JP2010204005A - Thermal flowmeter - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air flow meter capable of improving the accuracy of flow rate detection by reducing stress generated in a sensor substrate 9 and reducing an influence of the strain of a diaphragm 9a to a resistor. <P>SOLUTION: A sensor 3 for measuring the amount of air intake is integrally composed as a sensor subassembly where a sensor chip 10 and a circuit section 11 are mounted to a common sensor base material 12, and fixed by making the sensor base material 12 adhere to a sensor housing 2 with an adhesive 14. In the sensor base material 12, mainly the back of a circuit mount 12b is adhered and the back of a chip mount 12a is not adhered except one portion. More specifically, one edge side of the sensor base material 12 including a region where a diaphragm 9a of a sensor substrate 9 is projected at the sensor mount 12a is not adhered to the sensor housing 2, thus reducing stress (stress generated by a difference in thermal expansion between the sensor housing 2 and the sensor substrate 9, packaging stress in assembly, or the like) generated in the sensor substrate 9. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、センサ基板に設けられるダイヤフラム上に発熱抵抗体を配置し、この発熱抵抗体の発熱により生じる温度分布を基に、気体の流量を計測する熱式流量計に関する。   The present invention relates to a thermal flow meter in which a heating resistor is disposed on a diaphragm provided on a sensor substrate, and a gas flow rate is measured based on a temperature distribution generated by the heat generated by the heating resistor.

従来、自動車用エンジンの吸入空気量を計測する熱式流量計が知られている。この熱式流量計には、例えば、図６（ｂ）に示す様に、センサ基板１００に設けられたダイヤフラム１１０の表面上に発熱抵抗体と流量検出抵抗体（図示せず）を形成したセンサチップ１２０と、発熱抵抗体の発熱により生じる温度分布に応じて変化する流量検出抵抗体の抵抗値を基に、吸気量を検出する回路部１３０〔図６（ａ）参照〕とを備え、その回路部１３０とセンサチップ１２０とが共通のセンサ母材１４０に搭載されて、図６（ａ）に示す様に、センササブアッセンブリ１５０として構成されたものがある。このセンササブアッセンブリ１５０は、吸気の一部を取り込むためのバイパス通路１６０を形成するセンサハウジング１７０に内蔵され、図６（ｂ）に示す様に、センサ母材１４０の裏面全体が接着剤１８０によりセンサハウジング１７０に固定されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a thermal flow meter that measures an intake air amount of an automobile engine is known. In this thermal flow meter, for example, as shown in FIG. 6 (b), a sensor in which a heating resistor and a flow rate detection resistor (not shown) are formed on the surface of a diaphragm 110 provided on the sensor substrate 100. A chip 120 and a circuit unit 130 (see FIG. 6A) for detecting the intake air amount based on the resistance value of the flow rate detection resistor that changes in accordance with the temperature distribution generated by the heat generation of the heating resistor. In some cases, the circuit unit 130 and the sensor chip 120 are mounted on a common sensor base material 140 and configured as a sensor subassembly 150 as shown in FIG. The sensor subassembly 150 is built in a sensor housing 170 that forms a bypass passage 160 for taking in a part of intake air, and the entire back surface of the sensor base material 140 is covered with an adhesive 180 as shown in FIG. It is fixed to the sensor housing 170.

しかし、上記の構成では、通常、樹脂成形されるセンサハウジング１７０と、シリコン等の半導体であるセンサ基板１００との熱膨張差による応力や、組立て時の実装応力等がセンサ基板１００に発生し、その応力によってセンサ基板１００（特にダイヤフラム１１０）に歪みが生じるため、ダイヤフラム１１０上に形成される抵抗体の抵抗値が変化して、流量検出精度に影響を与えることが分かっている。
そこで、特許文献１では、センサ基板１００に応力緩和溝を形成することにより、センサ基板１００に発生する応力を緩和する構成が提案されている。 However, in the above configuration, a stress due to a difference in thermal expansion between the sensor housing 170 that is resin-molded and the sensor substrate 100 that is a semiconductor such as silicon, a mounting stress during assembly, and the like are generated in the sensor substrate 100. It has been found that the sensor substrate 100 (particularly, the diaphragm 110) is distorted by the stress, so that the resistance value of the resistor formed on the diaphragm 110 changes and affects the flow rate detection accuracy.
Therefore, Patent Document 1 proposes a configuration in which stress generated in the sensor substrate 100 is relaxed by forming stress relaxation grooves in the sensor substrate 100.

特開２００７−２４５８９号公報JP 2007-24589 A

ところが、特許文献１に記載された従来技術では、センサ基板１００に発生する応力自体を減らすことは出来ず、歪みの影響は残るため、流量検出精度の向上にも限界がある。 また、センサ基板１００に応力緩和溝を形成するため、センサ基板１００の製造工程が複雑になり、コストが増大する問題がある。また、応力緩和溝を形成することでセンサ基板の強度が低下し、空気とともに飛来するダスト等によりセンサチップ１２０が破壊する恐れがある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、センサ基板に発生する応力を低減して、抵抗体に対するダイヤフラムの歪みの影響を減らすことにより、流量検出精度を向上できる熱式流量計を提供することにある。 However, in the conventional technique described in Patent Document 1, the stress itself generated in the sensor substrate 100 cannot be reduced, and the influence of distortion remains, so there is a limit to improving the flow rate detection accuracy. Further, since the stress relaxation grooves are formed in the sensor substrate 100, the manufacturing process of the sensor substrate 100 becomes complicated, and there is a problem that the cost increases. In addition, the stress relaxation grooves are formed to reduce the strength of the sensor substrate, and the sensor chip 120 may be destroyed by dust or the like flying with air.
The present invention has been made based on the above circumstances, and its purpose is to reduce the stress generated in the sensor substrate and reduce the influence of the distortion of the diaphragm on the resistor, thereby improving the flow rate detection accuracy. It is to provide a flow meter.

