特許 7164282 空気流量測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-24

(45)【発行日】2022-11-01

(54)【発明の名称】空気流量測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/684 20060101AFI20221025BHJP

【ＦＩ】

G01F1/684 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022505781

(86)(22)【出願日】2020-12-25

(86)【国際出願番号】 JP2020048699

(87)【国際公開番号】W WO2021181827

(87)【国際公開日】2021-09-16

【審査請求日】2022-08-01

(31)【優先権主張番号】P 2020040656

(32)【優先日】2020-03-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ファティン ファハナー ビンティ ハリダン

(72)【発明者】

【氏名】阿部 博幸

(72)【発明者】

【氏名】余語 孝之

(72)【発明者】

【氏名】八文字 望

(72)【発明者】

【氏名】伊集院 瑞紀

【審査官】森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】特許第５７４３８７１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第６０４３８３３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第６１３４８４０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第６２１５５０２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第６４５８１０４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０２０－３４４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｆ １／６８４

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

本件出願に対応する国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ２０２０／０４８６９９

の調査結果が利用された。

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リードフレームと、
該リードフレームに実装され、検出部を有する空気流量測定素子と、
少なくとも前記検出部が露出するように、前記リードフレームと前記空気流量測定素子とを封止する封止樹脂部材と、を有する樹脂封止パッケージを備える空気流量測定装置において、
前記空気流量測定素子の前記封止樹脂部材から露出する露出部の曲率半径ρが２．１３以下である空気流量測定装置。

【請求項2】

前記封止樹脂部材の硬化収縮率βは、０．１８％以上である請求項１に記載の空気流量測定装置。

【請求項3】

前記封止樹脂部材は、一対の通路壁と前記検出部が露出する底壁とを有する凹溝状の通路を有しており、
前記樹脂封止パッケージの前記通路を形成する前記一対の通路壁が前記空気流量測定素子の両側の縁を覆っている請求項１又は２に記載の空気流量測定装置。

【請求項4】

前記封止樹脂部材の前記リードフレームよりもセンサ素子側の最大厚みｈ３は、前記封止樹脂部材の前記リードフレームよりも裏面側の最大厚みｈ１の２倍以上である請求項３に記載の空気流量測定装置。

【請求項5】

前記リードフレームは、前記検出部を前記空気流量測定素子の表面に垂直な方向で前記リードフレームに投影した領域に孔が形成されており、
前記リードフレームの裏面側に前記孔を覆うようにテープが張り付けられている請求項４に記載の空気流量測定装置。

【請求項6】

前記テープの一部が露出するように前記封止樹脂部材は開口部を有している請求項５に記載の空気流量測定装置。

【請求項7】

前記開口部は、前記リードフレームから離れるほど開口径が大きくなる円錐台形状である請求項６に記載の空気流量測定装置。

【請求項8】

前記通路壁は、前記検出部に近づくにつれて前記通路の開口面積が徐々に狭まる絞り形状を備える請求項３から請求項７の何れか一項に記載の空気流量測定装置。

【請求項9】

空気流量測定素子と該空気流量測定素子が実装されたリードフレームとを金型にセットし、封止樹脂部材のモールド樹脂を金型に流し込み熱硬化させることで樹脂封止パッケージを製造する方法であって、
前記封止樹脂部材の硬化収縮率βが０．１８％以上となるように樹脂封止することを特徴とする樹脂封止パッケージの製造方法。

【請求項10】

前記空気流量測定素子の前記封止樹脂部材から露出している露出部の曲率半径ρが２．１３以下となるように樹脂封止することを特徴とする請求項９に記載の樹脂封止パッケージの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば自動車の内燃機関に吸入される空気の流量を測定する空気流量測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

このような空気流量測定装置として、例えば特許文献１に記載の技術がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－１２０１０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の空気流量測定装置では、空気流量測定素子と空気流量測定素子が実装されているリードフレームとの線膨張係数が異なっているので、合成樹脂で空気流量測定素子およびリードフレームを封止して樹脂封止パッケージを形成する際に、薄膜部である薄膜部に対して合成樹脂の熱収縮による応力が作用し、薄膜部が空洞部から突出する方向に反ってしまう可能性があるという問題があった。薄膜部に反りが発生すると、空気の流量を精度よく測定することが困難という課題があった。

【0005】

一方で、薄膜部の反りを緩和するために、空気流量測定素子とリードフレームとの間に空気流測定素子と線膨張係数が近いガラスプレートやシリコンプレートなどの中間部材を設けた場合、部品点数および組立工数の増加により、空気流量測定装置のコストが増大してしまうとともに、中間部材分の厚みが増大してしまうという課題があった。

【0006】

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、空気流測定素子をリードフレームに実装し、空気流量測定素子およびリードフレームを封止する樹脂封止パッケージを形成する場合に、薄膜部に反りが発生するのを抑制して空気の流量を精確に測定することができる空気流量測定装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る空気流量測定装置は、リードフレームと、該リードフレームに実装され、検出部を有する空気流量測定素子と、少なくとも前記検出部が露出するように、前記リードフレームと前記空気流量測定素子とを封止する封止樹脂部材と、を有する樹脂封止パッケージを備える空気流量測定装置において、前記空気流量測定素子の前記封止樹脂部材から露出する露出部の曲率半径ρが２．１３以下であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、空気流測定素子をリードフレームに実装し空気流量測定素子およびリードフレームを封止する樹脂封止パッケージを形成する場合に、薄膜部に反りが発生するのを抑制して空気の流量を精確に測定することができる空気流量測定装置を提供することができる。

【0009】

本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】空気流量測定装置が使用される内燃機関の構成図。

【図2】空気流量測定装置の構成を説明する図であり、図２（ａ）は、上面図、図２（ｂ）および図２（ｄ）は、側面図、図２（ｃ）は、正面図。

【図3】ハウジングの正面図。

【図4】樹脂封止パッケージの構成を説明する図であり、図４（ａ）は、斜視図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ－Ａ断面を示す断面図。

【図5】樹脂封止パッケージの断面の一部を拡大した拡大断面図。

【図6】パッケージの曲げ応力のメカニズムを説明する説明図であり、図６（ａ）は、薄膜部が凸状態の素子の断面図を示し、図６（ｂ）は、薄膜部が凹状態の素子の断面図、図６（ｃ）は、メカニズムを説明するための計算式の各記号を示す表。

【図7】モールド樹脂の熱収縮により素子およびリードフレームに作用する力を説明する図。

【図8】薄膜部の反り量を説明する図であり、図８（ａ）は、樹脂封止パッケージの断面を模式的に示す図、図８（ｂ）は、樹脂封止パッケージの斜視図、図８（ｃ）は、薄膜部の断面を模式的に示す図、図８（ｄ）は、素子の縦方向および横方向の測定を説明する説明図。

【図9】素子の縦方向と横方向の薄膜部の反り量を表すグラフと、横方向の反り量と距離との関係を表すグラフおよび縦方向の反り量と距離との関係を表すグラフをそれぞれ示す図。

【図10】樹脂の硬化収縮率と反り量との関係を示すグラフであり、図１０（ａ）は、樹脂の硬化収縮率と薄膜部の反り量との関係を示す図、図１０（ｂ）は、樹脂の硬化収縮率とパッケージの反り量および薄膜部の反り量との関係を示す図。

【図11】樹脂封止パッケージの硬化収縮率に応じた反り量を説明する説明図であり、図１１（ａ）は、硬化収縮率が０．０９％の場合を示す図、図１１（ｂ）は、硬化収縮率が０．３％の場合を示す図。

【図12】樹脂封止パッケージの各項目と記号、および各項目に対する薄膜部の異なる複数の厚みを説明する説明図。

【図13】樹脂の硬化収縮率と薄膜部の反り量との関係、曲率と薄膜部の反り量との関係、曲率半径と薄膜部の反り量との関係、上型樹脂と下側樹脂との比率と薄膜部反り量との関係をそれぞれ表すグラフ。

