(57)【要約】【課題】帯電した塵埃の堆積を抑制することが可能な回路パッケージを提供する。【解決手段】リードフレーム２７７と、流量検出素子（流量センサ２０５）と、その流量検出素子の一部およびリードフレーム２７７の一部を封止する封止部（パッケージ本体２７１）と、を備えた回路パッケージ（チップパッケージ２０８）である。回路パッケージは、封止部から露出したリードフレーム２７７に接続され、封止部から露出した流量検出素子の検出部に対向して配置された金属部材２８０を備える。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームと、流量検出素子と、該流量検出素子の一部および前記リードフレームの一部を封止する封止部と、を備えた回路パッケージであって、
前記封止部から露出した前記リードフレームに接続され、前記封止部から露出した前記流量検出素子の検出部に対向して配置された金属部材を備えることを特徴とする回路パッケージ。
【請求項２】
前記金属部材は、前記検出部が露出された前記封止部の表面に対向する表面被覆部と、前記封止部の前記表面と反対の裏面に対向する裏面被覆部と、前記表面被覆部と前記裏面被覆部とを接続する接続部とを有し、前記表面被覆部と前記裏面被覆部との間に前記封止部を挟み込んで前記封止部に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の回路パッケージ。
【請求項３】
前記リードフレームは、固定電位であることを特徴とする請求項２に記載の回路パッケージ。
【請求項４】
前記固定電位は、接地電位であることを特徴とする請求項３に記載の回路パッケージ。
【請求項５】
前記リードフレームは、前記金属部材の前記接続部に対向する前記封止部の端部に露出され、前記金属部材の前記接続部に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の回路パッケージ。
【請求項６】
前記リードフレームは、導電性を有する接着剤を介して前記金属部材の前記接続部に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の回路パッケージ。
【請求項７】
リードフレームと、流量検出素子と、該流量検出素子の一部および前記リードフレームの一部を封止する封止部と、を備えた回路パッケージであって、
前記封止部から延伸させた前記リードフレームの一部が折り返され、前記封止部から露出した前記流量検出素子の検出部に対向して配置されていることを特徴とする回路パッケージ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回路パッケージを備えることを特徴とする流量測定装置。
【請求項９】
回路基板と、該回路基板に実装された回路パッケージと、前記回路基板および前記回路パッケージを覆う金属部材と、を備えた流量測定装置であって、
前記回路パッケージは、流量検出素子と、該流量検出素子の一部を封止する封止部とを備え、
前記金属部材は、前記封止部から露出した前記流量検出素子の検出部に対向して配置され、前記回路基板の電子回路に接続されていることを特徴とする流量測定装置。
【請求項１０】
前記回路基板は、切欠部を有し、
前記回路パッケージは、前記切欠部に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の流量測定装置。
【請求項１１】
前記金属部材は、前記回路基板に向けて突出する凸部を有し、該凸部を介して前記回路基板の前記電子回路に接続されていることを特徴とする請求項９に記載の流量測定装置。
【請求項１２】
前記金属部材に接合されて前記回路基板および前記回路パッケージを収容するハウジングを備えることを特徴とする請求項９に記載の流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回路パッケージおよび流量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から流体の流量を検出するためのセンサチップを備えた流量センサに関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された発明は、圧入によってセンサチップのメンブレンと絞りとの位置合わせの精度が低下してしまうことを抑制することができる流量センサを提供することを目的としている。この目的を達成する流量センサとして、特許文献１は、以下の構成を特徴とする流量センサを開示している（同文献、請求項１等を参照）。
【０００３】
流量センサは、センサチップと、センサアセンブリと、カバーと、接着剤と、を備えている。センサチップは、表面およびその表面の反対側の裏面と、その裏面の一部が表面側に凹んだことで薄膜化されたメンブレンと、を有し、メンブレンの上方に流れる流体の流量を検出する。センサアセンブリは、実装面を有し、その実装面にセンサチップが設置されている。カバーは、一面を有すると共に、この一面に、メンブレンの上方に流れる流体の流れを絞るための整流用絞りを有している。接着剤は、メンブレンと整流用絞りとが対向するように、カバーをセンサアセンブリの実装面に固定している。
【０００４】
この構成により、カバーとセンサアセンブリとが圧入によって組み合わされていないので、メンブレンと整流用絞りとの位置合わせが圧入の影響を受けることはない。また、カバーは接着剤を介してセンサアセンブリに固定されているので、メンブレンと整流用絞りとの位置合わせの精度が向上する。以上により、圧入によってセンサチップのメンブレンとカバーの整流用絞りとの位置合わせの精度が低下してしまうことを抑制することができる（同文献、第００１１段落等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１０２２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載された従来の流量センサにおいて、センサアセンブリは、ポリフェニレンサルファイドやエポキシ系樹脂をモールド成形することによって構成され、接着剤として、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等が採用されている（同文献、第００１７段落、第００２９段落等を参照）。
【０００７】
同文献の図１および図２において、カバーは、センサアセンブリおよび接着剤と同種の樹脂材料を示すハッチングが施されている。すなわち、上記従来の流量センサは、樹脂製のカバーとセンサアセンブリによって画定された流路を流れる気体の流量をセンサチップによって検出する。しかし、気体が帯電した塵埃を含む場合、センサチップのメンブレンに塵埃が堆積して、流量センサによって検出される流量の誤差が増大するおそれがある。
【０００８】
本開示は、帯電した塵埃の堆積を抑制することが可能な回路パッケージおよび流量測定装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一態様は、リードフレームと、流量検出素子と、その流量検出素子の一部およびリードフレームの一部を封止する封止部と、を備えた回路パッケージであって、前記封止部から露出した前記リードフレームに接続され、前記封止部から露出した前記流量検出素子の検出部に対向して配置された金属部材を備えることを特徴とする回路パッケージである。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の上記一態様によれば、帯電した塵埃の堆積を抑制することが可能な回路パッケージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】内燃機関制御システムのシステム図。
【図２Ａ】物理量検出装置の正面図。
【図２Ｂ】図２Ａに示す物理量検出装置の背面図。
【図２Ｃ】図２Ａに示す物理量検出装置の左側面図。
【図２Ｄ】図２Ａに示す物理量検出装置の右側面図。
【図２Ｅ】図２Ａに示す物理量検出装置の平面図。
【図２Ｆ】図２Ａに示す物理量検出装置の下面図。
【図３Ａ】図２Ａに示す物理量検出装置のカバーを取り外した正面図。
【図３Ｂ】図３Ａに示す物理量検出装置のIIIB‐IIIB線に沿う断面図。
【図４Ａ】図２Ａに示す物理量検出装置のカバーを取り外した正面図。
【図４Ｂ】図４Ａに示す物理量検出装置の回路基板の正面図。
【図４Ｃ】図４Ｂに示す回路基板のIVC‐IVC線に沿う断面図。
【図５Ａ】図４Ａに示す物理量検出装置の回路基板の正面図。
【図５Ｂ】図５Ａに示す回路基板のVB‐VB線に沿う断面図。
【図５Ｃ】図５Ａに示す回路基板のVC‐VC線に沿う断面図。
【図６Ａ】図５Ａに示す回路基板に実装されるチップパッケージの正面図。
【図６Ｂ】図６Ａに示すチップパッケージの金属部材を取り外した正面図。
【図６Ｃ】図６Ａに示すチップパッケージの金属部材を取り外した背面図。
【図６Ｄ】図６Ａに示すチップパッケージの金属部材を取り外した左側面図。
【図６Ｅ】図６Ａに示すチップパッケージの金属部材を取り外した右側面図。
【図６Ｆ】図６Ａに示すチップパッケージの金属部材を取り外した下面図。
【図７】図５Ａに示す回路基板の正面図。
【図８】図２Ａに示す物理量検出装置のVIII‐VIII線に沿う模式的な横断面図。
【図９】図８に示す物理量検出装置のチップパッケージの先端部側の拡大図。
