(57)【要約】【課題】流路に対するセンサチップの位置決めの精度を向上させ、かつ、センサチップに対する回路チップの熱の影響を低減することができる流量センサを提供する。【解決手段】センサアセンブリ２１は、回路チップ２３が実装されたリードフレーム２５と、回路チップ２３及びリードフレーム２５の一部を封止した本体部２６と、センサチップ２２が固定されていると共に本体部２６から突き出した突き出し部２７と、を有している。リードフレーム２５は、突き出し部２７の先端部３９からリードフレーム２５の一部が露出した露出部４０を有している。そして、露出部４０は流路部１０の流路１１のうち突き出し部２７に対向する対向部１６に設けられた溝部１７に差し込まれることで固定されている。これにより、突き出し部２７の位置が固定されると共に、センサアセンブリ２１の熱が対向部１６に伝達される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流量を検出するセンシング部（３３）を有し、前記センシング部（３３）によって検出された流量に応じた流量信号を出力するセンサチップ（２２）と、
前記流量信号を入力して所定の信号処理を行う回路チップ（２３）と、
前記回路チップ（２３）を封止した本体部（２６）と、前記センシング部（３３）が露出するように前記センサチップ（２２）が固定されていると共に前記本体部（２６）から突き出した突き出し部（２７）と、を有するセンサアセンブリ（２１）と、
前記流体が通過する流路（１１）を有し、前記センサアセンブリ（２１）のうちの前記突き出し部（２７）が前記流路（１１）に突き出していると共に前記センサチップ（２２）のセンシング部（３３）が前記流路（１１）に位置するように前記センサアセンブリ（２１）を保持する流路部（１０）と、
前記突き出し部（２７）の先端部（３９）を、前記流路（１１）のうち前記突き出し部（２７）に対向する対向部（１６）に固定する固定手段（１７、１９、４０、４２）と、
を備えていることを特徴とする流量センサ。
【請求項２】
前記センサアセンブリ（２１）は、当該センサアセンブリ（２１）に覆われていると共に、前記回路チップ（２３）が実装された金属製のリードフレーム（２５）を有し、
前記固定手段は、前記突き出し部（２７）の先端部（３９）から前記リードフレーム（２５）の一部が露出した露出部（４０）であり、
前記対向部（１６）は、前記リードフレーム（２５）の露出部（４０）が差し込まれる溝部（１７）を有していることを特徴とする請求項１に記載の流量センサ。
【請求項３】
前記リードフレーム（２５）は、前記センサチップ（２２）の表面（２９）の面方向に平行な方向であると共に、前記流路（１１）に対する前記突き出し部（２７）の突き出し方向に対して傾けられた方向に、前記突き出し部（２７）から露出した放熱部（４１）を有していることを特徴とする請求項２に記載の流量センサ。
【請求項４】
前記対向部（１６）は、前記リードフレーム（２５）の露出部（４０）が接触する金属製のフィン（１８）を内部に有していることを特徴とする請求項２または３に記載の流量センサ。
【請求項５】
前記対向部（１６）は、前記リードフレーム（２５）の露出部（４０）が接触する金属製のフィンとして構成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の流量センサ。
【請求項６】
前記固定手段は、前記対向部（１６）から当該対向部（１６）の一部が前記突き出し部（２７）側に突き出した突出部（１９）であり、
前記突き出し部（２７）は、前記突出部（１９）が差し込まれる差し込み部（４２）を有していることを特徴とする請求項１に記載の流量センサ。
【請求項７】
前記突き出し部（２７）は、前記先端部（３９）が前記対向部（１６）に接触するように、前記固定手段（１７、１９、４０、４２）によって前記対向部（１６）に固定されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の流量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流量を検出する流量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、管体を流れる流体の流量を検出する流量計測装置が、例えば特許文献１で提案されている。具体的には、流量計測装置は、流量をセンシングするセンサチップと、センサチップの信号を処理する回路チップと、を有するセンサボディを備えている。
【０００３】