【図14】素子の曲率半径と薄膜部の反り量を説明する説明図。

【0011】

以下に説明する、発明を実施するための形態（以下、実施形態）は、実際の製品として要望されている種々の課題を解決しており、特に空気の流量を測定する空気流量測定装置として使用するために望ましい色々な課題を解決し、種々の効果を奏している。下記実施形態が解決している色々な課題の内の一つが、上述した発明が解決しようとする課題の欄に記載した内容であり、また下記実施形態が奏する種々の効果のうちの１つが、発明の効果の欄に記載された効果である。下記実施形態が解決している色々な課題について、さらに下記実施形態により奏される種々の効果について、下記実施形態の説明の中で述べる。したがって、下記実施形態の中で述べる、実施形態が解決している課題や効果は、発明が解決しようとする課題の欄や発明の効果の欄の内容以外の内容についても記載されている。

【0012】

以下の実施形態で、同一の参照符号は、図番が異なっていても同一の構成を示しており、同じ作用効果を成す。既に説明済みの構成について、図に参照符号のみを付し、説明を省略する場合がある。

【0013】

本発明に係る空気流量測定装置を電子燃料噴射方式の内燃機関制御システム１に適用した実施形態に係る空気流量測定装置２０について図面を参照して説明する。内燃機関制御システム１は、図１に示すように、エンジンシリンダ１１とエンジンピストン１２を備える内燃機関１０の動作に基づき、吸入空気２がエアクリーナ２１から吸入され、主通路２２ａを有する吸気ボディ２２と、スロットルボディ２３と、吸気マニホールド２４を介してエンジンシリンダ１１の燃焼室に導かれる。燃焼室に導かれる吸入空気２の流量は、本発明に係る空気流量測定装置２０で検出され、その検出された流量に基づいて燃料噴射弁１４より燃料が供給され、吸入空気２と共に混合気の状態で燃焼室に導かれる。なお、本実施形態では、燃料噴射弁１４は内燃機関の吸気ポートに設けられ、吸気ポートに噴射された燃料が吸入空気２と共に混合気を形成し、吸気弁１５を介して燃焼室に導かれ、燃焼して機械エネルギを発生する。

【0014】

燃焼室に導かれた燃料および吸入空気２は、燃料と吸入空気２との混合状態を成しており、点火プラグ１３の火花着火により、爆発的に燃焼し、機械エネルギを発生する。燃焼後の気体は排気弁１６から排気管に導かれ、排気ガス３として排気管から車外に排出される。燃焼室に導かれる吸入空気２の流量は、アクセルペダルの操作に基づいてその開度が変化するスロットルバルブ２５により制御される。燃焼室に導かれる吸入空気の流量に基づいて燃料供給量が制御され、運転者はスロットルバルブ２５の開度を制御して燃焼室に導かれる吸入空気の流量を制御することにより、内燃機関が発生する機械エネルギを制御することができる。

【0015】

エアクリーナ２１から取り込まれ主通路２２ａを流れる吸入空気２の流量、温度、湿度、圧力が空気流量測定装置２０により検出され、空気流量測定装置２０から吸入空気２の流量を表す信号が制御装置４に送信される。また、スロットルバルブ２５の開度を検出するスロットル角度センサ２６の信号が制御装置４に送信され、さらに内燃機関のエンジンピストン１２や吸気弁１５や排気弁１６の位置や状態、さらに内燃機関の回転速度を測定するために、回転角度センサ１７の信号が、制御装置４に送信される。排気ガス３の状態から燃料量と空気量との混合比の状態を測定するために、酸素センサ２８の信号が制御装置４に送信される。

【0016】

制御装置４は、空気流量測定装置２０の出力である吸入空気２の流量と、回転角度センサ１７の出力および検出された内燃機関の回転速度とに基づいて、燃料噴射量や点火時期を演算する。これら演算結果に基づいて、燃料噴射弁１４から供給される燃料量、また点火プラグ１３により点火される点火時期が制御される。燃料供給量や点火時期は、実際にはさらに空気流量測定装置２０で検出される温度やスロットル角度の変化状態、エンジン回転速度の変化状態、酸素センサ２８で検出された空燃比の状態に基づいて、きめ細かく制御されている。制御装置４は、さらに内燃機関のアイドル運転状態において、スロットルバルブ２５をバイパスする空気量をアイドルエアコントロールバルブ２７により制御し、アイドル運転状態での内燃機関の回転速度を制御する。

【0017】

内燃機関の主要な制御量である燃料供給量や点火時期はいずれも空気流量測定装置２０の出力を主パラメータとして演算される。したがって、空気流量測定装置２０の検出精度の向上や、経時変化の抑制、信頼性の向上が、車両の制御精度の向上や信頼性の確保に関して重要である。

【0018】

特に近年、車両の省燃費に関する要望が非常に高く、また排気ガス浄化に関する要望が非常に高い。これらの要望に応えるには、空気流量測定装置２０により検出される吸入空気の流量の測定精度の向上が極めて重要である。また、空気流量測定装置２０が高い信頼性を維持していることも大切である。

【0019】

空気流量測定装置２０が搭載される車両は、温度や湿度の変化が大きい環境で使用される。空気流量測定装置２０は、その使用環境における温度や湿度の変化への対応や、塵埃や汚染物質などへの対応も、考慮されていることが望ましい。

【0020】

また、空気流量測定装置２０は、内燃機関からの発熱の影響を受ける吸気管に装着される。このため、内燃機関の発熱が吸気管を介して空気流量測定装置２０に伝わる。空気流量測定装置２０は、吸入空気２と熱伝達を行うことにより吸入空気２の流量を測定するので、外部からの熱の影響をできるだけ抑制することが重要である。

【0021】

車に搭載される空気流量測定装置２０は、以下で説明するように、単に発明が解決しようとする課題の欄に記載された課題を解決し、発明の効果の欄に記載された効果を奏するのみでなく、以下で説明するように、上述した色々な課題を十分に考慮し、製品として求められている色々な課題を解決し、色々な効果を奏している。空気流量測定装置２０が解決する具体的な課題や奏する具体的な効果は、以下の実施形態の記載の中で説明する。

【0022】

＜空気流量測定装置の全体構成＞ 空気流量測定装置２０は、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すように、ハウジング１００と、カバー２００と、チップパッケージ３００とを有している。空気流量測定装置２０は、吸気ボディ２２の通路壁に設けられた取り付け孔から主通路２２ａの内部に挿入して吸気ボディ２２に固定された状態で使用される。

【0023】

ハウジング１００は、図３に示すように、例えば合成樹脂製材料を射出成形することによって構成されており、空気流量測定装置２０を吸気ボディ２２に固定するためのフランジ１１１と、フランジ１１１から突出して外部機器との電気的な接続を行うために吸気ボディ２２から外部に露出するコネクタ１１２と、フランジ１１１から主通路２２ａの中心に向かって突出するように延びる計測部１１３を有している。

【0024】

計測部１１３は、図２（ｂ）、図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すように、フランジ１１１から真っ直ぐ延びる薄くて長い形状を成し、幅広な正面１２１と背面１２２、および幅狭な一対の側面１２３、１２４を有している。計測部１１３は、空気流量測定装置２０を吸気ボディ２２に取り付けた状態で、吸気ボディ２２の内壁から主通路２２ａの通路中心に向かって突出する。そして、正面１２１と背面１２２が主通路２２ａの中心軸に沿って平行に配置され、計測部１１３の幅狭な側面１２３、１２４のうち計測部１１３の長手方向一方側の側面１２３が主通路２２ａの上流側に対向配置され、計測部１１３の短手方向他方側の側面１２４が主通路２２ａの下流側に対向配置される。空気流量測定装置２０を吸気ボディ２２に取り付けた状態で、計測部１１３の先端部を下面１２５とする。

