JP3900334B2 - 流量センサ - Google Patents
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Description
【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６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７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８は図６における従来の流量センサの要部拡大縦断面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。
【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６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７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７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８に示されるように、ボンディングワイヤ２２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８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６および図８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、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、取付口２から主通路１内に延出するように取り付けられる。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、この主通路１は、エンジンの吸気管の途中に接続され、その一端側にはエアクリーナ（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、エアクリーナで清浄化された空気が主通路１内を図６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】
従来の流量センサ１０では、以上のように構成されているので、ストッパ部材２８が３次元的な複雑な形状であり、流量検出素子２３に当接するストッパ部材２８の部位が微細である。そこで、シリコーンゴム等の弾性材料からなる弾性突起３０を流量検出素子２３に当接するストッパ部材２８の部位のみに形成することは、弾性突起３０の寸法を高精度に管理し、かつ、ストッパ本体２９と弾性部材３０とを高精度に位置合わせする必要があり、量産性が低下し、生産コストを高めてしまうという課題があった。
【００１３】
また、ストッパ本体２９に形成されている中央突起２９ｃと凹部２９ｄは、封止材３１を基板取付凹部１５内に充填する際の圧力が弾性突起３０に直接加わることを抑える効果を有している。しかしながら、封止材３１を充填したときに、空気が凹部２９ｄ内に溜まりやすい。そして、空気溜まりが凹部２９ｄに形成されると、ボンディングワイヤ２２ｂが部分的に露出し、ボンディングワイヤ２２ｂ間の短絡を発生させてしまうという課題があった。
そこで、この空気溜まりをなくすには、封止材３１の充填時や封止材３１の加熱硬化前に、ケーシング１１の雰囲気を真空にして空気溜まりから空気を抜く工程が必要となり、作業工程が増えてしまい、生産コストが高くなるという課題があった。
【００１４】
また、図９に示されるように、ストッパ本体２９の細長板部２９ａと取付板嵌合溝１６との間に僅かな隙間３３が生じている。そして、一般的にシリコーンゲルが封止材３１に用いられている。このシリコーンゲルは、元来液状物であり、加熱硬化してゲル状物となる。従って、細長板部２９ａおよび取付板嵌合溝１６の寸法を高精度に管理して、隙間３３を理想的に小さくしたとしても、回路基板２１等を覆うように塗布された液状物のシリコーンゲルが加熱硬化中に隙間３３から容易に漏れ出してしまう。さらに、主通路１に大流量の空気が流れる場合、主通路１内の圧力が低下して蓋体３２により塞口された基板取付凹部１５内と主通路１内との間に圧力差が生じ、硬化されたゲル状物のシリコーンゲルが、この圧力差により隙間３３から吸い出されて漏れ出してしまう。
【００１５】
また、流量検出素子２３は素子収容凹部２０ａ内に収容されて素子取付部２０に接着固定されているが、流量検出素子２３を素子取付部２０に接着する接着剤には、一般的にエポキシ接着剤が用いられる。この種のエポキシ接着剤には、硬化剤あるいは触媒としてアミン系物質を含有しているものが多い。一方、封止材３１には、白金触媒によるビニル基とＳｉＨ基との付加反応により硬化する、いわゆる付加反応型のシリコーンゲルが用いられている。この場合、エポキシ接着剤に含まれるアミン系物質が、シリコーンゲル（封止材３１）の加熱硬化の際、白金触媒に対しビニル基より強く配位するため、シリコーンゲルの硬化を阻害するように作用する。その結果、エポキシ接着剤と接触している近傍のシリコーンゲルが硬化せず、オイル状態のままとなってしまう。そこで、シリコーンゲルの硬化中や硬化後に、隙間３３からオイル状のシリコーンゲルが漏れ出してしまう。
【００１６】
また、弾性部材３０には、一般的に空気中に含まれる湿気（水分）との縮合反応により硬化する、いわゆる縮合反応型のシリコーンゴムが用いられる。この縮合反応型のシリコーンゴムには、有機金属塩や有機過酸化物が含まれている。そして、封止材３１として用いられる付加反応型のシリコーンゲルを加熱硬化させる際、シリコーンゴムに含まれる有機金属塩や有機過酸化物が白金触媒に対しビニル基より強く配位するため、シリコーンゲル（封止材３１）の硬化を阻害するように作用する。その結果、シリコーンゴムと接触している近傍のシリコーンゲルが硬化せず、オイル状態のままとなってしまう。そこで、シリコーンゲルの硬化中や硬化後に、隙間３３からオイル状のシリコーンゲルが漏れ出してしまう。
【００１７】
また、シリコーンゲルには、元来、ゲル物性を確保するために、硬化に関与しないオイル成分が比較的多く含まれる。その結果、シリコーンゲルの硬化中や硬化後、オイル成分が隙間３３から漏れ出すことになる。
【００１８】
このように、従来の流量センサ１０においては、シリコーンゲルやシリコーンゲルに含まれるオイル成分が隙間３３から漏れ出し、流量検出素子２３に付着する。
この種の流量センサは、ヒータ抵抗体２５で発生した熱が流量検出素子２３の表面から被計測流体（ここでは、空気）に奪われる熱伝達特性を利用した感熱式の流量センサであるので、シリコーンゲルやシリコーンゲルに含まれるオイル成分が流量検出素子２３に付着することにより、熱伝達特性が著しく変化してしまい、正確な流量検出が不可能となるという課題があった。
また、一旦付着したシリコーンゲルがヒータ抵抗体２５の熱により加熱硬化し、流量検出素子２３に固着する。そこで、流量センサの流量検出特性が流量検出素子２３に固着したシリコーンゲルにより経時的に変化し、正確な流量検出が不可能となるとともに、被計測流体の流量変化に対する検出信号の追従性が著しく劣化し、流量センサとしての応答性が悪化してしまうという課題があった。
【００１９】
