与外部电连接的连接器部12、配设电路的电路室16、将壳体3固定在吸气管路5中的凸缘部4和导入吸入空气1的一部分的副通路6。
[0028]连接器部12具有连接器端子8。连接器端子8的一端向电路室16延伸并与半导体封装体2在电路室16内电连接，另一端向连接器部12的嵌合部延伸并与外部端子电连接。
[0029]壳体3中构成了与电路室16和连接器部12的嵌合部连通的连通孔9。通过连通孔9使电路室16与吸气管外部连通，防止电路室16被密闭。
[0030]半导体封装体2用密封树脂60使引线框10、半导体基板20、电路元件和温度传感器一体成形而制造。此外，半导体封装体2为了使流量检测部7暴露在吸入空气中，具有未被树脂60覆盖而是部分露出的区域。流量检测部7设置在副通路6内，根据副通路6内流过的流体的流量，计算吸入空气1的流量。
[0031]用图1至图3说明本发明的第一实施例。
[0032]如图1所示，流量检测元件15在硅等半导体基板20上形成了绝缘膜层和电阻体层的叠层结构膜26，通过用氢氧化钾￠0?)等部分地除去半导体基板26的背面侧而形成隔膜25。在隔膜25上形成了发热电阻体21、上游侧测温电阻体22和下游侧测温电阻体23。此外，在半导体基板20的表面形成了电极焊盘40，通过金线等接合线50与半导体基板20的外部电连接。该流量检测元件15在引线框10上通过粘接剂片30固定。
[0033]在引线框10上形成了以隔膜25的背面侧的空洞部的换气为目的的通气孔11。进而，在粘接剂片30上形成了通气孔35。通过在粘接剂片30的隔膜开口端部24与引线框10上形成的通气孔11相重合的区域内形成通气孔35，从而使隔膜25的背面侧的空洞部与引线框10上形成的通气孔11连通。
[0034]从而，在图1所示的结构体中，隔膜25的背面侧的空洞部能够通过通气孔11、35与外部空气连通。
[0035]接着，用图2表示使用图1的结构体，以使包括隔膜25的区域部分露出的方式进行树脂密封后的结构。
[0036]图1的结构体的外周部被密封树脂60密封，但是在密封树脂60上形成了用于使流量检测部即包括隔膜25的区域部分露出的开口部61。此外，在密封树脂60的形成开口部61的相反侧形成了用于使引线框10上形成的通气孔11与外部空气连通的开口部62。通过设置开口部62，即使在用密封树脂60将流量检测元件15和引线框10密封的情况下，也能够使隔膜背面与外部空气连通，避免成为密封状态。
[0037]用密封树脂60将流量检测元件15和引线框10密封时，在隔膜背面侧形成的空洞部被密闭。汽车的吸气系统中配置的热式空气流量传感器配置在发生-40?1301的温度变化的环境下，因此空气被密封在密闭空间中时，可能因在该温度环境下密封的空气热膨胀而使隔膜25变形。隔膜25变形的情况下，隔膜25上形成的发热电阻体21、上游侧测温电阻体22和下游侧测温电阻体23的电阻值发生变化，因此在流量检测时产生误差。根据本实施例，通过在引线框10、粘接剂片30和密封树脂60上分别设置通气孔11、35、62来使隔膜25的背面侧与大气连通，因此即使热式空气流量传感器暴露在高温下也能够抑制隔膜的变形。由此，根据本发明能够抑制热引起的检测误差，所以能够提供检测精度高的热式流量传感器。
[0038]接着，用图3说明进行树脂密封的方法。
[0039]将流量检测元件15和引线框10用密封树脂60 —体地密封制造的半导体封装体2为了检测空气流量，需要使隔膜25直接暴露在测定介质即吸入空气中。必须使其从密封树脂60部分露出，暴露在测定介质中。实现这一点的方法是用下模具80和上模具81夹着安装了流量检测元件15的引线框10。此时，在下模具80或上模具81设置使密封树脂流入的插入口 82。进而，为了形成开口部61，采用对上模具81插入与上模具81不同的模具即模具嵌块83的结构，对该模具嵌块83从上部施加负重使其与流量检测元件15的表面密口。
[0040]此外，在下模具上为了使密封树脂不流入引线框10上形成的通气孔11而形成了突起部。通过使该突起部与引线框10在包括通气孔11的区域密合而形成开口部62。在该状态下从插入口 82使密封树脂60流入时，能够制造图2所示的半导体封装体。
[0041]用图4至图6说明本发明的第二实施例。其中，对于与第一实施例相同的结构省略说明。