【0025】

計測部１１３は、側面１２３に副通路入口１３１が設けられ、側面１２４に第１出口１３２および第２出口１３３が設けられている。副通路入口１３１と第１出口１３２および第２出口１３３は、フランジ１１１から主通路２２ａの中心方向に向かって延びる計測部１１３の先端部に設けられている。したがって、吸気ボディ２２の内壁面から離れた中央部に近い部分の気体を副通路に取り込むことができる。このため、空気流量測定装置２０は、吸気ボディ２２の内壁面から離れた部分の気体の流量を測定することができ、熱などの影響による計測精度の低下を抑制できる。

【0026】

空気流量測定装置２０は、計測部１１３が吸気ボディ２２の外壁から中央に向かう軸に沿って長く伸びる形状を成しているが、側面１２３、１２４の幅は、図２（ｄ）に示すように、比較的に狭い形状を成している。これにより、空気流量測定装置２０は、吸入空気２に対しては流体抵抗を小さい値に抑えることができる。

【0027】

計測部１１３は、吸気ボディ２２に設けられた取り付け孔から内部に挿入され、フランジ１１１が吸気ボディ２２に当接され、ねじで吸気ボディ２２に固定される。フランジ１１１は、所定の板厚からなる平面視略矩形状を有しており、図２（ａ）示すように、対角線上の角部には固定穴部１４１が対をなして設けられている。固定穴部１４１は、フランジ１１１を貫通する貫通孔１４２を有している。フランジ１１１は、固定穴部１４１の貫通孔１４２に、図示しない固定ネジが挿入されて吸気ボディ２２のネジ穴にねじ結合されることにより吸気ボディ２２に固定される。

【0028】

コネクタ１１２は、図２（ａ）に示すように、その内部に４本の外部端子１４７と補正用端子１４８が設けられている。外部端子１４７は、空気流量測定装置２０の計測結果である流量や温度などの物理量を出力するための端子および空気流量測定装置２０が動作するための直流電力を供給するための電源端子である。

【0029】

補正用端子１４８は、生産された空気流量測定装置２０の計測を行い、それぞれの空気流量測定装置２０に関する補正値を求めて、空気流量測定装置２０内部のメモリに補正値を記憶するのに使用する端子であり、その後の空気流量測定装置２０の計測動作では上述のメモリに記憶された補正値を表す補正データが使用され、この補正用端子１４８は使用されない。

【0030】

したがって、外部端子１４７と他の外部機器との接続において、補正用端子１４８が邪魔にならないように、補正用端子１４８は、外部端子１４７とは異なる形状をしている。この実施形態では外部端子１４７より補正用端子１４８が短い形状をしており、外部端子１４７に接続される外部機器の接続端子がコネクタ１１２に挿入されても、接続の障害にならないように構成されている。

【0031】

なお、以下の説明では、図３に示すように、フランジ１１１から計測部１１３が延びる方向である計測部１１３の長手方向をＺ軸、計測部１１３の副通路入口１３１から第１出口１３２に向かって延びる方向である計測部１１３の短手方向をＸ軸、計測部１１３の正面１２１から背面１２２に向かう方向である計測部１１３の厚さ方向をＹ軸と称する場合がある。

【0032】

ハウジング１００には、副通路１３４を形成するための副通路溝１５０と、回路基板３１１を収容するための回路室１３５が設けられている。回路室１３５と副通路溝１５０は、計測部１１３の正面に形成されている。回路室１３５は、吸入空気２の流れ方向上流側の位置となるＸ軸方向一方側（側面１２３側）の領域に設けられている。そして、副通路溝１５０は、回路室１３５よりも計測部１１３のＺ軸方向先端側（下面１２５側）の領域と、回路室１３５よりも吸入空気２の流れ方向下流側の位置となるＸ軸方向他方側（側面１２４側）の領域に亘って設けられている。

【0033】

副通路溝１５０は、カバー２００によって覆われることにより副通路１３４を形成する。副通路溝１５０は、第１副通路溝１５１と、第１副通路溝１５１の途中で分岐する第２副通路溝１５２とを有している。第１副通路溝１５１は、計測部１１３の一方側の側面１２３に開口する副通路入口１３１と、計測部１１３の他方側の側面１２４に開口する第１出口１３２との間に亘って、計測部１１３のＸ軸方向に沿って延在するように形成されている。第１副通路溝１５１は、吸入空気２を副通路入口１３１から取り込み、その取り込んだ吸入空気２を第１出口１３２から主通路２２ａに戻す第１副通路Ａをカバー２００との協働により形成する。第１副通路Ａは、副通路入口１３１から主通路２２ａ内における吸入空気２の流れ方向に沿って延在し、第１出口１３２までつながる流路を有する。

【0034】

第２副通路溝１５２は、第１副通路溝１５１の途中位置で分岐して計測部１１３の基端部側（フランジ側）に向かって屈曲され、計測部１１３のＺ軸方向に沿って延在する。そして、計測部１１３の基端部で計測部１１３のＸ軸方向他方側（側面１２４側）に向かって折れ曲がり、計測部１１３の先端部に向かってＵターンし、再び計測部１１３のＺ軸方向に沿って延在する。そして、第１出口１３２の手前で計測部１１３のＸ軸方向他方側（側面１２４側）に向かって屈曲され、計測部１１３の側面１２４に開口する第２出口１３３に連続するように設けられている。第２出口１３３は、主通路２２ａにおける吸入空気２の流れ方向下流側に向かって対向配置される。第２出口１３３は、第１出口１３２とほぼ同等若しくは若干大きい開口面積を有しており、第１出口１３２よりも計測部１１３の長手方向基端部側に隣接した位置に形成されている。

【0035】

第２副通路溝１５２は、第１副通路Ａから分岐されて流れ込んだ吸入空気２を通過させて第２出口１３３から主通路２２ａに戻す第２副通路Ｂをカバー２００との協働により形成する。第２副通路Ｂは、計測部１１３のＺ軸方向に沿って往復する流路を有する。つまり、第２副通路Ｂは、第１副通路Ａの途中で分岐して、計測部１１３の基端部側（第１副通路Ａから離れる方向）に向かって延在する往通路部Ｂ１と、計測部１１３の基端部側（離反通路部の端部）で折り返されてＵターンし、計測部１１３の先端部側（第１副通路Ａに接近する方向）に向かって延在する復通路部Ｂ２を有している。復通路部Ｂ２は、副通路入口１３１よりも主通路２２ａ内における吸入空気２の流れ方向下流側の位置において吸入空気２の流れ方向下流側に向かって開口する第２出口１３３につながる。

【0036】

第２副通路Ｂは、往通路部Ｂ１の途中位置に後述するチップパッケージ３００が配置されている。第２副通路Ｂは、計測部１１３の長手方向に沿って延在して往復するように通路が形成されているので、通路長さをより長く確保することができ、主通路２２ａ内に脈動が生じた場合に、チップパッケージ３００への影響を小さくすることができる。

【0037】

カバー２００は、ハウジング１００と同様に、合成樹脂材料の射出成形品によって形成されおり、ハウジング１００を覆うようにしてハウジング１００の側面に取り付けられている。カバー２００は、例えば、アルミニウム合金などの金属材料で、ロストワックスやダイカストなどの精密鋳造によって形成されていてもよい。

【0038】

チップパッケージ３００は、図４（ａ）、図４（ｂ）および図５に示すように、空気流量測定素子（以下、単に素子という。）３０１と、リードフレーム３０２と、封止樹脂部材３０３と、ポリイミドテープ３０４と、ダイアタッチフィルム（以下、ＤＡＦという。）３０５とにより構成されている。チップパッケージ３００は、素子３０１と素子３０１が実装されたリードフレーム３０２とを金型にセットし、モールド樹脂を金型に流し込み熱硬化させることによって製造される。

