JP5168184B2 - センサ装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体基板の一端に被測定雰囲気に露出する検出部が形成されたセンサチップと、前記センサチップの制御回路が形成された回路チップとを有してなるセンサ装置およびその製造方法に関する。

半導体基板からなるセンサチップに形成された流量検出部を被測定流体に露出して、被測定流体の流量を測定する流量センサ装置が、例えば、特開平１１−６７５２号公報（特許文献１）と特開２００８−１１１６６８号公報（特許文献２）に開示されている。

図１２は、特許文献１に開示された流量センサ装置を示す図で、（ａ）は、流量センサ装置９１の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の一点鎖線Ａ−Ａでの断面図である。

図１２（ａ），（ｂ）に示す流量センサ装置９１は、センサチップ２、回路チップ１１、同一素材から形成されるターミナル素材としてのリード１０ａ〜１０ｆ、ワイヤ１２ａ〜１２ｃ、およびモールド樹脂７を含み構成される。流量センサ装置９１は、センサチップ２の流量検出部ＲＫを空気流１３に露出して、空気流１３の流量を測定する。

センサチップ２に形成されている流量検出部ＲＫは、シリコン等の半導体基板の下面より異方性エッチングにより電気絶縁膜からなるダイヤフラム６の境界面まで形成された空洞５と、ダイヤフラム６上に形成された発熱抵抗体４と、半導体基板の先端部に形成されて空気温度を計測する為の測温抵抗体３と、各抵抗体と外部回路等とを結ぶ配線接続端子９とを含み構成される。また、回路チップ１１は、測温抵抗体３の温度に対して所定の温度だけ高くするように発熱抵抗体４に加熱電流を流す制御を実行し、空気流量を表わす空気流量信号を得るものである。

絶縁体としてのモールド樹脂７は、エポキシ樹脂等の一体成形可能である電気絶縁材からなる。モールド樹脂７は、空気流１３を感知する発熱抵抗体４や測温抵抗体３などからなるセンサチップ２の流量検出部ＲＫを被測定流体である空気流１３に露出するようにして、センサチップ２の配線接続端子９を含む部分、回路チップ１１、リード１０ａ〜１０ｆの一部もしくは全部およびワイヤ１２ａ〜１２ｃなどを、樹脂モールド成形にて一体に覆っている。

図１３は、特許文献２に開示された流量センサ装置を示す図で、（ａ）は、流量センサ装置９２の模式的な上面図であり、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線Ｂ−Ｂでの断面図である。

図１３の流量センサ装置９２も、図１２に示した流量センサ装置９１と同様に、センサチップ２ａの流量検出部ＲＫを被測定流体に露出して、被測定流体の流量を測定する。 図１３の流量センサ装置９２におけるセンサチップ２ａに形成された流量検出部ＲＫは、図１２の流量センサ装置９１におけるセンサチップ２に形成されたそれと同様のものであり、同じ符号が付されている。

図１３に示す流量センサ装置９２は、半導体基板に流量検出部ＲＫが形成されてなるセンサチップ２ａと、流量検出部ＲＫの入出力を制御するための回路部が形成されてなる回路チップ１１ａと、センサチップ２ａと回路チップ１１ａの少なくとも一方に接続するための同一素材から形成されるターミナル素材としてのリード４０ａ〜４０ｃを備えている。尚、図１３（ｂ）に示す符号５０ａ，５０ｂはワイヤであり、図１３（ａ）においては図示を省略している。

図１３の流量センサ装置９２では、回路チップ１１ａが、接続ワイヤ５０ａによりリード４０ａの一端に電気的に接続されると共に、モールド樹脂７ａの内部に封じ込まれている。また、センサチップ２ａは、モールド樹脂７ａと分離して、モールド樹脂７ａの表面に露出するリード４０ａのもう一端に電気的に接続され、接続部ＣＢが構成されている。センサチップ２ａは、モールド樹脂７ａおよびリード４０ａに対してフリップチップ実装されており、スタッドバンプ９ｂによる接続によって、電気的な接続だけでなく、センサチップ２ａを固定する機能を持たせている。また、センサチップ２ａの配線接続端子９ａとモールド樹脂７ａの表面に露出するリード４０ａの接続部ＣＢは、絶縁樹脂８により覆われている。

特開平１１−６７５２号公報 特開２００８−１１１６６８号公報

図１２に示す流量センサ装置９１では、センサチップ２の配線接続端子９をモールド樹脂７で覆うことで、配線接続端子９を外部の空気流１３から密閉し、電気的な絶縁性を確保すると共に腐食等による劣化を防止している。一方、モールド樹脂７による配線接続端子９の密閉を確実にするためには、モールド時に、金型をセンサチップ２に密着させる必要がある。しかしながら、モールド前の各構成部品の組み付け体には組み付けばらつきがあり、型をセンサチップ２へ密着させることは、一般的に非常に困難である。このため、センサチップ２とモールド樹脂７の外部面が交差する図１２中の境界ＢＤにおいて、型の密着が悪いとモールド時にモールド材が隙間から漏れ出す不具合（樹脂バリ）が発生し、型の密着が強すぎるとセンサチップ２の割れ不具合が発生する。

