JP3570645B2 - 流速センサモジュール及びその組立方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流速センサモジュール及びその組立方法に係り、特に熱伝播時間計測型流速センサ等のようにセンサの取付けに方向性がある流速センサモジュール及びその組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に、特開平３−５３１２５号公報に開示されている従来の熱伝播時間計測型流速センサ（以下、流速センサという。）の組立状態を説明するための外観斜視図を示す。
【０００３】
流速センサ５０は、図７（ｂ）に示すように、マイクロブリッジ等のセンサ本体５１が配置されるとともに、このセンサ本体５１を外部と接続するためのピン端子５２が設けられたセンサ基板５３と、センサ基板を挿入するためのセンサ基板挿入孔を有するノズルユニット５４と、を備えて構成されている。
【０００４】
ノズルユニット５４は、センサ基板挿入孔５５が設けられている蓋体５６と、センサ基板５３を取付けるための取付溝５７（図７（ａ）参照）が設けられているとともに、流体の流路であるノズル５８を形成するノズルユニット本体５９と、を備えて構成されている。
【０００５】
次に流速センサの組立方法について説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、ノズルユニット本体５９に蓋体５６をビス６０により固定する。
そして、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示すように、センサ基板５３をセンサ基板挿入孔５５から挿入して、センサ基板取付溝５７に取付け、センサ基板挿入孔５５とセンサ基板５３との間の隙間をエポキシ樹脂等のシーリング材により充填していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の流速センサ及びその組立方法においては、シーリング材料としてエポキシ樹脂等の樹脂材を用いているので、温度サイクル等によりシーリングが劣化し、水分がノズル内に侵入するとともに、測定対象流体であるガスが漏洩する可能性があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、水分の侵入、ガスの漏洩を防止できるとともに、組立が容易で、装置への組付時にセンサ本体の破壊を防止することができる流速センサモジュール及びその組立方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、測定対象流体の流路を形成するための流路形成部材に対する取付方向が予め定められるとともに、第１取付方向規制部材及びリードピンを通すためのリードピン用貫通孔を有するセンサ取付板と、前記第１取付方向規制部材と協働して取付方向を規制する第２取付方向規制部材及びセンサ出力信号出力用のリードピンを有し、前記第２取付方向規制部材により前記センサ取付板に対する取付方向が所定の取付方向に規制されるセンサ保持部材と、前記センサ保持部材上に予め定められた方向に取付けられ、前記リードピンの一端に出力端子が電気的に接続されたセンサ本体と、前記流路形成部材と前記センサ取付板との間の気密性を確保するための第１シーリング部と、前記センサ取付板と前記センサ保持部材との間の気密性を確保するための第２シーリング部と、前記リードピン用貫通孔の気密性を確保するための第３シーリング部と、を備えて構成する。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、センサ取付板に設けられた第１取付方向規制部材及びセンサ保持部材に設けられた第２取付方向規制部材により、センサ保持部材はセンサ取付板状に所定の取付方向に容易に取付けられる。
この結果、センサ保持部材上に取付けられたセンサ本体は、センサ取付板に対して所定の取付方向に取付けられることとなる。
【００１０】
従って、センサ取付板を流路形成部材に対して予め定められた方向に取付けるだけで、容易にセンサ本体の位置決めが終了する。
このとき、第１シーリング部並びに第２シーリング及び第３シーリング部により２重気密構造を容易に実現することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１取付方向規制部材及び前記第２取付方向規制部材は、互いに係合することにより前記センサ取付板に対する前記センサ保持部の取付方向を前記所定の取付方向とするように構成する。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の作用に加えて、前記第１取付方向規制部材及び前記第２取付方向規制部材は、互いに係合することによりセンサ取付板に対するセンサ保持部の取付方向を所定の取付方向とするので、確実にセンサ保持部材をセンサ取付板上の所定の取付方向に取付けられる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記第２シーリング部及び前記第３シーリング部は、樹脂接着剤により形成されているように構成する。
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は請求項２記載の発明の作用に加えて、第２シーリング部及び第３シーリング部は、樹脂接着剤により形成されているので、気密性を容易に確保することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記センサ保持部あるいは前記センサ取付板のいずれか一方には、前記センサ保持部と前記センサ取付板とでシーリングを行なうべきシーリング面にプロジェクションが設けられ、前記第２シーリング部は、プロジェクション溶接により形成されているように構成する。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、請求項１又は請求項２記載の発明の作用に加えて、センサ保持部あるいはセンサ取付板のいずれか一方には、センサ保持部とセンサ取付板とでシーリングを行なうべきシーリング面にプロジェクションが設けられて、第２シーリング部は、プロジェクション溶接により形成するので、より確実に気密性を確保することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項３又は請求項４記載の発明において、前記第１シーリング部は、前記センサ取付板上に設けられたＯリング取付溝及び前記Ｏリング取付溝内に配置されたＯリングを備えているように構成する。
請求項５記載の発明によれば、請求項３又は請求項４記載の発明の作用に加えて、第１シーリング部は、センサ取付板上に設けられたＯリング取付溝及びＯリング取付溝内に配置されたＯリングを備えているので、センサ取付板と流路形成部材の間の気密性を確保することができ、第２シーリング部及び第３シーリング部の気密性確保と併せて２重気密構造を容易に構築できる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の流速センサモジュールの組立方法であって、前記センサ保持部材上に前記センサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、前記センサ本体の前記出力端子をワイヤボンディングして前記リードピンの一端に電気的に接続するセンサ取付工程と、前記リードピン用貫通孔に前記リードピンの他端側を通すとともに、前記第２シーリング部を形成しつつ、前記第１取付方向規制部材と前記第２取付方向規制部材により前記センサ保持部材を前記センサ取付板に対し前記所定の取付方向に取付けるセンサ保持部材取付工程と、前記リードピン用貫通孔に前記第３シーリング部を形成するシーリング部形成工程と、を備えて構成する。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、センサ取付工程は、センサ保持部材上にセンサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、センサ本体の出力端子をワイヤボンディングしてリードピンの一端に電気的に接続する。センサ保持部材取付工程は、リードピン用貫通孔にリードピンの他端側を通すとともに、第２シーリング部を形成しつつ、第１取付方向規制部材と第２取付方向規制部材によりセンサ保持部材をセンサ取付板に対し所定の取付方向に取付ける。
