JP2970080B2 - 熱式流量センサ - Google Patents

熱式流量センサ

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JP2970080B2 JP3167050A JP16705091A JP2970080B2 JP 2970080 B2 JP2970080 B2 JP 2970080B2 JP 3167050 A JP3167050 A JP 3167050A JP 16705091 A JP16705091 A JP 16705091A JP 2970080 B2 JP2970080 B2 JP 2970080B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子式燃料噴射
制御システムを有する内燃機関において吸入空気量を測
定するためのエアフロセンサとして使用することができ
る、熱式流量センサに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば特開昭57−208412号公報
にも記載されているように、以前はアルミナ等の絶縁体
からなる円筒の外周面に白金等の細い金属線を巻いて製
作していたホットワイヤ式の熱式流量検知器を改良し、
量産に適すると共にコストも低廉となるように、ICの
製造技術を応用して平板状の絶縁体基板の表面にニッケ
ルや白金等の金属薄膜からなる抵抗体を形成したセンサ
チップが用いられるようになってきた。この公報に記載
された従来技術においては、センサチップに対する空気
中の異物の付着を防止すると共に、内燃機関の吸気通路
における吹き返しによる検出精度の低下を避けるため
に、センサチップを空気の流れの方向に対して30°〜
60°程度、好ましくは45°に傾けて支持することを
特徴とするものである。そしてセンサチップを傾斜して
支持するための手段として、例えばステンレスの線材か
らなる2本のターミナルピンの先端を押しつぶして平坦
部を形成すると共に、それを所定の角度になるように折
り曲げ、前記平坦部の先端にセンサチップを蝋付けによ
って取り付けている。
【0003】前記従来技術とは別に、図4は従来のセン
サチップを用いた熱式流量センサにおいてよく採用され
ているセンサチップの支持構造を示したものである。こ
の支持構造では、センサチップ201の両端の電極にそ
れぞれ接合された金属製の細い円柱状リード202を、
やや太い金属製のターミナルピン203の先端にスポッ
ト溶接によって固定している。204は導体ペースト等
によるセンサチップ201の電極と円柱状リード202
との接合部を示し、205は円柱状リード202とター
ミナルピン203とのスポット溶接部を示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図4に示した従来技術
においては、センサチップ201の2本の円柱状リード
202を、それぞれターミナルピン203にスポット溶
接部205によって固定するときに、リード202が円
柱状で自由に転がるために、センサチップ201の姿勢
を画一的に規制することが難しく、矢印によって示した
空気流の方向に対するセンサチップ201の角度が、個
々の製品毎にばらつきやすいという問題があった。そし
て、空気流の方向に対するセンサチップの支持角度が異
なると、空気の流量が同じでもセンサチップの表面の冷
却の程度が変化することから、これが結果的に空気流量
の検出値のばらつきの原因となることがあった。
【0005】前記特開昭57−208412号公報に記
載された従来技術においては、ターミナルピンの先端を
押しつぶして平坦部を形成し、それを所定の角度に折り
曲げて、平坦部の先端にセンサチップを蝋付けするの
で、もし、ターミナルピンの先端の角度を全ての製品に
ついて同一に揃えることができれば、空気流の方向に対
するセンサチップの角度のばらつきの問題を解消するこ
とができるが、ステンレス鋼のような剛性の高い金属か
らなるターミナルピンの先端に平坦部を形成したり、そ
れを所定の角度に折り曲げるような作業を高精度で行う
ことは難しく、センサチップの支持角度のばらつきは避
けられない。
【0006】また、この例では、センサチップの電極は
剛性の高いターミナルピンの先端に直接蝋付けによって
固定されるので、ターミナルピンの熱膨張、収縮等に起
因する無理な力が、センサチップの電極とターミナルピ
ンとの接合部に作用して、接合部が剥がれたり、抵抗体
である金属薄膜が破断したりする恐れがある。
【0007】本発明は、これらの従来技術の問題点を解
消することができるような、熱式流量センサにおけるセ
ンサチップのための改良された支持構造を提供すること
を、発明の解決課題とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、平板形状のセンサチップの