一方、図１３に示す流量センサ装置９２では、回路チップ１１ａをモールド樹脂７ａで覆った後にセンサチップ２ａを取り付けるため、上記した図１２の流量センサ装置９１における問題は発生しない。しかしながら、図１３の流量センサ装置９２では、フリップチップ実装のセンサチップ２ａが、スタッドバンプ９ｂでリード４０ａに固定される構造となっている。このため、図１２の流量センサ装置９１のようにセンサチップ２の裏全面がリード１０ｆに固定される構造に較べて、センサチップ２ａの固定強度が弱い。また、図１３の流量センサ装置９２では、モールド樹脂７ａから片面だけが露出するリード４０ａの構造が、必須である。しかしながら、該構造を実現するためには、リード４０ａの片面だけを金型で抑えた状態で樹脂モールドする必要があり、この場合にもリード４０ａと型の密着性が悪くなって、樹脂バリ等が発生し易い。

そこで本発明は、半導体基板の一端に被測定雰囲気に露出する検出部が形成されたセンサチップと、前記センサチップの制御回路が形成された回路チップとを有してなるセンサ装置およびその製造方法であって、樹脂モールドに伴う樹脂バリやセンサチップの割れ不具合を防止できると共に、センサチップを強固に固定でき、被測定雰囲気を介して発生する腐食やリーク等の不具合を防止することのできるセンサ装置およびその製造方法を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、半導体基板の一端に被測定雰囲気に露出する検出部が形成されたセンサチップと、前記センサチップの制御回路が形成された回路チップとを有してなるセンサ装置であって、リードフレームから切り出された前記センサチップと前記回路チップの間の電気接続に介在する複数の中間リードを有してなり、前記中間リードの第１端部と前記回路チップとが、第１ワイヤにより接続されてなり、前記中間リードのモールド型把持部の両面を除いて、前記回路チップ、前記第１ワイヤ、および前記第１端部と前記第１ワイヤの接続部を覆うように、モールド樹脂が配置されてなり、前記モールド型把持部と前記センサチップとが、第２ワイヤにより接続されてなり、前記第２ワイヤ、前記センサチップと前記第２ワイヤの接続部、および前記モールド型把持部と前記第２ワイヤの接続部を覆うように、絶縁保護剤が配置されてなることを特徴としている。

上記センサ装置は、半導体基板の一端に被測定雰囲気に露出する検出部が形成されたセンサチップと、前記センサチップの制御回路が形成された回路チップとを有してなるセンサ装置である。

上記センサ装置は、リードフレームから切り出されたセンサチップと回路チップの間の電気接続に介在する複数の中間リードを有しており、該中間リードのモールド型把持部の両面を除いて、回路チップ、第１ワイヤ、および前記第１端部と第１ワイヤの接続部を覆うように、モールド樹脂が配置されている点に特徴がある。そして、該モールド樹脂の配置後（すなわち樹脂モールド後）に、センサチップをモールド樹脂または該モールド樹脂から露出するリードフレームに搭載して、中間リードの前記モールド型把持部とセンサチップとを第２ワイヤにより接続するようにしている。言い換えれば、上記センサ装置においては、センサチップの電気的な接続部を保護するために、該接続部を覆うようにモールド樹脂を配置していない。従って、上記センサ装置の製造においては、樹脂モールド時に金型をセンサチップに密着させないため、それによるセンサチップの割れ不具合や樹脂バリの発生が起きることはない。

このように、上記センサ装置の製造においては、樹脂モールド時に中間リードのモールド型把持部を金型で両面から把持する構成を採用している。中間リードは、センサチップと異なり硬いため、金型で押さえ込むことが容易である。さらに、樹脂モールド時にモールド型把持部を両面から把持するため、片面だけを金型で抑えた状態で樹脂モールドする場合に較べて、寸法精度が高く、かつ樹脂バリ等の発生も抑制することができる。

上記センサ装置において、回路チップ、第１ワイヤ、および中間リードの第１端部と第１ワイヤの接続部は、モールド樹脂に覆われて、被測定雰囲気に曝されていない。このため、被測定雰囲気を介して発生する腐食やリーク等の不具合を防止することができる。また、センサチップ周りのほうは、検出部が形成されている一端を除いて、センサチップと第２ワイヤの接続部、第２ワイヤ、およびモールド型把持部と第２ワイヤの接続部を覆うように絶縁保護剤が配置され、該絶縁保護剤に覆われて、被測定雰囲気に曝されていない。回路チップ周りと同様に、被測定雰囲気を介して発生する腐食やリーク等の不具合を防止することができる。

尚、センサチップは、モールド樹脂または該モールド樹脂から露出するリードフレームに該センサチップの裏全面を貼り付けるようにして搭載することが可能である。従って、上記センサ装置は、例えばセンサチップをフリップチップ実装してスタッドバンプにより固定する構造に較べて、強固な固定構造とすることができる。

以上のようにして、上記センサ装置は、半導体基板の一端に被測定雰囲気に露出する検出部が形成されたセンサチップと、前記センサチップの制御回路が形成された回路チップとを有してなるセンサ装置であって、樹脂モールドに伴う樹脂バリやセンサチップの割れ不具合を防止できると共に、センサチップを強固に固定でき、被測定雰囲気を介して発生する腐食やリーク等の不具合を防止することのできるセンサ装置となっている。

上記センサ装置においては、請求項２に記載のように、前記複数の中間リードのモールド型把持部に亘って、該モールド型把持部における前記第２ワイヤの接続部がある第１面と反対側の第２面に、前記モールド型把持部と隣接する空間を覆う絶縁性の保持部材が配置されてなり、該保持部材により、前記隣接する空間における前記第１面から前記第２面への貫通が阻止されてなり、前記絶縁保護剤が、前記保持部材に保持されてなる構成とすることが好ましい。