【００１９】
シーリング部形成工程は、リードピン用貫通孔に第３シーリング部を形成する。 従って、請求項１記載の流速センサモジュールを容易、かつ、確実に組立ることができる。
請求項７記載の発明は、請求項３記載の流速センサモジュールの組立方法であって、前記センサ保持部材上に前記センサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、前記センサ本体の前記出力端子をワイヤボンディングして前記リードピンの一端に電気的に接続するセンサ取付工程と、前記リードピン用貫通孔に前記リードピンの他端を通すとともに、前記樹脂接着剤により第２シーリング部を形成しつつ、前記第１取付方向規制部材と前記第２取付方向規制部材により前記センサ保持部材を前記センサ取付板に対し前記所定の取付方向に取付けるセンサ保持部材取付工程と、前記リードピン用貫通孔に樹脂接着材を充填することにより前記第３シーリングを形成し前記リードピン用貫通孔の気密性を確保する樹脂充填工程と、を備えて構成する。
【００２０】
請求項７記載の発明によれば、センサ取付工程は、センサ保持部材上にセンサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、センサ本体の出力端子をワイヤボンディングしてリードピンの一端に電気的に接続する。センサ保持部材取付工程は、リードピン用貫通孔にリードピンの他端を通すとともに、樹脂接着剤により第２シーリング部を形成しつつ、第１取付方向規制部材と第２取付方向規制部材によりセンサ保持部材をセンサ取付板に対し所定の取付方向に取付ける。
【００２１】
樹脂充填工程は、リードピン用貫通孔に樹脂接着材を充填することにより第３シーリングを形成しリードピン用貫通孔の気密性を確保する。
従って、容易、かつ、確実に気密性が高い請求項３記載の流速センサモジュールを組立ることができる。
【００２２】
請求項８記載の発明は、請求項４記載の流速センサモジュールの組立方法であって、前記センサ保持部材上に前記センサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、前記センサ本体の前記出力端子をワイヤボンディングして前記リードピンの一端に電気的に接続するセンサ取付工程と、前記リードピン用貫通孔に前記リードピンを通すとともに、前記第１取付方向規制部材と前記第２取付方向規制部材により前記センサ保持部材を前記センサ取付板に対し前記所定の取付方向に取付けるセンサ保持部材取付工程と、前記プロジェクションを用いて前記センサ保持部材を前記センサ取付板にプロジェクション溶接するプロジェクション溶接工程と、前記リードピン用貫通孔に樹脂接着材を充填することにより前記リードピン用貫通孔の気密性を確保する樹脂充填工程と、を備えて構成する。
【００２３】
請求項８記載の発明によれば、センサ取付工程は、センサ保持部材上にセンサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、センサ本体の出力端子をワイヤボンディングしてリードピンの一端に電気的に接続する。センサ保持部材取付工程は、リードピン用貫通孔にリードピンを通すとともに、第１取付方向規制部材と第２取付方向規制部材によりセンサ保持部材をセンサ取付板に対し所定の取付方向に取付ける。
【００２４】
プロジェクション溶接工程は、プロジェクションを用いてセンサ保持部材をセンサ取付板にプロジェクション溶接する。
樹脂充填工程は、リードピン用貫通孔に樹脂接着材を充填することによりリードピン用貫通孔の気密性を確保する。
【００２５】
従って、容易、かつ確実により気密性が高い請求項４記載の流速センサモジュールを組立ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
第１実施形態
図１に流速センサモジュールをフルイディック素子のノズルに取付けた場合の断面図を示す。
【００２７】
流速センサモジュール１は、大別すると、測定対象流体であるガスの流路を形成している流路形成部材としてのフルイディック素子のノズル２に対する取付方向が予め定められるとともに、第１取付方向規制部材としての位置決め用凹部３Ａ、後述するセンサ用パッケージ４に設けられているリードピン４Ｂを通すためのリードピン用貫通孔３Ｂ及び後述するセンサ用パッケージを載置するためのセンサ取付用凹部３Ｃを有するセンサ取付板３と、位置決め用凹部３Ａと協働して取付方向を規制する第２取付方向規制部材としての位置決め用突起４Ａ及びセンサの検出信号出力用の複数のリードピン４Ｂを有し、位置決め用突起４Ａによりセンサ取付板３に対する取付方向が所定の取付方向に規制されるセンサ用パッケージ４と、センサ用パッケージ４上に予め定められた方向に取付けられ、リードピン４Ｂの一端に出力端子である電極パッド５Ａ１ 〜５Ａ４ が電気的に接続されたセンサチップ５と、を備えて構成されている。
【００２８】
図２にセンサ取付板３の天面図（図２（ａ））及び断面図（図２（ｂ））を示す。
センサ取付板３は、天面視略正方形状を有しており、４角部分には、ノズル２に取付けるためのネジを挿入するための４つの取付孔１０が設けられ、中心部分には、リング形状を有するＯリング取付溝１１及びセンサ取付用凹部３Ｃが設けられており、さらにセンサ取付用凹部３Ｃの側面には、センサ取付板３の取付方向に対応して前述の位置決め用凹部３Ａが設けられている。
【００２９】
また、センサ取付用凹部３Ｃの底面には、センサ取付板３を正方形とみなした場合の対角線の交点から位置決め用凹部３Ａが設けられている側に所定量ずらした位置にその中心を有するリードピン４Ｂを通すためのリードピン用貫通孔３Ｂが設けられている。
【００３０】
図３（ａ）にセンサ用パッケージ４にセンサチップ５をダイボンディングした状態における天面図を、図３（ｂ）にセンサ用パッケージの断面図を示す。
センサ用パッケージ４は、鍔部１５を有する略円筒形状を有するＮｉメッキが施された金属製のケーシング１６と、ケーシング１６内に充填状態で設けられ、リードピン４Ｂをケーシング１６に対して絶縁状態、かつ、気密状態を確保しつつリードピン４Ｂの一端がセンサチップ５を載置する載置面側に突出するように嵌挿状態で保持するガラス部材１７と、を備えて構成されている。
【００３１】
さらに鍔部１５には、位置決め用突起４Ａが流速測定時に下流側となる側（リードピン４Ｂ側）に設けられている。
この場合において、リードピン４Ｂには、電気的接続状態を長期にわたって良好に保持するために、Ｎｉメッキが施され、さらにＡｕメッキが施されている。
【００３２】
図４に、図３（ａ）に示したように、センサ用パッケージ４にダイボンディングされ、ワイヤボンディングしたセンサチップ５部分の拡大図を示す。
センサチップ５は、熱伝播時間計測のための熱を発生させるマイクロヒータ２０と、マイクロヒータ２０により発生され、流速測定対象のガスにより伝播された熱を計測するためのサーモパイル２１と、を備えて構成されている。
【００３３】
マイクロヒータ２０から引出される１組の配線のうち、一方は、マイクロヒータ用電極パッド５Ａ１ に接続され、他方は、共通電極パッド（グランド）５Ａ２ に接続されている。
サーモパイル２１から引出される１組の配線のうち、一方は、サーモパイル用電極パッド５Ａ３ に接続され、他方は、共通電極パッド５Ａ４ に共通接続されている。
【００３４】
さらにマイクロヒータ用電極パッド５Ａ１ は、リードピン４Ｂのうちのマイクロヒータ用リードピン４Ｂ１ にＡｕワイヤ（例えば、φ２５μｍ）により電気的に接続され、共通電極パッド５Ａ２ 及び共通電極パッド５Ａ４ は、リードピン４Ｂのうちの共通電極用リードピン４Ｂ２ にＡｕワイヤにより電気的に接続され、サーモパイル用電極パッド５Ａ３ は、リードピン４Ｂのうちのサーモパイル用リードピン４Ｂ３ にＡｕワイヤにより電気的に接続されている。
