JP2020112379A - Physical quantity measuring 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物理量測定装置に関する。 The present invention relates to a sensor device for measuring a physical quantity such as an air flow rate and a pressure, and more particularly to a multifunctional physical quantity measuring device for measuring 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。これらの要望に応えるには、内燃機関の主要パラメータである吸入空気量を高い精度で計測するセンサが必要となる。 The physical quantity of the air flow rate is widely used as an important control parameter in various devices, and a sensor that measures these physical quantities is one of the important components that influence the performance of the device. For example, in vehicles equipped with an internal combustion engine, there is a great demand for fuel efficiency and exhaust gas purification. To meet these demands, a sensor that measures the intake air amount, which is a main parameter of the internal combustion engine, with high accuracy is required.
上記センサ装置の例として、特許文献1がある。
As an example of the sensor device, there is
また、支持体にプリント基板を固定する方法の例として、特許文献2がある。
Also, as an example of a method for fixing a printed circuit board to a support, there is
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。プリント基板を支持体に固定する場合にはシリコーン接着材を使用する。一方で、車載用の物理量測定装置は、エンジンに近傍に配置され、かつ片持ちで支持されるため、プリント基板に大きな振動が加わる。そのため、物理量測定装置の共振点での加速度は1500から2000Gにも達する場合もある。上記の物理量測定装置、特にプリント基板と支持体との接着は、耐久も含め上記加速度に耐えられるようにしなければならない。特許文献2に記載の技術は、片持ちで配置されるものではないため、上記の課題に対して検討の余地を残している。
When mounting the above-described sensor for measuring pressure, humidity, and temperature, it is convenient to use a solder-mountable printed circuit board because it can be easily mounted. A silicone adhesive is used to fix the printed circuit board to the support. On the other hand, the on-vehicle physical quantity measuring device is arranged near the engine and is supported by a cantilever, so that a large vibration is applied to the printed circuit board. Therefore, the acceleration at the resonance point of the physical quantity measuring device may reach 1500 to 2000G. The physical quantity measuring device described above, especially the adhesion between the printed circuit board and the support, must be able to withstand the above acceleration including durability. Since the technique described in
本発明の目的は、プリント基板と支持体とを強固に固定した信頼性の高い物理量測定装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a highly reliable physical quantity measuring device in which a printed circuit board and a support are firmly fixed.
上記目的を達成するために、本発明における物理量測定装置は、プリント基板と支持体をシリコーン接着材で固定し、プリント基板周囲のレジストを排除し、プリント基板の基材(エポキシ樹脂)を露出させて、基材とシリコーン接着材を接するようにしている。 In order to achieve the above object, the physical quantity measuring device according to the present invention fixes a printed circuit board and a support with a silicone adhesive, eliminates a resist around the printed circuit board, and exposes a base material (epoxy resin) of the printed circuit board. The substrate and the silicone adhesive are in contact with each other.
本発明によれば、上記のようにすることでプリント基板と支持体を強固に固定することができる。 According to the present invention, the printed circuit board and the support can be firmly fixed to each other as described above.
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.
