JP2021050942A - 流量検出装置およびその流量検出装置の製造方法 - Google Patents

流量検出装置およびその流量検出装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】物理量センサの電極部を覆う封止樹脂のバラツキを抑えることが可能な流量検出装置を提供する。【解決手段】物理量センサ実装面301は、実装領域面と、その実装領域面の周囲に拡がる周辺領域面とを有している。その実装領域面は、物理量センサ42〜45が配置された箇所と封止樹脂56、57が配置された箇所とを含んだ領域を構成している。そして、液状の封止樹脂56、57に対する実装領域面の濡れ性は、液状の封止樹脂56、57に対する周辺領域面の濡れ性よりも高い。従って、液状の封止樹脂56、57が物理量センサ42〜45の電極部を覆うように塗布された際に、その液状の封止樹脂56、57が実装領域面から濡れ拡がることが周辺領域面301fの濡れ性によって制限される。そのため、上記した実装領域面と周辺領域面との間の濡れ性の差異が無い場合と比較して、封止樹脂56、57のバラツキを抑えることが可能である。【選択図】図5

Description

本発明は、流体の流量を検出する流量検出装置およびその流量検出装置の製造方法に関するものである。
この種の流量検出装置として、例えば特許文献1に記載されたセンサ装置が従来から知られている。この特許文献1に記載されたセンサ装置は回路基板を有し、その回路基板には、被計測流体の流量を検出する流量センサのほかに、被計測流体の流量以外の物理量を検出する物理量センサも実装されている。
特開2018−96728号公報
発明者は、流量検出装置において、回路基板に電気的に接続された物理量センサの電極部を保護するために、液状の封止樹脂を物理量センサの電極部周りに塗布し、その封止樹脂が電極部を覆った状態で封止樹脂を固化させることを考えた。
しかし、回路基板上に液状の封止樹脂が塗布された場合、その封止樹脂が固化する前に濡れ拡がり、封止樹脂の塗布範囲のバラツキが大きくなることが想定された。そのように封止樹脂が濡れ拡り塗布範囲のバラツキが大きくなると、それに起因して封止樹脂の塗布量が安定せず、例えば物理量センサの電極部を確実に覆うことが困難になる。このことは、流量検出装置の品質を低下させる一因になる。発明者の詳細な検討の結果、以上のようなことが見出された。
本発明は上記点に鑑みて、物理量センサの電極部を覆う封止樹脂のバラツキを抑えることが可能な流量検出装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の流量検出装置は、
主通路(2A)を流れる被計測流体の一部が通過する副通路(24)が形成された筐体(20)と、副通路に配置された流量センサ(41)と制御回路を構成する電子部品(51、52)とが実装され筐体に対し一部が固定された回路基板(30)とを備え、流量センサによって被計測流体の流量を検出する流量検出装置であって、
流量センサとは別のセンサとして回路基板に実装され、回路基板に電気的に接続された電極部(422、432、442、452)を有し、被計測流体の物理量を検出する物理量センサ(42、43、44、45)と、
回路基板に形成され物理量センサが実装された物理量センサ実装面(301)上に、電極部を覆うように設けられた封止樹脂(56、57)とを備え、
物理量センサ実装面は、物理量センサが配置された箇所と封止樹脂が配置された箇所とを含んだ領域を構成する実装領域面(301d、301e)と、その実装領域面の周囲に拡がる周辺領域面(301f)とを有し、
液状の封止樹脂に対する実装領域面の濡れ性は、液状の封止樹脂に対する周辺領域面の濡れ性よりも高い。
このようにすれば、液状の封止樹脂が物理量センサの電極部を覆うように塗布された際に、その液状の封止樹脂が実装領域面から濡れ拡がることが周辺領域面の濡れ性によって制限される。そのため、上記した実装領域面と周辺領域面との間の濡れ性の差異が無い場合と比較して、封止樹脂のバラツキを抑えることが可能であり、封止樹脂のバラツキに起因した流量検出装置の品質低下を回避することができる。
ここで、封止樹脂が濡れ拡がることとは、液状の封止樹脂の濡れ縁が物理量センサ実装面上で拡がることである。そして、その封止樹脂の濡れ縁とは、その封止樹脂のうち物理量センサ実装面に接する部分の外縁である。
また、請求項11に記載の流量検出装置の製造方法は、
主通路(2A)を流れる被計測流体の一部が通過する副通路(24)が形成された筐体(20)と、副通路に配置された流量センサ(41)と制御回路を構成する電子部品(51、52)とが実装され筐体に対し一部が固定された回路基板(30)とを備え、流量センサによって被計測流体の流量を検出する流量検出装置の製造方法であって、
流量センサとは別のセンサであり回路基板に電気的に接続された電極部(422、432、442、452)を有し被計測流体の物理量を検出する物理量センサ(42、43、44、45)が実装された回路基板と、液状の封止樹脂(56、57)とを準備すること(S201)と、
回路基板に形成され物理量センサが実装された物理量センサ実装面(301)上に、電極部を覆うように液状の封止樹脂を塗布すること(S202)と、
封止樹脂の塗布の後にその封止樹脂を固化させること(S203)とを含み、
物理量センサ実装面は、物理量センサが配置された箇所を含んだ領域を構成する実装領域面(301d、301e)と、その実装領域面の周囲に拡がる周辺領域面(301f)とを有し、
液状の封止樹脂に対する実装領域面の濡れ性は、液状の封止樹脂に対する周辺領域面の濡れ性よりも高く、
封止樹脂を塗布することでは、物理量センサ実装面のうち実装領域面上に液状の封止樹脂を塗布する。
このようにしても、上記した請求項1に記載の流量検出装置と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、上記した実装領域面と周辺領域面との間の濡れ性の差異が無い場合と比較して、封止樹脂のバラツキを抑えることが可能であり、封止樹脂のバラツキに起因した流量検出装置の品質低下を回避することができる。
