JPH05142008A - センサ装置 - Google Patents

センサ装置

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JPH05142008A
JPH05142008A JP3303610A JP30361091A JPH05142008A JP H05142008 A JPH05142008 A JP H05142008A JP 3303610 A JP3303610 A JP 3303610A JP 30361091 A JP30361091 A JP 30361091A JP H05142008 A JPH05142008 A JP H05142008A
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JP
Japan
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flow rate
substrate
sensor chip
flow
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP3303610A
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English (en)
Inventor
Yozo Hirata
陽三 平田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokico Ltd
Original Assignee
Tokico Ltd
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Publication date
Application filed by Tokico Ltd filed Critical Tokico Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 計測雰囲気中におけるセンサ素子の位置決め
精度を向上させると共に、計測時における計測雰囲気の
乱れを防止し計測精度を向上させる。 【構成】 基板1に、流量センサチップ2が装着される
凹部3を、該凹部3の深さを流量センサチップ2の厚さ
に設定し、該凹部3の両対角線と基板1の各縁辺部とが
平行及び直角状態となるように形成する。これにより、
基板1の凹部3に装着した流量センサチップ2を備えた
流量センサ6を流体通路部15へ装着した際、流量セン
サチップ2を計測対象流体の流れ方向に対し、流量の計
測精度が良好な所定位置へ位置決めすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はセンサ装置に係り、特
に、計測雰囲気中におけるセンサ素子の位置決め精度や
計測精度の向上を図る場合に用いて好適なセンサ装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、基板の上面に流量センサチップを
例えば接着剤等により装着すると共に、計測対象流体の
流路の乱れを防止すべく流量センサチップの周囲にピ
ン、衝立、カバー等を取付けた構造の流量センサが公知
である。この種の流量センサとしては、例えば特開平3
−53170号公報記載のものが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
技術においては下記のような問題があった。従来の流量
センサは、基板の上面に流量センサチップを単に接着剤
等により取付けるだけの構造であるため、基板上面には
流量センサチップの厚さに相当する凸部が生ずることと
なり、計測対象流体が基板上面に突出した流量センサチ
ップの厚みによる凸部によって乱される結果、流量の計
測精度が安定しないという問題があった。また、流量セ
ンサチップを計測対象流体の流れの方向に対して正確に
位置決めする必要があるが、流量センサチップは平坦な
基板上に装着するため、位置決め精度が悪く、流量の計
測誤差が生ずるという問題があった。
【0004】本発明は前記課題を有効に解決するもの
で、計測雰囲気中におけるセンサ素子の位置決め精度を
向上させると共に、計測時における計測雰囲気の乱れを
防止し計測精度を向上させることを達成したセンサ装置
の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、物理量を計測する半導体センサ素子を基
板上に備え、計測雰囲気中に方向性を有して配置するよ
うにしたセンサ装置であって、計測雰囲気中に方向性を
有して配置される基板と、該基板上に配設され前記半導
体センサ素子の隣接する2辺を該基板上に対して位置決
めする位置決め部とを具備することを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明のセンサ装置によれば、計測雰囲気中に
方向性を持たせて配置される基板に、半導体センサ素子
の隣接する2辺を位置決めするための位置決め部を配設