【0039】

チップパッケージ３００は、平面視略矩形の平板形状を有する封止樹脂部材３０３を有している。封止樹脂部材３０３は、ハウジング１００の回路室１３５に配置される長手方向一方側の基端部と、ハウジング１００の第２副通路Ｂに配置される長手方向他方側の先端部とを有している。封止樹脂部材３０３の基端部には、複数本の端子部Ｔが短手方向に沿って互いに離反する方向に向かって突出するように配置されている。そして、封止樹脂部材３０３の先端部には、短手方向に沿って延在するように凹溝が凹設されている。凹溝は、封止樹脂部材３０３の先端部の表面に設けられており、吸入空気２が流れる通路Ｋｔを形成する。封止樹脂部材３０３の先端部は、図３に示すハウジング１００の第２副通路Ｂを形成する往通路部Ｂ１と復通路部Ｂ２のうち、往通路部Ｂ１に配置されている。チップパッケージ３００は、第２副通路Ｂ内を流れる吸入空気２の流量を測定し、制御装置４に測定結果の信号を送信する。

【0040】

素子３０１は、図５に示すように、基板となる素子本体４０１を有している。素子本体４０１は、平坦な板状部材によって構成されており、裏面との間に設けられたＤＡＦ３０５によりリードフレーム３０２に接合されている。素子本体４０１の表面は、検出部として封止樹脂部材３０３から露出している。素子本体４０１は、裏面に開口するように開口Ｋｄが形成されており、素子本体４０１の表面側で開口Ｋｄを塞ぐように薄膜部４０２が形成されている。薄膜部４０２は、被計測媒体の主流れ方向に配列した第１の温度差センサ４０７、第１のヒータ温度センサ４０５、ヒータ４０４、第２のヒータ温度センサ４０６、第２の温度差センサ４０８を備えており、被計測媒体の流量を検出するための検出部である。配列方向を横方向（短手方向）、配列方向に垂直な方向を縦方向（長手方向）と以下表現する。素子３０１は、素子本体４０１の表面に、検出部である薄膜部４０２と、薄膜部４０２の周囲に連続して広がる周辺領域部４０３とを有している。

【0041】

薄膜部４０２は、例えば厚さ数μｍ未満の薄膜で構成されており、封止樹脂部材３０３の通路Ｋｔに露出している。薄膜部４０２には、図８（ｃ）に示すように、第１の温度差センサ４０７、第１のヒータ温度センサ４０５、ヒータ４０４、第２のヒータ温度センサ４０６及び第２の温度差センサ４０８が形成されており、薄膜部４０２より上側の周囲にはＰＩＱ層４０９が形成されている。薄膜部４０２は、薄膜部４０２の面に沿った方向の温度分布に基づいて薄膜部４０２の表面を流れる吸入空気２の流量を測定することができる。素子本体４０１は、薄膜部４０２の裏面側に、薄膜部４０２の裏面から離れるほど開口径が大きくなる円錐台形状の開口Ｋｄが形成されている。

【0042】

素子３０１は、封止樹脂部材３０３によりモールドされる前の単体の状態では、素子本体４０１の表面および裏面が、湾曲のない平坦な面形状を有している。素子３０１は、封止樹脂部材３０３によってリードフレーム３０２とともにモールドされると、封止樹脂部材３０３およびリードフレーム３０２との間における樹脂の収縮により曲げ応力が発生する。モールド成型される際に、粘性流体から硬化する過程において封止樹脂部材３０３の分子間の架橋密度や体積収縮の変化が生じるため、硬化後には体積が減少している。

【0043】

したがって、成型収縮率とは、金型に注入された封止樹脂部材が冷却された後に体積が収縮することであり、一般に収縮した比率（以下、収縮率という。）は下記式（２）により定義される。

【数1】

【0044】

また、金型条件及び封止樹脂部材３０３の試験片条件に伴うＪＩＳ Ｋ６９１１規格によっても、下記式（３）で表される。室温での金型の寸法はＤ１,Ｄ２,Ｄ３,Ｄ４、室温での成型物の寸法はｄ１,ｄ２,ｄ３,ｄ４とした際の測定部４ヶ所によって平均化すると、封止樹脂部材３０３の収縮の比率が下記式（３）により求められる。

【数2】

【0045】

なお、素子３０１は、封止樹脂部材３０３によってモールドされると、素子本体４０１の表面側が平坦状から凸状に突出して湾曲するように変形する。このように変形した場合に、素子３０１は、素子３０１の封止樹脂部材３０３から露出する露出部の曲率半径ρが２．１３以下となる。より詳しくは、素子本体４０１の表面のうち、薄膜部４０２を含まない領域である周辺領域部４０３の曲率半径ρ（ｍｍ）が、０以上であり、図５に示すように、チップパッケージ３００の長手方向においてρ≦２．１３の関係を満たすように形成されている。図５に示すように、素子３０１の上面は、具体的には、素子３０１と素子３０１の上面を覆う封止樹脂部材３０３との境界部分となる。曲率半径ρは、下記式（１）で表される。

【数3】

【0046】

但し、式（１）中、図５に示すように、ｈ１（ｍｍ）は、リードフレーム３０２を間に介して素子３０１が設けられている封止樹脂部材３０３の表面側と、素子３０１と反対側となる封止樹脂部材の裏面側のうち、封止樹脂部材３０３のリードフレーム３０２よりも裏面側の厚み（以下、裏面樹脂部Ｓの厚みという。）、ｈ２（ｍｍ）は、リードフレーム３０２の厚み（ｍｍ）、ｈ３（ｍｍ）は、封止樹脂部材３０３のリードフレーム３０２よりも表面側の厚み（以下、表面樹脂部Ｕの厚みという。）、ｈ４（ｍｍ）は素子本体４０１の厚み、ｈ５（ｍｍ）は、薄膜部４０２の厚み、β（％）は、封止樹脂部材３０３の硬化収縮率をそれぞれ表している。

【0047】

なお、素子本体４０１の表面の周辺領域部４０３の曲率半径ρは、以下の方法で測定することができる。即ちチップパッケージ３００を素子３０１の位置で切断することにより、切断面に現れる素子本体４０１の表面の曲率半径ρを測定することができる。また、レーザビームなどの光を利用した非接触変位測定法により、非破壊で曲率半径ρを測定することができる。また、３次元測定機（３Ｄスキャナーともいう。）により、素子本体４０１の表面の周辺領域部４０３を走査することによっても非破壊で曲率半径ρを測定することができる。

【0048】

曲率半径ρについて、封止樹脂部材３０３の曲げ応力の一般式を用いて算出する。図６（ｃ）に計算式の項目と、項目の各記号を示す。一般的な梁において、ヤング率Ｅ、断面二次モーメントＩ、曲げモーメントＭとし、ρは梁の曲率半径とすると、下記式（ａ）が求められる。

【数4】

図６（ａ）に示すように、薄膜部４０２が凸に変形する場合は、

【数5】

となり、図６（ｂ）に示すように、薄膜部４０２が凹に変形する場合は、

【数6】

となる。実施形態の封止樹脂部材３０３となる積層体において、薄膜部４０２の反り量を決定させるのは、図６（ｃ）に示す、ｈ１、ｈ２、ｈ３の複合バランスとなる。そこで、ｈ１～ｈ５の見掛け上の反りを求める。

