(57)【要約】【課題】センサ支持体とセンサチップとの隙間に流体が流れ込みにくくなる構造を備えた流量センサを提供する。【解決手段】流量センサ１０は、一面２５と、この一面２５の一部が凹んだ溝部２６と、を有するセンサ支持体２０を備えている。溝部２６の底面２７は、流体流れ下流側に位置すると共に一面２５に平行な平行面２７ａを有している。また、溝部２６の底面２７は、平行面２７ａよりも流体流れ上流側に位置すると共に平行面２７ａに接続されており、流体流れ上流側が平行面２７ａ側よりも溝部２６の深さ方向に位置するように傾斜した傾斜面２７ｂを有している。そして、平行面２７ａと傾斜面２７ｂとの接続位置２７ｃと、流体流れ下流側の一部と、が位置合わせされた状態でセンサチップ４０が傾斜面２７ｂに固定されている。【選択図】図３
2015068812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面（２５）と、この一面（２５）の一部が凹んだ溝部（２６）と、を有するセンサ支持体（２０）と、
表面（４１）及び当該表面（４１）の反対側の裏面（４２）を有する板状であり、前記表面（４１）側に形成されたセンシング部（４５）を有しており、前記裏面（４２）側が前記溝部（２６）の底面（２７）に固定されていると共に、前記センシング部（４５）の上方に流れる流体の流量を検出するセンサチップ（４０）と、
を備え、
前記センサ支持体（２０）は、前記溝部（２６）のうちの流体流れ上流側と前記センサチップ（４０）のうちの前記流体流れ上流側との隙間（７０）が基準範囲内となるように、前記溝部（２６）に対して前記センサチップ（４０）の位置合わせをするための基準部（２７ｃ、２９ａ）を有していることを特徴とする流量センサ。
【請求項２】
前記溝部（２６）の底面（２７）は、
流体流れ下流側に位置すると共に、前記一面（２５）に平行な平行面（２７ａ）と、
前記平行面（２７ａ）よりも前記流体流れ上流側に位置すると共に、前記平行面（２７ａ）に接続されており、前記流体流れ上流側が前記平行面（２７ａ）側よりも前記溝部（２６）の深さ方向に位置するように傾斜した傾斜面（２７ｂ）と、
を有して構成され、
前記基準部は、前記平行面（２７ａ）と前記傾斜面（２７ｂ）との接続位置（２７ｃ）であり、
前記センサチップ（４０）は、前記流体流れ下流側の一部と前記接続位置（２７ｃ）とが位置合わせされた状態で前記傾斜面（２７ｂ）に固定され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】
前記センサチップ（４０）は、当該センサチップ（４０）の全体が前記センサ支持体（２０）の一面（２５）に垂直な方向において前記傾斜面（２７ｂ）から前記一面（２５）までの範囲内に位置するように前記傾斜面（２７ｂ）に固定され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】
前記センサチップ（４０）は、当該センサチップ（４０）の表面（４１）側の一部が前記センサ支持体（２０）の一面（２５）に垂直な方向において前記一面（２５）から突出するように前記傾斜面（２７ｂ）に固定され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５】
前記溝部（２６）は、前記底面（２７）と前記センサ支持体（２０）の一面（２５）とを繋ぐ壁面（２８）を有すると共に、前記壁面（２８）のうち前記流体流れ上流側の面の一部が流体流れ下流側に突出した突出部（２９）を有し、
前記基準部は、前記突出部（２９）のうち最も前記流体流れ下流側の先端部（２９ａ）であり、
前記センサチップ（４０）は、当該センサチップ（４０）のうちの前記流体流れ上流側の一部が前記先端部（２９ａ）に接触するように前記溝部（２６）に固定され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６】
前記センサチップ（４０）は、前記表面（４１）と前記裏面（４２）とを繋ぐ側面（４３）を有し、