【図１０Ａ】図９に示すチップパッケージの接続工程を説明する拡大図。
【図１０Ｂ】図９に示すチップパッケージの接続工程を説明する拡大図。
【図１１】従来構造および本開示の実施形態の流量検出誤差の一例を示すグラフ。
【図１２Ａ】従来構造および本開示の実施形態の被測定気体の解析モデル。
【図１２Ｂ】従来構造および本開示の実施形態の被測定気体の解析モデル。
【図１３Ａ】図９に示す回路パッケージの変形例を示す斜視図。
【図１３Ｂ】図９に示す回路パッケージの変形例を示す斜視図。
【図１４Ａ】別の実施形態に係る流量測定装置の模式的な横断面図。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示す回路基板と回路パッケージの模式的な平面図。
【図１４Ｃ】図１４Ａに示す流量測定装置の分解斜視図。
【図１４Ｄ】図１４Ａに示すチップパッケージの通路溝の近傍の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本開示に係る回路パッケージおよび流量測定装置の実施形態を説明する。
【００１３】
以下に説明する実施形態は、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、特に車両の吸入空気の物理量を検出する検出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。下記の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る。また、下記の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。下記の実施形態が解決している色々な課題について、さらに下記の実施形態により奏される種々の効果について、下記の実施形態の説明の中で述べる。したがって、下記の説明に記載された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も含んでいる。
【００１４】
以下の実施形態において、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、同じ作用効果を奏する。なお、一度説明した構成については、図に参照符号のみを付し、説明を省略する場合がある。
【００１５】
図１は、流量測定装置の一実施形態である物理量検出装置２０を使用した電子燃料噴射方式の内燃機関制御システム１のシステム図である。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、吸入空気が被計測気体２としてエアクリーナ２１から吸入され、たとえば主通路２２である吸気ボディと、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である被計測気体２の物理量は、本開示に係る流量測定装置の一実施形態である物理量検出装置２０で検出され、その検出された物理量に基づいて燃料噴射弁１４より燃料が供給され、被計測気体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被計測気体２とともに混合気を成形し、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。
【００１６】
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。前記燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体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。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２５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。
【００１７】
エアクリーナ２１を介して取り込まれて主通路２２を流れる吸入空気である被計測気体２の流量、温度、湿度、圧力などの物理量が物理量検出装置２０により検出され、物理量検出装置２０から吸入空気の物理量を表す電気信号が制御装置４に入力される。また、スロットルバルブ２５の開度を計測するスロットル角度センサ２６の出力が制御装置４に入力され、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計測するために、回転角度センサ１７の出力が、制御装置４に入力される。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計測するために、酸素センサ２８の出力が制御装置４に入力される。
【００１８】
制御装置４は、物理量検出装置２０の出力である吸入空気の物理量と、回転角度センサ１７の出力に基づき計測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。これらの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、実際にはさらに物理量検出装置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。
【００１９】
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検出装置２０の出力を主パラメータとして演算される。従って、物理量検出装置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。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、物理量検出装置２０により検出される被計測気体２である吸入空気の物理量の検出精度の向上が極めて重要である。また、物理量検出装置２０が高い信頼性を維持していることも大切である。
【００２０】
物理量検出装置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。物理量検出装置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。また、物理量検出装置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、内燃機関の発熱が主通路２２である吸気管を介して物理量検出装置２０に伝わる。物理量検出装置２０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検出するので、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】
車両に搭載される物理量検出装置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。物理量検出装置２０が解決する具体的な課題や奏する具体的な効果は、以下の実施形態に関する記載の中で説明する。
【００２２】
図２Ａから図２Ｆは、それぞれ、図１に示す物理量検出装置２０の正面図、背面図、左側面図、右側面図、平面図、および下面図である。なお、以下の説明では、主通路２２の中心軸に沿って被計測気体２が流れるものとする。
【００２３】
物理量検出装置２０は、主通路２２の通路壁に設けられた取り付け孔から主通路２２の内部に挿入されて利用される。物理量検出装置２０は、ハウジング２０１と、ハウジング２０１に取り付けられるカバー２０２とを備えている。ハウジング２０１は、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、カバー２０２は、たとえばアルミニウム合金などの導電性材料からなる板状部材によって構成されている。カバー２０２は、薄い板状に形成されて、広い平坦な冷却面を有している。
【００２４】
ハウジング２０１は、物理量検出装置２０を主通路２２である吸気ボディに固定するためのフランジ２１１と、フランジ２１１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から外部に露出するコネクタ２１２と、フランジ２１１から主通路２２の中心に向かって突出するように延びる計測部２１３を有している。
【００２５】
計測部２１３は、フランジ２１１から主通路２２の中心方向に向かって延びる薄くて長い形状を成し、幅広な正面２２１と背面２２２、および幅狭な一対の側面２２３、２２４を有している。計測部２１３は、物理量検出装置２０を主通路２２に取り付けた状態で、主通路２２の内壁から主通路２２の通路中心に向かって突出する。そして、正面２２１と背面２２２が主通路２２の中心軸に沿って平行に配置され、計測部２１３の幅狭な側面２２３、２２４のうち計測部２１３の短手方向一方側の側面２２３が主通路２２の上流側を向くように配置され、計測部２１３の短手方向他方側の側面２２４が主通路２２の下流側を向くように配置される。
【００２６】
計測部２１３は、図２Ｆに示すように、計測部２１３の正面２２１は、短手方向に沿って一方側の側面２２３から他方側の側面２２４まで平坦である。一方、計測部２１３の背面２２２は、角部が面取りされており、かつ、短手方向中間位置から他方側の側面２２４まで移行するにしたがって正面に漸次接近する方向に傾斜している。これにより、計測部２１３の断面形状は、いわゆる流線型になっている。したがって、主通路２２の上流から流れてきた被計測気体２を計測部２１３の正面２２１および背面２２２に沿って円滑に下流に導くことができ、被計測気体２に対する計測部２１３の流体抵抗を小さくすることができる。
