説明

電子部品積層体およびこの積層体を具備したリードフレーム、およびこのリードフレームを備えた電子デバイス、並びに電子部品積層体の製造方法、リードフレームの製造方法、および電子デバイスの製造方法

【課題】ダイボンド樹脂からの応力を緩和することができる電子部品積層体の製造方法、およびダイボンド樹脂からの応力を安定して緩和することができるリードフレームの製造方法、および電子デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】電子部品実装部と電子部品とからなる電子部品積層体であって、前記電子部品実装部と前記電子部品とは接着材層によって接合され、前記接着材層の厚さが、3μm〜25μmの範囲であることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、流体識別を行うためのセンサー、半導体装置などの電子デバイスに用いられる電子部品積層体およびこの積層体を具備したリードフレーム、およびこのリードフレームを備えた電子デバイス、並びに電子部品積層体の製造方法、リードフレームの製造方法、および電子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油、重油などの炭化水素系液体、エタノール、メタノールなどのアルコール系液体、尿素水溶液液体、気体、粉粒体などの流体について、流体の熱的性質を利用して、被識別流体について、流体種識別、濃度識別、流体の有無識別、流体の温度識別、流量識別、流体レベル識別などの識別を行う流体識別装置に用いられる熱式センサーが、特許文献1(特開平11−153561号公報)、特許文献2(特開2006−29956号公報)、特許文献3(特開2005−337969号公報)などに既に提案されている。
【0003】
図24〜25示したように、これらの熱式センサー100は、モールド樹脂102により構成されるセンサー本体104を備えており、このセンサー本体104は、略楕円形状のフランジ部106と、このフランジ部106の裏面に突設する裏面突設部108と、フランジ部106の表面に突設する検知部110とを備えている。
【0004】
そして、この検知部110は、一定間隔離間して配置された2つの矩形平板形状の一対の流体識別検知部112と、流体温度検知部114とから構成されている。これらの流体識別検知部112と、流体温度検知部114とは基本的には、同様な構造となっており、発熱体と感温体を備えており、流体温度検知部114では、発熱体を作用させずに感温体のみを作用させるようになっている。
【0005】
図24〜図25に示したように、これらの検知部112、114では、モールド樹脂102が欠落した開口部116にその一部が露出するように、センサー本体104内に配置された熱伝達部材として機能する金属製のダイパッド部118を備えている。そして、このダイパッド部118の開口部116と反対側の実装面に、薄膜チップ122が実装されている。この薄膜チップ122は、エポキシ系などからなる接着材層を介してダイパッド部118に接着されている。
【0006】
また、センサー本体104内には、これらのダイパッド部118と対峙するように、ダイパッド部118と一定間隔離間して配置され、相互に一定間隔離間するように、複数のインナーリード124が配置されている。これらのインナーリード124から、裏面突設部108の方向に外部接続端子部126が延設されており、外部接続端子部126の先端部分にアウターリード128が形成されている。
【0007】
そして、薄膜チップ122の電極とインナーリード124の電極124aの間は、Auからなるボンディングワイヤー130によって、電気的に接続されている。
このように構成される熱式センサー100では、通電により発熱体を発熱させ、この発熱により感温体を加熱し、発熱体から感温体への熱伝達に対して、被識別流体により熱的影響を与え、感温体の電気抵抗に対応する電気的出力に基づいて、被識別流体について、上記のような流体識別を行うように構成されている。
【特許文献1】特開平11−153561号公報
【特許文献2】特開2006−29956号公報
【特許文献3】特開2005−337969号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、このような従来の熱式センサー100は、以下のようにして製造されている。
すなわち、上記のダイパッド部118と、インナーリード124、外部接続端子部126、アウターリード128は、リードフレームとして、Cuなどを用いて、一体的に形成されている。
【0009】
そして、これらが一体的に形成されたリードフレーム全面に、例えば、NiメッキまたはAgメッキなどが施されている。
リードフレーム全面にこれらのメッキ処理が施された後、エポキシ系などからなる接着材101を介して、ダイパッド部118に、薄膜チップ122が装着(ボンディング)されている。
【0010】
ここで、接着材101としては、アルミナフィラーが充填されたエポキシ樹脂が好適に用いられる。このアルミナフィラーが充填されたエポキシ樹脂は、高熱伝導性であるとともに絶縁性に優れ、かつ耐衝撃性にも優れるという利点がある。
【0011】
次に、薄膜チップ122の電極とインナーリード124の電極124aとの間が、Auなどからなるボンディングワイヤー130によって、電気的に接続される。
そして、この状態で、リードフレームが金型内に配置され、所定の樹脂を射出することによって、リードフレームの所定部分に、モールド樹脂102が装填され一体化されたセンサー本体104が形成される。
【0012】
その後、リードフレームを所定の大きさに分離した後、酸またはアルカリなどの溶液に浸漬されることによって、センサー本体104のモールド樹脂102の余分な部分であるいわゆる「バリ」が除去される。
【0013】
次に、外部接続端子部126の先端部分のアウターリード128に、外部のリード線などをはんだ付けする際のはんだ性を良好にするために、例えば、Snメッキ、Auメッキ、Sn−Pbの共晶合金メッキなどが施される。
【0014】
そして、リードフレームの不要部分が、センサー100から切断除去され、アウターリード128の形状が整えられることにより、完成品であるセンサー100が得られる。