しているため、半導体センサ素子を計測雰囲気の所定方
向に対して的確な計測位置に配置することができる。こ
れにより、従来の如く平坦な基板の上面へ単にセンサチ
ップを装着した場合のように、センサ素子の位置決め精
度が悪いために計測雰囲気における計測誤差が生ずると
いう不具合を解消することができる。また、半導体セン
サ素子を、該素子表面が基板表面と段差を持たないよう
に基板の位置決め部に配置すれば、計測雰囲気を乱すこ
となく、計測雰囲気を正確に計測することができる。こ
れにより、従来の如く計測雰囲気が基板上面に突出した
センサ素子の厚みによる凸部によって乱される現象を確
実に防止することができ、計測精度が安定しないという
不具合を解消することができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明のセンサ装置を流量センサに適
用してなる実施例を図面に基づいて説明する。図1、図
2は本実施例の流量センサの平面図及び側断面面であ
り、例えばセラミック等から成る基板1の中央部付近に
は、矩形状とされた流量センサチップ2が装着される矩
形状の凹部3が形成されており、該凹部3の両対角線と
基板1の各縁辺部とは平行及び直角状態となるように設
定されている。また、凹部3の平面形状は、流量センサ
チップ2が多少の間隙をもって装着可能な寸法に設定さ
れている。更に、凹部3の深さは、該凹部3に対する流
量センサチップ2の装着時において、基板表面と流量セ
ンサチップ表面との間に段差が生じないような深さか、
あるいは、基板表面と流量センサチップ表面との間の段
差が流量センサにおける最適な流量計測精度となるよう
な深さに加工されるようになっている。即ち、基板1に
形成する凹部3を上記の構造とすることにより、基板1
及び流量センサチップ2から成る流量センサを流体通路
部(後述)へ装着した際に、流量センサチップ2は計測
対象流体の流れ方向(図中矢印方向)に対して所定位置
(流量計測精度が良好となる位置)へ位置決めされるよ
うになっている。
【0008】前記流量センサチップ2を凹部3に対して
装着する場合には、図1に示す如く流量センサチップ2
の隣接する2辺が凹部3の隣接する2辺と密着するよう
に配置した後、流量センサチップ2の信号入出力用端子
・電力供給用端子(図示略)と、基板1の凹部3の近傍
に配設した複数の電極パッド4Aとをワイヤ4Bにより
接続するようになっている。これにより、流量センサチ
ップ2の隣接する2辺を凹部3の隣接する2辺へ密着さ
せて装着するだけで、流量センサチップ2を基板1に対
し正確に位置決めすることができるようになっている。
即ち、基板1を流体通路部(後述)の所定箇所へ装着す
れば、流量センサチップ2は計測対象流体の流れ方向に
対して正確に位置決めすることができるようになってい
る。また、基板1の端部には流量センサ駆動用の外部回
路(図示略)と接続するための例えば6本の接続端子5
が配設されており、各接続端子5と各電極パッド4Aと
の間には例えば厚膜印刷等により導体(図示略)が形成
されている。そして、前記基板1と前記流量センサチッ
プ2とが流量センサ6を構成している。
【0009】ここで、本実施例の流量センサチップ2を
製造する場合には、例えば図3に示す如く、シリコン等
から成る半導体基板7に、多数の素子領域8を素子分離
用溝9によって区分することにより形成すると共に、こ
れら素子領域8にヒータ、感温抵抗体等の素子パターン
を形成した後、各素子領域8を素子分離用溝9に沿って
屈曲して分割することにより、多数の流量センサチップ
2を得るようになっている。前記の如く製造した流量セ
ンサチップ2の構造及び特性について説明すると、素子
領域8に熱的絶縁状態で形成された橋絡部10の表面に
は、保護膜(図示略)に挟持された薄膜のヒータ11
と、該ヒータ11を挟む薄膜の感温抵抗体12A、12
Bとが形成され、基板角部には薄膜の周囲感温抵抗体1
2Cが形成されている。図中の矢印方向から計測対象流
体が流れると、上流側の感温抵抗体12Aが冷却され、
下流側の感温抵抗体12Bが流体の流れを媒体としてヒ
ータ11により加熱されることにより、両感温抵抗体1
2A、12Bに温度差が生ずるため、ブリッジ回路によ
り温度差を電圧に変換すれば、流量に応じた電圧出力を
得ることができ、該電圧出力に基づき流量を計測するよ
うになっている。
【0010】更に、前記流量センサ6の回路構成は図4
に示す如くとなっている。即ち、図中楕円形で囲んだ素
子Ru、Rd、RX、RY、RZ、RHは、流量センサ
チップ2のベースとなる半導体基板7に形成された素子
であり、Ru、Rdは感温抵抗体、RHはヒータであ
る。また、素子R1、R2は、流量センサチップ2が装
着されるセラミック基板1に形成された素子であり、素
子Ru〜RHと、素子R1、R2とは前述した電極パッ
ド4A、ワイヤ4Bを介し接続されている。また、前述
した6本の接続端子5のピン番号の内、、には流体
の流れに伴う感温抵抗体Ru、Rdの温度差を電圧とし
て検出することにより流量を計測する外部回路(センシ