【００２７】
計測部２１３の先端部は、計測部２１３の下面が段差状に形成されており、物理量検出装置２０を主通路２２に取り付けた状態で、主通路２２の上流側の下面２２６と、主通路２２の下流側に配置される他方側の下面２２７とを有している。計測部２１３は、一方側の下面２２６よりも他方側の下面２２７の方がさらに突出し、一方側の下面２２６と他方側の下面２２７との間を結ぶ段差面２２８が主通路２２の上流側を向くように配置される。そして、計測部２１３の段差面２２８には、吸入空気などの被計測気体２の一部を計測部２１３内の副通路に取り込むための入口２３１が開口して設けられている。そして、計測部２１３の短手方向他方側の側面２２４でかつ段差面２２８に対向する位置には、計測部２１３内の副通路に取り込んだ被計測気体２を主通路２２に戻すための第１出口２３２及び第２出口２３３が開口して設けられている。
【００２８】
つまり、計測部２１３は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向の上流側に向けて配置される第１壁部としての側面２２３を有する。また、計測部２１３は、第１壁部よりも計測部２１３の先端部側でかつ主通路２２における被計測気体２の流れ方向の下流側の位置において被計測気体２の流れ方向の上流側に向けて配置される第２壁部としての段差面２２８を有する。この第２壁部としての段差面２２８に、副通路の入口２３１が開口している。
【００２９】
物理量検出装置２０は、副通路の入口２３１が、フランジ２１１から主通路２２の中心方向に向かって延びる計測部２１３の先端部に設けられているので、主通路２２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副通路に取り込むことができる。このため、物理量検出装置２０は、主通路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。
【００３０】
主通路２２の内壁面近傍では、主通路２２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２の温度が異なる状態となり、主通路２２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２２がエンジンの吸気ボディである場合は、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２２の内壁面近傍の気体は、主通路２２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。また、主通路２２の内壁面近傍では流体抵抗が大きく、主通路２２の平均的な流速に比べ、流速が低くなる。このため、主通路２２の内壁面近傍の気体を被計測気体２として副通路に取り込むと、主通路２２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おそれがある。
【００３１】
物理量検出装置２０は、フランジ２１１から主通路２２の中央に向かって延びる薄くて長い計測部２１３の先端部に入口２３１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、物理量検出装置２０は、フランジ２１１から主通路２２の中央に向かって伸びる計測部２１３の先端部に入口２３１が設けられているだけでなく、副通路の第１出口２３２および第２出口２３３も計測部２１３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。
【００３２】
物理量検出装置２０は、計測部２１３が主通路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２２３、２２４の幅は、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、狭い形状を成している。これにより、物理量検出装置２０は、被計測気体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。
【００３３】
物理量検出装置２０は、図２Ｂに示すように、計測部２１３の先端部に、温度検出部である吸気温度センサ２０３が設けられている。吸気温度センサ２０３は、計測部２１３の外に露出して設けられている。吸気温度センサ２０３は、円柱状のセンサ本体２０３ａと、センサ本体２０３ａの軸方向両端部から互いに離間する方向に向かって突出する一対のリード２０３ｂとを有するアキシャルリード部品によって構成されている。計測部２１３には、吸気温度センサ２０３を保護するためのプロテクタ２０２ａが設けられている。
【００３４】
物理量検出装置２０の計測部２１３は、主通路２２に設けられた取り付け孔から内部に挿入され、物理量検出装置２０のフランジ２１１が主通路２２に当接され、ねじで主通路２２に固定される。フランジ２１１は、所定の板厚からなる平面視略矩形状を有しており、図２Ｅおよび図２Ｆに示すように、対角線上の角部に固定穴部２４１が対をなして設けられている。固定穴部２４１は、フランジ２１１を貫通する貫通孔２４２を有している。フランジ２１１は、固定穴部２４１の貫通孔２４２に、不図示の固定ネジが挿通されて主通路２２のネジ穴に螺入されることにより主通路２２に固定される。
【００３５】
図２Ｅに示すように、フランジ２１１の上面には第１リブ２４３と、第２リブ２４４と、第３リブ２４５と、第４リブ２４６とが設けられている。第１リブ２４３は、固定穴部２４１とコネクタ２１２との間を直線的に接続している。第２リブ２４４は、固定穴部２４１の貫通孔２４２の周囲を囲み、断面形状がテーパ状に設けられている。第３リブ２４５は、フランジ２１１の外周部に沿って設けられている。第４リブ２４６は、フランジ２１１の対角線上でかつ第１リブ２４３に交差する方向に延在している。
【００３６】
第１リブ２４３は、主通路２２へのねじ固定力が作用する固定穴部２４１と、立体形状により剛性が比較的高いコネクタ２１２との間に亘って直線的に設けられているので、フランジ補強効果が高い。したがって、第１リブ２４３を有していないものと比較して、フランジ２１１の厚さを薄くすることができ、ハウジング全体の軽量化を図ることができ、また、ハウジング２０１の成形時にフランジ２１１を構成する樹脂の収縮の影響を低減することができる。
【００３７】
コネクタ２１２は、図２Ｅに示すように、その内部に４本の外部端子２４７と補正用端子２４８が設けられている。外部端子２４７は、物理量検出装置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物理量検出装置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。補正用端子２４８は、生産された物理量検出装置２０の計測を行い、それぞれの物理量検出装置２０に関する補正値を求めて、物理量検出装置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る。
【００３８】
上記メモリに補正値が記憶された後の物理量検出装置２０の計測動作では、その記憶された補正値を表す補正データが使用され、補正用端子２４８は使用されない。したがって、外部端子２４７が他の外部機器に接続されるときに、補正用端子２４８が邪魔にならないように、補正用端子２４８と外部端子２４７とは異なる形状を有している。図２Ｅに示す例では、外部端子２４７よりも補正用端子２４８が短く、外部端子２４７に接続される外部機器への接続端子がコネクタ２１２に挿入されても、接続の障害にならないようになっている。
【００３９】
図３Ａは、図２Ａに示す物理量検出装置２０のカバー２０２を取り外した正面図である。図３Ｂは、図３Ａに示す物理量検出装置のIIIB‐IIIB線に沿う断面図である。なお、図３Ａおよび図３Ｂでは、回路基板２０７を封止しているホットメルト接着剤２０９を省略している。
【００４０】
ハウジング２０１には、計測部２１３内に副通路２３４を形成するための副通路溝２５０と、回路基板２０７を収容するための回路室２３５が設けられている。回路室２３５と副通路溝２５０は、計測部２１３の正面に凹設されており、計測部２１３の短手方向一方側と他方側に分かれて配置されている。回路室２３５は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向上流側の位置に配置され、副通路２３４は、回路室２３５よりも主通路２２における被計測気体２の流れ方向下流側の位置に配置される。
【００４１】
ハウジング２０１には、主通路２２を流れる被計測気体２の流量を計測するための流量センサを備えるチップパッケージ２０８が回路基板２０７に実装された状態で収容されている。チップパッケージ２０８は、本開示に係る回路パッケージの一実施形態であり、チップパッケージ２０８の一部が回路基板２０７の端部から側方に突出した状態で回路基板２０７の基板面に固定されている。チップパッケージ２０８は、副通路２３４と回路室２３５との間に亘って配置されている。
【００４２】