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
第1実施形態において、基板厚み方向の一方側から他方側へ向かう方向視で流量検出装置を示した正面図を、その流量検出装置が装着される吸気管の断面と共に示した図である。 第1実施形態において、基板厚み方向の他方側から一方側へ向かう方向視で流量検出装置を示した背面図を、吸気管の断面と共に示した図であり、すなわち、図1とは反対向きの方向視で流量検出装置と吸気管の断面とを示した図である。 第1実施形態において、仮想的に一方側カバーが取り除かれた状態の流量検出装置と吸気管の断面とを、図1と同じ向きの方向視で示した図である。 第1実施形態において、仮想的に他方側カバーが取り除かれた状態の流量検出装置と吸気管の断面とを、図2と同じ向きの方向視で示した図である。 第1実施形態において、流量検出装置が有する基板アセンブリの単体を、図1と同じ向きの方向視で示した正面図である。 第1実施形態において、流量検出装置が有する基板アセンブリの単体を、図2と同じ向きの方向視で示した背面図である。 第1実施形態の流量検出装置において図5のVII−VII断面を示した断面図である。 第1実施形態の流量検出装置が有する基板アセンブリの単体において図5のVIII−VIII断面を示した断面図である。 第1実施形態の流量検出装置が有する回路基板の単体を図5と同じ向きで示した図であって、物理量センサ実装面のうち2つの実装領域面と周辺領域面とを区別して示した模式図である。 液状の封止樹脂の液面が固体表面に対してなす接触角を示した模式図である。 第1実施形態において、物理量センサ実装面のうち、液状の封止樹脂に対する実装領域面の濡れ性を液状の封止樹脂に対する周辺領域面の濡れ性よりも高くするための工程を示したフローチャートである。 第1実施形態の流量検出装置の製造方法のうち、固化した封止樹脂を物理量センサ実装面上に形成する工程を示したフローチャートである。
以下、図面を参照しながら、実施形態を説明する。なお、後述する他の実施形態を含む以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
本実施形態では、内燃機関を制御する内燃機関制御システムに本開示の流量検出装置10を適用した例について説明する。本実施形態の流量検出装置10は、内燃機関に吸入される吸入空気を被計測流体とし、当該被計測流体の流量など種々の物理量を計測する。内燃機関制御システムは、流量検出装置10の計測結果に応じて、図示しないスロットルバルブの開度や、燃料噴射弁、点火プラグを調節して内燃機関に供給される被計測流体の流量や、燃料量、点火時期等を制御する。
図1および図2に示すように、流量検出装置10は、被計測流体が流れる吸気管2に装着される。吸気管2は、被計測流体としての空気が流れる主通路2Aを形成する円筒状の配管である。すなわち、主通路2Aは主通路延伸方向Daに延伸しており、主通路2Aの被計測流体は、その主通路延伸方向Daの一方側を上流側とし且つ主通路延伸方向Daの他方側を下流側として流れる。なお、吸気管2は、円筒状の配管に限らず、例えば、角筒状の配管で構成されていてもよい。
図1〜図4に示すように、流量検出装置10は、流量検出装置10の筐体としてのハウジング20と、基板アセンブリ28とを備えている。その基板アセンブリ28は、回路基板30と、その回路基板30に実装された複数の実装部品とを含んで構成されている。具体的には、基板アセンブリ28は、回路基板30と流量センサ41とその流量センサ41の端子保護部411と温度センサ42と第1圧力センサ43と第2圧力センサ44と湿度センサ45とLSI51とマイコン52と封止樹脂56、57とを有している。なお、基板アセンブリ28の単体は、図5および図6に表されている。
図1〜図4に示すように、流量検出装置10のハウジング20は、少なくとも一部が主通路2Aに配置されている。ハウジング20は、流量検出装置10を吸気管2に固定するためのフランジ部21と、フランジ部21から外部に露出して外部機器との電気的な接続を行うための外部接続部22と、フランジ部21から主通路2Aの中心に向けて突出する計測部23とを備えている。
フランジ部21は、吸気管2に設けられた取付穴に嵌め込まれ、これにより吸気管2に連結される。
外部接続部22は、フランジ部21の上面に設けられてフランジ部21から被計測流体の流れ方向の下流側に向けて突き出ている。図1〜図4の矢印FL1、FL2は、主通路2Aにおける被計測流体の流れを示している。
外部接続部22は、図示しない内燃機関制御システムの制御装置に流量検出装置10を電気的に接続するものである。外部接続部22内に収容された接続端子を介して流量検出装置10から外部に、計測結果を示す情報が出力される。また、外部接続部22内の接続端子を介して、流量検出装置10を駆動するための電力が供給される。なお、外部接続部22は、被計測流体の流れ方向の下流側に向けて突き出るものに限らず、上流側に向けて突き出るものや上方に向けて突き出るものであってもよい。
計測部23は、フランジ部21に対して接続された接続部分を基端部とし、そのフランジ部21から吸気管2の径方向に沿って主通路2A内に延設されている。また、計測部23は、ある程度の厚みを有する略板形状を成し、主通路2Aにおける被計測流体の流れ方向(言い換えると、主通路延伸方向Da)に沿って拡がるように形成されている。この計測部23の厚み方向は、基板アセンブリ28が有する回路基板30の厚み方向と同じになっており、主通路延伸方向Daに直交する。
なお、本実施形態の説明では、その回路基板30の厚み方向を基板厚み方向Dt(図7、図8参照)と称する。図1〜図4では、この基板厚み方向Dtは紙面垂直方向に一致する。また、図1および図3において紙面垂直方向の手前側は基板厚み方向Dtの一方側であり、紙面垂直方向の奥側は基板厚み方向Dtの他方側である。
