(57)【要約】【課題】製造コストが安価で、且つ生産性と平坦度とを両立することができるフローセンサのヘッダー部材を提供する。【解決手段】本発明のフローセンサのヘッダー部材１００は、フローセンサ１が搭載されるヘッダー部材である。当該ヘッダー部材１００は、フローセンサ１のリードパターン７ａ、７ｂ、７ｃと接続されるリードピン１０２と、リードピン１０２が通される貫通穴１０３を有し、フローセンサ１が搭載される剛性部材であるヘッダー本体１０１と、リードピン１０２をヘッダー本体１０１の貫通穴１０３に固定する絶縁性の樹脂固定部材１０５と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フローセンサが搭載されるヘッダー部材であって、
前記フローセンサのリードパターンと接続されるリードピンと、
前記リードピンが通される貫通穴を有し、前記フローセンサが搭載される剛性部材であるヘッダー本体と、
前記リードピンを前記ヘッダー本体の貫通穴に固定する絶縁性の樹脂固定部材と、
を備えるフローセンサのヘッダー部材。
【請求項２】
前記樹脂固定部材は、前記フローセンサを拘束するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフローセンサのヘッダー部材。
【請求項３】
前記樹脂固定部材は、前記フローセンサの外周部を取り囲むように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のフローセンサのヘッダー部材。
【請求項４】
前記ヘッダー本体は金属製であることを特徴とする請求項１に記載のフローセンサのヘッダー部材。
【請求項５】
フローセンサが搭載されるヘッダー部材の製造方法であって、
剛性部材であるヘッダー本体の貫通穴にリードピンを通して、前記リードピンを位置決めし、
絶縁性の樹脂固定部材によって、前記リードピンを前記ヘッダー本体の貫通穴に固定するフローセンサのヘッダー部材の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂固定部材は、前記ヘッダー本体に搭載されるフローセンサを拘束するように形成することを特徴とする請求項５に記載のフローセンサのヘッダー部材の製造方法。
【請求項７】
前記樹脂固定部材は、前記フローセンサの外周部を取り囲むように形成することを特徴とする請求項６に記載のフローセンサのヘッダー部材の製造方法。
【請求項８】
前記ヘッダー本体と前記リードピンとは、前記樹脂固定部材の射出成型によって一体的に固定することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のヘッダー部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフローセンサのヘッダー部材及びヘッダー部材の製造方法に関し、微少な流量の測定に好適に使用されるフローセンサのヘッダー部材及びヘッダー部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体製造装置に使用するガス等の流体の流量を検出する流量測定装置（フローセンサ）として、流体に熱を付与して所定位置における流体の温度差を測定することにより流量を測定する熱式の流量測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
フローセンサ１を斜め上方から見下ろした斜視図を図５に示す。フローセンサ１は、フローセンサチップ２と、下面３ａがフローセンサチップ２の上面２ａに接合され当該フローセンサチップ２と協働してガス等の被測定流体の微小な流路４を形成する流路形成部材３と、を備える。流路形成部材３は、透明なガラスチップ（以下、流路形成部材と同一の符号３を付する。）から成る。流路４の両端部には、ガラスチップ３の上面３ｂに開口する流体導入口４ａ、流体導出口４ｂが形成されている。
【０００４】
フローセンサチップ２は、シリコン基板５を備える。シリコン基板５の上面には、窒化シリコン又は二酸化シリコンの絶縁膜（薄膜）６が形成されている。絶縁膜６の上面には、流路４の中央位置と対応する位置に流量検出部（センサ部）７が形成されている。流量検出部７は、窒化シリコン又は二酸化シリコンの絶縁膜８により被覆されている。なお、図５において絶縁膜６、８は、流量検出部７を分かりやすくするために透明に描いている。
