(57)【要約】      （修正有）【課題】吸気管径のダウンサイジングに応じて、内燃機関からの輻射熱影響による温度計測誤差を低減できる物理量測定装置を提供する。【解決手段】物理量測定装置の温度検出部４５２は、主通路から取り込まれた被計測気体３０を流すための第２の副通路３９９と、第２の副通路を流れる被計測気体の温度を計測するための温度検出部４５２を備え、第２副通路を成形するための表側第２副通路溝３９８と裏側第２副通路溝３９９と回路パッケージを固定するための固定部とを備えるハウジング３０２と、ハウジングに成形された表側第２副通路溝と裏側第２副通路溝を覆うことにより第２の副通路を成形する表カバー３０３と裏カバー３０４を備え、第２通路溝の内部に温度検出部を配置することができ、吸気管径のダウンサイジングに対し内燃機関からの輻射熱影響による温度計測誤差を低減できる。【選択図】図９
2018204993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主通路から取り込まれた被計測気体を流すための第１の副通路と、
前記第１の副通路を流れる被計測気体との間で熱伝達面を介して熱伝達を行うことにより流量を計測するための流量検出部と、
前記主通路から取り込まれた被計測気体を流すための第２の副通路と、
前記第２の副通路を流れる被計測気体の温度を計測するための温度検出部と、
前記流量検出部および前記温度検出部を備える回路パッケージと、
前記回路パッケージを固定する固定部を備えるハウジングと、
前記ハウジングに形成された第１副通路溝との協働で前記第１の副通路を、前記ハウジングに形成された第２副通路溝との協働で前記第２の副通路を形成するカバーと、を備え、
前記第１と第２の副通路の入り口および出口は、別に設けられていることを特徴とする物理量測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の物理量測定装置において、
前記主通路中央に近い部分を流れている気体を前記被計測気体として、前記第１の副通路は前記ハウジングに設けられた前記被計測気体流れの上流側に向かって開口する第１の入口から被計測気体を取り込み、
前記主通路中央に近い部分を流れている気体を前記被計測気体として、前記第２の副通路は前記ハウジングに設けられた前記被計測気体流れの上流側に向かって開口する第２の入口から被計測気体を取り込み、
前記第１の副通路とは独立した前記第２の副通路が、前記第１の副通路で囲まれた間に位置していることを特徴とする物理量測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の物理量測定装置において、
前記温度検出部は、前記第２の副通路のうち、主通路を流れる空気とは略直行する流れとなる位置に配置され、
前記回路パッケージは、温度検出部を搭載するためのリードを備えており、
前記第２の副通路の第２の入り口から取り込まれた空気は、前記回路パッケージのリード側にあたるように前記回路パッケージは前記ハウジングに搭載されている、ことを特徴とする物理量測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の物理量測定装置において、
前記回路パッケージは、前記被計測気体に対して垂直かつ挿入方向に延びている突出部を備えており、該突出部の先端側に前記温度検出部が設けられている、ことを特徴とする物理量測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の物理量測定装置において、
前記第１の副通路は、ループ形状を備えており、ループ形状の内周壁に囲まれる空間に前記突出部の先端部が配置されることを特徴とする物理量測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の物理量測定装置において、
前記回路パッケージは、除電プレートが前記流量検出部よりも第１の副通路上流側に露出する構造となっていることを特徴とする物理量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸入空気通路に流れる空気および温度を測定する物理量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の空燃比を正確に制御する最も一般的な方法に、吸入空気流量と吸入空気温度を測定し、燃焼状態が最適となる燃料噴射量を逐次演算する手段がある。熱式流量測定装置は、内燃機関に導かれる吸入空気量の一部を取り込む副通路と前記副通路に配置された流量検出部とサーミスタ等からなる温度検出部を備え、流量検出部を加熱温度制御する電子制御回路部を備えている。従来の流量測定装置は、内燃機関からの熱影響を受け難くするために温度検出部を構成するサーミスタ素子を内燃機関の吸入管路内の内燃機関からの輻射熱の影響を受けにくい位置に配置し吸入空気温度を正確に計測することを図ったものが知られている。
【０００３】
このような技術を用いた構成としては、例えば特許文献1に記載された流量測定装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２２４８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献1に記載されている熱式流量計は、気筒数および排気量低減を目的とした吸気管径のダウンサイジングに対し、温度検出部が内燃機関からの輻射熱の影響を受け、計測誤差をもつ課題がある。
【０００６】
本発明の目的は、吸気管径のダウンサイジングに対し温度検出部の計測精度に優れた物理量測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の物理量測定装置は次のように構成される。
【０００８】
主通路から取り込まれた被計測気体を流すための第１の副通路と、前記第１の副通路を流れる被計測気体との間で熱伝達面を介して熱伝達を行うことにより流量を計測するための流量検出部を備え、また、主通路から取り込まれた被計測気体を流すための第２の副通路と、前記第２の副通路を流れる被計測気体の温度を計測するための温度検出部を備える物理量測定装置であって、接続端子と前記流量検出部および前記温度検出部を備える回路パッケージと、前記第１の副通路を形成するための第１副通路溝および第２副通路を形成するための第２副通路溝と前記回路パッケージを固定するための固定部とを備えるハウジングと、前記ハウジングに形成された前記第１副通路溝および第２副通路溝を覆うことにより前記第１の副通路および第２の副通路を形成するカバーとを備え、前記回路パッケージは、前記流量検出部および前記温度検出部と接続端子の一部が第１樹脂モールド工程により第１樹脂で一体に成形されており、更に前記第１樹脂モールド工程により、前記熱伝達面を備える計測用流路面が前記回路パッケージの表面に形成されており、第２樹脂による第２樹脂モールド工程で、前記第１副通路溝と前記第２副通路溝と前記回路パッケージを固定するための固定部を備える前記ハウジングが形成され、前記第１モールド工程により前記回路パッケージの表面に形成された前記熱伝達面を備える前記計測用流路面が、前記第２モールド工程による前記第１副通路溝の成形により、前記第１副通路溝の内部に配置され、かつ、前記回路パッケージの温度検出部が前記第２モールド工程による前記第２副通路溝の成形により、前記第２副通路溝の内部に配置され、さらに前記第２モールド工程で前記ハウジングの固定部が成形されることにより、前記回路パッケージが前記ハウジングに固定される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第２通路溝の内部に温度検出部を配置することができ、吸気管径のダウンサイジングに対し内燃機関からの輻射熱影響による温度計測誤差を低減できる物理量測定装置を提供することができる。なお、上記した以外の課題、構成および効果は、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】内燃機関制御システムに本発明に係る物理量測定装置を使用した一実施例を示すシステム図である。
【図２（Ａ）】物理量測定装置の左側面図
【図２（Ｂ）】物理量測定装置の正面図
【図３（Ａ）】物理量測定装置の右側面図
【図３（Ｂ）】物理量測定装置の背面図
【図４（Ａ）】ハウジングの左側面図
【図４（Ｂ）】ハウジングの正面図
【図５（Ａ）】ハウジングの右側面図
【図５（Ｂ）】ハウジングの背面図
【図６（Ａ）】従来例における主通路１２４と計測部３１０の関係を示す図
【図６（Ｂ）】実施例における主通路１２４と計測部３１０の関係を示す図
【図７（Ａ）】表カバーの外観の左側面図
【図７（Ｂ）】表カバーの外観の正面図
【図７（Ｃ）】表カバーの外観の平面図
【図７（Ｄ）】表カバーの外観の下面図
【図８（Ａ）】裏カバーの外観の左側面図
【図８（Ｂ）】裏カバーの外観の正面図
【図８（Ｃ）】裏カバーの外観の平面図
【図８（Ｄ）】裏カバーの外観の下面図
【図９】図２(Ｂ)のＡ−Ａ断面図である。
【図１０（Ａ）】回路パッケージの外観図（左側面図）
【図１０（Ｂ）】回路パッケージの外観図（正面図）
【図１０（Ｃ）】回路パッケージの外観図（背面図）
【図１１】回路パッケージのリードに回路部品を搭載した状態を示す図である。
【図１２】第１樹脂モールド工程後の回路パッケージの状態を示す図である。