【００３５】
次に図１乃至図５を参照して、流速センサモジュール１の組立方法及びフルイディック素子のノズル２への実装方法について説明する。
まず、流速センサモジュール１の組立方法について説明する。
センサ用パッケージ４上にセンサチップ５をジグを用い、電極パッド５Ａ１ 〜５Ａ４ が下流側、すなわち、リードピン４Ｂ及び位置決め用突起４Ａが設けられている側になるように取付け、樹脂接着剤によりダイボンディングする。
【００３６】
そして、電極パッド５Ａ１ 〜５Ａ４ とそれぞれ対応するリードピン４Ｂ１ 〜４Ｂ３ をＡｕワイヤによりワイヤボンディングする。
つづいてセンサ取付板３のセンサ取付用凹部３Ｃに熱硬化型の樹脂接着剤２２（図１参照）を塗布し、センサ用パッケージ４の位置決め用突起４Ａがセンサ取付用凹部３Ｃの側面に設けられた位置決め用凹部３Ａにはめ込まれるようにセンサ用パッケージ４をセンサ取付用凹部３Ｃ内に載置する。
【００３７】
そして、加熱することにより熱硬化型の樹脂接着剤２２を硬化させる。これによりセンサ用パッケージ４は、センサ取付板３に固着状態となる。
次にセンサ取付板３のリードピン用貫通孔３Ｂの気密性を確保するために、熱硬化型の樹脂接着材２３（図１参照）を充填し、加熱、硬化させる。
【００３８】
さらにＯリング取付溝１１にＯリング２４をはめ込むことにより流速センサモジュール１が完成する。
図５にフルイディック素子のノズルの外観斜視図を示す。
フルイディック素子のノズル２は、幅２．５ｍｍ、高さ７．５ｍｍの流路を形成しており、図中、下方から矢印方向に組立てた流速センサモジュール１をノズル２に設けられたセンサ装着用孔２Ａ内に実装することとなる。
【００３９】
より具体的には、センサ装着用孔２Ａ内に装着した流速センサモジュール１のセンサ取付板３の取付孔１０に挿入したネジ２５（図１参照）を用いて、フルイディック素子のノズル２に固定することとなる。
この結果、センサ取付用凹部３Ｃに塗布された樹脂接着剤２２及びリードピン用貫通孔３Ｂに充填された樹脂接着剤２３並びにＯリング２４による２重気密構造により水分のノズル２内への侵入及びノズル内を流れる測定対象のガスの外部への漏洩を防止することができる。
【００４０】
また、センサチップ５は、フルイディック素子のノズル２内に装着された状態となっているので、フルイディック素子をガスメータ等に取付ける場合に、破壊されるのを防止することができる。
さらにセンサ取付板３に位置決め用凹部３Ａを設け、センサ用パッケージ４に位置決め用突起４を設けることにより、フルイディック素子のノズル２にセンサを所定の方向に容易に取付けることができる。
第２実施形態
図６（ａ）に第２実施形態におけるセンサ用パッケージ３１にセンサチップ５をダイボンディングした状態における天面図を、図６（ｂ）にセンサ用パッケージ３１の断面図を示す。
【００４１】
センサ用パッケージ３１は、鍔部３２を有する略円筒形状を有するＮｉメッキが施された金属製のケーシング３３と、ケーシング３３内に充填状態で設けられれ、リードピン３４をケーシング３３に対して絶縁状態、かつ、気密状態を確保しつつリードピン３４の一端がセンサチップを載置する載置面３５側に突出するように嵌挿状態で保持するガラス部材３６と、を備えて構成されている。
【００４２】
さらに鍔部３２の下面３７には、プロジェクション溶接を行なうためのリング状のプロジェクション３８が形成され、位置決め用突起３１Ａが流速測定時に下流側となる側（リードピン３４側）に形成されている。
次に図１及び図２並びに図４乃至図６を参照して、センサ用パッケージ３１を用いた流速センサモジュールの組立方法について説明する。
【００４３】
センサ用パッケージ３１上にセンサチップ５をジグを用い、電極パッドが下流側、すなわち、リードピン３４及び位置決め用突起３１Ａが設けられている側になるように取付け、樹脂接着剤によりダイボンディングする。
そして、電極パッドと対応するリードピン３４をＡｕワイヤによりワイヤボンディングする。
【００４４】
つづいて、センサ用パッケージ３１の位置決め用突起３１Ａがセンサ取付用凹部３Ｃの側面に設けられた位置決め用凹部３Ａにはめ込まれるようにセンサ用パッケージ４をセンサ取付用凹部３Ｃ内に載置する。
そして、加圧しつつ、電流を流すことによりプロジェクション溶接を行ない、プロジェクション３８によりリング状のナゲットを形成する。
【００４５】
これによりセンサ用パッケージ３１は、センサ取付板３に固着状態となる。
次にセンサ取付板３のリードピン用貫通孔３Ｂの気密性を確保するために、熱硬化型の樹脂接着材２３を充填し、加熱、硬化させる。
さらにＯリング取付溝１１にＯリング２４をはめ込むことにより流速センサモジュールが完成する。
【００４６】
そして、フルイディック素子のノズル２のセンサ装着用孔２Ａ内に装着した流速センサモジュールのセンサ取付板３の取付孔１０に挿入したネジ２５を用いて、フルイディック素子のノズル２に固定することとなる。
この結果、プロジェクション３８によりセンサ取付用凹部３Ｃに形成されたリング状のナゲット及びリードピン用貫通孔３Ｂに充填された樹脂接着剤２３並びにＯリングによる２重気密構造により水分のノズル２内への侵入及びノズル内を流れる測定対象のガスの外部への漏洩を防止することができる。
【００４７】
また、センサチップ５は、フルイディック素子のノズル２内に装着された状態となっているので、フルイディック素子をガスメータ等に取付ける場合に、破壊されるのを防止することができる。
さらにセンサ取付板３に位置決め用凹部３Ａを設け、センサ用パッケージ３１に位置決め用突起３１Ａを設けることにより、フルイディック素子のノズル２にセンサを所定の方向に容易に取付けることができる。
【００４８】
以上の第２実施形態の説明においては、プロジェクションをセンサ用パッケージ３１側に設けていたが、センサ取付板３側に設けるようにすることも可能である。
以上の各実施形態においては、流速センサのセンサモジュールについてのみ述べたが、取付方向に方向性を有するセンサに対しては、本発明の適用が可能であり、装置への組み付け時に取付方向を誤ることなく、容易に組付けを行なうことができる。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、センサ取付板に設けられた第１取付方向規制部材及びセンサ保持部材に設けられた第２取付方向規制部材により、センサ保持部材はセンサ取付板状に所定の取付方向に容易に取付けられ、センサ保持部材上に取付けられたセンサ本体は、センサ取付板に対して所定の取付方向に取付けられることとなるので、センサ取付板を流路形成部材に対して予め定められた方向に取付けるだけで、容易にセンサ本体の位置決めが終了し、流速センサモジュールの流路形成部材に対する実装工程を簡略化することができる。
【００５０】
また、流路形成部材に実装された流速センサモジュールをガスメータ等の装置に組み付ける場合には、流路形成部材内にセンサ本体は収納されていることとなり、センサ本体、ひいては、流速センサモジュールの破壊を防止することができる。
【００５１】
さらに第１シーリング部並びに第２シーリング及び第３シーリング部により２重気密構造を容易に実現することができるので、流路内への水分の侵入あるいは測定対象ガスの漏洩を防止することができる。
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、前記第１取付方向規制部材及び前記第２取付方向規制部材は、互いに係合することによりセンサ取付板に対するセンサ保持部の取付方向を所定の取付方向とするので、確実にセンサ保持部材をセンサ取付板上の所定の取付方向に取付けられるので、センサ取付板を流路形成部材に対して予め定められた方向に取付けるだけで、容易にセンサ本体の位置決めが終了し、流速センサモジュールの流路形成部材に対する実装工程を簡略化することができる。