また、センサボディは一部が突き出した片持ち構造になっている。センサチップはこの突き出し部に固定されており、センサボディが管体に設けられたバイパス通路（流路）に固定されることで、突き出し部及びセンサチップがバイパス通路内に位置するようになっている。これにより、バイパス通路を通過する流体の流量がセンサチップによって検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１９４５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、センサボディの突き出し部がバイパス通路の壁面から流路に突き出した構造になっているので、センサチップの位置が精度良く決まらないという問題がある。また、回路チップの動作時の熱がセンサボディを介してセンサチップに伝わると共に熱の逃げ道が無いので、センサチップが熱の影響を受けてしまう。このため、センサチップの測定精度に影響を及ぼすという問題がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、流路に対するセンサチップの位置決めの精度を向上させ、かつ、センサチップに対する回路チップの熱の影響を低減することができる流量センサ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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、流体の流量を検出するセンシング部（３３）を有し、センシング部（３３）によって検出された流量に応じた流量信号を出力するセンサチップ（２２）を備え、流量信号を入力して所定の信号処理を行う回路チップ（２３）を備えている。
【０００８】
また、回路チップ（２３）を封止した本体部（２６）と、センシング部（３３）が露出するようにセンサチップ（２２）が固定されていると共に本体部（２６）から突き出した突き出し部（２７）と、を有するセンサアセンブリ（２１）を備えている。
【０００９】
また、流体が通過する流路（１１）を有し、センサアセンブリ（２１）のうちの突き出し部（２７）が流路（１１）に突き出していると共にセンサチップ（２２）のセンシング部（３３）が流路（１１）に位置するようにセンサアセンブリ（２１）を保持する流路部（１０）を備えている。
【００１０】
さらに、突き出し部（２７）の先端部（３９）を、流路（１１）のうち突き出し部（２７）に対向する対向部（１６）に固定する固定手段（１７、１９、４０、４２）を備えていることを特徴とする。
【００１１】
これによると、センサアセンブリ（２１）の突き出し部（２７）が固定手段（１７、１９、４０、４２）によって流路（１１）内の所定の位置に固定されるので、流路（１１）に対するセンシング部（３３）の位置決めの精度を向上させることができる。また、回路チップ（２３）で発生した熱がセンサアセンブリ（２１）を介してセンサチップ（２２）側に伝達したとしても、熱は固定手段（１７、１９、４０、４２）を介して流路（１１）の対向部（１６）に伝達される。したがって、センサチップ（２２）に対する回路チップ（２３）の熱の影響を低減することができる。
【００１２】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る流量センサの一部断面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】センサ部の平面図である。
【図４】図３のIV−IV断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るセンサ部の平面図である。
【図６】図５に示されたセンサ部が流路部に固定された流量センサの一部断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る流量センサの一部断面図である。
【図８】図７のVIII−VIII断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る流量センサの一部断面図である。
【図１０】図９のX−X断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る流量センサの一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１及び図２に示されるように、流量センサは、流路部１０と、センサ部２０と、を備えて構成されている。
【００１６】
流路部１０は、流体が通過する流路１１を有する部品である。本実施形態では、流路１１は、外部から流体を取り込んで外部に排出する直線状の第１通路１２と、第１通路１２から分岐していると共に円状（螺旋状あるいはドーナツ状）の第２通路１３と、を有している。
【００１７】
また、流路部１０は、第２通路１３を通過した流体を外部に排出するための孔部１４を有している。これにより、第２通路１３を通過した流体は、第１通路１２若しくは孔部１４を介して流路部１０の外部に排出されるようになっている。流路部１０は、例えば車両のインテークマニホールド等に固定される。
【００１８】
図３及び図４に示されるように、センサ部２０は、流体の流量を検出するように構成されたものであり、センサアセンブリ２１と、センサチップ２２と、回路チップ２３と、封止材２４と、リードフレーム２５と、を備えている。
【００１９】