計測部23の内側には、被計測流体が流れる流体通路が形成されると共に、基板アセンブリ28が内蔵されている。具体的には、計測部23は、計測部本体231と一方側カバー232と他方側カバー233とを有している。図3および図4に示すように、計測部本体231は例えば樹脂で構成され、基板アセンブリ28をインサート物として、インサート成形により形成されている。
そして、一方側カバー232と他方側カバー233はそれぞれ基板厚み方向Dtに厚みを有する略板形状を成している。図1および図2に示すように、一方側カバー232は、計測部本体231に対し基板厚み方向Dtの一方側から被さるように配置され、その計測部本体231に例えば溶着等によって接合されている。また、他方側カバー233は、計測部本体231に対し基板厚み方向Dtの他方側から被さるように配置され、その計測部本体231に例えば溶着等によって接合されている。このように一方側カバー232と他方側カバー233とがそれぞれ計測部本体231に接合されることにより、被計測流体が流れる流体通路が一方側カバー232と他方側カバー233との間に形成される。
更に詳しく言うと、図3および図4に示すように、計測部23には、主通路2Aを流れる被計測流体の一部が通過する副通路24が形成されている。この副通路24は、被計測流体が流れる上記流体通路に該当する。そして、副通路24は、計測部本体231に形成された溝部とその溝部を覆う一方側および他方側カバー232、233との協働により形成される。なお、図3および図4では、副通路24は、ドット柄のハッチングによって示されている。
計測部23には、被計測流体の一部を副通路24に取り込むための副通路入口部24aと、副通路24から被計測流体を主通路2Aに戻すための副通路出口部24bおよび排出部24cとが形成されている。その副通路入口部24a、副通路出口部24b、および排出部24cは、計測部23の先端寄りの位置にそれぞれ設けられている。
また、副通路入口部24aは、主通路延伸方向Daの一方側(すなわち、被計測流体の流れ方向の上流側)を向いて開放されている。逆に、副通路出口部24bおよび排出部24cは、主通路延伸方向Daの他方側(すなわち、被計測流体の流れ方向の下流側)を向いて開放されている。
副通路24は、副通路入口部24aから取り込まれた被計測流体が通過する副本通路241と、副本通路241から分岐して副本通路241を流れる被計測流体の一部が通過する副分岐通路242とを含んでいる。
副本通路241は、上流通路部241aと、下流通路部241bと、その上流通路部241aと下流通路部241bとを連通させる連通部241cとを有している。上流通路部241aは、計測部23のうち基板厚み方向Dtの一方側に偏って位置し、下流通路部241bは、計測部23のうち基板厚み方向Dtの他方側に偏って位置している。
上流通路部241aは、副通路入口部24aから被計測流体の流れ方向の下流側に向かって延びており、その途中で副分岐通路242が分岐している。上流通路部241aは、その副分岐通路242との分岐部から被計測流体の流れ方向の下流側に向かって延びるに伴ってフランジ部21側に近づくように湾曲し、上流通路部241aの下流側で連通部241cに連通している。副通路入口部24aから上流通路部241aに流入した被計測流体は、上流通路部241aを矢印FLaのように流れて連通部241cへ向かう。
連通部241cは、計測部本体231を基板厚み方向Dtに貫通した空間として形成されている。その連通部241cには、回路基板30の一部が配置されており、その回路基板30の一部には流量センサ41が実装されている。すなわち、その流量センサ41は、副通路24に配置されており、その副通路24に流れる被計測流体の流量を検出する。この流量センサ41の形式に限定は無いが、例えば流量センサ41は熱式流量計として構成されている。
下流通路部241bは、副通路出口部24bから被計測流体の流れ方向の上流側に向かって延びている。そして、下流通路部241bは、そのように上流側に向かって延びるに伴ってフランジ部21側に近づくように湾曲し、下流通路部241bの上流側で連通部241cに連通している。連通部241cから下流通路部241bに流入した被計測流体は、下流通路部241bを矢印FLbのように流れて副通路出口部24bへ向かう。
このように構成される副本通路241では、被計測流体の流れ方向の上流側から、上流通路部241a、連通部241c、下流通路部241bの順に配置されている。そのため、副通路入口部24aから副本通路241に流入した被計測流体は、矢印FLa、FLbで示されるように略一回転した後に、副通路出口部24bから流量検出装置10の外部へ排出される。
副分岐通路242は、副本通路241との分岐部と排出部24cとを繋ぐ通路である。副分岐通路242は、副本通路241との分岐部から排出部24cに向けて被計測流体の流れ方向に沿って直線状に延びており、副分岐通路242では矢印FLcのように被計測流体が排出部24cへ向かって流れる。副分岐通路242は、副通路入口部24aから副通路24に侵入した質量の大きな異物(例えば、水、ダスト、油等)を、排出部24cから流量検出装置10の外部へ排出するために設けられている。
また、図3に示すように、計測部23には開放空間25が形成されている。この開放空間25は、主通路延伸方向Daの一方側にも他方側にも開放された空間になっているので、この開放空間25内にも、主通路2Aを流れる被計測流体の一部が流通する。また、一方側カバー232および他方側カバー233(図1、図2参照)に部分的に設けられた貫通孔を介しても開放空間25と主通路2Aとの間で被計測流体は流通する。この開放空間25は、計測部本体231によって副通路24から隔てられている。
また、図3および図5に示すように、開放空間25には、回路基板30に実装された温度センサ42と第1圧力センサ43と第2圧力センサ44と湿度センサ45とがそれぞれ配置されている。これらの温度センサ42と第1圧力センサ43と第2圧力センサ44と湿度センサ45は何れも、流量センサ41とは別のセンサとして回路基板30に実装され且つ被計測流体の物理量を検出する物理量センサに該当する。従って、本実施形態におけるその複数の物理量センサ42、43、44、45には、温度センサ42と、その温度センサ42以外の他のセンサ43、44、45とが含まれる。