本発明の実施例1について、図1と図5を用いて説明する。図1は平面図、断面図を示している。図1は支持体3にプリント基板5がシリコーン接着材2で、支持体3に固定されている様子を示している。なお、図1においては、シリコーン接着剤2はプリント基板4を透過した場合に見える状態を示している。
Example 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 5. FIG. 1 shows a plan view and a sectional view. FIG. 1 shows that the printed
本実施例における物理量測定装置は、空気流量センサ6が実装されるプリント基板4と、プリント基板4が実装される支持体3とを備える。物理量測定装置20は、被測定媒体が流れる流路に取り付けるためのフランジ211を備る。フランジ211よりも首下(先端側)は、主流路に設けられた挿入穴から挿入されて片持ちで主流路に固定される。その結果、支持体3並びに支持体3に固定されるプリント基板4は、片持ちで固定される状態となっている。
The physical quantity measuring device according to the present embodiment includes a printed
プリント基板2と支持体3は、シリコーン接着剤2で接着されている。プリント基板2は、配線保護等のためにレジスト4でその表面が覆われている。そして、プリント基板2は、一部にレジスト4で覆われていない領域、言い換えるとプリント基板の基材(エポキシ樹脂)1が露出ざれている領域を有している。基材1が露出された領域にシリコーン接着2が配置され、プリント基板2と支持体3が固定されている。プリント基板4の一面側に流量センサ6が実装され、プリント基板4の他面側に基材露出部が形成されている。プリント基板4の他面側と支持体3が、シリコーン接着剤2により固定される。
The printed
流量センサ4は、ベアチップ(流量検出素子)であってもよいし、リードフレームと流量検出素子を樹脂で封止した樹脂パッケージでも良いし、金属や樹脂で形成される支持部材に流量検出素子を搭載した構造であってもよい。
The
支持体3の例として、アルミ等の金属材料で形成された金属プレートが挙げられる。基材露出部は、レジスト4を基材1に形成した後にエッチング等で除去する方法や、マスキングによりレジスト4が付着しないようにする方法で形成可能である。
An example of the
次に本実施例の作用効果について説明する。プリント基板表面にレジストが付いた場合のシリコーン接着材と、プリント基板上にレジストを設けずに、基材(エポキシ樹脂)が露出された場合のシリコーン接着材の強度を評価した。その結果、基材が露出したものは、レジストがある場合に比べて約8倍の強度があることがわかった。また、レジストがある場合には、レジストとシリコーン接着材の界面から剥がれる界面破壊であるのに対して、基材にシリコーン接着材を接着した場合は、シリコーン接着材自体が破壊される母材破壊となることが分かった。一般的に接着強度は、界面破壊よりも母材破壊の方が強い。そのため、上記結果となる。 Next, the function and effect of this embodiment will be described. The strengths of the silicone adhesive when the resist was attached to the surface of the printed board and the silicone adhesive when the base material (epoxy resin) was exposed without providing the resist on the printed board were evaluated. As a result, it was found that the exposed base material had about 8 times the strength of the resist. Also, when there is a resist, it is the interface destruction that peels from the interface between the resist and the silicone adhesive, whereas when the silicone adhesive is bonded to the base material, the silicone adhesive itself is destroyed. It turns out that Generally, the adhesive strength is stronger in the base material fracture than in the interface fracture. Therefore, the above result is obtained.
本実施例では、プリント基板の周囲のレジストを排除し、プリント基板の基材を露出させてシリコーン接着材と接着させたので、接着部の破壊は母材破壊となり強固な接着が可能となる。そのため、物理量測定装置の共振時の1500〜2000Gの加速度にも耐えられる。なお、実施例では加振力が高い物理量測定装置を示したが、プリント基板と支持体を強固に接着する場合に本方法は有効であることは言うまでもない。 In this embodiment, the resist around the printed circuit board is eliminated, and the base material of the printed circuit board is exposed and bonded to the silicone adhesive, so that the bonded part is destroyed and the strong bonding is possible. Therefore, it can withstand the acceleration of 1500 to 2000 G at the time of resonance of the physical quantity measuring device. In addition, although the physical quantity measuring device having a high vibration force is shown in the examples, it goes without saying that this method is effective when the printed circuit board and the support are firmly bonded.
