流量传感器及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及流量传感器及其制造技术，尤其涉及应用于树脂封闭型的流量传感器及其制造技术的有效的技术。
【背景技术】
[0002]日本特开2011-122984号公报(专利文献I)中，作为使检测气体(空气)的流动的流量检测部从封闭体露出一部分的流量传感器的制造方法，记载了通过设置有弹性体薄膜的模具，将搭载有半导体芯片的基材夹紧，并将树脂浇注的技术。
[0003]日本特开2004-74713号公报(专利文献2)中，作为半导体封装的制造方法，记载了通过设置有脱模薄膜片的模具将部件夹紧，将树脂浇注的技术。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2011-122984号公报
[0007]专利文献2:日本特开2004-74713号公报
【发明内容】
[0008]发明所要解决的课题
[0009]例如，现在，在汽车等的内燃机中设有电子控制燃料喷射装置。该电子控制燃料喷射装置具有通过适当地调节流入内燃机的气体(空气)和燃料的量，而使内燃机高效率地运转的作用。因此，电子控制燃料喷射装置中，需要准确地掌握流入内燃机的气体(空气)。由此，在电子控制燃料喷射装置中设有测定气体(空气)流量的流量传感器(气体流量传感器)。
[0010]在流量传感器中，尤其，通过半导体微加工技术制造的流量传感器，由于能够降低成本且能够以低电力驱动，因此令人注目。这样的流量传感器的构成为，例如在由硅形成的半导体基板的背面，形成通过各向异性蚀刻而形成的隔膜(薄板部)，在与该隔膜相对的半导体基板的表面上形成有包含发热电阻体和测温电阻体的流量检测部。
[0011]实际的流量传感器，例如，除了形成隔膜以及流量检测部的第一半导体芯片以外，还具有形成有控制流量检测部的控制电路部的第二半导体芯片。上述第一半导体芯片以及第二半导体芯片，例如，搭载在基板上并与形成于基板上的配线(端子)电连接。具体而言，例如，第一半导体芯片通过由金线形成的金属丝，与在基板形成的配线连接，第二半导体芯片使用形成于第二半导体芯片的突起电极，与在基板形成的配线连接。
[0012]由此，搭载在基板上的第一半导体芯片与第二半导体芯片，通过在基板形成的配线而电连接。其结果是，能够由形成于第二半导体芯片的控制电路部来控制形成于第一半导体芯片的流量检测部，构成流量传感器。
[0013]此时，为了防止变形所引起的接触等，通常，第一半导体芯片与基板连接的金线(金属丝)由灌封树脂来固定。也就是说，金线(金属丝)由灌封树脂覆盖来固定，金线(金属丝)由该灌封树脂来保护。另一方面，构成流量传感器的第一半导体芯片以及第二半导体芯片，通常没有由灌封树脂封闭。即，通常的流量传感器的结构为，仅有金线(金属丝)由灌封树脂覆盖。
[0014]在此，通过灌封树脂来固定金线(金属丝)，有下述问题:由于不在通过模具等将第一半导体芯片固定的状态下进行，因此由于灌封树脂的收缩而导致第一半导体芯片从搭载位置偏离。而且，灌封树脂通过滴加来形成，因此有灌封树脂的尺寸的精度低的问题。其结果是，在每个单个的流量传感器中，会产生形成流量检测部的第一半导体芯片的搭载位置的偏离，并且灌封树脂的形成位置也会微妙地不同，从而各流量传感器的检测性能会产生偏差。
[0015]因此，为了抑制各流量传感器的性能偏差，需要对每个流量传感器进行检测性能的校正，导致需要在流量传感器的制造工序中追加性能校正工序。特别是，还存在如果性能校正工序时间长，则流量传感器的制造工序中的产出量下降，流量传感器的成本会上升的冋题。
[0016]进而，由于对灌封树脂未利用加热来促进固化，因此直至灌封树脂固化的时间变长，流量传感器的制造工序中的产出量会下降。
[0017]本发明的目的在于，提供能够通过抑制每个流量传感器的性能偏差来实现性能提尚(也包括通过提尚可靠性而达成性能提尚的情况)的技术。
[0018]其他的课题和新的特征，将由本说明书的记载以及附图来明确。
[0019]用于解决课题的方法
[0020]本申请所公开的发明中，如果简单地说明代表性的发明的概要，则是如下内容。
