JP2012042437A - 熱式流量計および熱式流量計の製造方法 - Google Patents
熱式流量計および熱式流量計の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】本発明の一態様は、抵抗体Ra,Rb,Rh,Rtと抵抗体用電極76〜86とを備えるセンサチップ50と、抵抗体Ra,Rb,Rh,Rtを用いた計測原理を行うための電気回路に接続する電気回路用電極58〜68と電気回路の電気的絶縁性を確保するための絶縁部70とを備えるセンサ基板12とを有する熱式流量計1において、絶縁部70は、電気回路用電極58〜68が設けられた領域の周囲に設けられ、センサチップ50が自重により絶縁部70と接触した状態で抵抗体用電極76〜86と電気回路用電極58〜68とを電気的に接続していること、を特徴とする。
【選択図】 図5
Description
〔熱式流量計の構造〕
図1は、本実施例の熱式流量計1の概略構成図である。図2は、図1のA−A断面図である。図1や図2に示すように、本実施例の熱式流量計1は、大別してボディ10とセンサ基板12とから構成されるものである。そして、ボディ10の上面に開口する流路空間14を塞ぐように、センサ基板12がシールパッキン16を介しボディ10に密着している。具体的には、センサ基板12は第1面18と第2面20とを備え、基板押さえ22をボディ10にネジで固定することにより第2面20をボディ10に密着させている。これにより、センサ流路S、およびセンサ流路Sに対するバイパス流路である主流路Mが形成されている。
図5〜図7に示すように、センサ基板12の第2面20側(ボディ10への装着面側)には、その中央部にはんだ56が印刷された複数の電気回路用電極58,60,62,64,66,68(以下、「58〜68」と表記する)が設けられている。電気回路用電極58〜68は、3つずつ対向する形で配置されている。また、電気回路用電極58〜68に接続する不図示の回路パターンは、その電気的絶縁性を確保するために、絶縁体によって形成される絶縁部70によって覆われている。この絶縁部70は、電気回路用電極58〜68が設けられた領域の周囲に設けられている。なお、絶縁体としては、オーバーコートガラスなどを使用する。また、電気回路用電極58〜68は、前記の不図示の回路パターンにより、センサ基板12の第1面18側に設けられた端子CS1,CS2,CS3,CS4,CS5,CS6(図3参照)と電気的に接続している。また、はんだ56は、本発明の「接合部材」の一例である。
図8は、センサチップ50のセンサ基板12側の面51(図6、図7参照)における平面図である。図8に示すように、センサチップ50のセンサ基板12側の面51は、四角形(長方形)に形成されている。このようなセンサチップ50は、シリコンチップ74に対して半導体マイクロマシニングの加工技術を実施したものである。この加工により、抵抗体用電極(熱線用電極)76,78,80,82,84,86(以下、「76〜86」と表記する)が設けられている。
次に、本実施例の熱式流量計1の作用について説明する。熱式流量計1においては、前記の図1に示すように、入口ポート24を介して入口流路28へ流れ込んだ被測定流体(図1のF)は、流路空間14にて、主流路Mへ流れ込むもの(図1のF1)と、センサ流路Sへ流れ込むもの(図1のF2)とに分流される。そして、主流路Mおよびセンサ流路Sから流れ出した被測定流体は、合流して、出口流路30を介して出口ポート26からボディ10の外部に流れ出す(図1のF)。
次に、本実施例の熱式流量計1におけるセンサ基板12へのセンサチップ50の実装に関して説明する。本実施例の熱式流量計1においては、前記の図5〜図7に示すように、センサチップ50の面51が絶縁部70の面71と接触した状態で、センサチップ50をセンサ基板12に実装している。
具体的には、センサチップ50がその自重により絶縁部70の面71と接触した状態で、抵抗体用電極76〜86と電気回路用電極58〜68とを電気的に接続することにより、センサチップ50をセンサ基板12に実装している。
さらに具体的には、センサチップ50のセンサ基板12側の面51の4つの角部に設けられた端部88,90,92,94(以下、「88〜94」と表記する)が、絶縁部70の面71と接触している。
ここで、絶縁部70の面71は、6つのはんだ56が設けられた領域の周囲を囲むように形成され、センサ流路Sに対応する位置では被計測流体の流れる方向に沿って左右方向(図5のX方向およびその逆方向)に後退するように形成されている。