【図１３】図４（Ｂ）に示す物理量測定装置のハウジングの他の実施例を示すハウジングの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に説明する、発明を実施するための形態（以下実施例と記す）は、製品の使用上の色々な課題、特に車両の吸入空気量を計測する計測装置として使用するための色々な課題を解決し、色々な効果を奏している。下記実施例が解決している色々な課題の一つが、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、また下記実施例が奏する色々な効果の一つが、発明の効果の欄に記載された効果である。
【００１２】
以下の実施例で、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】
１.  内燃機関制御システムに本発明に係る熱式流量計を使用した一実施例
図１は、電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムに、本発明に係る物理量測定装置を使用した一実施例を示す、システム図である。エンジンシリンダ１１２とエンジンピストン１１４を備える内燃機関１１０の動作に基づき、吸入空気が被計測気体３０としてエアクリーナ１２２から吸入され、主通路１２４である例えば吸気ボディ、スロットルボディ１２６、吸気マニホールド１２８を介してエンジンシリンダ１１２の燃焼室に導かれる。前記燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体３０の流量は本発明に係る物理量測定装置３００で計測され、計測された流量に基づいて燃料噴射弁１５２より燃料が供給され、吸入空気である被計測気体３０と共に混合気の状態で燃焼室に導かれる。なお、本実施例では、燃料噴射弁１５２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である被計測気体３０と共に混合気を形成し、吸入弁１１６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】
近年、多くの車では排気浄化や燃費向上に優れた方式として、内燃機関のシリンダヘッドに燃料噴射弁１５２を取り付け、燃料噴射弁１５２から各燃焼室に燃料を直接噴射する方式が採用されている。物理量測定装置３００は、図１に示す内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射する方式だけでなく、各燃焼室に燃料を直接噴射する方式にも同様に使用できる。両方式とも物理量測定装置３００の使用方法を含めた制御パラメータの計測方法および燃料供給量や点火時期を含めた内燃機関の制御方法の基本概念は略同じであり、両方式の代表例として吸気ポートに燃料を噴射する方式を図１に示す。
【００１５】
燃焼室に導かれた燃料および空気は、燃料と空気の混合状態を成しており、点火プラグ１５４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１１８から排気管に導かれ、排気２４として排気管から車外に排出される。前記燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体３０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１３２により制御される。前記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１３２の開度を制御して前記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。
【００１６】
１.１  内燃機関制御システムの制御の概要
エアクリーナ１２２から取り込まれ主通路１２４を流れる吸入空気である被計測気体３０の流量および温度が、物理量測定装置３００により計測され、物理量測定装置３００から吸入空気の流量および温度を表す電気信号が制御装置２００に入力される。また、スロットルバルブ１３２の開度を計測するスロットル角度センサ１４４の出力が制御装置２００に入力され、さらに内燃機関のエンジンピストン１１４や吸気弁１１６や排気弁１１８の位置や状態、さらに内燃機関の回転速度を計測するために、回転角度センサ１４６の出力が、制御装置２００に入力される。排気２４の状態から燃料量と空気量との混合比の状態を計測するために、酸素センサ１４８の出力が制御装置２００に入力される。
【００１７】
制御装置２００は、物理量測定装置３００の出力である吸入空気の流量、および回転角度センサ１４６の出力に基づき計測された内燃機関の回転速度、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１５２から供給される燃料量、また点火プラグ１５４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、実際にはさらに物理量測定装置３００で計測される吸気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１４８で計測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２００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１３２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１５６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。
【００１８】
１.２  物理量測定装置の計測精度向上の重要性と熱式流量計の搭載環境
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物理量測定装置３００の出力を主パラメータとして演算される。従って物理量測定装置３００の計測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。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物理量測定装置３００により計測される吸入空気である被計測気体３０の流量の計測精度の向上が極めて重要である。また物理量測定装置３００が高い信頼性を維持していることも大切である。
【００１９】
物理量測定装置３００が搭載される車両は温度変化の大きい環境で使用され、また風雨や雪の中で使用される。雪道を車が走行する場合には、凍結防止剤が散布された道路を走行することとなる。物理量測定装置３００は、その使用環境における温度変化への対応や、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。さらに物理量測定装置３００は内燃機関の振動を受ける環境に設置される。振動に対しても高い信頼性の維持が求められる。
【００２０】
また物理量測定装置３００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主通路１２４である吸気管を介して、物理量測定装置３００に伝わる。物理量測定装置３００は、被計測気体と熱伝達を行うことにより被計測気体の流量を計測するので、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】
車に搭載される物理量測定装置３００は、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、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。物理量測定装置３００が解決する具体的な課題や奏する具体的な効果は、以下の実施例の記載の中で説明する。
【００２２】
２.   物理量測定装置３００の構成
２.１  物理量測定装置３００の外観構造
図２および図３は、物理量測定装置３００の外観を示す図であり、図２（Ａ）は物理量測定装置３００の左側面図、図２（Ｂ）は正面図、図３（Ａ）は右側面図、図３（Ｂ）は背面図である。物理量測定装置３００はハウジング３０２と表カバー３０３と裏カバー３０４とを備えている。ハウジング３０２は、物理量測定装置３００を主通路１２４である吸気管に固定するためのフランジ３１２と、外部機器との電気的な接続を行うための外部端子(コネクタ端子)を有する外部接続部３０５と、流量等を計測するための計測部３１０を備えている。計測部３１０の内部には、第１の副通路を作るための第１副通路溝及び、第２の副通路を作るための第２副通路溝が設けられており、さらに計測部３１０の内部には、主通路１２４を流れる被計測気体３０の流量を計測するための流量検出部６０２（図１１参照）や主通路１２４から第２の副通路を流れる被計測気体３０の温度を計測するための温度検出部４５２(図１０参照)を備える回路パッケージ４００が設けられている。
【００２３】
２.２  物理量測定装置３００の外観構造に基づく効果