ングブリッジ)13が接続され、、、には外部回
路(ヒータコントロール)が接続され、は接地されて
いる。
【0011】次に、上記の如く構成した本実施例の流量
センサの作用について説明する。まず、上記図1に示す
如く、基板1の凹部3の内部に位置決め固定した流量セ
ンサチップ2を備えた流量センサ6を、図5・図6に示
す如く、流体通路部15のケース15Aの内部に収納し
た後、該ケース15Aに流体通路部15の蓋15Bを取
付けることにより、流量センサ6を流体通路部15に装
着する。前記の如く流量センサ6を流体通路部15に装
着することにより、基板1の凹部3の内部に位置決め固
定された流量センサチップ2は、流体通路部15の流路
15Cを臨む位置に、且つ流路15C内へ突出しない状
態で配置されることになる。この後、図5の矢印方向か
ら流体を流し流体通路部15の流入口から流入させる
と、流体は流路15Cの内部を流れ、流出口から流出し
ていく。該流体通路部15の流路15Cを臨む流量セン
サチップ2の表面を流体が流れると、上記図3に示した
如く、流量センサチップ2の上流側の感温抵抗体12A
が冷却され、下流側の感温抵抗体12Bが流体の流れを
媒体としてヒータ11により加熱されるため、両感温抵
抗体12A、12Bに温度差が生ずる結果、前記センシ
ングブリッジ13(図4参照)により温度差を電圧に変
換することにより流量が計測される。
【0012】ところで、前述した如く、流量センサ6の
流量センサチップ2が装着された凹部3は、該凹部3の
対角線と基板1の各縁辺部とが平行及び直角状態となる
ように設定しているため、流量センサチップ2を凹部3
に確実に位置決めすることが可能となり、流量センサチ
ップ2を計測対象流体に対して的確な計測位置に配置す
ることができる。これにより、従来の如く平坦な基板の
上面へ単に流量センサチップを装着した場合のように、
流量センサチップの位置決め精度が悪いために流量の計
測誤差が生ずる不具合を解消することができる。また、
流量センサ6の流量センサチップ2は、流体通路部15
の流路15Cを臨むと共に流路15C内へ突出しない状
態で配置しているため、流路15Cにおける流体の流れ
を乱すことなく、流量を正確に計測することができる。
これにより、従来の如く計測対象流体が基板上面に突出
した流量センサチップの厚みによる凸部によって乱され
る現象を確実に防止することができ、流量の計測精度が
安定しないという不具合を解消することができる。
【0013】尚、本発明には下記各項の変形例がある。 上記実施例では、基板1の表面を削ることにより凹部
3を形成する構成としたが、これに限定されず、流量セ
ンサチップ2の厚さ程度の厚さを有する板に、孔の対角
線と前記板の縁辺部とが平行となるような形状の孔を形
成し、この孔に流量センサチップ2を装着した前記板
を、別の平板に接着する構成とすることも可能である。 上記実施例では、基板1と流量センサチップ2とを電
極パッド4A及びワイヤ4Bを介して電気的に接続する
構成としたが、これに限定されず、基板1の表面と流量
センサチップ2の表面との間に段差が無いことを利用
し、基板1と流量センサチップ2とを金属板または金属
箔を介して電気的に接続する構成とすることも可能であ
る。 上記実施例では、本発明のセンサ装置を流量センサに
適用した場合について説明したが、これに限定されず、
圧力センサに適用することも可能である。 上記実施例では、センサチップを装着する基板を矩形
状としたが、これに限定されず、例えば図7に示す構造
の円形状のパッケージ20もしくは図8に示す構造の円
形状のパッケージ21を用いることも可能である。図7
のパッケージ20は、計測雰囲気中に方向性を持たせて
(例えば流路の所定方向に)取付けるための突起22a
を備えた金属製のパッケージ本体22に、電極パッド
(図示略)に対しワイヤボンディングされる複数のピン
23を配設すると共に、絶縁物24により各ピン23と
パッケージ本体22とをパッケージ内部で相互絶縁し、
各ピン23にハーメチックシール式のリード線25を取
付け、更にパッケージ本体22の中央部に、センサ素子
Sを位置決めするための少なくとも3個の位置決め用突
起26を設けた構造とされている。前記パッケージ本体
22にセンサ素子Sを装着する場合には、センサ素子S
の隣接する2辺を3個の位置決め用突起26に対して当
接させると共に接着剤等で接着すれば、センサ素子Sを
パッケージ本体22に対して正確に位置決めすることが
できる。従って、センサ素子Sを装着したパッケージ2
0を、例えば流量計測装置における計測対象流路の所定
箇所へ前記突起22aを介して取付けさえすれば、セン
サ素子Sを流路に対して正確に位置決めすることができ
る。他方、図8のパッケージ21は、センサ素子取付箇
所以外は図7のパッケージ20と同様構造とされてい
る。即ち、図8のパッケージ21では、センサ素子取付
箇所として、パッケージ本体27の中央部にセンサ素子
の装着が可能な形状を有する矩形状の位置決め用凹部2
8を設けたものである。尚、図7と図8の共通構成には
