(57)【要約】【課題】この発明は、振動やヒートショックに起因して電気的接続部に発生する応力を低減して、電気的接続部の断線を回避させ、出力異常の発生を抑えた耐久性に優れた流量センサを得る。【解決手段】ホルダ５０の厚肉部５０ｂから延出するターミナル導体４９の延出端４９ａと流量検出素子５２の電極端子とがボンディングワイヤ２２により電気的に接続されている。周壁部材５６が延出端４９ａおよび電極端子とボンディングワイヤ２２との電気的接続部５７を取り囲むようにホルダ５０の薄肉部５０ａおよび流量検出素子５２に接着固定されている。そして、ゲル５８が電気的接続部５７を封止するように形成され、ゴム５９がゲル５８を封止するように周壁部材５６内に充填・硬化されている。【選択図】　　　　図５
2004028631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターミナル導体が埋設された支柱部と、この支柱部の一端側に配設され、被計測流体の流量を検出するための流量検出素子と、上記流量検出素子の電極端子と上記支持部から露出する上記ターミナル導体の端部とを電気的に接続する接続導体と、上記ターミナル導体および上記接続導体を介して上記流量検出素子に電気的に接続され、該流量検出素子への通電電流を制御する電子回路部とを備え、上記支柱部の一端側を上記被計測流体が流通する主通路内に延在するように該主通路に開口された穴に挿入されて、該被計測流体の流量を検出するプラグイン構造の流量センサにおいて、
上記流量検出素子の電極端子および上記ターミナル導体の端部と上記接続導体との電気的接続部が第１封止材で封止され、上記第１封止材が第２封止材で封止され、上記第２封止材は上記第１封止材に対して硬度の高い物性を有していることを特徴とする流量センサ。
【請求項２】
上記第１封止材はゲル状の物性を有し、上記第２封止材はゴム状の物性を有していることを特徴とする請求項１記載の流量センサ。
【請求項３】
上記第１封止材はゲル状の物性を有し、上記第２封止材はプラストマであることを特徴とする請求項１記載の流量センサ。
【請求項４】
ターミナル導体が埋設された支柱部と、この支柱部の一端側に配設され、被計測流体の流量を検出するための流量検出素子と、上記流量検出素子の電極端子と上記支持部から露出する上記ターミナル導体の端部とを電気的に接続する接続導体と、上記ターミナル導体および上記接続導体を介して上記流量検出素子に電気的に接続され、該流量検出素子への通電電流を制御する電子回路部とを備え、上記支柱部の一端側を上記被計測流体が流通する主通路内に延在するように該主通路に開口された穴に挿入されて、該被計測流体の流量を検出するプラグイン構造の流量センサにおいて、
蓋部材が上記流量検出素子の電極端子、上記ターミナル導体の端部および上記接続導体を内包するように上記支柱部および上記流量検出素子に気密に装着され、該蓋部材による内包部分が中空に構成されていることを特徴とする流量センサ。
【請求項５】
絶縁性樹脂被膜が上記流量検出素子の電極端子、上記ターミナル導体の端部および上記接続導体の表面に略均一な厚さにコーティングされていることを特徴とする請求項４記載の流量センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被計測流体の流量に応じて信号を出力する流量センサに関し、例えば自動車の内燃機関の吸入空気流量を測定するのに適した流量センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用エンジン等では、エンジン本体の燃焼室内で、燃料と吸入空気との混合気を燃焼させ、その燃焼圧からエンジンの回転出力を取り出すようにしており、燃料の噴射量等を高精度に演算するために吸入空気流量を検出することが要求されている。
そこで、この種の従来技術として、例えば特開２０００−２５７２号公報に示される流量センサが知られている。
【０００３】
図１２は例えば特開２０００−２５７２号公報に記載された従来の流量センサを主通路に取り付けた状態を示す縦断面図、図１３は従来の流量センサの組み立て過程を示す要部斜視図、図１４は図１２における従来の流量センサの要部拡大縦断面図である。
【０００４】
各図において、主通路１は、例えば樹脂材料、金属材料等によって円筒状に成形され、小径筒状の取付口２が径方向外側に向けて突設され、縦長の矩形状体の通路形成体３が主通路１の内壁面から径方向内側に突設されている。そして、バイパス通路４がこの通路形成体３内にほぼＵ字状に形成され、バイパス通路４の流入口５が通路形成体３の前面で主通路１の軸中心の近傍に開口し、バイパス通路４の流出口６が通路形成体３の下面で主通路１に開口している。さらに、素子挿入口７が取付口２と対向する位置で通路形成体３に形成されている。
【０００５】
流量センサ１０は、ケーシング１１、取付板１８、回路基板２１、流量検出素子２３等により構成されている。
ケーシング１１は、例えば樹脂材料により段付き円柱状に形成され、その基端部に形成された鍔状の取付部１２と、取付部１２の一側に延設され、全体として略長方形の箱形状に形成された回路収容部１３と、取付部１２の他側に形成され、外部との信号の授受を行うコネクタ部１４とから構成されている。回路収容部１３には、矩形状をなす周壁１５ａによって囲まれた基板取付凹部１５と、ケーシング１１の先端側における周壁１５ａの一部を切り欠いて形成された取付板嵌合溝１６と、取付板嵌合溝１６の両側に位置して形成された嵌合穴１７とが設けられている。