物理量測定装置３００の第１の入口３５０及び第２の入口３４３が、フランジ３１２から主通路１２４の中心方向に向かって延びる計測部３１０の先端側に設けられているので、主通路１２４の内壁面近傍ではなく、内壁面から離れた中央部に近い部分の気体を第１の副通路及び第２副通路に取り込むことができる。このため物理量測定装置３００は主通路１２４の内壁面から離れた部分の気体の流量や温度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。主通路１２４の内壁面近傍では、主通路１２４の温度の影響を受け易く、気体の本来の温度に対して被計測気体３０の温度が異なる状態となり、主通路１２４内の主気体の平均的な状態と異なることになる。特に主通路１２４がエンジンの吸気管である場合は、エンジンからの熱の影響を受け、高温に維持されていることが多い。このため主通路１２４の内壁面近傍の気体は、主通路１２４の本来の気温に対して高いことが多く、計測精度を低下させる要因となる。
【００２４】
主通路１２４の内壁面近傍では流体抵抗が大きく、主通路１２４の平均的な流速に比べ、流速が低くなる。このため主通路１２４の内壁面近傍の気体を被計測気体３０として第１の副通路及び第２の副通路に取り込むと、主通路１２４の平均的な流速に対する流速の低下が計測誤差につながる恐れがある。図２および図３に示す物理量測定装置３００では、フランジ３１２から主通路１２４の中央に向かって延びる薄くて長い計測部３１０の先端部に第１の入口３５０及び第２の入口３４３が設けられているので、内壁面近傍の流速低下に関係する計測誤差を低減できる。また、図２および図３に示す物理量測定装置３００では、フランジ３１２から主通路１２４の中央に向かって延びる計測部３１０の先端部に第１の入口３５０及び第２の入口３４３が設けられているだけでなく、第１の副通路の出口３５２及び第２の副通路の出口３４４も計測部３１０の先端部に設けられているので、さらに計測誤差を低減することができる。
【００２５】
計測部３１０は主通路１２４の外壁から中央に向かう軸に沿って長く延びる形状を成しているが、幅は、図２（Ａ）および図３（Ａ）に記載の如く、狭い形状を成している。即ち物理量測定装置３００の計測部３１０は、側面の幅が薄く正面が略長方形の形状を成している。これにより、物理量測定装置３００は十分な長さの第１の副通路を備えることができ、被計測気体３０に対しては流体抵抗を小さい値に抑えることができる。このため、物理量測定装置３００は、流体抵抗を小さい値に抑えられると共に高い精度で被計測気体３０の流量を計測することが可能である。
【００２６】
２.３  温度検出部４５２の構造
計測部３１０の先端側に設けられた第１の副通路とは独立した第２の副通路が第１の副通路で囲まれた間に位置して、図２乃至図５に示すように、被計測気体３０の流れの上流側に向かって開口する第２の入口３４３が形成されており、入口３４３の内部には被計測気体３０の温度を計測するための温度検出部４５２が配置されている。ハウジング３０２と表カバー３０３と裏カバー３０４とにより、被計測気体３０を取り込むための入口３４３と第２の副通路が成形される。入口３４３から取り込まれた被計測気体３０は第２の副通路の内部に設けられた温度検出部４５２に接触することで、温度検出部４５２によって温度が計測される。第２の副通路の内部に沿って被計測気体３０が流れ、表カバー３０３に設けられた第２の出口３４４から主通路１２４に排出される。
【００２７】
２.４  温度検出部４５２に関係する効果
主通路１２４を流れる被計測気体３０の流れに沿う方向の上流側から入口３４３に流入する気体の温度が第２の副通路に沿って流れ、第２の副通路内部に設けられた温度検出部４５２により計測され、さらにその気体が温度検出部４５２から第２の副通路に沿って第２の出口３４４に向かって流れることにより、温度検出部４５２の温度を被計測気体３０の温度に近づく方向に冷却する作用を為す。
【００２８】
気筒数および排気量低減を目的とした吸気管径のダウンサイジングにより、例えば図６（Ａ）に示すような従来形状をした物理量測定装置３００の場合、内燃機関からの輻射熱の影響によりフランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５から計測部３１０内の上流側外壁を通って、温度検出部４５２に熱が伝わり、温度の計測精度に影響を与える。図６（Ｂ）に示すような実施例の形状をした物理量測定装置３００の場合、計測部３１０内に設けられた温度検出４５２(図４（Ｂ）参照)に被計測気体３０が当たる構造となっているため、内燃機関からフランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５から伝わる輻射熱の影響を低減できる。これらのことから計測精度が向上する。
【００２９】
また、第１の副通路のループ形状の内周壁面に囲われた空間内に温度検出部を配置するようにしている。汚損性向上等の観点から第１の副通路はループ形状となっているが、この場合、ループを形成するために、副通路の内周壁面に囲われる空間が形成される。この空間はデッドスペースとなるところ、温度検出部を形成することにより、有効利用可能となる。そのため、従来の構造に対してサイズアップする必要もないという効果も奏する。
【００３０】
２.５  計測部３１０の上流側側面と下流側側面の構造と効果
物理量測定装置３００を構成する計測部３１０の上流側側面と下流側側面にそれぞれ上流側突起３１７と下流側突起３１８とが設けられている。上流側突起３１７と下流側突起３１８は根元に対して先端に行くに従い細くなる形状を成している。熱絶縁部３１５と第２の入口３４３との間に上流側突起３１７が設けられている。上流側突起３１７は断面積が大きく、フランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５からの熱伝導が大きいが、第２の入口３４３の手前で上流側突起３１７が途切れている形状を成している。図２（Ｂ）や図３（Ｂ）に示すように、主通路１２４内に挿入される計測部３１０は、その両側面が大変狭く、さらに下流側突起３１８や上流側突起３１７が空気抵抗を低減する根元に対して先端が狭い形状を成している。このため、物理量測定装置３００を主通路１２４に挿入したことによる流体抵抗の増大を抑制できる。また下流側突起３１８や上流側突起３１７が設けられている部分では、表カバー３０３や裏カバー３０４の両側部より、上流側突起３１７や下流側突起３１８が両サイドに突出する形状をしている。上流側突起３１７や下流側突起３１８は樹脂モールドで作られるので、空気抵抗の少ない形状に成形し易く、一方表カバー３０３や裏カバー３０４は広い冷却面を備える形状を成している。このため物理量測定装置３００は、空気抵抗が低減され、さらに主通路１２４を流れる被計測気体により冷却されやすい効果を有している。
【００３１】
３.  ハウジング３０２の全体構造とその効果
３.１  第１および第２の副通路と流量検出部および温度検出部の構造と効果
物理量測定装置３００から表カバー３０３および裏カバー３０４を取り外したハウジング３０２の状態を図４および図５に示す。図４（Ａ）はハウジング３０２の左側面図であり、図４（Ｂ）はハウジング３０２の正面図であり、図５（Ａ）はハウジング３０２の右側面図であり、図５（Ｂ）はハウジング３０２の背面図である。
【００３２】
ハウジング３０２はフランジ３１２から計測部３１０が主通路１２４の中心方向に延びる構造を成しており、その先端側に第１の副通路を形成するための第１副通路溝および第２の副通路を形成するための第２副通路溝が設けられている。この実施例ではハウジング３０２の表裏両面に第１副通路溝および第２副通路溝が設けられており、図４（Ｂ）に表側第１副通路溝３３２および表側第２副通路３９８を示し、図５（Ｂ）に裏側第１副通路溝３３４および裏側第２副通路溝３９９を示す。第１の副通路の第１の入口３５０を形成するための第１の入口溝３５１と第１の出口３５２を形成するための第１の出口溝３５３および第２の副通路の入口３４３を形成するための入口溝３６８および第２副通路貫通孔３９６と出口３４４を形成するための出口溝３９８が、ハウジング３０２の先端部に設けられているので、主通路１２４の内壁面から離れた部分の気体を、言い換えると主通路１２４の中央部分に近い部分を流れている気体を被計測気体３０として第１の入口３５０および第２の入口３４３から取り込むことができる。主通路１２４の内壁面近傍を流れる気体は、主通路１２４の壁面温度の影響を受け、吸入空気などの主通路１２４を流れる気体の平均温度と異なる温度を有することが多い。また主通路１２４の内壁面近傍を流れる気体は、主通路１２４を流れる気体の平均流速より遅い流速を示すことが多い。実施例の物理量測定装置３００ではこのような影響を受け難いので、計測精度の低下を抑制できる。
【００３３】
上述した表側第１副通路溝３３２や裏側第１副通路溝３３４で作られる第１の副通路および表側第２副通路溝３９９や第２副通路貫通孔３９６や裏側第２副通路溝３９８で作られる第２の副通路は、上流側外壁３３５や下流側外壁３３６により熱絶縁部３１５に繋がっている。
また上流側外壁３３５には上流側突起３１７が設けられ、下流側外壁３３６には下流側突起３１８が設けられている。このような構造により、フランジ３１２で物理量測定装置３００が主通路１２４に固定されることにより、回路パッケージ４００を有する計測部３１０が高い信頼性を持って主通路１２４に固定される。
【００３４】