ところで、このような熱式センサー100における電子部品実装部では、従来、ダイパッド部118にメッキ処理が行なわれた後に、上記したようにその上層に、例えば、エポキシ系などからなるアルミナフィラー含有の接着材101が塗布され、この接着材101を介して薄膜チップ122が接着されていた。
【0015】
ところが、ダイパッド部118の表面に、このような接着材101が塗布されていると、薄膜チップ122は常に接着材101から応力を受けることになる。よって、塗布された接着材101の厚さに違いがあると、接着材101から受ける応力にばらつきが発生し、その応力が大き過ぎる場合などには、薄膜チップ122が剥離してしまうなどの問題が発生し、センサに対する信頼性に影響があった。
【0016】
本発明は、このような実情に鑑み、薄膜チップなどの電子部品をダイパッド部に接合す
るための接着材(ダイボンド樹脂)からの応力を緩和することができ、結果として、薄膜チップの剥離など工程内の不良率を改善することができる電子部品積層体を提供することを目的としている。また、本発明は、薄膜チップなどの電子部品をダイパッド部に接合するための接着材からの応力を緩和することのできるリードフレーム、およびこのリードフレームを備えた電子デバイスを提供することを目的としている。
【0017】
また、本発明は、接着材からの応力を緩和することができる電子部品積層体の製造方法、および接着材からの応力を緩和することができるリードフレームの製造方法、および電子デバイスの製造方法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】
【0018】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、
本発明に係る電子部品積層体は、
電子部品実装部と電子部品とからなる電子部品積層体であって、
前記電子部品実装部と前記電子部品とは接着材層によって接合され、
前記接着材層の厚さが、3μm〜25μmの範囲であることを特徴としている。
【0019】
このような構成の電子部品積層体によれば、電子部品を剥離させることなく確実に電子部品実装部に固定することが可能にある。
ここで、前記接着材層が塗布される被塗布面は、前記電子部品が載置されるダイパッド部上面に限定されていることが好ましい。
【0020】
このような構成であれば、接着材層の塗布厚さを所定の厚に設定することが容易である。
本発明に係るリードフレームは、上記電子部品積層体を具備したことを特徴としている。
【0021】
このようなリードフレームであれば、電子部品実装部に電子部品を剥離させることなく確実に固定することができる。
ここで、前記リードフレームは、アウターリード部と、インナーリード部とを備えていることが好ましい。
【0022】
また、本発明に係るリードフレームは、
前記インナーリード部と、前記電子部品実装部に実装された前記電子部品とが電気的に接続されていることを特徴としている。
【0023】
また、本発明に係るリードフレームでは、前記インナーリード部と、前記電子部品実装部に実装された前記電子部品とが気密封止または樹脂封止されていることが好ましい。
さらに、本発明に係る電子デバイスでは、上記いずれかに記載のリードフレームを具備することが好ましい。
【0024】
また、本発明に係る電子デバイスは、流体識別を行うためのセンサーに好ましく適用可能である。
さらに、本発明に係る電子デバイスでは、前記流体識別が、流体種識別、濃度識別、流体の有無識別、流体の温度識別、流量識別、流体の漏れ識別、流体レベル識別のうち、少なくとも一つの識別であっても良い。
【0025】
このような電子デバイスによれば、例えば、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油、重油などの炭化水素系液体、エタノール、メタノールなどのアルコール系液体、尿素水溶液液体、
気体、粉粒体などの流体について、流体の熱的性質を利用して、被識別流体について、流体種識別、濃度識別、流体の有無識別、流体の温度識別、流量識別、流体レベル識別などの識別を行うことができる。
【0026】
本発明に係る電子部品積層体の製造方法は、電子部品実装部と電子部品とからなる電子部品積層体の製造方法であって、
前記電子部品実装部と前記電子部品とを接合する接着材層の厚さが、3μm〜25μmの範囲であることを特徴としている。
【0027】
また、本発明に係るリードフレームの製造方法は、上記電子部品積層体の製造方法によって製造された電子部品積層体を用いることを特徴としている。
本発明に係るリードフレームの製造方法は、アウターリード部と、インナーリード部とを備えていることを特徴としている。
【0028】
また、本発明に係るリードフレームの製造方法は、
前記インナーリード部と、前記電子部品実装部に実装された電子部品とが電気的に接続されていることが好ましい。
【0029】
さらに本発明に係るリードフレームの製造方法は、前記インナーリード部と、前記電子部品実装部に実装された電子部品とが気密封止または樹脂封止されていることが好ましい。
【0030】
本発明に係る電子デバイスの製造方法は、上記いずれかに記載のリードフレームの製造方法によって製造されたリードフレームを具備することを特徴としている。
さらに本発明に係る電子デバイスの製造方法は、前記電子デバイスは、流体識別を行うためのセンサーに好ましく適用可能である。
【0031】
また、本発明に係る電子デバイスの製造方法では、
前記流体識別が、流体種識別、濃度識別、流体の有無識別、流体の温度識別、流量識別、流体の漏れ識別、流体レベル識別のうち、少なくとも一つの識別であることが好ましい。
【発明の効果】
【0032】
本発明に係る電子部品積層体およびこの積層体を具備したリードフレーム、およびこのリードフレームを備えた電子デバイスによれば、
薄膜チップなどの電子部品とダイパッド部との接着材による接着性が充分であるとともに、インナーリード部と樹脂モールドとの接着性も良好である。また、センサーとして用いた場合などに、長期にわたり安定した性能を維持することができる。
【0033】
また、本発明に係る電子部品積層体の製造方法によれば、電子部品を電子部品実装部に長期にわたり、剥離することなく安定して実装することができる電子部品積層体を製造することができる。
【0034】
また、本発明に係るリードフレームの製造方法によれば、電子部品を樹脂モールドに長期にわたり安定して密着させることができる。