前記裏面（４２）と前記側面（４３）とで構成された角部（４６、４７）のうち前記流体流れ上流側の角部（４７）が面取りされていることを特徴とする請求項５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、センサ支持体にセンサチップが固定された流量センサの構成が、例えば特許文献１に記載されている。具体的に、特許文献１には、センサ支持体に溝部が設けられていると共に、この溝部の底部に接着剤を介してセンサチップが固定された構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１２９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、センサ支持体の溝部とセンサチップとが接触しないように溝部にセンサチップを設置するためには、予め溝部を大きく形成しなければならない。このため、センサチップの側面と溝部との間やセンサチップの裏面と溝部の底面との間に隙間が発生してしまう。この隙間に流体が流れ込むと、センサチップの裏面で流体の渦が発生してしまい、ひいてはセンサチップの特性変曲を発生させてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、センサ支持体とセンサチップとの隙間に流体が流れ込みにくくなる構造を備えた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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面（２５）と、この一面（２５）の一部が凹んだ溝部（２６）と、を有するセンサ支持体（２０）を備えている。
【０００７】
また、表面（４１）及び当該表面（４１）の反対側の裏面（４２）を有する板状であり、表面（４１）側に形成されたセンシング部（４５）を有しており、裏面（４２）側が溝部（２６）の底面（２７）に固定されていると共に、センシング部（４５）の上方に流れる流体の流量を検出するセンサチップ（４０）を備えている。
【０００８】
そして、センサ支持体（２０）は、溝部（２６）のうちの流体流れ上流側とセンサチップ（４０）のうちの流体流れ上流側との隙間（７０）が基準範囲内となるように、溝部（２６）に対してセンサチップ（４０）の位置合わせをするための基準部（２７ｃ、２９ａ）を有していることを特徴とする。
【０００９】
これによると、基準部（２７ｃ、２９ａ）に合わせてセンサチップ（４０）が溝部（２６）に固定されるので、センサ支持体（２０）とセンサチップ（４０）との隙間（７０）が精度良く管理される。このため、センサ支持体（２０）とセンサチップ（４０）との隙間（７０）に流体が流れ込みにくくなるようにすることができる。したがって、流体の渦に起因したセンサチップ（４０）の特性変曲の発生を防止することができる。
【００１０】
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】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る流量センサの平面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るセンサチップの周辺の一部断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るセンサチップの周辺の一部平面図である。
【図６】図５のVI−VI断面図である。
【図７】図５のVII−VII断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係るセンサチップの周辺の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について説明する。図１に示されるように、流量センサ１０は気体等の流体の流量を検出するように構成されたものであり、センサ支持体２０、リードフレーム３０、センサチップ４０、及び封止材５０を備えて構成されている。
【００１４】
センサ支持体２０は、流量センサ１０の母体となるものであり、回路部２１、中継部２２、及びセンサ部２３を有している。センサ支持体２０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。
【００１５】
回路部２１は、リードフレーム３０の一部及び図示しない回路基板を封止した部分である。回路基板は、リードフレーム３０のうち図示しないアイランド部に実装されている。回路基板は、センサチップ４０に対して駆動信号を出力する機能や、センサチップ４０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。このような回路基板は、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。回路部２１は、中継部２２に接続されている。
【００１６】
中継部２２は、リードフレーム３０の一部を封止していると共に、センサチップ４０の一部が配置された部分である。また、中継部２２は、回路部２１と中継部２２との接続方向に垂直な方向に、当該接続方向に延設された壁部２４を有している。すなわち、中継部２２は、２つの壁部２４を有している。２つの壁部２４は中継部２２から封止材５０が流れ出てしまうことを防止するための部分である。
