DE10016843B4

DE10016843B4 - Wärmeempfindlicher Flussratensensor

Info

Publication number: DE10016843B4
Application number: DE10016843A
Authority: DE
Inventors: Fumiyoshi Yonezawa; Hiroyuki Uramachi; Tomoya Yamakawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: KR20010029779A; JP3555017B2; DE10016843A1; KR100500095B1; JP2001091322A; US6382023B1

Abstract

Wärmeempfindlicher Flussratensensor, welcher aufweist:
einen Halter (1), der Verbindungsklemmen (6) und ein Messelement (4) aufweist, wobei die Verbindungsklemmen (6) und Elektroden (5) des Messelements (4) mittels Drahtbondierung verbunden sind;
wobei die Verbindungsklemmen (6) und ein Gehäuseabschnitt (3) voneinander getrennt auf einer Oberfläche des Halters (1) vorgesehen sind, und der Gehäuseabschnitt (3) als eine Ausnehmung in einer Oberfläche des Halters (1) ausgebildet ist;
ein vorspringender Bondierungsabschnitt (11) und vorspringende Positionierungsabschnitte (9A, 9B, 9C) innerhalb der Ausnehmung an deren Enden vorgesehen sind;
das Messelement (4) innerhalb der Ausnehmung so ausgerichtet ist, dass eine obere Oberfläche des Messelements (4), welche die Elektroden (5) aufweist, nach außerhalb des Gehäuseabschnitts (3) gerichtet ist, und eine untere Oberfläche des Messelements (4), ohne Elektroden, an einer oberen Oberfläche eines Bondierungsabschnitts (11) durch ein Klebemittel befestigt ist, wodurch die untere Oberfläche des Messelements (4) obere Oberflächen der Positionierungsabschnitte (9A, 9B, 9C) berührt, und ein...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flußratensensor zum Detektieren der Flußrate oder Flußgeschwindigkeit eines Fluids, und betrifft insbesondere einen wärmeempfindlichen Flußratensensor zum Detektieren der Luftflußrate, die in eine Brennkraftmaschine eintritt, die beispielsweise bei Kraftfahrzeugen und dergleichen verwendet wird.
Wie in der japanischen offengelegten Patentanmeldung (Kokai) Nr. Hei 10-142020 und im U.S.-Patent Nr. 5 631 416 beschrieben, wird dort ein wärmeempfindlicher Flußratensensor mit einem Messelement vorgeschlagen. Hieraus ist ein wärmeempfindlicher Flußratensensor bekannt, bei welchem ein Aufheizwiderstand und ein Wärmemeßwiderstand, die aus einem Platindünnfilm bestehen, der als das Messelement dient, auf ein Siliziumsubstrat aufgedampft werden, mit Hilfe eines Mikrobearbeitungsverfahrens, oder auf dem Substrat durch ein Sputterverfahren und dergleichen abgelagert werden.
Die 34 und 35 zeigen den Aufbau des wärmeempfindlichen Flußratensensors, der im U.S.-Patent Nr. 5 631 416 beschrieben wird.
In 34 bezeichnet das Bezugszeichen 101 einen Halter, der aus einer Meßrohrleitung 102, einem Gehäuseabschnitt 103 und einem Verbinderverbindungsabschnitt 104 besteht, die einstückig aus Harz ausgebildet sind. Der Halter 101 ist als längliches Rechteck ausgebildet, wobei die Länge in Richtung einer Steckerachse 105 verläuft, und ist von einem Öffnungsabschnitt 20k einer Hauptleitung 20 aus eingeführt, deren Zentrumsteil mit der Meßrohrleitung 102 versehen ist. Der Gehäuseabschnitt 103 weist eine Ausnehmung 106 auf, auf welcher ein Gehäuse 107 angebracht ist.
Wie in 35 gezeigt ist, wird dieses Gehäuse 107 durch eine plattenförmige Halterung 108 zum Haltern eines Messelements 4 und einem plattenförmigen Basisabschnitt 110 gebildet, der im Querschnitt U-förmig ist, und die einstückig aus einem dünnen, plattenförmigen Metallmaterial gebildet sind. Das Messelement 4 ist in einem Gehäuseabschnitt 109 aufgenommen, der auf der Halterung 108 vorgesehen ist, und durch ein Klebemittel befestigt, das auf eine Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts 109 aufgebracht ist.
Weiterhin ist ein Steuerschaltungssubstrat 22 aus keramischem Basismaterial an dem Basisabschnitt 110 durch ein Klebemittel befestigt.
Wie in 34 gezeigt ist, wird die elektrische Verbindung des Messelements 4 mit dem Steuerschaltungssubstrat 22 durch Drahtbondieren einer Elektrode 5 auf dem Messelement 4 und eines Leitungsabschnitts 111, der auf dem Steuerschaltungssubstrat 22 vorgesehen ist, mit Hilfe eines Drahts 8 durchgeführt, der Abmessungen von einigen 10 bis einigen 100 μm aufweist und aus Aluminium besteht.
Ein Ausgangssignal von dem Messelement 4 in Reaktion auf die Luftflußrate oder Luftflußgeschwindigkeit der Luft, die in der Hauptleitung 20 fließt, kann daher dem Verbinderverbindungsabschnitt 104 über das Steuerschaltungssubstrat 22 zugeführt werden.
Die Elektrode 5 des Messelements 4 ist mit dem Leitungsabschnitt 111 des Steuerschaltungssubstrats 22 durch Drahtbondieren verbunden. Dies wird im allgemeinen so durchgeführt, daß zuerst eine vorbestimmte Position der Elektrode 5 und des Leitungsabschnitts 110 mit Hilfe einer Bilderkennungsverarbeitungseinrichtung festgestellt wird, bevor ein Sondieren durch eine automatische Bondierungsmaschine erfolgt. Sowohl die Elektrode 5 des Messelements 4 als auch der Leitungsabschnitt 111 auf dem Steuerschaltungssubstrat 22 weisen mikroskopische Abmessungen auf. Die Verarbeitbarkeit und die Verläßlichkeit der Drahtbondierung hängen daher stark davon ab, wie genau ihre Relativposition festgestellt werden kann.
Bei einem derartigen Aufbau, wie er voranstehend geschildert wurde, ist jedoch das Messelement 4 in dem Gehäuseabschnitt 109 der Halterung 108 mit Hilfe des Klebemittels vorgesehen, und ist das Steuerschaltungssubstrat 22 auf dem Basisabschnitt 110 mit Hilfe eines Klebemittels angeordnet. Es gibt daher zwei variierende Faktoren, wenn das Messelement 4 und das Steuerschaltungssubstrat 22 zusammengebaut werden. Wenn eine Variation in Bezug auf die Aufbringungsmenge des Klebemittels auftritt, besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit dafür, daß die Relativposition der Elektrode 5 und des Leitungsabschnitts 111 nicht übereinstimmen.
Bei der Elektrode 5 oder dem Leitungsabschnitt 111 ist es daher erforderlich, wenn die Bondierungsposition außerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt eine zu große Abweichung aufweist, die Bondierungsposition zu korrigieren, nachdem die Bilderkennung beendet ist, für eine Neueinstellung. Daher wird leicht eine Beeinträchtigung der Verläßlichkeit des Bondierungsabschnitts hervorgerufen, sowie eine Beeinträchtigung der Ausbeute, und wird auch der Bearbeitungswirkungsgrad herabgesetzt.
Darüber hinaus ist das Messelement 4 in dem Gehäuseabschnitt 109 der Halterung 108 durch das Klebemittel befestigt, jedoch handelt es sich um eine sogenannte Auslegeranordnung. Daher kann das Messelement 4 in Bezug auf die Oberfläche der Halterung 108 in einer Ausnehmung oder konvexartig angeordnet sein, abhängig von den Aufbringungsbedingungen für das Klebemittel. In diesem Fall werden individuelle Unterschiede in Bezug auf den Fluß der Ansaugluft hervorgerufen, und entstehen daher leicht Variationen der Meßgenauigkeit.
In der DE 196 23 334 A1 wird ein wärmempfindlicher Flussratensensor beschrieben, der einen Halter aufweist, um ein plattenförmiges Messelement in einem vorbestimmten Flusskanal anzuordnen, wobei der Halter mit einem Gehäuseabschnitt zum Anordnen des Messelements in einer vorbestimmten Position versehen ist, und einen Vergleichmäßigungsabschnitt zum Vergleichmäßigen des Flusses eines Ansaugfluids aufweist, sowie einen Verbindungsleitungsanbringungsabschnitt, in welchen eine Verbindungsleitung eingebettet ist, zur Aufnahme eines Signals des Messelements, wobei der Vergleichmäßigungsabschnitt und der Verbindungsleitungsanbringungsabschnitt einstückig aus einem Isoliermaterial ausgebildet sind. Hierbei kann der Halter schräg in einem Flusskanal in Bezug auf die Flussrichtung des Fluids angeordnet sein, wobei ein anderes Ende einer Kontaktklemme entgegengesetzt zu deren einem Ende, das mit einer Elektrode des Messelements verbunden ist, sich zu einem Steuerschaltungssubstrat zum Steuern des Messelements erstreckt, so abgebogen ist, dass es im Wesentlichen parallel zu einer Verbindungsklemmen-Einführungsöffnung verläuft, die geradlinig am Außenrand des Steuerschaltungssubstrats vorgesehen ist, und dann in die Verbindungsklemmen-Einführungsöffnung zum Verbinden eingeführt ist.