両端に、断面形が偏平で少なくとも一面が平面となって
いる一対のリボン状リードの一端の平面部をそれぞれ接
合させ、また、前記一対のリボン状リードの他の一端の
平面部を同一の平面内に伸びている一対のターミナルピ
ンにそれぞれ当接させて接合すると共に、前記一対のリ
ボン状リードの形状をクランク形に成形するような手段
によって、前記一対のリボン状リードの座屈強度を前記
センサチップと前記リボン状リードとの接合部の強度以
下となるように設定したことを特徴とする熱式流量セン
サを提供する。
【0009】
【作用】本発明の熱式流量センサにおいては、平板形状
のセンサチップの両端に、断面形が偏平で少なくとも一
面が平面となっている一対のリボン状リードの一端の平
面部をそれぞれ接合させると共に、前記一対のリボン状
リードの他の一端の平面部を同一の平面内に伸びている
一対のターミナルピンにそれぞれ当接させて接合するの
で、センサチップの面は自然に一対のターミナルピンが
定める平面内に位置決めされ、流量を測定すべき気流の
方向に対する角度が所定の値となる。
【0010】また、前記一対のリボン状リードの座屈強
度を、前記センサチップと前記リボン状リードとの接合
部の強度以下となるように設定しているので、一対のタ
ーミナルピンの間隔がその支持部材の温度に応じて変化
しても、それが及ぼす力は一対のリボン状リードの変形
によって吸収され、センサチップとリボン状リードとの
接合部には、それらが破損するような大きな力が作用し
ないので、接合部、ひいてはセンサチップが保護され
る。
【0011】
【実施例】図1は本発明の実施例を示したもので、セン
サチップ101は、例えば長さが6mm、幅が0.5m
m、厚さが0.2mmの結晶化ガラスからなる基板の表
面に、感温発熱体薄膜として、白金を0.5μmの厚さ
に蒸着させ、これをフオトエッチングのような方法によ
って所定の電気的な抵抗値を有するジグザグパターンに
形成したものである。102は、センサチップ101を
外部から機械的に支持すると同時に、それと外部とを電
気的に接続するためのリボン状リードで、図2に一例を
示すように、幅が0.5mm、厚さが0.1mmの白金
のリボン状薄板を長さ2mm程度に切断し、予めその先
端部を図2(b)に示すようなクランク形状に折り曲げ
たものである。
【0012】なお、リボン状リード102の変形例とし
ては、図2のような薄板ではなく、図3の(a)に示す
ような断面形の一部に直線部分があるリボン状リード1
02aや、図3の(b)に示すような偏平な長円形でや
はり断面形の一部に直線部分があるリボン状リード10
2b等を使用することもできる。いずれにしても、これ
らのリボン状リード102、102a、102bは、そ
の断面形の一部を構成する直線部分によって、少なくと
も一面が平面として形成されており、厚さが幅に比べて
小さくなっていることと、この実施例ではクランク形状
に折り曲げられていることによって、後述のように座屈
強度が比較的に小さくなっていることが特徴である。
【0013】リボン状リード102(102aや102
bも同様)の一端は、センサチップ101の端部の電極
に対して、例えば貴金属の粉末とガラスフリットからな
る導体ペーストを用いて取り付けられる。導体ペースト
は所定の高温度で焼成されることによって溶融固化して
接合部104となり、リボン状リード102とセンサチ
ップ101をガラス接合すると共に、ガラス中の貴金属
粉末によりリボン状リード102とセンサチップ101
表面の金属薄膜との電気的接続を行う。
【0014】103はモールド成形された例えばステン
レス鋼製のターミナルピンで、リボン状リード102に
対して、例えばスポット溶接のような方法によって一体
化される。ターミナルピン103の寸法は、例えば直径
が0.8mmで、長さが10mmになっている。スポッ
ト溶接部は図中に105として示されている。リボン状
リード102(102a、102b)が平面によってセ
ンサチップ101やターミナルピン103と接触するこ
とから、2本のターミナルピン103によって規定され
る平面とセンサチップ101の表面とは平行になるの
で、ターミナルピン103が図示しない支持部材によっ
て一定の方向に支持されている限り、組立のときは、セ
ンサチップ101を単にそれに載せるだけで正確に位置
決めされ、センサチップ101は自然に、ターミナルピ
ン103の方向によって決まる所定の方向に向くことに
なり、以後その角度を確実に維持することができる。
【0015】また、リボン状リード102(102a、
102b)が、その断面形が偏平であることや、全体が
クランク状に成形されているため座屈強度が比較的小さ
く、温度の変化等によって2本のターミナルピン103
の間隔が変化しても、その変位はリボン状リード102
の長手方向の変形によって吸収されるため、比較的脆弱
な導体ペースト接合部104に無理な力が作用せず、接
合の剥がれや金属薄膜の破断等のトラブルを起こす心配