【００１７】
センサ部２３は、センサチップ４０が配置される部分であり、中継部２２から突き出した部分である。図２に示されるように、センサ部２３は、一面２５と、この一面２５の一部が凹んだ溝部２６と、を有している。なお、図２では、センサチップ４０を省略している。
【００１８】
リードフレーム３０は、流量センサ１０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。リードフレーム３０は、一部が回路部２１から露出すると共に外部と電気的に接続されるリード部分と、回路基板が実装されていると共に回路部２１に封止されたアイランド部と、中継部２２に封止された中継部分と、で構成されている。
【００１９】
リードフレーム３０のリード部分と回路基板との間、回路基板とリードフレーム３０の中継部分との間、及びリードフレーム３０の中継部分とセンサチップ４０との間が、それぞれ図示しないボンディングワイヤで接続されている。
【００２０】
図３に示されるように、センサチップ４０は、表面４１及び当該表面４１の反対側の裏面４２と、これら表面４１及び裏面４２に隣接した側面４３と、有する板状の半導体チップである。また、センサチップ４０は、裏面４２の一部が表面４１側に凹んだことで薄膜化されたメンブレン４４を有している。
【００２１】
メンブレン４４の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４４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４０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４５に該当する。センサチップ４０は、センシング部４５によって当該センシング部４５の上方に流れる流体の流量を検出し、検出した流量に応じた流量信号を出力する。
【００２２】
センサチップ４０は、裏面４２がセンサ部２３の溝部２６側に向けられると共にセンシング部４５が溝部２６の開口側に露出するように溝部２６の底面２７に配置されている。センサチップ４０は、接着剤６０によって溝部２６の底面２７に固定されている。
【００２３】
封止材５０は、リードフレーム３０の中継部分とセンサチップ４０とを接続するボンディングワイヤやその接合部分を保護する樹脂部材である。封止材５０は、センサチップ４０のメンブレン４４が露出するように、センサチップ４０の一部、リードフレーム３０の中継部分、ボンディングワイヤ等を封止している。
【００２４】
図１に示されるように、封止材５０は、中継部２２からセンシング部４５側に流れ出ないようにセンサチップ４０の表面４１に設けられたダム部５１でせき止められている。封止材５０として、例えばエポキシ系樹脂が採用される。以上が、流量センサ１０の全体構成である。
【００２５】
次に、センサ支持体２０のセンサ部２３に対するセンサチップ４０の具体的な設置構造について説明する。図３に示されるように、溝部２６の底面２７は、平行面２７ａ及び傾斜面２７ｂを有している。
【００２６】
平行面２７ａは、流体流れ下流側に位置すると共に、センサ部２３の一面２５に平行な面である。一方、傾斜面２７ｂは、平行面２７ａよりも流体流れ上流側に位置すると共に、平行面２７ａに接続されている。また、傾斜面２７ｂは、流体流れ上流側が平行面２７ａ側よりも溝部２６の深さ方向に位置するように傾斜している。これら平行面２７ａと傾斜面２７ｂとの繋ぎ目である鋭角部が平行面２７ａと傾斜面２７ｂとの接続位置２７ｃである。つまり、接続位置２７ｃは直線状のマウント基準用鋭角部である。
【００２７】
そして、センサチップ４０は、流体流れ下流側の一部と接続位置２７ｃとが位置合わせされた状態で傾斜面２７ｂに固定されている。本実施形態では、センサチップ４０の裏面４２と流体流れ下流側の側面４３とで構成された角部４６が接続位置２７ｃに沿うように傾斜面２７ｂに固定されている。すなわち、接続位置２７ｃは、溝部２６のうちの流体流れ上流側とセンサチップ４０のうちの流体流れ上流側との隙間７０が基準範囲内となるように、溝部２６に対してセンサチップ４０の位置合わせをするための基準部として機能している。
【００２８】
また、センサチップ４０は、当該センサチップ４０の全体がセンサ支持体２０の一面２５に垂直な方向において傾斜面２７ｂから一面２５までの範囲内に位置するように傾斜面２７ｂに固定されている。したがって、センサチップ４０が傾斜面２７ｂの傾斜角度で傾けられたとしてもセンサチップ４０が一面２５から突出しないように溝部２６の深さが予め設定されている。