[0042]如图4所示，本发明的第二实施例在半导体基板20与引线框10之间设置有基板支承部件70。用粘接剂片30使半导体基板20与基板支承部件70接合。基板支承部件70在隔膜25的背面侧形成的空洞区域形成了通气孔71，在与设置通气孔71的面的同一面上的未设置半导体基板20的区域形成了通气孔72。粘接剂片30为了使隔膜25的背面侧的空洞部与基板支承体上设置的通气孔71连通而形成了通气孔35。进而，由基板支承部件70上设置的槽73和引线框10形成连通通路，通过该连通通路使通气孔71与通气孔72连通。根据上述结构，防止隔膜25的背面侧的空洞部被密封。
[0043]这样的结构体的优点在于，在半导体封装体2的背面侧与其他支承部件整面接合这样的、图2所示的开口部62被与半导体封装接合的支承部件密封的情况下对于防止隔膜背面侧的空洞部的密封是有效的。
[0044]其中，在使用图4的说明中，是在基板支承部件70形成了槽73的结构，而在引线框10形成槽73、由基板支承部件70与引线框10构成连通通路的情况下也可以得到同样的效果。
[0045]接着，用图5表示使用图4的结构体，以使包括隔膜25的区域部分露出的方式进行树脂密封后的结构。
[0046]如图5所示，在密封树脂60上设置有使基板支承部件70上形成的通气孔72与外部空气连通的开口部63。根据上述结构，即使在用密封树脂60将流量检测元件15、引线框10和基板支承部件70—体地密封的情况下，也防止了隔膜25的背面侧的空洞部被密封，因此能够抑制流量检测误差。由此，本发明的第二实施例能够提供检测精度高的热式流量传感器。
[0047]用图6说明使用第二实施例的热式流量计。
[0048]流量检测部7配置在副通路6内，通气孔72和开口部63配置在电路室16内。隔膜25的背面侧的空洞部通过粘接剂片30上设置的通气孔35、基板支承部件70上设置的通气孔71、由基板支承部件70和引线框10形成的连通通路、基板支承部件70上设置的通气孔72、和密封树脂60上设置的开口部63与电路室16内连通。此外，电路室16通过壳体3上设置的通气孔9与吸气管外部连通。根据上述结构，防止了隔膜25的背面侧的空洞部被密封。
[0049]第二实施例的优点在于，使隔膜25的背面侧的空洞部不与灰尘等污染物流过的副通路连通，而是通过电路室16与吸气管外的外部空气连通，因此能够抑制灰尘等污染物进入隔膜25的背面侧的空洞部，能够提高耐污染性。此外，开口部63或通气孔72不会被副通路6中流过的灰尘和油等堵塞，因此可罪性提闻。
[0050]用图7说明本发明的第三实施例。
[0051]图7(4表示从背面观察半导体基板20的情况下的外观。是表示本实施例中，相对于隔膜25的背面侧的开口形状，引线框10上形成的通气孔11更小的情况的图。该情况下，为了使隔膜25的背面侧形成的空洞部与通气孔11连通而相重合的区域是引线框10上设置的通气孔11的区域。即，无论通气孔11的区域在隔膜背面开口端部内24的哪个场所形成的情况下，为了使隔膜25的背面侧的空洞部不密封，都需要在通气孔11的区域在粘接剂片30上设置至少一个以上的通气孔。
[0052]如图7(6)和图7(0所示，在本发明的第三实施例的粘接剂片30上形成了多个通气孔35。设置了多个的通气孔35按规定的间隔36、37设置。此处，规定的间隔表示相邻的连通孔的中心间的距离。如上所述，通气孔35需要以使隔膜的背面侧的空洞部与引线框10上设置的通气孔11连通的方式设置。于是，使规定的间隔36、37内最大的间隔小于隔膜背面开口端部24的区域与引线框10上形成的通气孔11的区域相重合的区域的最小尺寸。根据上述结构，粘接剂片30上设置的多个通气孔35中至少一个一定位于隔膜背面开口端部24的区域，因此能够避免隔膜25背面侧的空洞部的密封。
[0053]根据本发明的第三实施例，不需要使粘接剂片30贴合在流量检测元件时的对准，能够简化制造工序，因此能够更低成本地防止隔膜25的背面侧的空洞部的密封。由此，根据本发明的第三实施例能够抑制流量检测误差，因此能够提供检测精度高的热式流量传感器。
[0054]此外，通气孔35的尺寸构成为小于半导体基板的外周部27与隔膜背面开口端部24的间隔的最小尺寸28。用密封树脂60对流量检测元件15等进行树脂密封的情况下，通气孔的尺寸过大时，在流量检测元件15的接合面与引线框10之间产生使隔膜25的背面侧的空洞部与检测元件15外部连通的间隙。密封树脂60可能从该间隙向隔膜25的背面侧泄漏，而根据上述结构不会形成该连通的间隙，因此能够防止密封树脂60向隔膜25的背面侧的空洞部泄漏。由此，树脂成形时的可靠性提高。