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、電気的接続部を封止する封止材が漏れ出して流量検出素子に付着することを抑え、正確な流量検出ができるとともに、応答性の悪化を抑え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。
【００２０】
【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、平板状の検出補助部が一端側に一体に形成され、素子収納凹部が該検出補助部の主面に形成されたホルダと、上記検出補助部の主面と同一面位置となるように上記素子収容凹部内に収納されて該ホルダに取り付けられ、被計測流体の流量を検出する平板状の流量検出素子と、上記流量検出素子への通電電流を制御する制御回路が実装された回路基板と、他端が上記回路基板に電気的に接続され、一端が上記検出補助部の主面と同一面位置となり、かつ、該検出補助部に延出するように上記ホルダに内蔵されたターミナルと、上記流量検出素子の上記ターミナルの一端側に形成された電極部と上記ターミナルの一端とを電気的に接続してなる電気的接続部を取り囲むように上記ホルダに取り付けられた枠状の周壁部材と、上記電気的接続部を埋め込むように上記周壁部材内に充填された加熱付加反応型の封止材とを有する流量センサにおいて、
上記流量検出素子がアミン系物質を含まない硬化剤を用いたエポキシ樹脂を主成分とする接着剤により上記素子収容凹部の底面に接着固定され、上記周壁部材の底面が上記検出補助部および上記流量検出素子に加熱付加反応型の弾性接着剤により接着固定されているものである。
【００２２】
また、平板状の検出補助部が一端側に一体に形成され、素子収納凹部が該検出補助部の主面に形成されたホルダと、上記検出補助部の主面と同一面位置となるように上記素子収容凹部内に収納されて該ホルダに取り付けられ、被計測流体の流量を検出する平板状の流量検出素子と、上記流量検出素子への通電電流を制御する制御回路が実装された回路基板と、他端が上記回路基板に電気的に接続され、一端が上記検出補助部の主面と同一面位置となり、かつ、該検出補助部に延出するように上記ホルダに内蔵されたターミナルと、上記流量検出素子の上記ターミナルの一端側に形成された電極部と上記ターミナルの一端とを電気的に接続してなる電気的接続部を取り囲むように上記ホルダに取り付けられた枠状の周壁部材と、上記電気的接続部を埋め込むように上記周壁部材内に充填された封止材とを有する流量センサにおいて、
上記封止材がフッ素樹脂を主成分とする加熱付加反応型のゲルもしくはゴムで構成され、上記周壁部材の底面が上記検出補助部および上記流量検出素子に加熱付加反応型の弾性接着剤により接着固定されているものである。
【００２４】
また、上記流量検出素子がアミン系物質を含まない硬化剤を用いたエポキシ樹脂を主成分とする接着剤により上記素子収容凹部の底面に接着固定されているものである。
【００２５】
また、上記硬化剤がフェノール系硬化剤である。
【００２６】
また、上記硬化剤が酸無水物系硬化剤である。
【００２７】
また、上記硬化剤が触媒型硬化剤である。
【００２８】
また、上記硬化剤が潜在型硬化剤である。
【００２９】
【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。
【００３０】
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、例えば樹脂でエアクリーナ（図示せず）と一体に作製され、該エアクリーナ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。
【００３１】
流量センサ４２は、電子部品が実装された回路基板４３と、この回路基板４３が収容される回路ケース４４と、流量センサ４２に電力を供給したり、流量センサ４２の流量検出信号を外部に取り出すためのコネクタ４５と、被計測流体が流通する検出用通路４７が形成され、回路ケース４４から一側に延出された柱状部材４６と、この柱状部材４６の内部に配設され、金属製のターミナル４８がインサート成型されたホルダ４９と、このホルダ４９の一端に一体に形成された平板状の検出補助部５０と、この検出補助部５０に取り付けられた流量検出素子５１と、ターミナル４８と流量検出素子５１との電気的接続部５７を取り囲むようにホルダ４９に取り付けられた周壁部材５６と、電気的接続部５７を埋め込むように周壁部材５６内に充填された封止材５８とを有している。
【００３２】
回路ケース４４、コネクタ４５および柱状部材４６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４６には、ホルダ４９を収容するためのホルダ収容穴４６ａが回路ケース４４と検出用通路４７とを連通するように形成されている。
【００３３】
ホルダ４９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４９ａ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４８の他端がその表面を薄肉部４９ａの主面と同一面位置とするように厚肉部４９ｂから薄肉部４９ａに延出している。そして、平板状の検出補助部５０がホルダ４９の薄肉部４９ａの一端から薄肉部４９ａ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５１を収容する長方形の素子収容凹部５０ａが検出補助部５０の主面に形成されている。
流量検出素子５１は、長方形のシリコン基板５２と、シリコン基板５２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５３および温度補償用抵抗体５４とを備え、検出補助部５０の主面と同一面位置となるように素子収容凹部５０ａ内に収容され、その裏面がフェノール系硬化剤を用いたエポキシ接着剤６１により素子収容凹部５０ａの底面５０ｂに接着固定されている。そして、流量検出素子５１の電極部としての各端子５１ａとターミナル４８の延出端４８ａとがボンディングワイヤ５５によって電気的に接続されている。
【００３４】
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、各端子５１ａとターミナル４８の延出端４８ａとがボンディングワイヤ５５によって電気的に接続されて構成された電気的接続部５７を取り囲むようにホルダ４９に宛われ、弾性接着剤としての加熱付加反応型のシリコーン接着剤６０によりその底面５６ａをホルダ４９の一部である薄肉部４９ａおよび検出補助部５０の主面および流量検出素子５１の主面に接着固定されている。そして、フッ素樹脂を主成分とする加熱付加反応型のゲル（例えば、SIFEL 860：信越化学工業（株）の登録商標）からなる封止材５８が、図５に示されるように、電気的接続部５７を埋め込むように周壁部材５６内に充填・硬化されている。
【００３５】
このように流量検出素子５１が取り付けられたホルダ４９は、一端側の検出補助部５０を検出用通路４７内に延出させるようにホルダ収容穴４６ａ内に収容されて柱状部材４６に取り付けられている。この時、検出補助部５０は、検出用通路４７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４７の通路断面を２分するように配置されている。そして、検出補助部５０の主面、即ち流量検出素子５１の主面が、検出用通路４７の軸心と略平行になっており、流量検出抵抗体５３が検出用通路４７の軸心位置に位置している。