さらに本発明に係る電子デバイスの製造方法によれば、電子部品とダイパッド部との接着性が充分であるので、この電子デバイスをセンサーなどとして用いた場合に、長期にわたり安定した性能を発揮することができる。
【0035】
また、電子デバイスをこのように構成することによって、例えば、ガソリン、ナフサ、
灯油、軽油、重油などの炭化水素系液体、エタノール、メタノールなどのアルコール系液体、尿素水溶液液体、気体、粉粒体などの流体について、流体の物理的性質、例えば、流体の熱的性質を利用して、被識別流体について、流体種識別、濃度識別、流体の有無識別、流体の温度識別、流量識別、流体レベル識別などの識別を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0036】
以下、本発明の実施の形態(実施例)を図面に基づいてより詳細に説明する。
図1は、本発明の多数個取りのリードフレームの平面図、図2は図1のリードフレームの部分拡大平面図、図3は図1のリードフレームの部分拡大平面図、図4は図1のリードフレームを用いた熱式センサーの斜視図、図5は図4の熱式センサーの縦断面図、図6は図5の熱式センサーのA−A線での縦断面図、図7はリードフレームを樹脂モールドするときの概略図である。
【0037】
図1において、符号1は、全体で本発明のリードフレームを有するリードフレーム体を示している。
図1のリードフレーム体1は、いわゆる多数個取り形式であって、熱式センサーを製造するために適用した実施例を示している。
【0038】
すなわち、リードフレーム体1は、複数個(本実施例では6個)のリードフレーム2が並設されている。リードフレーム体1のリードフレーム2は略矩形平板状の外枠体4を備えており、外枠体4には、金型内に配置した際に位置決めを行うため、合計4箇所に位置決め孔3が形成されている。
【0039】
また、図2および図3に示したように、外枠体4の下側枠体6から、4本の一定間隔離間したアウターリード8が、左右に2組延設されている。これらのアウターリード8の上方には、外部接続端子部10が形成され、外部接続端子部10において、外枠体4の左側枠体12、右側枠体14に左右に延びる水平方向支持部16で支持されている。なお、下側枠体6の中央部分には、2本の左側中央支持部18、右側中央支持部20が延設されており、それぞれ水平方向支持部16と連結されている。
【0040】
さらに、外部接続端子部10の上方にはそれぞれ、一定間隔離間するように、中央に向かって傾斜するように延設されたインナーリード22が形成されており、これらのインナーリード22の先端部にインナーリード先端部24が配置されている。
【0041】
また、外枠体4の左側枠体12、右側枠体14からそれぞれ、インナーリード22の形状に対応するように、インナーリード22と一定間隔離間して、左側吊りリード26、右側吊りリード28が延設されている。一方、左側中央支持部18、右側中央支持部20からそれぞれ、左側中央吊りリード30、右側中央吊りリード32が延設されている。
【0042】
そして、左側吊りリード26と左側中央吊りリード30は、インナーリード22のインナーリード先端部24より上方に延びており、その先端部にインナーリード先端部24と対峙するように、一定間隔離間して配置された電子部品実装部を構成する略矩形状のダイパッド部34が形成されている。
【0043】
同様に、右側吊りリード28と右側中央吊りリード32は、インナーリード22のインナーリード先端部24より上方に延びており、その先端部にインナーリード先端部24と対峙するように、一定間隔離間して配置された電子部品実装部を構成する略矩形状のダイパッド部34が形成されている。
【0044】
そして、これらのダイパッド部34の上方先端部には、ダイパッド部34を支持するた
めの支持部36が突設されている。なお、この支持部36は、モールド樹脂を射出成形する際のアンカー効果、金型内での支持効果も有している。
【0045】
本実施例では、インナーリード22のインナーリード先端部24、アウターリード8、外部接続端子部10に、Au、Ag、Pd、Ni、Sn、Cu、Bi、Sn−Bi、Sn−Ag、Sn−Ag―Pbから選択した少なくとも1種のメッキ金属がメッキされている。
【0046】
また、本実施例では、リードフレーム2が、ステンレススチール、Fe−Ni系合金から選択した少なくとも1種の耐食性金属から構成されているのが望ましい。このように、リードフレーム2が耐食性金属から構成されていれば、メッキ工程において、リードフレーム2が酸またはアルカリなどに腐食されてリードフレームの機械的強度が低下することがない。また、このような耐食性金属であれば、射出成形の際のモールド樹脂の樹脂圧によって、リードフレーム2にいわゆる片持ち梁状態で支持されているダイパッド部34が変形しないので、センサーとしての品質が低下せず、例えば、正確な流体識別を行うことができる。
【0047】
このように構成することによって、例えば、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油、重油などの炭化水素系液体、エタノール、メタノールなどのアルコール系液体、尿素水溶液液体、気体、粉粒体などの流体について、流体の物理的性質、例えば、流体の熱的性質を利用して、被識別流体について、流体種識別、濃度識別、流体の有無識別、流体の温度識別、流量識別、流体レベル識別などの識別を行うことができる。
【0048】
本発明のセンサー50は、図4〜図6に示したように、モールド樹脂44により一体化されるセンサー本体54を備えており、このセンサー本体54は、略楕円形状のフランジ部56と、このフランジ部56の裏面に突設する裏面突設部58と、フランジ部56の表面に突設する検知部60とを備えている。
【0049】
そして、この検知部60は、一定間隔離間して配置された2つの矩形平板形状の一対の流体識別検知部62、流体温度検知部64とから構成されている。これら一対の流体識別検知部62と流体温度検知部64とは基本的には、同様な構造となっており、発熱体と感温体を備えており、流体温度検知部64では、発熱体を作用させずに感温体のみを作用させるようになっている。
【0050】
図4〜図6に示したように、これらの検知部62、64では、モールド樹脂44で封止されたセンサー本体54内に、熱伝達部材として機能する金属製のダイパッド部34が具備されている。そして、このダイパッド部34の実装面に、接着材38を介して、薄膜チップ40が実装されている。
