(57)【要約】【課題】製造が容易な流量計等の電子機器を提供する。【解決手段】流量計が、流路15が設けられた流路保持体10、流路保持体10に対向する第1主面121を有する、流路15を覆う基板20、基板20の第１主面121上に配置された、流路15を流れる流体の流量を検出するための流れセンサ21、及び基板20の第１主面121の裏側の第2主面122上に配置され、流れセンサ21に電気的に接続されたコネクタ23を備える。ここで、コネクタ23の少なくとも一部が、基板20の中心に位置している。【選択図】図2
2010133900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体上に固定され、前記筐体に対向する第１の面を有する基板と、
前記基板の前記第１の面の裏側の第２の面上に配置されたコネクタと、
を備え、
前記コネクタの少なくとも一部が、前記基板の中心に位置することを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記筐体と前記基板が、接着剤で固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
筐体上に、前記筐体に対向する第１の面を有する基板を、接着剤を介して配置するステップと、
前記接着剤が硬化するまで、前記基板の前記第１の面の裏側の第２の面上に配置されたコネクタに対して、前記筐体に向かう方向の圧力を加えるステップと、
を含み、
前記コネクタの少なくとも一部が、前記基板の中心に位置することを特徴とする電子機器の製造方法。
【請求項４】
前記配置するステップの前に、前記筐体上に、前記接着剤を塗布するステップを更に含むことを特徴とする請求項３に記載の電子機器の製造方法。
【請求項５】
前記配置するステップの前に、前記基板の第１の面上に、前記接着剤を塗布するステップを更に含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の電子機器の製造方法。
【請求項６】
流路が設けられた流路保持体と、
前記流路保持体に対向する第１の面を有する、前記流路を覆う基板と、
前記基板の前記第１の面上に配置された、前記流路を流れる流体の流量を検出するための流れセンサと、
前記基板の前記第１の面の裏側の第２の面上に配置され、前記流れセンサに電気的に接続されたコネクタと、
を備え、
前記コネクタの少なくとも一部が、前記基板の中心に位置することを特徴とする流量計。
【請求項７】
前記流路保持体と前記基板が、接着剤で固定されていることを特徴とする請求項６に記載の流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子工学技術に関し、電子機器、電子機器の製造方法、及び流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器においては、チップを搭載した回路基板が、筐体に固定されている（例えば、特許文献1参照。）。回路基板は、例えば接着剤を用いて筐体へ固定される。そのため、電子機器を製造する際は、筐体に接着剤を塗布した後、回路基板を筐体に配置し、接着剤が硬化するまで、回路基板を筐体に押し付けている。
【特許文献１】特開2008-128890号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、回路基板上に配置された精密なチップに圧力を加えると、チップが破損する場合がある。そのため、従来は、回路基板上にチップが搭載されていない空き領域を設け、筐体に回路基板を接着剤で固定する際には、専用の冶具を用いて空き領域に圧力を加えていた。しかし、空き領域を設けなければならないため、回路基板の小面積化が妨げられていた。また、専用の冶具が必要であるため、製造が煩雑になっていた。そこで本発明は、製造が容易な電子機器、電子機器の製造方法、及び流量計を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の態様は、（イ）筐体と、（ロ）筐体上に固定され、筐体に対向する第１の面を有する基板と、（ハ）基板の第１の面の裏側の第２の面上に配置されたコネクタと、を備え、（ニ）コネクタの少なくとも一部が、基板の中心に位置する電子機器であることを要旨とする。
【０００５】
本発明に係る電子機器を製造する際には、少なくとも一部が基板の中心に位置するコネクタに圧力を加えることにより、基板全体に均等に力が加わる。そのため、筐体への基板の固定が容易となる。よって、本発明に係る電子機器は、容易に製造可能である。
【０００６】