また、ホルダ４９から延出するターミナル４８の他端が回路基板４３に電気的に接続されている。そして、回路基板４３に実装された電子部品は、流量検出抵抗体５３への通電電流を制御する制御回路等を構成している。
【００３６】
このように構成された流量センサ４２は、柱状部材４６を取付口４１から挿入して主通路４０内に延出させ、回路ケース４３を主通路４０の外壁にねじ（図示せず）等により固定して、主通路４０に取り付けられる。この時、検出用通路４７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４７内に導かれ、流量検出素子５１の表面に沿って流れる。そこで、流量検出抵抗体５３の平均温度が、温度補償用抵抗体５４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５３への通電電流が回路基板４３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。
【００３７】
この流量センサ４０では、電気的接続部５７の外周を囲むように配置された枠状の周壁部材５６が、その底面４６ａの全面を弾性接着剤としてのシリコーン接着剤６０によりホルダ４９の一部である薄肉部４９ａおよび検出補助部５０の主面およびシリコン基板５２の主面に接着固定されているので、周壁部材５６とホルダ４９およびシリコン基板５２との間に隙間が生じない。そこで、封止材５８が周壁部材５６から漏れ出て、周壁部材５６の外側のシリコン基板５２や検出補助部５０の表面に付着することが防止される。
また、周壁部材５６の底面４６ａが平面に形成されているので、シリコーン接着剤６０の塗布が容易となり、製造工程の自動化が図られる。
また、周壁部材５６の底面４６ａの全面が弾性接着剤であるシリコーン接着剤６０により接着されているので、底面４６ａに多少の凹凸があっても、シリコーン接着剤６０が凹凸を埋め込み、隙間の発生が抑えられる。従って、周壁部材５６の寸法精度を高精度に管理する必要はなく、また周壁部材５６が３次元的な形状をしていないので、量産性が向上され、生産コストを低減することができる。
【００３８】
また、シリコーン接着剤６０は、加熱付加反応により硬化する接着剤であるので、有機金属塩や有機過酸化物が含まれていない。そこで、封止材５８を硬化させる際に、白金触媒による付加反応が阻害されることはなく、封止材５８の硬化不良の発生がない。従って、漏れ出やすい未硬化のオイル状の封止材５８がなく、封止材５８が周壁部材５６から漏れ出ることが防止される。
また、シリコーン接着剤６０および封止材５８が共に加熱付加反応により硬化するので、シリコーン接着剤６０により周壁部材５６を接着し、ついで封止材５８を周壁部材５６内に充填した後、シリコーン接着剤６０および封止材５８を一度の加熱工程で硬化させることができ、製造コストを低減することができる。
【００３９】
また、封止材５８としてフッ素樹脂を主成分とする加熱付加反応型のゲルを用いているので、シリコーンゲルに比べて硬化に寄与しないオイル成分が極めて少ない。そこで、加熱硬化後の封止材５８中のオイル成分残存量が極めて少なくなり、封止材５８が周壁部材５６から漏れ出ることが防止される。
また、フッ素樹脂はシリコーン樹脂に比べて、耐薬品性、耐環境性が著しく高く、特にガソリンに対する劣化が極めて少なくので、本流量センサは、ガソリン内燃機関用の流量センサに適用するのに好適である。
さらに、シリコーン樹脂は薬品などに対して、膨潤しやすく、また膨潤後の変形や劣化が著しいが、フッ素樹脂はこのような経時変化がなく、フッ素樹脂を主成分とする封止材５８がシリコン基板５２や検出補助部５０に漏れ出すことがない。
【００４０】
また、流量検出素子５１がエポキシ接着剤６１により検出補助部５０に接着固定されている。このエポキシ接着剤６１はフェノール系硬化剤を用いているので、封止材５８の加熱硬化時に、白金触媒による付加反応を阻害するアミン系硬化剤がなく、封止材５８の硬化不良の発生が防止され、封止材５８がシリコン基板５２や検出補助部５０に漏れ出すことがない。
【００４１】
このように、この実施の形態１によれば、封止材５８が漏れだして周壁部材５６の外側のシリコン基板５２や検出補助部５０に付着することが抑制されるので、正確な流量検出ができるとともに、応答性の悪化を抑えることができる流量センサを得ることができる。
【００４２】
ここで、上記実施の形態１では、周壁部材５６の底面５６ａをホルダ４９および流量検出素子５１に接着固定する弾性接着剤として、加熱付加反応型のシリコーン接着剤６０を用いるものとしているが、弾性接着剤は、加熱付加反応型のシリコーン接着剤６０に限定されるものではなく、封止材の白金触媒による付加反応を阻害する有機金属や有機過酸化物を含まない接着剤、即ち加熱付加反応型の接着剤であればよく、例えば、TSE 322（GE東芝シリコーン（株）の登録商標）、KE 1843（信越化学工業（株）の登録商標）、X-32-1964（信越化学工業（株）の登録商標）等を用いることができる。
【００４３】
また、封止材５８にフッ素樹脂を主成分とする加熱付加反応型のゲルを用いるものとしているが、フッ素樹脂を主成分とする加熱付加反応型のゴム（例えば、SIFEL 611：信越化学工業（株）の登録商標）を用いても良い。
また、封止材５８としては、フッ素樹脂を主成分とするゲルに比べて耐薬品性、耐環境性が劣るが、用途によっては、シリコーン樹脂を主成分とする加熱付加反応型のゲルあるいはゴムを用いることができる。
【００４４】
また、フェノールノボラック等のフェノール系硬化剤とするエポキシ接着剤６１を用いているが、エポキシ接着剤の硬化剤は、アミン系物質を有しない硬化剤であればよく、例えば無水フタル酸、無水トリメリット酸等の酸無水物系硬化剤、イミダゾール、三級アミン等の触媒型硬化剤、ジシアンジアミド、ルイス酸錯体等の潜在型硬化剤を用いることができる。
【００４５】
なお、上記実施の形態１では、流量検出抵抗体５３および温度補償用抵抗体５４が流量検出素子５１のシリコン基板５２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５２に熱絶縁手段（図示せず）が施され、流量検出抵抗体５３の熱が温度補償用抵抗体５４に伝達しないようになっている。
また、温度補償用抵抗体５４は必ずしもシリコン基板５２上に形成されている必要はなく、流量検出抵抗体５３のみがシリコン基板５２上に形成されていてもよい。
また、流量検出抵抗体５３および温度補償用抵抗体５４が形成される基板はシリコン基板５２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。
さらに、流量検出抵抗体５３および温度補償用抵抗体５４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。
さらにまた、流量センサ４２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、流量センサと主通路４０とを一体に構成するようにしても良い。
【００４６】
【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。
【００４７】