Aus der DE 44 26 101 C2 ist bekannt, in dem Gehäuseabschnitts des Halters einen ausgenommenen Klebemittelaufbewahrungsabschnitt zum Aufbewahren unerwünschten Klebemittels in der Nähe eines Abschnitts vorzusehen, an welchem ein Klebemittel aufgebracht wird, um das Messelement fest anzubringen. Hierbei kann der Klebemittelaufbewahrungsabschnitt zwischen einem Abschnitt, an welchen das Klebemittel aufgebracht wird, und einem Membranabschnitt angeordnet sein, der auf der oberen Oberfläche des Messelements vorgesehen ist. Es kann auch der Klebemittelaufbewahrungsabschnitt als Nut ausgebildet sein, um den Außenumfang des Abschnitts abzudecken, an welchem das Klebemittel aufgebracht wird.
Aus der DE 41 12 601 A1 ist ein thermosensitiver Luftmengensensor mit einem thermosensitiven Dünnschichtwiderstand und einer Versorgungsstromsteuerschaltung zum Steuern des dem Dünnschichtwiderstand zugeführten Stroms bekannt, wobei beide auf einem gemeinsamen Trägermaterial ausgebildet und durch dieselbe Herstellungstechnologie hergestellt sind. Ein Trägermaterial, auf welchem der thermosensitive Dünnschichtwiderstand vorgesehen ist, dient zur Strömungsgleichrichtung der zu erfassenden Luftströmung, wodurch das Ausgangssignal des Luftmengensensors stabilisiert und geglättet wird.
Aus der nur in Bezug auf Neuheit zu berücksichtigenden älteren Anmeldung gemäß DE 199 41 330 A1 ist ein wärmempfindlicher Flussratensensor bekannt, der einen Halter mit Verbindungsklemmen und einem Messelement einschließlich Elektroden aufweist, die mittels Drahtbondierung mit den Verbindungsklemmen verbunden sind, wobei die Verbindungsklemmen und ein Gehäuseabschnitt, ausgebildet als Ausnehmungen in der Halteroberfläche, voneinander getrennt auf dem Halter vorgesehen sind, ein vorspringender Bondierungsabschnitt und vorspringende Positionierungsabschnitte innerhalb der Ausnehmung an deren Enden vorgesehen sind, das Messelement innerhalb der Ausnehmung mit seinen Elektroden nach oben weisend ausgerichtet ist, und die untere Oberfläche des Messelements an einer Oberfläche des Bondierungsabschnitts durch ein Klebemittel befestig ist, wodurch die untere Oberfläche des Messelements Oberflächen der Positionierungsabschnitte berührt, und ein Spalt zwischen dem Messelement und einer unteren Oberfläche der Ausnehmung vorhanden ist.
Aus der DE 197 43 409 A1 ist eine Messvorrichtung zum Messen der Masse eines entlang einer Strömungsrichtung strömenden Mediums bekannt, insbesondere der Ansaugluftmasse einer Brennkraftmaschine, mit einem plattenförmigen Sensorelement, das in einer Ausnehmung eines Sensorträgers eingesetzt ist. Das Sensorelement umfasst eine ein Messelement tragende Membran, die einen in dem Sensorelement ausgebildeten Hohlraum auf der dem Sensorträger abgewandten Seite verschließt. Das Sensorelement ist mittels einer Klebung zwischen einem dem Sensorträger zugewandten Bodenfläche des Sensorelements und dem Sensorträger in der Ausnehmung gehaltert. Dabei umfasst die Klebung eine Klebenaht, die sich zwischen der Bodenfläche des Sensorelements und dem Sensorträger um den Hohlraum des Sensorelements herum erstreckt, und nur auf der der Strömungsrichtung abgewandten Seite durch zumindest eine Aussparung geöffnet ist, um den Hohlraum zu belüften.
Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Lösung der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten, und in der Bereitstellung einer stabilen Sondierung, um die Verläßlichkeit eines Bondierungsabschnitts zu verbessern.
Gemäß der Erfindung wird ein wärmeempfindlicher Flussratensensor gemäß Patentanspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in dem abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
1 eine Ansicht von stromaufwärts eines wärmeempfindlichen Flußratensensors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Bauteils, das bei dem wärmeempfindlichen Flußratensensor gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird;
3 eine Perspektivansicht eines Zustands, in welchem ein Messelement in einem Halter gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet ist;
4 eine Perspektivansicht eines wesentlichen Bauteils, das bei dem Halter gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen ist;
5(a), (b), (c), (d), (e) und (f) Querschnittsansichten einer Flügelform eines Vergleichmäßigungsabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform;
6 eine Perspektivansicht eines wesentlichen Bauteils eines Halters gemäß einer zweiten Ausführungsform;
7 eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B von 6;
8 eine Aufsicht auf ein wesentliches Bauteil, das in einem Zustand eingesetzt wird, in welchem ein Messelement in einem Halter gemäß einer dritten Ausführungsform angeordnet ist;
9 eine Aufsicht auf ein wesentliches Bauteil, das bei dem Halter gemäß einer dritten Ausführungsform verwendet wird;
10 eine Perspektivansicht eines wesentlichen Bauteils, das bei einem Halter gemäß einer vierten Ausführungsform verwendet wird;
11 eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C von 10;
12 eine Aufsicht auf einen Halter gemäß einer fünften Ausführungsform;
13 eine Aufsicht auf einen Entfernungsabschnitt eines Leiterrahmens bei einem Herstellungsvorgang für den Halter gemäß der fünften Ausführungsform;
14 eine Aufsicht auf einen Halter gemäß einer sechste Ausführungsform;
15 eine Querschnittsansicht entlang der Linie D-D von 14;
16 eine Aufsicht auf ein wesentliches Bauteil in einem Zustand, in welchem ein Messelement auf einem Halter gemäß einer siebten Ausführungsform angeordnet ist;
17 eine Aufsicht zur Erläuterung eines Effekts gemäß der siebten Ausführungsform im Vergleich;
18 eine Aufsicht auf ein wesentliches Bauteil in einem Zustand, in welchem ein Messelement auf einem Halter gemäß einer achten Ausführungsform angeordnet ist;
19 eine vergrößerte Aufsicht auf einen Abschnitt E in 18;
20 eine Aufsicht zur Erläuterung eines Effekts bei dem Halter gemäß der achten Ausführungsform im Vergleich;
21 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 1 gemäß einer neunten Ausführungsform;
22 eine Aufsicht auf einen Zustand, bevor ein Halter bei der neunten Ausführungsform abgebogen wird;
23(a), (b) und (c) Ansichten eines Zustands, nachdem der Halter bei der neunten Ausführungsform gebogen wurde;
24(a) eine Seitenansicht eines Zustands, in welchem der Halter und ein Steuerschaltungssubstrat gemäß der neunten Ausführungsform zusammengebaut sind, und 24(b) eine Aufsicht aus der Richtung des Steuerschaltungssubstrats;
25 eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Bauteils, das bei einem wärmeempfindlichen Flußratensensor gemäß einer zehnten Ausführungsform verwendet wird;
26 eine Perspektivansicht eines wesentlichen Bauteils in einem Zustand, in welchem ein Messelement auf einem Halter gemäß einer elften Ausführungsform angeordnet ist;
27 eine Querschnittsansicht entlang der Linie G-G von 26;
28 eine Perspektivansicht eines wesentlichen Bauteils, das bei dem Halter gemäß der elften Ausführungsform verwendet wird;
29 eine Perspektivansicht eines wesentlichen Bauteils, das bei einem Halter gemäß einer zwölften Ausführungsform verwendet wird;
30 eine Querschnittsansicht entlang der Linie H-H von 29;
31 eine Perspektivansicht eines wesentlichen Bauteils, das bei einem Halter gemäß einer dreizehnten Ausführungsform verwendet wird;
32 eine Perspektivansicht eines wesentlichen Bauteils in einem Zustand, in welchem ein Messelement auf dem Halter gemäß der dreizehnten Ausführungsform angeordnet ist;
33 eine Querschnittsansicht entlang der Linie J-J von 32;
34 eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Bauteils, das bei dem herkömmlichen wärmeempfindlichen Flußratensensor verwendet wird; und
35 eine Perspektivansicht eines Gehäuses, das bei dem herkömmlichen wärmeempfindlichen Flußratensensor verwendet wird.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die 1 bis 4 zeigen den Aufbau eines wärmeempfindlichen Flußratensensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und dieser wärmeempfindliche Flußratensensor ist so dargestellt, daß er die Flußrate von Luft detektiert, die in einer Brennkraftmaschine für beispielsweise Kraftfahrzeuge fließt. 1 ist eine Ansicht des wärmeempfindlichen Flußratensensors von stromaufwärts aus, und 2 ist eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Bauteils von 1. 3 ist eine Perspektivansicht eines Zustands, in welchem ein Messelement auf einem Halter angeordnet ist, und mit diesem durch einen Bondierungsdraht verbunden ist. 4 ist eine Perspektivansicht eines wesentlichen Bauteils, das bei dem Halter verwendet wird, wobei jene Teile in jeder Figur, welche den Teilen des herkömmlichen wärmeempfindlichen Flußratensensors gemäß 34 und 35 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind.