この実施例ではハウジング３０２に第１の副通路を形成するための第１副通路溝および第２の副通路を形成するための第２副通路溝を設けており、カバーをハウジング３０２の表面及び裏面にかぶせることにより、第１および第２副通路溝とカバーとにより第１および第２の副通路が完成する構成としている。このような構造とすることで、ハウジング３０２の樹脂モールド工程でハウジング３０２の一部としてすべての副通路溝を成形することができる。またハウジング３０２の成形時にハウジング３０２の両面に金型が設けられるので、この両方の金型を使用することにより、表側第１副通路溝３３２と裏側第１副通路溝３３４および表側第２副通路溝３９９と裏側第２副通路溝３９８の両方をハウジング３０２の一部として全て成形することが可能となる。ハウジング３０２の両面に表カバー３０３と裏カバー３０４を設けることでハウジング３０２の両面の第１の副通路および第２の副通路を完成させることができる。金型を利用してハウジング３０２の両面に表側第１副通路溝３３２と裏側第１副通路溝３３４および表側第２副通路溝３９９と裏側第２副通路溝３９８を成形することで高い精度で第１および第２の副通路を形成できる。また高い生産性が得られる。
【００３５】
図５（Ｂ）において主通路１２４を流れる被計測気体３０の一部が第１の入口３５０を形成する第１の入口溝３５１から裏側第１副通路溝３３４内に取り込まれ、裏側第１副通路溝３３４内を流れる。裏側第１副通路溝３３４は進むにつれて深くなる形状をしており、溝に沿って流れるにつれ表側の方向に被計測気体３０は徐々に移動する。特に裏側第１副通路溝３３４は回路パッケージ４００の上流部３４２で急激に深くなる急傾斜部３４７が設けられていて、質量の小さい空気の一部は急傾斜部３４７に沿って移動し、回路パッケージ４００の上流部３４２で図４（Ｂ）に記載の計測用流路面４３０の方を流れる。一方質量の大きい異物は慣性力によって急激な進路変更が困難なため、図５（Ｂ）に示す計測用流路面裏面４３１の方を移動する。その後回路パッケージ４００の下流部３４１を通り、図４（Ｂ）に記載の計測用流路面４３０の方を流れる。
【００３６】
熱伝達面露出部４３６近傍の被計測気体３０の流れは、図４（Ｂ）に記載の表側第１副通路溝３３２において、上述の回路パッケージ４００の上流部３４２から表側第１副通路溝３３２側に移動した被計測気体３０である空気は、計測用流路面４３０に沿って流れ、計測用流路面４３０に設けられた熱伝達面露出部４３６を介して流量を計測するための流量検出部６０２（図１１参照）との間で熱伝達が行われ、流量の計測が行われる。計測用流路面４３０を通過した被計測気体３０や回路パッケージ４００の下流部３４１から表側第１副通路溝３３２に流れてきた空気は共に表側第１副通路溝３３２に沿って流れ、第１の出口３５２を形成するための第１の出口溝３５３から主通路１２４に排出される。
【００３７】
被計測気体３０に混入しているごみなどの質量の大きい物質は慣性力が大きく、溝の深さが急激に深まる図５（Ｂ）に示す、急傾斜部３４７の部分の表面に沿って、溝の深い方向に急激に進路を変えることが困難である。このため質量の大きい異物は計測用流路面裏面４３１の方を移動し、異物が熱伝達面露出部４３６の近くを通るのを抑制できる。この実施例では気体以外の質量の大きい異物の多くが、計測用流路面４３０の背面である計測用流路面裏面４３１を通過するように構成しているので、油分やカーボン、ごみなどの異物による汚れの影響を低減でき、計測精度の低下を抑制できる。すなわち主通路１２４の流れの軸を横切る軸に沿って被計測気体３０の進路を急に変化させる形状を有しているので、被計測気体３０に混入する異物の影響を低減できる。
【００３８】
この実施例では、裏側第１副通路溝３３４で構成される流路は曲線を描きながらハウジング３０２の先端部からフランジ方向に向かい、最もフランジ側の位置では副通路を流れる気体は主通路１２４の流れに対して逆方向の流れとなり、この逆方向の流れの部分で一方側である裏面側の第１の副通路が、他方側である表面側に成形された第１の副通路につながる。このようにすることで、回路パッケージ４００の熱伝達面露出部４３６の副通路への固定が容易となり、さらに被計測気体３０を主通路１２４の中央部に近い位置で取り込むことが容易となる。
【００３９】
この実施例では、流量を計測するための計測用流路面４３０の流れ方向における前後に裏側第１副通路溝３３４と表側第１副通路溝３３２とに貫通する構成から成り、かつ回路パッケージ４００の先端側はハウジング３０２で支持した構成ではなく空洞部３８２を有し、回路パッケージ４００の上流部３４２の空間と回路パッケージ４００の下流部３４１の空間が繋がった構成である。この回路パッケージ４００の上流部３４２と回路パッケージ４００の下流部３４１を貫通する構成として、ハウジング３０２の一方面に形成した裏側第１の副通路溝３３４からハウジング３０２の他方の面に形成した表側第１の副通路溝３３２へ被計測気体３０が移動する形状で第１の副通路を形成している。
【００４０】
このような構成とすることで、１回の樹脂モールド工程でハウジング３０２の両面に第１副通路溝を形成でき、また両面の第１副通路溝を繋ぐ構造を合わせて形成することが可能となる。
【００４１】
ハウジング３０２の形成時には、回路パッケージ４００に形成された計測用流路面４３０の両側を成型金型でクランプすることで回路パッケージ４００の上流部３４２と回路パッケージ４００の下流部３４１を貫通する構成を形成することができると共に、ハウジング３０２の樹脂モールド形成と同時に、回路パッケージ４００をハウジング３０２に実装することができる。このようにハウジング３０２の形成金型に回路パッケージ４００をインサートして形成することにより、第１の副通路に対して回路パッケージ４００及び熱伝達面露出部４３６を高精度に実装することが可能となる。
【００４２】
なお、裏側第１副通路溝３３４の両側には裏側第１副通路内周壁３９１と裏側第１副通路外周壁３９２が設けられ、これら裏側第１副通路内周壁３９１と裏側第１副通路外周壁３９２のそれぞれの高さ方向の先端部と裏カバー３０４の内側面とが密着することで、ハウジング３０２の裏側第１副通路が形成される。また表側第１副通路溝３３２の両側には表側第１副通路内周壁３９３と表側第１副通路外周壁３９４が設けられ、これら表側第１副通路内周壁３９３と表側第１副通路外周壁３９４の高さ方向の先端部と表カバー３０３の内側面とが密着することで、ハウジング３０２の表側第１副通路が形成される。
【００４３】
主通路１２４の流れ方向の第１軸に対してこれを横切る方向の第２軸に沿うように副通路を曲げることにより、被計測気体３０に混入する異物を、第２軸の曲りの小さい片側に寄せることができ、第２軸の曲りの大きい方に計測用流路面４３０および熱伝達面露出部４３６を設けることにより、異物の影響を低減できる。
【００４４】
計測用流路面４３０に設けられた流量を計測するための熱伝達面露出部４３６の部分に絞り形状が成形されており、この絞り効果により流速が速くなり、計測精度が向上する。また仮に熱伝達面露出部４３６の上流側で気体の流れに渦が発生していたとしても上記絞りにより渦を消滅あるいは低減でき、計測精度が向上する。
【００４５】
図４および図５で、回路パッケージ４００を固定部３７２および薄肉部３７６で包むことにより、回路パッケージ４００を固定することができる。固定部３７２は被計測気体３０の流れ軸に沿う方向に回路パッケージ４００を包含している。
【００４６】
図５（Ｂ）において主通路１２４を流れる被計測気体３０の一部が第２の入口３４３を成形する第２の入口溝３８９から裏側第２副通路溝３９９内に取り込まれ、第２副通路貫通孔３９６内に設置された温度検出部４５２の近傍を被計測気体３０が流れ表側第２副通路溝３９８内を流れる。
【００４７】
温度検出部４５２近傍の被計測気体３０の流れについて図９を用いて説明する。主通路１２４を流れる被計測気体３０の一部が第２の入口３４３から図４（Ｂ）に記載の裏側第２副通路溝３９９と裏カバー第２の突起部３８４によって形成された第２の副通路に沿って流れることで主通路１２４の流れの向きに対し直行した流体の向きとなり、上述の温度検出部４５２に設けられたリード５４４およびリード５４５側から温度検出部４５２近傍を流れ、第２副通路貫通孔３９６内に設置された温度検出部４５２にて温度の計測が行われ、表側第２副通路溝３９８と表カバー第２の突起部３８３によって形成された第２の副通路に沿って流れ、第２の出口３４４から主通路１２４に排出される。
【００４８】
この実施例では、被計測気体３０を主通路１２４の中央部に近い位置で取り込むことが容易となるため、吸気管径のダウンサイジングによるフランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５から計測部へ伝わる熱影響が小さく温度検出部４５２の検出精度が向上する。
【００４９】
図９は、回路パッケージ４００の温度計測部４５２が第２副通路の内部に配置されている状態を示す部分拡大図であり、図２（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。なお、この図は概念図であり、図４や図５に示す詳細形状に対して、図９では細部の省略および単純化を行っており、細部に関して少し変形している。
【００５０】
第２の入口３４３から取り込まれ、裏カバー３０４に設けられた突起部３８４と裏側第２副通路溝３９９により構成される裏側第２副通路を流れた被計測気体３０は、図９の左側から導かれ第２の副通路に沿って流れ、第２の副通路内部に設けられた温度検出部４５２により計測される。このとき、回路パッケージ４００のリード５４４、リード５４５側から被計測気体３０が当たる構造となっているため温度検出部４５２が冷却されやすくなる。従ってフランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５から計測部３１０内の上流側外壁を通って温度検出部４５２に熱が伝わる影響を低減でき、計測精度が向上する。