【００２９】
本実施形態では、センサチップ４０の表面４１と流体流れ下流側の側面４３との接続角部がセンサ部２３の一面２５と同じ位置になるように、センサチップ４０が溝部２６の傾斜面２７ｂに配置されている。これにより、センサ部２３の一面２５に沿って流れる流体に含まれる異物がセンサチップ４０のセンシング部４５に付着すると共に堆積することを防止することができる。
【００３０】
なお、センサ部２３の溝部２６に対するセンサチップ４０のマウントは次のように行えば良い。まず、リードフレーム３０等が封止されたセンサ支持体２０やセンサチップ４０を用意する。そして、例えばカメラ撮影によってセンサ部２３の溝部２６の接続位置２７ｃ及びセンサチップ４０の角部４６を認識する。続いて、当該角部４６が接続位置２７ｃに沿うと共に、溝部２６とセンサチップ４０との流体流れ上流側の隙間７０が基準範囲内となるように、センサチップ４０を傾斜面２７ｂに接着剤６０で固定する。
【００３１】
例えば、センサ部２３の一面２５に垂直な方向で接続位置２７ｃとセンサチップ４０の角部４６とが一致させることで位置合わせを容易に行うことができる。一方、センサチップ４０の角部４６を接続位置２７ｃに沿わせると共に、センサチップ４０の角部４６を流体流れ上流側に位置させることで、接着剤６０の厚みが認識可能になり当該厚みのチェックを行うことができる。このようにして、センサチップ４０を溝部２６に固定することができる。
【００３２】
続いて、流体の流量の検出方法について説明する。上記の流量センサ１０は、メンブレン４４の上方に流体が通過するように構成された図示しない筐体に固定される。そして、流量センサ１０は、回路基板が外部からの指令に従ってセンサチップ４０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）を回路基板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ことができる。
【００３３】
次に、上記の流量センサ１０の構造による効果について説明する。本実施形態では、センサ部２３の溝部２６にセンサチップ４０を設置するに際し、設置の目印となる接続位置２７ｃを設けたことが特徴となっている。すなわち、センサチップ４０が接続位置２７ｃに合わせられて溝部２６に固定されるので、溝部２６とセンサチップ４０との流体流れ上流側の隙間７０が精度良く管理されている。
【００３４】
これにより、溝部２６に対するセンサチップ４０のマウント時の公差要因が小さくなるので、溝部２６に対してセンサチップ４０を流体流れ上流側のうちの所定位置に配置させることができる。したがって、溝部２６のうちの流体流れ上流側とセンサチップ４０のうちの流体流れ上流側との隙間７０を小さくすることができる。また、溝部２６とセンサチップ４０との隙間７０に流体が流れ込みにくくなるので、流体の渦に起因したセンサチップ４０のセンシング部４５の特性変曲の発生を防止することができる。
【００３５】
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、接続位置２７ｃが特許請求の範囲の「基準部」に対応する。
【００３６】
（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４に示されるように、本実施形態では、センサチップ４０は、当該センサチップ４０の表面４１側の一部がセンサ部２３の一面２５に垂直な方向において一面２５から突出するように傾斜面２７ｂに固定されている。すなわち、センサチップ４０のうちの流体流れ下流側が溝部２６から突出している。なお、図４は図１のIII−III断面に対応した図である。
【００３７】
これによると、センサチップ４０のうちセンサ支持体２０の一面２５から突出した部分が壁として機能するので、流体が逆流したときにセンシング部４５に異物が付着すると共に堆積することを防止することができる。特に、排気ガスを浄化するために排気ガスをもう一度インテークマニホールド内に戻すＥＧＲシステムに流量センサ１０が適用された場合、排ガスに含まれる異物がセンシング部４５に付着することを防止することができる。
【００３８】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２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、溝部２６は、センサ部２３と中継部２２との接続方向すなわちセンサ部２３の延設方向の幅が二段階になっている。具体的には、溝部２６は、底面２７とセンサ部２３の一面２５とを繋ぐ壁面２８から突出した突出部２９を有している。突出部２９は、溝部２６の壁面２８のうち流体流れ上流側の面の一部が流体流れ下流側に突出している。