詳細については後述するが、本開示の回路パッケージの一実施形態であるチップパッケージ２０８は、次の構成を主な特徴としている（図８を参照）。チップパッケージ２０８は、リードフレーム２７７と、流量検出素子である流量センサ２０５と、その流量検出素子の一部およびリードフレーム２７７の一部を封止する封止部であるパッケージ本体２７１と、を備えている。そして、チップパッケージ２０８は、封止部であるパッケージ本体２７１から露出したリードフレーム２７７に接続され、その封止部から露出した流量検出素子の検出部に対向して配置された金属部材２８０を備える。
【００４３】
図３Ａに示す副通路溝２５０は、カバー２０２との協働により副通路２３４を形成する。副通路２３４は、計測部２１３の突出方向（長手方向）に沿って延在して設けられている。副通路２３４を形成する副通路溝２５０は、第１副通路溝２５１と、第１副通路溝２５１の途中で分岐する第２副通路溝２５２とを有している。第１副通路溝２５１は、計測部２１３の段差面２２８に開口する入口２３１と、計測部２１３の他方側の側面でかつ段差面２２８に対向する位置に開口する第１出口２３２との間に亘って、計測部２１３の短手方向に沿って延在するように形成されている。入口２３１は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向上流側を向くように開口されている。第１副通路溝２５１は、主通路２２内を流れる被計測気体２を入口２３１から取り込み、その取り込んだ被計測気体２を第１出口２３２から主通路２２に戻す第１副通路を構成する。第１副通路は、入口２３１から主通路２２内における被計測気体２の流れ方向に沿って延在し、第１出口２３２までつながる。
【００４４】
第２副通路溝２５２は、第１副通路溝２５１の途中位置で分岐して計測部２１３の長手方向に沿って計測部２１３の基端部側（フランジ２１１側）に向かって延在する。そして、計測部２１３の基端部で計測部２１３の短手方向他方側に向かって折れ曲がり、Ｕターンして再び計測部２１３の長手方向に沿って計測部２１３の先端部に向かって延在する。そして、第１出口２３２の手前で計測部２１３の短手方向他方側に向かって折曲され、計測部２１３の他方側の側面２２４に開口する第２出口２３３に連続するように設けられている。第２出口２３３は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向下流側を向くように開口されている。第２出口２３３は、第１出口２３２とほぼ同等または若干大きい開口面積を有しており、第１出口２３２よりも計測部２１３の長手方向基端部側に隣接した位置に形成されている。
【００４５】
第２副通路溝２５２は、第１副通路から分岐されて流れ込んだ被計測気体２を通過させて第２出口２３３から主通路２２に戻す第２副通路を構成する。第２副通路は、計測部２１３の長手方向に沿って往復する経路を有する。つまり、第２副通路は、第１副通路の途中で分岐して、計測部２１３の基端部側に向かって延在し、計測部２１３の基端部側で折り返されて計測部２１３の先端部側に向かって延在し、入口２３１よりも主通路２２内における被計測気体２の流れ方向下流側で被計測気体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２３３につながる経路を有する。第２副通路溝２５２は、その途中位置に流量センサ２０５が配置されている。第２副通路溝２５２は、第２副通路の通路長さをより長く確保することができ、主通路内に脈動が生じた場合に、流量センサ２０５への影響を小さくすることができる。
【００４６】
上記構成によれば、計測部２１３の延びる方向に沿って副通路２３４を形成することができ、副通路２３４の長さを十分に長く確保できる。これにより、物理量検出装置２０は、十分な長さの副通路２３４を備えることができる。したがって、物理量検出装置２０は、流体抵抗を小さい値に抑えられるとともに高い精度で被計測気体２の物理量を計測することが可能である。
【００４７】
第１副通路溝２５１は、入口２３１から第１出口２３２まで計測部２１３の短手方向に沿って延在して設けられているので、入口２３１から第１副通路内に侵入した塵埃などの異物をそのまま第１出口２３２から排出させることができる。これにより、異物が第２副通路に侵入するのを抑制し、第２副通路内の流量センサ２０５に影響を与えるのを抑制することができる。
【００４８】
第１副通路溝２５１の入口２３１と第１出口２３２は、入口２３１の方が第１出口２３２よりも大きな開口面積を有している。入口２３１の開口面積を第１出口２３２よりも大きくすることによって、第１副通路に流入した被計測気体２を、第１副通路の途中で分岐している第２副通路にも確実に導くことができる。
【００４９】
第１副通路溝２５１の入口２３１と第１出口２３２は、入口２３１の方が第１出口２３２よりも大きな開口面積を有している。入口２３１の開口面積を第１出口２３２よりも大きくすることによって、第１副通路に流入した被計測気体２を、第１副通路の途中で分岐している第２副通路にも確実に導くことができる。
【００５０】
第１副通路溝２５１の入口２３１には、長手方向中央位置に突起部２５３が設けられている。突起部２５３は、入口２３１の大きさを長手方向に２等分して、それぞれの開口面積を第１出口２３２及び第２出口２３３よりも小さくしている。突起部２５３は、入口２３１から第１副通路に侵入可能な異物の大きさを第１出口２３２及び第２出口２３３よりも小さいものだけに規制し、異物によって第１出口２３２や第２出口２３３が塞がれるのを防ぐことができる。
【００５１】
図３Ａに示すように、回路室２３５は、計測部２１３の短手方向一方側に設けられており、回路基板２０７が収容されている。回路基板２０７は、計測部の長手方向に沿って延在する長方形状を有しており、その表面には、チップパッケージ２０８と、圧力センサ２０４と、温湿度センサ２０６が実装されている。
【００５２】
チップパッケージ２０８は、回路基板２０７に実装されている。チップパッケージ２０８には、流量センサ２０５と、流量センサ２０５を駆動する電子部品であるＬＳＩとが実装されている。チップパッケージ２０８は、第２副通路溝２５２内に流量センサ２０５が配置されるように、回路基板２０７の長手方向中央位置で回路基板２０７から短手方向他方側にチップパッケージ２０８の一部が突出した状態で実装されている。
【００５３】
圧力センサ２０４は、チップパッケージ２０８よりも回路基板２０７の長手方向基端部側に実装されており、温湿度センサ２０６は、チップパッケージ２０８よりも回路基板２０７の長手方向先端側に実装されている。そして、回路基板２０７の表面には、吸気温度センサ２０３のリードが接続されている。吸気温度センサ２０３は、温湿度センサ２０６よりも回路基板２０７の長手方向先端側の位置にリード２０３ｂが接続され、センサ本体２０３ａが回路基板２０７から長手方向にはみ出して計測部２１３の外部に露出した位置に配置されるように実装されている。
【００５４】
計測部２１３には、その長手方向に沿って基端部側から先端部側に向かって（計測部２１３の突出方向に向かって）、（１）圧力センサ２０４、（２）流量センサ２０５、（３）温湿度センサ２０６、（４）吸気温度センサ２０３が順番に配置されている。（１）圧力センサ２０４は、被計測気体２の圧力を検出し、流量センサ２０５は、被計測気体２の流量を検出する。温湿度センサ２０６は、被計測気体２の湿度を検出し、吸気温度センサは、被計測気体２の温度を検出する
【００５５】
物理量検出装置２０は、たとえば自動車のエンジンルーム内に配置される。エンジンルーム内の温度は、６０℃から１００℃であり、主通路２２を通過する被計測気体２の温度は平均２５℃である。したがって、物理量検出装置２０には、フランジ２１１側からエンジンルーム内の熱が伝達され、その温度分布は、フランジ２１１側から計測部２１３の先端部側に向かって移行するにしたがって漸次温度が低くなる。
【００５６】
したがって、本実施形態の計測部２１３では、最も熱影響が小さい（１）圧力センサ２０４を基端側に配置し、次に高温側で熱影響が小さい（２）流量センサ２０５を（１）圧力センサ２０４よりも計測部２１３の先端部側に配置する。そして、次に低温側で熱影響が小さい（３）温湿度センサ２０６を（２）流量センサ２０５よりも計測部２１３の先端部側に配置に配置し、最も熱影響を受けやすい（４）吸気温度センサ２０３を計測部２１３の先端部に配置する構成とした。
【００５７】
本実施形態によれば、回路基板２０７を計測部２１３の長手方向に沿って延在するように配置しているので、フランジ２１１からの熱伝導距離を主通路２２の中心軸近傍まで確保できる。そして、（１）〜（４）の各センサを、計測部２１３の基端部から先端部に向かって熱影響の小さい順に並べて配置しているので、各センサのセンサ性能を確保することができる。また、回路基板２０７を、計測部２１３の短手方向一方側に配置することで空気への熱伝導率を促進させることができる。
【００５８】
図４Ａは、図２Ａに示す物理量検出装置のカバーを取り外した正面図である。図４Ｂは、図４Ａに示す物理量検出装置の回路基板の正面図である。図４Ｃは、図４Ｂに示す回路基板のIVC‐IVC線に沿う断面図である。
【００５９】
回路基板２０７は、ホットメルト接着剤２０９が塗布されて、回路基板２０７と各センサとの導通部が保護されている。各センサのセンサ面は、ホットメルト接着剤２０９に覆われずに露出しており、センシング機能は失われない。ホットメルト接着剤２０９は、たとえば弾性変形可能な弾力性を有する熱可塑性樹脂材料により構成されており、加熱軟化された状態で回路基板２０７に塗布される。