【0051】
接着材38としては、例えば、アルミナフィラーが充填されたエポキシ系などからなるダイボンド樹脂が好適に用いられる。このアルミナフィラーが充填されたエポキシ樹脂は、高熱伝導性であるとともに絶縁性に優れ、かつ耐衝撃性にも優れるという利点がある。
【0052】
ダイパッド部34の実装面に塗布される接着材(接合材)38の厚さは、3μm〜25μmの範囲であることが好ましい。さらに好ましくは、3μm〜10μmの範囲である。
ダイボンド樹脂からなる接着材(接合材)38の厚さがこのような範囲にあれば、薄膜チップ40をダイパッド部34に確実に接着できる。また、このような厚さの範囲で接着すれば、薄膜チップ40に作用する接着材38からの応力を小さく抑えることができ、薄膜チップ40が剥離することもない。
【0053】
このように本発明によれば、ダイボンド樹脂からなる接着材38の厚さを上記の範囲に設定することにより、接着性を良好に維持することもできる。
なお、繰り返しの実験の結果、ダイボンド樹脂からなる接着材38を一定の厚さに保つためには、樹脂の流動範囲がダイパッド部34をはみ出してはないらないことが判った。すなわち、樹脂の流動範囲をダイパッド部34上に限定するなら樹脂の厚さを一定に設定することが容易である。
【0054】
図20は、薄膜チップ40のダイパッド部34に対する接着性が良好であることを確認したシミュレーションによる実験結果である。
図20は、接着材38(ダイボンド層)の塗布する厚さの大小により、接着材38が薄膜チップ38にどのような応力を与えるかの応力変化を調べた結果である。接着材38の下限値が10μmを超えると、センサ膜応力σが、X方向、Y方向、Z方向、およびτ方向ともに小さくなることが確認された。
【0055】
さらに、接着材38の厚さが3μmから10μmにすることで、工程不良率が激減した。例えば、接着材38の厚さが3±2μmの場合に、工程内不良率が6.6%であったのに対し、厚さが10±5μmでは0.1%に激減した。
【0056】
このように、リードフレーム上に実装する薄膜チップ40の実装厚みを変化させることにより、後に行なう樹脂封止から受ける薄膜面への応力を緩和することがシミュレーションの結果から得らえた。このように応力を緩和することで、工程内の不良率が改善された。このシミュレーション結果からダイボンド厚みとしては3μm〜25μm、好ましくは3μm〜10μmであることがわかった。
【0057】
図21(A)、(B)は、センサー50において、各部にどのような応力が作用するかをシミュレーションにより測定する場合の応力測定位置を示したもので、図21(C)は、[1]〜[9]までの応力確認ポイントを表にしてまとめたものである。
【0058】
図22は、センサー50においてダイボンド接着材(アクリル樹脂)38の厚みを10μm(0.01mm)とし、樹脂(モールドレジン)44を175℃でモールドし、−10℃に冷却したときの各部の応力値(Mpa)を示している。図23は、センサー50において、接着材38の厚みを10μm(0.01mm)とし、樹脂を175℃でモールドし、−30℃に冷却したときの各部の応力値(Mpa)を示している。
【0059】
このように、−10℃であれ、−30℃であれ、本発明のように接着材38の厚さが10μmであれば、従来品に比べて応力が著しく低下することが確認された。
このような構成のセンサー本体54内には、これらのダイパッド部34と対峙するように、ダイパッド部34と一定間隔離間して配置され、相互に一定間隔離間するように、複数のインナーリード22が配置されている。これらのインナーリード22から、裏面突設部58の方向に外部接続端子部10が延設されており、外部接続端子部10の先端部分にアウターリード8が形成されている。
【0060】
そして、薄膜チップ40の電極とインナーリード先端部24の電極部24aとの間は、Auからなるボンディングワイヤー42によって、電気的に接続されている。
このように構成される熱式センサー50では、特許文献3(特開2005−337969公報)に開示されるような方法に基づいて、流体識別を行うように構成されている。
【0061】
すなわち、図8は本発明によるセンサー50を流体識別装置に適用した実施例を示す分解斜視図、図9は図8の一部省略断面図、図10は本発明による流体識別装置のタンクへの取り付け状態を示す図である。
【0062】
図8〜図10に示されているように、タンク66の上部には開口部68が設けられており、この開口部68に、本発明による流体識別装置70が取り付けられている。
タンク66には、流体が注入される入口配管72と、流体が取り出される出口配管74が設けられている。出口配管74は、タンク66の底部に近い高さ位置にてタンクに接続されており、ポンプ76を介して、図示しない流体使用機器に接続されている。
【0063】
流体識別装置70は、流体識別センサー部78と支持部80とを備えている。支持部80の一方の端部(下端部)に、流体識別センサー部78が取り付けられており、支持部80の他方の端部(上端部)には、タンク開口部68へ取り付けるための取り付け部82が設けられている。
【0064】
流体識別センサー部78は、発熱体と感温体を備えた流体識別検知部62と、流体の温度を測定する流体温度検知部64とを有する。
このように構成される流体識別装置70では、特許文献3(特開2005−337969公報)に開示されるような方法に基づいて、通電により発熱体を発熱させ、この発熱により感温体を加熱し、発熱体から感温体への熱伝達に対して、被識別流体により熱的影響を与え、感温体の電気抵抗に対応する電気的出力に基づいて、被識別流体について、上記のような流体識別を行うように構成されている。
【0065】
以下に、流体識別の一実施例として液種識別について説明する。本実施例においては、図11にて一点鎖線で囲まれる部分がカスタムIC84に作り込まれている。
図11には、簡単のために、スイッチ86が単なる開閉を行うものとして記載されているが、カスタムIC84に作り込む際に、互いに異なる電圧の印加が可能な複数の電圧印加経路を形成しておき、ヒーター制御に際していずれかの電圧印加経路を選択できるようにしてもよい。このようにすることで、流体識別検知部62の発熱体62a4の特性の選択の幅が大幅に広がる。すなわち、発熱体62a4の特性に応じて識別に最適な電圧を印加することが可能となる。また、ヒーター制御に際して互いに異なる複数の電圧の印加を行うことができるので、識別対象液体の種類を広げることが可能となる。