センサチップ50をセンサ基板12に実装する工程においては、まず、センサ基板12の電気回路用電極58〜68に対して、不図示のメタルマスクを用いてはんだ56を印刷する。このとき、はんだ56の高さを絶縁部70の高さよりも若干大きくしておく。具体的には、はんだ56を絶縁部70におけるセンサチップ50を接触させる側の面71の位置よりもセンサチップ50を実装させようとする方向(図6と図7のZ方向)に突出させるようにして電気回路用電極58〜68に印刷する。なお、はんだ56の高さは、メタルマスクの厚みによって管理する。
以上のようにして、センサチップ50をセンサ基板12に実装する。
このように、センサ出力電圧の直線性は、従来の熱式流量計よりも本実施例の熱式流量計1のほうが良い結果を得ることができたことが分かった。
以上のように、本実施例の熱式流量計1によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施例の熱式流量計1によれば、センサチップ50が自重により絶縁部70の面71と接触した状態で抵抗体用電極76〜86と電気回路用電極58〜68とを電気的に接続しているので、センサ流路Sの高さhが一定となり、センサ流路Sの大きさが一定となる。そのため、センサ出力電圧の直線性が向上する。したがって、流体の流量の計測精度の向上を図ることができる。
10 ボディ
12 センサ基板
14 流路空間
50 センサチップ
51 面
54 セラミック基板
56 はんだ
58 電気回路用電極
60 電気回路用電極
62 電気回路用電極
64 電気回路用電極
66 電気回路用電極
68 電気回路用電極
69 逃げ部
70 絶縁部
71 面
72 基板地肌部
74 シリコンチップ
76 抵抗体用電極(熱線用電極)
78 抵抗体用電極(熱線用電極)
80 抵抗体用電極(熱線用電極)
82 抵抗体用電極(熱線用電極)
84 抵抗体用電極(熱線用電極)
86 抵抗体用電極(熱線用電極)
88 端部
90 端部
92 端部
94 端部
S センサ流路
M 主流路
h 高さ
Claims (5)
- 熱線と前記熱線に接続する熱線用電極とを備えるセンサチップと、前記熱線を用いた計測原理を行うための電気回路に接続する電気回路用電極と前記電気回路の電気的絶縁性を確保するための絶縁部とを備えるセンサ基板とを有する熱式流量計において、
前記絶縁部は、前記電気回路用電極が設けられた領域の周囲に設けられ、
前記センサチップが自重により前記絶縁部と接触した状態で前記熱線用電極と前記電気回路用電極とを電気的に接続していること、
を特徴とする熱式流量計。 - 請求項1の熱式流量計において、
前記センサチップにおける前記センサ基板側の面は四角形に形成され、
前記センサ基板側の面の4つの角部が前記絶縁部と接触していること、
を特徴とする熱式流量計。 - 熱線と前記熱線に接続する熱線用電極とを備えるセンサチップと、前記熱線を用いた計測原理を行うための電気回路に接続する電気回路用電極と前記電気回路の電気的絶縁性を確保するための絶縁部とを備えるセンサ基板とを有する熱式流量計の製造方法において、
前記絶縁部を前記電気回路用電極が設けられた領域の周囲に設けておき、
前記センサチップを自重により前記絶縁部と接触させながら前記熱線用電極と前記電気回路用電極とを電気的に接続すること、
を特徴とする熱式流量計の製造方法。 - 請求項3の熱式流量計の製造方法において、
前記センサチップにおける前記センサ基板側の面を四角形に形成しておき、
前記センサ基板側の面の4つの角部を前記絶縁部と接触させること、
を特徴とする熱式流量計の製造方法。 - 請求項3または4の熱式流量計の製造方法において、
接合材料を前記絶縁部における前記センサチップを接触させる側の面の位置よりも突出させるようにして前記電気回路用電極に付与しておき、
前記センサチップを自重により前記絶縁部と接触させながら前記熱線用電極と前記電気回路用電極とを前記接合材料により接合すること、
を特徴とする熱式流量計の製造方法。
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- 2010-08-23 JP JP2010186570A patent/JP5580140B2/ja active Active
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