これによれば、保持部材がモールド型把持部と隣接する空間を蓋する役割を果たすため、絶縁保護剤の第２面側への余分な回り込みを阻止して、絶縁保護剤の使用量を低減することができる。また、上記保持部材を予めリードフレームから切り出される前の中間リードの上記所定位置に配置しておくことで、切り出し後に孤立体となる複数の中間リードを安定的に保持して、上記樹脂モールド時の金型によるモールド型把持部の把持を容易にすることができる。

上記保持部材としては、請求項３に記載のように、取り扱いが容易なテープ状であることが好ましい。

上記センサ装置においては、請求項４に記載のように、前記モールド樹脂が、前記中間リードにおける前記第１端部と反対側の第２端部を覆うように配置されてなる構成とすることが好ましい。これによれば、樹脂モール後には中間リードの第１端部と第２端部の両端がモールド樹脂で固定されることとなるため、中間リードの保持が安定し、前記第２ワイヤの接続が容易になる。

また、上記センサ装置においては、請求項５に記載のように、前記モールド樹脂が、前記第２ワイヤおよび前記モールド型把持部と前記第２ワイヤの接続部を取り囲む前記第一面より高い絶縁保護剤保持側壁を形成するように配置されてなる構成とすることが好ましい。上記絶縁保護剤保持側壁により、絶縁保護剤の横方向への余分な回り込みを阻止することができるため、絶縁保護剤の使用量を低減することができる。

さらに、上記センサ装置においては、請求項６に記載のように、前記モールド樹脂が、前記センサチップの下部に存在するように配置されてなる構成とすることが好ましい。これによれば、樹脂モール後には上記モールド樹脂の存在部がセンサチップの搭載台になっているため、モールド樹脂から露出するリードフレーム上にセンサチップを搭載する場合に較べて、センサチップの保持が安定し、前記第２ワイヤの接続が容易になる。

上記センサ装置におけるセンサチップは、半導体基板の一端に被測定雰囲気に露出する検出部が形成されるものであれば、流量センサチップ、圧力センサチップ、湿度センサチップ、ガスセンサチップ、光センサチップ等のいずれであってもよい。

例えば請求項７に記載のように、前記センサチップを、空気流量を測定する流量センサチップとする場合には、前記モールド樹脂が、該センサチップの下部に存在するように配置される構成とするだけでなく、該センサチップと同じ高さで、該センサチップに隣接して取り囲む空気整流側壁を形成するように、配置されてなる構成とすることが好ましい。上記空気整流側壁により、検出部周りの空気の流れを整流して乱流の発生を抑制することができるため、正確な流量測定が可能となる。

請求項８〜１３に記載の発明は、上記したセンサ装置の製造方法に関する発明である。

請求項８に記載の発明は、半導体基板の一端に被測定雰囲気に露出する検出部が形成されたセンサチップと、前記センサチップの制御回路が形成された回路チップとを有してなるセンサ装置であって、リードフレームから切り出された前記センサチップと前記回路チップの間の電気接続に介在する複数の中間リードを有してなり、前記中間リードの第１端部と前記回路チップとが、第１ワイヤにより接続されてなり、前記中間リードのモールド型把持部の両面を除いて、前記回路チップ、前記第１ワイヤ、および前記第１端部と前記第１ワイヤの接続部を覆うように、モールド樹脂が配置されてなり、前記モールド型把持部と前記センサチップとが、第２ワイヤにより接続されてなり、前記第２ワイヤ、前記センサチップと前記第２ワイヤの接続部、および前記モールド型把持部と前記第２ワイヤの接続部を覆うように、絶縁保護剤が配置されてなるセンサ装置の製造方法であって、前記中間リードを備えた前記リードフレームを準備するリードフレーム準備工程と、前記リードフレームに前記回路チップを搭載して、前記中間リードの第１端部と前記回路チップとを、前記第１ワイヤにより接続する第１ワイヤボンディング工程と、前記中間リードのモールド型把持部を金型で両面から把持した状態で、前記中間リードのモールド型把持部の両面を除いて、前記回路チップ、前記第１ワイヤ、および前記第１端部と前記第１ワイヤの接続部を覆うように、前記モールド樹脂を配置する樹脂モールド工程と、前記モールド樹脂の上または該モールド樹脂から露出する前記リードフレームの上に前記センサチップを搭載し、前記モールド型把持部と前記センサチップとを、前記第２ワイヤにより接続する第２ワイヤボンディング工程と、前記第２ワイヤ、前記センサチップと前記第２ワイヤの接続部、および前記モールド型把持部と前記第２ワイヤの接続部を覆うように、前記絶縁保護剤を配置する絶縁保護剤配置工程とを有してなることを特徴としている。

これによって、請求項１に記載のセンサ装置を製造することができる。尚、上記製造方法によって得られるセンサ装置の効果については、前述したとおりであり、その説明は省略する。

また、請求項９に記載のように、前記センサ装置が、前記複数の中間リードのモールド型把持部に亘って、該モールド型把持部における前記第２ワイヤの接続部がある第１面と反対側の第２面に、前記モールド型把持部と隣接する空間を覆う絶縁性の保持部材が配置されてなり、前記保持部材により、前記隣接する空間における前記第１面から前記第２面への貫通が阻止されてなり、前記絶縁保護剤が、前記保持部材に保持されてなるセンサ装置である場合には、上記製造方法において、前記絶縁保護剤配置工程の前に、前記保持部材を配置する保持部材配置工程を有してなる構成とする。これによって、請求項２に記載のセンサ装置を製造することができる。該製造方法によって得られるセンサ装置の効果についても、前述したとおりである。