【0066】
また、図11には、簡単のために、抵抗体88,90が抵抗値一定のものとして記載されているが、カスタムIC84に作り込む際に、これら抵抗体88,90のそれぞれを抵抗値可変なものに形成しておき、識別に際して抵抗体88,90の抵抗値を適宜変更できるようにしてもよい。同様に、カスタムIC84に作り込む際に、差動増幅器92および液温検知増幅器94について特性調節が可能なようにしておき、識別に際して増幅器特性を適宜変更できるようにしてもよい。
【0067】
このようにすることで、液種検知回路の特性を最適なものに設定することが容易になり、流体識別検知部62および流体温度検知部64の製造上の個体ばらつきとカスタムIC84の製造上の個体ばらつきとに基づき発生する識別特性のばらつきを低減することができ、製造歩留まりが向上する。
【0068】
以下、本実施例における液種識別動作につき説明する。
タンク66内に被測定液体USが収容されると、流体識別センサー部78を覆うカバー部材98により形成される被測定液体導入路96内にも尿素水溶液USが満たされる。被測定液体導入路96内を含めてタンク66内の被測定液体USは実質上流動しない。
【0069】
マイコン91からスイッチ86に対して出力されるヒーター制御信号により、該スイッチ86を所定時間(例えば、8秒間)閉じることで、発熱体62a4に対して所定高さ(例えば、10V)の単一パルス電圧Pを印加して該発熱体を発熱させる。この時の差動増幅器92の出力電圧(センサー出力)Qは、図12に示されるように、発熱体62a4への電圧印加中は次第に増加し、発熱体62a4への電圧印加終了後は次第に減少する。
【0070】
マイコン91では、図12に示されているように、発熱体62a4への電圧印加の開始前の所定時間(例えば、0.1秒間)センサー出力を所定回数(例えば、256回)サンプリングし、その平均値を得る演算を行って平均初期電圧値V1を得る。この平均初期電圧値V1は、感温体62a2の初期温度に対応する。
【0071】
また、図12に示されているように、発熱体への電圧印加の開始から比較的短い時間である第1の時間(例えば単一パルスの印加時間の1/2以下であって0.5〜3秒間;図12では2秒間)経過時(具体的には第1の時間の経過の直前)にセンサー出力を所定回数(例えば、256回)サンプリングし、その平均値をとる演算を行って平均第1電圧値V2を得る。この平均第1電圧値V2は、感温体62a2の単一パルス印加開始から第1の時間経過時の第1温度に対応する。そして、平均初期電圧値V1と平均第1電圧値V2との差V01(=V2−V1)を液種対応第1電圧値として得る。
【0072】
また、図12に示されているように、発熱体への電圧印加の開始から比較的長い時間である第2の時間(例えば単一パルスの印加時間;図12では8秒間)経過時(具体的には第2の時間の経過の直前)にセンサー出力を所定回数(例えば、256回)サンプリングし、その平均値をとる演算を行って平均第2電圧値V3を得る。この平均第2電圧値V3は、感温体62a2の単一パルス印加開始から第2の時間経過時の第2温度に対応する。そして、平均初期電圧値V1と平均第2電圧値V3との差V02(=V3−V1)を液種対応第2電圧値として得る。
【0073】
ところで、以上のような単一パルスの電圧印加に基づき発熱体62a4で発生した熱の一部は被測定液体を介して感温体62a2へと伝達される。この熱伝達には、パルス印加開始からの時間に依存して異なる主として2つの形態がある。すなわち、パルス印加開始から比較的短い時間(例えば3秒とくに2秒)内の第1段階では、熱伝達は主として伝導が支配的である(このため、液種対応第1電圧値V01は主として液体の熱伝導率による影響を受ける)。
【0074】
これに対して、第1段階後の第2段階では、熱伝達は主として自然対流が支配的である(このため、液種対応第2電圧値V02は主として液体の動粘度による影響を受ける)。これは、第2段階では、第1段階で加熱された被測定液体による自然対流が発生し、これによる熱伝達の比率が高くなるからである。
【0075】
上記のように、排ガス浄化システムにおいて使用される尿素水溶液の濃度[重量パーセント:以下同様]は32.5%が最適とされている。従って、尿素水溶液タンク66に収容されるべき尿素水溶液の尿素濃度の許容範囲を、例えば、32.5%±5%と定めることができる。この許容範囲の幅±5%は、所望により適宜変更可能である。すなわち、本実施例では、所定の液体として、尿素濃度が32.5%±5%の範囲内の尿素水溶液を定めている。
【0076】
上記液種対応第1電圧値V01および液種対応第2電圧値V02は、尿素水溶液の尿素濃度が変化するにつれて変化する。従って、尿素濃度32.5%±5%の範囲内の尿素水溶液に対応する液種対応第1電圧値V01の範囲(所定範囲)および液種対応第2電圧値V02の範囲(所定範囲)が存在する。
【0077】
ところで、尿素水溶液以外の液体であっても、その濃度によっては、上記の液種対応第1電圧値V01の所定範囲内および液種対応第2電圧値V02の所定範囲内の出力が得ら
れる場合がある。すなわち、液種対応第1電圧値V01または液種対応第2電圧値V02がそれぞれ所定範囲内であったとしても、その液体が所定の尿素水溶液であるとは限らない。例えば、図13に示されているように、尿素濃度が所定範囲内32.5%±5%の尿素水溶液で得られる液種対応第1電圧値V01の範囲内(すなわち、センサー表示濃度値に換算して32.5%±5%の範囲内)には、砂糖濃度が25%±3%程度の範囲内の砂糖水溶液の液種対応第1電圧値が存在する。
【0078】
しかしながら、この砂糖濃度範囲内の砂糖水溶液から得られる液種対応第2電圧値V02の値は、所定の尿素濃度範囲内の尿素水溶液で得られる液種対応第2電圧値V02の範囲とはかけ離れたものとなる。すなわち、図14に示されているように、25%±3%程度の砂糖濃度範囲を包含する15%〜35%の砂糖濃度範囲内の砂糖水溶液では、液種対応第1電圧値V01が所定の尿素濃度範囲内の尿素水溶液と重複するものがあるが、液種対応第2電圧値V02は所定の尿素濃度範囲内の尿素水溶液とは大きく異なる。
【0079】