【００５２】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は請求項２記載の発明の効果に加えて、第２シーリング部及び第３シーリング部は、樹脂接着剤により形成されているので、気密性を容易に確保することができるので、流路内への水分の侵入あるいは測定対象ガスの漏洩を防止することができる。
【００５３】
請求項４記載の発明によれば、請求項１又は請求項２記載の発明の効果に加えて、センサ保持部あるいはセンサ取付板のいずれか一方には、センサ保持部とセンサ取付板とでシーリングを行なうべきシーリング面にプロジェクションが設けられて、第２シーリング部は、プロジェクション溶接により形成するので、より確実に気密性を確保することができるので、より確実に流路内への水分の侵入あるいは測定対象ガスの漏洩を防止することができる。
【００５４】
請求項５記載の発明によれば、請求項３又は請求項４記載の発明の効果に加えて、第１シーリング部は、センサ取付板上に設けられたＯリング取付溝及びＯリング取付溝内に配置されたＯリングを備えているので、センサ取付板と流路形成部材の間の気密性を確保することができ、第２シーリング部及び第３シーリング部の気密性確保と併せて２重気密構造を容易に構築できるので、簡易な構成で流路内への水分の侵入あるいは測定対象ガスの漏洩を確実に防止することができる。
【００５５】
請求項６記載の発明によれば、センサ取付工程は、センサ保持部材上にセンサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、センサ本体の出力端子をワイヤボンディングしてリードピンの一端に電気的に接続し、センサ保持部材取付工程は、リードピン用貫通孔にリードピンの他端側を通すとともに、第２シーリング部を形成しつつ、第１取付方向規制部材と第２取付方向規制部材によりセンサ保持部材をセンサ取付板に対し所定の取付方向に取付け、シーリング部形成工程は、リードピン用貫通孔に第３シーリング部を形成するので、請求項１記載の流速センサモジュールを容易、かつ、確実に組立ることができ、流路形成部材に実装された流速センサモジュールをガスメータ等の装置に組み付ける場合には、流路形成部材内にセンサ本体は収納されていることとなるので、センサ本体、ひいては、流速センサモジュールの破壊を防止することができる。
【００５６】
さらに簡易な組立工定にもかかわらず、第１シーリング部並びに第２シーリング及び第３シーリング部により２重気密構造を容易に実現することができるので、流路内への水分の侵入あるいは測定対象ガスの漏洩を防止することができる流速センサモジュールを得ることができる。
【００５７】
請求項７記載の発明によれば、センサ取付工程は、センサ保持部材上にセンサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、センサ本体の出力端子をワイヤボンディングしてリードピンの一端に電気的に接続し、センサ保持部材取付工程は、リードピン用貫通孔にリードピンの他端を通すとともに、樹脂接着剤により第２シーリング部を形成しつつ、第１取付方向規制部材と第２取付方向規制部材によりセンサ保持部材をセンサ取付板に対し所定の取付方向に取付け、樹脂充填工程は、リードピン用貫通孔に樹脂接着材を充填することにより第３シーリングを形成しリードピン用貫通孔の気密性を確保するので、容易、かつ、確実に気密性が高い請求項３記載の流速センサモジュールを組立ることができ、流路内への水分の侵入あるいは測定対象ガスの漏洩を防止することができる流速センサモジュールを得ることができる。
【００５８】
請求項８記載の発明によれば、センサ取付工程は、センサ保持部材上にセンサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、センサ本体の出力端子をワイヤボンディングしてリードピンの一端に電気的に接続し、センサ保持部材取付工程は、リードピン用貫通孔にリードピンを通すとともに、第１取付方向規制部材と第２取付方向規制部材によりセンサ保持部材をセンサ取付板に対し所定の取付方向に取付け、プロジェクション溶接工程は、プロジェクションを用いてセンサ保持部材をセンサ取付板にプロジェクション溶接し、樹脂充填工程は、リードピン用貫通孔に樹脂接着材を充填することによりリードピン用貫通孔の気密性を確保するので、容易、かつ確実により気密性が高い請求項４記載の流速センサモジュールを組立ることができ、組立工定を複雑化することなく流路内への水分の侵入あるいは測定対象ガスの漏洩を防止することができる流速センサモジュールを確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】流速センサモジュールをフルイディック素子のノズルに実装した場合の断面図である。
【図２】センサ取付板の構造を示す天面図及び断面図である。
【図３】第１実施形態のセンサ用パッケージの天面図及び断面図である。
【図４】センサチップの拡大図である。
【図５】フルイディック素子のノズルの外観斜視図である。
【図６】第２実施形態のセンサ用パッケージの天面図及び断面図である。
【図７】従来の流速センサの構成及び組立工程を説明する図である。
【符号の説明】
１ 流速センサモジュール
２ ノズル
３ センサ取付板
３Ａ 位置決め用凹部
３Ｂ リードピン用貫通孔
３Ｃ センサ取付用凹部
４ センサ用パッケージ
４Ａ 位置決め用突起
４Ｂ リードピン
４Ｂ１ マイクロヒータ用リードピン
４Ｂ２ 共通電極用リードピン
４Ｂ３ サーモパイル用リードピン
１０ 取付孔
１１ Ｏリング取付溝
１５ 鍔部
１６ ケーシング
１７ ガラス部材
２０ マイクロヒータ
２１ サーモパイル
３１ センサ用パッケージ
３１Ａ 位置決め用突起
３２ 鍔部
３３ ケーシング
３６ ガラス部材
３８ プロジェクション
【発明の属する技術分野】
本発明は、流速センサモジュール及びその組立方法に係り、特に熱伝播時間計測型流速センサ等のようにセンサの取付けに方向性がある流速センサモジュール及びその組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に、特開平３−５３１２５号公報に開示されている従来の熱伝播時間計測型流速センサ（以下、流速センサという。）の組立状態を説明するための外観斜視図を示す。
【０００３】
流速センサ５０は、図７（ｂ）に示すように、マイクロブリッジ等のセンサ本体５１が配置されるとともに、このセンサ本体５１を外部と接続するためのピン端子５２が設けられたセンサ基板５３と、センサ基板を挿入するためのセンサ基板挿入孔を有するノズルユニット５４と、を備えて構成されている。
【０００４】
ノズルユニット５４は、センサ基板挿入孔５５が設けられている蓋体５６と、センサ基板５３を取付けるための取付溝５７（図７（ａ）参照）が設けられているとともに、流体の流路であるノズル５８を形成するノズルユニット本体５９と、を備えて構成されている。
【０００５】
次に流速センサの組立方法について説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、ノズルユニット本体５９に蓋体５６をビス６０により固定する。