（請求項１の発明）
本発明は、気体の一部を取り込むバイパス通路を形成するセンサハウジングと、センサ基板に設けられるダイヤフラムの表面上に発熱抵抗体と流量検出抵抗体を配置したセンサチップと、発熱抵抗体の発熱温度を制御すると共に、発熱抵抗体の発熱により生じる温度分布に応じて変化する流量検出抵抗体の抵抗値を基に、バイパス通路を流れる気体の流量を検出する回路部とを有し、センサチップと回路部とが共通のセンサ母材に搭載されてセンササブアッセンブリとして構成され、且つ、センサ母材が接着剤によってセンサハウジングに固定されている熱式流量計であって、センサ母材は、一端側にセンサチップを搭載するチップ搭載部と、このチップ搭載部より他端側に回路部を搭載する回路搭載部とを有し、且つ、接着剤によってセンサハウジングに固定されていない領域を有し、その領域を非接着部と呼ぶ時に、チップ搭載部においてダイヤフラムが投影される領域を含むセンサ母材の少なくとも一端側が非接着部に含まれていることを特徴とする。 (Invention of Claim 1)
The present invention relates to a sensor housing that forms a bypass passage for taking in a part of gas, a sensor chip in which a heating resistor and a flow rate detection resistor are arranged on the surface of a diaphragm provided on the sensor substrate, and a heating temperature of the heating resistor. And a circuit unit for detecting the flow rate of the gas flowing through the bypass passage based on the resistance value of the flow rate detection resistor that changes according to the temperature distribution generated by the heat generation of the heating resistor, and a sensor chip, A thermal flow meter in which a circuit unit is mounted on a common sensor base material and configured as a sensor subassembly, and the sensor base material is fixed to the sensor housing by an adhesive, and the sensor base material has one end A chip mounting portion for mounting the sensor chip on the side, and a circuit mounting portion for mounting the circuit portion on the other end side from the chip mounting portion, and a sensor by an adhesive. When there is a region not fixed to the housing and the region is referred to as a non-adhesive portion, at least one end side of the sensor base material including the region where the diaphragm is projected in the chip mounting portion is included in the non-adhesive portion. Features.

上記の構成によれば、センサ母材の全面をセンサハウジングに接着固定する場合と比較して、接着面積が小さく、且つ、ダイヤフラムが投影される領域を含むセンサ母材の少なくとも一端側がセンサハウジングに接着されていないので、センサ基板に発生する応力（センサハウジングとセンサ基板との熱膨張差による応力、組立て時の実装応力等）を低減できる。その結果、センサ基板の歪みを抑制でき、センサ基板に設けられるダイヤフラム上の抵抗体（発熱抵抗体と流量検出抵抗体）への応力伝達を低減できるので、抵抗体の温度特性が大きく変化することはなく、流量検出精度を向上できる。
また、本発明によれば、特許文献１に開示された応力緩和溝をセンサ基板に加工する必要がないので、センサ基板の製造工程が複雑になることはなく、コストを低減でき、且つ、センサ基板の強度を低下させることもない。 According to the above configuration, compared to the case where the entire surface of the sensor base material is bonded and fixed to the sensor housing, the adhesive area is small, and at least one end side of the sensor base material including the area where the diaphragm is projected is attached to the sensor housing. Since it is not bonded, the stress generated in the sensor substrate (stress due to the difference in thermal expansion between the sensor housing and the sensor substrate, mounting stress during assembly, etc.) can be reduced. As a result, the distortion of the sensor substrate can be suppressed, and the stress transmission to the resistor (heating resistor and flow rate detection resistor) on the diaphragm provided on the sensor substrate can be reduced, so that the temperature characteristics of the resistor greatly change. No, flow rate detection accuracy can be improved.
Further, according to the present invention, since it is not necessary to process the stress relaxation groove disclosed in Patent Document 1 into the sensor substrate, the manufacturing process of the sensor substrate is not complicated, the cost can be reduced, and the sensor It does not reduce the strength of the substrate.

（請求項２の発明）
請求項１に記載した熱式流量計において、センサ母材は、少なくともチップ搭載部の全体が非接着部に含まれていることを特徴とする。
上記の構成によれば、センサ母材の少なくともチップ搭載部がセンサハウジングに接着固定されていないので、センサ基板に発生する応力をより小さくできる。その結果、センサ基板に設けられるダイヤフラムへの歪みの影響を減らすことができ、ダイヤフラム上に配置される抵抗体（発熱抵抗体と流量検出抵抗体）の抵抗値変動を抑制できるので、信頼性が向上する。 (Invention of Claim 2)
The thermal flow meter according to claim 1 is characterized in that at least the entire chip mounting portion of the sensor base material is included in the non-bonded portion.
According to the above configuration, since at least the chip mounting portion of the sensor base material is not bonded and fixed to the sensor housing, the stress generated on the sensor substrate can be further reduced. As a result, it is possible to reduce the influence of distortion on the diaphragm provided on the sensor substrate, and to suppress fluctuations in the resistance value of the resistors (heating resistors and flow rate detection resistors) arranged on the diaphragm. improves.

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した熱式流量計において、センサ母材は、チップ搭載部の全体と、回路搭載部のうち回路部の搭載範囲を含む一端側とが非接着部に含まれていることを特徴とする。
上記の構成では、センサ母材を接着剤によってセンサハウジングに固定する接着部の面積をより小さくでき、且つ、その接着部をセンサチップから離れた場所に設定できるので、センサ基板に発生する応力を更に小さくでき、ダイヤフラムへの歪みの影響を抑制できる。 (Invention of Claim 3)
3. The thermal flow meter according to claim 1, wherein the sensor base material includes the entire chip mounting portion and one end side including the mounting range of the circuit portion of the circuit mounting portion in the non-bonding portion. It is characterized by that.
In the above configuration, since the area of the bonding portion for fixing the sensor base material to the sensor housing with the adhesive can be made smaller, and the bonding portion can be set at a location away from the sensor chip, the stress generated on the sensor substrate can be reduced. It can be further reduced, and the influence of distortion on the diaphragm can be suppressed.