温度センサ42は、被計測流体の物理量の1つである被計測流体の温度を検出し、その温度を示す検出信号を出力する。第1圧力センサ43と第2圧力センサ44はそれぞれ、被計測流体の物理量の1つである被計測流体の圧力を検出し、その圧力を示す検出信号を出力する。湿度センサ45は、被計測流体の物理量の1つである被計測流体の相対湿度を検出し、その相対湿度を示す検出信号を出力する。なお、本実施形態の説明では、温度センサ42と第1圧力センサ43と第2圧力センサ44と湿度センサ45を、まとめて、物理量センサ42〜45と呼ぶ場合もある。
図5および図6に示すように、回路基板30は平板形状を成し、基板厚み方向Dtの一方側に一面301を有し、基板厚み方向Dtの他方側(すなわち、一面301に対する反対側)に他面302を有している。すなわち、回路基板30には、その回路基板30の基板表面として、その一面301と他面302とがそれぞれ形成されている。また、複数の物理量センサ42〜45は全て、その回路基板30の一面301と他面302とのうち一面301に実装されている。従って、本実施形態において物理量センサ42〜45が実装された物理量センサ実装面301は、回路基板30の一面301である。
回路基板30は、例えばガラスエポキシ材を基材としたガラスエポキシ基板であり、一面301側と他面302側とのそれぞれに電気回路を構成する配線パターンが形成されている。
また、回路基板30の他面302には、LSI51とマイコン52と流量センサ41とがそれぞれ実装されている。そのLSI51とマイコン52は、例えば各センサ41〜45の検出信号に関わる信号処理等を行うための制御回路を構成する電子部品である。
また、回路基板30は複数のスルーホール303a、303bを有している。その複数のスルーホール303a、303bは、回路基板30の一面301側に設けられた配線パターン301h、301iと、回路基板30の他面302側に設けられた配線パターン302d、302eとをそれぞれ接続している。このスルーホール303a、303bは、実装部品の電極(別言すれば、端子)を配線パターンまたはランドに半田付けするためのものではない。すなわち、このスルーホール303a、303bは、半田付けされていないスルーホールであり、例えば一面301から他面302へ貫通した微細な貫通孔が形成されたものである。
流量センサ41は回路基板30の他面302に配置され、例えばワイヤボンディングによって回路基板30の配線パターンに接続されている。そのワイヤボンディングで構成された結線部分は、固化したポッティング樹脂で構成された端子保護部411によって覆われ保護されている。その端子保護部411は、回路基板30の他面302上から盛り上がるように形成されている。
例えば、その端子保護部411のポッティング樹脂は、流量センサ41と回路基板30との結線部分に液状の状態で塗布され、塗布後に固化することでその結線部分を被覆する。これにより、その結線部分は、端子保護部411により保護される。なお、そのポッティング樹脂は、一般的に液状で取扱いができ、固化した状態が常温で維持されるものであり、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。
図3〜図6に示すように、計測部本体231は、基板アセンブリ28をインサート物としてインサート成形により形成されているので、回路基板30の一部は、計測部本体231に固定されている。要するに、その回路基板30の一部は、計測部本体231を有するハウジング20に固定されている。言い換えれば、回路基板30は、そのハウジング20に対し部分的に固定されている。
従って、図5〜図7に示すように、回路基板30は、物理量センサ実装面301の一部分として、ハウジング20のうちの計測部本体231に対し固定された固定部301a、301bを1つ以上有している。本実施形態ではその物理量センサ実装面301の一部分としての固定部301a、301bは2つあり、第1固定部301aと第2固定部301bがその固定部301a、301bに該当する。また、回路基板30は、その回路基板30の他面302の一部分として、ハウジング20のうちの計測部本体231に対し固定された他面側固定部302aも有している。
なお、図5および図6では、第1固定部301aと第2固定部301bと他面側固定部302aはそれぞれハッチングで図示されている。また、図3および図4では、第1固定部301aと第2固定部301bと他面側固定部302aは計測部本体231に隠れて実際には見えないが、それらの配置を判りやすく示すために、敢えてハッチングで図示されている。
図5および図8に示すように、物理量センサ42〜45はそれぞれ、回路基板30に電気的に接続された金属製の電極部422、432、442、452を有している。例えばその電極部422、432、442、452は、半田付けによって回路基板30の配線パターンに接続されている。
詳しく言うと、温度センサ42が電極部422を有し、第1圧力センサ43が電極部432を有し、第2圧力センサ44が電極部442を有し、湿度センサ45が電極部452を有している。なお、図8は、図5におけるVIII−VIII断面(すなわち、湿度センサ45の断面)を示しているが、図8には、湿度センサ45以外のセンサ42、43、44およびそれらの電極部422、432、442の符号も併記されている。また、本実施形態の説明では、電極部422、432、442、452を、略して、電極部422〜452と表記する場合もある。
複数の固化した封止樹脂56、57のうちの一方である第1封止樹脂56は、温度センサ42の電極部422を覆うように物理量センサ実装面301上に設けられている。また、その固化した封止樹脂56、57のうちの他方である第2封止樹脂57は、第1圧力センサ43と第2圧力センサ44と湿度センサ45とのそれぞれの電極部432、442、452を覆うように物理量センサ実装面301上に設けられている。