センサアセンブリ２１は、センサ部２０の母体となるものであり、本体部２６及び突き出し部２７を有している。本体部２６はリードフレーム２５の一部や回路チップ２３の一部を封止した部分である。突き出し部２７は本体部２６から突き出していると共に凹部２８を有し、この凹部２８にセンサチップ２２が配置された部分である。センサアセンブリ２１は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やエポキシ系樹脂がモールド成形されたものである。
【００２０】
センサチップ２２は、図４に示されるように表面２９及び当該表面２９の反対側の裏面３０と、裏面３０の一部が表面２９側に凹んだことで薄膜化されたメンブレン３１と、を有する板状の半導体チップである。また、センサチップ２２は、裏面３０が凹部２８側に向けられると共にセンシング部３３が露出するように突き出し部２７の凹部２８に接着剤３２で固定されている。
【００２１】
メンブレン３１上には図示しないヒータ抵抗やヒータ抵抗とは別の抵抗体（測温抵抗）が形成されている。測温抵抗は、ヒータの発熱温度をモニタする抵抗と、ヒータ抵抗の上下流の温度を検出する抵抗がある。ヒータ抵抗の発熱温度は、モニタ抵抗により一定の発熱温度になるように制御される。また、ヒータ抵抗の上下流にそれぞれ配置された測温抵抗でブリッジ回路が構成されており、ヒータ抵抗の上下流の温度差によりブリッジ回路の出力が変化し、メンブレン３１の上方に流れる流体の流量が検出されるようになっている。センサチップ２２において、ブリッジ回路が形成された部位が流体の流量を検出するセンシング部３３に該当する。センサチップ２２は、センシング部３３によって検出された流量に応じた流量信号を出力する。
【００２２】
回路チップ２３は、センサチップ２２に対して駆動信号を出力することや、センサチップ２２から流量信号を入力し、演算・増幅処理して外部へ出力する等の機能を有する制御回路等が形成されたものである。このような回路チップ２３は、例えばシリコン基板等に対してＣＭＯＳトランジスタ等が半導体プロセスで形成された半導体チップである。回路チップ２３は、ワイヤ３４を介してセンサチップ２２と電気的に接続されている。ワイヤ３４は回路チップ２３及びセンサチップ２２にそれぞれ設けられた図示しないパッドに接合されている。
【００２３】
封止材２４は、ワイヤ３４及びワイヤ３４の接続部を保護する樹脂部材である。封止材２４は、センサチップ２２のメンブレン３１が露出するように、センサチップ２２の一部、回路チップ２３の一部、ワイヤ３４等を封止している。封止材２４は、センサアセンブリ２１の本体部２６のうちコの字状に囲まれた領域に配置されると共にセンシング部３３側に流れ出ないようにセンサチップ２２の表面２９に設けられたダム部３５でせき止められている。封止材２４として、例えばエポキシ系樹脂が採用される。
【００２４】
リードフレーム２５は、回路チップ２３と外部とを電気的に接続するための金属製の端子部品である。具体的に、リードフレーム２５は、複数の端子部３６と、アイランド部３７と、を有している。
【００２５】
複数の端子部３６は、一部が露出するようにセンサアセンブリ２１の本体部２６にインサート成形されている。また、図３に示されるように、複数の端子部３６が当該端子部３６の長手方向に垂直な方向に並べられている。そして、回路チップ２３の各パッドと対応する各端子部３６とがそれぞれワイヤ３８で接続されている。これにより回路チップ２３と各端子部３６とが電気的に接続されている。
【００２６】
アイランド部３７は、回路チップ２３が実装された板状の部分である。アイランド部３７は、端子部３６とは反対側の一部が突き出し部２７から露出するようにセンサアセンブリ２１に封止されている。「アイランド部３７のうちの一部」とは、突き出し部２７の先端部３９から突出すると共に露出した露出部４０である。この露出部４０は、センサアセンブリ２１の突き出し部２７の位置を流路部１０に固定するための固定手段である。
【００２７】
上記の構成のセンサ部２０が流路部１０に固定されている。具体的には、図１及び図２に示されるように、流路部１０は、センサ部２０のセンシング部３３が第２通路１３に位置するようにセンサ部２０を配置するための差し込み孔１５を有している。この差し込み孔１５にセンサ部２０が差し込まれることで、センサアセンブリ２１のうちの突き出し部２７が第２通路１３に突き出すと共にセンサチップ２２のセンシング部３３が第２通路１３に位置するようにセンサアセンブリ２１が流路部１０に保持される。
【００２８】
また、流路部１０は、流路１１のうちセンサアセンブリ２１の突き出し部２７に対抗する対向部１６を有している。本実施形態では、対向部１６は、第２通路１３の一部を構成している。すなわち、第２通路１３は円状であるので、当該円の中心側の部分が対向部１６であると言える。
【００２９】
対向部１６は、リードフレーム２５の露出部４０が差し込まれるスリット状の溝部１７を有している。したがって、センサ部２０が流路部１０の差し込み孔１５に差し込まれると、リードフレーム２５の露出部４０が対向部１６の溝部１７に差し込まれる。このとき、センサ部２０の突き出し部２７の先端部３９が対向部１６に接触するまで、露出部４０が溝部１７に差し込まれる。このようにしてセンサ部２０の突き出し部２７は露出部４０によって流路部１０の対向部１６に固定されている。