この発明によれば、平板状の検出補助部が一端側に一体に形成され、素子収納凹部が該検出補助部の主面に形成されたホルダと、上記検出補助部の主面と同一面位置となるように上記素子収容凹部内に収納されて該ホルダに取り付けられ、被計測流体の流量を検出する平板状の流量検出素子と、上記流量検出素子への通電電流を制御する制御回路が実装された回路基板と、他端が上記回路基板に電気的に接続され、一端が上記検出補助部の主面と同一面位置となり、かつ、該検出補助部に延出するように上記ホルダに内蔵されたターミナルと、上記流量検出素子の上記ターミナルの一端側に形成された電極部と上記ターミナルの一端とを電気的に接続してなる電気的接続部を取り囲むように上記ホルダに取り付けられた枠状の周壁部材と、上記電気的接続部を埋め込むように上記周壁部材内に充填された加熱付加反応型の封止材とを有する流量センサにおいて、上記流量検出素子がアミン系物質を含まない硬化剤を用いたエポキシ樹脂を主成分とする接着剤により上記素子収容凹部の底面に接着固定され、上記周壁部材の底面が上記検出補助部および上記流量検出素子に加熱付加反応型の弾性接着剤により接着固定されている。
そこで、周壁部材とホルダとの間に隙間が生じず、周壁部材内に充填された封止材の漏れ出しが防止されるので、正確な流量検出ができるとともに、応答性の悪化を抑えることができる流量センサが得られる。また、周壁部材の底面が平面に形成されるので、弾性接着剤の塗布が容易となり、製造工程の自動化が容易となる。さらに、弾性接着剤が周壁部材の底面の凹凸を塞ぐように作用するので、周壁部材とホルダとの間に隙間の発生を確実に抑えることができるとともに、周壁部材の寸法精度を厳しく管理する必要がなく、生産コストを低減できる。
また、封止材の硬化時に白金触媒による付加反応が阻害されず、封止材の硬化不良に起因するオイル成分の残存量が少なくなり、封止材の漏れ出しが防止される。
また、封止材の硬化を阻害する有機金属塩・有機過酸化物が弾性接着剤に含まれず、硬化された封止材におけるオイル成分の残存量が少なく、封止材の漏れ出しが防止される。さらに、１回の加熱硬化工程により弾性接着剤と封止材とを同時に硬化させることができ、製造工程の簡略化が図られ、生産コストを低減できる。
【００４９】
また、平板状の検出補助部が一端側に一体に形成され、素子収納凹部が該検出補助部の主面に形成されたホルダと、上記検出補助部の主面と同一面位置となるように上記素子収容凹部内に収納されて該ホルダに取り付けられ、被計測流体の流量を検出する平板状の流量検出素子と、上記流量検出素子への通電電流を制御する制御回路が実装された回路基板と、他端が上記回路基板に電気的に接続され、一端が上記検出補助部の主面と同一面位置となり、かつ、該検出補助部に延出するように上記ホルダに内蔵されたターミナルと、上記流量検出素子の上記ターミナルの一端側に形成された電極部と上記ターミナルの一端とを電気的に接続してなる電気的接続部を取り囲むように上記ホルダに取り付けられた枠状の周壁部材と、上記電気的接続部を埋め込むように上記周壁部材内に充填された封止材とを有する流量センサにおいて、上記封止材がフッ素樹脂を主成分とする加熱付加反応型のゲルもしくはゴムで構成され、上記周壁部材の底面が上記検出補助部および上記流量検出素子に加熱付加反応型の弾性接着剤により接着固定されている。そこで、封止材の耐薬品性、耐環境性が優れており、封止材の経時変化に起因する漏れ出しが防止されるので、正確な流量検出ができるとともに、応答性の悪化を抑えることができる流量センサが得られる。また、周壁部材とホルダとの間に隙間が生じず、周壁部材内に充填された封止材の漏れ出しが防止される。また、封止材の硬化を阻害する有機金属塩・有機過酸化物が弾性接着剤に含まれず、硬化された封止材におけるオイル成分の残存量が少なくなるので、封止材の漏れ出しが防止される。さらに、１回の加熱硬化工程により弾性接着剤と封止材とを同時に硬化させることができ、製造工程の簡略化が図られ、生産コストを低減できる。
【００５１】
また、上記流量検出素子がアミン系物質を含まない硬化剤を用いたエポキシ樹脂を主成分とする接着剤により上記素子収容凹部の底面に接着固定されているので、封止材の硬化時に白金触媒による付加反応が阻害されず、封止材の硬化不良に起因するオイル成分の残存量が少なくなり、封止材の漏れ出しが防止される。
【００５２】
また、上記硬化剤がフェノール系硬化剤であるので、封止材の硬化時に白金触媒による付加反応が阻害されず、封止材の硬化不良に起因するオイル成分の残存量が少なくなり、封止材の漏れ出しが防止される。
【００５３】
また、上記硬化剤が酸無水物系硬化剤であるので、封止材の硬化時に白金触媒による付加反応が阻害されず、封止材の硬化不良に起因するオイル成分の残存量が少なくなり、封止材の漏れ出しが防止される。
【００５４】
また、上記硬化剤が触媒型硬化剤であるので、封止材の硬化時に白金触媒による付加反応が阻害されず、封止材の硬化不良に起因するオイル成分の残存量が少なくなり、封止材の漏れ出しが防止される。
【００５５】
また、上記硬化剤が潜在型硬化剤であるので、封止材の硬化時に白金触媒による付加反応が阻害されず、封止材の硬化不良に起因するオイル成分の残存量が少なくなり、封止材の漏れ出しが防止される。
【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】 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７】 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８】 従来の流量センサの要部拡大縦断面図である。
【図９】 図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。
【符号の説明】
４０ 流量センサ、４３ 回路基板、４８ ターミナル、４８ａ 延出端、４９ ホルダ、５０ 検出補助部、５０ａ 素子収容凹部、５０ｂ 底面、５１ 流量検出素子、５１ａ 端子（電極部）、５５ ボンディングワイヤ、５６ 周壁部材、５６ａ 底面、５７ 電気的接続部、５８ 封止材、６０ シリコーン接着剤（弾性接着剤）、６１ エポキシ接着剤。
【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６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７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８は図６における従来の流量センサの要部拡大縦断面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。
【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６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７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７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８に示されるように、ボンディングワイヤ２２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８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６および図８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、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、取付口２から主通路１内に延出するように取り付けられる。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、この主通路１は、エンジンの吸気管の途中に接続され、その一端側にはエアクリーナ（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、エアクリーナで清浄化された空気が主通路１内を図６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】