【０００６】
取付板１８は、例えば金属材料により板状体に形成され、図１２中左右の縁部を折り曲げて形成された基板取付部１９と、基板取付部１９の先端側に一体に形成された素子取付部２０とからなる。この素子取付部２０には、流量検出素子２３を収容する長方形の素子収容凹部２０ａが形成されている。そして、この取付板１８は、素子取付部２０を取付板嵌合溝１６に嵌合させるようにして、基板取付部１９を基板取付凹部１５内に収納させてケーシング１１に取り付けられている。この時、素子取付部２０の先端側がケーシング１１から延出している。
【０００７】
回路基板２１は、基板取付部１９に配設され、流量検出素子２３との間で電気信号の授受を行う電子部品が実装されている。そして、回路基板２１の各端子２１ａとコネクタ部１４の各端子１４ａとがボンディングワイヤ２２ａによって電気的に接続されている。
流量検出素子２３は、図１３に示されるように、長方形のシリコン基板２４と、シリコン基板２４の表面に形成されたヒータ抵抗体２５、シリコン基板２４の表面に左右方向にヒータ抵抗体２５を挟むように形成された一対の測温抵抗体２６と、シリコン基板２４の表面に形成された温度補償用抵抗体２７とを備え、素子収容凹部２０ａ内に配設されている。そして、回路基板２１の各端子２１ｂと流量検出素子２３の各端子２３ａとがボンディングワイヤ２２ｂによって電気的に接続されている。
なお、ヒータ抵抗体２５、測温抵抗体２６および温度補償用抵抗体２７がシリコン基板２４の表面に形成された配線パターン（図示せず）により各端子２３ａに電気的に接続されている。また、回路基板２１に実装された電子部品は、流量検出素子２３のヒータ抵抗体２５を制御するヒータ制御回路、各測温抵抗体２６の検出信号を増幅する増幅回路、逆流検知回路等を構成している。
【０００８】
ストッパ部材２８は、ストッパ本体２９と、弾性突起３０とから構成されている。ストッパ本体２９は、図１３に示されるように、取付板嵌合溝１６を横切るように平板状に延びる細長板部２９ａと、細長板部２９ａの左右両側に位置し、回路収容部１３の嵌合穴１７に向けて突出し、嵌合穴１７に嵌合される嵌合突起２９ｂと、嵌合突起２９ｂ間に位置し、取付板嵌合溝１６に嵌合され、図１４に示されるように、ボンディングワイヤ２２ｂに近接した位置まで延びる中央突起２９ｃと、細長板部２９ａと中央突起２９ｃとの間に形成される凹部２９ｄとにより形成されている。また、弾性突起３０は、例えばシリコーンゴム等の柔軟性を有する弾性部材よりなり、中央突起２９ｃの先端部に固着されている。そして、ストッパ部材２８は、嵌合突起２９ｂを嵌合穴１７に嵌合させてケーシング１１に取り付けられている。この時、弾性突起３０が、図１４に示されるように、流量検出素子２１の表面に対して弾性変形状態で当接されている。
【０００９】
封止材３１は、例えばシリコーンゲルによって形成され、図１４に示されるように、回路基板２１の表面、ボンディングワイヤ２２ａ、２２ｂ、端子１４ａ、２３ａを覆うように、基板取り付け凹部１５内に充填されている。これにより、ボンディングワイヤ２２ａ、２２ｂによる短絡防止と、回路基板２１に実装されている電子部品の保護が行われる。
蓋体３２は、その外周縁部が基板取付凹部１５の周壁１５ａおよびストッパ本体２９に接着されて、封止材３１の表面との間に空間を持ってケーシング１１に取り付けられている。これにより、基板取付凹部１５が塞口され、ストッパ部材２８が弾性突起３０を流量検出素子２１の表面に対して弾性変形状態で当接させて保持されている。
【００１０】
このように構成された流量センサ１０は、Ｏリング８が回路収容部１３の根元側（取付部１２側）に装着されて、回路収容部１３が取付口２から主通路１内に延出するように挿入され、取付部１２が固定ネジ３３により取付口２の固定座面２ａに締着固定されて、主通路１にプラグインされる。この時、流量センサ１０の素子取付部２０が素子挿入口７内に挿入され、流量検出素子２３がバイパス通路４内に配設される。そして、Ｏリング８が取付口２と回路収容部１３との間に縮設され、流量センサ１０が主通路１に気密に取り付けられる。
そして、この主通路１は、エンジンの吸気管の途中に接続され、その一端側には吸入空気濾過装置（図示せず）が接続され、他端側にはエンジンのシリンダ内と連通する吸気マニホールド（図示せず）がスロットルバルブ（図示せず）等を介して接続されている。そして、吸入空気濾過装置で清浄化された空気が主通路１内を図１２中右から左に流通し、流入口５からバイパス通路３内に導かれ、流量検出素子２３（シリコン基板２４）の表面に沿って流れた後、流出口６から主通路１内に流出する。
【００１１】
そして、ヒータ抵抗体２５に流れる加熱電流は、ヒータ抵抗体２５の平均温度が温度補償用抵抗体２７で検出された空気の温度から所定の温度だけ高くなるように回路基板２１に構成された回路によって制御される。このようにして、空気の流れによるヒータ抵抗体２５の冷却効果と各測温抵抗体２６の抵抗値変化とを利用して、空気の流量が検出される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成された従来の流量センサ１０が、例えば内燃機関の吸入空気流量検出装置として適用される場合、通常、吸入空気濾過装置の直ぐ下流にプラグインされる。この吸入空気濾過装置は、通常、エンジンルーム内の車体シャーシに締結されている。そこで、流量センサ１０に印加される振動は、車体シャーシから伝達されるため、比較的小さな振動加速度であった。