【０００５】
フローセンサチップ２の上面２ａの中央位置には、流量検出部７の下方位置に空洞状の凹部２ｃが形成されている（以下、フローセンサチップ２の流量検出部７が形成された面を上面２ａと言い、その裏面を下面２ｂと言う。）。流量検出部７が形成されている絶縁膜６の凹部２ｃを覆う部位は、ダイアフラム形状に形成されて流量検出部７とシリコン基板５とが熱的に遮断される。流量検出部７は、熱式の検出部で絶縁膜６上に例えば白金（Ｐｔ）薄膜でできた発熱素子としてのヒータと、このヒータの上流側及び下流側に等間隔で配置された例えば白金薄膜でできた抵抗素子としての測温素子とにより構成されている。
【０００６】
流量検出部７の前記ヒータ及び測温素子の信号取り出し配線としての各リードパターン７ａ、７ｂ、７ｃは、フローセンサチップ２の上面２ａとガラスチップ３の下面３ａとの間を通してフローセンサ１の両側方（幅方向）に延出されている。また、ガラスチップ３の長手方向に沿う両側部の中央位置に切欠部３ｃが形成されており、リードパターン７ａ、７ｂ、７ｃの先端の接続端部を露出させて外部の流量測定回路に接続可能とされている。
フローセンサチップ２の上面２ａとガラスチップ３の下面３ａとは、図６に示すように低融点ガラス（例えば、フリットガラス）９で接合されている。
【０００７】
このようなフローセンサ１は、当該フローセンサチップ２の下面２ｂがガラス台座１０を介してヘッダー部材ａに接合されて流路ボディ２２に収容され、ボルト２３で固定される。ガラスチップ３の流路４の流体導入口４ａ、流体導出口４ｂは、流路ボディ２２に形成されている流体導入口２２ａ、流体導出口２２ｂにゴム製のＯリング２４を介して気密に接続される。
【０００８】
ヘッダー部材ａは、図７に示すように、ヘッダー本体１０１と、リードピン１０２とを備える。ヘッダー本体１０１は、フローセンサ１を接合した状態でＯリング２４を介して流路ボディ２２に固定される。この際、フローセンサ１を構成するガラスチップ３が金属で構成される流路ボディ２２と接触すると、ガラスチップ３が破損する。そのため、ガラスチップ３と流路ボディ２２の間の公差が一定となるように、ヘッダー本体１０１は平坦度が要求される。よって、ヘッダー本体１０１は、剛性部材であるステンレス等の金属製とされている。つまり、ヘッダー本体を樹脂製とすると、当該ヘッダー本体をボルト２３で固定した際に、剛性を確保することができず変形し、平坦度を維持できない。
【０００９】
リードピン１０２は、ヘッダー本体１０１の貫通穴１０３に通され、ハーメチックシールの技術を用いて当該貫通穴１０３に固定されている。リードピン１０２の一端は、当該ヘッダー部材ａに接合されたフローセンサ１の各リードパターン７ａ、７ｂ、７ｃとワイヤーボンディングで接続される（図示省略）。さらにリードピン１０２の他端は、図示を省略した外部の流量測定回路に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−７０３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ハーメチックシールの技術を用いた場合、例えばヘッダー本体１０１の貫通穴１０３にリードピン１０２を貫通させ、当該貫通穴１０３内でガラスｂを焼き固めることで、リードピン１０２を当該貫通穴１０３に固定する。
【００１２】
しかし、リードピン１０２をヘッダー本体１０１に固定する際に要求される条件としては、リードピン１０２の固定及びヘッダー本体１０１との絶縁である。つまり、ハーメチックシールのような厳密なシール性は要求されない。
【００１３】
このようなハーメチックシールの技術を用いると、製造にコストが嵩み、製造が煩雑である。そのため、ヘッダー本体１０１を樹脂製とし、当該ヘッダー本体１０１とリードピン１０２とを一体成型することによって、ヘッダー部材を製造することも想定されるが、上述したようにヘッダー本体１０１を樹脂製とすると、平坦度が維持できない。
【００１４】
本発明は、製造コストが安価で、且つ生産性と平坦度確保とを両立することができるフローセンサのヘッダー部材及びヘッダー部材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るフローセンサのヘッダー部材は、フローセンサが搭載されるヘッダー部材であって、前記フローセンサのリードパターンと接続されるリードピンと、前記リードピンが通される貫通穴を有し、前記フローセンサが搭載される剛性部材であるヘッダー本体と、前記リードピンを前記ヘッダー本体の貫通穴に固定する絶縁性の樹脂固定部材と、を備える。