例えば、第1封止樹脂56は、物理量センサ実装面301上の電極部422周りに液状の状態で塗布され、塗布後に固化することでその電極部422を被覆する。これにより、その電極部422は、第1封止樹脂56により保護される。このことは、第2封止樹脂57による電極部432、442、452の保護についても同様である。なお、封止樹脂56、57は、一般的に液状で取扱いができ、固化した状態が常温で維持されるものであり、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。
ここで、図5、図8、図9に示すように、物理量センサ実装面301は、液状の封止樹脂56、57が不必要に濡れ拡がることを規制するように構成されている。詳細には、その物理量センサ実装面301は、実装領域面301d、301eと、その実装領域面301d、301eの周囲に拡がる周辺領域面301fとを有している。その実装領域面301d、301eは、物理量センサ42〜45が配置された箇所と封止樹脂56、57が配置された箇所とを含んだ領域を構成しており、本実施形態では複数(具体的には、2つ)に分かれて配置されている。図8では、実装領域面301d、301eと周辺領域面301fとを判りやすく区別するために、周辺領域面301fに対して太い破線が重ねて表示されている。また、図9では、実装領域面301d、301eはドット柄のハッチングによって示され、周辺領域面301fは破線のハッチングによって示されている。また、図9では、固定部301a、301b(図5参照)の周縁が二点鎖線で示されている。
そして、液状の封止樹脂56、57に対する実装領域面301d、301eの濡れ性は、液状の封止樹脂56、57に対する周辺領域面301fの濡れ性よりも高い。なお、その液状の封止樹脂56、57に対する固体表面FC(例えば実装領域面301d、301eまたは周辺領域面301f)の濡れ性とは、固体表面FCにおける液状の封止樹脂56、57の濡れ拡がり易さである。従って、図10に示す液状の封止樹脂56、57に対する固体表面FCの濡れ性が高いこととは、言い換えれば、その封止樹脂56、57の液面が固体表面FCに対してなす接触角θが小さいことである。
図5、図8、図9に示すように、2つの実装領域面301d、301eのうちの一方である第1実装領域面301dは、温度センサ42と第1封止樹脂56とが配置された箇所を含んだ領域を構成している。そして、2つの実装領域面301d、301eのうちの他方である第2実装領域面301eは、第1および第2圧力センサ43、44と湿度センサ45と第2封止樹脂57とが配置された箇所を含んだ領域を構成している。
また、周辺領域面301fは、物理量センサ実装面301のうち、2つの実装領域面301d、301eを除いた領域全体を構成している。このような配置から、第1実装領域面301dは第2実装領域面301eから離れて配置され、第1実装領域面301dと第2実装領域面301eとの間には周辺領域面301fが介在している。
また、回路基板30が有する半田付けされていないスルーホール303a、303bは全て、何れの実装領域面301d、301eにも設けられておらず、周辺領域面301fに設けられている。従って、その半田付けされていないスルーホール303a、303bは全て、実装領域面301d、301eから外れた位置に配置されている。
また、図5および図9に示すように、回路基板30が有する第1および第2固定部301a、301bは全て、周辺領域面301fに含まれる。従って、その第1および第2固定部301a、301bは全て、何れの実装領域面301d、301eからも外れた位置に配置されている。更に詳しく言うと、その第1および第2固定部301a、301bは全て、何れの実装領域面301d、301eからも間隔を空けて離れて配置されている。
上述したように液状の封止樹脂56、57に対する濡れ性が実装領域面301d、301eと周辺領域面301fとの間で異なっているが、この濡れ性の差異は、例えば、実装部品が実装される前の回路基板30単体の状態で付与される。具体的には、図11の工程を経ることで、その濡れ性の差異が付与される。
その図11の工程では、先ず基板準備工程S101において、実装部品が実装される前の単体の状態で回路基板30を準備する。
続く基板表面処理工程S102において、図9に示す回路基板30の物理量センサ実装面301のうち実装領域面301d、301eと周辺領域面301fとの一方または両方に対し、上記濡れ性の差異を付与する表面処理を実施する。
例えば実装領域面301d、301eと周辺領域面301fとの一方または両方に対し微細な表面加工が実施され、実装領域面301d、301eの面粗度が周辺領域面301fの面粗度よりも大きくされる。本実施形態では、これにより、液状の封止樹脂56、57に対する実装領域面301d、301eの濡れ性が、液状の封止樹脂56、57に対する周辺領域面301fの濡れ性よりも高くされている。
次に、流量検出装置10の製造方法のうち、固化した封止樹脂56、57を物理量センサ実装面301上に形成する工程について、図12を用いて説明する。図12の第1工程S201では、固化する前の液状の封止樹脂56、57を準備する。それに加え、その液状の封止樹脂56、57が塗布される前の回路基板30、すなわち、流量センサ41と温度センサ42と第1圧力センサ43と第2圧力センサ44と湿度センサ45とLSI51とマイコン52とが実装された回路基板30を準備する。
図12の第1工程S201に続く第2工程S202では、図8に示すように、物理量センサ実装面301上に液状の封止樹脂56、57を塗布する。詳細には、物理量センサ42〜45の電極部422、432、442、452をそれぞれ覆うように、物理量センサ実装面301上に液状の封止樹脂56、57を塗布する。このとき、その液状の封止樹脂56、57は、物理量センサ実装面301のうち図9の実装領域面301d、301e上にそれぞれ塗布されるが、周辺領域面301f上には塗布されない。従って、その実装領域面301d、301eは、物理量センサ42〜45が配置された箇所と液状の封止樹脂56、57が塗布される箇所とを含んだ領域を構成しているとも言える。