本発明の他の態様は、（イ）筐体上に、筐体に対向する第１の面を有する基板を、接着剤を介して配置するステップと、（ロ）接着剤が硬化するまで、基板の第１の面の裏側の第２の面上に配置されたコネクタに対して、筐体に向かう方向の圧力を加えるステップと、を含み、（ハ）コネクタの少なくとも一部が、基板の中心に位置する電子機器の製造方法であることを要旨とする。
【０００７】
本発明に係る電子機器の製造方法によれば、コネクタの少なくとも一部が基板の中心に位置するため、コネクタに圧力を加えると、基板全体に均等に力が加わる。そのため、筐体への基板の固定が容易となる。
【０００８】
本発明のさらに他の態様は、（イ）流路が設けられた流路保持体と、（ロ）流路保持体に対向する第１の面を有する、流路を覆う基板と、（ハ）基板の第１の面上に配置された、流路を流れる流体の流量を検出するための流れセンサと、（ニ）基板の第１の面の裏側の第２の面上に配置され、流れセンサに電気的に接続されたコネクタと、を備え、（ホ）コネクタの少なくとも一部が、基板の中心に位置する流量計であることを要旨とする。
【０００９】
本発明に係る流量計を製造する際には、少なくとも一部が基板の中心に位置するコネクタに圧力を加えることにより、基板全体に均等に力が加わる。そのため、流路保持体への基板の固定が容易となる。よって、本発明に係る流量計は、容易に製造可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、製造が容易な電子機器、電子機器の製造方法、及び流量計を提供可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１２】
実施の形態に係る流量計は、斜視図である図1及び断面図である図2に示すように、気体又は液体等の流体が流れる流路15が設けられた流路保持体10、流路保持体10に対向する第1主面121を有する、流路15を覆う基板20、基板20の第１主面121上に配置された、流路15を流れる流体の流量を検出するための流れセンサ21、及び基板20の第１主面121の裏側の第2主面122上に配置され、流れセンサ21に電気的に接続されたコネクタ23を備える。ここで、コネクタ23の少なくとも一部が、基板20の中心に位置している。ここで、基板20の中心とは、四辺形の基板20の対角線の交点である。あるいは、基板20の幅寸法および奥行き寸法のそれぞれ二分の一に相当する位置である。
【００１３】
流路保持体10は、図2に示すマニホールド体30に固定される。マニホールド体30には、流体が流れる導入路31及び排出路32が設けられている。導入路31及び排出路32のそれぞれには、流体を通す配管が挿入される。マニホールド体30は、例えばアルミニウム等からなる。図1に示すように、流路保持体10の外壁には溝19が設けられている。溝19には、溝19に勘合する部分を有する固定部材40が嵌め合わされる。固定部材40にはネジ孔41が設けられている。ネジ孔41を介して、ネジ42で固定部材40を図2に示すようにマニホールド体30に固定することにより、固定部材40に勘合された流路保持体10がマニホールド体30に固定される。
【００１４】
流路保持体10の下面には、注入口11及び排出口12が設けられている。流路保持体10をマニホールド体30上に配置した際、流路保持体10の流路15は、注入口11及び排出口12を介して、マニホールド体30の導入路31及び排出路32を連通する。注入口11及び排出口12を連通する流路15は、流路保持体10の上面、具体的には基板20に向かって迂回しており、図1及び図3に示すように、基板20が流路保持体10上に配置されていない場合に、流路15の一部が流路保持体10の上面から露出する。露出する流路15の周縁には、リブ51が設けられている。また、リブ51から一定間隔をおいて、流路保持体10の上面に突起52が設けられている。流路保持体10の上面に対するリブ51の高さと突起52の高さは同じである。さらに、流路保持体10の上面の周縁には、囲壁13が設けられている。流路保持体10は、例えば樹脂等からなる。
【００１５】
図1、図2、及び図4に示すように、囲壁13で囲まれた流路保持体10の上面に、露出していた流路15の一部を覆うように、基板20が接着剤53で固定される。接着剤53としては、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂等が使用可能である。基板20の第１主面121上の流れセンサ21は、斜視図である図5、及びVI-VI方向から見た断面図である図6に示すように、キャビティ66が設けられた基体60、基体60上にキャビティ66を覆うように配置された絶縁膜65、及び絶縁膜65に設けられたヒータ61を備える。また、流れセンサ21は、ヒータ61より図2に示す流路15の上流側に位置する図5及び図6に示す上流側測温抵抗素子62、ヒータ61より下流側に位置する下流側測温抵抗素子63、及び上流側測温抵抗素子62より上流側に設けられた周囲温度センサ64を備える。