【００６０】
回路室は、図４Ａにハッチングで示される部分が接着剤によってカバーに接着され、接着剤とホットメルト接着剤２０９によって回路基板２０７の正面側が３つの部屋Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に気密的に仕切られるようになっている。具体的には、ハウジング２０１に一体成形されたコネクタターミナル２１４と回路基板２０７の接続端子部とが接続される第１室Ｒ１と、圧力センサ２０４とチップパッケージ２０８の一部が収容される第２室Ｒ２と、温湿度センサ２０６が収容されかつ吸気温度センサ２０３のリード２０３ｂが挿通される第３室Ｒ３が形成される。
【００６１】
第１室Ｒ１は、正面側がカバー２０２によって封止されており、計測部２１３の外側から隔離された密閉空間となっている。したがって、コネクタターミナル２１４と接続端子との接続部分が、被計測気体２に含まれているガスと接触して腐食するのを防ぐことができる。第２室Ｒ２は、カバー２０２との間の隙間を介して第２副通路溝２５２と連通しており、圧力センサ２０４による圧力の計測が可能になっている。第３室Ｒ３は、計測部２１３の下面２２６に開口する吸気温度センサ用のリード挿通穴２１６を介して計測部２１３の外側と連通しており、温湿度センサ２０６による温湿度の計測が可能になっている。
【００６２】
ハウジング２０１には、コネクタターミナル２１４が一体成形されている。コネクタターミナル２１４は、基端がコネクタ２１２内の外部端子に接続されており、先端が回路室２３５内に突出して設けられている。コネクタターミナル２１４は、先端が幅方向に弾性変形可能な端子（ニードルアイ）を有しており、回路基板２０７を回路室２３５に配置することによって、端部を回路基板２０７のスルーホール２６１に圧入して電気的な接続をするプレスフィット構造となっている。
【００６３】
カバー２０２は、たとえばアルミニウム合金やステンレス合金などの金属製の導電性材料によって構成されている。カバー２０２は、計測部２１３の正面を覆う平板形状を有しており、接着剤によって計測部２１３に固定される。カバー２０２は、計測部２１３の回路室２３５を覆い、また、計測部２１３の副通路溝２５０との協働により副通路を構成する。カバー２０２は、所定のコネクタターミナル２１４との間に導電性の中間部材を介在させることによってグランドに電気的に接続されており、除電機能を有している。
【００６４】
図５Ａは、図４Ａに示す物理量検出装置２０の回路基板２０７の正面図である。図５Ｂは、図５Ａに示す回路基板２０７のVB‐VB線に沿う断面図である。図５Ｃは、図５Ａに示す回路基板２０７のVC‐VC線に沿う断面図である。なお、図５Ａから図５Ｃでは、回路基板２０７を封止しているホットメルト接着剤２０９を省略している。
【００６５】
回路基板２０７は、計測部２１３の長手方向に沿って延在する長方形を有している。回路基板２０７の長手方向一方端部には、ハウジング２０１のコネクタターミナル２１４が圧入されるスルーホール２６１が設けられている。そして、スルーホール２６１に隣接する位置に、圧力センサ２０４が設けられている。圧力センサ２０４は、図５Ａに示すように１個でもよく、また、複数を並べて配置してもよい。
【００６６】
回路基板２０７の長手方向中央位置には、チップパッケージ２０８が固定されている。チップパッケージ２０８は、回路基板２０７の端部から一部が突出してはみ出すように実装されている。具体的には、チップパッケージ２０８は、回路基板２０７の長手方向中央位置で短手方向一方側に偏倚した位置に基端部が固定されており、回路基板２０７から短手方向に沿って突出した位置に先端部が配置されている。チップパッケージ２０８の先端部には、流量センサ２０５が設けられており、第２副通路溝２５２内に配置されるようになっている。
【００６７】
回路基板２０７は、回路基板２０７の基板面上の位置でかつチップパッケージ２０８よりもチップパッケージ２０８の突出方向とは反対の方向に偏倚した位置に、チップパッケージ２０８の幅よりも広い平坦な余白領域Ｓを有している。余白領域Ｓは、チップパッケージ２０８よりも短手方向他方側の位置に設けられており、回路部品が配置されておらず基板面が露出している。余白領域Ｓは、回路配線を有するが、回路部品が未実装の領域である。
【００６８】
チップパッケージ２０８を回路基板２０７からはみ出すように実装することにより、チップパッケージ２０８全体が回路基板２０７の表面に収まるように実装した場合と比較して、回路基板２０７の小型化を図ることができる。また、回路基板２０７のチップパッケージ２０８よりも短手方向他方側の領域に、余白領域Ｓを設けている。これにより、複数の回路基板２０７にチップパッケージ２０８を実装する際に、隣接する他の回路基板２０７の余白領域Ｓの上に、回路基板２０７から突出したチップパッケージ２０８の先端部を載せることができる。
【００６９】
つまり、余白領域Ｓは、複数の回路基板２０７をチップパッケージ２０８の突出方向に複数並べた状態で、隣接する他の回路基板２０７に実装されているチップパッケージ２０８の突出部分を載置可能な大きさを有している。したがって、チップパッケージ２０８全体が回路基板２０７の表面に収まるように実装した場合と比較して、同一サイズの基板シートでより多くの数の回路基板２０７を作ることができ、回路基板２０７の取り数を向上させることができ、生産性を上げることができる。
【００７０】
吸気温度センサ２０３は、図５Ａに示すように、回路基板２０７の長手方向他方端部から長手方向に沿って突出して配置されている。回路基板２０７の長手方向他方端部には、吸気温度センサ２０３の一対のリード２０３ｂがそれぞれ挿通されるスルーホール２６２が設けられている。吸気温度センサ２０３の一対のリード２０３ｂは、各端部がそれぞれスルーホール２６２に挿入されており、回路基板２０７の表面に沿うように折曲されて、回路基板２０７の長手方向他方端部から平行に突出している。一対のリード２０３ｂに対向する回路基板２０７の基板面には、ハンダ用のパッド２６３が設けられており、リードにハンダ付けされている。そして、回路基板２０７から所定距離だけ離れた位置にセンサ本体２０３ａを支持している。
【００７１】
図６Ａは、図５Ａに示す回路基板２０７に実装されるチップパッケージ２０８に金属部材２８０を取付けた状態の正面図である。図６Ｂから図６Ｆは、それぞれ、図６Ａに示すチップパッケージ２０８から金属部材２８０を取り外した状態の正面図、背面図、左側面図、右側面図、下面図である。図７は、図５Ａに示す回路基板２０７の正面図である。図８は、図２Ａに示す物理量検出装置２０のVIII‐VIII線に沿う模式的な横断面図である。なお、図７に示す回路基板２０７は、チップパッケージ２０８を含む回路部品が未実装の状態である。
【００７２】
前述のように、本開示に係る回路パッケージの一実施形態であるチップパッケージ２０８は、次の構成を主な特徴としている。チップパッケージ２０８は、リードフレーム２７７と、流量検出素子である流量センサ２０５と、その流量センサ２０５の一部およびリードフレーム２７７の一部を封止する封止部であるパッケージ本体２７１と、を備えている。そして、チップパッケージ２０８は、パッケージ本体２７１から露出したリードフレーム２７７に接続され、パッケージ本体２７１から露出した流量センサ２０５の検出部に対向して配置された金属部材２８０を備える。以下、本開示に係る回路パッケージの一実施形態であるチップパッケージ２０８について詳細に説明する。
【００７３】
チップパッケージ２０８は、ＬＳＩを含む電子部品と、電子部品によって駆動される流量センサ２０５をリードフレーム２７７の上に搭載し、熱硬化性樹脂で封止することによって構成された回路パッケージである。チップパッケージ２０８は、略平板形状に樹脂成形されたパッケージ本体２７１を有している。パッケージ本体２７１は、長方形を有しており、計測部２１３の短手方向に沿って延在している。パッケージ本体２７１の長手方向一方側の基端部は回路室２３５に配置され、パッケージ本体２７１の長手方向他方側の先端部は第２副通路溝２５２内に配置される。
【００７４】
パッケージ本体２７１の先端部には、図３Ａ、図６Ｂおよび図６Ｆに示すように、パッケージ本体２７１の表面に凹設され、第２副通路溝２５２内で第２副通路溝２５２に沿って延在する通路溝２７３が設けられている。通路溝２７３は、パッケージ本体２７１の短手方向に沿って短手方向一方側の端部から短手方向他方側の端部までの全幅に亘って形成されている。通路溝２７３の延在方向の中央部には、流量センサ２０５が配置されている。
【００７５】
また、通路溝２７３は、たとえば、図６Ｂに示すように、流量センサ２０５が配置された延在方向の中央部の断面積が最小になる絞り形状を有している。より具体的には、通路溝２７３を横断する方向における通路溝２７３の幅は、被計測気体２の流れ方向における上流側の開口部と下流側の開口部、すなわち延在方向の両端部において最も広くなり、流量センサ２０５が配置された延在方向の中央部において最も狭くなっている。
【００７６】
また、通路溝２７３の内側壁は、延在方向の両端部から流量センサ２０５の両端部までの部分が、通路溝２７３の幅方向内側に向けて凸となる滑らかな曲面形状を有している。すなわち、通路溝２７３の幅は、流量センサ２０５から通路溝２７３の延在方向の両端部まで二次曲線的に拡大している。