Bei der ersten Ausführungsform weist, wie aus den 3 und 4 hervorgeht, der Halter einen Vergleichmäßigungsabschnitt 2 auf, der mit einem Gehäuseabschnitt 3 (4) zur Aufnahme eines Messelements 4 versehen ist, und einen Klemmenbefestigungsabschnitt 7, der als Verbindungsklemmenbefestigungsabschnitt dient, der mehrere stangenförmige Klemmen 6 aufweist, die als Verbindungsklemme dienen, und parallel eingebettet sind. Der Vergleichmäßigungsabschnitt 2 und der Klemmenbefestigungsabschnitt 7 sind einstückig aus Isoliermaterial wie beispielsweise Harz ausgebildet.
Wie voranstehend geschildert sind das Messelement 4 und die Klemmen 6 elektrisch mittels Drahtbondieren verbunden, beispielsweise durch Aluminiumdraht. Wenn jedoch eine automatische Bondierungsmaschine verwendet wird, ist es wesentlich, wie genau die Relativposition der Elektroden 5 auf dem Messelement 4 und der Klemmen 6 festgelegt ist.
Da jede Klemme 6 in einen vorbestimmten Ort des Klemmenbefestigungsabschnitts 7 eingebettet ist, hängt die Relativposition der Elektrode 5 des Messelements 4 und der Klemmen nur von der Genauigkeit ab, mit welcher das Messelement 4 mit dem Gehäuseabschnitt 3 verbunden und befestigt wird. Für den Zusammenbau und dergleichen gibt es daher nur einen sich ändernden Faktor.
Dies führt dazu, daß die Positionsgenauigkeit wesentlich verbessert ist, im Vergleich mit dem herkömmlichen Sensor, der im U.S.-Patent Nr. 5 631 416 gezeigt ist, und dergleichen.
Wenn die automatische Bondierungsmaschine verwendet wird, ist es daher möglich, sobald die Bondierungsposition eingestellt wurde, ein stabiles Sondieren zur Verfügung zu stellen, da die Abweichung gegenüber der gewünschten Position klein ist. Da der Vergleichmäßigungsabschnitt 2 aus Harz ausgebildet ist, wird der Ansaugluftfluß stabil dem Umfang des Messelements 4 zugeleitet. Es ist daher möglich, einfach einen Halter unter strömungsphysikalischen Überlegungen zu entwerfen, und auch die Meßgenauigkeit in Bezug auf die Ansaugluftflußrate oder die Flußgeschwindigkeit zu verbessern.
Nachstehend wird nunmehr der Aufbau gemäß der ersten Ausführungsform im einzelnen beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, bildet eine Hauptleitung 20 beispielsweise einen Teil eines Ansaugsystems von Kraftfahrzeugen, und ist so ausgebildet, daß sie Ansaugluft zuführt. Ein Halter 1 ist im wesentlichen im Zentrum der Längsrichtung der Leitung 20 so angeordnet, daß der Abschnitt der Spitze des Halters 1 im Zentrum der Leitung 20 liegt.
Wie in 2 gezeigt ist, weist dieser Halter 1 den Vergleichmäßigungsabschnitt 2 auf, den Klemmenbefestigungsabschnitt 7 und den Halterabschnitt 30, die jeweils einstückig aus Isoliermaterial wie beispielsweise Harz ausgebildet sind. Dieses Isoliermaterial ist beispielsweise PBT (Polybutylenterephthalat), PPS (Polyphenylensulfid), PET (Polyethylenterephthalat), oder üblicher Kunststoff auf diesem Gebiet wie beispielsweise Nylon.
Dieser Halter 21 wird in der Hauptleitung 20 über einen Zylinder 21 gehalten. Ein Flansch 21a der Basis des Zylinders 21 steht im Eingriff mit einem Öffnungsabschnitt 20K der Hauptleitung 20. Ein Vorsprung 20a zur Befestigung der Steuerschaltungssubstrats 22 ist so ausgebildet, daß er nach außen am Randabschnitt des Öffnungsabschnitts 20k vorspringt, der auf der Außenseite des Zylinders 21 vorgesehen ist, und im Eingriff mit einem Befestigungsloch steht, das auf dem Steuerschaltungssubstrat 22 vorgesehen ist. Auf dem Außenumfang des Vorsprungs 20a ist ein Zylinderabschnitt 20m so vorgesehen, daß er den Außenumfang des Steuerschaltungssubstrats 22 umgibt. Ein Deckelkörper 20b ist auf dem oberen Abschnitt des Zylinderabschnitts 20m angebracht, um das Steuerschaltungssubstrat 22 abzudecken. Auf der Seite des Zylinderabschnitts 20m ist ein Verbinder 104 angeordnet, der dazu dient, den Flußratensensor im Inneren mit Energie zu versorgen, und das Flußratenmeßsignal nach außen herauszuführen, und ist eine abgedichtete Klemme des Verbinders 104 mit dem Steuerschaltungssubstrat 22 verbunden.
Wie aus den 3 bis 4 hervorgeht, ist der Vergleichmäßigungsabschnitt 2 so ausgebildet, daß er die Form einer runden Platte auf beiden Seiten aufweist, und wenn das Messelement 4 fest an dem Gehäuse 3 befestigt ist, wird der Vergleichmäßigungsabschnitt 2 als Rippenplatte ausgebildet, damit stabil ein Fluß von Luft, die in die Hauptleitung 20 eingesaugt wird, dem Umfang des Messelements 4 zugeführt werden kann. Der Vergleichmäßigungsabschnitt 2 ist an seinem Abschnitt im wesentlichen im Zentrum mit dem Gehäuseabschnitt 3 versehen, der etwas größer ist als die Außenabmessungen des Messelements 4, und eine rechteckige Ausnehmung aufweist, die gegenüber der Oberfläche zurückspringt, zur Anordnung des Messelements 4 in einer vorbestimmten Position. Der Gehäuseabschnitt 3 ist an der Bodenoberfläche mit einem Verbindungsabschnitt 11 versehen, an welchem ein Klebemittel aufgebracht wird, um das Messelement 4 fest zu befestigen. Der Verbindungsabschnitt 11 ist so ausgebildet, daß er eine derartige vorbestimmte Tiefe aufweist, daß die obere Oberfläche des Messelements 4 im montierten Zustand dieselbe Höhe aufweist wie die Oberfläche des Halters 1. Wenn das Messelement 4 auf dem Gehäuseabschnitt 3 angebracht ist, wird eine ebene oder eine abgerundete Oberfläche durch die obere Oberfläche des Messelements 4 und die Oberfläche des Halters 1 ausgebildet. Die obere Oberfläche des Messelements 4 ist daher so ausgelegt, daß sie mit der Oberfläche des Halters 1 fluchtet. Wenn der Außenumfang des Vergleichmäßigungsabschnitts 2 ausgebildet wird, ist es daher möglich, den Fluß eines Fluids zu vergleichmäßigen, das am Umfang fließt, und die Meßempfindlichkeit des Messelements 4 zu verbessern.
In diesem Fall sind 4 kleine Elektroden 5 auf einer Linie auf der oberen Endoberfläche des Messelements 4 auf der Seite der Klemme 6 vorgesehen, wobei ein Aufheizwiderstand und ein Wärmemeßwiderstand (beide nicht gezeigt) vorgesehen sind, und mit den Elektroden 5 verbunden sind.
Der Klemmenbefestigungsabschnitt 7, der als Verbindungsklemmenbefestigungsabschnitt dient, weist die Form einer Platte auf, ist jedoch breiter als der Vergleichmäßigungsabschnitt 2, und weist die Form einer runden Rippe auf beiden Seiten auf, wobei vier stangenförmige Klemmen 6 parallel angeordnet sind.