前述したとおり、前記保持部材は、請求項１０に記載のように、取り扱いが容易なテープ状であることが好ましい。

この場合、請求項１１に記載のように、前記保持部材配置工程を、前記第１ワイヤボンディング工程の前に実施することが好ましい。これによれば、前述したように、上記保持部材の機能として、モールド型把持部と隣接する空間を蓋して絶縁保護剤の第２面側への余分な回り込みを阻止する役割だけでなく、切り出し後に孤立体となる複数の中間リードを上記保持部材で安定的に保持して、上記樹脂モールド時の金型によるモールド型把持部の把持を容易にする役割を持たせることができる。

従って、この場合には請求項１２に記載のように、前記リードフレームからの前記中間リードの切り出しを、前記保持部材配置工程後に実施することが好ましい。

一方、前記中間リードがリードフレームの最終的に切り落とされる外枠から引き出されてなる構成とする場合には、請求項１３に記載のように、前記リードフレームからの前記中間リードの切り出しを、前記樹脂モールド工程後に実施することが可能である。

以上のようにして、上記センサ装置およびその製造方法は、半導体基板の一端に被測定雰囲気に露出する検出部が形成されたセンサチップと、前記センサチップの制御回路が形成された回路チップとを有してなるセンサ装置およびその製造方法であって、樹脂モールドに伴う樹脂バリやセンサチップの割れ不具合を防止できると共に、センサチップを強固に固定でき、被測定雰囲気を介して発生する腐食やリーク等の不具合を防止することのできるセンサ装置およびその製造方法となっている。

本発明に係るセンサ装置の一例を示す図で、（ａ）は、センサ装置１００の模式的な上面図であり、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線Ａ−Ａでの断面図である。 図１のセンサ装置１００の製造方法を説明する図で、センサ装置１００の製造工程のフロー図である。 図１のセンサ装置１００の製造方法を説明する図で、センサ装置１００の製造工程別の上面図である。 図１のセンサ装置１００の製造方法を説明する図で、センサ装置１００の製造工程別の上面図である。 図１のセンサ装置１００の製造方法を説明する図で、センサ装置１００の製造工程別の上面図である。 図１のセンサ装置１００の製造方法を説明する図で、センサ装置１００の製造工程別の上面図である。 （ａ），（ｂ）は、図３のリードフレーム２０における中間リード２０ａと保持部材６０の好適な形成手順を示す図で、それぞれ、図３における一点鎖線Ｂで囲った部分の上面図である。 別の中間リードの形成手順を示す図で、図２のステップＳ４の第２ワイヤボンディング工程後における別のリードフレーム２１の一部を示した部分的な上面図である。 別のセンサ装置の例を示す図で、（ａ）は、センサ装置１０１の模式的な上面図であり、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線Ｄ−Ｄでの断面図である。 別のセンサ装置の例を示す図で、（ａ）は、センサ装置１０２の模式的な上面図であり、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線Ｅ−Ｅでの断面図である。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ、別のセンサ装置１０３，１０４を示す模式的な断面図である。 特許文献１に開示された流量センサ装置を示す図で、（ａ）は、流量センサ装置９１の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の一点鎖線Ａ−Ａでの断面図である。 特許文献２に開示された流量センサ装置を示す図で、（ａ）は、流量センサ装置９２の模式的な上面図であり、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線Ｂ−Ｂでの断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図に基づいて説明する。

図１は、本発明に係るセンサ装置の一例を示す図で、図１（ａ）は、センサ装置１００の模式的な上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における一点鎖線Ａ−Ａでの断面図である。また、図２〜図６は、図１のセンサ装置１００の製造方法を説明する図である。図２は、センサ装置１００の製造工程のフロー図であり、図３〜図６は、センサ装置１００の製造工程別の上面図である。

図１に示すセンサ装置１００は、シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板の一端に被測定雰囲気に露出する検出部ＲＫが形成されたセンサチップ２ｂと、センサチップ２ｂの制御回路が形成されたシリコン（Ｓｉ）からなる回路チップ１１ｂとを有してなるセンサ装置である。図１のセンサ装置１００は、図１２と図１３に示したセンサ装置９１，９２と同様の車載用の流量センサ装置で、センサチップ２ｂの流量検出部ＲＫを被測定流体である空気流に露出して、空気の流量を測定する。センサチップ２ｂに形成されている流量検出部ＲＫは、図１２の流量センサ装置９１におけるセンサチップ２に形成されたそれと同様のものであり、同じ符号が付されている。

図１に示すセンサ装置１００は、同じリードフレームから切り出された複数の中間リード２０ａ、回路チップ台２０ｂおよび複数の外部接続リード２０ｃを有している。中間リード２０ａは、後述するように、センサチップ２ｂと回路チップ１１ｂの間の電気接続に介在するためのものである。また、回路チップ台２０ｂは、回路チップ１１ｂを搭載してグランド接続するためのものであり、外部接続リード２０ｃは、外部と電気接続するための端子である。

図１のセンサ装置１００においては、中間リード２０ａの第１端部Ｔ１と回路チップ１１ｂとが、第１ワイヤ３０ｂにより接続されている。そして、図１２と図１３に示したセンサ装置９１，９２と異なり、図１のセンサ装置１００においては、中間リード２０ａのモールド型把持部ＫＨの両面を除いて、回路チップ１１ｂ、第１ワイヤ３０ｂ、および中間リード２０ａの第１端部Ｔ１と第１ワイヤ３０ｂの接続部を覆うように、モールド樹脂７ｂが配置されている。尚、回路チップ１１ｂは、外部接続リード２０ｃとも第３ワイヤ３０ｃにより接続されており、第３ワイヤ３０ｃおよびその接続部もモールド樹脂７ｂで覆われている。