しかしながら、近年、エンジンルームの小型化の要求に伴い、吸入空気濾過装置はエンジンの直ぐ上に設置され、エンジンと締結される場合が多くなってきている。また、流量センサ１０をスロットルボディに締結する場合もあり、その際、スロットルボディはエンジンに直接締結される。このような場合、エンジンの稼働により誘起される振動加速度が直接吸入空気濾過装置から流量センサ１０に伝達されるため、流量センサ１０が締結された吸入空気濾過装置が車体シャーシに締結されている場合に比べ、流量センサ１０に発生する振動加速度は非常に大きくなる。
【００１３】
また、従来の流量センサ１０は、主通路１に固定ネジ３３により固定座面２ａに締着固定されているので、振動が流量センサ１０に印加されると、固定座面２ａおよびＯリング８を固定端とし、素子取付部２０を自由端とする肩持ち支持の振動モードとなる。そこで、回路基板２１、ボンディングワイヤ２２ｂおよび封止材３１に発生する振動加速度は、固定座面２ａに発生する振動加速度より大きなものとなる。
一方、封止材３１には、通常耐ヒートショック性を向上させるために柔らかいシリコーンゲル等が用いられる。そして、シリコーンゲル（封止材３１）は回路基板２１の表面全体を封止するためにその容量が大きくなる。つまり、大容量のシリコーンゲル（封止材３１）が一塊りの弾性体を呈することになる。また、蓋体３２がシリコーンゲル（封止材３１）の表面上に空間を持つように取り付けられているので、シリコーンゲル（封止材３１）を機械的に拘束する構造体がない。従って、封止材３１を一塊りの弾性体としてみた場合、回路基板２１および取付板１８が設置されたケーシング１１の固有振動数に比べ、封止材３１の固有振動数が非常に低くなる。このため、回路基板２１は流量センサ１０に印加された振動と同様な振動モードで振動しようとするが、ボンディングワイヤ２２ｂの端子２１ｂ、２３ａとの電気的接続部３４を除く部分は封止材３１とともに回路基板２１とは異なる振動モードで振動しようとする。そこで、封止材３１と回路基板２１との界面、即ち電気的接続部３４に振動モードの違いによる変位に相当する応力が集中発生する。
これにより、封止材３１の内部に配設されたボンディングワイヤ２２ｂの電気的接続部３４の接合強度以上の応力が発生すると、ボンディングワイヤ２２ｂの電気的接続部３４からの剥離あるいは断線が発生し、流量センサ１０の出力に異常をきたし、不具合を生じてしまう。
【００１４】
このような不具合を解決するために、封止材３１の材料を、例えばエポキシ樹脂に変更し、封止材３１全体の剛性、硬度を高めることが１つの対策と考えられる。この場合、回路基板２１、ボンディングワイヤ２２ｂおよび封止材３１が一体となって振動するので、上記のような不具合を解決することができる。しかしながら、例えば流量線センサ１０が搭載される環境が、高温雰囲気と低温雰囲気とを繰り返す、いわゆるヒートショックに曝される場合には、剛性の高いエポキシ樹脂が電気的接続部３４に密接しているので、ヒートショックの熱落差によりエポキシ樹脂とボンディングワイヤ２２ｂとが同時に熱膨張と熱収縮とを繰り返す。その際、エポキシ樹脂とボンディングワイヤ２２ｂとの熱膨張係数の違いによりエポキシ樹脂の高い剛性に起因した多大な熱応力が電気的接続部３４に繰り返し発生することになる。そこで、電気的接続部３４の接合強度以上の熱応力が発生すると、ボンディングワイヤ２２ｂの電気的接続部３４からの剥離あるいは断線が発生してしまう。さらに、熱応力が電気的接続部３４に繰り返し発生し、ボンディングワイヤ２２ｂの疲労限界を超えると、ボンディングワイヤ２２ｂの断線が発生してしまう。
【００１５】
この発明は、上記の課題を解消するためになされたもので、振動やヒートショックに起因して電気的接続部に発生する応力を低減して、電気的接続部の断線を回避させ、出力異常の発生を抑えた耐久性に優れた流量センサを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る流量センサは、ターミナル導体が埋設された支柱部と、この支柱部の一端側に配設され、被計測流体の流量を検出するための流量検出素子と、上記流量検出素子の電極端子と上記支持部から露出する上記ターミナル導体の端部とを電気的に接続する接続導体と、上記ターミナル導体および上記接続導体を介して上記流量検出素子に電気的に接続され、該流量検出素子への通電電流を制御する電子回路部とを備え、上記支柱部の一端側を上記被計測流体が流通する主通路内に延在するように該主通路に開口された穴に挿入されて、該被計測流体の流量を検出するプラグイン構造の流量センサにおいて、上記流量検出素子の電極端子および上記ターミナル導体の端部と上記接続導体との電気的接続部が第１封止材で封止され、上記第１封止材が第２封止材で封止され、上記第２封止材は上記第１封止材に対して硬度の高い物性を有しているものである。
【００１７】
また、上記第１封止材はゲル状の物性を有し、上記第２封止材はゴム状の物性を有しているものである。
【００１８】
また、上記第１封止材はゲル状の物性を有し、上記第２封止材はプラストマである。
【００１９】