Diese Klemmen 6 bestehen aus einem Leiter, bei welchem beispielsweise Kupfer, eine Kupferlegierung, eine Eisen-Nickellegierung und dergleichen verwendet wird. Diese Klemmen 6 werden einstückig zum gleichen Zeitpunkt ausgebildet, an welchem der Halter 1 ausgebildet wird. Die stangenförmigen, also schmalen, dünnen, plattenförmigen Klemmen 6 werden nämlich in die Oberfläche des Klemmenanbringungsabschnitts 7 durch Einsetzformen eingebettet, so daß die Oberfläche der Klemmen 6 freiliegt, und jedes ihrer Enden so angeordnet ist, daß es der Elektrode 5 des Messelements 4 gegenüberliegt.
Jedes Ende einer Anschlußklemme 6 ist elektrisch mit jeder Elektrode 5 des Messelements 4 durch einen Draht verbunden, der beispielsweise aus Aluminium besteht. Die zentralen Abschnitte der Klemmen 6 werden durch einen Halteabschnitt 30 gehaltert, der dicker in Richtung der Oberfläche ist als die Basisseite des Klemmenanbringungsabschnitts 7. Die anderen Enden der Klemmen 6 springen durch den Halteabschnitt 30 in Richtung nach hinten vor, um dann auf dem Steuerschaltungssubstrat 22 zu verlaufen, mit welchem sie durch Löten oder dergleichen verbunden werden. Ein Ausgangssignal von dem Messelement 4, welches dem Ansaugluftfluß oder der Flußgeschwindigkeit entspricht, wird über diese Klemmen 6 erhalten.
Der Vergleichmäßigungsabschnitt 2 ist hier so dargestellt, daß er die Form einer runden Rippenplatte auf beiden Seiten aufweist, kann jedoch auch, wie dies in den 5(a) bis (f) gezeigt ist, flügelförmig ausgebildet sein. In 5 sind sechs Flügelformen als Beispiele dargestellt. Jede Form weist einen äußerst kleinen minimalen Widerstandskoeffizienten auf, beispielsweise 0,004 bis 0,009.
Weiterhin ist die Oberfläche des Vergleichmäßigungsabschnitts 2 hier so dargestellt, daß sie eben ist, jedoch kann ein konvexer Vorsprung oder ein konkaver Einlaßvorsprung auf der Oberfläche oder der Rückseite des Vergleichmäßigungsabschnitts 2 vorgesehen sein. Der Fluß des Fluids am Umfang wird daher vergleichmäßigt, und daher kann eine hydrodynamische Grenzschicht kontrolliert werden, die sich aufgrund des Vergleichmäßigungsabschnitts 2 ergibt.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
6 ist eine Perspektivansicht eines wesentlichen Bauteils des Halters gemäß einer zweiten Ausführungsform, und 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B von 6. Bei der zweiten Ausführungsform sind Positionierungsabschnitte 9a bis 9f in dem Gehäuseabschnitt 30 vorgesehen, und ansonsten ist diese Ausführungsform ebenso wie die erste Ausführungsform.
Wie in den 6 und 7 gezeigt ist, sind sechs säulenförmige Positionierungsabschnitte vorspringend auf der Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts 3 des Halters 1 vorgesehen. Diese Positionierungsabschnitte 9a bis 9f sind vorn, hinten und im Zentrum des Gehäuseabschnitts 3 angeordnet, und springen von der Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts 3 aus vor. Sie sind daher so ausgebildet, daß sie eine derartige Dicke haben, daß die obere Oberfläche des Messelements 4 dieselbe Höhe aufweist wie die Oberfläche des Halters 1. Durch diese Dicke wird die Montagehöhe des Messelements 4 in Richtung der Dicke kontrolliert.
Die Positionierungsabschnitte 9a bis 9f sind hier als säulenförmige, kleine Vorsprünge dargestellt, jedoch sind sie auf diese Form nicht beschränkt, sondern können eine frei wählbare Form aufweisen, soweit sie von der Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts 3 aus vorspringen.
Bei der ersten Ausführungsform wird bei der Montage des Messelements 4 am Gehäuseabschnitt 3 Bondierungspaste als Klebemittel auf den Bondierungsabschnitt 11 aufgebracht. Wenn in diesem Fall die Positionierungsabschnitte 9a bis 9f nicht vorgesehen sind, kann das Messelement 4 in einem konkaven oder konvexen Zustand in Bezug auf die Oberfläche des Vergleichmäßigungsabschnitts 2 angeordnet werden, infolge der Ebenheit der Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts 3 oder einer ungleichförmigen Auftragung des Klebemittels. Daher kann leicht eine individuelle Differenz in Bezug auf den Fluß des Ansaugfluids am Umfang des Messelements 4 hervorgerufen werden, wodurch die Meßgenauigkeit in Bezug auf den Ansaugluftfluß oder die Flußgeschwindigkeit beeinträchtigt wird.
Da jedoch bei der zweiten Ausführungsform die Positionierungsabschnitte 9a bis 9f in dem Gehäuseabschnitt 3 vorgesehen sind, kann die Position der Höhe des Messelements 4 in Richtung der Dicke kontrolliert werden, selbst wenn die aufgebrachte Menge an Klebemittel ungleichmäßig ist. Daher kann die Positionsabweichung des Messelements 4 in Bezug auf die Höhe kontrolliert werden, und die Meßgenauigkeit für den Ansaugluftfluß oder die Flußgeschwindigkeit sichergestellt werden. Da der Halter 1 aus Harz besteht, ist es darüber hinaus möglich, die Positionierungsabschnitte 9a bis 9f einfach auszubilden, so daß diese Maßnahme für die Massenproduktion geeignet ist.
Ein Spalt wird zwischen der Rückseite des Messelements 4 und der Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts 3 infolge der Bereitstellung der Positionierungsabschnitte 9a bis 9f hervorgerufen. Durch diese Anordnung ist es möglich, die Meßempfindlichkeit des Messelements 4 zu verbessern. Die Wärmemenge (Kalorie), die von dem Aufheizwiderstand erzeugt wird, der auf der oberen Oberfläche des Messelements 4 angeordnet ist, wird im wesentlichen durch die Wärmeübertragung infolge des Ansaugfluids entfernt.
Allerdings ist das Messelement 4 auf dem Gehäuseabschnitt 3 des Halters 1 angeordnet, und wird Wärme des Aufheizwiderstands auch durch den Halter 1 über den Gehäuseabschnitt 3 übertragen, und abgeleitet. Eine Erhöhung des Wärmeübertragungsverhältnisses an den Halter 1 führt zu einer Verringerung der Meßempfindlichkeit des Messelements 4.
Da bei der zweiten Ausführungsform der Spalt zwischen der Rückseite des Messelements 4 und der Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts 3 vorgesehen ist, wie dies voranstehend geschildert wurde, wird das Ausmaß der Wärmeleitung zum Halter 1 so kontrolliert, daß die Meßempfindlichkeit des Messelements 4 verbessert wird.
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
8 ist eine Aufsicht auf ein wesentliches Bauteil, das in 3 verwendet wird, die einen Halter gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt, und 9 ist eine Aufsicht entsprechend der Aufsicht auf ein wesentliches Bauteil, das in 4 verwendet wird. Bei der dritten Ausführungsform ist der Aufbau ebenso wie bei der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der Positionierungsabschnitte 9A bis 9C in dem Gehäuseabschnitt 3.
Wie in den 8 und 9 gezeigt ist, sind bei der dritten Ausführungsform auf der Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts 3 des Halters 1 zwei Positionierungsabschnitte 9A und 9B an der linken und rechten Seite des Endes des Gehäuseabschnitts 3 in der Nähe einer Membran 10 angeordnet, die auf der oberen Oberfläche des Messelements 4 vorgesehen ist, wogegen ein Positionierungsabschnitt 9C im Zentrum des anderen Endes des Gehäuseabschnitts 3 angeordnet ist. Es wird darauf hingewiesen, daß der Aufheizwiderstand und der Wärmemeßwiderstand (die beide nicht gezeigt sind) auf der Membran 10 angeordnet sind.
Wenn bei der zweiten Ausführungsform der Halter 1 aus beispielsweise Harz hergestellt wird, und ein Unterschied in Bezug auf die Höhe zwischen den Positionierungsabschnitten 9a und 9f hervorgerufen wird, wird die Höhe des Messelements 4 durch den höheren der beiden Abschnitte bestimmt. Daher besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit dafür, daß die Membran 10 auf komplizierte Weise in Bezug auf die Flußrichtung geneigt angeordnet werden kann, abhängig davon, welcher unter den Positionierungsabschnitten 9a bis 9f höher angeordnet ist.
Da bei der dritten Ausführungsform drei Positionierungsabschnitte 9A, 9B und 9C in der Nähe der Membran 10 angeordnet sind, und das Messelement 4 durch diese drei Punkte gehaltert wird, ist es möglich, die mögliche Neigung der Membran 10 in Flußrichtung zu kontrollieren, und daher die Meßgenauigkeit sicherzustellen.
VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
10 ist eine Perspektivansicht eines wesentlichen Bauteils, nämlich eines Halters gemäß einer vierten Ausführungsform, und 11 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C von 10. Bei der vierten Ausführungsform ist ein Metallteil 12 auf dem Bodenende des Gehäuseabschnitts 3 vorgesehen, und entspricht der Aufbau im übrigen jenem gemäß der ersten Ausführungsform.
Wie aus den 10 und 11 hervorgeht, ist das Metallteil 12 auf der Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts 3 des Halters 1 durch Einsetzformen vorgesehen, so daß ein Ende des Metallteils 12 stufenförmig in eine Endoberfläche der Seite der Klemme 6 des Gehäuseabschnitts 3 übergeht.
Wenn bei der voranstehend geschilderten, ersten Ausführungsform das Messelement 4 auf dem Gehäuseabschnitt 3 angebracht wird, wird es durch Aufbringen des Klebemittels auf den Bondierungsabschnitt 11 befestigt. Bei der vierten Ausführungsform wird der Bondierungsabschnitt 11 dadurch ausgebildet, daß die Bondierungspaste auf die obere, freiliegende Oberfläche des Metallteils 12 aufgebracht wird. Die Dicke des Metallteils 12 entspricht der Höhe des Positionierungsabschnitts 9C. Wenn das Messelement 4 fest an dem Metallteil 12 befestigt ist, wird es am entgegengesetzten Ende durch die Positionierungsabschnitte 9A und 9B gehaltert. Dies führt dazu, daß die voranstehend geschilderte, mögliche Neigung so kontrolliert wird, daß das Messelement 4 stabil zusammengebaut werden kann (durch Kontrollieren der Ungleichförmigkeit).
Durch diese Anordnung ist es möglich, die Klebeeigenschaften des Messelements 4 im Vergleich zu jenem Fall zu verbessern, bei welchem die Bondierungspaste auf die Bodenoberfläche des aus Harz bestehenden Gehäuseabschnitts 3 aufgebracht wird, und kann die Steifigkeit des Abschnitts direkt unter dem Ort erhöht werden, an welchem sich die Elektrode 5 des Messelements 4 befindet.
Wenn daher ein Drahtbondieren mit einem beispielsweise aus Aluminium bestehenden Draht für die elektrische Verbindung zwischen der Elektrode 5 des Messelements 4 und der Klemme 6 eingesetzt wird, ist es daher möglich, Störungen bei der Übertragung der eingesetzten Ultraschallenergie zu verringern, und eine stabile Drahtbondierung bereitzustellen.
Weiterhin kann Kupfer oder eine Kupferlegierung als Material für das Metallteil 12 eingesetzt werden. Weiterhin kann auch ein Material wie beispielsweise eine Eisen-Nickellegierung eingesetzt werden, deren linearer Wärmeausdehnungskoeffizient ähnlich jenem von Silizium und dergleichen ist, aus denen das Substrat für das Messelement 4 besteht. Daher kann die Verläßlichkeit des Drahtbondierungsabschnitts selbst bei derartig erschwerten Bedingungen sichergestellt werden, in welchen Wechselbeanspruchungen aufgrund hoher und niedriger Temperatur auftreten, und kann daher die Standfestigkeit verbessert werden.
FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
12 ist eine Aufsicht auf einen Fall, wenn ein Halter gemäß einer fünften Ausführungsform hergestellt ist, und 13 ist eine Aufsicht, die zeigt, daß ein unerwünschter Abschnitt in 12 entfernt ist. Diese fünfte Ausführungsform ist ebenso aufgebaut wie die vierte Ausführungsform, mit Ausnahme eines Leiterrahmens zur Ausbildung der Klemme 6 und des Metallteils 12.
Wie in den 12 und 13 gezeigt ist, sind bei dieser fünften Ausführungsform das Metallteil 12, das auf dem Gehäuseabschnitt 3 des Halters 1 vorgesehen ist, die Klemme 6 und ein zu entfernender Abschnitt 14 aus demselben Material hergestellt wie ein einstückig ausgebildeter Leiterrahmen 13. Es wird beispielsweise Kupfer, eine Kupferlegierung oder eine Eisen-Nickellegierung verwendet. Der Leiterrahmen 13 wird einstückig mit dem Vergleichmäßigungsabschnitt 2 und dem Klemmenanbringungsabschnitt 7 durch Einsetzformen ausgebildet. Dann wird, wie in 13 gezeigt ist, ein Entfernungsabschnitt 14 des unerwünschten Bereiches des Leiterrahmens 13, der durch Schraffur dargestellt ist, durch Stanzen oder dergleichen entfernt, um das Metallteil 12 und die Klemme 6 auszubilden, und so den Halter 1.
Durch Herstellung des Halters 1 durch diesen Vorgang ist es möglich, einfach das Metallteil 12 und die Klemme 6 anzuordnen, und ist eine Massenproduktion möglich, da Ausformung mittels Bandmaterial möglich ist.
SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM
14 ist eine Aufsicht auf einen Halter gemäß einer sechsten Ausführungsform, 15 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie D-D von 14. Diese sechste Ausführungsform ist ebenso wie die vierte Ausführungsform aufgebaut, mit Ausnahme der oberen Endabschnitte der Klemmen 6.
Wie aus den 14 und 15 hervorgeht, ist bei dieser sechsten Ausführungsform die Klemme 6 abgebogen, am oberen Abschnitt 15 ihres eines Endes, das elektrisch mit der Elektrode 5 des Messelements 4 verbunden ist, in Richtung der Bodenoberfläche des Halters 1, und dort eingebettet. Die Spitze 15a des oberen Abschnitts 15 ist so angeordnet, daß sie zur Rückseite des Klemmenanbringungsabschnitts 7 reicht.
Selbst wenn eine Drahtverbindung zwischen dem Messelement 4 und der Klemme 6 vorgenommen wird, beispielsweise durch Drahtbondierung von Aluminium, ist es daher möglich, die Befestigung der Klemme 6 an dem Klemmenanbringungsabschnitt 7 zu verbessern. Da die Energiemenge der Ultraschallenergie, die für das Sondieren verwendet wird, die sich auf die Klemmen verteilt, verringert wird, ist es bei diesem Aufbau möglich, wirksam die Ultraschallenergie auf den Draht 8 zu übertragen, so daß eine stabile Drahtbondierung erzielt werden kann.
SIEBTE AUSFÜHRUNGSFORM
16 ist eine Aufsicht auf ein wesentliches Bauteil, das in 3 verwendet wird, und zeigt einen Halter gemäß einer siebten Ausführungsform. Diese siebte Ausführungsform ist ebenso aufgebaut wie die sechste Ausführungsform, mit Ausnahme der Klemme 6, eines oberen Abschnitts 15 und der Elektrode 5 auf dem Messelement 4.
Wie in 16 gezeigt ist, ist bei dieser siebten Ausführungsform jede Klemme 6 so vorspringend angeordnet, daß der obere Abschnitt 15 ihres einen Endes, der elektrisch mit dem Messelement 4 verbunden ist, allmählich von dem zentralen Abschnitt zum Umfangsabschnitt verlängert ist, so daß er die Elektrode 5 des Messelements 4 umgibt.
Wenn beispielsweise, wie dies in 17 gezeigt ist, der vorspringende Abschnitt des oberen Abschnitts 15 eines Endes der Klemme 6 in Richtung des Messelements 4 dieselbe Länge aufweist, und sich zur Elektrode 5 hin erstreckt, und wenn ein Drahtbondieren durch den Draht 8 zwischen dem Messelement 4 und der Klemme 6 erfolgt, ist jeder Draht 8 in der Nähe angeordnet.
Bei der siebten Ausführungsform kann jeder Draht so angeordnet werden, daß er nicht zu der anderen Klemme 6 neben der zu verbindenden Klemme 6 gelangt. Da jeder Draht 8 getrennt vorgesehen werden kann, ist es daher möglich, einen Kurzschluß des Drahtes 8 zu verhindern, und die Verläßlichkeit dieses Verbindungsabschnitts zu verbessern.
Daher kann die Anzahl an Klemmen 6 erhöht werden (im vorliegenden Fall sind acht Klemmen dargestellt). Daher ist es möglich, mit Mehrfunktions-Messelementen fertig zu werden, die einen zusätzlichen Widerstand aufweisen, zusätzlich zu einem Satz aus dem Aufheizwiderstand und dem Wärmemeßwiderstand, der auf dem Messelement 4 vorgesehen ist. Weiterhin ist es möglich, die Breite der Klemme 6 oder den Abstand (Spalt) zwischen jeweils zwei Klemmen 6 zu verringern, so daß der Flußratensensor kleiner ausgebildet werden kann.