[0055]将本发明的第三实施例的粘接剂片30应用于本发明的第一实施例和本发明的第二实施例时，能够低成本地实现隔膜25的背面侧的空洞部的密封。
[0056]其中，本发明的第一实施例至第二实施例中的通气孔35在说明中是圆形，但其形状是正方形或长方形、或椭圆等其他形状也可以得到同样的效果。
[0057]符号说明
[0058]1......吸入空气
[0059]2......半导体封装体
[0060]3......壳体
[0061]4……凸缘部
[0062]5……吸气管路
[0063]6......副通路
[0064]7......流量检测部
[0065]8……连接器端子
[0066]9......通气孔
[0067]10......引线框
[0068]11......通气孔
[0069]12……连接器部
[0070]15......流量检测元件
[0071]16......电路室
[0072]20……半导体基板
[0073]21......发热电阻体
[0074]22……上游侧测温电阻体
[0075]23……下游侧测温电阻体
[0076]24……隔膜背面开口端部
[0077]25……隔膜
[0078]26……绝缘膜层和电阻体层的叠层结构膜
[0079]27......半导体元件背面外周部
[0080]28……从隔膜背面开口端至半导体元件背面外周部的最小尺寸
[0081]30……粘接剂片
[0082]35......通气孔
[0083]36……规定的间隔
[0084]37……规定的间隔
[0085]40......电极焊盘
[0086]50......接合线
[0087]60......密封树脂
[0088]61......开口部
[0089]62......开口部
[0090]63......开口部
[0091]70……基板支承部件
[0092]71......通气孔
[0093]72......通气孔
[0094]73......槽
[0095]80……模塑下模具
[0096]81......模塑上模具
[0097]82……树脂流入口
[0098]83......模具嵌块。
【权利要求】
1.一种热式流量传感器，其特征在于，包括: 流量检测元件，其包括对半导体基板进行加工而设置的隔膜、在所述隔膜上设置的发热电阻体、在所述发热电阻体的上游侧和下游侧分别设置的测温电阻体；和支承部件，其经由粘接剂片接合保持所述流量检测元件， 所述支承部件具有一端在设置于所述隔膜的背面侧的空洞部开口的连通孔， 所述粘接剂片具有通气孔， 所述通气孔设置在与所述支承部件的连通孔的开口区域对应的粘接剂片的区域，使得所述空洞部与所述连通孔的一侧的开口连通。
2.如权利要求1所述的热式空气流量传感器，其特征在于: 在所述粘接剂片上，按规定的间隔在所述粘接剂片的整个面形成有多个通气孔。
3.如权利要求2所述的热式空气流量传感器，其特征在于: 形成于所述粘接剂片的通气孔的最大尺寸，小于半导体元件的背面的隔膜背面开口端与半导体元件背面外周部之间的最小尺寸。
4.如权利要求3所述的热式空气流量传感器，其特征在于: 具有将所述支承部件和所述流量检测元件一体地密封的树脂， 所述树脂具有用于使所述隔膜露出的第一开口部和用于使设置于所述支承部件的连通孔露出的第二开口部。
5.如权利要求2所述的热式空气流量传感器，其特征在于: 所述规定的间隔小于所述隔膜的背面开口区域与形成于所述支承基板的通气孔区域相重合的区域的最小尺寸。
6.如权利要求1所述的热式空气流量传感器，其特征在于: 所述支承部件是引线框。
7.如权利要求1所述的热式空气流量传感器，其特征在于: 所述支承部件被接合保持在引线框上， 设置于所述支承部件的连通孔的另一侧的开口部，在与所述一侧的开口部开口的面相同的面上的未被所述流量检测元件覆盖的区域开口。
8.如权利要求7所述的热式空气流量传感器，其特征在于: 具有将所述引线框、所述支承部件和所述流量检测元件一体地密封的树脂， 所述树脂具有用于使所述隔膜露出的第一开口部和用于使设置于所述支承部件的连通孔的另一侧的开口部露出的第二开口部。
【文档编号】G01F1/684GK104395708SQ201380034261
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年6月10日 优先权日:2012年6月29日
【发明者】土井良介, 半泽惠二, 德安升 申请人:日立汽车系统株式会社