これにより、ヘッダー本体の貫通穴にリードピンを通して、樹脂固定部材を充填するだけで、簡単にリードピンをヘッダー本体の貫通穴に固定することができる。そして、樹脂固定部材は、絶縁性を有するので、良好にヘッダー本体とリードピンを絶縁することができる。また、剛性部材であるヘッダー本体は、流路ボディにボルトで固定した際に、平坦度を維持することができる。したがって、当該ヘッダー部材は、製造コストが安価で、且つ生産性と平坦度とを両立することができる。
【００１６】
前記樹脂固定部材は、前記フローセンサを拘束するように形成されていること、が好ましい。
さらに前記樹脂固定部材は、前記フローセンサの外周部を取り囲むように形成されていること、が好ましい。
これにより、当該樹脂固定部材の内部にフローセンサを嵌め込むだけで、簡単にフローセンサを所定の位置に固定することができる。したがって、生産性をより向上させることができる。
前記ヘッダー本体は金属製であること、が好ましい。
【００１７】
本発明に係るフローセンサのヘッダー部材の製造方法は、フローセンサが搭載されるヘッダー部材の製造方法であって、剛性部材であるヘッダー本体の貫通穴にリードピンを通して、前記リードピンを位置決めし、絶縁性の樹脂固定部材によって、前記リードピンを前記ヘッダー本体の貫通穴に固定する。
これにより、ヘッダー本体の貫通穴にリードピンを通して、樹脂固定部材を充填するだけで、簡単にリードピンをヘッダー本体の貫通穴に固定することができる。そして、樹脂固定部材は、絶縁性を有するので、良好にヘッダー本体とリードピンを絶縁することができる。また、剛性部材であるヘッダー本体は、流路ボディにボルトで固定した際に、平坦度を維持することができる。したがって、当該ヘッダー部材は、製造コストが安価で、且つ生産性と平坦度とを両立することができる。
【００１８】
前記樹脂固定部材は、前記ヘッダー本体に搭載されるフローセンサを拘束するように形成すること、が好ましい。
さらに前記樹脂固定部材は、前記フローセンサの外周部を取り囲むように形成すること、が好ましい。
これにより、当該樹脂固定部材の内部にフローセンサを嵌め込むだけで、簡単にフローセンサを所定の位置に固定することができる。したがって、生産性をより向上させることができる。
【００１９】
前記ヘッダー本体と前記リードピンとは、前記樹脂固定部材の射出成型によって一体的に固定すること、が好ましい。
これにより、リードピンをヘッダー本体の貫通穴に固定する機能と、フローセンサの位置決め機能とを備える樹脂固定部材を一度に成型することができる。また、樹脂固定部材を高圧充填するので、良好にリードピンの外周面とヘッダー本体の貫通穴の内周面との間に樹脂固定部材を充填することができ、リードピンをヘッダー本体の貫通穴に確実に固定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、製造コストが安価で、且つ生産性と平坦度確保とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るフローセンサのヘッダー部材の製造方法を概略的に示す工程図である。
【図２】本発明に係るフローセンサのヘッダー部材の製造方法を概略的に示す工程図である。
【図３】本発明に係るフローセンサのヘッダー部材の製造方法を概略的に示す工程図である。
【図４】本発明に係るフローセンサのヘッダー部材の製造方法を概略的に示す工程図である。
【図５】一般的なフローセンサを概略的に示す透視斜視図である。
【図６】フローセンサの使用例を概略的に示す断面図である。
【図７】従来のヘッダー部材を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係るフローセンサのヘッダー部材及びヘッダー部材の製造方法の実施の形態について説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００２３】
便宜上、先にフローセンサのヘッダー部材１００（図３）の製造方法を説明する。