【００５１】
被計測気体３０は、表カバー３０３に設けられた突起部３８３と表側第２副通路溝３９８により構成される表側第２副通路を流れ第２の出口３４４から主通路１２４に排出される。
【００５２】
被計測気体３０が温度検出部４５２にあたりやすいようにするため、裏カバー３０４に裏カバー突起部３８４が設けられている。また被計測気体３０が第２の出口３４４から主通路１２４に排出されやすいようにするため、表カバー３０３に表カバー突起部３８３が設けられている。
【００５３】
温度検出部４５２に対向するようにして裏カバー突起部３８４と表カバー突起部３８３を第２副通路溝内に突出させることで第２副通路を成形している。
３.２  表カバー３０３と裏カバー３０４の形状と効果
図７は表カバー３０３の外観を示す図であり、図７（Ａ）は左側面図、図７（Ｂ）は正面図、図７（Ｃ）は平面図、図７（Ｄ）は下面図である。図８は裏カバー３０４の外観を示す図であり、図８（Ａ）は左側面図、図８（Ｂ）は正面図、図８（Ｃ）は平面図、図８（Ｄ）は下面図である。図７および図８において、表カバー３０３や裏カバー３０４はハウジング３０２の副通路溝を塞ぐことにより、副通路を作るのに使用される。また表カバー第１の突起部３５６、表カバー第２の突起部３８３、裏カバー突起部３８４を備え、流路に絞りを設けるために使用される。このため成形精度が高いことが望ましい。表カバー３０３や裏カバー３０４は金型に熱可塑性樹脂を注入する樹脂モールド工程により、作られるので、高い成形精度で作ることができる。また、表カバー３０３と裏カバー３０４には、突起部３８０と突起部３８１が形成されており、ハウジング３０２と嵌合した際に、図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）に表記した回路パッケージ４００の先端側の空洞部３８２の隙間を埋めると同時に回路パッケージ４００の先端部を覆い、表カバーの突起部３８０の一部に設けられた切掛け部３８５と裏カバーの突起部３８１の一部に設けられた突起部３８８の隙間を温度検出部４５２が貫通する構成となる。
【００５４】
表カバー３０３の内側面には突起部３５６が設けられ、突起部３５６は計測用流路面４３０に対向して配置され、副通路の流路の軸に沿う方向に長く延びた形状をしている。突起部３５６の断面形状は、図７（Ｃ）に示したように突起部の頂点を境に下流側に向かって傾斜になっていてもよい。計測用流路面４３０と突起部３５６とにより上述した絞りが成形され、被計測気体３０に生じている渦を減少させ、層流に生じさせる作用をする。この実施例では、絞り部分を有する第１および第２の副通路を、溝の部分と溝を塞いで絞りを備えた流路を完成する蓋の部分とに分け、溝の部分を、ハウジング３０２を成形するための第２樹脂モールド工程で作り、次に第１の突起部３５６および第２の突起部３８３を有する表カバー３０３を他の樹脂モールド工程で成形し、表カバー３０３を溝の蓋として溝を覆うことにより、第１および第２の副通路を作っている。ハウジング３０２を成形する第２樹脂モールド工程で、計測用流路面４３０を有する回路パッケージ４００のハウジング３０２への固定も行っている。このように形状の複雑な溝の成形を樹脂モールド工程で行い、絞りのための第１の突起部３５６および第２の突起部３８３を表カバー３０３に設けることで、高い精度で第１及び第２の副通路を成形することができる。また溝と計測用流路面４３０や熱伝達面露出部４３６の配置関係を高い精度で維持できるので、量産品においてのばらつきを小さくでき、結果として高い計測結果が得られる。また生産性も向上する。
【００５５】
第１の突起部３８１および第２の突起部３８４を有する裏カバー３０４を他の樹脂モールド工程で成形し流路の溝部分と蓋部分とに分け、溝部分をハウジング３０２を成形する第２樹脂モールド工程で作り、裏カバー３０４で溝を覆うことにより、第１及び第２の副通路を形成している。第２の突起部３８４を裏カバー３０４に設けることで、第２副通路３８４を高い精度で成形することができ、生産性も向上する。
【００５６】
３.３  回路パッケージ４００のハウジング３０２による固定構造と効果
次に再び図４および図５を参照して、回路パッケージ４００のハウジング３０２への樹脂モールド工程による固定について説明する。第１および第２副通路を形成する第１および第２副通路溝の所定の場所、例えば図４および図５に示す実施例では、表側第１副通路溝３３２と裏側第１副通路溝３３４のつながりの部分に、回路パッケージ４００の表面に形成された計測用流路面４３０が配置されるように、回路パッケージ４００がハウジング３０２に配置され固定されている。回路パッケージ４００をハウジング３０２に樹脂モールドにより埋設して固定する部分が、副通路溝より少しフランジ３１２側に、回路パッケージ４００をハウジング３０２に埋設固定するための固定部３７２として設けられている。固定部３７２は第１樹脂モールド工程により成形された回路パッケージ４００の外周を覆うようにして埋設している。
【００５７】
図４（Ｂ）に示す如く、回路パッケージ４００は固定部３７２により固定されている。固定部３７２は表カバー３０３に接する高さの面と薄肉部３７６により回路パッケージ４００を包含している。３７６の箇所を覆う樹脂の厚みを薄肉にすることで、固定部３７２の成形時に樹脂の温度が冷える時の収縮を緩和することができると共に、回路パッケージ４００に加わる応力の集中を低減できる効果がある。図５（Ｂ）に示すとおり、回路パッケージ４００の裏側も上述のような形状とすると、より効果が得られる。
【００５８】
また、回路パッケージ４００の全面を、ハウジング３０２を成形する樹脂で覆うのではなく、固定部３７２のフランジ３１２側に、回路パッケージ４００の外壁が露出する部分を設けている。回路パッケージ４００の計測用流路面４３０の部分も、ハウジング３０２を形成している樹脂から露出している。さらに、回路パッケージ４００の温度検出部４５２の部分も、ハウジング３０２を形成している樹脂から露出している。
【００５９】
回路パッケージ４００の外壁を帯状に全周にわたって覆っている固定部３７２の一部を薄肉とすることで、ハウジング３０２を成形するための第２樹脂モールド工程において、回路パッケージ４００の周囲を包含するようにして固定部３７２を硬化させる過程での体積収縮による過度な応力の集中を低減している。過度な応力の集中は回路パッケージ４００に対しても悪影響を及ぼす可能性がある。
【００６０】
回路パッケージ４００を成形する熱硬化性樹脂と固定部３７２を備えるハウジング３０２を成形する熱可塑性樹脂とでは、熱膨張係数に差があり、この熱膨張係数差に基づいて生じる過度な応力が回路パッケージ４００に加わらないようにすることが望ましい。
【００６１】
さらに回路パッケージ４００の外周を包含する固定部３７２の形状を帯状とし、帯の幅を狭くすることにより、回路パッケージ４００に加わる熱膨張係数差による応力を低減できる。固定部３７２の帯の幅を１０ｍｍ以下に、好ましくは８ｍｍ以下にすることが望ましい。
【００６２】
回路パッケージ４００の表面に、熱膨張係数差による応力を低減するなどの目的のため、ハウジング３０２を成形する樹脂で覆う部分と覆わないで露出させる部分とを設けている。これら回路パッケージ４００の表面がハウジング３０２の樹脂から露出する部分を、複数個設け、この内の一つは先に説明した熱伝達面露出部４３６を有する計測用流路面４３０であり、また他に、固定部３７２よりフランジ３１２側の部分に露出する部分を設けている。さらに第１の副通路の間に第２の副通路を形成し、温度検出部４５２を第２の副通路内に露出させ、温度検出部４５２を支える支持部としている。回路パッケージ４００の外表面の固定部３７２よりフランジ３１２側の部分は、その外周、特に回路パッケージ４００の下流側からフランジ３１２に対向する側にかけて、さらに回路パッケージ４００の端子に近い部分の上流側にかけて、回路パッケージ４００を取り巻くように空隙が成形されている。このように回路パッケージ４００の表面が露出している部分の周囲に空隙が成形されていることで、主通路１２４からフランジ３１２を介して回路パッケージ４００に伝わる熱量を低減でき、熱の影響による計測精度の低下を抑制している。
【００６３】
回路パッケージ４００とフランジ３１２との間に空隙が成形され、この空隙部分が端子接続部３２０として作用している。この端子接続部３２０で回路パッケージ４００の リードフレーム４１２と外部端子内端３６１とがそれぞれスポット溶接あるいはレーザ溶接などにより電気的に接続される。端子接続部３２０の空隙は上述したようにハウジング３０２から回路パッケージ４００への熱伝達を抑制する効果を奏すると共に、回路パッケージ４００のリードフレーム４１２と外部端子内端３６１との接続作業のために使用可能なスペースとして確保されている。
【００６４】
３.３  第１樹脂モールド工程による完成品の検査
図１０に示す実施例では、外部端子内端３６１の数より回路パッケージ４００が有する端子の数が多い。回路パッケージ４００が有する端子の内、接続端子４１２が外部端子内端３６１にそれぞれ接続されており、端子４１４は外部端子内端３６１に接続されない。すなわち端子４１４は、回路パッケージ４００に設けられているが、外部端子内端３６１に接続されない端子である。
【００６５】