なお、図14では、液種対応第1電圧値V01および液種対応第2電圧値V02の双方が、尿素濃度30%の尿素水溶液のものを1.000とした相対値で示されている。このように、液種対応第1電圧値V01および液種対応第2電圧値V02の双方についてそれぞれの所定範囲内にあることを所定の液体であるか否かの判定基準とすることで、上記砂糖水溶液が所定の液体ではないと確実に識別することができる。
【0080】
また、液種対応第2電圧値V02が所定の液体のものと重複する場合もあり得る。しかし、この場合には、液種対応第1電圧値V01が所定の液体のものと異なるので、上記判定基準により当該液体が所定のものではないと確実に識別することができる。
【0081】
本発明は、以上のように液種対応第1電圧値V01と液種対応第2電圧値V02との関係が溶液の種類により異なることを利用して、液種の識別を行うものである。すなわち、液種対応第1電圧値V01と液種対応第2電圧値V02とは液体の互いに異なる物性すなわち熱伝導率と動粘度との影響を受け、これらの関係は溶液の種類により互いに異なるので、以上のような液種識別が可能となる。尿素濃度の所定範囲を狭くすることで、さらに、識別の精度を高めることができる。
【0082】
すなわち、本発明の実施例では、尿素濃度既知の幾つかの尿素水溶液(参照尿素水溶液)について、温度と液種対応第1電圧値V01との関係を示す第1検量線および温度と液種対応第2電圧値V02との関係を示す第2検量線を予め得ておき、これらの検量線をマイコン91の記憶手段に記憶しておく。第1および第2の検量線の例を、それぞれ図15および図16に示す。これらの例では、尿素濃度c1(例えば27.5%)およびc2(例えば37.5%)の参照尿素水溶液について、検量線が作成されている。
【0083】
図15および図16に示されているように、液種対応第1電圧値V01および液種対応第2電圧値V02は温度に依存するので、これらの検量線を用いて被測定液体を識別する際には、流体温度検知部64の感温体64a2から液温検知増幅器94を介して入力される液温対応出力値Tをも用いる。液温対応出力値Tの一例を図17に示す。このような検量線をもマイコン91の記憶手段に記憶しておく。
【0084】
液種対応第1電圧値V01の測定に際しては、先ず、測定対象の被測定液体について得た液温対応出力値Tから図17の検量線を用いて温度値を得る。得られた温度値をtとして、次に、図15の第1の検量線において、温度値tに対応する各検量線の液種対応第1電圧値V01(c1;t),V01(c2;t)を得る。
【0085】
そして、測定対象の被測定液体について得た液種対応第1電圧値V01(cx;t)の
cxを、各検量線の液種対応第1電圧値V01(c1;t),V01(c2;t)を用いた比例演算を行って、決定する。すなわち、cxは、V01(cx;t),V01(c1;t),V01(c2;t)に基づき、以下の式(1)
cx=c1+
(c2−c1)[V01(cx;t)−V01(c1;t)]
/[V01(c2;t)−V01(c1;t)]・・・・(1)
から求める。
【0086】
同様にして、液種対応第2電圧値V02の測定に際しては、図16の第2の検量線において、以上のようにして被測定液体について得た温度値tに対応する各検量線の液種対応第2電圧値V02(c1;t),V02(c2;t)を得る。そして、被測定液体について得た液種対応第2電圧値V02(cy;t)のcyを、各検量線の液種対応第2電圧値V02(c1;t),V02(c2;t)を用いた比例演算を行って、決定する。
【0087】
すなわち、cyは、V01(cy;t),V01(c1;t),V01(c2;t)に基づき、以下の式(2)
cy=c1+
(c2−c1)[V02(cy;t)−V02(c1;t)]
/[V02(c2;t)−V02(c1;t)]・・・・(2)
から求める。
【0088】
尚、図15および図16の第1および第2の検量線として温度の代わりに液温対応出力値Tを用いたものを採用することで、図17の検量線の記憶およびこれを用いた換算を省略することもできる。
【0089】
以上のように、液種対応第1電圧値V01および液種対応第2電圧値V02のそれぞれについて、温度に応じて変化する所定範囲を設定することができる。上記のようにc1を27.5%とし、且つc2を37.5%とすることで、図15および図16のそれぞれにおける2つの検量線で囲まれた領域が、所定の液体(すなわち尿素濃度32.5%±5%の尿素水溶液)に対応するものとなる。
【0090】
図18は、液種対応第1電圧値V01および液種対応第2電圧値V02の組み合わせによる所定液体識別の判定基準が温度に応じて変化することを模式的に示すグラフである。温度がt1,t2,t3と上昇するにつれて、所定の液体と判別される領域AR(t1),AR(t2),AR(t3)が移動する。
【0091】
図19は、マイコン91での液種識別プロセスを示すフロー図である。
先ず、ヒーター制御による発熱体62a4へのパルス電圧印加の前に、マイコン内にN=1を格納し(S1)、次いでセンサー出力をサンプリングし平均初期電圧値V1を得る(S2)。次に、ヒーター制御を実行し、発熱体62a4への電圧印加の開始から第1の時間経過時にセンサー出力をサンプリングし、平均第1電圧値V2を得る(S3)。
次に、V2−V1の演算を行って、液種対応第1電圧値V01を得る(S4)。次に、発熱体62a4への電圧印加の開始から第2の時間経過時にセンサー出力をサンプリングし、平均第2電圧値V3を得る(S5)。次に、V3−V1の演算を行って、液種対応第2電圧値V02を得る(S6)。
【0092】
次に、被測定液体について得た温度値tを参照して、液種対応第1電圧値V01が当該温度での所定範囲内にあり且つ液種対応第2電圧値V02が当該温度での所定範囲内にあるという条件が満たされるか否かを判断する(S7)。S7において液種対応第1電圧値V01および液種対応第2電圧値V02のうちの少なくとも一方がそれぞれの所定範囲内
にない(NO)と判断された場合には、上記格納値Nが3であるか否かを判断する(S8)。S8においてNが3ではない[すなわち現測定ルーチンが3回目ではない(具体的には1回目または2回目である)](NO)と判断された場合には、続いて格納値Nを1だけ増加させ(S9)、S2へと戻る。
【0093】
一方、S8においてNが3である[すなわち現測定ルーチンが3回目である](YES)と判断された場合には、被測定流体が所定のものではないと判定する(S10)。
