JP2019027865A - Sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は空気流量や圧力などの物理量を計測するセンサ装置に係り、特に、内燃機関の吸入空気量、圧力、温度、湿度などを計測する多機能のセンサに関する。 The present invention relates to a sensor device that measures a physical quantity such as an air flow rate and a pressure, and more particularly to a multifunction sensor that measures an intake air quantity, pressure, temperature, humidity, and the like of an internal combustion engine.
空気流量の物理量は、様々な機器において重要な制御パラメータとして広く使用されており、これらの物理量を計測するセンサは、機器の性能を左右する重要な構成部品のひとつである。例えば、内燃機関を搭載した車両では、省燃費の要望や排気ガス浄化の要望が非常に高い。 The physical quantity of the air flow rate is widely used as an important control parameter in various devices, and a sensor for measuring these physical quantities is one of important components that influence the performance of the equipment. For example, a vehicle equipped with an internal combustion engine has a very high demand for fuel saving and exhaust gas purification.
空気流量センサはダイアフラム構造をしており、このダイアフラムが密閉された場合、温度変化によりダイアフラムが変形し、空気流量特性に誤差を生じる。 The air flow rate sensor has a diaphragm structure, and when this diaphragm is sealed, the diaphragm is deformed due to a temperature change, and an error occurs in the air flow rate characteristic.
上記課題を解決する手段として、例えば特開平6-50783号公報(特許文献1)に開示されているものがある。特許文献1には、ダイアフラムの裏面空間の密閉を防ぐための連通口を設けることが記載されている。
As means for solving the above problems, for example, there is one disclosed in JP-A-6-50783 (Patent Document 1).
近年、省燃費や排気ガス浄化をさらに向上させるため、空気流量だけでなく、圧力や湿度の物理量を高い精度で計測する多機能の流量測定装置が必要となってきた。 In recent years, in order to further improve fuel economy and exhaust gas purification, a multifunctional flow measurement device that measures not only air flow but also physical quantities of pressure and humidity with high accuracy has been required.
上記、圧力、湿度、温度を計測するセンサを実装する場合には、はんだ実装が可能なプリント基板を用いると容易に実装できるので好都合である。また、圧力、湿度を計測しない単機能の流量測定装置であっても、多機能の流量測定装置と基板を共通化することで量産効率を向上できるため、プリント基板に実装することが求められてきている。 When mounting the above sensors for measuring pressure, humidity, and temperature, it is convenient to use a printed circuit board that can be mounted by soldering because it can be easily mounted. In addition, even a single-function flow measurement device that does not measure pressure and humidity can be improved in mass production efficiency by sharing a substrate with a multi-function flow measurement device, so that it is required to be mounted on a printed circuit board. ing.
被測定媒体中には、水やダストなどが含まれており、係る水等の侵入を抑制しつつ、貫通孔がふさがらないようにするために、貫通孔の寸法にはある程度の精度が求められる。プリント基板は、加工が難しく、切削等機械加工により精度よく貫通孔を形成することが困難であった。また、切削では、切りくずが発生するため、歩留り悪化にもつながっていた。 The medium to be measured contains water, dust, and the like, and in order to prevent the penetration of water and the like and prevent the through hole from being blocked, a certain degree of accuracy is required for the size of the through hole. . The printed circuit board is difficult to process, and it is difficult to form through holes with high precision by machining such as cutting. In addition, since cutting generates chips, the yield is also deteriorated.
本発明は、上記課題に鑑みてなされており、その目的は、プリント基板にダイアフラムを備える物理用測定装置を実装する場合においても、容易に連通孔を形成できる物理量測定装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a physical quantity measuring device capable of easily forming a communication hole even when a physical measuring device having a diaphragm is mounted on a printed board. .
上記目的を達成するために、本発明の物理量検出装置は、プリント基板の表層に形成されるパターン上に、ダイアフラムを有する物理量検出素子が実装され、前記パターンによる段差を用いて、ダイアフラム内外部を連通する連通口が形成される。 In order to achieve the above-described object, the physical quantity detection device of the present invention has a physical quantity detection element having a diaphragm mounted on a pattern formed on the surface layer of a printed circuit board. A communication port that communicates is formed.
本発明によれば、プリント基板に流量センサを配置させるために必要な連通口や空気流量センサ表面と周囲との高さの概ね同一化を容易に形成することができる。 According to the present invention, it is possible to easily form the communication ports necessary for disposing the flow rate sensor on the printed circuit board and the heights of the air flow rate sensor surface and the surrounding area.