また、図１のセンサ装置１００においては、中間リード２０ａのモールド型把持部ＫＨとセンサチップ２ｂとが、第２ワイヤ３０ａにより接続されている。そして、第２ワイヤ３０ａ、センサチップ２ｂと第２ワイヤ３０ａの接続部、および中間リード２０ａのモールド型把持部ＫＨと第２ワイヤ３０ａの接続部を覆うように、絶縁保護剤６１が配置されている。

尚、図１のセンサ装置１００においては、複数の中間リード２０ａのモールド型把持部ＫＨに亘って、該モールド型把持部ＫＨにおける第２ワイヤ３０ａの接続部がある第１面Ｓ１と反対側の第２面Ｓ２に、モールド型把持部ＫＨと隣接する空間を覆う絶縁性の保持部材６０が配置されている。そして、該保持部材６０により、前記隣接する空間における第１面Ｓ１から第２面Ｓ２への貫通が阻止され、絶縁保護剤６１が、保持部材６０に保持される構成となっている。

以上のように、図１に示すセンサ装置１００は、リードフレームから切り出されたセンサチップ２ｂと回路チップ１１ｂの間の電気接続に介在する複数の中間リード２０ａを有しており、該中間リード２０ａのモールド型把持部ＫＨの両面Ｓ１，Ｓ２を除いて、回路チップ１１ｂ、第１ワイヤ３０ｂ、および中間リード２０ａの第１端部Ｔ１と第１ワイヤ３０ｂの接続部を覆うように、モールド樹脂７ｂが配置されている点に特徴がある。そして、該モールド樹脂７ｂの配置後（すなわち樹脂モールド後）に、センサチップ２ｂをモールド樹脂上に搭載して、中間リード２０ａのモールド型把持部ＫＨとセンサチップ２ｂとを第２ワイヤ３０ａにより接続するようにしている。言い換えれば、図１のセンサ装置１００においては、図１２に示したセンサ装置９１と異なり、センサチップ２ｂの電気的な接続部を保護するために、該接続部を覆うようにモールド樹脂７ｂを配置していない。従って、図１のセンサ装置１００の製造においては、後述するように、樹脂モールド時に金型をセンサチップ２ｂに密着させないため、それによるセンサチップの割れ不具合や樹脂バリの発生が起きることはない。

このように、図１のセンサ装置１００の製造においては、樹脂モールド時に中間リード２０ａのモールド型把持部ＫＨを金型で両面から把持する構成を採用している。中間リード２０ａは、センサチップ２ｂと異なり硬いため、金型で押さえ込むことが容易である。さらに、樹脂モールド時にモールド型把持部ＫＨを両面から把持するため、図１３に示したセンサ装置９２のように片面だけを金型で抑えた状態で樹脂モールドする場合に較べて、寸法精度が高く、かつ樹脂バリ等の発生も抑制することができる。

図１のセンサ装置１００において、回路チップ１１ｂ、第１ワイヤ３０ｂ、および中間リード２０ａの第１端部Ｔ１と第１ワイヤ３０ｂの接続部は、モールド樹脂７ｂに覆われて、被測定雰囲気に曝されていない。このため、該部分の被測定雰囲気を介して発生する腐食やリーク等の不具合を防止することができる。また、センサチップ２ｂ周りのほうは、検出部ＲＫが形成されている一端を除いて、センサチップ２ｂと第２ワイヤ３０ａの接続部、第２ワイヤ３０ａ、および中間リード２０ａのモールド型把持部ＫＨと第２ワイヤ３０ａの接続部を覆うように絶縁保護剤６１が配置され、該絶縁保護剤６１に覆われて、被測定雰囲気に曝されていない。回路チップ１１ｂ周りと同様に、該部分の被測定雰囲気を介して発生する腐食やリーク等の不具合を防止することができる。

尚、図１のセンサ装置１００において、センサチップ２ｂは、モールド樹脂７ｂ上に、裏全面を貼り付けるようにして搭載している。従って、図１のセンサ装置１００は、図１３に示したセンサ装置９２のようにセンサチップ２ａをフリップチップ実装してスタッドバンプ９ｂにより固定する構造に較べて、強固な固定構造とすることができる。

以上のようにして、図１に示すセンサ装置１００は、半導体基板の一端に被測定雰囲気に露出する検出部ＲＫが形成されたセンサチップ２ｂと、センサチップ２ｂの制御回路が形成された回路チップ１１ｂとを有してなるセンサ装置であって、樹脂モールドに伴う樹脂バリやセンサチップの割れ不具合を防止できると共に、センサチップ２ｂを強固に固定でき、被測定雰囲気を介して発生する腐食やリーク等の不具合を防止することのできるセンサ装置となっている。

また、図１のセンサ装置１００においては、複数の中間リード２０ａの第２面Ｓ２に、モールド型把持部ＫＨと隣接する空間を覆う絶縁性の保持部材６０が配置されていた。これによって、該保持部材６０がモールド型把持部ＫＨと隣接する空間を蓋する役割を果たすため、絶縁保護剤６１の第２面Ｓ２側への余分な回り込みを阻止して、絶縁保護剤の使用量を低減することができる。また、図１のセンサ装置１００においては、後述するように、上記保持部材６０を予めリードフレームから切り出される前の中間リード２０ａの上記所定位置に配置しておくことで、切り出し後に孤立体となる複数の中間リード２０ａを安定的に保持して、上記樹脂モールド時の金型によるモールド型把持部ＫＨの把持を容易にすることができる。尚、上記保持部材６０としては、取り扱いが容易なテープ状であることが好ましい。しかしながら、絶縁保護剤６１を保持するための保持部材は、これに限らず、複数の中間リード２０ａのモールド型把持部ＫＨと隣接する空間を覆う絶縁性のものであれば、任意のものであってよい。また、絶縁保護剤６１の第２面Ｓ２側への回り込みを許容するのであれば、図１の保持部材６０は無くてもよい。