図１０では外部端子内端３６１と接続される接続端子４１２の他に、外部端子内端３６１に接続されない端子４１４が設けられている。第１樹脂モールド工程で回路パッケージ４００が生産された後、回路パッケージ４００が正しく動作するか、第１樹脂モールド工程で電気的な接続において異常が発生していないかを検査する。このようにすることで各回路パッケージ４００に関して高い信頼性を維持できる。外部端子内端３６１に接続されない端子４１４はこのような回路パッケージ４００の検査に使用される。検査作業の後は、端子４１４は使用されないので、これら使用しない端子４１４は検査後、回路パッケージ４００の根元で切断して良い。このように外部端子内端３６１に接続されない端子４１４を設けることで、第１樹脂モールド工程で生産された回路パッケージ４００に異常が生じていないかどうかを検査でき、高い信頼性を維持できる。
【００６６】
３.４  第２樹脂モールド工程によるハウジング３０２成形と効果
上述した図４および図５に示すハウジング３０２において、流量検出部６０２や処理部６０４を備える回路パッケージ４００を第１樹脂モールド工程により製造し、次に、被計測気体３０を流す第１の副通路を形成する例えば表側第１副通路溝３３２や裏側第１副通路溝３３４を有するハウジング３０２を、第２樹脂モールド工程にて製造する。この第２樹脂モールド工程で、前記回路パッケージ４００をハウジング３０２の樹脂内に内蔵して、ハウジング３０２内に樹脂モールドにより固定する。このようにすることで、流量検出部６０２が被計測気体３０との間で熱伝達を行って流量を計測するための熱伝達面露出部４３６と第１副通路、例えば表側第１副通路溝３３２や裏側第１副通路溝３３４の形状との関係、例えば位置関係や方向の関係を、極めて高い精度で維持することが可能となる。回路パッケージ４００に生じる位置誤差やばらつきを非常に小さい値に抑え込むことが可能となる。結果として回路パッケージ４００の計測精度を大きく改善できる。例えば従来の接着剤を使用して固定する方式に比べ、２倍以上、計測精度を向上できる。物理量測定装置３００は量産により生産されることが多く、ここに厳密に計測しながら接着剤で接着する方法には、計測精度の向上に関して限界がある。しかし、本実施例のように第１樹脂モールド工程により回路パッケージ４００を製造し、その後被計測気体３０を流す第１の副通路を成形する第２樹脂モールド工程にて第１の副通路を成形すると同時に回路パッケージ４００と前記第１の副通路とを固定することで、計測精度のばらつきを大幅に低減でき、各物理量測定装置３００の計測精度を大幅に向上することが可能となる。
【００６７】
例えば図４や図５に示す実施例でさらに説明すると、表側第１副通路溝３３２と裏側第１副通路溝３３４と熱伝達面露出部４３６との間に関係を、規定の関係となるように高い精度で回路パッケージ４００をハウジング３０２に固定できる。このことにより、量産される物理量測定装置３００においてそれぞれ、各回路パッケージ４００の熱伝達面露出部４３６と第１の副通路との位置関係や形状などの関係を、非常に高い精度で、定常的に得ることが可能となる。回路パッケージ４００の熱伝達面露出部４３６を固定した第１の副通路溝、例えば表側第１副通路溝３３２と裏側第１副通路溝３３４とが非常に高い精度で成形できるので、この第１副通路溝から副通路を形成する作業は、表カバー３０３や裏カバー３０４でハウジング３０２の両面を覆う作業である。この作業は大変シンプルで、計測精度を低下させる要因が少ない作業工程である。また、表カバー３０３や裏カバー３０４は成形精度の高い樹脂モールド工程により生産される。従って回路パッケージ４００の熱伝達面露出部４３６と規定の関係で設けられる副通路を高い精度で完成することが可能である。このような方法により、計測精度の向上に加え、高い生産性が得られる。
【００６８】
これに対して従来は、副通路を製造し、次に副通路に計測部を接着剤で接着することにより、熱式流量計を生産していた。このように接着剤を使用する方法は、接着剤の厚みのばらつきが大きく、また接着位置や接着角度が製品毎にばらつく。このため計測精度を上げることには限界があった。さらにこれらの作業を量産工程で行う場合に、計測精度の向上が大変難しくなる。
【００６９】
本発明に係る実施例では、先ず、流量検出部６０２を備える回路パッケージ４００を第１樹脂モールドにより生産し、次に回路パッケージ４００を樹脂モールドにより固定すると共に同時に前記樹脂モールドで副通路を成形するための副通路溝を第２樹脂モールドにより、成形する。このようにすることにより、副通路溝の形状、および前記副通路溝に極めて高い精度で流量検出部６０２を固定できる。
【００７０】
流量の計測に関係する部分、例えば流量検出部６０２の熱伝達面露出部４３６や熱伝達面露出部４３６が取り付けられる計測用流路面４３０を、回路パッケージ４００の表面に形成する。その後、計測用流路面４３０と熱伝達面露出部４３６はハウジング３０２を成形する樹脂から露出させる。すなわち熱伝達面露出部４３６および熱伝達面露出部４３６周辺の計測用流路面４３０を、ハウジング３０２を成形する樹脂で覆わないようにする。回路パッケージ４００の樹脂モールドで成形した計測用流路面４３０や熱伝達面露出部４３６を、あるいは温度検出部４５２を、そのままハウジング３０２の樹脂モールド後も利用し、物理量測定装置３００の流量計測や温度計測に使用する。このようにすることで計測精度が向上する。
【００７１】
本発明に係る実施例では、回路パッケージ４００をハウジング３０２に一体成形することにより、第１副通路および第２副通路を有するハウジング３０２に回路パッケージ４００を固定しているので、少ない固定面積で回路パッケージ４００をハウジング３０２に固定できる。すなわち、ハウジング３０２に接触していない回路パッケージ４００の表面積を多く取ることができる。前記ハウジング３０２に接触していない回路パッケージ４００の表面は、例えば空隙に露出している。吸気管の熱はハウジング３０２に伝わり、ハウジング３０２から回路パッケージ４００に伝わる。ハウジング３０２で回路パッケージ４００の全面あるいは大部分を包含するのではなく、ハウジング３０２と回路パッケージ４００との接触面積を小さくしても、高精度でしかも高い信頼性を維持して、回路パッケージ４００をハウジング３０２に固定できる。このためハウジング３０２から回路パッケージ４００への熱伝達を低く抑えることが可能となり、計測精度の低下を抑制できる。
【００７２】
３．５  ハウジング３０２の他の実施例
図１３はハウジング３０２の他の実施例である。他の図に示されている符号と同じ符号は同じ作用をする構成である。図１３の実施例では、回路パッケージ４００から除電プレート４５３が、流量検出部３８２よりも第１の副通路上流側に露出する構造となっている。除電プレート４５３を第１の副通路上流側に露出することにより、第１の副通路内を通過時に摩擦等により帯電した異物が、除電プレート４５３に付着する。回路パッケージ４００の上流側に除電プレート４５３を設けることで、熱伝達面露出部４３６へ到達する異物を低減することができ、耐汚損性能を改善する効果がある。
【００７３】
図１３の実施例は、除電プレート４５３の効果および先に説明した図４および図５に示す実施例の内容と略同じであり、同じ作用効果を奏する。具体的な説明は、説明の繰り返しとなるので、省略する。
【００７４】
４.  回路パッケージ４００の外観
４.１  熱伝達面露出部４３６を備える計測用流路面４３０の成形
図１０に第１樹脂モールド工程で作られる回路パッケージ４００の外観を示す。なお、回路パッケージ４００の外観上に記載した斜線部分は、第１樹脂モールド工程で回路パッケージ４００を製造した後に、第２樹脂モールド工程でハウジング３０２を成形する際に、第２樹脂モールド工程で使用される樹脂により回路パッケージ４００が覆われる固定面４３２を示す。図１０（Ａ）は回路パッケージ４００の左側面図、図１０（Ｂ）は回路パッケージ４００の正面図、図１０（Ｃ）は回路パッケージ４００の背面図である。回路パッケージ４００は、後述する流量検出部６０２や処理部６０４を内蔵し、熱硬化性樹脂でこれらがモールドされ、一体成形される。
【００７５】
図１０（Ｂ）に示す回路パッケージ４００の表面には、被計測気体３０を流すための面として作用する計測用流路面４３０が被計測気体３０の流れ方向に長く延びる形状で成形されている。この実施例では計測用流路面４３０は、被計測気体３０の流れ方向に長く延びる長方形を成している。この計測用流路面４３０は、図１０（Ａ）に示す如く、他の部分より薄く作られていて、その一部に熱伝達面露出部４３６が設けられている。内蔵されている流量検出部６０２は、熱伝達面露出部４３６を介して被計測気体３０と熱伝達を行い、被計測気体３０の状態、例えば被計測気体３０の流速を計測し、主通路１２４を流れる流量を表す電気信号を出力する。
【００７６】
内蔵されている流量検出部６０２（図１１参照）が高精度で被計測気体３０の状態を計測するには、熱伝達面露出部４３６の近傍を流れる気体が層流であり乱れが少ないことが望ましい。このため熱伝達面露出部４３６の流路側面と気体を導く計測用流路面４３０の面との段差はない方が好ましい。このような構成により、流量計測精度を高精度に保ちつつ、流量検出部６０２に不均等な応力および歪が作用するのを抑制することが可能となる。なお、上記段差は流量計測精度に影響を与えない程度の段差であれば設けてもよい。
【００７７】