（請求項４の発明）
請求項３に記載した熱式流量計において、センサ母材は、非接着部より他端側である回路搭載部の端部が接着剤によってセンサハウジングに固定される接着部であり、且つ、その接着部は、センサ母材の少なくとも表面と裏面の両面がセンサハウジングに接着されていることを特徴とする。
例えば、センサ母材の裏面だけをセンサハウジングに接着する場合と比較すると、少なくともセンサ母材の裏面と表面の両面を接着した方が、発生する応力の偏りが小さくなるため、センサ基板に発生する応力をより低減できる。 (Invention of Claim 4)
The thermal flow meter according to claim 3, wherein the sensor base material is an adhesive portion in which an end portion of the circuit mounting portion on the other end side from the non-adhesive portion is fixed to the sensor housing by an adhesive, and The bonding portion is characterized in that at least both the front surface and the back surface of the sensor base material are bonded to the sensor housing.
For example, compared with the case where only the back surface of the sensor base material is bonded to the sensor housing, since the bias of the generated stress becomes smaller when at least both the back surface and the front surface of the sensor base material are bonded, it occurs on the sensor substrate. Stress can be further reduced.

また、請求項３に係る発明では、チップ搭載部の全体と、回路搭載部のうち回路部の搭載範囲を含む一端側とが非接着部に含まれているため、接着部の面積が限定されて小さくなり、センササブアッセンブリを確実に且つ強固に固定する上では不利である。これに対し、請求項４に係る発明では、少なくともセンサ母材の裏面と表面の両面を接着するため、センササブアッセンブリをより確実に固定できる。
なお、本発明では、センサ母材（回路搭載部の端部）の裏面と表面だけでなく、センサ母材（回路搭載部の端部）の全周をセンサハウジングに接着することもできる。 In the invention according to claim 3, since the non-bonding portion includes the entire chip mounting portion and one end side including the mounting range of the circuit portion of the circuit mounting portion, the area of the bonding portion is limited. This is disadvantageous in securing the sensor subassembly securely and firmly. On the other hand, in the invention according to claim 4, since at least the back surface and the front surface of the sensor base material are bonded, the sensor subassembly can be more reliably fixed.
In the present invention, not only the back surface and the front surface of the sensor base material (the end portion of the circuit mounting portion) but also the entire circumference of the sensor base material (the end portion of the circuit mounting portion) can be bonded to the sensor housing.

（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの熱式流量計において、センサハウジングには、センサ母材の一端側を位置決めするためのガイド部が設けられていることを特徴とする。
本発明のセンササブアッセンブリは、センサ母材の裏面全体がセンサハウジングに接着されている訳ではなく、接着面積が従来より小さく、且つ、センサチップの搭載側に非接着部を有している。このため、チップ搭載部を有するセンサ母材の一端側を何らかの手段で位置決めすることが望ましい。これに対し、本発明では、センサハウジングに設けられたガイド部によりセンサ母材の一端側を位置決めできるので、そのセンサ母材に搭載されるセンサチップの位置ずれを防止でき、精度良く流量検出を行うことができる。
なお、本発明では、例えば、センサ母材の側面をセンサハウジングのガイド部に当接させて位置決めすることもできるが、センサ母材の側面を直接ガイド部に当接させることができない場合、例えば、センサハウジングにガイド部を設ける場所が限定される様な場合は、例えば、センサ母材の両側面に凸部を設けて、この凸部をガイド部により拘束する構成でも良い。 (Invention of Claim 5)
5. The thermal flow meter according to claim 1, wherein the sensor housing is provided with a guide portion for positioning one end side of the sensor base material.
In the sensor subassembly of the present invention, the entire back surface of the sensor base material is not bonded to the sensor housing, the bonding area is smaller than the conventional one, and the sensor chip mounting side has a non-bonded portion. For this reason, it is desirable to position one end side of the sensor base material having the chip mounting portion by some means. On the other hand, in the present invention, since one end side of the sensor base material can be positioned by the guide portion provided in the sensor housing, the displacement of the sensor chip mounted on the sensor base material can be prevented, and the flow rate can be detected with high accuracy. It can be carried out.
In the present invention, for example, the side surface of the sensor base material can be brought into contact with the guide portion of the sensor housing, but the side surface of the sensor base material cannot be brought into direct contact with the guide portion. When the location where the guide portion is provided on the sensor housing is limited, for example, a configuration may be adopted in which convex portions are provided on both side surfaces of the sensor base material and the convex portions are restrained by the guide portions.

（請求項６の発明）
請求項１〜５に記載した何れかの熱式流量計において、回路部は、複数の回路素子を実装する回路基板を有し、この回路基板をセンサ母材として使用することを特徴とする。
本発明では、複数の回路素子が実装される回路基板をセンサ母材として使用することにより、回路基板とは異なる専用のセンサ母材を使用する必要がないので、部品点数を削減でき、且つ、構成の簡素化によるコストダウンも可能である。 (Invention of Claim 6)
The thermal flowmeter according to any one of claims 1 to 5, wherein the circuit unit includes a circuit board on which a plurality of circuit elements are mounted, and the circuit board is used as a sensor base material.
In the present invention, by using a circuit board on which a plurality of circuit elements are mounted as a sensor base material, it is not necessary to use a dedicated sensor base material different from the circuit board, so the number of parts can be reduced, and Costs can be reduced by simplifying the configuration.