従来の流量センサ１０では、以上のように構成されているので、ストッパ部材２８が３次元的な複雑な形状であり、流量検出素子２３に当接するストッパ部材２８の部位が微細である。そこで、シリコーンゴム等の弾性材料からなる弾性突起３０を流量検出素子２３に当接するストッパ部材２８の部位のみに形成することは、弾性突起３０の寸法を高精度に管理し、かつ、ストッパ本体２９と弾性部材３０とを高精度に位置合わせする必要があり、量産性が低下し、生産コストを高めてしまうという課題があった。
【００１３】
また、ストッパ本体２９に形成されている中央突起２９ｃと凹部２９ｄは、封止材３１を基板取付凹部１５内に充填する際の圧力が弾性突起３０に直接加わることを抑える効果を有している。しかしながら、封止材３１を充填したときに、空気が凹部２９ｄ内に溜まりやすい。そして、空気溜まりが凹部２９ｄに形成されると、ボンディングワイヤ２２ｂが部分的に露出し、ボンディングワイヤ２２ｂ間の短絡を発生させてしまうという課題があった。
そこで、この空気溜まりをなくすには、封止材３１の充填時や封止材３１の加熱硬化前に、ケーシング１１の雰囲気を真空にして空気溜まりから空気を抜く工程が必要となり、作業工程が増えてしまい、生産コストが高くなるという課題があった。
【００１４】
また、図９に示されるように、ストッパ本体２９の細長板部２９ａと取付板嵌合溝１６との間に僅かな隙間３３が生じている。そして、一般的にシリコーンゲルが封止材３１に用いられている。このシリコーンゲルは、元来液状物であり、加熱硬化してゲル状物となる。従って、細長板部２９ａおよび取付板嵌合溝１６の寸法を高精度に管理して、隙間３３を理想的に小さくしたとしても、回路基板２１等を覆うように塗布された液状物のシリコーンゲルが加熱硬化中に隙間３３から容易に漏れ出してしまう。さらに、主通路１に大流量の空気が流れる場合、主通路１内の圧力が低下して蓋体３２により塞口された基板取付凹部１５内と主通路１内との間に圧力差が生じ、硬化されたゲル状物のシリコーンゲルが、この圧力差により隙間３３から吸い出されて漏れ出してしまう。
【００１５】
また、流量検出素子２３は素子収容凹部２０ａ内に収容されて素子取付部２０に接着固定されているが、流量検出素子２３を素子取付部２０に接着する接着剤には、一般的にエポキシ接着剤が用いられる。この種のエポキシ接着剤には、硬化剤あるいは触媒としてアミン系物質を含有しているものが多い。一方、封止材３１には、白金触媒によるビニル基とＳｉＨ基との付加反応により硬化する、いわゆる付加反応型のシリコーンゲルが用いられている。この場合、エポキシ接着剤に含まれるアミン系物質が、シリコーンゲル（封止材３１）の加熱硬化の際、白金触媒に対しビニル基より強く配位するため、シリコーンゲルの硬化を阻害するように作用する。その結果、エポキシ接着剤と接触している近傍のシリコーンゲルが硬化せず、オイル状態のままとなってしまう。そこで、シリコーンゲルの硬化中や硬化後に、隙間３３からオイル状のシリコーンゲルが漏れ出してしまう。
【００１６】
また、弾性部材３０には、一般的に空気中に含まれる湿気（水分）との縮合反応により硬化する、いわゆる縮合反応型のシリコーンゴムが用いられる。この縮合反応型のシリコーンゴムには、有機金属塩や有機過酸化物が含まれている。そして、封止材３１として用いられる付加反応型のシリコーンゲルを加熱硬化させる際、シリコーンゴムに含まれる有機金属塩や有機過酸化物が白金触媒に対しビニル基より強く配位するため、シリコーンゲル（封止材３１）の硬化を阻害するように作用する。その結果、シリコーンゴムと接触している近傍のシリコーンゲルが硬化せず、オイル状態のままとなってしまう。そこで、シリコーンゲルの硬化中や硬化後に、隙間３３からオイル状のシリコーンゲルが漏れ出してしまう。
【００１７】
また、シリコーンゲルには、元来、ゲル物性を確保するために、硬化に関与しないオイル成分が比較的多く含まれる。その結果、シリコーンゲルの硬化中や硬化後、オイル成分が隙間３３から漏れ出すことになる。
【００１８】
このように、従来の流量センサ１０においては、シリコーンゲルやシリコーンゲルに含まれるオイル成分が隙間３３から漏れ出し、流量検出素子２３に付着する。
この種の流量センサは、ヒータ抵抗体２５で発生した熱が流量検出素子２３の表面から被計測流体（ここでは、空気）に奪われる熱伝達特性を利用した感熱式の流量センサであるので、シリコーンゲルやシリコーンゲルに含まれるオイル成分が流量検出素子２３に付着することにより、熱伝達特性が著しく変化してしまい、正確な流量検出が不可能となるという課題があった。
また、一旦付着したシリコーンゲルがヒータ抵抗体２５の熱により加熱硬化し、流量検出素子２３に固着する。そこで、流量センサの流量検出特性が流量検出素子２３に固着したシリコーンゲルにより経時的に変化し、正確な流量検出が不可能となるとともに、被計測流体の流量変化に対する検出信号の追従性が著しく劣化し、流量センサとしての応答性が悪化してしまうという課題があった。
【００１９】
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、電気的接続部を封止する封止材が漏れ出して流量検出素子に付着することを抑え、正確な流量検出ができるとともに、応答性の悪化を抑え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。
【００２０】
【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、平板状の検出補助部が一端側に一体に形成され、素子収納凹部が該検出補助部の主面に形成されたホルダと、上記検出補助部の主面と同一面位置となるように上記素子収容凹部内に収納されて該ホルダに取り付けられ、被計測流体の流量を検出する平板状の流量検出素子と、上記流量検出素子への通電電流を制御する制御回路が実装された回路基板と、他端が上記回路基板に電気的に接続され、一端が上記検出補助部の主面と同一面位置となり、かつ、該検出補助部に延出するように上記ホルダに内蔵されたターミナルと、上記流量検出素子の上記ターミナルの一端側に形成された電極部と上記ターミナルの一端とを電気的に接続してなる電気的接続部を取り囲むように上記ホルダに取り付けられた枠状の周壁部材と、上記電気的接続部を埋め込むように上記周壁部材内に充填された加熱付加反応型の封止材とを有する流量センサにおいて、
上記流量検出素子がアミン系物質を含まない硬化剤を用いたエポキシ樹脂を主成分とする接着剤により上記素子収容凹部の底面に接着固定され、上記周壁部材の底面が上記検出補助部および上記流量検出素子に加熱付加反応型の弾性接着剤により接着固定されているものである。
【００２２】