そして、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示すように、センサ基板５３をセンサ基板挿入孔５５から挿入して、センサ基板取付溝５７に取付け、センサ基板挿入孔５５とセンサ基板５３との間の隙間をエポキシ樹脂等のシーリング材により充填していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の流速センサ及びその組立方法においては、シーリング材料としてエポキシ樹脂等の樹脂材を用いているので、温度サイクル等によりシーリングが劣化し、水分がノズル内に侵入するとともに、測定対象流体であるガスが漏洩する可能性があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、水分の侵入、ガスの漏洩を防止できるとともに、組立が容易で、装置への組付時にセンサ本体の破壊を防止することができる流速センサモジュール及びその組立方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、測定対象流体の流路を形成するための流路形成部材に対する取付方向が予め定められるとともに、第１取付方向規制部材及びリードピンを通すためのリードピン用貫通孔を有するセンサ取付板と、前記第１取付方向規制部材と協働して取付方向を規制する第２取付方向規制部材及びセンサ出力信号出力用のリードピンを有し、前記第２取付方向規制部材により前記センサ取付板に対する取付方向が所定の取付方向に規制されるセンサ保持部材と、前記センサ保持部材上に予め定められた方向に取付けられ、前記リードピンの一端に出力端子が電気的に接続されたセンサ本体と、前記流路形成部材と前記センサ取付板との間の気密性を確保するための第１シーリング部と、前記センサ取付板と前記センサ保持部材との間の気密性を確保するための第２シーリング部と、前記リードピン用貫通孔の気密性を確保するための第３シーリング部と、を備えて構成する。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、センサ取付板に設けられた第１取付方向規制部材及びセンサ保持部材に設けられた第２取付方向規制部材により、センサ保持部材はセンサ取付板状に所定の取付方向に容易に取付けられる。
この結果、センサ保持部材上に取付けられたセンサ本体は、センサ取付板に対して所定の取付方向に取付けられることとなる。
【００１０】
従って、センサ取付板を流路形成部材に対して予め定められた方向に取付けるだけで、容易にセンサ本体の位置決めが終了する。
このとき、第１シーリング部並びに第２シーリング及び第３シーリング部により２重気密構造を容易に実現することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１取付方向規制部材及び前記第２取付方向規制部材は、互いに係合することにより前記センサ取付板に対する前記センサ保持部の取付方向を前記所定の取付方向とするように構成する。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の作用に加えて、前記第１取付方向規制部材及び前記第２取付方向規制部材は、互いに係合することによりセンサ取付板に対するセンサ保持部の取付方向を所定の取付方向とするので、確実にセンサ保持部材をセンサ取付板上の所定の取付方向に取付けられる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記第２シーリング部及び前記第３シーリング部は、樹脂接着剤により形成されているように構成する。
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は請求項２記載の発明の作用に加えて、第２シーリング部及び第３シーリング部は、樹脂接着剤により形成されているので、気密性を容易に確保することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記センサ保持部あるいは前記センサ取付板のいずれか一方には、前記センサ保持部と前記センサ取付板とでシーリングを行なうべきシーリング面にプロジェクションが設けられ、前記第２シーリング部は、プロジェクション溶接により形成されているように構成する。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、請求項１又は請求項２記載の発明の作用に加えて、センサ保持部あるいはセンサ取付板のいずれか一方には、センサ保持部とセンサ取付板とでシーリングを行なうべきシーリング面にプロジェクションが設けられて、第２シーリング部は、プロジェクション溶接により形成するので、より確実に気密性を確保することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項３又は請求項４記載の発明において、前記第１シーリング部は、前記センサ取付板上に設けられたＯリング取付溝及び前記Ｏリング取付溝内に配置されたＯリングを備えているように構成する。
請求項５記載の発明によれば、請求項３又は請求項４記載の発明の作用に加えて、第１シーリング部は、センサ取付板上に設けられたＯリング取付溝及びＯリング取付溝内に配置されたＯリングを備えているので、センサ取付板と流路形成部材の間の気密性を確保することができ、第２シーリング部及び第３シーリング部の気密性確保と併せて２重気密構造を容易に構築できる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の流速センサモジュールの組立方法であって、前記センサ保持部材上に前記センサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、前記センサ本体の前記出力端子をワイヤボンディングして前記リードピンの一端に電気的に接続するセンサ取付工程と、前記リードピン用貫通孔に前記リードピンの他端側を通すとともに、前記第２シーリング部を形成しつつ、前記第１取付方向規制部材と前記第２取付方向規制部材により前記センサ保持部材を前記センサ取付板に対し前記所定の取付方向に取付けるセンサ保持部材取付工程と、前記リードピン用貫通孔に前記第３シーリング部を形成するシーリング部形成工程と、を備えて構成する。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、センサ取付工程は、センサ保持部材上にセンサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、センサ本体の出力端子をワイヤボンディングしてリードピンの一端に電気的に接続する。センサ保持部材取付工程は、リードピン用貫通孔にリードピンの他端側を通すとともに、第２シーリング部を形成しつつ、第１取付方向規制部材と第２取付方向規制部材によりセンサ保持部材をセンサ取付板に対し所定の取付方向に取付ける。
【００１９】
シーリング部形成工程は、リードピン用貫通孔に第３シーリング部を形成する。 従って、請求項１記載の流速センサモジュールを容易、かつ、確実に組立ることができる。
請求項７記載の発明は、請求項３記載の流速センサモジュールの組立方法であって、前記センサ保持部材上に前記センサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、前記センサ本体の前記出力端子をワイヤボンディングして前記リードピンの一端に電気的に接続するセンサ取付工程と、前記リードピン用貫通孔に前記リードピンの他端を通すとともに、前記樹脂接着剤により第２シーリング部を形成しつつ、前記第１取付方向規制部材と前記第２取付方向規制部材により前記センサ保持部材を前記センサ取付板に対し前記所定の取付方向に取付けるセンサ保持部材取付工程と、前記リードピン用貫通孔に樹脂接着材を充填することにより前記第３シーリングを形成し前記リードピン用貫通孔の気密性を確保する樹脂充填工程と、を備えて構成する。
【００２０】
請求項７記載の発明によれば、センサ取付工程は、センサ保持部材上にセンサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、センサ本体の出力端子をワイヤボンディングしてリードピンの一端に電気的に接続する。センサ保持部材取付工程は、リードピン用貫通孔にリードピンの他端を通すとともに、樹脂接着剤により第２シーリング部を形成しつつ、第１取付方向規制部材と第２取付方向規制部材によりセンサ保持部材をセンサ取付板に対し所定の取付方向に取付ける。
【００２１】
樹脂充填工程は、リードピン用貫通孔に樹脂接着材を充填することにより第３シーリングを形成しリードピン用貫通孔の気密性を確保する。
従って、容易、かつ、確実に気密性が高い請求項３記載の流速センサモジュールを組立ることができる。
【００２２】