（ａ）エアフロメータのセンサ部を示す平面図、（ｂ）センサチップの取り付け状態を示す断面図である（実施例１）。(A) The top view which shows the sensor part of an air flow meter, (b) It is sectional drawing which shows the attachment state of a sensor chip (Example 1). エアフロメータを吸気ダクトに取り付けた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which attached the air flow meter to the intake duct. エアフロメータのセンサ部を示す平面図である（実施例２）。(Example 2) which is a top view which shows the sensor part of an air flow meter. （ａ）エアフロメータのセンサ部を示す平面図、（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である（実施例３）。(A) The top view which shows the sensor part of an air flow meter, (b) It is AA sectional drawing of the same figure (a) (Example 3). （ａ）エアフロメータのセンサ部を示す平面図、（ｂ）同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図である（実施例４）。(A) The top view which shows the sensor part of an air flow meter, (b) It is BB sectional drawing of the same figure (a) (Example 4). （ａ）エアフロメータのセンサ部を示す平面図、（ｂ）センサチップの取り付け状態を示す断面図である（従来技術）。(A) The top view which shows the sensor part of an air flow meter, (b) It is sectional drawing which shows the attachment state of a sensor chip (prior art).

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described in detail by the following examples.

この実施例１は、本発明の熱式流量計を、自動車用エンジンの吸入空気量を測定するエアフロメータに適用した一例を説明する。
図１（ａ）はエアフロメータ１のセンサ部３を示す平面図、図１（ｂ）はセンサ部３に使用されるセンサチップ１０の取り付け状態を示す断面図、図２はエアフロメータ１を吸気ダクト４に取り付けた状態を示す断面図である。
本実施例のエアフロメータ１は、センサハウジング２とセンサ部３とを備える。
センサハウジング２は、図２に示す様に、吸気ダクト４に開けられた取付け孔より吸気ダクト４の内部に着脱可能に挿入され、取付け孔との間がＯリング５によって気密にシールされている。なお、吸気ダクト４は、エンジンの吸気ポート（図示せず）に接続される吸気通路の一部を形成するもので、例えば、吸気通路の最上流に配置されるエアクリーナの出口パイプ、あるいは、この出口パイプの下流側に接続される吸気管等である。 In Example 1, an example in which the thermal flow meter of the present invention is applied to an air flow meter for measuring the intake air amount of an automobile engine will be described.
1A is a plan view showing the sensor unit 3 of the air flow meter 1, FIG. 1B is a cross-sectional view showing a mounting state of the sensor chip 10 used in the sensor unit 3, and FIG. It is sectional drawing which shows the state attached to the duct 4. FIG.
The air flow meter 1 of the present embodiment includes a sensor housing 2 and a sensor unit 3.
As shown in FIG. 2, the sensor housing 2 is detachably inserted into the intake duct 4 from an attachment hole formed in the intake duct 4, and is hermetically sealed with an O-ring 5 between the attachment hole. . The intake duct 4 forms part of an intake passage connected to an intake port (not shown) of the engine. For example, an outlet pipe of an air cleaner arranged at the uppermost stream of the intake passage, or this An intake pipe connected to the downstream side of the outlet pipe.

センサハウジング２には、図２に示される吸気ダクト４の内部を図示右側（エアクリーナ側）から左側（エンジン側）に向かって流れる空気、つまり、エンジンに吸入される空気の一部を取り込むバイパス通路が形成されている。このバイパス通路は、入口６ａと出口６ｂとの間を略直線的に空気が流れるメイン通路６と、このメイン通路６を流れる空気の一部を取り込むサブ通路７とで形成される。このサブ通路７は、メイン通路６の途中から分岐してメイン通路６とは異なる出口７ａに通じると共に、メイン通路６より通路長が長く形成され、且つ、通路途中で流れ方向が大きく変化する曲がり部を有している。
また、センサハウジング２には、エンジンの運転状態を制御するＥＣＵ（電子制御装置）との電気的接続を行うコネクタ８が一体に設けられている。 In the sensor housing 2, a bypass passage that takes in the air that flows from the right side (air cleaner side) to the left side (engine side) in the intake duct 4 shown in FIG. 2, that is, a part of the air sucked into the engine. Is formed. The bypass passage is formed by a main passage 6 through which air flows approximately linearly between the inlet 6a and the outlet 6b, and a sub-passage 7 that takes in part of the air flowing through the main passage 6. The sub-passage 7 is branched from the middle of the main passage 6 and leads to an outlet 7a different from the main passage 6. The sub-passage 7 is formed to have a passage length longer than that of the main passage 6, and the flow direction changes greatly in the middle of the passage. Has a part.
The sensor housing 2 is integrally provided with a connector 8 for electrical connection with an ECU (electronic control unit) that controls the operating state of the engine.

センサ部３は、図１（ｂ）に示す様に、シリコン等のセンサ基板９に設けられるダイヤフラム９ａの表面上に発熱抵抗体と流量検出抵抗体（共に図示せず）を形成したセンサチップ１０と、発熱抵抗体の発熱温度を制御すると共に、発熱抵抗体の発熱により生じる温度分布に応じて変化する流量検出抵抗体の抵抗値を基に、バイパス通路（サブ通路７）を流れる空気の流量を検出する回路部１１〔図１（ａ）参照〕とを有している。
センサチップ１０と回路部１１は、共通のセンサ母材１２に搭載されてセンササブアッセンブリとして一体に構成され、図１（ｂ）に示す様に、センサチップ１０の電極（図示せず）と、回路部１１のリードフレーム１１ａとがワイヤボンディングにより電気的に接続されている。なお、図１（ｂ）に記載したセンサチップ１０は、図１（ａ）に示されるセンサチップ１０の寸法を拡大して断面形状を示したものである。 As shown in FIG. 1B, the sensor unit 3 includes a sensor chip 10 in which a heating resistor and a flow rate detection resistor (both not shown) are formed on the surface of a diaphragm 9a provided on a sensor substrate 9 such as silicon. And the flow rate of the air flowing through the bypass passage (sub-passage 7) based on the resistance value of the flow rate detection resistor that changes according to the temperature distribution generated by the heat generation of the heating resistor, while controlling the heating temperature of the heating resistor. And a circuit unit 11 (see FIG. 1A).
The sensor chip 10 and the circuit unit 11 are mounted on a common sensor base material 12 and integrally formed as a sensor subassembly. As shown in FIG. 1B, an electrode (not shown) of the sensor chip 10 and The lead frame 11a of the circuit unit 11 is electrically connected by wire bonding. Note that the sensor chip 10 illustrated in FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view of the sensor chip 10 illustrated in FIG.