【0049】

さらに、樹脂の硬化収縮率をβとした場合に、βは下記式（ｄ）の関係にある。

【数7】

【0050】

この式（ｄ）から、式（ａ）は、

【数8】

となる。曲げモーメントＭは、

【数9】

で表される。ここで、Ｍに掛かるＥ、α、ΔＴを無次元とすると、下記式（ｇ）が得られる。

【数10】

【0051】

また、下記式（ｈ）および式（ｉ）が得られる。

【数11】

【0052】

ここで、（ｈ）（ｉ）→（ｆ）とすると、下記式（ｊ）が得られる。

【数12】

【0053】

したがって、梁の曲率（１／ρ）の式（ａ）から薄膜部４０２の反りが０、または本実施形態の構造の場合、反りが≦３μｍとなることは、本実施形態に係るチップパッケージ３００の下記複合厚みγにより求められる。

【数13】

【0054】

ここで、γを式（ｊ）に代入すると、

【数14】

となり、曲率の一般式が得られる。この一般式の具体的な検証は後述する。

【0055】

リードフレーム３０２は、高い導電性を有する銅（Ｃｕ）などの金属材料薄板で形成されており、図示しないパターン部と、図４（ａ）に示す端子部Ｔとを有している。端子部Ｔは、回路基板３１１の端子パッドに接続されている。リードフレーム３０２は、ＤＡＦ３０５を介して、素子３０１を支持し固定している。即ち、リードフレーム３０２は、素子３０１を実装している。リードフレーム３０２には、図５に示すように、薄膜部４０２の開口Ｋｄに連通する貫通孔Ｋｈが形成され、さらに後述する表面樹脂部Ｕの開口Ｋ３に連通する貫通孔Ｋｕが形成されており、貫通孔Ｋｈと貫通孔Ｋｕは、連通路Ｒによって繋がっている（図４（ｂ）を参照）。貫通孔Ｋｈ、貫通孔Ｋｕおよび連通路Ｒは、薄膜部４０２の開口Ｋｄ内の圧力と、大気圧がほぼ等しくなるように機能する。

【0056】

封止樹脂部材３０３は、図４（ｂ）および図５に示すように、合成樹脂、いわゆるモールド樹脂の材料からなる厚みｈ１の裏面樹脂部Ｓおよび厚みｈ３の表面樹脂部Ｕを有している。表面樹脂部Ｕの厚みｈ３は、裏面樹脂部Ｓの厚みｈ１の２倍以上の厚みを有している。封止樹脂部材３０３は、裏面樹脂部Ｓおよび表面樹脂部Ｕにより、素子３０１およびリードフレーム３０２を覆って各構成要素を一体化している。モールド樹脂は、０．１８％以上の硬化収縮率βを有する材料が選択される。モールド樹脂は、硬化収縮率βが０．１８％以上の合成樹脂であれば、樹脂の材質は特に限定されない。

【0057】

封止樹脂部材３０３には、図４および図５に示すように、薄膜部４０２および薄膜部４０２の周囲を露出させ、空気流を通す通路Ｋｔが形成されている。また、封止樹脂部材３０３の裏面樹脂部Ｓには、リードフレーム３０２から離れるほど開口径が大きくなる円錐台形状の開口（開口部）Ｋ１が形成されている。開口Ｋ１は、リードフレーム３０２を間に介して素子３０１と反対側の位置に設けられている。さらに、封止樹脂部材３０３の表面樹脂部Ｕには、封止樹脂部材３０３の長手方向（縦方向）において通路Ｋｔと反対側の端部に、開口Ｋ２が形成されている。そして、封止樹脂部材３０３の裏面樹脂部Ｓには、封止樹脂部材３０３の長手方向において開口Ｋ１と反対側の端部に、開口Ｋ３が形成されている。

【0058】

封止樹脂部材３０３は、図４（ｂ）および図５に示すように、表面に凹溝状の通路Ｋｔを有している。封止樹脂部材３０３の通路Ｋｔは、一対の通路壁Ｔｈと素子本体４０１の表面が露出する底壁とを有している。一対の通路壁Ｔｈは、検出部である薄膜部４０２に近づくにつれて通路Ｋｔの開口面積（断面積）が徐々に狭まる絞り形状を備えている。封止樹脂部材３０３は、通路Ｋｔを形成する一対の通路壁Ｔｈが、通路Ｋｔを通る空気流に直交する方向における素子３０１の両側の縁を覆っているとともに、薄膜部４０２が通路Ｋｔに露出するように表面樹脂部Ｕが形成されている。したがって、封止樹脂部材３０３が熱収縮により変形すると、素子３０１も表面樹脂部Ｕから応力を受けて封止樹脂部材３０３と一緒に変形する。

【0059】

ポリイミドテープ３０４は、イミド結合を含む高分子化合物からなり、高い耐熱性、優れた機械的性質および化学薬品に対する耐性を有している。ポリイミドテープ３０４は、リードフレーム３０２の素子３０１が実装された面と反対側の面に設けられており、リードフレーム３０２の貫通孔Ｋｈ、貫通孔Ｋｕおよび連通路Ｒを塞いでいる。

【0060】

ＤＡＦ３０５は、高い接着信頼性を有するフィルム接着材からなり、素子３０１とリードフレーム３０２の間に挟み込まれ、素子３０１とリードフレーム３０２とを接着している。ＤＡＦ３０５には、薄膜部４０２の開口Ｋｄとリードフレーム３０２の貫通孔Ｋｈとの間を連通する開口が設けられている。

【0061】

本実施形態に係るチップパッケージ３００においては、封止樹脂部材３０３を形成する際の硬化により封止樹脂部材３０３が熱収縮して薄膜部４０２に反りが生ずるが、発生する反りについて具体的に検討した。薄膜部４０２の反り量（ｍｍ）が大きくなると、吸入空気２の流量の測定精度が低下してしまうので、薄膜部４０２の反り量は小さいことが好ましい。以下、薄膜部４０２の反り量、薄膜部４０２と硬化収縮率βとの関係、曲率半径ρなどの各諸元について図面を参照して具体的に説明する。

【0062】

＜封止樹脂部材３０３の熱収縮の作用と薄膜部４０２の反り量＞ まず、本実施形態に係るチップパッケージ３００の実施例１および実施例２と、比較例１および比較例２について、封止樹脂部材３０３の熱収縮の作用と薄膜部４０２の反り量を具体的に検証した。なお、薄膜部４０２の反り量（ｍｍ）は、反りが発生する前の薄膜部４０２の平坦な表面を基準として、薄膜部４０２の反りが発生して凸形状になった薄膜部４０２の基準から凸形状の頂部までの高さ（ｍｍ）をいう。

【0063】

比較例１に係るチップパッケージは、図７に示すように、リードフレーム３０２の線膨張係数α（ｐｐｍ／℃）は１７．７であり、素子３０１とリードフレーム３０２との間には中間部材３０６が挟み込まれている。素子３０１の線膨張係数αは３、パッケージの線膨張係数αは７、モールド樹脂の硬化収縮率β（％）は０．１１または０．３である。

【0064】

比較例２に係るチップパッケージは、リードフレーム３０２の線膨張係数αは１７．７であり、素子３０１とリードフレーム３０２との間には中間部材は無し、素子３０１の線膨張係数αは３、封止樹脂部材３０３のモールド樹脂の線膨張係数αは７、パッケージのモールド樹脂の硬化収縮率βは０．１１である。

【0065】

実施例１に係るチップパッケージ３００は、図７に示すように、リードフレーム３０２の線膨張係数αは１７．７であり、素子３０１とリードフレーム３０２との間に中間部材は無し、素子３０１の線膨張係数αは３、封止樹脂部材３０３のモールド樹脂の線膨張係数αは７、封止樹脂部材３０３のモールド樹脂の硬化収縮率βは０．３である。

【0066】

実施例２に係るチップパッケージ３００は、実施例１に係る空気流量測定装置２０と同様に、リードフレーム３０２の線膨張係数αは１７．７であり、素子３０１とリードフレーム３０２との間に中間部材は無し、素子３０１の線膨張係数αは３、封止樹脂部材３０３のモールド樹脂の線膨張係数αは７、封止樹脂部材３０３のモールド樹脂の硬化収縮率βは０．３である。

