JP2011106868A

JP2011106868A - 空気流量測定装置

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Publication number: JP2011106868A
Application number: JP2009259999A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Takiguchi; 智之滝口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2011-06-02
Anticipated expiration: 2029-11-13
Also published as: DE102010043414B4; DE102010043414A1; JP5218378B2

Abstract

【課題】シリコンチップ式の空気流量測定装置１において、ターミナルピンのレイアウトを複雑にせずに、ターミナルピンの本数を４本に減らすことにある。
【解決手段】ＡＦＭアッシー２の端子８は、ＡＦＭアッシー２内で導通する２つのＧＮＤ端子（第１のＧＮＤ端子１３と第２のＧＮＤ端子１４）を有し、第１のＧＮＤ端子１３が出力端子１１と電源端子１０に挟まれるとともに、第２のＧＮＤ端子１４は、各端子の並びの一番端に位置するように端子８が並んでいる。これによれば、他の端子を跨ぐことなく第２のＧＮＤ端子１４に接続できるので、ターミナルピンのレイアウトを複雑にすることなく、容易にサーミスタとＡＦＭアッシー２とのＧＮＤ共通化を実現することができ、ターミナルピンを４本に減らすことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜式流量センサと検出回路とが組み込まれたセンサアッシーを備える空気流量測定装置に関する。

空気流量測定装置は、例えば、自動車用エンジンの吸入空気量を計測するもので、流量センサと、流量センサの入出力を制御する回路を内蔵する回路チップと、回路チップと電気的に接続された端子とを有するＡＦＭ（エアフローメータ）アッシーと、ＡＦＭアッシーの端子と電気的に接続され、ワイヤーハーネスを通じて外部（例えば、エンジン制御装置）と電気的に接続するためのターミナルピンとを備える。
また、空気流量測定装置として、流量センサに加えて、サーミスタを内蔵しているものがある。

従来のサーミスタを備えるボビン式の空気流量測定装置では、ＡＦＭアッシーの電源端子、出力端子、ＧＮＤ端子、サーミスタの電源端子、ＧＮＤ端子のそれぞれに接続するターミナルピンが設けられており、ターミナルピンの本数は５本であった（特許文献１参照）。

ところで、ターミナルピンの本数は、ワイヤーハーネスの本数を減らすという観点から、できる限り少ない方がよい。そこで、ターミナルピンの本数を５本から４本に減らすために、ＡＦＭアッシーとサーミスタとのＧＮＤを共通化する方法が考えられる。しかし、ボビン式の空気流量測定装置ではＡＦＭアッシーでの消費電力が大きいため、ＧＮＤ共通化をするとサーミスタの検出電圧に誤差が生じるという不具合が生じてしまう。すなわち、ボビン式の空気流量測定装置では、ＧＮＤ共通化によりターミナルピンの本数を減らすことは困難である。

一方、ボビン式ではなく、薄膜式流量センサを有するシリコンチップ式の空気流量測定装置では、ＡＦＭアッシーの消費電力が少ないため、ＡＦＭアッシーとサーミスタとのＧＮＤ共通化をすることができる。

このため、図５に示すように、ターミナルピン１０１は、ＡＦＭアッシー１０２の電源端子１０３に接続されるＡＦＭ電源ピン１０４、ＡＦＭアッシー１０２の出力端子１０６に接続されるＡＦＭ出力ピン１０７、ＡＦＭアッシー１０２のＧＮＤ端子１０８およびサーミスタ１１０のＧＮＤ端子１１１に接続されるＧＮＤピン１１２、サーミスタ１１０の電源端子１１３に接続されるサーミスタ電源ピン１１４の４本にすることが可能である。

しかし、従来のシリコンチップ式の空気流量測定装置では、ノイズ除去のために、ＡＦＭアッシー１０２の電源端子１０３とＧＮＤ端子１０８との間、ＧＮＤ端子１０８と出力端子１０６との間にコンデンサを配置する必要があるため、電源端子１０３と出力端子１０６との間にＧＮＤ端子１０８が配置される端子配列になっている（図５（ａ）参照）。

このため、上述のようにＧＮＤ共通化をした場合に、ＡＦＭアッシー１０２のＧＮＤ端子１０８とサーミスタ１１０のＧＮＤ端子１１１をＧＮＤピン１１２に接続するためには、ＡＦＭアッシー１０２の端子配列の一番端が電源端子１０３となっている場合、電源端子１０３を跨いで接続しなければならないので、ターミナルピン１０１のレイアウトが複雑になってしまう（図５（ｂ）参照）。