同一符号を付し説明を省略する。前記パッケージ本体2
7にセンサ素子を装着する場合には、センサ素子の隣接
する2辺を位置決め用凹部28の隣接する2辺に対して
当接させると共に接着剤等で接着すれば、センサ素子を
パッケージ本体27に対して正確に位置決めすることが
できる。従って、センサ素子を装着したパッケージ21
を、例えば流量計測装置における計測対象流路の所定箇
所へ前記突起27aを介して取付けさえすれば、センサ
素子を流路に対して正確に位置決めすることができる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、物
理量を計測する半導体センサ素子を基板上に備え、計測
雰囲気中に方向性を有して配置するようにしたセンサ装
置であって、計測雰囲気中に方向性を有して配置される
基板と、該基板上に配設され前記半導体センサ素子の隣
接する2辺を該基板上に対して位置決めする位置決め部
とを具備する構成としたので、下記各項の効果を奏する
ことができる。 計測雰囲気中に方向性を持たせて配置される基板に、
半導体センサ素子の隣接する2辺を位置決めするための
位置決め部を配設しているため、半導体センサ素子を計
測雰囲気の所定方向に対して的確な計測位置に配置する
ことができる。これにより、従来の如く平坦な基板の上
面へ単にセンサ素子を装着した場合のように、センサ素
子の位置決め精度が悪いために計測雰囲気における計測
誤差が生ずるという不具合を解消することができる。 また、半導体センサ素子を、該素子表面が基板表面と
段差を持たないように基板の位置決め部に配置すれば、
計測雰囲気を乱すことなく、計測雰囲気を正確に計測す
ることができる。これにより、従来の如く計測雰囲気が
基板上面に突出したセンサ素子の厚みによる凸部によっ
て乱される現象を確実に防止することができ、計測精度
が安定しないという不具合を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の流量センサの平面図である。
【図2】本実施例の流量センサの側断面図である。
【図3】本実施例の流量センサチップを形成したシリコ
ン基板の外観図である。
【図4】本実施例の流量センサの回路構成図である。
【図5】本実施例の流量センサを流体通路部に配設した
場合の正面図である。
【図6】本実施例の図5のA−A線に沿う矢視断面図で
ある。
【図7】変形例のセンサチップ取付パッケージの外観図
である。
【図8】他の変形例のセンサチップ取付パッケージの外
観図である。
【符号の説明】
1 基板2 流量センサチップ(半導体センサ素子) 3 凹部(位置決め部) 6 流量センサ(センサ装置) 15 流体通路部 20、21 パッケージ(基板) 26 位置決め用突起(位置決め部) 28 位置決め用凹部(位置決め部) S センサ素子(半導体センサ素子)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物理量を計測する半導体センサ素子を基
    板上に備え、計測雰囲気中に方向性を有して配置するよ
    うにしたセンサ装置であって、計測雰囲気中に方向性を
    有して配置される基板と、該基板上に配設され前記半導
    体センサ素子の隣接する2辺を該基板上に対して位置決
    めする位置決め部とを具備することを特徴とするセンサ
    装置。
JP3303610A 1991-11-19 1991-11-19 センサ装置 Pending JPH05142008A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3303610A JPH05142008A (ja) 1991-11-19 1991-11-19 センサ装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP3303610A JPH05142008A (ja) 1991-11-19 1991-11-19 センサ装置

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JPH05142008A true JPH05142008A (ja) 1993-06-08

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ID=17923070

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JP3303610A Pending JPH05142008A (ja) 1991-11-19 1991-11-19 センサ装置

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JP (1) JPH05142008A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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