【００３０】
以上が、本実施形態に係る流量センサの構成である。流量センサは、回路チップ２３が外部からの指令に従ってセンサチップ２２のヒータ抵抗に通電し、加熱する。そして、流量に応じて上述のブリッジ回路の中点電位差が変化するので、この中点電位差（流量信号）を回路チップ２３で信号処理して外部に出力する。流量信号を取得した外部機器は、流量信号に基づいて流体の流量のデータを取得する。
【００３１】
次に、上記の流量センサの構造による効果について説明する。本実施形態では、センサアセンブリ２１の突き出し部２７が露出部４０によって流路部１０の対向部１６に固定される。このため、突き出し部２７が流体の影響を受けずにその位置が確実に固定されるので、流路１１に対するセンシング部３３の位置決めの精度を向上させることができる。また、流体が第２通路１３を通過する際に、センサ部２０の突き出し部２７が流体によって揺れないようにすることができる。
【００３２】
一方、回路チップ２３が動作することで発生した熱は、リードフレーム２５及びセンサアセンブリ２１を介してセンサチップ２２側に伝達される。しかしながら、この熱は露出部４０を介して流路１１の対向部１６に伝達され、センサチップ２２側に伝達された熱の逃げ道が確保されている。したがって、センサチップ２２に対する回路チップ２３の熱の影響を低減することができる。ここで、リードフレーム２５を介して伝達される熱は露出部４０を介して対向部１６に直接伝達されるので、熱を対向部１６に積極的に逃がすことができる。このため、センサアセンブリ２１の放熱性を高めることができる。
【００３３】
特に、本実施形態では、突き出し部２７の先端部３９が対向部１６に接触するように露出部４０が溝部１７に差し込まれている。このため、突き出し部２７が対向部１６に確実に固定されるので、流路１１に対するセンシング部３３の位置決めの精度を向上させることができる。また、対向部１６に対する突き出し部２７の接触面積を確保できるので、センサアセンブリ２１の放熱性を向上させることができる。
【００３４】
なお、図１及び図２に示される流量センサの構造において、センサ部２０を覆うように図示しない樹脂形成部が形成されていても良い。また、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、対向部１６の溝部１７及び露出部４０が特許請求の範囲の「固定手段」に対応する。
【００３５】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図５に示されるように、本実施形態では、リードフレーム２５は放熱部４１を有している。放熱部４１は、リードフレーム２５のアイランド部３７のうちセンサアセンブリ２１の突き出し部２７に位置する部分に設けられている。
【００３６】
また、放熱部４１は、センサチップ２２の表面２９の面方向に平行な方向であると共に、流路１１に対する突き出し部２７の突き出し方向に対して傾けられた方向に、突き出し部２７から露出している。本実施形態では、「傾けられた方向」とは突き出し方向に垂直な方向である。さらに、放熱部４１は流体の上流側と下流側の両方に位置するように、突き出し方向に垂直な両方向に突き出し部２７から突出及び露出している。
【００３７】
そして、図６に示されるようにセンサ部２０が流路部１０に固定されると、放熱部４１が第２通路１３に露出する。このため、第２通路１３に流体が流れると、流体が放熱部４１の熱を奪って流れる。したがって、センサアセンブリ２１の放熱性をさらに高めることができる。なお、本実施形態では、放熱部４１が突き出し方向に垂直な両方向に露出しているので、センシング部３３に対する流体の流れに影響を及ぼすことはない。
【００３８】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図７及び図８に示されるように、本実施形態では、対向部１６は、ＡｌやＣｕ等の金属製のフィン１８を内部に有している。フィン１８は、流路部１０の形成時において対向部１６にインサート成形されている。
【００３９】
具体的には、図７に示されるようにフィン１８は第２通路１３に露出していないが、図８に示されるようにフィン１８の一部は流路部１０の壁面から露出している。また、フィン１８には露出部４０が差し込まれる溝部１７の一部も形成されている。
【００４０】
そして、リードフレーム２５の露出部４０が対向部１６の溝部１７に差し込まれると、露出部４０がフィン１８に接触する。したがって、回路チップ２３の熱がリードフレーム２５を介してフィン１８に伝わるので、回路チップ２３の熱を逃がしやすくすることができる。また、フィン１８のうち流路部１０から露出した部分によって放熱性を高めることができる。