センサ母材１２は、例えば、樹脂材により略板状に形成され、図１（ａ）に示す様に、一端側にセンサチップ１０を搭載するチップ搭載部１２ａと、このチップ搭載部１２ａより他端側に回路部１１を搭載する回路搭載部１２ｂを有している。なお、回路搭載部１２ｂの中央部には、周囲より高さを低く形成した（掘り下げた）低床面１２ｃが形成され、この低床面１２ｃに回路部１１が搭載される。
センサチップ１０は、図１（ｂ）に示す様に、センサ基板９の裏面がチップ搭載部１２ａの表面に接着剤１３によって固定されている。但し、センサ基板９の全面が接着されている訳ではなく、ダイヤフラム９ａが設けられる部位より電極側〔図１（ｂ）に示すセンサチップ１０の上部側〕だけが接着されている。
回路部１１は、例えば、複数の回路素子を回路基板に実装して構成され、回路搭載部１２ｂの低床面１２ｃに搭載されて樹脂モールドされている。 The sensor base material 12 is formed, for example, in a substantially plate shape by a resin material, and as shown in FIG. 1A, a chip mounting portion 12a for mounting the sensor chip 10 on one end side, and other than the chip mounting portion 12a. A circuit mounting portion 12b for mounting the circuit portion 11 is provided on the end side. In addition, the low floor surface 12c which formed the height lower than the circumference | surroundings (it was dug down) is formed in the center part of the circuit mounting part 12b, and the circuit part 11 is mounted in this low floor surface 12c.
As shown in FIG. 1B, the sensor chip 10 has the back surface of the sensor substrate 9 fixed to the surface of the chip mounting portion 12a with an adhesive 13. However, the entire surface of the sensor substrate 9 is not bonded, and only the electrode side (upper side of the sensor chip 10 shown in FIG. 1B) is bonded from the portion where the diaphragm 9a is provided.
The circuit unit 11 is configured, for example, by mounting a plurality of circuit elements on a circuit board, and is mounted on the low floor 12c of the circuit mounting unit 12b and resin-molded.

本実施例のセンサ部３（センササブアッセンブリ）は、センサ母材１２の裏面が接着剤１４によってセンサハウジング２に固定され、図２に示す様に、センサチップ１０がサブ通路７を流れる空気の流れに晒されている。但し、センサ母材１２は、チップ搭載部１２ａと回路搭載部１２ｂの裏全面が接着されている訳ではなく、接着剤１４によってセンサハウジング２に固定されていない領域を有している。
ここで、センサ母材１２が接着剤１４によってセンサハウジング２に固定される領域を接着部と呼び、接着されていない領域を非接着部と呼ぶ時に、センサ母材１２は、図１（ｂ）に示す様に、チップ搭載部１２ａにおいてセンサ基板９のダイヤフラム９ａが投影される領域を含むセンサ母材１２の少なくとも一端側が非接着部に含まれている。具体的には、図１（ａ）に示す様に、二点鎖線でハッチングを入れた範囲（回路搭載部１２ｂの全体とチップ搭載部１２ａの一部）が接着部であり、ハッチングを入れいていない範囲（接着部に含まれる一部を除いたチップ搭載部１２ａの略全体）が非接着部である。 In the sensor unit 3 (sensor subassembly) of the present embodiment, the back surface of the sensor base material 12 is fixed to the sensor housing 2 by the adhesive 14, and the sensor chip 10 has a flow of air flowing through the sub passage 7 as shown in FIG. Exposed to the flow. However, the sensor base material 12 does not mean that the entire back surface of the chip mounting portion 12a and the circuit mounting portion 12b are bonded, but has a region that is not fixed to the sensor housing 2 by the adhesive 14.
Here, when the sensor base material 12 is fixed to the sensor housing 2 by the adhesive 14, an area where the sensor base material 12 is fixed to the sensor housing 2 is called an adhesive part, and an unbonded area is called a non-adhesive part. As shown in FIG. 5, at least one end side of the sensor base material 12 including a region where the diaphragm 9a of the sensor substrate 9 is projected in the chip mounting portion 12a is included in the non-bonded portion. Specifically, as shown in FIG. 1 (a), the hatched area (the entire circuit mounting portion 12b and a part of the chip mounting portion 12a) is an adhesive portion, and hatching is applied. A non-adhesive portion is a range that is not present (substantially the entire chip mounting portion 12a excluding a part included in the adhesive portion).

（実施例１の作用および効果）
本実施例のセンサ部３は、センサチップ１０と回路部１１とが共通のセンサ母材１２に搭載されてセンササブアッセンブリとして一体に構成され、センサ母材１２を接着剤１４によりセンサハウジング２に接着して固定されている。ここで、センサ母材１２は、主に回路搭載部１２ｂの裏面が接着されているだけで、チップ搭載部１２ａの裏面は、一部を除いて接着されていない。つまり、チップ搭載部１２ａにおいてセンサ基板９のダイヤフラム９ａが投影される領域を含むセンサ母材１２の一端側は、センサハウジング２に接着されていない。 (Operation and Effect of Example 1)
In the sensor unit 3 of the present embodiment, the sensor chip 10 and the circuit unit 11 are mounted on a common sensor base material 12 and are integrally formed as a sensor subassembly. The sensor base material 12 is attached to the sensor housing 2 by an adhesive 14. Glued and fixed. Here, the sensor base material 12 is mainly bonded to the back surface of the circuit mounting portion 12b, and the back surface of the chip mounting portion 12a is not bonded except for a part thereof. That is, one end side of the sensor base material 12 including a region where the diaphragm 9 a of the sensor substrate 9 is projected on the chip mounting portion 12 a is not bonded to the sensor housing 2.