先ず、図１に示すように、ヘッダー本体１０１を用意する。ヘッダー本体１０１は、ステンレス等の金属製の板状剛性部材であり、流路ボディ２２にボルト２３で固定した際に、平坦度を維持できる剛性を有する。ヘッダー本体１０１の平面視の中央位置には、フローセンサ１が搭載される領域Ｒが確保されている。ヘッダー本体１０１には、当該領域Ｒを挟んで両側に３個づつ貫通穴１０３が形成されている。つまり、当該貫通穴１０３に通されるリードピン１０２と、フローセンサ１のリードパターン７ａ、７ｂ、７ｃとをボンディングワイヤー１０６（図４）を介して良好に接続することができるように、貫通穴１０３が配置されている。貫通穴１０３の径は、内部に通されるリードピン１０２の径によって適宜、変更される。すなわち、貫通穴１０３の径は、後にリードピン１０２を通した状態で、リードピン１０２の外周面と貫通穴１０３の内周面との間に、良好に樹脂固定部材１０５を充填でき、リードピン１０２を貫通穴１０３に固定できる大きさとされている。ヘッダー本体１０１は、流路ボディ２２にボルト２３で固定できるように、当該ボルト２３が通されるボルト穴１０４が形成されている。
【００２４】
次に、図２に示すように、各貫通穴１０３にリードピン１０２を略鉛直方向に通し、当該リードピン１０２を冶具等（図示省略）で位置決めする。リードピン１０２は導線である。リードピン１０２の一端は、フローセンサ１がヘッダー本体１０１に搭載された際に、リードパターン７ａ、７ｂ、７ｃと略同じ高さとなるように、搭載面１０１ａから突出している。リードピン１０２の他端は、図示を省略した外部の流量測定回路に接続するためのコネクタを所定の深さまで嵌め込むことができるように、搭載面と反対側の面１０１ｂから突出している。
【００２５】
次に、図３に示すように、樹脂固定部材１０５によって、リードピン１０２をヘッダー本体１０１の貫通穴１０３に固定すると、ヘッダー部材１００が完成する。樹脂固定部材１０５は、絶縁性を有する樹脂であれば、特に限定されないが、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）やエンジニアリングプラスチック等を用いることができる。樹脂固定部材１０５は、ヘッダー本体１０１の搭載面１０１ａに平面視が概略矩形の枠状に形成され、その中央部分（図３の中央に横長の長方形で示す部分）には搭載面１０１ａが露出しており、この露出した部分が前述の領域Ｒとして機能する。
【００２６】
このように、所定の剛性を有するヘッダー本体１０１の貫通穴１０３にリードピン１０２を通して、樹脂固定部材１０５を充填するだけで、簡単にリードピン１０２をヘッダー本体１０１の貫通穴１０３に固定することができる。そして、樹脂固定部材１０５は、絶縁性を有するので、良好にヘッダー本体１０１とリードピン１０２を絶縁することができる。また、ヘッダー本体１０１は、流路ボディ２２にボルト２３で固定した際に、平坦度を維持することができる。したがって、上述したヘッダー部材の製造方法は、製造コストが安価で、且つ生産性と平坦度とを両立することができる。
【００２７】
樹脂固定部材１０５は、ヘッダー本体１０１の領域Ｒに搭載されるフローセンサ１を拘束することができるように形成することが好ましい。本実施の形態では、樹脂固定部材１０５は、ヘッダー本体１０１の領域Ｒに搭載されるフローセンサ１の外周部を取り囲むように形成している。すなわち、樹脂固定部材１０５の内周は、フローセンサ１の外周と略等しく、当該樹脂固定部材１０５の内部にフローセンサ１を嵌め込むだけで、簡単にフローセンサ１を所定の位置に固定することができる。したがって、生産性をより向上させることができる。なお、樹脂固定部材１０５の高さは、リードピン１０２とフローセンサ１のリードパターン７ａ、７ｂ、７ｃとをボンディングワイヤー１０６を介して良好に接続することができれば、特に限定されない。
【００２８】
樹脂固定部材１０５の成型方法としては、通例の射出成型法を用いることができる。すなわち、型でヘッダー本体１０１を挟み込み、当該型内に樹脂固定部材１０５を充填することで、ヘッダー本体１０１とリードピン１０２とを一体的に固定する。このように、射出成型法によって、リードピン１０２をヘッダー本体１０１の貫通穴１０３に固定する機能と、フローセンサ１の位置決め機能とを備える樹脂固定部材１０５を一度に成型することができる。また、型内に樹脂固定部材１０５を高圧充填するので、良好にリードピン１０２の外周面とヘッダー本体１０１の貫通穴１０３の内周面との間に樹脂固定部材１０５を充填することができ、リードピン１０２をヘッダー本体１０１の貫通穴１０３に確実に固定することができる。