請求項８記載の発明は、請求項４記載の流速センサモジュールの組立方法であって、前記センサ保持部材上に前記センサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、前記センサ本体の前記出力端子をワイヤボンディングして前記リードピンの一端に電気的に接続するセンサ取付工程と、前記リードピン用貫通孔に前記リードピンを通すとともに、前記第１取付方向規制部材と前記第２取付方向規制部材により前記センサ保持部材を前記センサ取付板に対し前記所定の取付方向に取付けるセンサ保持部材取付工程と、前記プロジェクションを用いて前記センサ保持部材を前記センサ取付板にプロジェクション溶接するプロジェクション溶接工程と、前記リードピン用貫通孔に樹脂接着材を充填することにより前記リードピン用貫通孔の気密性を確保する樹脂充填工程と、を備えて構成する。
【００２３】
請求項８記載の発明によれば、センサ取付工程は、センサ保持部材上にセンサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、センサ本体の出力端子をワイヤボンディングしてリードピンの一端に電気的に接続する。センサ保持部材取付工程は、リードピン用貫通孔にリードピンを通すとともに、第１取付方向規制部材と第２取付方向規制部材によりセンサ保持部材をセンサ取付板に対し所定の取付方向に取付ける。
【００２４】
プロジェクション溶接工程は、プロジェクションを用いてセンサ保持部材をセンサ取付板にプロジェクション溶接する。
樹脂充填工程は、リードピン用貫通孔に樹脂接着材を充填することによりリードピン用貫通孔の気密性を確保する。
【００２５】
従って、容易、かつ確実により気密性が高い請求項４記載の流速センサモジュールを組立ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
第１実施形態
図１に流速センサモジュールをフルイディック素子のノズルに取付けた場合の断面図を示す。
【００２７】
流速センサモジュール１は、大別すると、測定対象流体であるガスの流路を形成している流路形成部材としてのフルイディック素子のノズル２に対する取付方向が予め定められるとともに、第１取付方向規制部材としての位置決め用凹部３Ａ、後述するセンサ用パッケージ４に設けられているリードピン４Ｂを通すためのリードピン用貫通孔３Ｂ及び後述するセンサ用パッケージを載置するためのセンサ取付用凹部３Ｃを有するセンサ取付板３と、位置決め用凹部３Ａと協働して取付方向を規制する第２取付方向規制部材としての位置決め用突起４Ａ及びセンサの検出信号出力用の複数のリードピン４Ｂを有し、位置決め用突起４Ａによりセンサ取付板３に対する取付方向が所定の取付方向に規制されるセンサ用パッケージ４と、センサ用パッケージ４上に予め定められた方向に取付けられ、リードピン４Ｂの一端に出力端子である電極パッド５Ａ１ 〜５Ａ４ が電気的に接続されたセンサチップ５と、を備えて構成されている。
【００２８】
図２にセンサ取付板３の天面図（図２（ａ））及び断面図（図２（ｂ））を示す。
センサ取付板３は、天面視略正方形状を有しており、４角部分には、ノズル２に取付けるためのネジを挿入するための４つの取付孔１０が設けられ、中心部分には、リング形状を有するＯリング取付溝１１及びセンサ取付用凹部３Ｃが設けられており、さらにセンサ取付用凹部３Ｃの側面には、センサ取付板３の取付方向に対応して前述の位置決め用凹部３Ａが設けられている。
【００２９】
また、センサ取付用凹部３Ｃの底面には、センサ取付板３を正方形とみなした場合の対角線の交点から位置決め用凹部３Ａが設けられている側に所定量ずらした位置にその中心を有するリードピン４Ｂを通すためのリードピン用貫通孔３Ｂが設けられている。
【００３０】
図３（ａ）にセンサ用パッケージ４にセンサチップ５をダイボンディングした状態における天面図を、図３（ｂ）にセンサ用パッケージの断面図を示す。
センサ用パッケージ４は、鍔部１５を有する略円筒形状を有するＮｉメッキが施された金属製のケーシング１６と、ケーシング１６内に充填状態で設けられ、リードピン４Ｂをケーシング１６に対して絶縁状態、かつ、気密状態を確保しつつリードピン４Ｂの一端がセンサチップ５を載置する載置面側に突出するように嵌挿状態で保持するガラス部材１７と、を備えて構成されている。
【００３１】
さらに鍔部１５には、位置決め用突起４Ａが流速測定時に下流側となる側（リードピン４Ｂ側）に設けられている。
この場合において、リードピン４Ｂには、電気的接続状態を長期にわたって良好に保持するために、Ｎｉメッキが施され、さらにＡｕメッキが施されている。
【００３２】
図４に、図３（ａ）に示したように、センサ用パッケージ４にダイボンディングされ、ワイヤボンディングしたセンサチップ５部分の拡大図を示す。
センサチップ５は、熱伝播時間計測のための熱を発生させるマイクロヒータ２０と、マイクロヒータ２０により発生され、流速測定対象のガスにより伝播された熱を計測するためのサーモパイル２１と、を備えて構成されている。
【００３３】
マイクロヒータ２０から引出される１組の配線のうち、一方は、マイクロヒータ用電極パッド５Ａ１ に接続され、他方は、共通電極パッド（グランド）５Ａ２ に接続されている。
サーモパイル２１から引出される１組の配線のうち、一方は、サーモパイル用電極パッド５Ａ３ に接続され、他方は、共通電極パッド５Ａ４ に共通接続されている。
【００３４】
さらにマイクロヒータ用電極パッド５Ａ１ は、リードピン４Ｂのうちのマイクロヒータ用リードピン４Ｂ１ にＡｕワイヤ（例えば、φ２５μｍ）により電気的に接続され、共通電極パッド５Ａ２ 及び共通電極パッド５Ａ４ は、リードピン４Ｂのうちの共通電極用リードピン４Ｂ２ にＡｕワイヤにより電気的に接続され、サーモパイル用電極パッド５Ａ３ は、リードピン４Ｂのうちのサーモパイル用リードピン４Ｂ３ にＡｕワイヤにより電気的に接続されている。
【００３５】
次に図１乃至図５を参照して、流速センサモジュール１の組立方法及びフルイディック素子のノズル２への実装方法について説明する。
まず、流速センサモジュール１の組立方法について説明する。
センサ用パッケージ４上にセンサチップ５をジグを用い、電極パッド５Ａ１ 〜５Ａ４ が下流側、すなわち、リードピン４Ｂ及び位置決め用突起４Ａが設けられている側になるように取付け、樹脂接着剤によりダイボンディングする。
【００３６】
そして、電極パッド５Ａ１ 〜５Ａ４ とそれぞれ対応するリードピン４Ｂ１ 〜４Ｂ３ をＡｕワイヤによりワイヤボンディングする。
つづいてセンサ取付板３のセンサ取付用凹部３Ｃに熱硬化型の樹脂接着剤２２（図１参照）を塗布し、センサ用パッケージ４の位置決め用突起４Ａがセンサ取付用凹部３Ｃの側面に設けられた位置決め用凹部３Ａにはめ込まれるようにセンサ用パッケージ４をセンサ取付用凹部３Ｃ内に載置する。
【００３７】
そして、加熱することにより熱硬化型の樹脂接着剤２２を硬化させる。これによりセンサ用パッケージ４は、センサ取付板３に固着状態となる。
次にセンサ取付板３のリードピン用貫通孔３Ｂの気密性を確保するために、熱硬化型の樹脂接着材２３（図１参照）を充填し、加熱、硬化させる。
【００３８】
さらにＯリング取付溝１１にＯリング２４をはめ込むことにより流速センサモジュール１が完成する。
図５にフルイディック素子のノズルの外観斜視図を示す。
フルイディック素子のノズル２は、幅２．５ｍｍ、高さ７．５ｍｍの流路を形成しており、図中、下方から矢印方向に組立てた流速センサモジュール１をノズル２に設けられたセンサ装着用孔２Ａ内に実装することとなる。
【００３９】
より具体的には、センサ装着用孔２Ａ内に装着した流速センサモジュール１のセンサ取付板３の取付孔１０に挿入したネジ２５（図１参照）を用いて、フルイディック素子のノズル２に固定することとなる。
この結果、センサ取付用凹部３Ｃに塗布された樹脂接着剤２２及びリードピン用貫通孔３Ｂに充填された樹脂接着剤２３並びにＯリング２４による２重気密構造により水分のノズル２内への侵入及びノズル内を流れる測定対象のガスの外部への漏洩を防止することができる。
【００４０】