また、ターミナル導体が埋設された支柱部と、この支柱部の一端側に配設され、被計測流体の流量を検出するための流量検出素子と、上記流量検出素子の電極端子と上記支持部から露出する上記ターミナル導体の端部とを電気的に接続する接続導体と、上記ターミナル導体および上記接続導体を介して上記流量検出素子に電気的に接続され、該流量検出素子への通電電流を制御する電子回路部とを備え、上記支柱部の一端側を上記被計測流体が流通する主通路内に延在するように該主通路に開口された穴に挿入されて、該被計測流体の流量を検出するプラグイン構造の流量センサにおいて、蓋部材が上記流量検出素子の電極端子、上記ターミナル導体の端部および上記接続導体を内包するように上記支柱部および上記流量検出素子に気密に装着され、該蓋部材による内包部分が中空に構成されているものである。
【００２０】
また、絶縁性樹脂被膜が上記流量検出素子の電極端子、上記ターミナル導体の端部および上記接続導体の表面に略均一な厚さにコーティングされているものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１および図２はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る流量センサを主通路に組み込んだ状態を示す縦断面図および横断面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る流量センサにおける流量検出素子の電気的接続部の未封止状態を示す要部拡大斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る流量センサにおける流量検出素子の電気的接続部への周壁部材の取付方法を説明する要部拡大斜視図、図５はこの発明の実施の形態１に係る流量センサにおける流量検出素子の電気的接続部周りを示す要部断面図である。
【００２２】
各図において、主通路４０は、被計測流体が流通する円筒状の管体であり、取付口４１が周壁の一部に形成され、ボス４２が取付口４１近傍に周壁から突設されている。なお、自動車用内燃機関の場合、この主通路４０は、例えば樹脂で吸入空気濾過装置（図示せず）と一体に作製され、該吸入空気濾過装置を吸気側に配置させてエンジンの吸気管の途中に接続され、その他端側にはエンジンのシリンダ内と連通する吸気マニホールド（図示せず）がスロットルバルブ（図示せず）等を介して接続されている。この場合、被計測流体は空気となる。
【００２３】
流量センサ４３は、電子部品が後述する流量検出素子５２を制御する回路を構成するように実装された電子回路部としての回路基板４４と、カバー４５ａが嵌着され、回路基板４４が内部に収容される回路ケース４５と、回路ケース４５に一体に形成され、流量センサ４３に電力を供給したり、流量センサ４３の流量検出信号を外部に取り出すためのコネクタ４６と、被計測流体が流通する検出用通路４８が形成され、回路ケース４５から一側に延出された柱状部材４７と、この柱状部材４７の内部に配設され、金属製のターミナル導体４９がインサート成型されたホルダ５０と、このホルダ５０の一端に一体に形成された平板状の検出補助部５１と、この検出補助部５１に取り付けられた流量検出素子５２と、ターミナル導体４９と流量検出素子５２との電気的接続部５７を取り囲むようにホルダ５０に取り付けられた周壁部材５６と、電気的接続部５７を封止する第１封止材としてのゲル５８と、ゲル５８を封止するように周壁部材５６内に充填された第２封止材としてのゴム５９とを有している。
【００２４】
回路ケース４５、コネクタ４６および柱状部材４７は、例えばポリブチレンテレフタレート等の樹脂を用いて一体に成形されている。そして、柱状部材４７には、ホルダ５０を収容するためのホルダ収容穴４７ａが回路ケース４５と検出用通路４８とを連通するように形成されている。
【００２５】
支柱部としてのホルダ５０は、例えばポリブチレンテレフタレート等の樹脂を用いて一端側を薄肉部５０ａとする細長の段付き平板状に形成され、インサート成型されたターミナル導体４９の他端がその表面を薄肉部５０ａの主面と同一面位置とするように厚肉部５０ｂから薄肉部５０ａに延出している。そして、平板状の検出補助部５１がホルダ５０の薄肉部５０ａの一端から薄肉部５０ａの主面と同一面位置となるように延設されている。また、流量検出素子５２を収容する長方形の素子収容凹部５１ａが検出補助部５１の主面に形成されている。
流量検出素子５２は、長方形のシリコン基板５３と、シリコン基板５３の主面上に被覆された白金膜をパターニングして形成された流量検出抵抗体５４および温度補償用抵抗体５５とを備え、検出補助部５１の主面と同一面位置となるように素子収容凹部５１ａ内に収容され、その裏面が素子収容凹部５１ａの底面に接着固定されている。そして、流量検出素子５２の各電極端子５２ａと厚肉部５０ｂからのターミナル導体４９の延出端４９ａとが接続導体としてのボンディングワイヤ２２によって電気的に接続されている。
【００２６】
周壁部材５６は、例えばポリブチレンテレフタレート等の樹脂を用いて略矩形枠状に成形されており、その底面５６ａが平面に形成され接着面を構成している。この周壁部材５６は、各電極端子５２ａおよびターミナル導体４９の延出端４９ａとボンディングワイヤ２２との電気的接続部５７を取り囲むようにホルダ５０に宛われ、その底面５６ａをホルダ５０の一部である薄肉部５０ａおよび検出補助部５１の主面および流量検出素子５２の主面に接着固定されている。そして、図５に示されるように、フッ素樹脂を成分とするゲル５８が電気的接続部５７を埋め込むように塗布・硬化され、さらにフッ素樹脂を成分とするゴム５９がゲル５８を埋め込むように周壁部材５６内に充填・硬化されている。なお、ゴム５９を構成するフッ素樹脂の硬度・剛性は、ゲル５８を構成するフッ素樹脂より高いものが用いられている。