次に、図１のセンサ装置１００の製造方法について説明する。

図２のフロー図に示すように、センサ装置１００の製造においては、最初に、ステップＳ１のリードフレーム準備工程において、図３に示すリードフレーム２０を準備する。図３のリードフレーム２０は、分離された複数の棒状の中間リード２０ａが下面側に貼り付けられた保持部材６０で保持されて、宙吊りされた状態にある。次に、図２に示すステップＳ２の第１ワイヤボンディング工程において、図４に示すようにリードフレーム２０の回路チップ台２０ｂ上に回路チップ１１ｂを搭載して、第１ワイヤ３０ｂおよび第３ワイヤ３０ｃを接続する。次に、図２に示すステップＳ３の樹脂モールド工程において、中間リード２０ａのモールド型把持部ＫＨを金型で両面から把持した状態で樹脂モールドし、図５に示すようにモールド樹脂７ｂを配置する。これによって、中間リード２０ａのモールド型把持部ＫＨの上面は、モールド樹脂７ｂから露出する。次に、センサ装置１００の構成部分をリードフレーム２０の外枠２０ｆから切り離した後、図２に示すステップＳ４の第２ワイヤボンディング工程において、図６に示すようにモールド樹脂７ｂ上にセンサチップ２ｂを搭載して、センサチップ２ｂと中間リード２０ａのモールド型把持部ＫＨの間に第２ワイヤ３０ａを接続する。最後に、図２に示すステップＳ５の絶縁保護剤配置工程において、絶縁保護剤６１を注入して硬化させ、図１に示すように絶縁保護剤６１を配置する。尚、図５で説明したセンサ装置１００の構成部分の外枠２０ｆから切り離しは、ステップＳ５の絶縁保護剤配置工程の後で実施するようにしてもよい。

以上の工程で、図１に示すセンサ装置１００が製造される。

尚、図２のフロー図においては、ステップＳ６で示す保持部材配置工程が、ステップＳ２の第１ワイヤボンディング工程の前に実施されている。これによって、図３に示すリードフレーム２０では、所定の位置に保持部材６０が配置される。図１において説明したように、保持部材６０の機能として中間リード２０ａのモールド型把持部ＫＨと隣接する空間を蓋して絶縁保護剤６１の第２面Ｓ２側への余分な回り込みを阻止する役割だけでであれば、図２に示すステップＳ６の保持部材配置工程は、ステップＳ５の絶縁保護剤配置工程の前であれば、いずれの段階で実施してもよい。しかしながら、図２に示すフロー図のように、ステップＳ６の保持部材配置工程をステップＳ２の第１ワイヤボンディング工程の前に実施することで、切り出し後に孤立体となる複数の中間リード２０ａを保持部材６０で安定的に保持して、上記樹脂モールド時の金型によるモールド型把持部ＫＨの把持を容易にする役割を持たせることができる。

次に、図３のリードフレーム２０における中間リード２０ａと保持部材６０の形成手順について、より詳細に説明する。

図７（ａ），（ｂ）は、図３のリードフレーム２０における中間リード２０ａと保持部材６０の好適な形成手順を示す図で、それぞれ、図３における一点鎖線Ｂで囲った部分の上面図である。

図７の形成手順では、最初に、図７（ａ）に示すように、複数の中間リード２０ａが連結部２０ｄで枠状部２０ｅに連結されてなるリードフレーム２０を準備する。次に、図７（ｂ）に示すように、下面側の所定位置にテープ状の保持部材６０を貼り合わせて配置する。次に、連結部２０ｄを切断して除去し、リードフレーム２０からの複数の中間リード２０ａの切り出すことで、図３の孤立体となった複数の中間リード２０ａが保持部材６０に保持されてなるリードフレーム２０が準備できる。また、上記形成手順に限らず、図３のリードフレーム２０を準備する場合には、予め準備した孤立体の個々の中間リード２０ａを、枠状部２０ｅに貼られた保持部材６０の所定位置に順次貼り付けるようにしてもよい。しかしながら作業の容易さを考慮すると、図７に示す手順を採用し、保持部材６０を配置した後、リードフレーム２０からの中間リード２０ａの切り出しを実施するのが好ましい。尚、孤立体となる複数の中間リード２０ａの保持については、絶縁保護剤６１の保持のためにセンサ装置１００の最終構造に残す保持部材６０に限らず、樹脂モールドまでの一時的な保持方法を用いてもよい。

図８は、別の中間リードの形成手順を示す図で、図２のステップＳ４の第２ワイヤボンディング工程後における別のリードフレーム２１の一部を示した部分的な上面図である。

図８に示すリードフレーム２１は、複数の中間リード２１ａが最終的に切り落とされる外枠２１ｄから引き出され、外枠２１ｄに吊られた構成となっている。該構成のリードフレーム２１を用いる場合には、リードフレーム２１からの中間リード２１ａの切り出しを、モールド樹脂７ｃを配置した後に、外枠２１ｄの切り離しと同時に一括して実施することが可能である。尚、図８のリードフレーム２１においても、複数の中間リード２１ａの下面を覆うように保持部材６０ａが配置されている。図８のリードフレーム２１では、中間リード２１ａの分離がモールド樹脂７ｃの配置後に行われるため、孤立体として存在する中間リード２１ａの保持のために保持部材６０ａは特に必要でない。しかしながら、保持部材６０ａを配置しておくことで、後で注入する絶縁保護剤６１の保持だけでなく、吊り部が長い中間リード２１ａの撓みを抑制することができ、リードフレーム２１の取り扱いが容易になる。