【００７７】
また、通路溝２７３は、たとえば、図６Ｆに示すように、幅方向の両側の内側壁が底壁に対しておおむね垂直に立ち上がる矩形の溝形状を有している。また、通路溝２７３は、たとえば、底壁に垂直な深さが、最も狭い延在方向の中央部の幅の１／２よりも大きい深溝状に形成されている。
【００７８】
パッケージ本体２７１の基端部には、複数本の接続端子２７２が突出して設けられている。チップパッケージ２０８は、これら複数の接続端子２７２を回路基板２０７のパッド２６４にハンダ付けすることにより回路基板２０７に固定される。パッケージ本体２７１の先端部には、流量検出素子である流量センサ２０５が設けられている。
【００７９】
流量センサ２０５は、導電ワイヤによって電子部品に接続され、第２副通路内に露出して配置されている。流量センサ２０５は、パッケージ本体２７１の表面に凹設された通路溝２７３内に設けられている。流量センサ２０５は、薄膜部を備えるダイヤフラム構造を有し、薄膜部は封止部であるパッケージ本体２７１から部分的に露出している。パッケージ本体２７１のダイヤフラム裏面側には閉塞された空間室が形成されている。空間室は、パッケージ本体２７１の内部に形成された換気通路を介して、パッケージ本体２７１の基端部の表面に開口する換気口２７４と連結されている。
【００８０】
パッケージ本体２７１の基端部の裏面には、回路基板２０７に位置決めするための位置決め凸部２７５が設けられている。位置決め凸部２７５は、パッケージ本体２７１の短手方向に離れた位置に対をなして設けられている。回路基板２０７には、パッケージ本体２７１の位置決め凸部２７５が挿入される位置決め穴２６５が設けられている。チップパッケージ２０８は、パッケージ本体２７１の位置決め凸部２７５を回路基板２０７の位置決め穴２６５に挿入することによって回路基板２０７に対する位置決めを行うことができる。
【００８１】
また、パッケージ本体２７１の裏面には、チップパッケージ２０８を回路基板２０７に取り付ける際に、パッケージ本体２７１の回路基板２０７に対する姿勢を決めるための突起部２７６が設けられている。突起部２７６は、図６Ｃに示すように、基端部の四隅と、先端部の短手方向中央の位置に設けられている。基端部側の突起部２７６は、回路基板２０７の基板面に当接して回路基板２０７の上にパッケージ本体２７１を支持し、先端部側の突起部２７６は、隣接する他の回路基板２０７の余白領域Ｓの上に支持する。突起部２７６は、半球形状を有しており、回路基板２０７の基板面の凹凸や傾きに対して点接触して、パッケージ本体２７１を適切に支持することができる。
【００８２】
チップパッケージ２０８は、パッケージ本体２７１の基端部が回路基板２０７の上に配置され、パッケージ本体２７１の先端部が回路基板２０７から側方に突出した位置に配置されるので、バランスが悪く、先端部側が回路基板２０７の裏面側に下がり、基端部側が回路基板２０７の表面から浮き上がるように傾くおそれがある。
【００８３】
本実施形態では、パッケージ本体２７１の裏面に突起部２７６を設けている。そして、チップパッケージ２０８を回路基板２０７に実装するときに、複数の回路基板２０７を隣接して配置し、パッケージ本体２７１の先端部と基端部を、それぞれ回路基板２０７の上と、隣接する他の回路基板２０７の上の両方に載せて支持する。これにより、チップパッケージ２０８の実装時のパッケージ本体２７１の傾きを防ぐことができる。したがって、接続端子２７２を回路基板２０７のパッド２６４にハンダ付けすることによって、回路基板２０７に対してチップパッケージ２０８を正しい姿勢状態で固定することができる。
【００８４】
図９は、図８に示す物理量検出装置２０のチップパッケージ２０８の先端部側の拡大図である。図１０Ａおよび図１０Ｂは、図９に示すチップパッケージ２０８のリードフレーム２７７と金属部材２８０との接続工程を説明する拡大図である。金属部材２８０は、たとえばチップパッケージ２０８の封止部であるパッケージ本体２７１の先端部を覆うように配置され、通路溝２７３とともに流量センサ２０５の測定対象である被計測気体２の流路を形成している。
【００８５】
本実施形態のチップパッケージ２０８において、リードフレーム２７７は、たとえば次の手順によって、パッケージ本体２７１の先端部に露出させることができる。まず、切断前の枠状のリードフレーム２７７に、複数のチップパッケージ２０８のパッケージ本体２７１を成形する。次に、枠状のリードフレーム２７７を切断して個々のチップパッケージ２０８を分離する。このとき、パッケージ本体２７１の先端部に必要な長さで突出したリードフレーム２７７の一部が残るように、枠状のリードフレーム２７７を切断する。これにより、チップパッケージ２０８のパッケージ本体２７１の先端部からリードフレーム２７７を突出させ、パッケージ本体２７１の先端部に露出させることができる。
【００８６】
本実施形態のチップパッケージ２０８において、リードフレーム２７７は、たとえば、固定電位である。また、本実施形態のチップパッケージ２０８において、リードフレーム２７７の固定電位は、たとえば、接地電位である。
【００８７】
金属部材２８０は、たとえば、図６Ａに示すように、パッケージ本体２７１の表面に凹設された通路溝２７３における被計測気体２の上流端から下流端までの全体を覆うように設けられている。また、金属部材２８０は、第２副通路溝２５２に突出して配置されるパッケージ本体２７１の先端部の表面の全面を覆うように配置されている。金属部材２８０とパッケージ本体２７１の通路溝２７３とによって、流量センサ２０５によって流量が測定される被計測気体２の流路が形成されている。
【００８８】
金属部材２８０は、たとえば、アルミニウム合金、銅合金、ステンレス鋼など、導電性を有する材料からなる金属板によって構成されている。金属部材２８０は、たとえば、チップパッケージ２０８の封止部であるパッケージ本体２７１から露出したリードフレーム２７７に接触することで、リードフレーム２７７に電気的に接続されている。
【００８９】
金属部材２８０は、たとえば、表面被覆部２８１と、裏面被覆部２８２と、これらを接続する接続部２８３とを有し、表面被覆部２８１と接続部２８３との間および裏面被覆部２８２と接続部２８３との間が略直角に折り曲げられた角形のＵ字形状に形成されている。表面被覆部２８１は、たとえば、流量検出素子である流量センサ２０５の検出部が露出された封止部であるパッケージ本体２７１の表面に接し、パッケージ本体２７１の表面に対向している。裏面被覆部２８２は、たとえば、パッケージ本体２７１の表面と反対の裏面に接し、パッケージ本体２７１の裏面に対向している。接続部２８３は、表面被覆部２８１と裏面被覆部２８２とを接続している。金属部材２８０は、たとえば、弾性力によって表面被覆部２８１と裏面被覆部２８２との間にパッケージ本体２７１を挟み込んでパッケージ本体２７１に固定されている。
【００９０】
本実施形態のチップパッケージ２０８において、リードフレーム２７７は、たとえば、金属部材２８０の接続部２８３に対向する封止部の端部、すなわち、パッケージ本体２７１の端部に露出され、金属部材２８０の接続部２８３に接続されている。より具体的には、金属部材２８０の接続部２８３は、図１０Ａに示すように、パッケージ本体２７１の端部に露出したリードフレーム２７７に対応する位置に、リードフレーム２７７を圧入するためのテーパ状の凹部または凹溝２８４を有している。この凹部または凹溝２８４は、開口部よりも底部において幅が狭くなり、底部における幅がリードフレーム２７７の厚みよりも小さくなるように設けられている。
【００９１】
このような構成により、チップパッケージ２０８のリードフレーム２７７と金属部材２８０との接続工程は、たとえば、以下の手順で行うことができる。まず、パッケージ本体２７１のリードフレーム２７７が露出した端部を、図９に示す角Ｕ字形状の金属部材２８０の開口部から底部の接続部２８３へ向けて、金属部材２８０の表面被覆部２８１と裏面被覆部２８２との間に挿入していく。すると、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、パッケージ本体２７１の端部に露出したリードフレーム２７７が、金属部材２８０の接続部２８３のテーパ状の凹部または凹溝２８４に圧入され、リードフレーム２７７と金属部材２８０とが接して電気的に接続される。なお、リードフレーム２７７は、導電性を有する接着剤を介して金属部材２８０の接続部２８３に接続されていてもよい。
【００９２】
以下、本開示の回路パッケージの一実施形態であるチップパッケージ２０８および本開示の流量測定装置の一実施形態である物理量検出装置２０の作用について説明する。
【００９３】
図１に示すように、物理量検出装置２０は、たとえば、主通路２２の通路壁に設けられた取り付け孔から主通路２２の内部に挿入され、図２Ａに示すフランジ２１１が主通路２２の通路壁に固定される。内燃機関１０の動作に基づき、吸入空気が被計測気体２としてエアクリーナ２１から吸入され、被計測気体２が主通路２２を流れる。主通路２２を流れる被計測気体２は、物理量検出装置２０の計測部２１３に設けられた入口２３１から、図３Ａに示す計測部２１３内の副通路２３４に取り込まれる。物理量検出装置２０の入口２３１から計測部２１３内の副通路２３４に取り込まれた被計測気体２の一部は、第１副通路溝２５１とカバー２０２によって画定された第１副通路を流れ、第１出口２３２から排出されて主通路２２に戻る。