【0067】

実施例２に係るチップパッケージ３００は、図７に示すように、実施例１に係るチップパッケージ３００に対して、リードフレーム３０２の貫通孔Ｋｈの内径が大きく形成されている。

【0068】

比較例１に係るチップパッケージでは、モールド樹脂が硬化時に熱収縮する際に、モールド樹脂に、素子３０１の中心部に向かう（－）で表される圧縮力（Ｎ）と、素子３０１の中心部から離隔する方向に向かう（＋）で表される引張力（Ｎ）が作用し、また、素子３０１、中間部材３０６およびリードフレーム３０２には、素子３０１の中心部に向かう圧縮力が作用する。比較例１に係るチップパッケージは、リードフレーム３０２が収縮することにより発生する圧縮力を中間部材３０６で受けることができ、リードフレーム３０２からの圧縮力が素子３０１に集積するのを防ぐことができる。

【0069】

比較例１に係るチップパッケージは、素子３０１および中間部材３０６に作用する圧縮力と封止樹脂部材３０３に作用する引張力が釣り合って、薄膜部４０２に作用する力が無くなり、薄膜部４０２の反りがキャンセルされる。比較例１は、モールド樹脂の硬化収縮率βが０．１１または０．３であっても、その大小に関わらず中間部材３０６の存在により薄膜部４０２の反りの発生が抑制されている。

【0070】

比較例２に係るチップパッケージでは、比較例１と同様に、封止樹脂部材３０３のモールド樹脂が硬化時に熱収縮する際に、封止樹脂部材３０３に、素子３０１の中心部に向かう圧縮力と、素子３０１の中心部から離隔する方向に向かう引張力が作用し、また、素子３０１およびリードフレーム３０２には、素子３０１の中心部に向かう圧縮力が作用する。比較例２では中間部材が設けられていないので、リードフレーム３０２が収縮することにより発生する圧縮力が素子３０１に直接作用して集積する。したがって、薄膜部４０２に、圧縮力が作用することになり、薄膜部４０２の反り量が大きくなっている。

【0071】

実施例１に係るチップパッケージ３００は、図７に示すように、封止樹脂部材３０３のモールド樹脂が硬化時に熱収縮する際に、封止樹脂部材３０３に、素子３０１の中心部に向かう比較的に大きな圧縮力と、素子３０１の中心部から離隔する方向に向かう比較的に大きな引張力が作用し、また、素子３０１およびリードフレーム３０２には、素子３０１の中心部に向かう圧縮力が作用する。

【0072】

その結果、素子３０１およびリードフレーム３０２に作用する圧縮力に対して封止樹脂部材３０３に作用する引張力は比較的に大きくなって封止樹脂部材３０３の反りが大きくなる。封止樹脂部材３０３の反りが大きくなると、薄膜部４０２には比較的に小さな圧縮力が作用することになり、薄膜部４０２の反り量が比較例２よりも低減されている。したがって、素子３０１を引張方向に積極的に反らせることで、薄膜部４０２の反りが低減されることがわかる。

【0073】

実施例２に係るチップパッケージ３００は、実施例１と同様に、封止樹脂部材３０３のモールド樹脂が硬化時に熱収縮する際に、封止樹脂部材３０３に、素子３０１の中心部に向かう比較的に大きな圧縮力と、素子３０１の中心部から離隔する方向に向かう比較的に大きな引張力が作用し、また、素子３０１およびリードフレーム３０２には、素子３０１の中心部に向かう圧縮力が作用する。

【0074】

しかしながら、実施例２は、実施例１とは異なり、リードフレーム３０２の貫通孔Ｋｈが実施例１の貫通孔Ｋｈよりも大きく形成されているので、リードフレーム３０２に作用する圧縮力は半減し比較的に小さくなっている。その結果、素子３０１およびリードフレーム３０２に作用する圧縮力に対して封止樹脂部材３０３に作用する引張力は比較的に大きくなって封止樹脂部材３０３の反りが大きくなる。封止樹脂部材３０３の反りが大きくなると、薄膜部４０２には比較的に小さな圧縮力が作用することになり、薄膜部４０２の反り量が実施例１と比べて大きく低減される。したがって、素子３０１を引張方向により大きく反らせることで、薄膜部４０２の反りがキャンセルされることがわかる。

【0075】

比較例１、比較例２、実施例１および実施例２の結果から分かるように、封止樹脂部材３０３がモールド成形温度から常温に放冷される際に、各構成要素の線膨張係数αの差によりリードフレーム３０２の収縮、いわゆる戻し量が素子３０１よりも大きいため、薄膜部４０２が圧縮され変形する原因となる。このとき、封止樹脂部材３０３のモールド樹脂の硬化収縮率βが大きければ、リードフレーム３０２の収縮によって発生する薄膜部４０２の圧縮応力を、封止樹脂部材３０３に作用する引張力によって緩和することができる。
したがって、薄膜部４０２に応力が集中し難くなり、薄膜部４０２の変形の発生が抑制されることになる。比較例２に対して、実施例１および実施例２のチップパッケージ３００は、素子３０１に引張力を作用させているので、素子３０１に作用する圧縮応力、即ち素子３０１に作用する圧縮力による薄膜部４０２の反りが低減される。

【0076】

＜薄膜部４０２の横方向と縦方向の反り量＞ 次いで、本実施形態に係るチップパッケージ３００における前述の比較例１と同様の中間部材有りの構成と、前述の実施例１と同様の構成に関し、薄膜部４０２の横方向の反り量（ｍｍ）と縦方向の反り量（ｍｍ）との関係について具体的に検証した。この検証では、図８（ａ）に示すチップパッケージ３００について、薄膜部４０２の反り量（ｍｍ）のクライテリア、即ち許容しうる反り量の判定基準が求められる。なお、図９のグラフ中の、黒丸印は、中間部材が無い構成のチップパッケージ３００であり、黒四角印は、中間部材がある構成のチップパッケージを表している。また、図９の右側２列のグラフは、左側のグラフがダイアフラムの横方向の反り量を示し、右側のグラフがダイアフラムの縦方向の反り量を示している。

【0077】

薄膜部４０２の横方向と縦方向については、図８（ｂ）、図８（ｄ）に示すように、チップパッケージ３００の長手方向(ｘ軸方向)であり、吸入空気２の流通方向と直交する方向を縦方向とし、チップパッケージ３００の短手方向（ｚ軸方向）であり、吸入空気２の流通方向を横方向とする。図９に示すように、薄膜部４０２の横方向の反り量が１０μｍ～１１μｍのときは、薄膜部４０２の縦方向ｘの反り量も１２μｍ～１４μｍとなっており双方とも大きい反り量となっている。薄膜部４０２の縦方向の反り量が１２μｍ～１４μｍであると、反り量と距離との関係のグラフでは、縦方向における反りの形状が２山になっている。したがって、薄膜部４０２が出っ張って温度分布がＮＧとなり、薄膜部４０２の計測精度が得られない。

【0078】

また、薄膜部４０２の横方向の反り量が７μｍ～９μｍのときは、薄膜部４０２の縦方向の反り量も８μｍ～１２μｍとなっており双方とも大きい反り量となっている。薄膜部の縦方向の反り量が８μｍ～１２μｍであると、反り量と距離との関係のグラフでは、縦方向における反りの形状が２山になっている。したがって、この場合も、薄膜部４０２が出っ張って温度分布がＮＧとなり、薄膜部４０２の計測精度が得られない。

【0079】

また、薄膜部４０２の横方向の反り量が４μｍ～６μｍのときは、薄膜部４０２の縦方向の反り量も６μｍ～８μｍとなっており、双方とも比較的に大きい反り量となっている。薄膜部４０２の横方向の反り量が６μｍ～８μｍであると、反り量と距離との関係のグラフでは、薄膜部４０２の横方向における反りの形状が２山になっており、この場合も、薄膜部４０２の計測精度が得られない。