特開２００７−１５５５３３号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、シリコンチップ式の空気流量測定装置において、ターミナルピンのレイアウトを複雑にせずに、ターミナルピンの本数を４本に減らすことにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の空気流量測定装置は、半導体基板の表面に薄膜抵抗体が形成された薄膜式流量センサと、薄膜式流量センサの入出力を制御する回路を内蔵する回路チップと、回路チップと電気的に接続された端子とを有するセンサアッシーと、端子と電気的に接続され、外部と電気的に接続するためのターミナルピンとを備える。

また、端子は、回路チップからの出力端子、センサアッシー用の電源端子、回路チップの回路調整のための調整端子、第１のＧＮＤ端子、および第２のＧＮＤ端子を有し、第１のＧＮＤ端子と第２のＧＮＤ端子とは、回路チップのＧＮＤ配線に接続されている。そして、端子は、第１のＧＮＤ端子が、出力端子と電源端子に挟まれ、第２のＧＮＤ端子が一番端に並ぶ端子配列になっている。

これによれば、回路チップからのＧＮＤ端子を２本（第１のＧＮＤ端子と第２のＧＮＤ端子）にし、その内の１本（第２のＧＮＤ端子）を端子配列の一番外側にすることで、他の端子を跨ぐことなしに、ＧＮＤ端子への接続ができるようになる。

このため、空気流量測定装置がサーミスタを内蔵する場合において、サーミスタのＧＮＤを端子配列の一番外側にある第２のＧＮＤ端子に接続すれば、第１のＧＮＤ端子と第２のＧＮＤ端子とは、ともに回路チップのＧＮＤ配線に接続されているので、第１のＧＮＤ端子をターミナルピンのＧＮＤピンに接続することで、容易にサーミスタとセンサアッシーとのＧＮＤ共通化をすることができる。

このため、ターミナルピンを、センサアッシーの電源端子に接続されるセンサアッシー用の電源ピン、センサアッシーの出力端子に接続される出力ピン、センサアッシーのＧＮＤ端子およびサーミスタのＧＮＤ端子に接続されるＧＮＤピン、サーミスタの電源端子に接続されるサーミスタ電源ピンの４本にすることが容易にでき、ターミナルピンに接続するワイヤーハーネスの本数も減らすことができる。

また、第１のＧＮＤ端子は、出力端子と電源端子に挟まれているので、従来どおり、電源端子と第１のＧＮＤ端子との間、第１のＧＮＤ端子と出力端子との間にコンデンサを配置することでノイズ除去をすることができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の空気流量測定装置では、ターミナルピンが、出力端子と接続する出力ピンと、電源端子と接続する電源ピンと、第１のＧＮＤ端子と接続するＧＮＤピンとを有し、第２のＧＮＤ端子は、薄膜式流量センサとは別のセンサのＧＮＤと接続する。

薄膜式流量センサとは別のセンサとして、例えば、サーミスタのＧＮＤ端子を接続することができる。
これによれば、サーミスタを内蔵するシリコンチップ式の空気流量測定装置において、容易にターミナルピンを４本にすることができる。
また、サーミスタ以外のセンサのＧＮＤ端子を接続しても、ターミナルピンの本数、ワイヤーハーネスの本数を削減することができる。

ＡＦＭアッシーの構成図である（実施例）。ＡＦＭアッシーの要部斜視図である（実施例）。ＡＦＭアッシーとターミナルピンの斜視図である（実施例）。空気流量測定装置の要部斜視図である（実施例）。（ａ）はＡＦＭアッシーの正面図、（ｂ）は、ＡＦＭアッシーとターミナルピンとサーミスタの接続状態を示す図である。（従来例）。

本発明の空気流量測定装置は、半導体基板の表面に薄膜抵抗体が形成された薄膜式流量センサと、薄膜式流量センサの入出力を制御する回路を内蔵する回路チップと、回路チップと電気的に接続された端子とを有するセンサアッシーと、端子と電気的に接続され、外部と電気的に接続するためのターミナルピンとを備える。

また、ターミナルピンは、出力端子と接続する出力ピンと、電源端子と接続する電源ピンと、第１のＧＮＤ端子と接続するＧＮＤピンとを有し、第２のＧＮＤ端子は、薄膜式流量センサとは別のセンサのＧＮＤと接続する。