以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[実施例1]
まず、センサ装置の第1実施例について図1〜4を用いて説明する。各図には平面図、断面図を示してある。図1に示すように、プリント基板1の空気流量センサ6を配置する領域に、約50μm厚の銅で形成したパターン2を設ける。その後、パターン2の保護を目的にレジスト3を塗布する。この際に、パターン2の厚みに起因する段差4が形成される。
[Example 1]
First, a first embodiment of the sensor device will be described with reference to FIGS. Each figure shows a plan view and a cross-sectional view. As shown in FIG. 1, a
図2に示すように、空気流量センサ6の裏面と、レジスト3とが接着テープ5で接着されている。空気流量センサ6は、パターン2の上に配置されている。ダイアフラム12の内部と外部との圧力差無くす連通口7が、プリント基板1と空気流量センサ6の間に形成される。
As shown in FIG. 2, the back surface of the
その後、図3に示すように空気流量センサ6の電気信号を外に出すために、空気流量センサ6とプリント基板1上の配線(記載せず)とをワイヤボンディング8により結線する。ワイヤボンディング8は、樹脂10により保護されている。
After that, as shown in FIG. 3, the
本実施例では、プリント基板の表層に形成されるパターン上に、ダイアフラムを有する物理量検出素子が実装され、前記パターンによる段差を用いて、ダイアフラム内外部を連通する連通口が形成される。連通口7の寸法は、段差4により求められるところ、段差4の形状は、プリント基板1の表層に形成される銅膜のパターン2により定まる。銅膜は、精度よくその形状とすることができるため、プリント基板を加工することよりも精度よく連通口7を設けることが可能となる。また、銅膜のパターン2は、配線を形成する際に同時に形成することができるため、工程の追加なく実施可能である。また、プリント基板に対して切削等の機械加工を必要とせず、切削屑や、切削面がダイアフラム裏面に形成されないことから、歩留り向上にも寄与する。
In this embodiment, a physical quantity detection element having a diaphragm is mounted on a pattern formed on the surface layer of a printed circuit board, and a communication port that communicates the inside and outside of the diaphragm is formed using a step formed by the pattern. The dimension of the
実施例1の更なる好例について説明する。 A further example of the first embodiment will be described.
第1の好例として、プリント基板1上のパターン2は図1に示すように、空気の上流側では開口(段差4)がなく、下流側並びに流れ方向に垂直な方向の先端(樹脂10側ではない)に開口を設けている。このようなパターン配置により、上流から来る水の進入をダイアフラム12内に抑えることが可能である。
As a first good example, as shown in FIG. 1, the
第2の好例として、空気流量センサ6をワイヤボンディングする際に、ワイヤボンディング下地に開口があると、空気流量センサ6がたわむため、ワイヤボンディングがしにくくなる。そのため、ワイヤボンディングが実施されるパッド部の下側領域には開口を設けないパターンとすることが好ましい。
As a second good example, when the air
第3の好例として、銅で形成したパターン2は、GNDへの設置、もしくはフローティング、もしくは、同電位化とするとよい。これは、パターン2同士に電位差が生じ、かつ塩水等が浸入した場合には銅が腐食する可能性があるからである。第3の好例においては、銅で形成したパターン2を保護するレジスト3が無くてもよい。すなわち、銅によるパターン2で段差4を形成する構成であってもよい。
As a third good example, the
本実施例では、物理量センサの例として、空気流量センサ6を例として説明したが、流量センサに限定されるものでなく、ダイアフラム12を有する他の物理量センサ(例えば、熱式の湿度センサ)にも適用可能である。
In the present embodiment, the
また、パターン2を形成する材料の例として銅を示したが、別の金属材料でも同様の効果を達成できる。
Moreover, although copper was shown as an example of the material which forms the
[実施例2]
本発明の実施例2について、図4を用いて説明する。なお、実施例1と同様の構成については説明を省略する。
[Example 2]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted.