上記の構成によれば、図６に示した従来の構成、つまり、センサ母材１４０の裏全面をセンサハウジング１７０に接着した場合と比較すると、センサ基板９に発生する応力、例えば、センサハウジング２とセンサ基板９との熱膨張差による応力や、組立て時の実装応力等を低減できる。その結果、センサ基板９の歪みを抑制でき、ダイヤフラム９ａの表面上に形成される抵抗体（発熱抵抗体と流量検出抵抗体）への応力伝達を低減できるので、抵抗体の温度特性が大きく変化することはなく、流量検出精度を向上できる。
また、本実施例では、特許文献１に開示された応力緩和溝をセンサ基板９に加工する必要がないので、センサ基板９の製造工程が複雑になることはなく、コストを低減でき、且つ、センサ基板９の強度を低下させることもない。 According to the above configuration, compared with the conventional configuration shown in FIG. 6, that is, when the entire back surface of the sensor base material 140 is bonded to the sensor housing 170, the stress generated in the sensor substrate 9, for example, the sensor housing 2. It is possible to reduce the stress due to the difference in thermal expansion between the sensor board 9 and the sensor substrate 9, the mounting stress during assembly, and the like. As a result, distortion of the sensor substrate 9 can be suppressed, and stress transmission to the resistors (heating resistors and flow rate detection resistors) formed on the surface of the diaphragm 9a can be reduced, so that the temperature characteristics of the resistors greatly change. The flow rate detection accuracy can be improved.
Further, in this embodiment, since it is not necessary to process the stress relaxation groove disclosed in Patent Document 1 into the sensor substrate 9, the manufacturing process of the sensor substrate 9 is not complicated, the cost can be reduced, and The strength of the sensor substrate 9 is not reduced.

図３は、実施例２に係るエアフロメータ１のセンサ部３を示す平面図である。
この実施例２は、センサ母材１２をセンサハウジング２に接着する範囲を回路搭載部１２ｂの一部に限定した一例である。つまり、センサ母材１２の非接着部を、チップ搭載部１２ａの全体と、回路搭載部１２ｂのうち回路部１１の搭載範囲（図中の破線で示す範囲）を含む一端側まで拡大している。言い換えると、センサチップ１０から最も離れた部分である回路搭載部１２ｂの端部（図中に二点鎖線でハッチングを入れた領域）だけを接着部とし、この接着部には、回路部１１の搭載範囲も含まれていない。これにより、実施例１の構成と比較して、センサ母材１２の接着部の面積を小さくでき、且つ、その接着部をセンサチップ１０から最も離れた場所に設定できるので、センサ基板９に発生する応力を更に小さくでき、ダイヤフラム９ａへの歪みの影響を抑制できる効果も大きくなる。 FIG. 3 is a plan view illustrating the sensor unit 3 of the air flow meter 1 according to the second embodiment.
The second embodiment is an example in which the range in which the sensor base material 12 is bonded to the sensor housing 2 is limited to a part of the circuit mounting portion 12b. That is, the non-bonded portion of the sensor base material 12 is expanded to one end side including the entire chip mounting portion 12a and the mounting range of the circuit portion 11 (the range indicated by the broken line in the drawing) of the circuit mounting portion 12b. . In other words, only the end portion of the circuit mounting portion 12b that is the portion farthest from the sensor chip 10 (the region hatched with a two-dot chain line in the figure) is an adhesive portion, and the adhesive portion includes the circuit portion 11. The mounting range is not included. Thereby, compared with the structure of Example 1, since the area of the adhesion part of the sensor base material 12 can be made small and the adhesion part can be set in the place farthest from the sensor chip 10, it occurs in the sensor substrate 9. The stress to be applied can be further reduced, and the effect of suppressing the influence of distortion on the diaphragm 9a is also increased.

図４（ａ）は、実施例３に係るエアフロメータ１のセンサ部３を示す平面図である。
この実施例３は、実施例２と同様に、センサ母材１２の接着部をセンサチップ１０から最も離れた回路搭載部１２ｂの端部〔図４（ａ）に二点鎖線でハッチングを入れた領域〕に設定し、且つ、図４（ｂ）に示す様に、センサ母材１２の全周を接着剤１４によりセンサハウジング２に固定する一例である。
この実施例３では、センサ母材１２の全周をセンサハウジング２に接着固定するので、実施例２に記載したセンサ母材１２の裏面だけをセンサハウジング２に接着する構成と比較すると、発生する応力の偏りが小さくなるため、センサ基板９に発生する応力をより低減できる。 FIG. 4A is a plan view illustrating the sensor unit 3 of the air flow meter 1 according to the third embodiment.
In the third embodiment, as in the second embodiment, the bonding portion of the sensor base material 12 is the end of the circuit mounting portion 12b farthest from the sensor chip 10 [FIG. 4 (a) is hatched with a two-dot chain line. This is an example in which the entire circumference of the sensor base material 12 is fixed to the sensor housing 2 with the adhesive 14 as shown in FIG.
In the third embodiment, since the entire circumference of the sensor base material 12 is bonded and fixed to the sensor housing 2, it occurs when compared with the configuration in which only the back surface of the sensor base material 12 described in the second embodiment is bonded to the sensor housing 2. Since the stress bias is reduced, the stress generated in the sensor substrate 9 can be further reduced.

また、実施例２の構成では、センサ母材１２の接着部が、センサチップ１０から最も離れた回路搭載部１２ｂの端部に設定され、且つ、接着部の面積が小さいため、センサ部３を確実に且つ強固に固定する上では不利である。これに対し、この実施例３では、センサ母材１２の接着部がセンサチップ１０から最も離れた回路搭載部１２ｂの端部に設定されていても、センサ母材１２の全周をセンサハウジング２に接着するため、実施例２と比較して、センサ部３をより確実に固定できる。
なお、この実施例３では、センサ母材１２の全周ではなく、例えば、センサ母材１２の裏面と表面をセンサハウジング２に接着しても良い。 In the configuration of the second embodiment, the bonding portion of the sensor base material 12 is set at the end of the circuit mounting portion 12b farthest from the sensor chip 10 and the area of the bonding portion is small. This is disadvantageous for securing securely and firmly. On the other hand, in the third embodiment, even if the bonding portion of the sensor base material 12 is set at the end of the circuit mounting portion 12b farthest from the sensor chip 10, the entire circumference of the sensor base material 12 is covered with the sensor housing 2. Therefore, the sensor unit 3 can be more reliably fixed as compared with the second embodiment.
In Example 3, instead of the entire circumference of the sensor base material 12, for example, the back surface and the surface of the sensor base material 12 may be bonded to the sensor housing 2.