また、センサチップ５は、フルイディック素子のノズル２内に装着された状態となっているので、フルイディック素子をガスメータ等に取付ける場合に、破壊されるのを防止することができる。
さらにセンサ取付板３に位置決め用凹部３Ａを設け、センサ用パッケージ４に位置決め用突起４を設けることにより、フルイディック素子のノズル２にセンサを所定の方向に容易に取付けることができる。
第２実施形態
図６（ａ）に第２実施形態におけるセンサ用パッケージ３１にセンサチップ５をダイボンディングした状態における天面図を、図６（ｂ）にセンサ用パッケージ３１の断面図を示す。
【００４１】
センサ用パッケージ３１は、鍔部３２を有する略円筒形状を有するＮｉメッキが施された金属製のケーシング３３と、ケーシング３３内に充填状態で設けられれ、リードピン３４をケーシング３３に対して絶縁状態、かつ、気密状態を確保しつつリードピン３４の一端がセンサチップを載置する載置面３５側に突出するように嵌挿状態で保持するガラス部材３６と、を備えて構成されている。
【００４２】
さらに鍔部３２の下面３７には、プロジェクション溶接を行なうためのリング状のプロジェクション３８が形成され、位置決め用突起３１Ａが流速測定時に下流側となる側（リードピン３４側）に形成されている。
次に図１及び図２並びに図４乃至図６を参照して、センサ用パッケージ３１を用いた流速センサモジュールの組立方法について説明する。
【００４３】
センサ用パッケージ３１上にセンサチップ５をジグを用い、電極パッドが下流側、すなわち、リードピン３４及び位置決め用突起３１Ａが設けられている側になるように取付け、樹脂接着剤によりダイボンディングする。
そして、電極パッドと対応するリードピン３４をＡｕワイヤによりワイヤボンディングする。
【００４４】
つづいて、センサ用パッケージ３１の位置決め用突起３１Ａがセンサ取付用凹部３Ｃの側面に設けられた位置決め用凹部３Ａにはめ込まれるようにセンサ用パッケージ４をセンサ取付用凹部３Ｃ内に載置する。
そして、加圧しつつ、電流を流すことによりプロジェクション溶接を行ない、プロジェクション３８によりリング状のナゲットを形成する。
【００４５】
これによりセンサ用パッケージ３１は、センサ取付板３に固着状態となる。
次にセンサ取付板３のリードピン用貫通孔３Ｂの気密性を確保するために、熱硬化型の樹脂接着材２３を充填し、加熱、硬化させる。
さらにＯリング取付溝１１にＯリング２４をはめ込むことにより流速センサモジュールが完成する。
【００４６】
そして、フルイディック素子のノズル２のセンサ装着用孔２Ａ内に装着した流速センサモジュールのセンサ取付板３の取付孔１０に挿入したネジ２５を用いて、フルイディック素子のノズル２に固定することとなる。
この結果、プロジェクション３８によりセンサ取付用凹部３Ｃに形成されたリング状のナゲット及びリードピン用貫通孔３Ｂに充填された樹脂接着剤２３並びにＯリングによる２重気密構造により水分のノズル２内への侵入及びノズル内を流れる測定対象のガスの外部への漏洩を防止することができる。
【００４７】
また、センサチップ５は、フルイディック素子のノズル２内に装着された状態となっているので、フルイディック素子をガスメータ等に取付ける場合に、破壊されるのを防止することができる。
さらにセンサ取付板３に位置決め用凹部３Ａを設け、センサ用パッケージ３１に位置決め用突起３１Ａを設けることにより、フルイディック素子のノズル２にセンサを所定の方向に容易に取付けることができる。
【００４８】
以上の第２実施形態の説明においては、プロジェクションをセンサ用パッケージ３１側に設けていたが、センサ取付板３側に設けるようにすることも可能である。
以上の各実施形態においては、流速センサのセンサモジュールについてのみ述べたが、取付方向に方向性を有するセンサに対しては、本発明の適用が可能であり、装置への組み付け時に取付方向を誤ることなく、容易に組付けを行なうことができる。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、センサ取付板に設けられた第１取付方向規制部材及びセンサ保持部材に設けられた第２取付方向規制部材により、センサ保持部材はセンサ取付板状に所定の取付方向に容易に取付けられ、センサ保持部材上に取付けられたセンサ本体は、センサ取付板に対して所定の取付方向に取付けられることとなるので、センサ取付板を流路形成部材に対して予め定められた方向に取付けるだけで、容易にセンサ本体の位置決めが終了し、流速センサモジュールの流路形成部材に対する実装工程を簡略化することができる。
【００５０】
また、流路形成部材に実装された流速センサモジュールをガスメータ等の装置に組み付ける場合には、流路形成部材内にセンサ本体は収納されていることとなり、センサ本体、ひいては、流速センサモジュールの破壊を防止することができる。
【００５１】
さらに第１シーリング部並びに第２シーリング及び第３シーリング部により２重気密構造を容易に実現することができるので、流路内への水分の侵入あるいは測定対象ガスの漏洩を防止することができる。
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、前記第１取付方向規制部材及び前記第２取付方向規制部材は、互いに係合することによりセンサ取付板に対するセンサ保持部の取付方向を所定の取付方向とするので、確実にセンサ保持部材をセンサ取付板上の所定の取付方向に取付けられるので、センサ取付板を流路形成部材に対して予め定められた方向に取付けるだけで、容易にセンサ本体の位置決めが終了し、流速センサモジュールの流路形成部材に対する実装工程を簡略化することができる。
【００５２】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は請求項２記載の発明の効果に加えて、第２シーリング部及び第３シーリング部は、樹脂接着剤により形成されているので、気密性を容易に確保することができるので、流路内への水分の侵入あるいは測定対象ガスの漏洩を防止することができる。
【００５３】
請求項４記載の発明によれば、請求項１又は請求項２記載の発明の効果に加えて、センサ保持部あるいはセンサ取付板のいずれか一方には、センサ保持部とセンサ取付板とでシーリングを行なうべきシーリング面にプロジェクションが設けられて、第２シーリング部は、プロジェクション溶接により形成するので、より確実に気密性を確保することができるので、より確実に流路内への水分の侵入あるいは測定対象ガスの漏洩を防止することができる。
【００５４】
請求項５記載の発明によれば、請求項３又は請求項４記載の発明の効果に加えて、第１シーリング部は、センサ取付板上に設けられたＯリング取付溝及びＯリング取付溝内に配置されたＯリングを備えているので、センサ取付板と流路形成部材の間の気密性を確保することができ、第２シーリング部及び第３シーリング部の気密性確保と併せて２重気密構造を容易に構築できるので、簡易な構成で流路内への水分の侵入あるいは測定対象ガスの漏洩を確実に防止することができる。
【００５５】
請求項６記載の発明によれば、センサ取付工程は、センサ保持部材上にセンサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、センサ本体の出力端子をワイヤボンディングしてリードピンの一端に電気的に接続し、センサ保持部材取付工程は、リードピン用貫通孔にリードピンの他端側を通すとともに、第２シーリング部を形成しつつ、第１取付方向規制部材と第２取付方向規制部材によりセンサ保持部材をセンサ取付板に対し所定の取付方向に取付け、シーリング部形成工程は、リードピン用貫通孔に第３シーリング部を形成するので、請求項１記載の流速センサモジュールを容易、かつ、確実に組立ることができ、流路形成部材に実装された流速センサモジュールをガスメータ等の装置に組み付ける場合には、流路形成部材内にセンサ本体は収納されていることとなるので、センサ本体、ひいては、流速センサモジュールの破壊を防止することができる。
【００５６】