また、平板状の検出補助部が一端側に一体に形成され、素子収納凹部が該検出補助部の主面に形成されたホルダと、上記検出補助部の主面と同一面位置となるように上記素子収容凹部内に収納されて該ホルダに取り付けられ、被計測流体の流量を検出する平板状の流量検出素子と、上記流量検出素子への通電電流を制御する制御回路が実装された回路基板と、他端が上記回路基板に電気的に接続され、一端が上記検出補助部の主面と同一面位置となり、かつ、該検出補助部に延出するように上記ホルダに内蔵されたターミナルと、上記流量検出素子の上記ターミナルの一端側に形成された電極部と上記ターミナルの一端とを電気的に接続してなる電気的接続部を取り囲むように上記ホルダに取り付けられた枠状の周壁部材と、上記電気的接続部を埋め込むように上記周壁部材内に充填された封止材とを有する流量センサにおいて、
上記封止材がフッ素樹脂を主成分とする加熱付加反応型のゲルもしくはゴムで構成され、上記周壁部材の底面が上記検出補助部および上記流量検出素子に加熱付加反応型の弾性接着剤により接着固定されているものである。
【００２４】
また、上記流量検出素子がアミン系物質を含まない硬化剤を用いたエポキシ樹脂を主成分とする接着剤により上記素子収容凹部の底面に接着固定されているものである。
【００２５】
また、上記硬化剤がフェノール系硬化剤である。
【００２６】
また、上記硬化剤が酸無水物系硬化剤である。
【００２７】
また、上記硬化剤が触媒型硬化剤である。
【００２８】
また、上記硬化剤が潜在型硬化剤である。
【００２９】
【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。
【００３０】
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、例えば樹脂でエアクリーナ（図示せず）と一体に作製され、該エアクリーナ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。
【００３１】
流量センサ４２は、電子部品が実装された回路基板４３と、この回路基板４３が収容される回路ケース４４と、流量センサ４２に電力を供給したり、流量センサ４２の流量検出信号を外部に取り出すためのコネクタ４５と、被計測流体が流通する検出用通路４７が形成され、回路ケース４４から一側に延出された柱状部材４６と、この柱状部材４６の内部に配設され、金属製のターミナル４８がインサート成型されたホルダ４９と、このホルダ４９の一端に一体に形成された平板状の検出補助部５０と、この検出補助部５０に取り付けられた流量検出素子５１と、ターミナル４８と流量検出素子５１との電気的接続部５７を取り囲むようにホルダ４９に取り付けられた周壁部材５６と、電気的接続部５７を埋め込むように周壁部材５６内に充填された封止材５８とを有している。
【００３２】
回路ケース４４、コネクタ４５および柱状部材４６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４６には、ホルダ４９を収容するためのホルダ収容穴４６ａが回路ケース４４と検出用通路４７とを連通するように形成されている。
【００３３】
ホルダ４９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４９ａ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４８の他端がその表面を薄肉部４９ａの主面と同一面位置とするように厚肉部４９ｂから薄肉部４９ａに延出している。そして、平板状の検出補助部５０がホルダ４９の薄肉部４９ａの一端から薄肉部４９ａ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５１を収容する長方形の素子収容凹部５０ａが検出補助部５０の主面に形成されている。
流量検出素子５１は、長方形のシリコン基板５２と、シリコン基板５２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５３および温度補償用抵抗体５４とを備え、検出補助部５０の主面と同一面位置となるように素子収容凹部５０ａ内に収容され、その裏面がフェノール系硬化剤を用いたエポキシ接着剤６１により素子収容凹部５０ａの底面５０ｂに接着固定されている。そして、流量検出素子５１の電極部としての各端子５１ａとターミナル４８の延出端４８ａとがボンディングワイヤ５５によって電気的に接続されている。
【００３４】
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、各端子５１ａとターミナル４８の延出端４８ａとがボンディングワイヤ５５によって電気的に接続されて構成された電気的接続部５７を取り囲むようにホルダ４９に宛われ、弾性接着剤としての加熱付加反応型のシリコーン接着剤６０によりその底面５６ａをホルダ４９の一部である薄肉部４９ａおよび検出補助部５０の主面および流量検出素子５１の主面に接着固定されている。そして、フッ素樹脂を主成分とする加熱付加反応型のゲル（例えば、SIFEL 860：信越化学工業（株）の登録商標）からなる封止材５８が、図５に示されるように、電気的接続部５７を埋め込むように周壁部材５６内に充填・硬化されている。
【００３５】
このように流量検出素子５１が取り付けられたホルダ４９は、一端側の検出補助部５０を検出用通路４７内に延出させるようにホルダ収容穴４６ａ内に収容されて柱状部材４６に取り付けられている。この時、検出補助部５０は、検出用通路４７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４７の通路断面を２分するように配置されている。そして、検出補助部５０の主面、即ち流量検出素子５１の主面が、検出用通路４７の軸心と略平行になっており、流量検出抵抗体５３が検出用通路４７の軸心位置に位置している。
また、ホルダ４９から延出するターミナル４８の他端が回路基板４３に電気的に接続されている。そして、回路基板４３に実装された電子部品は、流量検出抵抗体５３への通電電流を制御する制御回路等を構成している。
【００３６】
このように構成された流量センサ４２は、柱状部材４６を取付口４１から挿入して主通路４０内に延出させ、回路ケース４３を主通路４０の外壁にねじ（図示せず）等により固定して、主通路４０に取り付けられる。この時、検出用通路４７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４７内に導かれ、流量検出素子５１の表面に沿って流れる。そこで、流量検出抵抗体５３の平均温度が、温度補償用抵抗体５４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５３への通電電流が回路基板４３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。
【００３７】
この流量センサ４０では、電気的接続部５７の外周を囲むように配置された枠状の周壁部材５６が、その底面４６ａの全面を弾性接着剤としてのシリコーン接着剤６０によりホルダ４９の一部である薄肉部４９ａおよび検出補助部５０の主面およびシリコン基板５２の主面に接着固定されているので、周壁部材５６とホルダ４９およびシリコン基板５２との間に隙間が生じない。そこで、封止材５８が周壁部材５６から漏れ出て、周壁部材５６の外側のシリコン基板５２や検出補助部５０の表面に付着することが防止される。
また、周壁部材５６の底面４６ａが平面に形成されているので、シリコーン接着剤６０の塗布が容易となり、製造工程の自動化が図られる。