図５（ａ）は、実施例４に係るエアフロメータ１のセンサ部３を示す平面図である。
この実施例４は、図５に示す様に、センサハウジング２に一対のガイド部１５を設けて、このガイド部１５により、センサ母材１２の一端側を位置決めする一例である。
実施例１〜３に記載したセンサ部３は、センサ母材１２の裏全面がセンサハウジング２に接着されている訳ではなく、特に、センサチップ１０が搭載されるチップ搭載部１２ａの裏面は非接着部であり、センサハウジング２に接着されていないので、チップ搭載部１２ａを有するセンサ母材１２の一端側を何らかの手段で位置決めすることが望ましい。 FIG. 5A is a plan view illustrating the sensor unit 3 of the air flow meter 1 according to the fourth embodiment.
As shown in FIG. 5, the fourth embodiment is an example in which a pair of guide portions 15 are provided in the sensor housing 2 and one end side of the sensor base material 12 is positioned by the guide portions 15.
In the sensor unit 3 described in the first to third embodiments, the entire back surface of the sensor base material 12 is not bonded to the sensor housing 2, and in particular, the back surface of the chip mounting unit 12 a on which the sensor chip 10 is mounted is not. Since it is an adhesive portion and is not attached to the sensor housing 2, it is desirable to position one end side of the sensor base material 12 having the chip mounting portion 12a by some means.

そこで、この実施例４では、図５（ｂ）に示す様に、チップ搭載部１２ａを形成するセンサ母材１２の両側に位置決め用の凸部１６を設けて、センサハウジング２に設けたガイド部１５により凸部１６を拘束することでセンサ母材１２の一端側を位置決めしている。なお、センサハウジング２に設けられるガイド部１５の一例として、例えば、図５（ａ）に示す様に、センサ母材１２のチップ搭載部１２ａに対向して、そのチップ搭載部１２ａの図示左右両側に設けられると共に、図示上下方向に所定の長さを有し、且つ、スリット状の溝が図示上下方向に延びて形成されている。
一方、センサ母材１２に設けられる凸部１６は、チップ搭載部１２ａの両側にセンサ母材１２の板厚（図示上下方向の寸法）が次第に小さくなるテーパ部を形成し、このテーパ部の端面から図示左右両方向に突出して、ガイド部１５の溝に嵌合できる形状に設けられている。 Therefore, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 5 (b), guide portions 16 are provided on the sensor housing 2 by providing positioning projections 16 on both sides of the sensor base material 12 forming the chip mounting portion 12a. The one end side of the sensor base material 12 is positioned by restraining the convex portion 16 by 15. As an example of the guide portion 15 provided in the sensor housing 2, for example, as shown in FIG. 5A, the chip mounting portion 12a of the sensor base material 12 is opposed to the chip mounting portion 12a so as to face both left and right sides of the drawing. And has a predetermined length in the vertical direction in the figure, and a slit-like groove is formed extending in the vertical direction in the figure.
On the other hand, the convex portion 16 provided on the sensor base material 12 forms a taper portion where the plate thickness of the sensor base material 12 (dimension in the vertical direction in the drawing) gradually decreases on both sides of the chip mounting portion 12a. Is provided in a shape that can be fitted in the groove of the guide portion 15.

上記の位置決め構造は、例えば、図５（ａ）の図示上方から下方へ向かって、センサ部３をセンサハウジング２の内部へ挿入（スロットイン）するタイプのエアフロメータ１に適している。すなわち、センサ部３をセンサハウジング２の内部へスロットインする際に、センサ母材１２に設けられた凸部１６がガイド部１５によって形成される溝に嵌まり込むことにより、センサ母材１２の板厚方向および左右方向の動きが拘束されて位置決めされる。これにより、センサ母材１２に搭載されるセンサチップ１０の位置ずれを防止できるので、精度良く流量検出を行うことができる。
なお、この実施例４では、センサ母材１２に凸部１６を設けて、この凸部１６をセンサハウジング２に設けられるガイド部１５によって拘束する一例を記載したが、例えば、センサ母材１２に凸部１６を設けることなく、センサ母材１２の側面（例えば、チップ搭載部１２ａの両側面）をセンサハウジング２のガイド部１５に当接させて位置決めする構成でも良い。 The above positioning structure is suitable, for example, for an air flow meter 1 of the type in which the sensor unit 3 is inserted (slotted in) into the sensor housing 2 from the upper side to the lower side in FIG. That is, when the sensor portion 3 is slotted into the sensor housing 2, the convex portion 16 provided on the sensor base material 12 is fitted into the groove formed by the guide portion 15, so that the sensor base material 12 Positioning is performed by restraining movement in the plate thickness direction and the left-right direction. Thereby, since the position shift of the sensor chip 10 mounted on the sensor base material 12 can be prevented, the flow rate can be detected with high accuracy.
In the fourth embodiment, an example in which the sensor base material 12 is provided with the convex portion 16 and the convex portion 16 is restrained by the guide portion 15 provided in the sensor housing 2 has been described. A configuration in which the side surfaces of the sensor base material 12 (for example, both side surfaces of the chip mounting portion 12a) are brought into contact with the guide portions 15 of the sensor housing 2 without positioning the protrusions 16 may be employed.