図12の第2工程S202に続く第3工程S203では、物理量センサ実装面301上の封止樹脂56、57を固化させる。その封止樹脂56、57を固化させる方法としては、封止樹脂56、57の構成材料に応じて種々の方法が採用される。例えば、高温硬化、レーザ光の照射、紫外線の照射、または自然乾燥などによって、封止樹脂56、57を固化させる。
このように図12の各工程S201、S202、S203を経ることにより、第1封止樹脂56は第1実装領域面301d上で固化され、第2封止樹脂57は第2実装領域面301e上で固化される。そして、温度センサ42の電極部422は、固化した第1封止樹脂56によって保護され、温度センサ42以外の他のセンサ43、44、45の電極部432、442、452は、固化した第2封止樹脂57によって保護される。
次に、流量検出装置10の動作について説明する。流量検出装置10は、内燃機関制御システムの制御装置からの要求等に応じて、各センサ41、42、43、44、45が検出した情報をその制御装置に出力する。
内燃機関の動作時には、吸気管2の内側の主通路2Aに被計測流体である吸入空気が流れる。被計測流体が主通路2Aを流れる際に、その被計測流体の一部は、図3および図4に示すように流量検出装置10の副通路24および開放空間25を通過する。例えば、副通路入口部24aから副通路24に流入した被計測流体の殆どは、副通路24を矢印FLa、FLbのように流れて副通路出口部24bから主通路2Aに戻る。
上述したように、本実施形態によれば、図5に示すように、第1封止樹脂56は、温度センサ42の電極部422を覆うように物理量センサ実装面301上に設けられている。そして、第2封止樹脂57は、第1圧力センサ43と第2圧力センサ44と湿度センサ45とのそれぞれの電極部432、442、452を覆うように物理量センサ実装面301上に設けられている。従って、物理量センサ42〜45の各電極部422、432、442、452を充分に保護することができ、その物理量センサ42〜45による被計測流体の物理量の計測精度向上を図ることができる。
また、本実施形態によれば、図5および図9に示すように、物理量センサ実装面301は、実装領域面301d、301eと、その実装領域面301d、301eの周囲に拡がる周辺領域面301fとを有している。その実装領域面301d、301eは、物理量センサ42〜45が配置された箇所と封止樹脂56、57が配置された箇所とを含んだ領域を構成している。そして、液状の封止樹脂56、57に対する実装領域面301d、301eの濡れ性は、液状の封止樹脂56、57に対する周辺領域面301fの濡れ性よりも高い。
従って、液状の封止樹脂56、57が物理量センサ42〜45の電極部422〜452を覆うように塗布された際に、その液状の封止樹脂56、57が実装領域面301d、301eから濡れ拡がることが周辺領域面301fの濡れ性によって制限される。そのため、上記した実装領域面301d、301eと周辺領域面301fとの間の濡れ性の差異が無い場合と比較して、封止樹脂56、57のバラツキを抑えることが可能である。そして、その封止樹脂56、57のバラツキに起因した流量検出装置10の品質低下を回避することができる。
また、液状の封止樹脂56、57の塗布範囲が、目的の範囲である実装領域面301d、301e上に容易に限定されるので、封止樹脂56、57の塗布量および塗布範囲が安定し、延いては、流量検出装置10の低価格化につながる。更に、封止樹脂56、57が実装領域面301d、301eからはみ出すことに起因した弊害を防止することが可能である。例えば、封止樹脂56、57が不必要に濡れ拡がることに起因して物理量センサ42〜45の電極部422、432、442、452に対する被覆が不十分になることを回避することができる。
また、第1封止樹脂56の塗布量のバラツキが抑えられるので、温度センサ42の熱容量のバラツキも抑えられる。そのため、温度センサ42の応答性のバラツキ低減や温度センサ42の温度特性のバラツキ低減を図ることが可能である。
また、本実施形態によれば、図5および図6に示す回路基板30は、例えばガラスエポキシ材を基材としたガラスエポキシ基板である。これにより、回路基板30を安価に得ることができ、その回路基板30による伝熱を低減できる。
また、本実施形態によれば、物理量センサ42〜45が実装された物理量センサ実装面301は、回路基板30の一面301である。そして、流量センサ41は回路基板30の他面302に配置されている。従って、流量センサ41と物理量センサ42〜45とがそれぞれの周囲の被計測流体流れを互いに阻害し合わないように、それらのセンサ41、42〜45をレイアウトしやすいというメリットがある。また、流量センサ41と物理量センサ42〜45とが相互に熱影響を受けることを抑制しやすいというメリットもある。
また、本実施形態によれば、図5および図9に示すように、第1実装領域面301dは第2実装領域面301eから離れて配置され、第1実装領域面301dと第2実装領域面301eとの間には周辺領域面301fが介在している。従って、例えばその周辺領域面301fが介在せずに第1実装領域面301dと第2実装領域面301eとがつながっている場合と比較して、温度センサ42が他のセンサ43、44、45から受ける熱影響を低減することが可能である。
また、本実施形態によれば、回路基板30は、半田付けされていないスルーホール303a、303bを有し、その半田付けされていないスルーホール303a、303bは全て、実装領域面301d、301eから外れた位置に配置されている。従って、実装領域面301d、301eに塗布された液状の封止樹脂56、57が固化前にスルーホール303a、303bを介して回路基板30の他面302へ漏れ出ることを回避することが可能である。
また、本実施形態によれば、回路基板30が有する第1および第2固定部301a、301bは全て、何れの実装領域面301d、301eからも外れた位置に配置されている。従って、例えば第1および第2固定部301a、301bの何れかが実装領域面301d、301eと重複する場合と比較して、計測部本体231をインサート成形する際に封止樹脂56、57の形状の影響を抑えて計測部本体231を成形できる。そのため、その計測部本体231をインサート成形により形成することが容易である。