ACHTE AUSFÜHRUNGSFORM
8 ist eine Aufsicht entsprechend der Aufsicht des wesentlichen Bauteils, das in 3 verwendet wird, und zeigt einen Halter gemäß einer achten Ausführungsform, und 19 ist eine Aufsicht entsprechend der vergrößerten Aufsicht auf den Abschnitt E von 18. Die achte Ausführungsform ist ebenso aufgebaut wie die siebte Ausführungsform, mit Ausnahme der Form der Anordnung der Elektrode 5 auf dem Messelement 4.
Wie in den 18 und 19 gezeigt ist, ist bei der achten Ausführungsform die Elektrode 5 des Messelements 4 bogenförmig ausgebildet, damit der zentrale Abschnitt weiter vorspringen kann als der Umfangsabschnitt, auf einer Seite der Klemme 6, mit welcher die Elektrode 5 elektrisch verbunden ist.
Beispielsweise ist, wie in 20 dargestellt, die Position der Elektrode 5 in Richtung der Klemme 6 linear. Wenn eine Drahtbondierung durch einen Draht 8 zwischen der Elektrode 5 und der Klemme 6 durchgeführt wird, und wenn eine große Anzahl an Klemmen 6 vorhanden ist, besteht eine Möglichkeit dafür, daß ein hinterer Abschnitt 16 des Drahts 8, der an der Verbindungsstelle der Elektrode 5 vorhanden ist, die benachbarte Elektrode 5 stört, also nicht die zu verbindende Elektrode 5, da die Elektrode 5 sehr klein ist.
Da jedoch bei dieser achten Ausführungsform die Position der Elektrode 5 in Richtung der Klemme 6 so ausgebildet ist, daß der zentrale Abschnitt weiter konvex von dem Umfangsabschnitt aus vorspringen kann, stört das hintere Ende 16 nicht die anderen, benachbarten Elektroden 5. Daher ist es möglich, einen Kurzschluß des Drahts 8 zu verhindern, und die Verläßlichkeit der Verbindung zu verbessern.
Wie voranstehend geschildert kann die Anzahl an Klemmen 6 erhöht werden, während es möglich ist, die Breite der Klemme 6 oder den Abstand (Spalt) zwischen jeweils zwei Klemmen zu verringern.
NEUNTE AUSFÜHRUNGSFORM
21 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 1 und zeigt einen Halter 1 gemäß einer neunten Ausführungsform, und 22 ist eine Aufsicht auf den Halter, bevor dieser gebogen wird. Die 23(a), (b) und (c) sind eine Aufsicht, Seitenansicht bzw. Ansicht der Klemme, deren anderes Ende abgebogen ist. 24(a) ist eine Seitenansicht und zeigt den Zustand, in welchem die Klemme des Halters zum Steuerschaltungssubstrat verlängert ist, und 24(b) ist eine Aufsicht gesehen von der Oberseite (Richtung F) des Steuerschaltungssubstrats aus. Die neunte Ausführungsform ist ebenso aufgebaut wie die fünfte Ausführungsform, mit Ausnahme eines Leiterrahmens 13 zur Ausbildung der Klemme 6.
Wie in 21 gezeigt ist, ist gemäß dieser neunten Ausführungsform zu dem Zweck, die Empfindlichkeit des Messelements 4 in Bezug auf den Ansaugluftfluß oder die Flußgeschwindigkeit in die Hauptleitung 20 hinein zu verbessern, der Halter 1 schräg angeordnet, so daß ein Winkel von β° in Bezug auf die Flußrichtung eines Fluids ausgebildet wird. Wie in 22 gezeigt ist, ist das andere Ende der Klemme 6, das sich zur Seite des Steuerschaltungssubstrats 22 des Halters 1 erstreckt, so angeordnet, daß ein Winkel von β° in Bezug auf eine zentrale Achse ausgebildet wird, deren Länge sich so ändert, daß gilt: (L1 > L2 > L3 > L4).
Der Leiterrahmen 13 ist so ausgebildet, daß er eine derartige Länge, Form und einen derartigen Entfernungsabschnitt 14 aufweist, und nachdem der Entfernungsabschnitt 14 entfernt wurde, wird das andere Ende jeder Klemme 6 zweimal so gebogen, wie dies in den 23 und 24 gezeigt ist. Das andere Ende jeder Klemme 6, die gegenüber dem Halter 1 vorspringt, ist auf der Seite einer Verbindungsklemmeneinführungsöffnung 22a so gebogen, daß es parallel zum Steuerschaltungssubstrat 22 verläuft. Darüber hinaus wird diese abgebogene Oberseite parallel zu den Verbindungsklemmeneinführungsöffnungen 22a abgebogen, die linear entlang dem Außenrand des Steuerschaltungssubstrats 22 vorgesehen sind.
Wenn das andere Ende der Klemme 6, das zu dem Steuerschaltungssubstrat 22 geht, geradlinig ohne Biegung ausgebildet wird, so wird ein Winkel von β° in Bezug auf das Steuerschaltungssubstrat 22 ausgebildet, wenn der Halter 1 schräg in Bezug auf die Flußrichtung eingeführt wird. In diesem Fall ist es erforderlich, die Verbindungsklemmeneinführungsöffnungen 22a so anzuordnen, daß ein Winkel von β° in Bezug auf den Randabschnitt ausgebildet wird. Dies führt dazu, daß die effektive Fläche des Steuerschaltungssubstrats 22 verringert wird, verglichen mit einem Fall, in welchem der Halter 1 im wesentlichen parallel in Flußrichtung eingeführt wird. Daher besteht eine gewisse Möglichkeit dafür, daß Einschränkungen in Bezug auf den Musterentwurf hervorgerufen werden, beispielsweise in Bezug auf die Ausgangsleitung des Meßsignals, und eine abgedichtete Leitung, oder daß das Layout für die elektronischen Bauteile und das Steuerschaltungssubstrat 22 größer werden.
Gemäß der neunten Ausführungsform sind, selbst wenn der Halter 1 schräg in Bezug auf die Flußrichtung eingeführt wird, die Verbindungsklemmeneinführungsöffnungen 22a entlang dem Randabschnitt des Steuerschaltungssubstrats 22 vorgesehen, mit welchem das andere Ende der Klemme 6 nach dem Abbiegen verbunden wird.
Es ist daher möglich, die Abmessungen des Flußratensensors so zu steuern, daß er nicht größer wird, ohne die effektive Fläche auf dem Steuerschaltungssubstrat 22 zu verringern.
Obwohl der Halter 1 schräg angeordnet ist, ist es ebenfalls möglich, sowohl den Halter 1 als auch das Steuerschaltungssubstrat 22 schräg anzuordnen. In diesem Fall ist es erforderlich, die Position des Vorsprungs 20a, der von dem Außenumfang der Hauptleitung 20 vorspringt, um das Steuerschaltungssubstrat 22 zu befestigen, zu ändern, wie dies in 2 gezeigt ist. Gemäß der neunten Ausführungsform ist es nicht erforderlich, die Position des Vorsprungs 20a zu ändern, sondern kann durch Abbiegen des anderen Endes der Klemme 6 derselbe Zweck erreicht werden.
Da der Halter 1 und das Steuerschaltungssubstrat 22 vertikal angeordnet sind, wird das andere Ende der Klemme 6 zweimal abgebogen. Wenn jedoch der Halter 1 und das Steuerschaltungssubstrat 22 parallel zueinander liegen, ist es nur erforderlich, das andere Ende der Klemme 6 einmal abzubiegen.
ZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM
25 ist eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Bauteils, das in 1 verwendet wird, und zeigt einen Halter gemäß einer zehnten Ausführungsform. Die zehnte Ausführungsform ist ebenso aufgebaut wie die vierte Ausführungsform, mit Ausnahme des Metallteils 12.
Wie aus 25 hervorgeht, ist gemäß der zehnten Ausführungsform ein Teil des Metallteils 12, das auf der Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts 3 vorgesehen ist, elektrisch mit einem Stromversorgungsmassemuster verbunden, das auf dem Steuerschaltungssubstrat 22 vorgesehen ist, durch eine Verbindungsklemme 12a, die von dem Teil aus vorspringt. Darüber hinaus ist das Metallteil 12 so angeordnet, daß es die Rückseite des Messelements 4 abdeckt, und eine elektromagnetische Abschirmanordnung zur Abschirmung gegen elektromagnetisches Rauschen ausbildet, das auf das Messelement 4 einwirkt. Darüber hinaus wird die Verbindungsklemme 12a als Teil des Leiterrahmens 13 zur Ausbildung der Klemme 6 ausgebildet, und zwar parallel zur Klemme 6.
Selbst unter derartigen Umgebungsbedingungen, bei welchen von außerhalb elektromagnetisches Rauschen empfangen wird, ist es daher möglich, das elektromagnetische Rauschen an die Stromversorgungsmasse am Umfang des Messelements 4 abzuleiten. Daher ist es möglich, eine Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit für den Ansaugluftfluß oder die Flußgeschwindigkeit zu verhindern, wenn elektromagnetisches Rauschen dem Meßsignal überlagert ist. Weiterhin ist das Metallteil 12 auf der Stromversorgungsmasse geerdet, jedoch kann es auch auf dem elektromagnetischen Teil geerdet sein.