【００２７】
このように流量検出素子５２が取り付けられたホルダ５０は、一端側の検出補助部５１を検出用通路４８内に延出させるようにホルダ収容穴４７ａ内に収容されて柱状部材４７に取り付けられている。この時、検出補助部５１は、検出用通路４８の軸心（図２中紙面と垂直な方向で、被計測流体の流れ方向に一致する）を通り、該軸心と直交する検出用通路４８の通路断面を略２分するように配置されている。そして、検出補助部５１の主面、即ち流量検出素子５２の主面が、検出用通路４８の軸心と略平行になっており、流量検出抵抗体５４が検出用通路４８の軸心位置に位置している。
また、ホルダ５０から回路ケース４５内に延出するターミナル導体４９の他端４９ｂが回路基板４４に電気的に接続されている。そして、回路基板４４に実装された電子部品は、流量検出抵抗体５４への通電電流を制御する制御回路等を構成している。
【００２８】
このように構成された流量センサ４３は、Ｏリング８が柱状部材４７の根元側（回路ケース４５側）に装着されて、柱状部材４７が取付口４１から主通路４０内に延出するように挿入され、回路ケース４５が固定ネジ３３によりボス４２に締着固定されて、主通路４０にプラグインされる。そして、Ｏリング８が取付口４１と柱状部材４７との間に収縮状態に介装され、流量センサ４３が主通路４０に気密に取り付けられる。また、検出用通路４８の軸心が主通路４０の軸心に略一致している。
そして、主通路４０内を流通する被計測流体が検出用通路４８内に導かれ、流量検出素子５２の表面に沿って流れる。そこで、流量検出抵抗体５４の平均温度が、温度補償用抵抗体５５で検出された被計測流体の温度に対して所定温度だけ高くなるように、流量検出抵抗体５４への通電電流が回路基板４４に実装された制御回路により制御される。この通電電流が流量検出信号として取り出され、主通路４０内を流通する被計測流体の流量が検出される。
【００２９】
この実施の形態１によれば、流量検出素子５２の電極端子５２ａおよびターミナル導体４９の延出端４９ａとボンディングワイヤ２２との電気的接続部５７がゲル５８で封止されている。そこで、電気的接続部５７における結露がゲル５８により防止され、電気的接続部５７間の短絡に起因する流量センサ４３の出力異常の発生が抑制される。
【００３０】
また、電気的接続部５７が、比較的高度・剛性の高い封止材に接していない、つまり硬度・剛性の小さいゲル５８に接触している。そこで、流量センサ４３を内燃機関の吸入空気流量検出装置として使用した場合に、高温雰囲気と低温雰囲気との繰り返しによるヒートショックの熱落差が発生しても、封止材と電気的接続部５７との熱膨張係数の違いにより発生する熱応力は、ゲル５８の低い剛性に起因するため、即ち熱応力はゲル５８に吸収緩和されるため、最小限に抑制される。これにより、電気的接続部５７の接合強度以上の熱応力の発生が抑制され、ボンディングワイヤ２２の電気的接続部３４からの剥離あるいは断線が防止される。また、熱応力が電気的接続部５７に繰り返し発生することに起因するボンディングワイヤ２２の断線の発生も抑制される。
【００３１】
また、ゲル５８より硬度・剛性の高いゴム５９がゲル５８の上層、かつ、周壁部材５６の内部に充填されているので、流量センサ４３に多大な振動が印加された場合には、ゴム５９、周壁部材５６およびボンディングワイヤ２２が一体となって振動する。そこで、ゴム５９が電気的接続部５７、流量検出素子５２およびホルダ５０と異なった振動モードで振動することがない。従って、ボンディングワイヤ２２を内包しているゴム５９と電気的接続部５７、流量検出素子５２およびホルダ５０との振動モードの違いによる電気的接続部５７への応力集中がなく、ボンディングワイヤ２２の電気的接続部５７からの剥離や断線が抑制され、流量センサ４３の出力異常を防止することができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態１では、電気的接続部５７を封止する第１封止材としてフッ素樹脂からなるゲル５８を用いるものとしているが、第１封止材はゲル状の物性を有する封止材であればよく、例えばシリコーン樹脂の封止材を用いることができる。
また、上記実施の形態１では、第１封止材を埋め込むように周壁部材５６内に充填する第２封止材としてフッ素樹脂からなるゴム５９を用いるものとしているが、第２封止材は第１封止材より高い高度・剛性を有していればよく、例えばシリコーン樹脂等のエラストマや、エポキシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂モールド材やポリカーボネート、ポリイミド等のエンジニアリングプラスチック材等のプラストマを用いることができる。
また、上記実施の形態１では、ホルダ５０を流量検出素子５２を主通路４０内の所定の位置に配置するための支柱部としているが、ホルダ５０が装着された柱状部材４７の全体を支柱部としてもよい。