[0021]例如，一个实施方式中的流量传感器具备第一芯片搭载部和搭载于第一芯片搭载部上的第一半导体芯片，在将形成于第一半导体芯片的流量检测部露出的状态下，第一半导体芯片的一部分由封闭体封闭。此时，封闭体包含第一成分的第一树脂和与第一成分不同的第二成分的第二树脂。
[0022]此外，一个实施方式中的流量传感器的制造方法具备将形成于第一半导体芯片的流量检测部露出，并由封闭体将第一半导体芯片的一部分封闭的工序。在该封闭工序中，隔着弹性体薄膜将上模具的一部分对第一半导体芯片的表面按压，并且，在上模具与第一半导体芯片之间形成将流量检测部包围的第一空间，并通过上模具和下模具，隔着第二空间将搭载有第一半导体芯片的基材夹入。然后，将包含填料以及着色材料的第一树脂浇注至第二空间。此时，通过将第一树脂浇注的注入压力，使与第一树脂的成分不同的第二树脂渗入至第一半导体芯片的表面与弹性体薄膜之间，第二树脂所含有的填料以及着色材料的量，比第一树脂所含有的填料以及着色材料的量少。
[0023]进而，一个实施方式中的流量传感器的制造方法具备将形成于第一半导体芯片的流量检测部露出，并由封闭体将第一半导体芯片一部分封闭的工序。在该封闭工序中，在第一半导体芯片的表面与上模具之间设置间隙，并且，形成将流量检测部包围的第一空间，并通过上模具和下模具，隔着第二空间将搭载有第一半导体芯片的基材夹入。然后，将包含填料以及着色材料的第一树脂浇注至第二空间。此时，通过将第一树脂浇注的注入压力，使与第一树脂的成分不同的第二树脂渗入至设置于第一半导体芯片的表面与上模具之间的间隙，第二树脂所含有的填料以及着色材料的量，比第一树脂所含有的填料以及着色材料的量少。
[0024]发明的效果
[0025]本申请所公开的发明中，如果简单地说明通过代表性的发明而得到的效果，则是如下内容。
[0026]能够抑制每个流量传感器的性能偏差而实现性能提尚。
【附图说明】
[0027]图1是表示实施方式I中的流量传感器的电路结构的电路方框图。
[0028]图2是表示构成实施方式I中的流量传感器的一部分的半导体芯片的布局结构俯视图。
[0029]图3是表示相关技术中的流量传感器的安装结构的图，是表示由树脂封闭后的结构的图。(a)是表示相关技术中的流量传感器的安装结构的俯视图，(b)是以(a)的A-A线切断的剖视图，(C)是以(a)的B-B线切断的剖视图。
[0030]图4是表示对相关技术中的流量传感器进行树脂封闭的工序的剖视图。
[0031]图5是说明存在于相关技术的改善余地的剖视图。
[0032]图6是表示实施方式I中的流量传感器的安装结构的图，是表示由树脂封闭之前的结构的图。(a)是表示实施方式I中的流量传感器的安装结构的俯视图，(b)是以(a)的A-A线切断的剖视图，(C)是表示半导体芯片的背面的俯视图。
[0033]图7是表示实施方式I中的流量传感器的安装结构的图，是表示由树脂封闭后的结构的图。(a)是表示实施方式I中的流量传感器的安装结构的俯视图，(b)是以(a)的A-A线切断的剖视图，(c)是以(a)的B-B线切断的剖视图。
[0034]图8是表示实施方式I中的流量传感器的制造工序的剖视图。
[0035]图9是表示接着图8的流量传感器的制造工序的剖视图。
[0036]图10是表示接着图9的流量传感器的制造工序的剖视图。
[0037]图11是表示接着图10的流量传感器的制造工序的剖视图。
[0038]图12是表示接着图11的流量传感器的制造工序的剖视图。
[0039]图13是表示由于将树脂注入的压力，在弹性体薄膜与半导体芯片接触的接触部分产生间隙的状态的放大图。
[0040]图14是表示实施方式I中的流量传感器的制造工序的剖视图。
[0041]图15是表示接着图14的流量传感器的制造工序的剖视图。
[0042]图16是表示接着图15的流量传感器的制造工序的剖视图。
[0043]图17是表示接着图16的流量传感器的制造工序的剖视图。
[0044]图18是表示接着图17的流量传感器的制造工序的剖视图。
[0045]图19是表示变形例I中的流量传感器的树脂封闭工序的剖视图。
[0046]图20是表示变形例2中的流量传感器的树脂封闭工序的剖视图。