次に、図１に示すセンサ装置１００の細部、およびその他の好ましい実施形態について説明する。

図１のセンサ装置１００においては、モールド樹脂７ｂが、中間リード２０ａにおける第１端部Ｔ１と反対側の第２端部Ｔ２を覆うように配置されている。これによれば、樹脂モール後には中間リード２０ａの第１端部Ｔ１と第２端部Ｔ２の両端がモールド樹脂７ｂで固定されることとなるため、中間リード２０ａの保持が安定し、第２ワイヤ３０ａの接続が容易になる。

図９は、別のセンサ装置の例を示す図で、図９（ａ）は、センサ装置１０１の模式的な上面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）における一点鎖線Ｄ−Ｄでの断面図である。尚、以下に例示する各センサ装置において、図１に示すセンサ装置１００と同様の部分については同じ符号を付して、その説明を省略する。

図１のセンサ装置１００においては、モールド樹脂７ｂがセンサチップ２ｂの下部に存在するように配置されており、逆に、センサチップ２ｂは、モールド樹脂７ｂ上に搭載されていた。一方、図９に示すセンサ装置１０１においては、センサチップ２ｂが、モールド樹脂７ｄから露出するリードフレームのセンサチップ台２２ｄ上に搭載されている。そして、中間リード２２ａとセンサチップ２ｂとが、第２ワイヤ３０ａにより接続されている。図９のセンサ装置１０１の構造では、図１のセンサ装置１００に較べて、樹脂モールド工程の作業が容易である。

図１０は、別のセンサ装置の例を示す図で、図１０（ａ）は、センサ装置１０２の模式的な上面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における一点鎖線Ｅ−Ｅでの断面図である。

図１０のセンサ装置１０２においては、図１のセンサ装置１００と同様に、モールド樹脂７ｅが、センサチップ２ｂの下部に存在するように配置されている。これによれば、樹脂モール後には上記モールド樹脂７ｅの存在部がセンサチップ２ｂの搭載台になっているため、図９に示したセンサ装置１０１のようにモールド樹脂７ｄから露出するリードフレーム（センサチップ台２２ｄ）上にセンサチップ２ｂを搭載する場合に較べて、センサチップ２ｂの保持が安定し、第２ワイヤ３０ａの接続が容易になる。

また、図１０のセンサ装置１０２においては、図１のセンサ装置１００と同様に、モールド樹脂７ｅが、第２ワイヤ３０ａおよび中間リード２０ａのモールド型把持部ＫＨと第２ワイヤ３０ａの接続部を取り囲む中間リード２０ａの第一面Ｓ１より高い絶縁保護剤保持側壁７ｅｗを形成するように配置されている。該絶縁保護剤保持側壁７ｅｗにより、絶縁保護剤６１の横方向への余分な回り込みを阻止することができるため、絶縁保護剤６１の使用量を低減することができる。

本発明に係るセンサ装置のセンサチップは、半導体基板の一端に被測定雰囲気に露出する検出部が形成されるものであれば、流量センサチップ、圧力センサチップ、湿度センサチップ、ガスセンサチップ、光センサチップ等のいずれであってもよい。

例えば図１のセンサ装置１００のように、センサチップ２ｂを、空気流量を測定する流量センサチップとする場合には、モールド樹脂７ｂが、該センサチップ２ｂの下部に存在するように配置される構成とするだけでなく、センサチップ２ｂと同じ高さで、該センサチップ２ｂに隣接して取り囲む空気整流側壁７ｂｗを形成するように、配置されてなる構成とすることが好ましい。上記空気整流側壁７ｂｗにより、検出部ＲＫ周りの空気の流れを整流して乱流の発生を抑制することができるため、正確な流量測定が可能となる。

一方、センサチップ２ｂを湿度センサチップとする場合には、上記空気整流側壁７ｂｗは必要ないため、例えば図９に示したセンサ装置１０１の構造を採用することができる。

図１１（ａ），（ｂ）は、それぞれ、別のセンサ装置１０３，１０４を示す模式的な断面図である。

図１１（ａ）に示すセンサ装置１０３は、センサチップ２ｂを圧力センサチップとする場合の例で、図１０に示したセンサ装置１０２の構造に対して、ダクト７ｆが装着されている。また、図１１（ｂ）に示すセンサ装置１０４においては、モールド樹脂７ｅｃが、外部接続リード２０ｃをカバーするコネクタを形成するように樹脂モールド成形されている。

以上説明したように、上記したセンサ装置およびその製造方法は、いずれも、半導体基板の一端に被測定雰囲気に露出する検出部が形成されたセンサチップと、前記センサチップの制御回路が形成された回路チップとを有してなるセンサ装置およびその製造方法であって、樹脂モールドに伴う樹脂バリやセンサチップの割れ不具合を防止できると共に、センサチップを強固に固定でき、被測定雰囲気を介して発生する腐食やリーク等の不具合を防止することのできるセンサ装置およびその製造方法となっている。

９１，９２，１００〜１０４ センサ装置
２，２ａ，２ｂ センサチップ
ＲＫ 検出部
１１，１１ａ，１１ｂ 回路チップ
２０ａ，２１ａ，２２ａ 中間リード
ＫＨ，ＫＨａ モールド型把持部
７，７ａ〜７ｅ，７ｅｃ モールド樹脂
３０ａ 第２ワイヤ
６０，６０ａ 保持部材
６１ 絶縁保護剤