【００９４】
また、物理量検出装置２０の入口２３１から計測部２１３内の副通路２３４に取り込まれた被計測気体２の他の一部は、第１副通路から第２副通路溝２５２とカバー２０２によって画定された第２副通路に流入する。第２副通路に流入した被計測気体２は、図８に示すように、チップパッケージ２０８の金属部材２８０と通路溝２７３とによって画定された流路およびチップパッケージ２０８の表面側と裏面側を流れる。このとき、チップパッケージ２０８に設けられた流量センサ２０５によって、金属部材２８０と通路溝２７３との間の流路を流れる被計測気体２の流量が測定される。
【００９５】
被計測気体２に含まれる塵埃の多くは、第１副通路溝２５１とカバー２０２によって画定された第１副通路を流れる被計測気体２とともに、第１出口２３２から排出されて主通路２２に戻る。しかし、被計測気体２に含まれる塵埃の一部は、第１副通路から第２副通路溝２５２とカバー２０２によって画定された第２副通路に流入する被計測気体２とともに、流量センサ２０５に到達する。たとえば、流量センサ２０５に到達した塵埃が帯電している場合、流量センサ２０５の薄膜部に塵埃が堆積して、流量センサ２０５によって検出される流量の誤差が増大するおそれがある。
【００９６】
ここで、本開示の回路パッケージの一実施形態であるチップパッケージ２０８は、前述のように、リードフレーム２７７と、流量検出素子である流量センサ２０５と、その流量センサ２０５の一部およびリードフレーム２７７の一部を封止する封止部であるパッケージ本体２７１と、を備えている。そして、チップパッケージ２０８は、封止部であるパッケージ本体２７１から露出したリードフレーム２７７に接続され、パッケージ本体２７１から露出した流量センサ２０５の検出部に対向して配置された金属部材２８０を備えている。この構成により、帯電した塵埃の電荷を金属部材２８０によって除去することができる。この金属部材２８０による塵埃の除電効果によって、流量センサ２０５の薄膜部に対する塵埃の堆積を抑制して、流量センサ２０５の耐汚損性能を大幅に改善することができ、被計測気体２の流量の検出誤差を抑制して流量を正確に検出することができる。
【００９７】
図１１は、チップパッケージ２０８を備えた物理量検出装置２０の流量検出誤差と、金属部材２８０を有しない従来構造の流量センサの流量検出誤差の一例を示すグラフである。図１１において、縦軸は流量の検出誤差ｄＱ／Ｑ［％］であり、横軸は時間［ｓｅｃ］である。また、図１１において、実線は本開示の回路パッケージの一実施形態であるチップパッケージ２０８の流量検出誤差を示し、破線は金属部材２８０を有しない従来構造の流量センサの流量検出誤差を示している。
【００９８】
図１１に示す例では、測定開始から６０［ｓｅｃ］後に被計測気体２に帯電した塵埃を投入している。破線で示す金属部材２８０を有しない従来構造の流量センサの流量検出誤差は、帯電したダストの投入後の短時間に−６０［％］程度まで増大している。これに対し、実線で示す本開示の回路パッケージの一実施形態であるチップパッケージ２０８の流量検出誤差は、おおむね０［％］に近い値で推移している。すなわち、本実施形態のチップパッケージ２０８および物理量検出装置２０によれば、被計測気体２の流量の検出誤差を抑制して流量を正確に検出することができる。
【００９９】
また、本開示の回路パッケージの一実施形態であるチップパッケージ２０８において、金属部材２８０は、表面被覆部２８１と、裏面被覆部２８２と、接続部２８３とを有している。表面被覆部２８１は、検出部である流量センサ２０５の薄膜部が露出された封止部であるパッケージ本体２７１の表面に対向している。裏面被覆部２８２は、パッケージ本体２７１の表面と反対の裏面に対向している。接続部２８３は、表面被覆部２８１と裏面被覆部２８２とを接続している。金属部材２８０は、表面被覆部２８１と裏面被覆部２８２との間にパッケージ本体２７１を挟み込んでパッケージ本体２７１に固定されている。この構成により、金属部材２８０の弾性を利用して、金属部材２８０をパッケージ本体２７１に容易に取り付けることができる。さらに、金属部材２８０によってパッケージ本体２７１の表面、裏面および先端面を覆うことができ、チップパッケージ２０８の耐汚損性能をより向上させることができる。
【０１００】
また、本開示の回路パッケージの一実施形態であるチップパッケージ２０８において、リードフレーム２７７は、固定電位である場合には、帯電した塵埃の除電性能を向上させることができる。さらに、リードフレーム２７７の固定電位が、接地電位である場合には、帯電した塵埃の除電性能をさらに向上させることができる。
【０１０１】
また、本開示の回路パッケージの一実施形態であるチップパッケージ２０８において、リードフレーム２７７は、金属部材２８０の接続部２８３に対向する封止部としてのパッケージ本体２７１の端部に露出され、金属部材２８０の接続部２８３に接続されている。この構成により、パッケージ本体２７１の端部をＵ字形状の金属部材２８０の開口部から表面被覆部２８１と裏面被覆部２８２との間に挿入し、パッケージ本体２７１の端部をＵ字形状の金属部材２８０の底部の接続部２８３に突き当てることで、リードフレーム２７７を金属部材２８０に接続することができる。したがって、パッケージ本体２７１の端部に露出されたリードフレーム２７７を金属部材２８０に容易に接続することができる。
【０１０２】
また、本開示の回路パッケージの一実施形態であるチップパッケージ２０８において、リードフレーム２７７は、前述のように、導電性を有する接着剤を介して金属部材２８０の接続部２８３に接続されていてもよい。これにより、リードフレーム２７７と金属部材２８０との接続信頼性を向上させることができる。
【０１０３】
また、本開示の回路パッケージの一実施形態であるチップパッケージ２０８において、パッケージ本体２７１の表面に凹設され、第２副通路溝２５２内で第２副通路溝２５２に沿って延在する通路溝２７３は、流量センサ２０５が配置された延在方向の中央部の断面積が最小になる絞り形状を有している。これにより、流量センサ２０５の検出部である薄膜部上を流れる被計測気体２の流れが安定し、流量測定装置としての物理量検出装置２０の上流側の主通路２２の形状や構成によって生じる被計測気体２の偏流による出力変化を低減することができる。この通路溝２７３の絞り形状による出力変化の低減効果について、解析モデルを用いてより詳細に説明する。
【０１０４】
図１２Ａは、従来構造のセンサチップＸのメンブレン上を流れる被測定気体の解析モデルと、本実施形態のチップパッケージ２０８の流量センサ２０５の薄膜部上を流れる被測定気体の解析モデルを示している。これらの解析モデルでは、被測定気体に偏流を生じさせるために、従来構造のセンサチップＸのメンブレンおよびチップパッケージ２０８の流量センサ２０５の薄膜部の上流に、突起を設けている。
【０１０５】
図１２Ｂは、従来構造のセンサチップＸおよび本実施形態のチップパッケージ２０８の表面側と裏面側を流れる被計測気体の解析モデルを示している。図１２Ｂでは、従来構造のセンサチップＸおよび本実施形態のチップパッケージ２０８のそれぞれについて、偏流を生じさせない場合と、上流側に突起を設けて偏流を生じさせた場合の解析モデルを示している。図１２Ａおよび図１２Ｂでは、明度が低く濃色の領域ほど、被計測気体の流速が高いことを示している。
【０１０６】
図１２Ｂに示すように、従来構造の解析モデルでは、偏流の有無によって被計測気体の流れに変化が生じている。これに対し、本実施形態の解析モデルでは、偏流の有無によって被計測気体の流れにほとんど変化が生じていない。すなわち、本実施形態のチップパッケージ２０８によれば、通路溝２７３の絞り形状によって、偏流の有無による出力変化を低減することができ、偏流に対するセンサ出力の誤差を低減することができる。
【０１０７】
以上説明したように、本実施形態によれば、帯電した塵埃の堆積を抑制することが可能な回路パッケージであるチップパッケージ２０８および流量測定装置としての物理量検出装置２０を提供することができる。なお、チップパッケージ２０８の構成は、図９に示す構成に限定されない。以下、チップパッケージ２０８の変形例について説明する。
【０１０８】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、図９に示すチップパッケージ２０８の変形例を示す斜視図である。本変形例のチップパッケージ２０８は、金属部材２８０がリードフレーム２７７の一部として構成されている点で、図９に示すチップパッケージ２０８と異なっている。
【０１０９】
より詳細には、本開示の回路パッケージの一実施形態である本変形例のチップパッケージ２０８は、リードフレーム２７７と、流量検出素子である流量センサ２０５と、流量センサ２０５の一部およびリードフレーム２７７の一部を封止する封止部であるパッケージ本体２７１と、を備えている。本変形例のチップパッケージ２０８は、パッケージ本体２７１から延伸させた金属部材２８０であるリードフレーム２７７の一部が折り返され、パッケージ本体２７１から露出した流量センサ２０５の検出部に対向して配置されている。
【０１１０】