【００２９】
このように製造されたヘッダー部材１００は、フローセンサ１のリードパターン７ａ、７ｂ、７ｃと接続されるリードピン１０２と、当該リードピン１０２が通される貫通穴１０３を有し、フローセンサ１が搭載される剛性部材であるヘッダー本体１０１と、リードピン１０２をヘッダー本体１０１の貫通穴１０３に固定する絶縁性の樹脂固定部材１０５と、を備える。このヘッダー部材１００は、図４に示すように、ヘッダー本体１０１の領域Ｒ、即ち樹脂固定部材１０５の内部にフローセンサ１を嵌め込み、リードピン１０２とフローセンサ１のリードパターン７ａ、７ｂ、７ｃとをボンディングワイヤー１０６を介して接続すると、流路ボディ２２に接続可能な構成となる。
【００３０】
以上より、本発明に係るフローセンサのヘッダー部材及びヘッダー部材の製造方法は、所定の剛性を有するヘッダー本体１０１の貫通穴１０３にリードピン１０２を通して、樹脂固定部材１０５を充填するだけで、簡単にリードピン１０２をヘッダー本体１０１の貫通穴１０３に固定することができる。そして、樹脂固定部材１０５は、絶縁性を有するので、良好にヘッダー本体１０１とリードピン１０２を絶縁することができる。また、ヘッダー本体１０１は、流路ボディ２２にボルト２３で固定した際に、平坦度を維持することができる。したがって、本発明に係るフローセンサのヘッダー部材及びヘッダー部材の製造方法は、製造コストが安価で、且つ生産性と平坦度とを両立することができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、上記実施の形態では、フローセンサ１の外周部を取り囲むように樹脂固定部材１０５を形成しているが、この限りでない。フローセンサ１の四隅や、フローセンサ１の隅部を結ぶ対角線上に配置された二つの隅部を固定するように樹脂固定部材１０５を形成しても良い。要するに、フローセンサ１をヘッダー本体１０１の領域Ｒに固定できれば、樹脂固定部材１０５の形状は特に限定されない。勿論、樹脂固定部材１０５は、リードピン１０２をヘッダー本体１０１の貫通穴１０３に固定する機能を備えていれば良く、フローセンサ１の位置決め機能を省略しても良い。この場合、フローセンサ１はヘッダー本体１０１に接着剤などの接合手段で固定される。
【００３２】
上記実施の形態では、フローセンサ１を挟んで両側にリードピン１０２を３本づつ配置したが、リードピン１０２の本数は、フローセンサ１のリードパターンの個数に合わせて、適宜変更される。勿論、ヘッダー本体１０１の貫通穴１０３の数も、リードピン１０２の本数に合わせて、適宜変更される。
【符号の説明】
【００３３】
１  フローセンサ
２  フローセンサチップ、２ａ  フローセンサチップの上面、２ｂ  フローセンサチップの下面、２ｃ  フローセンサチップの凹部
３  流路形成部材（ガラスチップ）、３ａ  流路形成部材の下面、３ｂ  流路形成部材の上面、３ｃ  流路形成部材の切欠部
４  流路、４ａ  流体導入口、４ｂ  流体導出口
５  シリコン基板
６、８  絶縁膜
７  流量検出部
７ａ、７ｂ、７ｃ  リードパターン
１０  ガラス台座
２２  流路ボディ、２２ａ  流路ボディの流体導入口、２２ｂ  流路ボディの流体導出口
２３  ボルト
２４  Ｏリング
１００  ヘッダー部材
１０１  ヘッダー本体、１０１ａ  ヘッダー本体におけるフローセンサの搭載面、１０１ｂ  ヘッダー本体におけるフローセンサの搭載面と反対側の面
１０２  リードピン
１０３  貫通穴
１０４  ボルト穴
１０５  樹脂固定部材
１０６  ボンディングワイヤー
ａ  ヘッダー部材
ｂ  ガラス
Ｒ  フローセンサが搭載される領域
【図１】
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【図２】
2010230391.tif 000004
【図３】
2010230391.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010230391.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010230391.tif 000009