第2の実施例について図2を用いて説明する。実施例1と同様な構成については説明を省略する。なお、図2においては、シリコーン接着剤2はプリント基板4を透過した場合に見える状態を示している。
The second embodiment will be described with reference to FIG. Description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted. Note that, in FIG. 2, the
実施例1では、プリント基板4の他面の周縁に、囲うような形状で基材露出部(レジスト4のスリット、溝)が形成されているのに対して、本実施例では、プリント基板の他面の最外周に基材露出部を形成した。シリコーン接着剤2は、プリント基板の他面に形成された基材が露出された領域とプリント基板の側面(基材が露出)に接触している。
In the first embodiment, the base material exposed portions (slits and grooves of the resist 4) are formed in a peripheral shape on the other surface of the printed
次に本実施例の作用効果について説明する。プリント基板4の端部はレジストを排除して基材が露出させている。さらに、プリント基板端部側面は切断により基材が露出されているので、この基材露出両面にシリコーン接着材を配置させることで、第一の実施例よりもより強固に接着をさせることが可能となる。
Next, the function and effect of this embodiment will be described. At the end of the printed
本発明の第3実施例について説明する。なお、実施例1若しくは2と同様の構成については説明を省略する。本実施例では、支持体にアルミを使用している。プリント基板とアルミの線膨張係数はそれぞれ、15E-6、24E-6/℃であり、その差は9E-6/℃となり大きい。環境温度変化により、支持体であるアルミの変形につられてプリント基板も変形する。アルミとプリント基板の接着を柔らかいシリコーン接着材とすることで、上記変形を抑制できるので、支持体にアルミを使用した場合に特に本発明は好適である。アルミはGND電位に接続されていると、電磁シールド効果の観点から特に有効である。 A third embodiment of the present invention will be described. Note that description of the same configuration as that of the first or second embodiment is omitted. In this embodiment, aluminum is used for the support. The linear expansion coefficients of the printed circuit board and aluminum are 15E-6 and 24E-6/°C, respectively, and the difference is as large as 9E-6/°C. The printed circuit board is also deformed due to the deformation of aluminum, which is the support, due to the change in environmental temperature. Since the above-mentioned deformation can be suppressed by using a soft silicone adhesive to bond the aluminum and the printed circuit board, the present invention is particularly suitable when aluminum is used as the support. When aluminum is connected to the GND potential, it is particularly effective from the viewpoint of the electromagnetic shield effect.
本発明の実施例4について図3を用いて説明する。実施例1から3の構成と同様の構成については説明を省略する。 A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Description of the same configurations as those of the first to third embodiments will be omitted.
本実施例では、シリコーン接着2と接着する露出領域の一部に、プリント基板配線10が形成されている。プリント基板配線とシリコーン接着材との破壊は界面破壊であるが、接着領域全体に比べ、配線とシリコーン接着材との接着領域はごく一部となるので、大きな影響はない。そのため、このようにシリコーン接着領域の一部に配線があっても差しつかえない。
当然ながらプリント基板中のスルーホール(図示しない)が、シリコーン接着材2の領域に存在しても大きな影響はないので問題ない。
In the present embodiment, the printed
As a matter of course, even if a through hole (not shown) in the printed circuit board is present in the area of the silicone
本発明の実施例5について図4を用いて説明する。実施例1から4と同様の構成については説明を省略する。 A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The description of the same configurations as those of the first to fourth embodiments is omitted.
本実施例は、構成はほとんど第1の実施例と同じであるが、実施例1のシリコーン接着2領域の一部を排除した。接着強度の観点からは、プリント基板の周囲をシリコーン接着材で固定することが好ましいが、プリント基板周囲をシリコーン接着材で囲んだ場合には、囲まれた空気が密閉される。環境温度変化により、密閉された空気が膨張され、プリント基板の変形等が発生する場合がある。そのため、この場合には空気抜きを目的に、シリコーン接着2で完全に囲うのでななく、一部隙間を設けてることがより好ましい。本実施例では、シリコーン接着剤4が塗布される領域における隙間が一つの例を示したが、当然複数であってもよく、鎖線で囲うような形状であってもよい。また、強度が確保できるのであれば、囲う形状でなくともよく、複数点で接着する構造であっても、一点で接着する構造であってもよい。
This example has almost the same structure as the first example, but a part of the
1…プリント基板基材
2…シリコーン接着材
3…支持体
4…レジスト
5…プリント基板
6…空気流量センサ
7…圧力センサ
8…湿度センサ
9…温度センサ
10…配線
20…物理量測定装置
211…フランジ
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