【００４１】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図９及び図１０に示されるように、本実施形態では、対向部１６そのものがＡｌやＣｕ等の金属製のフィンとして構成されている。本実施形態では、図１０に示されるようにフィン１８は流路部１０にインサート成形されている。また、対向部１６の一部が流路部１０の壁面から露出している。
【００４２】
さらに、対向部１６には露出部４０が差し込まれる溝部１７も形成されている。したがって、リードフレーム２５の露出部４０が対向部１６の溝部１７に差し込まれると、露出部４０が金属製の対向部１６に接触する。
【００４３】
以上のように、対向部１６そのものが金属製で形成されていることにより、回路チップ２３の熱を対向部１６に逃がしやすくすることができる。また、流体が対向部１６に接触すると共に対向部１６の熱を奪うので、放熱効果をさらに高めることができる。
【００４４】
（第５実施形態）
本実施形態では、第１〜第４実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、センサ部２０の突き出し部２７を固定する固定手段が対向部１６に設けられていることが特徴となっている。
【００４５】
図１１に示されるように、対向部１６は、当該対向部１６の一部が突き出し部２７側に突き出した突出部１９を有している。突出部１９は、突き出し部２７を対向部１６に固定するための固定手段である。一方、突き出し部２７は、先端部３９のうち突出部１９に対応する部分においてセンサ部２０の本体部２６側に凹むと共に突出部１９が差し込まれる溝状の差し込み部４２を有している。
【００４６】
以上の構成によると、回路チップ２３の熱がセンサアセンブリ２１及び突出部１９を介して対向部１６に伝達されるので、熱を対向部１６に積極的に逃がすことができる。したがって、固定手段が対向部１６に設けられた構造においてもセンサアセンブリ２１の放熱性を高めることができる。
【００４７】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、突き出し部２７の差し込み部４２及び突出部１９が特許請求の範囲の「固定手段」に対応する。
【００４８】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された流量センサの構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、流路部１０の流路１１は第１通路１２と第２通路１３とを有していたが、流路部１０は直線状の第１通路１２のみで構成されていても良いし、第２通路１３のみで構成されていても良い。また、他の経路で構成されていても良い。流体が通過する経路がどのような経路であっても、経路のうちセンサ部２０の突き出し部２７に対向する部分が対向部１６となる。
【００４９】
第１〜第４実施形態では、露出部４０の平面形状が四角形状の場合について示されているが、これは露出部４０の平面形状の一例である。したがって、他の平面形状としても良い。
【００５０】
第２実施形態で示された放熱部４１の形状は一例である。例えば、放熱部４１は流体の上流側及び下流側のいずれか一方のみに設けられていても良い。また、放熱部４１の平面形状についても図５及び図６で示された形状とは異なる形状としても良い。
【００５１】
第３実施形態では、フィン１８は流路部１０の壁面に露出するように対向部１６にインサート成形されていたが、フィン１８は流路部１０の壁面から露出せずに対向部１６の内部に封止されていても良い。第４実施形態についても同様に、フィンである対向部１６が流路部１０の壁面から露出せずに流路部１０にインサート成形されていても良い。
【００５２】
第５実施形態に係る対向部１６は、第３実施形態と同様にフィン１８を有するものでも良い。また、第５実施形態に係る対向部１６は、第４実施形態と同様に対向部１６そのものが金属製のフィンで構成されていても良い。もちろん、第５実施形態に係る流量センサに第２実施形態で示された放熱部４１を採用しても良い。
【００５３】
上記各実施形態では、センサ部２０の突き出し部２７の先端部３９が対向部１６に接触していたが、先端部３９が対向部１６に接触していなくても良い。この場合でも、露出部４０が対向部１６に固定される。また、突出部１９が差し込み部４２に固定される。
【００５４】
そして、流量センサは、車両に限られず、流体が通過する他の通路に固定することができる。これにより、当該流体の流量を測定することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０  流路部
１１  流路
１６  対向部
１７  溝部（固定手段）
２１  センサアセンブリ
２２  センサチップ
２３  回路チップ
２６  本体部
２７  突き出し部
３３  センシング部
３９  先端部
４０  露出部（固定手段）
【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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