〔実施例の構成〕
実施例の空気流量測定装置１の構成を、図１〜４を用いて説明する。
空気流量測定装置１は、例えば、自動車用エンジンの吸入空気量を計測するエアフローメータであり、エアクリーナの下流側に接続するダクト（図示せず）に取り付けられている。
空気流量測定装置１は、空気流量を測定するためのＡＦＭアッシー２（センサアッシー）と、吸入空気の温度を測定するためのサーミスタ３と、ＡＦＭアッシー２及びサーミスタ３と電気的に接続されるとともに、ワイヤーハーネスを通じて外部と電気的に接続されるターミナルピン４とを備える（図３、４参照）。

ＡＦＭアッシー２は、半導体基板の表面に薄膜抵抗体が形成された薄膜式流量センサ６と、薄膜式流量センサ６の入出力を制御する回路を内蔵する回路チップ７とを有する（図１参照）。
薄膜式流量センサ６は、半導体基板の表面に薄膜抵抗体で形成された発熱素子（図示せず）と感温素子（図示せず）とを有する。

回路チップ７は、薄膜式流量センサ６と入出力可能に接続されており、例えば、薄膜式流量センサ６の発熱素子に流れる電流を制御する制御回路や、薄膜式流量センサ６から出力される信号を演算及び増幅して出力する出力回路等が設けられている。

また、ＡＦＭアッシー２には、回路チップ７と電気的に接続された端子８が突出するように設けられており、端子８は後述するターミナルピン４に接続される。
端子８は、図１に示すように、ＡＦＭアッシー２用の電源端子１０、出力端子１１、調整端子１２、第１のＧＮＤ端子１３、および第２のＧＮＤ端子１４の５本の端子からなる。
そして、端子配列は、調整端子１２、出力端子１１、第１のＧＮＤ端子１３、電源端子１０、第２のＧＮＤ端子１４の順に並んでおり、第１のＧＮＤ端子１３が出力端子１１と電源端子１０に挟まれるとともに、第２のＧＮＤ端子１４が端子配列の一番端になるように設けられている。

電源端子１０は回路チップ７の電源配線１７に接続されており、出力端子１１は、回路チップ７からの出力信号が出力される出力配線１８に接続されており、調整端子１２は回路チップ７の回路調整のために設けられた回路チップ７の調整配線１９に接続されている。

そして、第１のＧＮＤ端子１３と第２のＧＮＤ端子１４とは、ともに、回路チップ７のＧＮＤ配線２０に接続されている。
例えば、回路チップ７がリードフレーム２２上に形成されており、第１のＧＮＤ端子１３と第２のＧＮＤ端子１４とは、ＡＦＭアッシー２の内部のリードフレーム２２上で導通しており、リードフレーム２２を介して回路チップ７のＧＮＤ配線２０に接続されている（図２参照）。

そして、電源端子１０と第１のＧＮＤ端子１３との間、第１のＧＮＤ端子１３と出力端子１１との間にはノイズ除去のため、コンデンサ（図示せず）が配置されている。

サーミスタ３は、吸入空気の温度を検出するためのものであり、抵抗体２４と抵抗体２４の両側に設けられたリード部２５、２６を有する。

ターミナルピン４は、ＡＦＭ出力ピン３０、ＧＮＤピン３１、ＡＦＭ用のＡＦＭ電源ピン３２、および、サーミスタ用のサーミスタ電源ピン３３の４本からなる。
ＡＦＭ出力ピン３０の一端は出力端子１１と接続され、ＡＦＭ電源ピン３２の一端は電源端子１０と接続され、ＧＮＤピン３１の一端は第１のＧＮＤ端子１３と接続され、サーミスタ電源ピン３３の一端はサーミスタ３のリード部２５と接続される。
また、第２のＧＮＤ端子１４は、ターミナル３４を介して、サーミスタ３のリード部２６（ＧＮＤ）と接続される。

なお、調整端子１２は、ターミナルピン４と並んで設けられた調整ピン３６に接続される。調整ピン３６は、外部と常時接続するものではなく、回路調整時のみに使用するものであり、ワイヤーハーネスを通じて外部に電気的に接続されるターミナルピン４とは異なる。

また、ターミナルピン４は、流量検出流路（図示せず）を形成するハウジング３８の上部に一体的に形成されたコネクタ３９に各ピン３０〜３３の他端が突出するように埋設されて、各ピン３０〜３３の他端にワイヤーハーネスを通じて外部（例えば、エンジン制御装置）に電気的に接続できるようになっている（図４参照）。
なお、調整ピン３６は、コネクタケース４０内に収容されており、コネクタ３９に他端が突出していない。