熱伝達面露出部４３６を有する計測用流路面４３０の裏面には、図１０（Ｃ）に示す如く、回路パッケージ４００の樹脂モールド成形時に内部基板あるいはプレートを支持する金型の押さえの押さえ跡４４２が残っている。熱伝達面露出部４３６は被計測気体３０との間で熱のやり取りを行うために使用される場所であり、被計測気体３０の状態を正確に計測するためには、流量検出部６０２と被計測気体３０との間の熱伝達が良好に行われることが望ましい。このため、熱伝達面露出部４３６の部分が第１樹脂モールド工程での樹脂で覆われるのを避けなければならない。熱伝達面露出部４３６とその裏面である計測用流路面裏面４３１の両面に金型を当て、この金型により熱伝達面露出部４３６への樹脂の流入を防止する。熱伝達面露出部４３６の裏面に凹部形状の押さえ跡４４２が成形されている。この部分は、流量検出部６０２等を構成する素子が近くに配置されており、これら素子の発熱をできるだけ外部に放熱することが望ましい。成形された凹部は、樹脂の影響が少なく、放熱し易い効果を奏している。
【００７８】
半導体素子で構成される流量検出部（流量検出素子）６０２には、熱伝達面露出部４３６に相当する半導体ダイヤフラムが形成されており、半導体ダイヤフラムは、流量検出素子６０２の裏面に空隙を形成することにより得ることができる。前記空隙を密閉すると温度変化による前記空隙内の圧力の変化により、半導体ダイヤフラムが変形し、計測精度が低下する。このためこの実施例では、半導体ダイヤフラム裏面の空隙と連通する開口４３８を回路パッケージ４００の表面に設け、半導体ダイヤフラム裏面の空隙と開口４３８とを繋ぐ連通路を回路パッケージ４００内部に設けている。なお、前記開口４３８は、第２樹脂モールド工程で、樹脂により塞がれることがないように、図１０に示す斜線が記載されていない部分に設けられている。
【００７９】
第１樹脂モールド工程で前記開口４３８を成形することが必要であり、開口４３８の部分とその裏面とに金型を当て、表裏両面を金型で押すことにより、開口４３８の部分への樹脂の流入を阻止し、開口４３８を成形する。
【００８０】
４.２  温度検出部４５２および突出部４２４の成形と効果
回路パッケージ４００に設けられた温度検出部４５２は、温度検出部４５２を支持するために被計測気体３０の垂直かつ下方向（挿入方向）に延びている突出部４２４の先端に設けられて、被計測気体３０の温度を検出する機能を備えている。高精度に被計測気体３０の温度を検出するには、被計測気体３０以外部分との熱の伝達をできるだけ少なくすることが望ましい。温度検出部４５２を支持する突出部４２４は、その先端部分に温度検出部４５２を設けている。このような形状により、フランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５から温度検出部４５２へ伝わる熱影響が小さくなる。
【００８１】
この実施例では、温度検出部４５２にあたる被計測気体３０が、図９に示すように裏カバー３０４と裏側第２副通路溝３９９によって方向が曲げられ、放熱性の高いリード側５４４および５４５から被計測気体３０が温度検出部４５２にあたる。さらにその気体が温度検出部４５２から第２の副通路に沿って第２の出口３４４に向かって流れることにより、温度検出部４５２の温度を被計測気体３０の温度に近づく方向に冷却する作用を為す。
【００８２】
４.３  回路パッケージ４００の端子
回路パッケージ４００には、内蔵する流量検出部６０２や処理部６０４を動作させるための電力の供給、および流量の計測値や温度の計測値を出力するために、接続端子４１２が設けられている。さらに、回路パッケージ４００が正しく動作するかどうか、回路部品やその接続に異常が生じていないかの検査を行うために、端子４１４が設けられている。この実施例では、第１樹脂モールド工程で流量検出部６０２や処理部６０４を、熱硬化性樹脂を用いて第１樹脂モールドすることにより回路パッケージ４００が作られる。トランスファモールド第１樹脂モールドを行うことにより、回路パッケージ４００の寸法精度を向上することができるが、トランスファモールド工程では、流量検出部６０２や処理部６０４を内蔵する密閉した金型の内部に加圧した高温の樹脂が圧入されるので、出来上がった回路パッケージ４００について、流量検出部６０２や処理部６０４およびこれらの配線関係に損傷が無いかを検査することが望ましい。この実施例では、検査のための端子４１４を設け、生産された各回路パッケージ４００についてそれぞれ検査を実施する。検査用の端子４１４は計測用には使用されないので、上述したように、端子４１４は外部端子内端３６１には接続されない。なお各接続端子４１２には、機械的弾性力を増すために、湾曲部４１６が設けられている。各接続端子４１２に機械的弾性力を持たせることで、第１樹脂モールド工程による樹脂と第２樹脂モールド工程による樹脂の熱膨張係数の相違に起因して発生する応力を吸収することができる。すなわち、各接続端子４１２は第１樹脂モールド工程による熱膨張の影響を受け、さらに各接続端子４１２に接続される外部端子内端３６１は第２樹脂モールド工程による樹脂の影響を受ける。これら樹脂の違いに起因する応力の発生を吸収することができる。
【００８３】
４.４  第２樹脂モールド工程による回路パッケージ４００の固定とその効果
図１０で斜線の部分は、第２樹脂モールド工程において、ハウジング３０２に回路パッケージ４００を固定するために、第２樹脂モールド工程で使用する熱可塑性樹脂で回路パッケージ４００を覆うための、固定面４３２を示している。図４や図５を用いて説明したとおり、計測用流路面４３０および計測用流路面４３０に設けられている熱伝達面露出部４３６と第１および第２副通路の形状との関係が、規定された関係となるように、高い精度で維持されることが重要である。第２樹脂モールド工程において、第１および第２の副通路を成形すると共に同時に第１および第２の副通路を成形するハウジング３０２に回路パッケージ４００を固定するので、前記第１および第２の副通路と計測用流路面４３０および熱伝達面露出部４３６および温度検出部４５２との関係を極めて高い精度で維持できる。すなわち、第２樹脂モールド工程において回路パッケージ４００をハウジング３０２に固定するので、第１および第２の副通路を備えたハウジング３０２を成形するための金型内に、回路パッケージ４００を高い精度で位置決めして固定することが可能となる。この金型内に高温の熱可塑性樹脂を注入することで、第１および第２の副通路が高い精度で成形されると共に、回路パッケージ４００が高い精度で固定される。
【００８４】
この実施例では、回路パッケージ４００の全面を、ハウジング３０２を成形する樹脂で覆う固定面４３２とするのではなく、回路パッケージ４００のリードフレーム４１２側に表面が露出する、すなわちハウジング３０２用樹脂で覆われない部分を設けている。図１０に示す実施例では、回路パッケージ４００の表面の内、ハウジング３０２用樹脂に包含される固定面４３２の面積より、ハウジング３０２の樹脂に包含されないでハウジング３０２用樹脂から露出している面積の方が広くなっている。
【００８５】
回路パッケージ４００を成形する熱硬化性樹脂と固定部３７２を備えるハウジング３０２を成形する熱可塑性樹脂とでは熱膨張係数に差があり、この熱膨張係数差に基づく応力が回路パッケージ４００にできるだけ加わらないようにすることが望ましい。回路パッケージ４００の表面の固定面４３２を少なくすることで、熱膨張係数の差に基づく影響を低減できる。例えば幅Ｌの帯状とすることにより、回路パッケージ４００の表面の固定面４３２を少なくすることができる。
【００８６】
回路パッケージ４００の表面において、被計測気体３０が流れる軸に沿う方向に帯状の固定面を設け、さらに被計測気体３０が流れる軸と交差する方向の固定面を設けることで、より強固に回路パッケージ４００とハウジング３０２とを互いに固定することができる。固定面４３２において、計測用流路面４３０に沿って幅Ｌで帯状に回路パッケージ４００を取り巻いている部分が上述した被計測気体３０の流れ軸に沿う方向の固定面であり、突出部４２４の根元を覆う部分が、被計測気体３０の流れ軸を横切る方向の固定面４３２である。
【００８７】
図１２は第１樹脂モールド工程によりフレーム枠を熱硬化性樹脂でモールドし、熱硬化性樹脂で覆われた状態を示す。このモールド成形により、回路パッケージ４００の表面に計測用流路面４３０が成形され、熱伝達面露出部４３６が計測用流路面４３０に設けられている。突出部４２４の先端部に被計測気体３０の温度を計測するための温度検出部４５２が設けられており、内部に温度検出素子５１８が内蔵されている。
【００８８】
この図１２の状態の後、リード５１４が端子毎に切り離され、リードフレーム４１２や端子４１４となる。
【００８９】
第１樹脂モールド工程において、熱伝達面露出部４３６や開口４３８への樹脂の流れ込みを防ぐことが必要であるため、第１樹脂モールド工程では、熱伝達面露出部４３６や開口４３８の位置に、樹脂の流れ込みを阻止する、例えばダイヤフラム６７２より大きい入れ駒を当て、その裏面に押さえを当て、両面から挟み込む。図１０（Ｃ）に示すように、図１２の熱伝達面露出部４３６や開口４３８あるいは図１０（Ｂ）の熱伝達面露出部４３６や開口４３８と対応する裏面には、押さえ跡４４２や押さえ跡４４１が残っている。
５.  回路パッケージへの回路部品の搭載
５.１  回路パッケージのフレーム枠