本実施例では、コの字(あるいはU字)型のプレート9を空気流量センサ6の周囲に接着剤によりプリント基板1上に設けている。ワイヤボンディング部を覆う樹脂10は、プレート9の一部にも覆うようにしている。
In this embodiment, a U-shaped (or U-shaped)
図4のA-A断面図に示すように、プレート9の表面と流量センサ6の表面とが、プリント基板1からの高さが略等しいように形成されている。すなわち、プレート9の表面と、流量センサ6の表面とが、流れ方向において略水平に形成されているため、乱流の発生を抑制できるため、流量測定の誤差を抑制できる。
As shown in the AA sectional view of FIG. 4, the surface of the
本実施例によれば、プリント基板に加工を施すことなく、流量センサ6の周辺の高さを略等しくできるため、プリント基板を採用する場合であっても、容易に流量測定の誤差を抑制することが可能である。
According to the present embodiment, since the height around the
プレート9は、樹脂材料で形成すると、耐腐食性、加工性、軽量化の観点で有利である。
If the
プレート9は、金属材料で形成すると、耐ノイズ性、荷電粒子の除電が可能になることから耐汚損性の観点で有利である。
If the
プレート9をコの字型とした利点としては、プリント基板1、空気流量センサ6、プレート9を樹脂10により各々容易に接着できる点である。特に、順流側、逆流側での測定誤差を抑制するために、順流側と逆流側にプレートを設ける場合、順流側と逆流側を別々に実装するのではなく、順流側と逆流側とを一体化したコの字型のプレートとすることで、順流側と逆流側の高さを調整する部材を同時に実装できるため、製造プロセスの簡略化が可能である。
An advantage of the
更なる好例として、図4で示した空気流量センサ6とプレート9の隙間14は狭い方が水の浸入を抑制できる。本筆者らが実施した実験によれば100μm以下であれば水は浸入しないので、隙間14は100μm以下が好ましい。
As a further good example, the
本実施例では、空気流量センサ6をまずプリント基板1に配置させ、その後にプレート9を配置させたが、プリント基板1上にプレート9を配置させ、その後に空気流量センサ6を配置させても構わない。
In the present embodiment, the
[実施例3]
本発明の第3実施例について説明する。なお、実施例1もしくは2と同様の構成については説明を省略する。
[Example 3]
A third embodiment of the present invention will be described. Note that the description of the same configuration as in the first or second embodiment is omitted.
実施例1においてはプリント基板1上に銅で形成したパターン2を配置させたが、レジスト3を成膜プロセスでパターン化する構成とする。図7に示すようにレジストによりパターン15を形成し、その上にさらにレジスト3を形成することで段差4を形成する。図8に示すようにレジスト3のパターン15でも連通口7は形成可能なので、温度変化によるダイアフラム12の変形もなく流量測定誤差を生じない。また、銅のパターン2の腐食の心配もない。
In the first embodiment, the
[実施例4]
本発明の実施例4について説明する。なお、実施例2の構成と同様の構成については、説明を省略する。
[Example 4]
本実施例では、図5に示すように、プリント基板1とプレート9が接着する面にお互いに凹凸11を設けて嵌め合うようにして接着剤で固定する。凹凸は、各辺一箇所と表現したが、複数個所あってもよい。
In this embodiment, as shown in FIG. 5,
このようなことをすることにより、プリント基板1へのプレート9の位置決めが容易になるので好ましい。プリント基板1の凸は銅のパターン2やレジスト3のパターン2で形成することができ、プレートの凹は金型を工夫することにより可能である。
This is preferable because the positioning of the
なお、図6に示したようにプレート端部を角部除去13すると、乱流の発生をさらに抑制できるので図6のように、プレートの角部除去をしても良い。
In addition, since the generation | occurrence | production of a turbulent flow can be further suppressed if corner |
1…プリント基板
2…パターン
3…レジスト
4…段差
5…簡易接着テープ
6…空気流量センサ
7…連通口
8…ワイヤボンディング
10…樹脂
11…凹凸
12…ダイアフラム
13…角部除去
14…隙間
15…パターン
DESCRIPTION OF
15 ... pattern
Claims (12)
開口内に前記ダイアフラムを有する物理量検出素子が搭載されるように前記プリント基板に実装される請求項7に記載の物理量検出装置。 The resin plate member is a U-shaped resin plate,
8. The physical quantity detection device according to claim 7, wherein the physical quantity detection device is mounted on the printed circuit board so that a physical quantity detection element having the diaphragm is mounted in an opening.
開口内に前記ダイアフラムを有する物理量検出素子が搭載されるように前記プリント基板に実装される請求項7または8に記載の物理量検出装置。 The back surface of the resin plate member and the printed board surface are provided with irregularities so that the resin plate and the printed board fit together,
9. The physical quantity detection device according to claim 7, wherein the physical quantity detection device is mounted on the printed circuit board so that a physical quantity detection element having the diaphragm is mounted in an opening.
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