[0047]图21是表示变形例3中的流量传感器的树脂封闭工序的剖视图。
[0048]图22是表示在实施方式2中，树脂封闭后的流量传感器的结构的图。(a)是表示树脂封闭后的流量传感器的结构的俯视图，(b)是以(a)的A-A线切断的剖视图，(C)是以(a)的B-B线切断的剖视图。
[0049]图23是表示实施方式3中的流量传感器的安装结构的图，是表示由树脂封闭后的结构的图。(a)是表示实施方式3中的流量传感器的安装结构的俯视图，(b)是以(a)的A-A线切断的剖视图，(c)是以(a)的B-B线切断的剖视图。
[0050]图24是表示实施方式4中的流量传感器的安装结构的图，是表示由树脂封闭后的结构的图。(a)是表示实施方式I中的流量传感器的安装结构的俯视图，(b)是以(a)的A-A线切断的剖视图，(c)是以(a)的B-B线切断的剖视图。
【具体实施方式】
[0051]在以下的实施方式中，为了便于说明而需要时，分割成多个部分或实施方式来进行说明，但除了特别明示的情况，他们并不是互相无关，而是处于一方是另一方的一部分或全部的变形例、详细、补充说明等的关系。
[0052]此外，在以下的实施方式中，在言及要素的数等(包括个数、数值、量、范围等)情况下，除了特别明示的情况以及原理上明显限定于特定的数的情况等，并不限于其特定的数，可以是特定的数以上或以下。
[0053]进而，在以下的实施方式中，不言而喻，其构成要素(包括要素步骤等)，除了特别明示的情况以及原理上明显可认为是必须的情况以外，未必是必须的。
[0054]同样地，在以下的实施方式中，在言及构成要素等的形状、位置关系时，除了特别明示的情况以及原理上明显可认为不是那样的情况等以外，实质上也包含近似或类似于其形状等的构成要素。这一点对于上述数值以及范围也是同样的。
[0055]此外，在用于说明实施方式的全图中，对于同一部件原则上赋予同一符号，并省略其重复的说明。另外，为了使附图易于理解，有时即使是俯视图也会赋予影线。
[0056](实施方式I)
[0057]<流量传感器的电路结构>
[0058]首先，说明流量传感器的电路结构。图1是表示本实施方式I中的流量传感器的电路结构的电路方框图。图1中，本实施方式I中的流量传感器，首先，具有用于控制流量传感器的CPU(中央处理器(Central Processing Unit)) 1，进而，具有用于将输入信号输入该CPUl的输入电路2以及用于输出来自CPUl的输出信号的输出电路3。并且，在流量传感器中设有记录数据的存储器4，CPUl访问存储器4，从而能够参照存储器4中所记录的数据。
[0059]其次，CPUl通过输出电路3与晶体管Tr的基极连接。并且，该晶体管Tr的集电极与电源PS连接，晶体管Tr的发射极通过发热电阻体HR与接地(GND)连接。因此，晶体管Tr由CPUl控制。S卩，由于晶体管Tr的基极通过输出电路3与CPUl连接，因此来自CPUl的输出信号将输入到晶体管Tr的基极。
[0060]其结果是，构成为通过来自CPUl的输出信号(控制信号)来控制流经晶体管Tr的电流。如果流经晶体管Tr的电流根据来自CPUl的输出信号而变大，则从电源PS供给到发热电阻体HR的电流变大，发热电阻体HR的加热量变大。
[0061]另一方面，如果流经晶体管Tr的电流根据来自CPUl的输出信号而变少，则向发热电阻体HR供给的电流变少，发热电阻体HR的加热量减少。
[0062]由此可知，本实施方式I中的流量传感器，构成为通过CPUl来控制流经发热电阻体HR的电流量，由此利用CPUl来控制来自发热电阻体HR的发热量。
[0063]接着，在本实施方式I中的流量传感器中，为了通过CPUl来控制流经发热电阻体HR的电流，设有加热器控制电桥HCB。该加热器控制电桥HCB以检测从发热电阻体HR散发的发热量，将该检测结果向输入电路2输出的方式构成。其结果是，CPUl能够输入来自加热器控制电桥HCB的检测结果，并基于所述结果来控制流经晶体管Tr的电流。