すなわち、本変形例のチップパッケージ２０８は、複数のパッケージ本体２７１を成形する枠状のリードフレーム２７７に、金属部材２８０となる部分をあらかじめ形成しておく。そして、枠状のリードフレーム２７７を切断して個々のチップパッケージ２０８を分離するときに、図１３Ａに示すように、パッケージ本体２７１の端部から露出されたリードフレーム２７７に連続させてリードフレーム２７７の一部の金属部材２８０となる部分を残す。その後、図１３Ｂに示すように、リードフレーム２７７の一部の金属部材２８０となる部分を、パッケージ本体２７１の先端部の表面および通路溝２７３を覆うように折り返す。
【０１１１】
このリードフレーム２７７の一部によって構成された金属部材２８０は、パッケージ本体２７１の先端部の表面および通路溝２７３を覆うように折り返してパッケージ本体２７１の表面に接触させた状態で、たとえば、次のように固定することができる。金属部材２８０の先端部の両側に固定用突起２８５を設け、金属部材２８０を折り返した状態で固定用突起２８５をパッケージ本体２７１の裏面側に折り曲げる。これにより、金属部材２８０をパッケージ本体２７１に容易に固定することができる。
【０１１２】
金属部材２８０は、前述の実施形態と同様に、封止部であるパッケージ本体２７１から露出したリードフレーム２７７に接続され、パッケージ本体２７１から露出した流量検出素子である流量センサ２０５の検出部に対向して配置されている。また、前述のように、パッケージ本体２７１の内部には、流量センサ２０５を駆動する電子部品が内蔵され、リードフレーム２７７は、たとえば、ハウジング２０１の接地電位であるグランドと共通化されている。したがって、本変形例によれば、前述の実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、リードフレーム２７７は、パッケージ本体２７１の先端だけでなく、側面や後端から露出されて金属部材２８０に接続されていてもよい。
【０１１３】
次に、前述の本開示の流量測定装置の実施形態とは異なる本開示の流量測定装置の別の実施形態について、図１４Ａから図１４Ｄを参照して説明する。
【０１１４】
図１４Ａは、前述の実施形態の図８に相当する、本開示の流量測定装置の別の実施形態に係る流量測定装置２０Ａの模式的な横断面図である。図１４Ｂは、図１４Ａに示す回路基板２０７と、回路基板２０７に実装された回路パッケージであるチップパッケージ２０８の模式的な平面図である。図１４Ｃは、図１４Ａに示す流量測定装置２０Ａの分解斜視図である。図１４Ｄは、図１４Ａに示すチップパッケージ２０８の通路溝２７３の近傍の拡大図である。
【０１１５】
流量測定装置２０Ａは、回路基板２０７と、その回路基板２０７に実装された回路パッケージであるチップパッケージ２０８と、回路基板２０７およびチップパッケージ２０８を覆う金属部材２８０であるカバー２０２と、を備えている。また、流量測定装置２０Ａは、カバー２０２に接合されて回路基板２０７およびチップパッケージ２０８を収容するハウジング２０１を備えている。
【０１１６】
回路パッケージであるチップパッケージ２０８は、流量検出素子である流量センサ２０５と、その流量センサ２０５の一部を封止する封止部であるパッケージ本体２７１とを備えている。金属部材２８０であるカバー２０２は、パッケージ本体２７１から露出した流量センサ２０５の検出部に対向して配置され、回路基板２０７の電子回路に接続されている。より具体的には、金属部材２８０であるカバー２０２は、回路基板２０７に向けて突出する凸部２０２ｂを有し、その凸部２０２ｂを介して回路基板２０７の電子回路に接続されている。
【０１１７】
カバー２０２は、前述のように、アルミニウム合金などの導電性を有する金属からなる板状の部材であり、たとえば、回路基板２０７の電子回路を介して、固定電位、または、固定電位である接地電位に接続されている。回路基板２０７は、回路パッケージであるパッケージ本体２７１を配置するための切欠部２０７ａを有している。パッケージ本体２７１は、回路基板２０７の切欠部２０７ａに配置されて、回路基板２０７に実装されている。
【０１１８】
以下、本実施形態の流量測定装置２０Ａの作用について説明する。
【０１１９】
本実施形態の流量測定装置２０Ａは、前述の実施形態に係る物理量検出装置２０と同様に、回路基板２０７と、その回路基板２０７に実装された回路パッケージであるチップパッケージ２０８と、回路基板２０７およびチップパッケージ２０８を覆う金属部材２８０であるカバー２０２と、を備えている。カバー２０２は、パッケージ本体２７１から露出した流量センサ２０５の検出部に対向して配置され、回路基板２０７の電子回路に接続されている。
【０１２０】
この構成により、前述の実施形態に係る物理量検出装置２０と同様に、流量センサ２０５に到達した塵埃が帯電している場合に、帯電した塵埃の電荷を金属部材２８０であるカバー２０２によって除去することができる。このカバー２０２による塵埃の除電効果によって、流量センサ２０５の薄膜部に対する塵埃の堆積を抑制して、流量センサ２０５の耐汚損性能を大幅に改善することができ、被計測気体２の流量の検出誤差を抑制して流量を正確に検出することができる。
【０１２１】
また、本実施形態の流量測定装置２０Ａにおいて、回路基板２０７は、切欠部２０７ａを有し、回路パッケージであるチップパッケージ２０８は、切欠部２０７ａに配置されている。この構成により、回路基板２０７に実装されるチップパッケージ２０８が回路基板２０７の表面から突出する高さを抑制することができ、流量測定装置２０Ａの計測部２１３を薄型化することが可能になる。
【０１２２】
また、本実施形態の流量測定装置２０Ａにおいて、金属部材２８０であるカバー２０２は、回路基板２０７に向けて突出する凸部２０２ｂを有し、その凸部２０２ｂを介して回路基板２０７の電子回路に接続されている。この構成により、回路基板２０７の電子回路とカバー２０２との電気的な接続を容易にすることができ、カバー２０２を回路基板２０７の電子回路により確実に接続することができる。
【０１２３】
また、本実施形態の流量測定装置２０Ａは、金属部材２８０であるカバー２０２に接合されて回路基板２０７および回路パッケージであるチップパッケージ２０８を収容するハウジング２０１を備えている。この構成により、前述の実施形態の物理量検出装置２０と同様に、第１副通路溝２５１とカバー２０２によって画定された第１副通路や、第２副通路溝２５２とカバー２０２によって画定された第２副通路などを形成することができる。
【０１２４】
以上説明したように、本実施形態によれば、帯電した塵埃の堆積を抑制することが可能な流量測定装置２０Ａを提供することができる。
【０１２５】
以上、図面を用いて本開示の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１２６】
２０      物理量検出装置（流量測定装置）
２０Ａ    流量測定装置
２０１    ハウジング
２０２ｂ  凸部
２０５    流量センサ（流量検出素子）
２０７    回路基板
２０７ａ  切欠部
２０８    チップパッケージ（回路パッケージ）
２７１    パッケージ本体（封止部）
２７７    リードフレーム
２８０    金属部材
２８１    表面被覆部
２８２    裏面被覆部
２８３    接続部
【図１】
2019207173.tif 000003
【図２Ａ】
2019207173.tif 000004
【図２Ｂ】
2019207173.tif 000005
【図２Ｃ】
2019207173.tif 000006
【図２Ｄ】
2019207173.tif 000007
【図２Ｅ】
2019207173.tif 000008
【図２Ｆ】
2019207173.tif 000009
【図３Ａ】
2019207173.tif 000010
【図３Ｂ】
2019207173.tif 000011
【図４Ａ】
2019207173.tif 000012
【図４Ｂ】
2019207173.tif 000013
【図４Ｃ】
2019207173.tif 000014
【図５Ａ】
2019207173.tif 000015
【図５Ｂ】
2019207173.tif 000016
【図５Ｃ】
2019207173.tif 000017
【図６Ａ】
2019207173.tif 000018
【図６Ｂ】
2019207173.tif 000019
【図６Ｃ】
2019207173.tif 000020
【図６Ｄ】
2019207173.tif 000021
【図６Ｅ】
2019207173.tif 000022
【図６Ｆ】
2019207173.tif 000023
【図７】
2019207173.tif 000024
【図８】
2019207173.tif 000025
【図９】
2019207173.tif 000026
【図１０Ａ】
2019207173.tif 000027
【図１０Ｂ】
2019207173.tif 000028
【図１１】
2019207173.tif 000029
【図１２Ａ】
2019207173.tif 000030
【図１２Ｂ】
2019207173.tif 000031
【図１３Ａ】
2019207173.tif 000032
【図１３Ｂ】
2019207173.tif 000033
【図１４Ａ】
2019207173.tif 000034
【図１４Ｂ】
2019207173.tif 000035
【図１４Ｃ】
2019207173.tif 000036
【図１４Ｄ】
2019207173.tif 000037