一方、S7において液種対応第1電圧値V01および液種対応第2電圧値V02の双方がそれぞれの所定範囲内にある(YES)と判断された場合には、被測定流体が所定のものであると判定する(S11)。
【0094】
本実施例においては、S11に続いて、尿素水溶液の尿素濃度を算出する(S12)。この濃度算出は、流体温度検知部64の出力すなわち被測定液体について得た温度値tと、液種対応第1電圧値V01と、図15の第1の検量線とに基づき、上記式(1)を用いて行うことができる。または、濃度算出は、流体温度検知部64の出力すなわち被測定液体について得た温度値tと、液種対応第2電圧値V02と、図16の第2の検量線とに基づき、上記式(2)を用いて行うこともできる。
【0095】
以上のようにして液種の識別を正確に且つ迅速に行うことができる。この液種識別のルーチンは、自動車のエンジン始動時に、または定期的に、または運転者または自動車(後述のECU)側からの要求時に、または自動車のキーOFF時等に、適宜実行することができ、所望の様式にて尿素タンク内の液体が所定の尿素濃度の尿素水溶液であるか否かを監視することができる。
【0096】
このようにして得られた液種を示す信号(所定のものであるか否か、さらに、は所定のもの[所定の尿素濃度の尿素水溶液]である場合の尿素濃度を示す信号)が不図示のD/A変換器を介して、図11に示される出力バッファ回路93へと出力され、ここから端子ピン、電源回路基板および防水配線を介して、アナログ出力として不図示の自動車のエンジンの燃焼制御などを行うメインコンピュータ(ECU)へと出力される。液温対応のアナログ出力電圧値も同様な経路でメインコンピュータ(ECU)へと出力される。一方、液種を示す信号は、必要に応じてデジタル出力として取り出して、同様な経路で表示、警報その他の動作を行う機器へと入力することができる。
【0097】
さらに、流体温度検知部64から入力される液温対応出力値Tに基づき、尿素水溶液が凍結する温度(−13℃程度)の近くまで温度低下したことが検知された場合に警告を発するようにすることができる。
【0098】
なお、以上の液種識別は、自然対流を利用しており、尿素水溶液等の被測定液体の動粘度とセンサー出力とが相関関係を有するという原理を利用している。このような液種識別の精度を高めるためには、流体識別検知部62および流体温度検知部64と被測定液体との間の熱伝達がなされる容器本体部20Aの周囲の被測定液体にできるだけ外的要因に基づく強制流動が生じにくくするのが好ましく、この点からカバー部材98とくに上下方向の被測定液体導入路を形成するようにしたものの使用は好ましい。尚、カバー部材98は、異物の接触を防止する保護部材としても機能する。
【0099】
以上の実施例では、所定の流体として、所定の尿素濃度の尿素水溶液が用いられているが、本発明では、所定の液体は溶質として尿素以外を用いた水溶液その他の液体であってもよい。
【0100】
また、上記の実施例では、被識別流体として、被測定液体を用いたが、後述するように
、例えば、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油、重油などの炭化水素系液体、エタノール、メタノールなどのアルコール系液体、尿素水溶液液体、気体、粉粒体などの流体について、流体の物理的性質、例えば、流体の熱的性質を利用して、被識別流体について、流体種識別、濃度識別、流体の有無識別、流体の温度識別、流量識別、流体の漏れ識別、流体レベル識別、アンモニア発生量などの識別を行うことができる。
【0101】
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、上記実施例では、図4に示したように、モールド樹脂44により封止されるセンサー本体54を形成したが、例えば、セラミック、金属で蓋をして内部を不活性ガスによって気密封止するようにしても良い。
【0102】
また、上記実施例では、熱式センサーを製造するために適用した実施例を示しているが、流体識別を行うためのセンサー以外にも、各種センサー、半導体装置などの電子デバイスに用いることも可能であるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0103】
また、上記実施の好ましい実施の態様では、電子部品実装部と電子部品とを、アルミナフィラーが含有されたエポキシ樹脂からなる接着材により接着しているが、エポキシ樹脂に代えてアクリル樹脂であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【0104】
【図1】図1は、本発明の多数個取りのリードフレームの平面図である。
【図2】図2は、図1のリードフレームの部分拡大平面図である。
【図3】図3は、図1のリードフレームの部分拡大平面図である。
【図4】図4は、図1のリードフレームを用いた熱式センサーの斜視図である。
【図5】図5は、図4の熱式センサーの縦断面図である。
【図6】図6は、図5の熱式センサーのA−A線での縦断面図である。
【図7】図7は、モールド工程を説明する概略図である。
【図8】図8は、本発明によるセンサーを流体識別装置に適用した実施例を示す分解斜視図である。
【図9】図9は、図8の一部省略断面図図である。
【図10】図10は、本発明による流体識別装置のタンクへの取り付け状態を示す図である。
【図11】図11は、液種識別ための回路の構成図である。
【図12】図12は、発熱体に印加される単一パルス電圧Pとセンサー出力Qとの関係を示す図である。
【図13】図13は、尿素濃度が所定範囲内の尿素水溶液で得られる液種対応第1電圧値V01の範囲内には、ある砂糖濃度範囲内の砂糖水溶液の液種対応第1電圧値が存在することを示す図である。
【図14】図14は、尿素水溶液および砂糖水溶液および水についての液種対応第1電圧値V01および液種対応第2電圧値V02を、尿素濃度30%の尿素水溶液のものを1.000とした相対値で示す図である。
【図15】図15は、第1の検量線の例を示す図である。
【図16】図16は、第2の検量線の例を示す図である。
【図17】図17は、液温対応出力値Tの一例を示す図である。
【図18】図18は、液種対応第1電圧値V01および液種対応第2電圧値V02の組み合わせによる所定液体識別の判定基準が温度に応じて変化することを模式的に示すグラフである。
【図19】図19は、液種識別プロセスを示すフロー図である。