（変形例）
上記の実施例１〜４では、共通のセンサ母材１２にセンサチップ１０と回路部１１とを搭載する例を記載したが、回路部１１に使用される回路基板をセンサ母材１２の代わりに利用することも可能である。つまり、回路基板を延長してチップ搭載部１２ａを設け、このチップ搭載部１２ａにセンサチップ１０を搭載しても良い。この場合、回路基板をセンサ母材１２として使用することにより、回路基板とは別に専用のセンサ母材１２を使用する必要がないので、部品点数を削減でき、且つ、構成の簡素化によるコストダウンも可能である。 (Modification)
In the above-described Examples 1 to 4, the example in which the sensor chip 10 and the circuit unit 11 are mounted on the common sensor base material 12 is described, but the circuit board used for the circuit unit 11 is replaced with the sensor base material 12. It can also be used. That is, the circuit board may be extended to provide the chip mounting portion 12a, and the sensor chip 10 may be mounted on the chip mounting portion 12a. In this case, by using the circuit board as the sensor base material 12, it is not necessary to use the dedicated sensor base material 12 separately from the circuit board, so that the number of parts can be reduced and the cost can be reduced by simplifying the configuration. Is also possible.

１ エアフロメータ
２ センサハウジング
３ センサ部（センササブアッセンブリ）
６ メイン通路（バイパス通路）
７ サブ通路（バイパス通路）
９ センサ基板
９ａ ダイヤフラム
１０ センサチップ
１１ 回路部
１２ａ チップ搭載部
１２ｂ 回路搭載部
１５ ガイド部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air flow meter 2 Sensor housing 3 Sensor part (sensor subassembly)
6 Main passage (bypass passage)
7 Sub passage (bypass passage)
9 Sensor board 9a Diaphragm 10 Sensor chip 11 Circuit part 12a Chip mounting part 12b Circuit mounting part 15 Guide part

Claims (6)

気体の一部を取り込むバイパス通路を形成するセンサハウジングと、
センサ基板に設けられるダイヤフラムの表面上に発熱抵抗体と流量検出抵抗体を配置したセンサチップと、
前記発熱抵抗体の発熱温度を制御すると共に、前記発熱抵抗体の発熱により生じる温度分布に応じて変化する前記流量検出抵抗体の抵抗値を基に、前記バイパス通路を流れる気体の流量を検出する回路部とを有し、
前記センサチップと前記回路部とが共通のセンサ母材に搭載されてセンササブアッセンブリとして構成され、且つ、前記センサ母材が接着剤によって前記センサハウジングに固定されている熱式流量計であって、
前記センサ母材は、一端側に前記センサチップを搭載するチップ搭載部と、このチップ搭載部より他端側に前記回路部を搭載する回路搭載部とを有し、且つ、接着剤によって前記センサハウジングに固定されていない領域を有し、その領域を非接着部と呼ぶ時に、前記チップ搭載部において前記ダイヤフラムが投影される領域を含む前記センサ母材の少なくとも一端側が前記非接着部に含まれていることを特徴とする熱式流量計。 A sensor housing that forms a bypass passage for taking in part of the gas;
A sensor chip in which a heating resistor and a flow rate detection resistor are arranged on the surface of a diaphragm provided on the sensor substrate;
The heating temperature of the heating resistor is controlled, and the flow rate of the gas flowing through the bypass passage is detected based on the resistance value of the flow rate detection resistor that changes according to the temperature distribution generated by the heating of the heating resistor. A circuit part,
A thermal flow meter in which the sensor chip and the circuit unit are mounted on a common sensor base material and configured as a sensor subassembly, and the sensor base material is fixed to the sensor housing by an adhesive. ,
The sensor base material has a chip mounting portion for mounting the sensor chip on one end side, and a circuit mounting portion for mounting the circuit portion on the other end side from the chip mounting portion, and the sensor by an adhesive. When there is a region not fixed to the housing and the region is called a non-adhesive portion, at least one end side of the sensor base material including a region where the diaphragm is projected in the chip mounting portion is included in the non-adhesive portion. A thermal flow meter characterized by 請求項１に記載した熱式流量計において、
前記センサ母材は、少なくとも前記チップ搭載部の全体が前記非接着部に含まれていることを特徴とする熱式流量計。 In the thermal type flow meter according to claim 1,
In the thermal flowmeter, the sensor base material includes at least the entire chip mounting portion in the non-bonding portion. 請求項１または２に記載した熱式流量計において、
前記センサ母材は、前記チップ搭載部の全体と、前記回路搭載部のうち前記回路部の搭載範囲を含む一端側とが前記非接着部に含まれていることを特徴とする熱式流量計。 In the thermal type flow meter according to claim 1 or 2,
The sensor base material includes the whole chip mounting portion and one end side including the mounting range of the circuit portion in the circuit mounting portion in the non-bonding portion. . 請求項３に記載した熱式流量計において、
前記センサ母材は、前記非接着部より他端側である前記回路搭載部の端部が接着剤によって前記センサハウジングに固定される接着部であり、且つ、その接着部は、前記センサ母材の少なくとも表面と裏面の両面が前記センサハウジングに接着されていることを特徴とする熱式流量計。 In the thermal type flow meter according to claim 3,
The sensor base material is an adhesive part in which an end of the circuit mounting part which is the other end side from the non-adhesive part is fixed to the sensor housing by an adhesive, and the adhesive part is the sensor base material A thermal flow meter characterized in that at least both of the front and back surfaces are bonded to the sensor housing. 請求項１〜４に記載した何れかの熱式流量計において、
前記センサハウジングには、前記センサ母材の一端側を位置決めするためのガイド部が設けられていることを特徴とする熱式流量計。 In any one of the thermal type flowmeters described in Claims 1-4,
A thermal flow meter, wherein the sensor housing is provided with a guide portion for positioning one end side of the sensor base material. 請求項１〜５に記載した何れかの熱式流量計において、
前記回路部は、複数の回路素子を実装する回路基板を有し、この回路基板を前記センサ母材として使用することを特徴とする熱式流量計。 In the thermal type flow meter according to any one of claims 1 to 5,
The circuit unit includes a circuit board on which a plurality of circuit elements are mounted, and the circuit board is used as the sensor base material.
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