【0080】

しかしながら、薄膜部４０２の横方向の反り量が０．５μｍ～１μｍのときは、薄膜部４０２の縦方向の反り量は３μｍ～４μｍとなっており、双方とも比較的に小さい反り量となっている。この場合、横方向の反りおよび縦方向の反りについて、反り量と距離との関係のグラフでは、薄膜部４０２の反りが少なくなり、山が無く平坦な形状のグラフになっている。したがって、横方向および縦方向の薄膜部４０２の形状が平面となり、双方とも温度分布が良好であり、計測精度が得られる。

【0081】

なお、比較例１のように中間部材がある構成では、薄膜部４０２の横方向の反り量が１．５μｍのときに、薄膜部４０２の縦方向の反り量が２μｍとなっており、双方とも比較的に小さい反り量となっている。この場合、横方向の反りおよび縦方向の反りについて、反り量と距離との関係のグラフでは、薄膜部４０２の反りが少なくなり、山が無く平坦なグラフになっている。したがって、横方向および縦方向の薄膜部４０２の形状が平面となり、双方とも温度分布が良好であり、計測精度が得られる。

【0082】

計測精度を確保するために、薄膜部４０２の反り量が小さく、且つ、横方向および縦方向ともに反り量と距離との関係のグラフで、反りの形状が２山とならず、平坦であることが前提となっているが、図９に示すように、薄膜部４０２の反りが３μｍ以下であれば、中間部材が有る構成のチップパッケージと同等レベルの精度が得られることが分かった。

【0083】

＜モールド樹脂の硬化収縮率と薄膜部４０２の反り量＞ 次いで、本実施形態に係るチップパッケージ３００における封止樹脂部材３０３のモールド樹脂の硬化収縮率と薄膜部４０２の反り量との関係について具体的に検証した。この検証では、図１０（ａ）に示すチップパッケージ３００について、モールド樹脂の硬化収縮率βの最適値が求められる。

【0084】

図１０（ａ）に示すように、樹脂の硬化収縮率が０．３％のとき、薄膜部４０２の反り量は１．５μｍとなっており、樹脂の硬化収縮率が約０．１４％のとき、薄膜部４０２の反り量は約３．２μｍ、樹脂の硬化収縮率が約０．１２％のとき、薄膜部４０２の反り量は約３．５μｍ、樹脂の硬化収縮率が約０．１１％のとき、薄膜部４０２の反り量は約３．９μｍ、樹脂の硬化収縮率が約０．０９％のとき、薄膜部４０２の反り量は約４．２μｍとなっている。

【0085】

前述のように、薄膜部４０２の反りが３μｍ以下であれば、中間部材が有る構成のチップパッケージと同等レベルの精度が得られるが、樹脂の硬化収縮率が約０．１４％以下の黒丸印の４つの点は、３μｍを超えてしまっている。また、図１０（ａ）に示すように、黒丸印の点を直線の破線で結ぶと樹脂の硬化収縮率が０．１８％で薄膜部４０２の反り量が３μｍになっていることが分かる。したがって、樹脂の硬化収縮率の最適値は、０．１８％以上であることが求められる。

【0086】

＜封止樹脂部材３０３の反りと薄膜部４０２の反りとの関係＞ 次いで、本実施形態に係るチップパッケージ３００における封止樹脂部材３０３の反りと薄膜部４０２の反りとの関係について具体的に検証した。封止樹脂部材３０３の反りは、図１０（ｂ）に示すように、封止樹脂部材３０３の裏面樹脂部Ｓの下面における反りを表す。図１０（ｂ）に示すグラフにおいて、サンプル１は、前述の実施例１と同様に構成され、サンプル２は、前述の実施例２と同様に構成されている。なお、封止樹脂部材３０３の反り量は棒グラフで示され、薄膜部４０２の反り量は折れ線で示されている。

【0087】

樹脂の硬化収縮率が０．０９％のとき、サンプル１の封止樹脂部材３０３の反り量は約５．２μｍ、薄膜部４０２の反り量も約５．２μｍ、サンプル２の封止樹脂部材３０３の反り量は約５．８μｍ、薄膜部４０２の反り量は約４．２μｍ、樹脂の硬化収縮率が０．１１％のとき、サンプル１の封止樹脂部材３０３の反り量は約５．５μｍ、薄膜部４０２の反り量は約４．８μｍ、サンプル２の封止樹脂部材３０３の反り量は約５．５μｍ、薄膜部４０２の反り量は約４．８μｍ、樹脂の硬化収縮率が０．１２％のとき、サンプル２の封止樹脂部材３０３の反り量は約６．５μｍ、薄膜部４０２の反り量は約３．５μｍ、樹脂の硬化収縮率が０．１４％のとき、サンプル２の封止樹脂部材３０３の反り量は約６．６μｍ、薄膜部４０２の反り量は約３．２μｍ、樹脂の硬化収縮率が０．３％のとき、サンプル１の封止樹脂部材３０３の反り量は約７．５μｍ、薄膜部４０２の反り量は約２．２μｍ、サンプル２の封止樹脂部材３０３の反り量は約７．８μｍ、薄膜部４０２の反り量は約１．５μｍとなっている。

【0088】

図１０（ｂ）に示すように、サンプル１およびサンプル２において、樹脂の硬化収縮率が０．１８％以上であれば、中間部材のない構成の採用が可能となることが分かる。また、樹脂の硬化収縮率が増加すると、封止樹脂部材３０３の反りも増加し、樹脂の硬化収縮率と、封止樹脂部材３０３の反りとは比例関係にあることが分かり、封止樹脂部材３０３の反りが増大すると薄膜部の反りが減少し、封止樹脂部材３０３の反りと薄膜部４０２の反りは反比例の関係にあることが分かる。また、樹脂の硬化収縮率および封止樹脂部材３０３の反りの増大により、素子３０１に引張力が作用し薄膜部４０２の反りが減少することも分かる。

【0089】

＜各構成での反りの関係＞ 次いで、本実施形態に係るチップパッケージ３００における各構成での反りの関係について再度検証した。図１１（ａ）に示すように、樹脂の硬化収縮率が０．０９％の場合、薄膜部４０２の反り量は４．４μｍとなっている。封止樹脂部材３０３の反りが小さいと薄膜部４０２の反りが大きくなり、互いに反比例の関係にあることが分かる。また、図１１（ｂ）に示すように、樹脂の硬化収縮率が０．３％の場合、薄膜部４０２の反り量は１．５μｍとなっている。封止樹脂部材３０３の反りが大きいと薄膜部４０２の反りが小さくなり、互いに反比例の関係にあることが分かる。

【0090】

＜一般式を用いた具体的な数値の算出＞ 次いで、本実施形態に係るチップパッケージ３００における各構成での反りの具体的な数値について、曲率半径ρの式（１）に薄膜部４０２の厚みｈ５をパラメータとして代入し、検証した。ここでは、熱応力解析（冷却前から冷却後）により薄膜部４０２の反り量を求めた。具体的な数値およびパラメータは、図１２に記載の数値を用いた。なお、パラメータｈ５以外は固定値とした。算出された曲率１／ρおよび曲率半径ρは、ｈ５が０．０００５の場合、１／ρは０．４６１、ρは２．１６８、ｈ５が０．００１の場合、１／ρは０．４７７、ρは２．０９５、ｈ５が０．００２の場合、１／ρは０．４９１、ρは２．０３７、ｈ５が０．００４７の場合、１／ρは０．５０５、ρは１．９８０、ｈ５が０．００８の場合、１／ρは０．５０９、ρは１．９８３となった。