【００１６】
絶縁膜65のキャビティ66を覆う部分は、断熱性のダイアフラムをなしている。周囲温度センサ64は、図2に示す流路15に流入してきた流体の温度を測定する。図5及び図6に示すヒータ61は、キャビティ66を覆う絶縁膜65の中心に配置されており、流路15に流れる流体を、周囲温度センサ64が計測した温度よりも一定温度、例えば10℃高くなるよう、加熱する。上流側測温抵抗素子62はヒータ61より上流側の温度を検出するために用いられ、下流側測温抵抗素子63はヒータ61より下流側の温度を検出するために用いられる。
【００１７】
ここで、図2に示す流路15中の流体が静止している場合、図5及び図6に示すヒータ61で加えられた熱は、上流方向と下流方向へ対称的に拡散する。したがって、上流側測温抵抗素子62及び下流側測温抵抗素子63の温度は等しくなり、上流側測温抵抗素子62及び下流側測温抵抗素子63の電気抵抗は等しくなる。これに対し、図2に示す流路15中の流体が上流から下流に流れている場合、図5及び図6に示すヒータ61で加えられた熱は、下流方向に運ばれる。したがって、上流側測温抵抗素子62の温度よりも、下流側測温抵抗素子63の温度が高くなる。そのため、上流側測温抵抗素子62の電気抵抗と、下流側測温抵抗素子63の電気抵抗に差が生じる。下流側測温抵抗素子63の電気抵抗と上流側測温抵抗素子62の電気抵抗の差は、図2に示す流路15中の流体の流速と相関関係がある。そのため、下流側測温抵抗素子63の電気抵抗と上流側測温抵抗素子62の電気抵抗の差から、流路15を流れる流体の流量を求めることができる。
【００１８】
図5及び図6に示す基体60の材料としては、シリコン(Si)等が使用可能である。絶縁膜65の材料としては、酸化ケイ素(SiO2)等が使用可能である。キャビティ66は、異方性エッチング等により形成される。またヒータ61、上流側測温抵抗素子62、下流側測温抵抗素子63、及び周囲温度センサ64のそれぞれの材料には白金(Pt)等が使用可能であり、リソグラフィ法等により形成可能である。
【００１９】
図1及び図2に示すように、基板20の第2主面122上には、流れセンサ21の駆動回路22が配置されている。駆動回路22は、例えば複数の抵抗器及びトランジスタ等を含む抵抗ブリッジ回路、並びに流れセンサ21の出力から流路15を流れる流体の流量を算出するマイクロプロセッサ等を備える。コネクタ23は開口部を有する箱形を呈するものであり、少なくとも一部が基板20の中心に位置している。「少なくとも一部が基板20の中心に位置している」の意味は、図1または図2において、上側から基板20を見下ろした（平面視した）ときに、基板20の中心位置をコネクタ23の少なくとも一部が覆い隠しているということである。コネクタ23は、その内部に複数の導電ピン23aを有している。これらの導電ピン23aは概略L字形状を呈しており、その一端はコネクタ23の本体内の開口側に位置し、外部から挿入されるもう一方のコネクタとの電気的接触に用いられる。導電ピン23aの他端はコネクタ23本体の閉塞側から外部へ突出しており、コネクタ23を基板20に搭載したときに、基板20の表面に平行に接触するように設けられて基板20表面のプリント配線パターン（図示せず）に半田付けされる。これにより、導電ピン23aは駆動回路22に電気的に接続されている。コネクタ23には、外部から駆動回路22に電流を供給し、駆動回路22から電気信号を読み出すための図示しないケーブルを接続することができる。すなわち、ケーブルには、コネクタ23に装着され電気的に接続されるもう一方のコネクタ（図示せず）が形成されている。このもう一方のコネクタが基板20の第2主面122と平行な方向からコネクタ23に挿入される形式の組み合わせを用いてもよいし、基板20の第2主面122に垂直な方向からコネクタ23に挿入される形式の組み合わせを用いてもよい（図1、図2、及び図7は、いずれも基板20に垂直に挿入する形式の組み合わせを示している。）。なお、流れセンサ21及びコネクタ23は共に表面実装部品であるため、基板20を挟んで流れセンサ21の真上にコネクタ23を配置可能である。
【００２０】