また、上記実施の形態１では、回路基板４４が回路ケース４５内に設置されており、柱状部材４７に内包されたターミナル導体４９を介して流量検出素子５２にボンディングワイヤ２２により電気的に接続されているものとしているが、回路基板４４が柱状部材４７に内包され、流量検出素子５２の電極端子５２ａと回路基板４４の電極端子とがボンディングワイヤ２２により直接電気的に接続されていてもよい。この場合、ゲル５８およびゴム５９はボンディングワイヤ２２、ボンディングワイヤ２２と流量検出素子５２および回路基板４４との電気的接続部、さらに回路基板４４の表面を封止する形態となる。そして、回路基板４４の電極端子がターミナル導体として機能する。
【００３３】
実施の形態２．
この実施の形態２では、図６に示されるように、第１封止材としてのフッ素樹脂を成分とするゲル５８が電気的接続部５７を埋め込むように均一な厚さで周壁部材５６内に充填・硬化され、第２封止材としてのフッ素樹脂を成分とするゴム５９がゲル５８から露出するボンディングワイヤ２２を埋め込むようにゲル５８上に均一な厚さで周壁部材５６内に充填・硬化されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３４】
この実施の形態２においても、電気的接続部５７がゲル５８で封止され、電気的接続部５７が硬度・剛性の小さいゲル５８に接触し、ゲル５８より硬度・剛性の高いゴム５９がゲル５８の上層、かつ、周壁部材５６の内部に充填されているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
上記実施の形態１では、電気的接続部５７を埋め込むようにゲル５８を島状に塗布しているので、ゲル５８の塗布量や塗布位置を管理する必要がある。しかし、この実施の形態２では、ゲル５８は電気的接続部５７を埋め込むように周壁部材５６内に充填すればよく、上記実施の形態１にようにゲル５８の塗布用や塗布位置を管理する必要はなく、量産性に優れている。
【００３５】
実施の形態３．
この実施の形態３では、図７に示されるように、第１封止材としてのフッ素樹脂を成分とするゲル５８が電気的接続部５７を含めてボンディングワイヤ２２全体を埋め込むように均一な厚さで周壁部材５６内に充填・硬化され、エポキシ樹脂が周壁部材５６内に充填・硬化され、第２封止材としてのエポキシ樹脂層６０がゲル５８上に均一な厚さに形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３６】
この実施の形態３においても、ボンディングワイヤ２２が電気的接続部５７を含めてゲル５８で封止され、かつ、ゲル５８より硬度・剛性の高いエポキシ樹脂層６０がゲル５８の上層、かつ、周壁部材５６の内部に充填・硬化されているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態３では、ゲル５８はボンディングワイヤ２２全体を埋め込むように周壁部材５６内に充填すればよく、上記実施の形態１のようにゲル５８の塗布用や塗布位置を管理する必要はなく、量産性に優れている。
また、第２封止材としてゴム５９に代えてプラストマであるエポキシ樹脂層６０を用いているので、第２封止材の硬度・剛性が上記実施の形態１に比べて著しく高くなる。そこで、流量センサに多大な振動が印加された場合には、エポキシ樹脂層６０、周壁部材５６およびボンディングワイヤ２２が確実に一体となって振動し、エポキシ樹脂層６０が電気的接続部５７、流量検出素子５２およびホルダ５０と異なった振動モードで振動することがない。
【００３７】
なお、上記実施の形態３では、第２封止材としてエポキシ樹脂を用いるものとしているが、第２封止材はエポキシ樹脂に限定されるものではなく、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂モールド材やポリカーボネート、ポリイミド等のエンジニアリングプラスチック材等のプラストマを用いることができる。
【００３８】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４に係る流量センサにおける流量検出素子の電気的接続部を示す要部拡大斜視図、図９はこの発明の実施の形態４に係る流量センサにおける流量検出素子の電気的接続部への周壁部材の取付方法を説明する要部拡大斜視図、図１０はこの発明の実施の形態４に係る流量センサにおける流量検出素子の電気的接続部周りを示す要部断面図である。
【００３９】
図８乃至図１０において、樹脂モールド材、例えばポリフェニレンサルファイド樹脂からなる蓋部材としてのキャップ６１が電気的接続部５７を取り囲むようにホルダ５０に宛われ、その底面６１ａをホルダ５０の一部である薄肉部５０ａおよび検出補助部５１の主面および流量検出素子５２の主面に接着固定されている。そして、流量検出素子５２の電極端子５２ａ、ターミナル導体４９の延出端４９ａおよびボンディングワイヤ２２を囲繞する領域が気密な中空構造に構成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４０】
この実施の形態４によれば、ボンディングワイヤ２２および電気的接続部５７の表面に接触する構造物がない。そこで、この実施の形態４による流量センサを内燃機関の吸入空気検出装置として使用した場合、高温雰囲気と低温雰囲気との繰り返しによるヒートショックの熱落差が発生しても、電気的接続部５７には熱応力が発生しない。従って、熱応力が電気的接続部５７に集中することに起因する電気的接続部５７のクラック、電気的接続部５７の剥離、ボンディングワイヤ２２の断線等の発生が抑制される。
【００４１】