(他の実施形態)
(1)上述の第1実施形態では図5に示すように、回路基板30は、物理量センサ実装面301の一部分として、計測部本体231に対し固定された固定部301a、301bを2つ有しているが、その固定部301a、301bの数に制限はない。その固定部301a、301bは1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。
(2)上述の第1実施形態では図5および図6に示すように、物理量センサ実装面301は回路基板30の一面301であるが、これは一例である。その物理量センサ実装面301は回路基板30の一面301ではなく他面302であってもよいし、回路基板30の一面301と他面302との両方であってもよい。
(3)上述の第1実施形態では図5および図6に示すように、回路基板30は、半田付けされていない複数のスルーホール303a、303bを有しているが、そのスルーホール303a、303bの数に制限はない。例えば、その半田付けされていないスルーホール303a、303bの数が1つであることもあれば、回路基板30が、半田付けされていないスルーホール303a、303bを有していないこともあり得る。
(4)上述の第1実施形態では図9に示すように、周辺領域面301fは、物理量センサ実装面301のうち、2つの実装領域面301d、301eを除いた領域全体を構成しているが、これは一例である。周辺領域面301fは、その実装領域面301d、301eの周囲に拡がっていれば、2つの実装領域面301d、301eを除いた上記領域全体を構成していなくても差し支えない。
また、図9によれば、周辺領域面301fは第1実装領域面301dの全周を取り囲むように拡がっているが、その第1実装領域面301dの全周を取り囲むことは必須ではない。周辺領域面301fと第2実装領域面301eとの関係についても、これと同様である。すなわち、周辺領域面301fは第2実装領域面301eの全周を取り囲むように拡がっているが、その第2実装領域面301eの全周を取り囲むことも必須ではない。
(5)上述の第1実施形態では、実装領域面301d、301eの面粗度が周辺領域面301fの面粗度よりも大きくされ、これにより、実装領域面301d、301eの上記濡れ性が、周辺領域面301fの上記濡れ性よりも高くされているが、これは一例である。
具体的に言えば、図11の基板表面処理工程S102において、実装領域面301d、301eの面粗度と周辺領域面301fの面粗度とを異ならせることに替えて、次のような加工を実施してもよい。その面粗度を異ならせる加工に替わる第1の別例として、実装領域面301d、301eを構成する材料と周辺領域面301fを構成する材料とを異ならせる加工を実施することが考えられる。その加工は、例えばメッキ加工または塗装加工である。
すなわち、その加工では、実装領域面301d、301eと周辺領域面301fとの少なくとも一方がメッキまたは塗装により形成された被膜で構成され、これにより、実装領域面301d、301eを構成する材料と周辺領域面301fを構成する材料とが異なる。そして、そのようにして実装領域面301d、301eを構成する材料と周辺領域面301fを構成する材料とが異なることにより、実装領域面301d、301eの上記濡れ性が、周辺領域面301fの上記濡れ性よりも高くされる。要するに、この場合、実装領域面301d、301eと周辺領域面301fとの少なくとも一方がメッキまたは塗装により形成された被膜で構成され、これにより、実装領域面301d、301eの上記濡れ性が、周辺領域面301fの上記濡れ性よりも高くされる。
また、図11の基板表面処理工程S102での上記面粗度を異ならせる加工に替わる第2の別例として、実装領域面301d、301eの表面形状を周辺領域面301fの表面形状に対して異ならせることが考えられる。その表面形状とは例えば、段差やうねりなどのであり、例えば機械加工などによって実現される。この場合、実装領域面301d、301eの表面形状と周辺領域面301fの表面形状とが異なることにより、実装領域面301d、301eの上記濡れ性が、周辺領域面301fの上記濡れ性よりも高くされる。
また、図11の基板表面処理工程S102での上記面粗度を異ならせる加工に替わる第3の別例として、物理量センサ実装面301に対しレーザ加工またはプラズマ処理を施すことが考えられる。この場合、実装領域面301d、301eと周辺領域面301fとの少なくとも一方に対しレーザ加工またはプラズマ処理が施されることにより、実装領域面301d、301eの上記濡れ性が、周辺領域面301fの上記濡れ性よりも高くされる。
(6)上述の第1実施形態では図3に示すように、複数の物理量センサ42〜45は開放空間25に配置されているが、その複数の物理量センサ42〜45の配置形態はこれに限定されない。例えば、回路基板30の一部がハウジング20の外部に露出するように構成されている場合、その複数の物理量センサ42〜45の少なくとも一部が、回路基板30のうちハウジング20の外部に露出する部位に実装されていてもよい。
(7)上述の第1実施形態において副通路24は図3および図4に示された形状を成しているが、これは一例であり、副通路24の形状としては、いろいろな形状を想定できる。
(8)上述の第1実施形態では図5および図6に示すように、流量センサ41とは別の物理量センサ42〜45は4つ設けられているが、その物理量センサ42〜45の数は1つ、2つ、3つ、または5つ以上であってもよい。
(9)上述の第1実施形態では図1および図2に示すように、流量検出装置10を内燃機関制御システムに適用した例について説明したが、流量検出装置10の適用対象は内燃機関制御システム以外の様々なシステムに適用可能である。
(10)なお、本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。また、上記実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
また、上記実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