以上示した実施の形態に係る流量計を製造する際には、図1に示す流路保持体10の囲壁13に囲まれた上面、又は基板20の第1主面121上に接着剤を塗布した後、流路保持体10の上面に基板20を配置する。次に、接着剤が硬化するまで、基板20の第2主面122の上方から、コネクタ23の上面23bに対して、流路保持体10に向かう方向の圧力を加え続ける。ここで、コネクタ23の少なくとも一部が基板20の中心に位置しているため、圧力が基板20全体にほぼ均等に伝わる。コネクタ23に加える力は、基板20に反りがあった場合にも基板20の第1主面121がリブ51および突起52に密着する程度の力で良い。逆に、コネクタ23に与える力が強すぎると、基板20に歪みを与え、基板20上に形成された電気回路の電気的特性に悪影響を及ぼすおそれがある。どの程度の力を与えるのが最良であるかは、実験によって定めるべきである。また、生産工程において効率の良い方法の一例としては、接着剤が硬化する前の状態の流量計を複数並置し、それらのコネクタの上面に共通の一枚の金属平板（適度な重さを有するもの）を載せて、接着剤が硬化するまで放置する方法である。一枚の金属平板は専用治具よりも安価であり、コネクタの上面に載置く際に精密な位置合わせ作業が不要だからである。
【００２１】
図7に示すように、コネクタ123が基板20の中心に位置していない場合、コネクタ123に圧力を加えると、圧力が基板20に均等に伝わらず、基板20が流路保持体10に対して傾いたまま固定される場合がある。また、基板20に反りがあった場合、この反りを十分に修正することができず、基板20の第1主面121とリブ51との間に隙間が発生してしまう可能性がある。これに対し、実施の形態に係る流量計を製造する際には、図1に示すように、コネクタ23の少なくとも一部が基板20の中心に位置しているため、基板20が流路保持体10に対して傾かない。そのため、基板20を流路保持体10に対して精度よく固定することが可能となる。なお、コネクタ23の少なくとも一部が基板20の中心に位置する場合を説明したが、コネクタ23の中心と基板20の中心とが一致する場合、基板20を流路保持体10に対してさらに精度よく固定することが可能となる。
【００２２】
なお、図7において、基板20の中心付近に駆動回路22等が配置されているため、基板20の中心付近に圧力を加えると、コネクタ23と比較して耐圧性が低い駆動回路22が破損する恐れがある。また、基板20の中心付近に駆動回路22を配置しない空き領域を設け、空き領域に圧力を加える方法もある。しかし、基板20に意図的に空き領域を設けることは、基板20の小型化を妨げる要因となる。これに対し、実施の形態に係る流量計によれば、基板20に空き領域を設けることなく、基板20を流路保持体10に精度よく固定することが可能となる。
【００２３】
（その他の実施の形態）
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば上述した実施の形態では、流量計を例に説明したが、本発明は様々な電子機器に応用可能である。例えば、図1に示した流路保持体10の代わりに筐体を有する電子機器において、筐体に固定される基板の中心にコネクタを配置することにより、筐体に基板を精度よく固定することが可能となる。この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る流量計の流路保持体及び基板の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る流量計の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る流量計の流路保持体の斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る流量計の流路保持体及び基板の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る流れセンサの斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る流れセンサの図5のVI-VI方向から見た断面図である。
【図７】本発明の実施の形態の比較例に係る流量計の流路保持体及び基板の斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
10  流路保持体
13  囲壁
15  流路
20  基板
21  流れセンサ
22  駆動回路
23  コネクタ
60  基体
61  ヒータ
62  上流側測温抵抗素子
63  下流側測温抵抗素子
64  周囲温度センサ
65  絶縁膜
66  キャビティ
121  第1主面
122  第2主面
【図１】
2010133900.tif 000003
【図２】
2010133900.tif 000004
【図３】
2010133900.tif 000005
【図４】
2010133900.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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