また、シリコーンゲル等を周壁部材５６内に充填・硬化する際には、シリコーンゲルの脱泡が不十分であるとゲル内に気泡が混入することになる。このゲル内の気泡は、環境温度の時系列的変化により膨張、収縮を繰り返し、ボンディングワイヤ２２や電気的接続部５７に期待しない応力を発生させ、ボンディングワイヤ２２の断線や電気的接続部５７の剥離を生じさせる危険性がある。
この実施の形態４によれば、ボンディングワイヤ２２および電気的接続部５７を封止する封止材がなく、上述の期待しない応力の発生はない。
【００４２】
また、多大な振動が流量センサに印加されても、ボンディングワイヤ２２に接触する構造物がなく、キャップ６１およびボンディングワイヤ２２が一体となって振動し、ボンディングワイヤ２２が電気的接続部５７、流量検出素子５２およびホルダ５０と異なった振動モードで振動することがない。従って、ボンディングワイヤ２２と、電気的接続部５７、流量検出素子５２およびホルダ５０との振動モードの違いによる電気的接続部５７への応力集中がなく、ボンディングワイヤ２２の電気的接続部５７からの剥離や断線が抑制され、流量センサの出力異常を防止することができる。
【００４３】
実施の形態５．
この実施の形態５では、図１１に示されるように、絶縁性樹脂被膜６２が、各電極端子５２ａ、各延出端４９ａ、各電気的接続部５７およびボンディングワイヤ２２の表面に数μｍ〜数十μｍの厚さでコーティングされている。
なお、他の構成は上記実施の形態４と同様に構成されている。
【００４４】
この実施の形態５では、流量検出素子５２の各電極端子５２ａおよびターミナル導体４９の各延出端４９ａがボンディングワイヤ２２に電気的に接続された後、キャップ６１の接着工程に先立って、各電極端子５２ａ、各延出端４９ａ、各電気的接続部５７およびボンディングワイヤ２２の表面にパレリン樹脂（日本パレリン株式会社の商標）をコーティングし、数μｍ〜数十μｍの厚さの絶縁性樹脂被膜６２を各電極端子５２ａ、各延出端４９ａ、各電気的接続部５７およびボンディングワイヤ２２の表面に被覆形成している。
【００４５】
この実施の形態５では、絶縁性樹脂被膜６２が各電極端子５２ａ、各延出端４９ａ、各電気的接続部５７およびボンディングワイヤ２２の表面に被覆形成されているので、キャップ６１内で結露が発生し、水滴がボンディングワイヤ２２間、電極端子５２ａ間、延出端４９ａ間あるいは電気的接続部５７間に付着しても、それらの間の短絡が防止でき、流量センサの出力異常が発生することがない。
【００４６】
ここで、実施の形態５では、パレリン樹脂（ポリパラキシリレン樹脂）を用いて形成されているので、ピンポールのない絶縁性樹脂被膜６２を塗布形成でき、水滴付着に起因する短絡事故を確実に防止することができる。
また、絶縁性樹脂被膜６２はパレリン樹脂に限定されるものではなく、電気絶縁性を有する樹脂材であればよく、例えばポリイミド樹脂を用いることができる。
【００４７】
なお、上記各実施の形態では、流量検出抵抗体５４および温度補償用抵抗体５５が流量検出素子５２のシリコン基板５３上に複合形成されているものとしている。この場合、シリコン基板５３に熱絶縁手段（図示せず）が施され、流量検出抵抗体５４の熱が温度補償用抵抗体５５に伝達しないようになっている。
また、上記各実施の形態では、温度補償用抵抗体５５は必ずしもシリコン基板５３上に形成されている必要はなく、流量検出抵抗体５４のみがシリコン基板５３上に形成されていてもよい。
また、上記各実施の形態では、流量検出抵抗体５４および温度補償用抵抗体５５が形成される基板はシリコン基板５３に限定されるものではなく、セラミックス等の電気絶縁体を用いることができる。
【００４８】
また、上記各実施の形態では、流量検出抵抗体５４および温度補償用抵抗体５５の構成材料は白金に限定されるものではなく、例えばニッケル、パーマロイを用いることができる。
さらに、上記各実施の形態では、流量センサ４３は、主通路４０と別部材で構成されているものとしているが、流量センサ４３と主通路４０とを一体に構成するようにしても良い。
【００４９】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されているような効果を奏する。
【００５０】
この発明によれば、ターミナル導体が埋設された支柱部と、この支柱部の一端側に配設され、被計測流体の流量を検出するための流量検出素子と、上記流量検出素子の電極端子と上記支持部から露出する上記ターミナル導体の端部とを電気的に接続する接続導体と、上記ターミナル導体および上記接続導体を介して上記流量検出素子に電気的に接続され、該流量検出素子への通電電流を制御する電子回路部とを備え、上記支柱部の一端側を上記被計測流体が流通する主通路内に延在するように該主通路に開口された穴に挿入されて、該被計測流体の流量を検出するプラグイン構造の流量センサにおいて、上記流量検出素子の電極端子および上記ターミナル導体の端部と上記接続導体との電気的接続部が第１封止材で封止され、上記第１封止材が第２封止材で封止され、上記第２封止材は上記第１封止材に対して硬度の高い物性を有しているので、振動やヒートショックに起因して電気的接続部に発生する応力を低減して、電気的接続部の剥離や接続導体の断線を回避させ、出力異常の発生を抑えた耐久性に優れた流量センサが得られる。
【００５１】