【0091】

図１３の硬化収縮率βと薄膜部４０２の反りとの関係から、薄膜部４０２の反り量は３μｍ以下、硬化収縮率βは０．１８％以上が最適値の基準であることは求められている。
計算結果をこれらの最適値に照らして検証すると、曲率１／ρは、０．４７以上であることが分かる。曲率１／ρを曲率半径ρに変換すると曲率半径ρは２．１３以下であることが分かる。また、表面樹脂部Ｕの厚みと裏面樹脂部Ｓの厚みとの比率ｈ３／ｈ１は、２倍以上が最適値であることが分かる。なお、硬化収縮率βの最適値は０．１８％であることは検証されている。

【0092】

＜曲率半径ρの実測＞ 次いで、本実施形態に係るチップパッケージ３００における素子３０１の上面の曲率半径ρについて実測し、一般式の計算結果と一致しているかを検証した。図１４に示すように、測定装置は、３ＤスキャナーのＶＲ－３０００を使用した。測定位置は素子３０１の酸化膜エリアとし、測定方法は、素子３０１の露出寸法（吸入空気２の通路の幅）を狙って、曲率半径ρを導出するようにした。

【0093】

測定結果は、図１４のグラフに示すように、樹脂の硬化収縮率βが０．１１％の場合、ρは２．７６ｍｍとなり、これに対する薄膜部４０２の反り量は約４．８ｍｍとなった。樹脂の硬化収縮率βが０．３％の場合、ρは２．０５ｍｍとなり、これに対する薄膜部４０２の反り量は約１．５ｍｍとなった。したがって、曲率半径ρの実測値と、一般式の計算結果とが一致していることが検証された。

【0094】

以下、本実施形態に係るチップパッケージ３００の効果について説明する。（１）本実施形態に係るチップパッケージ３００は、リードフレーム３０２と、リードフレーム３０２に実装され、薄膜部４０２を有する素子３０１と、少なくとも薄膜部４０２が露出するように、リードフレーム３０２と素子３０１とを封止する封止樹脂部材３０３と、を有している。そして、素子３０１の封止樹脂部材３０３から露出する露出部の曲率半径ρが２．１３以下であることを特徴としている。

【0095】

本実施形態に係るチップパッケージ３００は、素子３０１の封止樹脂部材３０３から露出する露出部の曲率半径ρ（ｍｍ）が、２．１３以下であるという条件を満たすように素子３０１が形成されているので、素子３０１およびリードフレーム３０２を封止する封止樹脂部材３０３を形成する際に、薄膜部４０２に反りが発生するのを抑制できるという効果が得られる。即ち、封止樹脂部材３０３を形成するモールド樹脂が硬化した後の素子３０１の表面のうち、周辺領域部の曲率半径ρ（ｍｍ）が２．１３以下（ρ≦２．１３）であるという条件を満たしているので、薄膜部４０２の反り量が最適値の３μｍ以内になり、薄膜部４０２の表面の平坦性が確保され、吸入空気２の流量を精確に測定することができるチップパッケージ３００が得られるという効果がある。

【0096】

また、本実施形態に係るチップパッケージ３００は、ρが、次式（１）の関係を満たしているので、チップパッケージ３００のｈ１～ｈ５および硬化収縮率βを適宜選択することにより、確実にρ≦２．１３を算出することができるという効果が得られる。

【数15】

【0097】

（２）また、本実施形態に係るチップパッケージ３００は、封止樹脂部材３０３を形成するモールド樹脂の硬化収縮率βが、０．１８％以上であるので、封止樹脂部材３０３をモールド成形温度から常温に放冷する際に、封止樹脂部材３０３をその表面が凸状になるように積極的に反らせる方向に変形させることができる。したがって、リードフレーム３０２の収縮によって発生する薄膜部４０２の圧縮応力を、モールド樹脂に作用する引張力によって緩和させ、薄膜部４０２に応力が集中するのを防ぎ、薄膜部４０２が変形するのを抑制できるという効果が得られる。
その結果、中間部材を設けて線膨張係数αをマッチさせ薄膜部４０２の反りを低減した従来のチップパッケージと同等の測定精度が確保されるという効果が得られる。本実施形態に係るチップパッケージ３００は、中間部材を設けていないので、中間部材を有する従来のチップパッケージに比べて生産コストが低減されるという効果が得られる。

【0098】

（３）また、本実施形態に係るチップパッケージ３００は、封止樹脂部材３０３が一対の通路壁Ｔｈと素子本体４０１の表面が露出する底壁とを有する凹溝状の通路Ｋｔを有しており、封止樹脂部材３０３の通路Ｋｔを形成する一対の通路壁Ｔｈが素子３０１の空気流に直交する方向における両側の縁を覆っているとともに、薄膜部４０２が通路Ｋｔに露出している。この構成により、封止樹脂部材３０３がモールド成形温度から常温に放冷される際に、封止樹脂部材３０３の表面樹脂部Ｕが収縮変形すると、素子３０１も表面樹脂部Ｕと一緒に変形し、薄膜部４０２に引張力が作用し薄膜部の反り量が低減されるという効果が得られる。

【0099】

（４）また、本実施形態に係るチップパッケージ３００は、封止樹脂部材３０３のリードフレーム３０２よりも表面側（素子３０１側）の厚みである表面樹脂部Ｕの最大厚み（ｍｍ）ｈ３は、封止樹脂部材３０３のリードフレーム３０２よりも裏面側の厚みである裏面樹脂部Ｓの最大厚み（ｍｍ）ｈ１の２倍以上の厚みで形成されている。この構成により、封止樹脂部材３０３がモールド成形温度から常温に放冷される際に、封止樹脂部材３０３の表面樹脂部Ｕが効果的に収縮変形して薄膜部４０２に引張力が作用し薄膜部の反り量が低減されるという効果が得られる。

【0100】

（５）また、本実施形態に係るチップパッケージ３００は、リードフレーム３０２の一部において、薄膜部４０２を素子３０１の表面に垂直な方向でリードフレーム３０２に投影した領域に貫通孔Ｋｈが形成されており、リードフレーム３０２の裏面側に貫通孔Ｋｈを覆うようにポリイミドテープ３０４が張り付けられている。この構成により、封止樹脂部材３０３の外部に連通する連通路Ｒを形成することができ、薄膜部４０２に作用する圧力を大気圧と等しくすることができる。

【0101】

（６）また、本実施形態に係るチップパッケージ３００は、テープ３０４の一部が露出するように封止樹脂部材３０３が開口部Ｋ１を有している。

【0102】

（７）そして、開口部Ｋ１は、リードフレーム３０２から離れるほど開口径が大きくなる円錐台形状である。

【0103】

（８）通路壁Ｔｈは、薄膜部４０２（検出部）に近づくにつれて通路Ｋｔの開口面積が徐々に狭まる絞り形状を備える。

【0104】

（９）樹脂封止パッケージは、封止樹脂部材３０３の硬化収縮率βが０．１８％以上となるように樹脂封止することにより製造される。

【0105】

（１０）樹脂封止パッケージは、封止樹脂部材３０３から露出している素子３０１の露出部の曲率半径ρが２．１３以下となるように樹脂封止することにより製造される。

【0106】

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0107】

１００ ハウジング
１１３ 計測部
１３１ 副通路入口
１３４ 副通路
１３５ 回路室
１５０ 副通路溝
１５１ 第１副通路溝
１５２ 第２副通路溝
３００ チップパッケージ（樹脂封止パッケージ）
３０１ 素子（空気流量測定素子）
３０２ リードフレーム
３０３ 封止樹脂部材
３０４ ポリイミドテープ
３０５ ＤＡＦ
４０１ 素子本体
４０２ 薄膜部（検出部）
Ｋｔ 通路
Ｔｈ 通路壁
ρ 曲率半径
β 硬化収縮率

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】