Claims (13)

1. 半導体基板の一端に被測定雰囲気に露出する検出部が形成されたセンサチップと、前記センサチップの制御回路が形成された回路チップとを有してなるセンサ装置であって、
   リードフレームから切り出された前記センサチップと前記回路チップの間の電気接続に介在する複数の中間リードを有してなり、
   前記中間リードの第１端部と前記回路チップとが、第１ワイヤにより接続されてなり、
   前記中間リードのモールド型把持部の両面を除いて、前記回路チップ、前記第１ワイヤ、および前記第１端部と前記第１ワイヤの接続部を覆うように、モールド樹脂が配置されてなり、
   前記モールド型把持部と前記センサチップとが、第２ワイヤにより接続されてなり、
   前記第２ワイヤ、前記センサチップと前記第２ワイヤの接続部、および前記モールド型把持部と前記第２ワイヤの接続部を覆うように、絶縁保護剤が配置されてなることを特徴とするセンサ装置。
2. 前記複数の中間リードのモールド型把持部に亘って、該モールド型把持部における前記第２ワイヤの接続部がある第１面と反対側の第２面に、前記モールド型把持部と隣接する空間を覆う絶縁性の保持部材が配置されてなり、
   前記保持部材により、前記隣接する空間における前記第１面から前記第２面への貫通が阻止されてなり、
   前記絶縁保護剤が、前記保持部材に保持されてなることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記保持部材が、テープ状であることを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置。
4. 前記モールド樹脂が、
   前記中間リードにおける前記第１端部と反対側の第２端部を覆うように配置されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
5. 前記モールド樹脂が、
   前記第２ワイヤおよび前記モールド型把持部と前記第２ワイヤの接続部を取り囲む前記第一面より高い絶縁保護剤保持側壁を形成するように配置されてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のセンサ装置。
6. 前記モールド樹脂が、
   前記センサチップの下部に存在するように配置されてなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のセンサ装置。
7. 前記センサチップが、空気流量を測定する流量センサチップであり、
   前記モールド樹脂が、
   該センサチップと同じ高さで、該センサチップに隣接して取り囲む空気整流側壁を形成するように、配置されてなることを特徴とする請求項６に記載のセンサ装置。
8. 半導体基板の一端に被測定雰囲気に露出する検出部が形成されたセンサチップと、前記センサチップの制御回路が形成された回路チップとを有してなるセンサ装置であって、
   リードフレームから切り出された前記センサチップと前記回路チップの間の電気接続に介在する複数の中間リードを有してなり、
   前記中間リードの第１端部と前記回路チップとが、第１ワイヤにより接続されてなり、
   前記中間リードのモールド型把持部の両面を除いて、前記回路チップ、前記第１ワイヤ、および前記第１端部と前記第１ワイヤの接続部を覆うように、モールド樹脂が配置されてなり、
   前記モールド型把持部と前記センサチップとが、第２ワイヤにより接続されてなり、
   前記第２ワイヤ、前記センサチップと前記第２ワイヤの接続部、および前記モールド型把持部と前記第２ワイヤの接続部を覆うように、絶縁保護剤が配置されてなるセンサ装置の製造方法であって、
   前記中間リードを備えた前記リードフレームを準備するリードフレーム準備工程と、
   前記リードフレームに前記回路チップを搭載して、前記中間リードの第１端部と前記回路チップとを、前記第１ワイヤにより接続する第１ワイヤボンディング工程と、
   前記中間リードのモールド型把持部を金型で両面から把持した状態で、前記中間リードのモールド型把持部の両面を除いて、前記回路チップ、前記第１ワイヤ、および前記第１端部と前記第１ワイヤの接続部を覆うように、前記モールド樹脂を配置する樹脂モールド工程と、
   前記モールド樹脂の上または該モールド樹脂から露出する前記リードフレームの上に前記センサチップを搭載し、前記モールド型把持部と前記センサチップとを、前記第２ワイヤにより接続する第２ワイヤボンディング工程と、
   前記第２ワイヤ、前記センサチップと前記第２ワイヤの接続部、および前記モールド型把持部と前記第２ワイヤの接続部を覆うように、前記絶縁保護剤を配置する絶縁保護剤配置工程とを有してなることを特徴とするセンサ装置の製造方法。
9. 前記センサ装置が、
   前記複数の中間リードのモールド型把持部に亘って、該モールド型把持部における前記第２ワイヤの接続部がある第１面と反対側の第２面に、前記モールド型把持部と隣接する空間を覆う絶縁性の保持部材が配置されてなり、
   前記保持部材により、前記隣接する空間における前記第１面から前記第２面への貫通が阻止されてなり、前記絶縁保護剤が、前記保持部材に保持されてなるセンサ装置であって、
   前記絶縁保護剤配置工程の前に、
   前記保持部材を配置する保持部材配置工程を有してなることを特徴とする請求項８に記載のセンサ装置の製造方法。
10. 前記保持部材が、テープ状であることを特徴とする請求項９に記載のセンサ装置の製造方法。
11. 前記保持部材配置工程を、
    前記第１ワイヤボンディング工程の前に実施することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のセンサ装置の製造方法。
12. 前記リードフレームからの前記中間リードの切り出しを、前記保持部材配置工程の後に実施することを特徴とする請求項１１に記載のセンサ装置の製造方法。
13. 前記リードフレームからの前記中間リードの切り出しを、前記樹脂モールド工程の後に実施することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載のセンサ装置の製造方法。

Images