30 回路基板
41 流量センサ
42 温度センサ(物理量センサ)
43 第1圧力センサ(物理量センサ)
44 第2圧力センサ(物理量センサ)
45 湿度センサ(物理量センサ)
56、57 封止樹脂
301 物理量センサ実装面
301d、301e 実装領域面
301f 周辺領域面

Claims (12)

  1. 主通路(2A)を流れる被計測流体の一部が通過する副通路(24)が形成された筐体(20)と、前記副通路に配置された流量センサ(41)と制御回路を構成する電子部品(51、52)とが実装され前記筐体に対し一部が固定された回路基板(30)とを備え、前記流量センサによって前記被計測流体の流量を検出する流量検出装置であって、
    前記流量センサとは別のセンサとして前記回路基板に実装され、前記回路基板に電気的に接続された電極部(422、432、442、452)を有し、前記被計測流体の物理量を検出する物理量センサ(42、43、44、45)と、
    前記回路基板に形成され前記物理量センサが実装された物理量センサ実装面(301)上に、前記電極部を覆うように設けられた封止樹脂(56、57)とを備え、
    前記物理量センサ実装面は、前記物理量センサが配置された箇所と前記封止樹脂が配置された箇所とを含んだ領域を構成する実装領域面(301d、301e)と、該実装領域面の周囲に拡がる周辺領域面(301f)とを有し、
    液状の前記封止樹脂に対する前記実装領域面の濡れ性は、液状の前記封止樹脂に対する前記周辺領域面の濡れ性よりも高い、流量検出装置。
  2. 前記実装領域面の面粗度は前記周辺領域面の面粗度よりも大きく、これにより、前記実装領域面の前記濡れ性は前記周辺領域面の前記濡れ性よりも高くされている、請求項1に記載の流量検出装置。
  3. 前記実装領域面を構成する材料と前記周辺領域面を構成する材料とが異なることにより、前記実装領域面の前記濡れ性は前記周辺領域面の前記濡れ性よりも高くされている、請求項1に記載の流量検出装置。
  4. 前記実装領域面と前記周辺領域面との少なくとも一方がメッキまたは塗装により形成された被膜で構成され、これにより、前記実装領域面を構成する材料と前記周辺領域面を構成する材料とが異なっている、請求項3に記載の流量検出装置。
  5. 前記実装領域面の表面形状と前記周辺領域面の表面形状とが異なることにより、前記実装領域面の前記濡れ性は前記周辺領域面の前記濡れ性よりも高くされている、請求項1に記載の流量検出装置。
  6. 前記回路基板はガラスエポキシ基板である、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の流量検出装置。
  7. 前記回路基板は、前記物理量センサ実装面である一面(301)と、該一面に対する反対側の他面(302)とを有し、
    前記流量センサは前記他面に配置されている、請求項1ないし6のいずれか1つに記載の流量検出装置。
  8. 前記物理量センサは複数設けられ、
    複数の前記物理量センサには、前記被計測流体の温度を検出する温度センサ(42)と、該温度センサ以外の他のセンサ(43、44、45)とが含まれ、
    前記物理量センサ実装面は前記実装領域面を複数有し、
    複数の前記実装領域面には、前記温度センサが配置された箇所を含んだ領域を構成する第1実装領域面(301d)と、前記他のセンサが配置された箇所を含んだ領域を構成する第2実装領域面(301e)とが含まれ、
    前記第1実装領域面は前記第2実装領域面から離れて配置され、
    前記第1実装領域面と前記第2実装領域面との間には前記周辺領域面が介在している、請求項1ないし7のいずれか1つに記載の流量検出装置。
  9. 前記回路基板は、半田付けされていないスルーホール(303a、303b)を1つ以上有し、
    前記スルーホールは全て、前記実装領域面から外れた位置に配置されている、請求項1ないし8のいずれか1つに記載の流量検出装置。
  10. 前記回路基板は、前記物理量センサ実装面の一部分として、前記筐体に対し固定された固定部(301a、301b)を1つ以上有し、
    該固定部は全て、前記実装領域面から外れた位置に配置されている、請求項1ないし9のいずれか1つに記載の流量検出装置。
  11. 主通路(2A)を流れる被計測流体の一部が通過する副通路(24)が形成された筐体(20)と、前記副通路に配置された流量センサ(41)と制御回路を構成する電子部品(51、52)とが実装され前記筐体に対し一部が固定された回路基板(30)とを備え、前記流量センサによって前記被計測流体の流量を検出する流量検出装置の製造方法であって、
    前記流量センサとは別のセンサであり前記回路基板に電気的に接続された電極部(422、432、442、452)を有し前記被計測流体の物理量を検出する物理量センサ(42、43、44、45)が実装された前記回路基板と、液状の封止樹脂(56、57)とを準備すること(S201)と、
    前記回路基板に形成され前記物理量センサが実装された物理量センサ実装面(301)上に、前記電極部を覆うように液状の前記封止樹脂を塗布すること(S202)と、
    前記封止樹脂の塗布の後に該封止樹脂を固化させること(S203)とを含み、
    前記物理量センサ実装面は、前記物理量センサが配置された箇所を含んだ領域を構成する実装領域面(301d、301e)と、該実装領域面の周囲に拡がる周辺領域面(301f)とを有し、
    液状の前記封止樹脂に対する前記実装領域面の濡れ性は、液状の前記封止樹脂に対する前記周辺領域面の濡れ性よりも高く、
    前記封止樹脂を塗布することでは、前記物理量センサ実装面のうち前記実装領域面上に液状の前記封止樹脂を塗布する、流量検出装置の製造方法。
  12. 前記物理量センサ実装面に対しレーザ加工またはプラズマ処理が施されることにより、前記実装領域面の前記濡れ性が前記周辺領域面の前記濡れ性よりも高くされている、請求項11に記載の流量検出装置の製造方法。
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