ELFTE AUSFÜHRUNGSFORM
26 ist eine Perspektivansicht eines wesentlichen Bauteils und zeigt jenen Zustand, in welchem das Messelement 4 auf dem Halter gemäß einer elften Ausführungsform angeordnet ist, und 27 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie G-G von 26. 28 ist eine Perspektivansicht eines wesentlichen Bauteils, das bei dem Halter verwendet wird. Diese elfte Ausführungsform ist ebenso aufgebaut wie die vierte Ausführungsform, mit Hilfe eines Klebemittelaufbewahrungsabschnitts 17.
Wie in den 27 und 28 gezeigt ist, ist bei der elften Ausführungsform das Metallteil 12 auf der Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts 3 angeordnet, und weist einen Verbindungsabschnitt 11 auf der oberen Oberfläche auf. Ein ausgenommener Klebemittelaufbewahrungsabschnitt 17 ist in der Nähe des Metallteils 12 vorhanden.
Wenn daher das Messelement 4 auf dem Gehäuseabschnitt 3 durch das Klebemittel angeordnet wird, und selbst wenn überschüssig aufgebrachtes Klebemittel zwischen dem Messelement und dem Verbindungsabschnitt 11 herausgezwungen wird, wird daher dieses Klebemittel in dem Klebemittelaufbewahrungsabschnitt 17 gespeichert. Da es möglich ist, zu verhindern, daß das überschüssige Klebemittel auf der Oberfläche des Messelements 4 und auf der Elektrode 5 herausgedrückt wird, ist es daher möglich, die Verläßlichkeit des Messelements 4 sicherzustellen, und eine stabile Drahtbondierung zur Verfügung zu stellen, selbst wenn das Sondieren durch den Draht 8 zwischen dem Messelement 4 und der Klemme 6 erfolgt.
Der Klebemittelaufbewahrungsabschnitt 17 ist in der Nähe des Metallteils 12 vorhanden, kann jedoch auch wirksam sein, selbst wenn das Metallteil 12 nicht vorgesehen ist, und das Klebemittel auf die Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts 3 aufgebracht wird.
Darüber hinaus kann der Klebemittelaufbewahrungsabschnitt 17 zwischen dem Verbindungsabschnitt 11 und einer Membran 10 vorgesehen sein, die dünner ist als das Messelement 4. Mit einem derartigen Aufbau wird es möglich, einen Bruch der Membran 10 selbst dann zu verhindern, wenn das Klebemittel zur Rückseite der Membran 10 hin fließt.
ZWÖLFTE AUSFÜHRUNGSFORM
29 ist eine Perspektivansicht eines wesentlichen Bauteils, das bei dem Halter gemäß einer zwölften Ausführungsform verwendet wird, und 30 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie H-H von 29. Da die Perspektivansicht des wesentlichen Bauteils in jenem Zustand, in welchem das Messelement auf dem Halter angebracht ist, ebenso aussehen würde wie 26, ist sie hier weggelassen. Die zwölfte Ausführungsform ist ebenso aufgebaut wie 4, mit Ausnahme des Klebemittelaufbewahrungsabschnitts 17a.
Wie in den 29 und 30 gezeigt ist, sind bei dieser zwölften Ausführungsform eine Nut und der Klebemittelaufbewahrungsabschnitt 17a auf der oberen Oberfläche des Metallteils 12 so vorgesehen, daß der Umfang des Verbindungsabschnitts 11 abgedeckt wird, der dazu vorgesehen ist, an ihm das Messelement 4 zu befestigen und es hiermit zu verbinden.
Daher ist es möglich zu verhindern, daß das Klebemittel auf die Elektrode 5 auf dem Messelement 4 herausgedrückt wird, und ein stabiles Drahtbondieren zur Verfügung zu stellen, wenn Drahtbondieren durch den Draht 8 zwischen dem Messelement 4 und der Klemme 6 durchgeführt wird.
DREIZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM
31 ist eine Perspektivansicht eines wesentlichen Bauteils, das bei dem Halter gemäß einer dreizehnten Ausführungsform verwendet wird. 32 ist eine Perspektivansicht des wesentlichen Bauteils in einem Zustand, bei welchem das Messelement auf dem Halter angebracht ist, und 33 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie J-J von 32. Diese dreizehnte Ausführungsform ist ebenso aufgebaut wie die vierte Ausführungsform, mit Ausnahme eines Verlängerungsabschnitts 18.
Wie in den 31 und 32 gezeigt ist, ist bei der dreizehnten Ausführungsform ein Verlängerungsabschnitt 18 auf der Seite des Gehäuses 3 und am Umfang des Verbindungsabschnitts 11 vorgesehen, um das Messelement 4 zu befestigen. Der Verlängerungsabschnitt 18 ist so ausgebildet, daß er einen Stufenabschnitt aufweist, der weiter nach außen geht als die Seite des Messelements 4, und die Form einer Ausnehmung hat.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, dieselben Auswirkungen wie bei der zwölften Ausführungsform zu erzielen. Darüber hinaus können, wie in 33 gezeigt ist, beide Enden des Messelements 4 mit einer Pinzette P und dergleichen von dem Verlängerungsabschnitt 18 abgenommen und in den Gehäuseabschnitt 3 eingeführt werden. Da die Oberseite der Pinzette nicht den Halter 1 stört, ist es möglich, das Messelement 4 sicher und exakt an seinem Ort anzuordnen. Genauer gesagt ist es erforderlich, wenn der Verlängerungsabschnitt 18 nicht vorhanden ist, zuzulassen, daß das Messelement 4 die Spitze des Gehäuseabschnitts 3 für eine temporäre Positionierung berührt, bevor das Messelement 4 infolge seines Eigengewichts in seine endgültige Position gelangt. In diesem Fall kann eine Positionsabweichung des Messelements 4 hervorgerufen werden, und ist es dann erforderlich, die Abweichung zu korrigieren.
Bei der dreizehnten Ausführungsform sorgt dagegen die Bereitstellung des Verlängerungsabschnitts 18 für eine stabile Montage des Messelements 4 in dem Positionierungsabschnitt innerhalb des Gehäuseabschnitts 3, und kann daher der Einführungsvorgang erleichtert werden.
Wie voranstehend geschildert wird gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist, ein Halter zum Anordnen eines plattenförmigen Messelements in einem vorbestimmten Flußkanal zur Verfügung gestellt, wobei der Halter einen Gehäuseabschnitt zum Anordnen des Messelements in einer vorbestimmten Position aufweist, und mit einem Vergleichmäßigungsabschnitt zum Vergleichmäßigen des Flusses eines Ansaugfluids versehen ist, und weist einen Verbindungsklemmenanbringungsabschnitt mit einer dort eingebetteten Verbindungsklemme auf, die zur Übertragung eines Signals des Messelements dient, wobei der Vergleichmäßigungsabschnitt und der Verbindungsklemmenanbringungsabschnitt einstückig aus Isoliermaterial hergestellt sind. Bei dieser Anordnung ist es möglich, eine stabile Drahtbondierung zum elektrischen Verbinden einer Elektrode des Messelements zur Verbindungsklemme zur Verfügung zu stellen.
Gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 2 angegeben ist, ist die Verbindungsklemme in den Verbindungsklemmenanbringungsabschnitt des Halters eingebettet. Die Verbindungsklemme ist an einer vorbestimmten Position des Halters angeordnet, und die Abweichung der Relativposition der Elektrode des Messelements und der Verbindungsklemme wird klein.
Gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 3 angegeben ist, ist der Vergleichmäßigungsabschnitt so ausgebildet, daß er die Form einer runden Rippenplatte oder die Form eines Flügels aufweist, zumindest auf der stromaufwärtigen Seite. Es ist daher möglich, den Vergleichmäßigungsabschnitt aus Harz auszubilden, und unter strömungsphysikalischen Gesichtspunkten einfach die Form des Vergleichmäßigungsabschnitts zu entwerfen. Darüber hinaus kann die Meßgenauigkeit in Bezug auf die Flußrate oder die Flußgeschwindigkeit verbessert erden.
Gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 4 angegeben ist, ist auf der Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts ein Positionierungsabschnitt vorgesehen, um die Höhe der Anordnung in Richtung der Dicke des Messelements zu kontrollieren, so daß die obere Oberfläche des Messelements dieselbe Höhe aufweist wie die Oberfläche des Halters. Da die Höhe der Anordnung des Messelements gesteuert wird, ist es möglich, die Meßgenauigkeit für die Flußrate oder die Flußgeschwindigkeit sicherzustellen.
Gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 5 angegeben ist, ist der Positionierungsabschnitt an zumindest drei Orten vorgesehen. Da hierdurch die Neigung einer Membran in Bezug auf die Flußrichtung gesteuert werden kann, ist es möglich, die Meßgenauigkeit für die Flußrate oder die Flußgeschwindigkeit sicherzustellen.
Gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 6 angegeben ist, ist ein Metallteil auf der Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts vorgesehen, und ist ein Klebemittel auf das Metallteil aufgetragen, um das Messelement fest dort zu verbinden. Daher ist es möglich, eine stabile Verbindung bereitzustellen, und die Verläßlichkeit und die Lebensdauer zu verbessern.
Gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 7 angegeben ist, ist das Metallteil so ausgebildet, daß es die Form eines Leiterrahmens zusammen mit der Verbindungsklemme aufweist, die aus demselben Material wie das Metallteil besteht, und wird es dann einstückig mit dem Vergleichmäßigungsabschnitt und dem Verbindungsklemmenanbringungsabschnitt ausgebildet, um den Halter so auszubilden, daß ein unerwünschtes Teil entfernt wird. Daher kann der Halter durch ein herstellungstechnisch günstiges Verfahren hergestellt werden.
Gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 8 angegeben ist, weist die Verbindungsklemme ein Ende auf, das elektrisch mit der Elektrode des Messelements verbunden ist, und dessen Oberseite in Richtung der Bodenoberfläche des Halters so abgebogen ist, daß es in diese eingebettet ist. Daher ist es möglich, ein stabiles Drahtbondieren bereitzustellen, und die Verläßlichkeit und die Lebensdauer zu verbessern.
Gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 9 angegeben ist, weist die Verbindungsklemme ein Ende auf, das elektrisch mit der Elektrode des Messelements verbunden ist, und dessen Oberseite so vorspringend angeordnet ist, daß es vom zentralen Abschnitt zum Umfangsabschnitt hin allmählich länger wird, und die Elektrode des Messelements umgibt. Daher ist es möglich, die Verläßlichkeit des Drahtbondierungsabschnitts zu verbessern, und den Flußratensensor kleiner auszubilden, sowie mit mehreren Funktionen.
Gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 10 angegeben ist, ist die Elektrode des Messelements bogenförmig angeordnet, damit ihr zentraler Abschnitt weiter vorspringen kann als das Umfangsteil, in Bezug auf ein Ende der Verbindungsklemme, das elektrisch mit der Elektrode verbunden ist. Daher ist es möglich, die Verläßlichkeit des Drahtbondierungsabschnitts zu verbessern, und den Flußratensensor kleiner und mit mehreren Funktionen auszubilden.
Gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 11 angegeben ist, ist der Halter schräg in einem Flußkanal in Bezug auf die Flußrichtung eines Fluids angeordnet, wobei das andere Ende der Verbindungsklemme entgegengesetzt zu ihrem einen Ende, das mit der Elektrode des Messelements verbunden ist, sich zu einem Steuerschaltungssubstrat zum Steuern des Messelements erstreckt, so abgebogen ist, daß es im wesentlichen parallel zu einer Verbindungsklemmeneinführungsöffnung verläuft, die linear am Außenrand des Steuerschaltungssubstrats vorgesehen ist, und dann in die Verbindungsklemmeneinführungsöffnung für die Verbindung eingeführt ist. Es ist daher möglich, den Flußratensensor kleiner auszubilden.
Gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 12 angegeben ist, ist das Metallteil auf der Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts so angeordnet, daß es einen Teil oder die gesamte Rückseite des Messelements abdeckt, und ist ein Teil des Metallteils mit Stromversorgungsmasse verbunden, oder mit einem elektromagnetischen Abschirmteil, um eine elektromagnetische Abschirmanordnung zum Abschirmen von elektromagnetischem Rauschen auszubilden, das auf das Messelement einwirkt. Es ist daher möglich, zu verhindern, daß die Meßgenauigkeit für die Flußrate oder die Flußgeschwindigkeit infolge elektromagnetischen Rauschens beeinträchtigt wird.
Gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 13 angegeben ist, ist ein ausgenommener Klebemittelaufbewahrungsabschnitt vorgesehen, um unerwünschtes Klebemittel in dem Gehäuseabschnitt des Halters in der Nähe eines Abschnitts aufzubewahren, an welchem ein Klebemittel aufgebracht wird, um das Messelement fest zu verbinden. Daher ist es möglich, eine Beschädigung oder einen Bruch des Messelements oder der Elektrode zu verhindern, und die Verläßlichkeit des Drahtbondierungsabschnitts zu verbessern.
Gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 14 angegeben ist, ist der Klebemittelaufbewahrungsabschnitt zwischen einem Abschnitt, an welchem das Klebemittel aufgebracht wird, und einem Membranabschnitt vorgesehen, der auf der oberen Oberfläche des Messelements vorgesehen ist. Es ist daher möglich, eine Beschädigung oder einen Bruch des Messelements zur Elektrode zu verhindern, und die Verläßlichkeit des Drahtbondierungsabschnitts zu verbessern.
Gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 15 angegeben ist, ist der Klebemittelaufbewahrungsabschnitt als Nut ausgebildet, um den Außenumfang des Abschnitts abzudecken, an welchem das Klebemittel aufgebracht wird. Daher ist es möglich, einen Bruch oder eine Beschädigung des Messelements und der Elektrode zu verhindern, und die Verläßlichkeit des Drahtbondierungsabschnitts zu verbessern.
Gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 16 angegeben ist, ist ein Verlängerungsabschnitt, der eine ausgenommene Stufe aufweist, die sich von der Seite des Messelements nach außen erstreckt, auf der Seite des Gehäuseabschnitts so vorgesehen, daß er einen Abschnitt umgibt, an welchem das Klebemittel aufgebracht wird, um das Messelement fest zu verbinden. Es ist daher möglich, einen Bruch oder eine Beschädigung des Messelements und der Elektrode zu verhindern, die Verläßlichkeit des Drahtbondierungsabschnitts zu verbessern, und ein ordnungsgemäßes Einführen des Messelements zu bewerkstelligen.

Claims

Wärmeempfindlicher Flussratensensor, welcher aufweist: einen Halter (1), der Verbindungsklemmen (6) und ein Messelement (4) aufweist, wobei die Verbindungsklemmen (6) und Elektroden (5) des Messelements (4) mittels Drahtbondierung verbunden sind; wobei die Verbindungsklemmen (6) und ein Gehäuseabschnitt (3) voneinander getrennt auf einer Oberfläche des Halters (1) vorgesehen sind, und der Gehäuseabschnitt (3) als eine Ausnehmung in einer Oberfläche des Halters (1) ausgebildet ist; ein vorspringender Bondierungsabschnitt (11) und vorspringende Positionierungsabschnitte (9A, 9B, 9C) innerhalb der Ausnehmung an deren Enden vorgesehen sind; das Messelement (4) innerhalb der Ausnehmung so ausgerichtet ist, dass eine obere Oberfläche des Messelements (4), welche die Elektroden (5) aufweist, nach außerhalb des Gehäuseabschnitts (3) gerichtet ist, und eine untere Oberfläche des Messelements (4), ohne Elektroden, an einer oberen Oberfläche eines Bondierungsabschnitts (11) durch ein Klebemittel befestigt ist, wodurch die untere Oberfläche des Messelements (4) obere Oberflächen der Positionierungsabschnitte (9A, 9B, 9C) berührt, und ein Spalt zwischen dem Messelement (4) und einer unteren Oberfläche der Ausnehmung vorhanden ist; und jede Verbindungsklemme (6) ein Ende aufweist, das elektrisch mit der Elektrode (5) des Messelements (4) verbunden ist, und die Oberseite (15a) dieses Endes in Richtung der Bodenoberfläche des Halters (1) so abgebogen ist, dass es in diesen eingebettet ist.
Flussratensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallteil (12) auf der Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts (3) vorgesehen ist, und ein Klebemittel auf das Metallteil (12) aufgebracht ist, um auf diesem fest das Messelement (4) zu befestigen.
Flussratensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsklemmen (6) von einer Verbindungsklemme im Zentrum bis zu Verbindungsklemmen am Umfang allmählich länger werden, so dass sie die Elektrode (5) des Messelements (4) umgeben.
Flussratensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (5) des Messelements (4) in Form eines Bogens angeordnet sind, damit zentrale Elektroden weiter vorspringen können in Richtung auf die Verbindungsklemmen.
Flussratensensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (12) auf der Bodenoberfläche des Gehäuseabschnitts (3) zumindest einen Teil der Rückseite des Messelements (4) abdeckt, und ein Teil des Metallteils (12) an Stromversorgungsmasse oder ein elektromagnetisches Abschirmteil angeschlossen ist, um eine elektromagnetische Abschirmanordnung zum Abschirmen von elektromagnetischem Rauschen auszubilden, das auf das Messelement (4) einstrahlt.