また、サーミスタ３はコネクタ３９の下方でハウジング３８の外側に設けられているため、サーミスタ電源ピン３３およびターミナル３４の他端は、コネクタ３９の下方に延びており、それぞれ、サーミスタ３のリード部２５、２６に接続される（図３、４参照）。

〔実施例の作用効果〕
実施例の空気流量測定装置１によれば、ＡＦＭアッシー２の端子８は、ＡＦＭアッシー２内で導通する２つのＧＮＤ端子（第１のＧＮＤ端子１３と第２のＧＮＤ端子１４）を有し、第１のＧＮＤ端子１３が出力端子１１と電源端子１０に挟まれるとともに、第２のＧＮＤ端子１４は、各端子の並びの一番端に位置するように端子８が並んでいる。

これによれば、端子配列の一番端にある第２のＧＮＤ端子１４にサーミスタ３のリード部２６を接続することで、サーミスタ３とＡＦＭアッシー２とのＧＮＤを共通化することができる。すなわち、他の端子を跨ぐことなく第２のＧＮＤ端子１４に接続できるので、ターミナルピン４のレイアウトを複雑にすることなく、容易にサーミスタ３とＡＦＭアッシー２とのＧＮＤ共通化を実現することができる。

このため、ターミナルピン４を、ＡＦＭ出力ピン３０、ＡＦＭ用のＡＦＭ電源ピン３２、ＧＮＤピン３１、および、サーミスタ用のサーミスタ電源ピン３３の４本にすることが容易にでき、ターミナルピン４に接続するワイヤーハーネスの本数も減らすことができる。

また、第１のＧＮＤ端子１３は、出力端子１１と電源端子１０に挟まれているので、従来どおり、電源端子１０と第１のＧＮＤ端子１３との間、第１のＧＮＤ端子１３と出力端子１１との間にコンデンサを配置することでノイズ除去をすることができる。

〔変形例〕
空気流量測定装置１の態様は、実施例に限定されず、様々な変形例を考えることができる。例えば、実施例では第２のＧＮＤ端子１４をサーミスタ３のＧＮＤ（リード部２６）と接続したが、サーミスタ３に限らず、薄膜式流量センサ６とは別の他のセンサのＧＮＤと接続してもよい。
また、実施例では、第１のＧＮＤ端子１３と第２のＧＮＤ端子１４とがリードフレーム２２上で導通していたが、これに限らず、第１のＧＮＤ端子１３と第２のＧＮＤ端子１４とがともに回路チップ７のＧＮＤ配線２０と電気的に接続されていればよい。

１空気流量測定装置
２ＡＦＭアッシー（センサアッシー）
３サーミスタ（別のセンサ）
４ターミナルピン
６薄膜式流量センサ
７回路チップ
８端子
１０ＡＦＭアッシー用の電源端子
１１出力端子
１２調整端子
１３第１のＧＮＤ端子
１４第２のＧＮＤ端子
２０ＧＮＤ配線
２５サーミスタのリード部（電源）
２６サーミスタのリード部（ＧＮＤ）
３０ＡＦＭ出力ピン（出力ピン）
３１ＧＮＤピン
３２ＡＦＭ電源ピン（電源ピン）
３３サーミスタ電源ピン

Claims

半導体基板の表面に薄膜抵抗体が形成された薄膜式流量センサと、前記薄膜式流量センサの入出力を制御する回路を内蔵する回路チップと、前記回路チップと電気的に接続された端子とを有するセンサアッシーと、
前記端子と電気的に接続され、外部と電気的に接続するためのターミナルピンとを備える空気流量測定装置であって、
前記端子は、前記回路チップからの出力端子、前記センサアッシー用の電源端子、前記回路チップの回路調整のための調整端子、第１のＧＮＤ端子、および第２のＧＮＤ端子を有し、
前記第１のＧＮＤ端子と前記第２のＧＮＤ端子とは、前記回路チップのＧＮＤ配線に接続されており、
前記端子は、前記第１のＧＮＤ端子が、前記出力端子と前記電源端子に挟まれ、前記第２のＧＮＤ端子が一番端に並ぶ端子配列になっていることを特徴とする空気流量測定装置。
請求項１に記載の空気流量測定装置において、
前記ターミナルピンは、前記出力端子と接続する出力ピンと、前記電源端子と接続する電源ピンと、前記第１のＧＮＤ端子と接続するＧＮＤピンとを有し、
前記第２のＧＮＤ端子は、前記薄膜式流量センサとは別のセンサのＧＮＤと接続することを特徴とする空気流量測定装置。