また、周壁部材５６の底面４６ａの全面が弾性接着剤であるシリコーン接着剤６０により接着されているので、底面４６ａに多少の凹凸があっても、シリコーン接着剤６０が凹凸を埋め込み、隙間の発生が抑えられる。従って、周壁部材５６の寸法精度を高精度に管理する必要はなく、また周壁部材５６が３次元的な形状をしていないので、量産性が向上され、生産コストを低減することができる。
【００３８】
また、シリコーン接着剤６０は、加熱付加反応により硬化する接着剤であるので、有機金属塩や有機過酸化物が含まれていない。そこで、封止材５８を硬化させる際に、白金触媒による付加反応が阻害されることはなく、封止材５８の硬化不良の発生がない。従って、漏れ出やすい未硬化のオイル状の封止材５８がなく、封止材５８が周壁部材５６から漏れ出ることが防止される。
また、シリコーン接着剤６０および封止材５８が共に加熱付加反応により硬化するので、シリコーン接着剤６０により周壁部材５６を接着し、ついで封止材５８を周壁部材５６内に充填した後、シリコーン接着剤６０および封止材５８を一度の加熱工程で硬化させることができ、製造コストを低減することができる。
【００３９】
また、封止材５８としてフッ素樹脂を主成分とする加熱付加反応型のゲルを用いているので、シリコーンゲルに比べて硬化に寄与しないオイル成分が極めて少ない。そこで、加熱硬化後の封止材５８中のオイル成分残存量が極めて少なくなり、封止材５８が周壁部材５６から漏れ出ることが防止される。
また、フッ素樹脂はシリコーン樹脂に比べて、耐薬品性、耐環境性が著しく高く、特にガソリンに対する劣化が極めて少なくので、本流量センサは、ガソリン内燃機関用の流量センサに適用するのに好適である。
さらに、シリコーン樹脂は薬品などに対して、膨潤しやすく、また膨潤後の変形や劣化が著しいが、フッ素樹脂はこのような経時変化がなく、フッ素樹脂を主成分とする封止材５８がシリコン基板５２や検出補助部５０に漏れ出すことがない。
【００４０】
また、流量検出素子５１がエポキシ接着剤６１により検出補助部５０に接着固定されている。このエポキシ接着剤６１はフェノール系硬化剤を用いているので、封止材５８の加熱硬化時に、白金触媒による付加反応を阻害するアミン系硬化剤がなく、封止材５８の硬化不良の発生が防止され、封止材５８がシリコン基板５２や検出補助部５０に漏れ出すことがない。
【００４１】
このように、この実施の形態１によれば、封止材５８が漏れだして周壁部材５６の外側のシリコン基板５２や検出補助部５０に付着することが抑制されるので、正確な流量検出ができるとともに、応答性の悪化を抑えることができる流量センサを得ることができる。
【００４２】
ここで、上記実施の形態１では、周壁部材５６の底面５６ａをホルダ４９および流量検出素子５１に接着固定する弾性接着剤として、加熱付加反応型のシリコーン接着剤６０を用いるものとしているが、弾性接着剤は、加熱付加反応型のシリコーン接着剤６０に限定されるものではなく、封止材の白金触媒による付加反応を阻害する有機金属や有機過酸化物を含まない接着剤、即ち加熱付加反応型の接着剤であればよく、例えば、TSE 322（GE東芝シリコーン（株）の登録商標）、KE 1843（信越化学工業（株）の登録商標）、X-32-1964（信越化学工業（株）の登録商標）等を用いることができる。
【００４３】
また、封止材５８にフッ素樹脂を主成分とする加熱付加反応型のゲルを用いるものとしているが、フッ素樹脂を主成分とする加熱付加反応型のゴム（例えば、SIFEL 611：信越化学工業（株）の登録商標）を用いても良い。
また、封止材５８としては、フッ素樹脂を主成分とするゲルに比べて耐薬品性、耐環境性が劣るが、用途によっては、シリコーン樹脂を主成分とする加熱付加反応型のゲルあるいはゴムを用いることができる。
【００４４】
また、フェノールノボラック等のフェノール系硬化剤とするエポキシ接着剤６１を用いているが、エポキシ接着剤の硬化剤は、アミン系物質を有しない硬化剤であればよく、例えば無水フタル酸、無水トリメリット酸等の酸無水物系硬化剤、イミダゾール、三級アミン等の触媒型硬化剤、ジシアンジアミド、ルイス酸錯体等の潜在型硬化剤を用いることができる。
【００４５】
なお、上記実施の形態１では、流量検出抵抗体５３および温度補償用抵抗体５４が流量検出素子５１のシリコン基板５２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５２に熱絶縁手段（図示せず）が施され、流量検出抵抗体５３の熱が温度補償用抵抗体５４に伝達しないようになっている。
また、温度補償用抵抗体５４は必ずしもシリコン基板５２上に形成されている必要はなく、流量検出抵抗体５３のみがシリコン基板５２上に形成されていてもよい。
また、流量検出抵抗体５３および温度補償用抵抗体５４が形成される基板はシリコン基板５２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。
さらに、流量検出抵抗体５３および温度補償用抵抗体５４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。
さらにまた、流量センサ４２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、流量センサと主通路４０とを一体に構成するようにしても良い。
【００４６】
【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。
【００４７】
この発明によれば、平板状の検出補助部が一端側に一体に形成され、素子収納凹部が該検出補助部の主面に形成されたホルダと、上記検出補助部の主面と同一面位置となるように上記素子収容凹部内に収納されて該ホルダに取り付けられ、被計測流体の流量を検出する平板状の流量検出素子と、上記流量検出素子への通電電流を制御する制御回路が実装された回路基板と、他端が上記回路基板に電気的に接続され、一端が上記検出補助部の主面と同一面位置となり、かつ、該検出補助部に延出するように上記ホルダに内蔵されたターミナルと、上記流量検出素子の上記ターミナルの一端側に形成された電極部と上記ターミナルの一端とを電気的に接続してなる電気的接続部を取り囲むように上記ホルダに取り付けられた枠状の周壁部材と、上記電気的接続部を埋め込むように上記周壁部材内に充填された加熱付加反応型の封止材とを有する流量センサにおいて、上記流量検出素子がアミン系物質を含まない硬化剤を用いたエポキシ樹脂を主成分とする接着剤により上記素子収容凹部の底面に接着固定され、上記周壁部材の底面が上記検出補助部および上記流量検出素子に加熱付加反応型の弾性接着剤により接着固定されている。
そこで、周壁部材とホルダとの間に隙間が生じず、周壁部材内に充填された封止材の漏れ出しが防止されるので、正確な流量検出ができるとともに、応答性の悪化を抑えることができる流量センサが得られる。また、周壁部材の底面が平面に形成されるので、弾性接着剤の塗布が容易となり、製造工程の自動化が容易となる。さらに、弾性接着剤が周壁部材の底面の凹凸を塞ぐように作用するので、周壁部材とホルダとの間に隙間の発生を確実に抑えることができるとともに、周壁部材の寸法精度を厳しく管理する必要がなく、生産コストを低減できる。
また、封止材の硬化時に白金触媒による付加反応が阻害されず、封止材の硬化不良に起因するオイル成分の残存量が少なくなり、封止材の漏れ出しが防止される。
また、封止材の硬化を阻害する有機金属塩・有機過酸化物が弾性接着剤に含まれず、硬化された封止材におけるオイル成分の残存量が少なく、封止材の漏れ出しが防止される。さらに、１回の加熱硬化工程により弾性接着剤と封止材とを同時に硬化させることができ、製造工程の簡略化が図られ、生産コストを低減できる。