図１１に回路パッケージ４００のフレーム枠５１２およびフレーム枠５１２に搭載された回路部品５１６のチップの搭載状態を示す。なお、破線部５０８は、回路パッケージ４００のモールド成形時に用いられる金型により覆われる部分を示す。フレーム枠５１２にリード５１４が機械的に接続されており、フレーム枠５１２の中央に、プレート５３２が搭載され、プレート５３２にチップ状の流量検出部６０２およびＬＳＩとして作られている処理部６０４が搭載されている。流量検出部６０２にはダイヤフラム６７２が設けられており、これが、上述したモールド成形により上述した熱伝達面露出部４３６に相当する。また、流量検出部６０２の各端子と処理部６０４とがワイヤ５４２で電気的に接続されている。さらに処理部６０４の各端子と対応するリード５１４とがワイヤ５４３で接続されている。また回路パッケージ４００の接続端子となる部分とプレート５３２との間に位置するリード５１４は、それらの間にチップ状の回路部品５１６が接続されている。
【００９０】
このように回路パッケージ４００として完成された場合接続端子とは反対の端部に、ダイヤフラム６７２を有する流量検出部６０２を配置し、前記流量検出部６０２に対して接続端子となる方に処理部６０４が配置され、さらに処理部６０４の端子側に接続用のワイヤ５４３が配置されている。
【００９１】
プレート５３２を支えるために、リードが設けられており、このリードはリード５４４a、５４５a、５５２，５５３，５５４，５５５、５５６、５５８により枠５１２に固定されている。上記流量検出部６０２や処理部６０４の回路内のグランド接地を共通して上記リード面を介して行うことでノイズを抑えることができ、被計測気体３０の計測精度を向上している。また上述した流量検出部６０２や処理部６０４、回路部品５１６の下方に突出するようにして、リード５４４が設けられている。このリード５４４には温度検出素子５１８、例えばチップ状のサーミスタが接続されている。さらに前記突出部にはリード５４８およびリード５４９が設けられ、リード５４４とリード５４８、リード５４５とリード５４９とはＡｕワイヤなどの接続線５４６で電気的に接続されている。リード５４８とリード５４４およびリード５４５とリード５４９とを直接接続すると、熱がこれらリード５４８とリード５４４およびリード５４５とリード５４９を介して温度検出素子５１８に伝わり、正確に被計測気体３０の温度を計測することができなくなる。このため断面積の小さい線である熱抵抗の大きい線で接続することにより、リード５４８とリード５４４およびリード５４５とリード５４９との間の熱抵抗を大きくできる。これにより、熱の影響が温度検出素子５１８に及ばないようにし、被計測気体３０の温度の計測精度を向上している。
【００９２】
またリード５４８はリード５５６やリード５５８やリード５５３、リード５４９はリード５５２により、枠５１２に固定されている。
【００９３】
図１１に樹脂の圧入方向を示す矢印５９２を示している。回路部品を搭載したリードフレームを金型で覆い、金型に樹脂注入用の圧入口５９０を丸印の位置に設け、前記矢印５９２の方向から熱硬化性樹脂を前記金型内に注入する。
【００９４】
図１２は第１樹脂モールド工程により図１１に示すフレーム枠を熱硬化性樹脂でモールドし、熱硬化性樹脂で覆われた状態を示す。このモールド成形により、回路パッケージ４００の表面に計測用流路面４３０が成形され、熱伝達面露出部４３６が計測用流路面４３０に設けられている。突出部４２４の先端部に被計測気体３０の温度を計測するための温度検出部４５２が設けられており、内部に温度検出素子５１８が内蔵されている。突出部４２４の内部では、熱伝達を抑制するために、温度検出素子５１８の電気信号を取り出すためのリードが分断され、熱抵抗の大きい接続線５４６が配置されている。これにより、温度検出部４５２への突出部４２４の根元からの熱伝達が抑制され、熱による影響が抑制される。
この図１２の状態の後、リード５１４が端子毎に切り離され、接続端子４１２や端子４１４となる。
【００９５】
第１樹脂モールド工程において、熱伝達面露出部４３６や開口４３８への樹脂の流れ込みを防ぐことが必要である。このため、第１樹脂モールド工程では、熱伝達面露出部４３６や開口４３８の位置に、樹脂の流れ込みを阻止する、例えばダイヤフラム６７２より大きい入れ駒を当て、その裏面に押さえを当て、両面から挟み込む。図１０（Ｂ）には、熱伝達面露出部４３６や開口４３８あるいは図１０（Ｃ）には、熱伝達面露出部４３６や開口４３８と対応する裏面に、押さえ跡４４２や押さえ跡４４１が残っている。
【００９６】
図１２で枠５１２から切り離されたリードの切断面が、樹脂面から露出することにより、リードの切断面から水分などが使用中に内部に侵入する恐れがある。このようなことがないようにすることが耐久性向上の観点や信頼性向上の観点で重要である。例えばリード切断部が第２樹脂モールド工程で樹脂により覆われ、図１２に示すリード５５２、リード５５３、リード５５４、リード５５５、リード５５６、リード５５８、リード５４４ａやリード５４５ａの枠５１２との切断面が、前記樹脂により覆われる。このことにより枠５１２に固定されているリード５５２の切断面の腐食や切断部からの水の侵入が防止される。リード５４４ａやリード５４５ａやリード５５６の切断面は温度検出部４５２の電気信号を伝える重要なリード部分と近接している。従って切断面を第２樹脂モールド工程で覆うことが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
上記実施例では、空気流量計に本発明のリードフレーム構造を用いたものを説明したが、本発明は、空気流量計だけではなく、リードフレームの両端が別々に固定された種々の電気回路装置に適用できる。
【符号の説明】
【００９８】
30…被計測気体
124…主通路
300…物理量測定装置
302…ハウジング
303…表カバー
304…裏カバー
305…外部接続部
306…外部端子(コネクタ端子)
310…計測部
332…表側第１副通路溝
334…裏側第１副通路溝
343…第２の入口
344…第２の出口
350…第１の入口
352…第１の出口
356…突起部
368…第２副通路溝
372…固定部
380…表カバー第１の突起部
381…裏カバー第１の突起部
383…表カバー第２の突起部
384…裏カバー第２の突起部
385…表カバー窪み部
388…裏カバー第３の突起部
389…第２の入口溝
396…第２副通路貫通孔
398…表側第2副通路溝
399…裏側第2副通路溝
400…回路パッケージ
412…リードフレーム
424…突出部
432…固定面
436…熱伝達面露出部
452…温度検出部
453…除電プレート
518…温度検出素子
544…リード
545…リード
602…流量検出部
672…ダイヤフラム
【図１】
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【図２（Ａ）】
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【図２（Ｂ）】
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【図３（Ａ）】
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【図３（Ｂ）】
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【図４（Ａ）】
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【図４（Ｂ）】
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【図５（Ａ）】
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【図５（Ｂ）】
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【図６（Ａ）】
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【図６（Ｂ）】
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【図７（Ａ）】
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【図７（Ｂ）】
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【図７（Ｃ）】
2018204993.tif 000016
【図７（Ｄ）】
2018204993.tif 000017
【図８（Ａ）】
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【図８（Ｂ）】
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【図８（Ｃ）】
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【図８（Ｄ）】
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【図９】
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【図１０（Ａ）】
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【図１０（Ｂ）】
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【図１０（Ｃ）】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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