【図20】図20は、本発明のシミュレーションによる実験結果を示すもので、電子部品を接着材を介して実装面に装着する場合に、接着材の厚さにより、どのような応力変化が生じるかを示したグラフである。
【図21】図21は、本発明のシミュレーションによる応力測定のポイントを示す概略断面図と表である。
【図22】図22は、本発明のシミュレーションによる実験結果を示すもので、175℃でモールドし、−10℃で測定したときの各ポイント1〜ポイント9の応力値を示す表である。
【図23】図23は、本発明のシミュレーションによる実験結果を示すもので、175℃でモールドし、−30℃で測定したときの各ポイント1〜ポイント9の応力値を示す表である。
【図24】図24は、従来の熱式センサーの縦断面図である。
【図25】図25は、従来の熱式センサーのA−A線での縦断面図である。
【符号の説明】
【0105】
1 リードフレーム体
2 リードフレーム
3 位置決め孔
4 外枠体
6 下側枠体
8 アウターリード
10 外部接続端子部
12 左側枠体
14 右側枠体
16 水平方向支持部
18 左側中央支持部
20 右側中央支持部
22 インナーリード
24 インナーリード先端部
24a 電極部
26 左側吊りリード
28 右側吊りリード
30 左側中央吊りリード
32 右側中央吊りリード
34 ダイパッド部
36 支持部
38 接合材
40 薄膜チップ
42 ボンディングワイヤー
44 モールド樹脂
50 熱式センサー
54 センサー本体
56 フランジ部
58 裏面突設部
60 検知部
62 流体識別検知部
64 流体温度検知部
66 タンク
68 タンク開口部
70 流体識別装置
72 入口配管
74 出口配管
76 ポンプ
78 流体識別センサー部
80 支持部
82 取り付け部
100 熱式センサー
101 接着材(ダイドンド樹脂)
102 モールド樹脂
104 センサー本体
106 フランジ部
108 裏面突設部
110 検知部
112 流体識別検知部
114 流体温度検知部
116 開口部
118 ダイパッド部
120 実装面
122 薄膜チップ
124 インナーリード
124a 電極
126 外部接続端子部
128 アウターリード
130 ボンディングワイヤー

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子部品実装部と電子部品とからなる電子部品積層体であって、
前記電子部品実装部と前記電子部品とは接着材層によって接合され、
前記接着材層の厚さが、3μm〜25μmの範囲であることを特徴とする電子部品積層体。
【請求項2】
前記接着材層が塗布される被塗布面は、前記電子部品が載置されるダイパッド部上面に限定されていることを特徴とする請求項1に記載の電子部品積層体。
【請求項3】
請求項1または2に記載の電子部品積層体を具備したことを特徴とするリードフレーム。
【請求項4】
前記リードフレームは、アウターリード部と、インナーリード部とを備えていることを特徴とする請求項3に記載のリードフレーム。
【請求項5】
前記インナーリード部と、前記電子部品実装部に実装された前記電子部品とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項4に記載のリードフレーム。
【請求項6】
前記インナーリード部と、前記電子部品実装部に実装された前記電子部品とが気密封止または樹脂封止されていることを特徴とする請求項4または5に記載のリードフレーム。
【請求項7】
請求項3から6のいずれかに記載のリードフレームを具備することを特徴とする電子デバイス。
【請求項8】
前記電子デバイスは、流体識別を行うためのセンサーであることを特徴とする請求項7に記載の電子デバイス。
【請求項9】
前記流体識別が、流体種識別、濃度識別、流体の有無識別、流体の温度識別、流量識別、流体の漏れ識別、流体レベル識別のうち、少なくとも一つの識別であることを特徴とする請求項8に記載の電子デバイス。
【請求項10】
電子部品実装部と電子部品とからなる電子部品積層体の製造方法であって、
前記電子部品実装部と前記電子部品とを接合する接着材層の厚さが、3μm〜25μmの範囲であることを特徴とする電子部品積層体の製造方法。
【請求項11】
請求項10に記載の電子部品積層体の製造方法によって製造された電子部品積層体を用いることを特徴とするリードフレームの製造方法。
【請求項12】
前記リードフレームは、アウターリード部と、インナーリード部とを備えていることを特徴とする請求項11に記載のリードフレームの製造方法。
【請求項13】
前記インナーリード部と、電子部品実装部に実装された電子部品とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項12に記載のリードフレームの製造方法。
【請求項14】
前記インナーリード部と、電子部品実装部に実装された電子部品とが気密封止または樹脂封止されていることを特徴とする請求項12または13に記載のリードフレームの製造方法。
【請求項15】
請求項11から14のいずれかに記載のリードフレームの製造方法によって製造された
リードフレームを用いることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項16】
前記電子デバイスは、流体識別を行うためのセンサーであることを特徴とする請求項15に記載の電子デバイス。
【請求項17】
前記流体識別が、流体種識別、濃度識別、流体の有無識別、流体の温度識別、流量識別、流体の漏れ識別、流体レベル識別のうち、少なくとも一つの識別であることを特徴とする請求項16に記載の電子デバイス。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【公開番号】特開2009−71079(P2009−71079A)
【公開日】平成21年4月2日(2009.4.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−238573(P2007−238573)
【出願日】平成19年9月13日(2007.9.13)
【出願人】(000006183)三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【出願人】(392023681)株式会社サンエー (14)
【Fターム(参考)】