【００４９】
また、平板状の検出補助部が一端側に一体に形成され、素子収納凹部が該検出補助部の主面に形成されたホルダと、上記検出補助部の主面と同一面位置となるように上記素子収容凹部内に収納されて該ホルダに取り付けられ、被計測流体の流量を検出する平板状の流量検出素子と、上記流量検出素子への通電電流を制御する制御回路が実装された回路基板と、他端が上記回路基板に電気的に接続され、一端が上記検出補助部の主面と同一面位置となり、かつ、該検出補助部に延出するように上記ホルダに内蔵されたターミナルと、上記流量検出素子の上記ターミナルの一端側に形成された電極部と上記ターミナルの一端とを電気的に接続してなる電気的接続部を取り囲むように上記ホルダに取り付けられた枠状の周壁部材と、上記電気的接続部を埋め込むように上記周壁部材内に充填された封止材とを有する流量センサにおいて、上記封止材がフッ素樹脂を主成分とする加熱付加反応型のゲルもしくはゴムで構成され、上記周壁部材の底面が上記検出補助部および上記流量検出素子に加熱付加反応型の弾性接着剤により接着固定されている。そこで、封止材の耐薬品性、耐環境性が優れており、封止材の経時変化に起因する漏れ出しが防止されるので、正確な流量検出ができるとともに、応答性の悪化を抑えることができる流量センサが得られる。また、周壁部材とホルダとの間に隙間が生じず、周壁部材内に充填された封止材の漏れ出しが防止される。また、封止材の硬化を阻害する有機金属塩・有機過酸化物が弾性接着剤に含まれず、硬化された封止材におけるオイル成分の残存量が少なくなるので、封止材の漏れ出しが防止される。さらに、１回の加熱硬化工程により弾性接着剤と封止材とを同時に硬化させることができ、製造工程の簡略化が図られ、生産コストを低減できる。
【００５１】
また、上記流量検出素子がアミン系物質を含まない硬化剤を用いたエポキシ樹脂を主成分とする接着剤により上記素子収容凹部の底面に接着固定されているので、封止材の硬化時に白金触媒による付加反応が阻害されず、封止材の硬化不良に起因するオイル成分の残存量が少なくなり、封止材の漏れ出しが防止される。
【００５２】
また、上記硬化剤がフェノール系硬化剤であるので、封止材の硬化時に白金触媒による付加反応が阻害されず、封止材の硬化不良に起因するオイル成分の残存量が少なくなり、封止材の漏れ出しが防止される。
【００５３】
また、上記硬化剤が酸無水物系硬化剤であるので、封止材の硬化時に白金触媒による付加反応が阻害されず、封止材の硬化不良に起因するオイル成分の残存量が少なくなり、封止材の漏れ出しが防止される。
【００５４】
また、上記硬化剤が触媒型硬化剤であるので、封止材の硬化時に白金触媒による付加反応が阻害されず、封止材の硬化不良に起因するオイル成分の残存量が少なくなり、封止材の漏れ出しが防止される。
【００５５】
また、上記硬化剤が潜在型硬化剤であるので、封止材の硬化時に白金触媒による付加反応が阻害されず、封止材の硬化不良に起因するオイル成分の残存量が少なくなり、封止材の漏れ出しが防止される。
【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】 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７】 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８】 従来の流量センサの要部拡大縦断面図である。
【図９】 図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。
【符号の説明】
４０ 流量センサ、４３ 回路基板、４８ ターミナル、４８ａ 延出端、４９ ホルダ、５０ 検出補助部、５０ａ 素子収容凹部、５０ｂ 底面、５１ 流量検出素子、５１ａ 端子（電極部）、５５ ボンディングワイヤ、５６ 周壁部材、５６ａ 底面、５７ 電気的接続部、５８ 封止材、６０ シリコーン接着剤（弾性接着剤）、６１ エポキシ接着剤。
Claims (7)
- 平板状の検出補助部が一端側に一体に形成され、素子収納凹部が該検出補助部の主面に形成されたホルダと、上記検出補助部の主面と同一面位置となるように上記素子収容凹部内に収納されて該ホルダに取り付けられ、被計測流体の流量を検出する平板状の流量検出素子と、上記流量検出素子への通電電流を制御する制御回路が実装された回路基板と、他端が上記回路基板に電気的に接続され、一端が上記検出補助部の主面と同一面位置となり、かつ、該検出補助部に延出するように上記ホルダに内蔵されたターミナルと、上記流量検出素子の上記ターミナルの一端側に形成された電極部と上記ターミナルの一端とを電気的に接続してなる電気的接続部を取り囲むように上記ホルダに取り付けられた枠状の周壁部材と、上記電気的接続部を埋め込むように上記周壁部材内に充填された加熱付加反応型の封止材とを有する流量センサにおいて、
上記流量検出素子がアミン系物質を含まない硬化剤を用いたエポキシ樹脂を主成分とする接着剤により上記素子収容凹部の底面に接着固定され、上記周壁部材の底面が上記検出補助部および上記流量検出素子に加熱付加反応型の弾性接着剤により接着固定されていることを特徴とする流量センサ。 - 平板状の検出補助部が一端側に一体に形成され、素子収納凹部が該検出補助部の主面に形成されたホルダと、上記検出補助部の主面と同一面位置となるように上記素子収容凹部内に収納されて該ホルダに取り付けられ、被計測流体の流量を検出する平板状の流量検出素子と、上記流量検出素子への通電電流を制御する制御回路が実装された回路基板と、他端が上記回路基板に電気的に接続され、一端が上記検出補助部の主面と同一面位置となり、かつ、該検出補助部に延出するように上記ホルダに内蔵されたターミナルと、上記流量検出素子の上記ターミナルの一端側に形成された電極部と上記ターミナルの一端とを電気的に接続してなる電気的接続部を取り囲むように上記ホルダに取り付けられた枠状の周壁部材と、上記電気的接続部を埋め込むように上記周壁部材内に充填された封止材とを有する流量センサにおいて、
上記封止材がフッ素樹脂を主成分とする加熱付加反応型のゲルもしくはゴムで構成されて、上記周壁部材の底面が上記検出補助部および上記流量検出素子に加熱付加反応型の弾性接着剤により接着固定されていることを特徴とする流量センサ。 - 上記流量検出素子がアミン系物質を含まない硬化剤を用いたエポキシ樹脂を主成分とする接着剤により上記素子収容凹部の底面に接着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。
- 上記硬化剤がフェノール系硬化剤であることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の流量センサ。
- 上記硬化剤が酸無水物系硬化剤であることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の流量センサ。
- 上記硬化剤が触媒型硬化剤であることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の流量センサ。
- 上記硬化剤が潜在型硬化剤であることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の流量センサ。
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