がない。
【0016】この場合、リボン状リード102の座屈強
度(座屈荷重)を決めるためには次の式を目安とするこ
とができる。リボン状リード102の材質によるヤング
率をE、リード102の断面2次モーメントをI、同じ
く長さをlとして、 EI/l2 <30N つまり、リボン状リード102の座屈荷重を導体ペース
ト接合部104の接合強度よりも小さくして、導体ペー
スト接合部104が破損する前にリボン状リード102
が座屈するように設定し、熱応力に対して導体ペースト
接合部104、ひいてはセンサチップ101を保護する
のである。
【0017】熱式流量センサの検知特性に大きなばらつ
きを生じないようにするには、センサチップ101の角
度の誤差を例えば±2%以内に抑える必要があるが、図
5に示すように、接合層106の厚みむらを1%と見込
むと、リボン状リード102の幅wは接合層106の厚
さdの0.287倍よりも大きくなければならない。
(w>0.01d/Sin2°)
【0018】また、リボン状リード102を図2に示し
たようなクランク状に折り曲げると共に、接合方法とし
て前述のガラス接合剤や有機系接着剤のように低粘度か
ら固化するものを使用する場合、図6から明らかなよう
に、接合層106の厚さを、リボン状リード102のク
ランク形状の段差hからセンサチップ101の基板の厚
さtを減じた値として規定することができる。これはセ
ンサチップ101とリボン状リード102の下面を面一
に揃える場合である。
【0019】
【発明の効果】本発明の構成をとることにより、熱式流
量センサの組立が容易になり、しかも流量を計測すべき
気流の方向に対するセンサチップの角度が正確に決まる
ので、計測時の熱式流量センサとしての検知精度も向上
する。また、リボン状リードの柔軟な支持によって、セ
ンサチップとリボン状リードとの接合部が保護されるの
で、温度が変化しても破損せず、流量センサの耐久性や
信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱式流量センサの実施例を示す斜視図
である。
【図2】本発明によるリボン状リードの実施例を示し、
(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は側面図であ
る。
【図3】(a)及び(b)とも、それぞれ本発明による
リボン状リードの他の実施例を示す断面図である。
【図4】従来の熱式流量センサの一例を示す斜視図であ
る。
【図5】本発明によるセンサチップとリボン状リードと
の接合部を示す側方より見た断面図である。
【図6】本発明によるセンサチップとリボン状リードと
の接合部を示す正面より見た断面図である。
【符号の説明】
101、202…センサチップ 102…リボン状リード 103、203…ターミナルピン 104、204…導体ペースト接合部 105、205…スポット溶接部 106…接合層 202…円柱状リード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−44828(JP,A) 特開 昭60−44829(JP,A) 特開 平1−314922(JP,A) 実開 昭60−174833(JP,U) 実開 昭61−90202(JP,U) 実開 昭61−193323(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01F 1/68 G01P 5/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平板形状のセンサチップの両端に、断面
    形が偏平で少なくとも一面が平面となっている一対のリ
    ボン状リードの一端の平面部をそれぞれ接合させ、ま
    た、前記一対のリボン状リードの他の一端の平面部を同
    一の平面内に伸びている一対のターミナルピンにそれぞ
    れ当接させて接合すると共に、前記一対のリボン状リー
    ドの座屈強度を前記センサチップと前記リボン状リード
    との接合部の強度以下となるように設定したことを特徴
    とする熱式流量センサ
  2. 【請求項2】 平板形状のセンサチップの両端に、断面
    形が偏平で少なくとも一面が平面となっている一対のリ
    ボン状リードの一端の平面部をそれぞれ接合させ、ま
    た、前記一対のリボン状リードの他の一端の平面部を同
    一の平面内に伸びている一対のターミナルピンにそれぞ
    れ当接させて接合すると共に、前記一対のリボン状リー
    ドをクランク形状に成形することによって、その座屈強
    度を前記センサチップと前記リボン状リードとの接合部
    の強度以下となるように設定したことを特徴とする熱式
    流量センサ
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