JP4319457B2 - 熱式流量計 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサ流路とバイパス流路とを備え、センサ流路に橋設された熱線を用いて流量を計測する熱式流量計に関する。さらに詳細には、信頼性の高いセンサ流路を形成することができる熱式流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から熱線を用いて流量を計測する熱式流量計の１つとして、半導体マイクロマシニングの加工技術で製造された測定チップをセンサ部として使用するものがある。この種の熱式流量計としては、例えば、特開２００２−１６８６６９号公報に開示されたものがある。この熱式流量計１００は、図１５に示すように、測定チップ１１１が実装された基板１２１をボディ１４１に密着させることにより、ボディ１４１の内部において、主流路Ｍ１とセンサー流路Ｓ１とを形成すると同時に、測定チップ１１１に設けられた温度センサー用熱線と流速センサー用熱線を、センサー流路Ｓ１に橋設させた状態にして、基板１２１の裏面の電気回路を介し、ボディ１４１の内部を流れる計測対象気体Ｆの流量を測定するようになっている。
【０００３】
このような熱式流量計における基板として、一般的には、ガラスエポキシ基板が使用されている。そして、ガラスエポキシ基板にセンサ流路を形成する場合には、ルーター加工と呼ばれる手法で、エンドミルを用いて基板に溝を掘ってセンサ流路を形成するようになっている。
【０００４】
また、基板としてガラスエポキシ基板以外を使用する場合として、本出願人が特願２００２−５３３９０号にて提案しているように、セラミック基板を使用したものもある。この場合には、溝加工および穴加工を施したグリーンシート（焼結前の生材）と穴加工のみを施したグリーンシートとを圧着し、その２枚のグリーンシートを焼成することにより、センサ流路を形成するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１６８６６９号公報（第３〜５頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特願２００２−１６８６６９号公報に開示されたものなどのように、センサ流路を形成するための基板として、ガラスエポキシ基板を使用する場合には、エンドミルを用いて基板に溝を掘ってセンサ流路を形成するため、基板上に削れカスが残存するおそれがあった。そして、削りカスが残存していると、熱式流量計の実使用時に被測定流体の流れに伴い削りカスが熱線に付着して、熱線が焼損してしまうおそれあり、信頼性に欠けるという問題があった。
【０００７】
一方、特願２００２−５３３９０号にて本出願人が提案したものでは、削りカスが発生することがないため上記したような問題は生じないが、センサ流路の形成工程および基板の構造自体も複雑化するためコスト面で不利であった。また、焼成具合によってグリーンシートの収縮率が変化するため、センサ流路の幅寸法を管理することが困難であった。
【０００８】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、低コストでかつ信頼性の高いセンサ流路を形成することができる熱式流量計を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る熱式流量計は、センサ流路とバイパス流路とを備える熱式流量計であって、熱線と前記熱線に接続する熱線用電極とが設けられた測定チップと、前記熱線を用いた計測原理を行うための電気回路に接続する電気回路用電極と、被測定流体の流れ方向に対して略平行に形成されたセンサ流路形成部材とが基板表面に凸部として形成された基板と、前記基板が密着することにより前記バイパス流路が形成されるボディとを有し、前記熱線用電極と前記電気回路用電極とを電気的に接続して前記測定チップを前記基板に実装することによって、前記センサ流路形成部材により前記センサ流路を前記測定チップと前記基板との間に形成するとともに、前記センサ流路に前記熱線を橋設させ、前記センサ流路形成部材は部材材料を基板上に積層させることにより、基板表面と密着させたこと、前記センサ流路形成部材は、前記熱線用電極と前記電気回路用電極とを電気的に接続する接合部材により形成されていること、及び、前記基板の導体部を保護するための基板保護材料により形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