また、上記第１封止材はゲル状の物性を有し、上記第２封止材はゴム状の物性を有しているので、振動やヒートショックに起因して電気的接続部に発生する応力を低減して、電気的接続部の剥離や接続導体の断線を回避される。
【００５２】
また、上記第１封止材はゲル状の物性を有し、上記第２封止材はプラストマであるので、振動やヒートショックに起因して電気的接続部に発生する応力を低減して、電気的接続部の剥離や接続導体の断線を回避される。
【００５３】
また、ターミナル導体が埋設された支柱部と、この支柱部の一端側に配設され、被計測流体の流量を検出するための流量検出素子と、上記流量検出素子の電極端子と上記支持部から露出する上記ターミナル導体の端部とを電気的に接続する接続導体と、上記ターミナル導体および上記接続導体を介して上記流量検出素子に電気的に接続され、該流量検出素子への通電電流を制御する電子回路部とを備え、上記支柱部の一端側を上記被計測流体が流通する主通路内に延在するように該主通路に開口された穴に挿入されて、該被計測流体の流量を検出するプラグイン構造の流量センサにおいて、蓋部材が上記流量検出素子の電極端子、上記ターミナル導体の端部および上記接続導体を内包するように上記支柱部および上記流量検出素子に気密に装着され、該蓋部材による内包部分が中空に構成されているので、振動やヒートショックに起因して電気的接続部に発生する応力を低減して、電気的接続部の断線を回避させ、出力異常の発生を抑えた耐久性に優れた流量センサが得られる。
【００５４】
また、絶縁性樹脂被膜が上記流量検出素子の電極端子、上記ターミナル導体の端部および上記接続導体の表面に略均一な厚さにコーティングされているので、蓋部材内での結露に起因する短絡事故が確実に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る流量センサを主通路に組み込んだ状態を示す縦断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る流量センサを主通路に組み込んだ状態を示す横断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る流量センサにおける流量検出素子の電気的接続部の未封止状態を示す要部拡大斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る流量センサにおける流量検出素子の電気的接続部への周壁部材の取付方法を説明する要部拡大斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る流量センサにおける流量検出素子の電気的接続部周りを示す要部断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る流量センサにおける流量検出素子の電気的接続部周りを示す要部断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る流量センサにおける流量検出素子の電気的接続部周りを示す要部断面図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る流量センサにおける流量検出素子の電気的接続部を示す要部拡大斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係る流量センサにおける流量検出素子の電気的接続部への周壁部材の取付方法を説明する要部拡大斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係る流量センサにおける流量検出素子の電気的接続部周りを示す要部断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係る流量センサにおける流量検出素子の電気的接続部周りを示す要部拡大図である。
【図１２】従来の流量センサを主通路に取り付けた状態を示す縦断面図である。
【図１３】従来の流量センサの組み立て過程を示す要部斜視図である。
【図１４】従来の流量センサの要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
２２　ボンディングワイヤ（接続導体）、４０　主通路、４１　取付口（穴）、４３　流量センサ、４４　回路基板（電子回路部）、４９　ターミナル導体、４９ａ　延出端、５０　ホルダ（支柱部）、５２　流量検出素子、５２ａ　電極端子、５８　ゲル（第１封止材）、５９　ゴム（第２封止材）、６０　エポキシ樹脂層（第２封止材、プラストマ）、６１　キャップ（蓋部材）、６２　絶縁性樹脂被膜。
【図１】
2004028631.tif 000003
【図２】
2004028631.tif 000004
【図３】
2004028631.tif 000005
【図４】
2004028631.tif 000006
【図５】
2004028631.tif 000007
【図６】
2004028631.tif 000008
【図７】
2004028631.tif 000009
【図８】
2004028631.tif 000010
【図９】
2004028631.tif 000011
【図１０】
2004028631.tif 000012
【図１１】
2004028631.tif 000013
【図１２】
2004028631.tif 000014
【図１３】
2004028631.tif 000015
【図１４】
2004028631.tif 000016