さらに簡易な組立工定にもかかわらず、第１シーリング部並びに第２シーリング及び第３シーリング部により２重気密構造を容易に実現することができるので、流路内への水分の侵入あるいは測定対象ガスの漏洩を防止することができる流速センサモジュールを得ることができる。
【００５７】
請求項７記載の発明によれば、センサ取付工程は、センサ保持部材上にセンサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、センサ本体の出力端子をワイヤボンディングしてリードピンの一端に電気的に接続し、センサ保持部材取付工程は、リードピン用貫通孔にリードピンの他端を通すとともに、樹脂接着剤により第２シーリング部を形成しつつ、第１取付方向規制部材と第２取付方向規制部材によりセンサ保持部材をセンサ取付板に対し所定の取付方向に取付け、樹脂充填工程は、リードピン用貫通孔に樹脂接着材を充填することにより第３シーリングを形成しリードピン用貫通孔の気密性を確保するので、容易、かつ、確実に気密性が高い請求項３記載の流速センサモジュールを組立ることができ、流路内への水分の侵入あるいは測定対象ガスの漏洩を防止することができる流速センサモジュールを得ることができる。
【００５８】
請求項８記載の発明によれば、センサ取付工程は、センサ保持部材上にセンサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、センサ本体の出力端子をワイヤボンディングしてリードピンの一端に電気的に接続し、センサ保持部材取付工程は、リードピン用貫通孔にリードピンを通すとともに、第１取付方向規制部材と第２取付方向規制部材によりセンサ保持部材をセンサ取付板に対し所定の取付方向に取付け、プロジェクション溶接工程は、プロジェクションを用いてセンサ保持部材をセンサ取付板にプロジェクション溶接し、樹脂充填工程は、リードピン用貫通孔に樹脂接着材を充填することによりリードピン用貫通孔の気密性を確保するので、容易、かつ確実により気密性が高い請求項４記載の流速センサモジュールを組立ることができ、組立工定を複雑化することなく流路内への水分の侵入あるいは測定対象ガスの漏洩を防止することができる流速センサモジュールを確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】流速センサモジュールをフルイディック素子のノズルに実装した場合の断面図である。
【図２】センサ取付板の構造を示す天面図及び断面図である。
【図３】第１実施形態のセンサ用パッケージの天面図及び断面図である。
【図４】センサチップの拡大図である。
【図５】フルイディック素子のノズルの外観斜視図である。
【図６】第２実施形態のセンサ用パッケージの天面図及び断面図である。
【図７】従来の流速センサの構成及び組立工程を説明する図である。
【符号の説明】
１ 流速センサモジュール
２ ノズル
３ センサ取付板
３Ａ 位置決め用凹部
３Ｂ リードピン用貫通孔
３Ｃ センサ取付用凹部
４ センサ用パッケージ
４Ａ 位置決め用突起
４Ｂ リードピン
４Ｂ１ マイクロヒータ用リードピン
４Ｂ２ 共通電極用リードピン
４Ｂ３ サーモパイル用リードピン
１０ 取付孔
１１ Ｏリング取付溝
１５ 鍔部
１６ ケーシング
１７ ガラス部材
２０ マイクロヒータ
２１ サーモパイル
３１ センサ用パッケージ
３１Ａ 位置決め用突起
３２ 鍔部
３３ ケーシング
３６ ガラス部材
３８ プロジェクション
Claims (8)
- 測定対象流体の流路を形成するための流路形成部材に対する取付方向が予め定められるとともに、第１取付方向規制部材及びリードピンを通すためのリードピン用貫通孔を有するセンサ取付板と、
前記第１取付方向規制部材と協働して取付方向を規制する第２取付方向規制部材及びセンサ出力信号出力用のリードピンを有し、前記第２取付方向規制部材により前記センサ取付板に対する取付方向が所定の取付方向に規制されるセンサ保持部材と、
前記センサ保持部材上に予め定められた方向に取付けられ、前記リードピンの一端に出力端子が電気的に接続されたセンサ本体と、
前記流路形成部材と前記センサ取付板との間の気密性を確保するための第１シーリング部と、
前記センサ取付板と前記センサ保持部材との間の気密性を確保するための第２シーリング部と、
前記リードピン用貫通孔の気密性を確保するための第３シーリング部と、
を備えたことを特徴とする流速センサモジュール。 - 請求項１記載の流速センサモジュールにおいて、
前記第１取付方向規制部材及び前記第２取付方向規制部材は、互いに係合することにより前記センサ取付板に対する前記センサ保持部の取付方向を前記所定の取付方向とすることを特徴とする流速センサモジュール。 - 請求項１又は請求項２記載の流速センサモジュールにおいて、
前記第２シーリング部及び前記第３シーリング部は、樹脂接着剤により形成されていることを特徴とする流速センサモジュール。 - 請求項１又は請求項２記載の流速センサモジュールにおいて、
前記センサ保持部あるいは前記センサ取付板のいずれか一方には、前記センサ保持部と前記センサ取付板とでシーリングを行なうべきシーリング面にプロジェクションが設けられ、
前記第２シーリング部は、プロジェクション溶接により形成されていることを特徴とする流速センサモジュール。 - 請求項３又は請求項４記載の流速センサモジュールにおいて、
前記第１シーリング部は、前記センサ取付板上に設けられたＯリング取付溝及び前記Ｏリング取付溝内に配置されたＯリングを備えていることを特徴とする流速センサモジュール。 - 請求項１記載の流速センサモジュールの組立方法であって、前記センサ保持部材上に前記センサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、前記センサ本体の前記出力端子をワイヤボンディングして前記リードピンの一端に電気的に接続するセンサ取付工程と、
前記リードピン用貫通孔に前記リードピンの他端側を通すとともに、前記第２シーリング部を形成しつつ、前記第１取付方向規制部材と前記第２取付方向規制部材により前記センサ保持部材を前記センサ取付板に対し前記所定の取付方向に取付けるセンサ保持部材取付工程と、
前記リードピン用貫通孔に前記第３シーリング部を形成するシーリング部形成工程と、
を備えたことを特徴とする流速センサモジュールの組立方法。 - 請求項３記載の流速センサモジュールの組立方法であって、前記センサ保持部材上に前記センサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、前記センサ本体の前記出力端子をワイヤボンディングして前記リードピンの一端に電気的に接続するセンサ取付工程と、
前記リードピン用貫通孔に前記リードピンの他端を通すとともに、前記樹脂接着剤により第２シーリング部を形成しつつ、前記第１取付方向規制部材と前記第２取付方向規制部材により前記センサ保持部材を前記センサ取付板に対し前記所定の取付方向に取付けるセンサ保持部材取付工程と、
前記リードピン用貫通孔に樹脂接着材を充填することにより前記第３シーリングを形成し前記リードピン用貫通孔の気密性を確保する樹脂充填工程と、
を備えたことを特徴とする流速センサモジュールの組立方法。 - 請求項４記載の流速センサモジュールの組立方法であって、前記センサ保持部材上に前記センサ本体をダイボンディングして予め定められた方向に取付けるとともに、前記センサ本体の前記出力端子をワイヤボンディングして前記リードピンの一端に電気的に接続するセンサ取付工程と、
前記リードピン用貫通孔に前記リードピンを通すとともに、前記第１取付方向規制部材と前記第２取付方向規制部材により前記センサ保持部材を前記センサ取付板に対し前記所定の取付方向に取付けるセンサ保持部材取付工程と、
前記プロジェクションを用いて前記センサ保持部材を前記センサ取付板にプロジェクション溶接するプロジェクション溶接工程と、
前記リードピン用貫通孔に樹脂接着材を充填することにより前記リードピン用貫通孔の気密性を確保する樹脂充填工程と、
を備えたことを特徴とする流速センサモジュールの組立方法。
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