【００３９】
また、図６に示されるように、溝部２６の底面２７は、センサ部２３の一面２５に平行な面になっている。そして、センサチップ４０は、当該センサチップ４０のうちの流体流れ上流側の側面４３が突出部２９のうち最も流体流れ下流側の先端部２９ａに接触するように溝部２６に固定されている。これにより、図７に示されるように、センサチップ４０のうちメンブレン４４側においては、溝部２６のうちの流体流れ上流側とセンサチップ４０のうちの流体流れ上流側との隙間７０が基準範囲内となるように、センサチップ４０が溝部２６に固定されている。すなわち、突出部２９の先端部２９ａは、溝部２６に対してセンサチップ４０の位置合わせをするための基準部として機能している。
【００４０】
以上説明したように、溝部２６におけるセンサチップ４０の位置合わせのための手段を溝部２６の壁面２８に設けられた突出部２９とすることもできる。突出部２９はセンサ支持体２０をモールド成形するための金型によって形成することができる。すなわち、突出部２９の突出幅のみで溝部２６とセンサチップ４０との隙間７０を制御することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、センサチップ４０の一部を突出部２９の先端部２９ａに接触させれば良いので、第１実施形態のようにカメラ撮影による溝部２６等の位置の認識が不要であり、溝部２６に対するセンサチップ４０のマウントが容易である。
【００４２】
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、突出部２９の先端部２９ａが特許請求の範囲の「基準部」に対応する。
【００４３】
（第４実施形態）
本実施形態では、第３実施形態と異なる部分について説明する。図８に示されるように、センサチップ４０の裏面４２と側面４３とで構成された角部４６、４７が面取りされている。本実施形態では、流体流れ上流側の角部４７と流体流れ下流側の角部４６の両方が面取りされている。なお、図８は図５のVI−VI断面に対応した図である。
【００４４】
一方、金型によるモールド成形では、溝部２６の壁面２８と底面２７とで構成される角部２７ｄがＲ形状に形成されている場合もある。このような場合でも、センサチップ４０が当該Ｒ形状に接触しないように、すなわち溝部２６の角部２７ｄの影響を受けずに隙間７０を小さくしつつセンサチップ４０を溝部２６に固定することができる。したがって、溝部２６とセンサチップ４０との隙間７０と、溝部２６の底面２７とセンサチップ４０の裏面４２との隙間を広範囲で詰めることができる。
【００４５】
また、センサチップ４０の角部４６、４７が溝部２６の角部２７ｄに接触しないので、接着剤６０をさらに薄くすることができる。このため、センサチップ４０の裏面４２と溝部２６の底面２７との間の隙間が小さくなるので、当該隙間に流体が流れ込みにくくなるようにすることができる。
【００４６】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された流量センサ１０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、センサ支持体２０は、回路部２１、中継部２２、及びセンサ部２３で構成されていたがこれは構造の一例である。センサ支持体２０は、一面２５と溝部２６を有していれば良い。
【００４７】
第４実施形態では、センサチップ４０の裏面４２と側面４３とで構成された角部４６、４７の両方が面取りされていたが、少なくとも流体流れ上流側の角部４７が面取りされていれば良い。
【符号の説明】
【００４８】
２０    センサ支持体
２５    一面
２６    溝部
２７    底面
２７ｃ  接続位置（基準部）
４０    センサチップ
４１    表面
４２    裏面
４５    センシング部
７０    隙間
【図１】
2015068812.tif 000003
【図２】
2015068812.tif 000004
【図３】
2015068812.tif 000005
【図４】
2015068812.tif 000006
【図５】
2015068812.tif 000007
【図６】
2015068812.tif 000008
【図７】
2015068812.tif 000009
【図８】
2015068812.tif 000010