[0064]具体而言，如图1所示，加热器控制电桥HCB具有在参考电压Vrefl与接地(GND)之间构成电桥的电阻体Rl?电阻体R4。在如此构成的加热器控制电桥HCB中，在由发热电阻体HR加热的气体比进气温度变高某特定温度(AT，例如100 °C )的情况下，以使节点A的电位与节点B的电位的电位差成为OV的方式设定电阻体Rl?电阻体R4的电阻值。也就是说，构成加热器控制电桥HCB的电阻体Rl?电阻体R4，以将电阻体Rl与电阻体R3串联连接的构成要素、和将电阻体R2与电阻体R4串联连接的构成要素并联连接在参考电压Vrefl与接地(GND)之间的方式构成电桥。并且，电阻体Rl和电阻体R3的连接点为节点A，电阻体R2和电阻体R4的连接点为节点B。
[0065]此时，由发热电阻体HR加热的气体与构成加热器控制电桥HCB的电阻体Rl接触。因此，通过来自发热电阻体HR的发热量，主要使构成加热器控制电桥HCB的电阻体Rl的电阻值发生变化。如果这样电阻体Rl的电阻值发生变化，则节点A与节点B之间的电位差发生变化。由于该节点A与节点B的电位差通过输入电路2输入至CPU1，因此CPUl根据节点A与节点B的电位差来控制流经晶体管Tr的电流。
[0066]具体而言，CPUl通过将流经晶体管Tr的电流控制成节点A与节点B的电位差为0V，从而抑制来自发热电阻体HR的发热量。即，可知在本实施方式I中的流量传感器中构成为，CPUl根据加热器控制电桥HCB的输出，以使由发热电阻体HR加热的气体保持在比进气温度变高某特定温度(ΔΤ，例如100°C )的固定值的方式进行反馈控制。
[0067]接着，本实施方式I中的流量传感器具有用于检测气体的流量的温度传感器电桥TSB0该温度传感器电桥TSB由在参考电压Vref2与接地(GND)之间构成电桥的四个测温电阻体构成。该四个测温电阻体由两个上游测温电阻体UR1、UR2和两个下游测温电阻体BR1、BR2 构成。
[0068]也就是说，图1的箭头的方向表示气体流动的方向，在该气体流动的方向的上游侧设有上游测温电阻体UR1、UR2，在下游侧设有下游测温电阻体BR1、BR2。将这些上游测温电阻体UR1、UR2以及下游测温电阻体BR1、BR2，以直至发热电阻体HR的距离为相同的方式配置。
[0069]在温度传感器电桥TSB中，在参考电压Vref2与接地(GND)之间，将上游测温电阻体URl与下游测温电阻体BRl串联连接，该上游测温电阻体URl和下游测温电阻体BRl的连接点为节点C。
[0070]另一方面，在接地(GND)与参考电压Vref2之间，将上游测温电阻体UR2和下游测温电阻体BR2串联连接，该上游测温电阻体UR2和下游测温电阻体BR2的连接点为节点D。并且，构成为节点C的电位和节点D的电位通过输入电路2输入至CPUl。并且，以在向箭头方向流动的气体流量为零的无风状态时，节点C的电位和节点D的电位的差电位成为OV的方式，设定上游测温电阻体UR1、UR2和下游测温电阻体BR1、BR2的各电阻值。
[0071]具体而言，将上游测温电阻体URl、UR2和下游测温电阻体BRl、BR2以距发热电阻体HR的距离相等且电阻值也相等的方式构成。因此，可知在温度传感器电桥TSB中构成为，无论发热电阻体HR的发热量如何，只要是无风状态，则节点C和节点D的差电位成为0V。
[0072]<流量传感器的动作>
[0073]本实施方式I中的流量传感器如上所述构成，以下参照图1对其动作进行说明。首先，CPUl利用通过输出电路3向晶体管Tr的基极输出输出信号(控制信号)，使电流流向晶体管Tr。于是，电流从与晶体管Tr的集电极连接的电源PS，流向与晶体管Tr的发射极连接的发热电阻体HR。因此，发热电阻体HR发热。并且，由来自发热电阻体HR的发热而加热的气体，对构成加热器控制电桥HCB的电阻体Rl进行加热。
[0074]此时，设定电阻体Rl?R4的各电阻值，以使得当由发热电阻体HR加热的气体变高特定温度(例如100°c )时，使加热器控制电桥HCB的节点A和节点B的差电位成为0V。因此，例如由发热电阻体HR加热的气体变高特定温度(例如100°C )时，加热器控制电桥HCB的节点A和节点B之间的差电位成为0V，该差电位(OV)通过输入电路2而输入至CPUl。并且，识别了来自加热器控制电桥HCB的差电位为OV的CPUl，通过输出电路3，向晶体管Tr的基极输出用于维持现状的电流量的输出信号(控制信号)。