この熱式流量計では、基板に被測定流体の流れ方向に対して略平行に形成されたセンサ流路形成部材が形成されているため、基板がボディに対して密着させられると、ボディ内部において、基板上に形成されたセンサ流路形成部材によってセンサ流路が形成されるとともに、バイパス流路が形成される。そして、この熱式流量計においては、流量計内部に流れ込んだ被測定流体は、熱線が橋設されたセンサ流路と、センサ流路に対するバイパス流路とに分流される。このとき、熱線を用いた計測原理に基づいて、センサ流路を流れる被測定流体の流量、ひいては熱式流量計の内部を流れる被測定流体の流量が計測される。
【００１１】
ここで、センサ流路は、基板に形成されたセンサ流路形成部材によって形成される。このため、センサ流路を形成するために基板に溝を掘る必要がない。つまり、基板を削る必要がないので、削りカスが発生しない。これにより、熱式流量計の実使用時に被測定流体の流れに伴い削りカスが熱線に付着して、熱線が焼損することがない。したがって、信頼性の高いセンサ流路を形成することができる。また、セラミック基板を使用した場合であっても、溝加工および穴加工を施したグリーンシートと穴加工のみを施したグリーンシートとを圧着し、その２枚のグリーンシートを焼成する必要がない。したがって、センサ流路の形成工程や基板自体の構造が複雑化することがないので、コスト面で非常に有利となる。このように、この熱式流量計によれば、低コストでかつ信頼性の高いものとなっている。
【００１２】
なお、センサ流路を形成するための基板としては、ガラスエポキシ基板やセラミック基板の他に、フェノール基板、ポリイミド基板、アルミ金属基板など基板材料となるものであれば種類は問わない。
【００１３】
本発明に係る熱式流量計においては、前記センサ流路形成部材は、前記熱線用電極と前記電気回路用電極とを電気的に接続する接合部材により形成すればよい。具体的には、前記接合部材としては、ハンダを使用すればよい。例えば、スクリーン印刷によって、前記熱線用電極と前記電気回路用電極とを電気的に接続するために必要なハンダ（クリームハンダ）の厚みを管理することにより、基板と測定チップとの間に所定の隙間を形成して、その隙間をセンサ流路とするのである。そして、接合部材は従来から必要なものであるので、センサ流路を形成するために余計な工程を必要としない。これにより、製造コストの低減を図ることができる。なお、接合部材としては、クリームハンダ以外にも、導電性クリーム接着剤、導線性ゴム、ハンダボール、および金ボールなどを使用することができる。
【００１４】
また、本発明に係る熱式流量計においては、前記センサ流路形成部材は、前記基板の導体部を保護するための基板保護材料により形成されていてもよい。上記したように、接合部材でセンサ流路形成部材を形成すると、電気的絶縁性を確保するために連続的なセンサ流路形成部材を形成することができない。そこで、基板の導体部を保護するための基板保護材料をさらに使用して、接合部材間に存在する隙間を塞いでセンサ流路形成部材を形成することにより、電気的絶縁性を十分に確保するとともに、連続的なセンサ流路形成部材を形成することができる。これにより、センサ流路に流れ込んだ被測定流体がセンサ流路から漏れ出すことを確実に防止することができる。したがって、比較的大きなセンサ出力を得ることができる。
【００１５】
ここで、基板保護材料としては、無機材料の膜（例えば、オーバーコートグラス等）あるいは有機材料の膜（例えば、グリーンレジスト等）を使用すればよい。具体的には、前記基板保護材料としては、前記基板としてセラミック基板を使用する場合、オーバーコートグラスを使用すればよい。また、前記基板保護材料は、前記基板としてガラスエポキシ基板を使用する場合、グリーンレジストを使用すればよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の熱式流量計を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。そこで、実施の形態に係る熱式流量計の概略構成を図１に示す。図１に示すように、本実施の形態に係る熱式流量計１は、大別してボディ４１とセンサ基板２１とから構成されるものである。そして、ボディ４１上面に開口する流路空間４４を塞ぐように、センサ基板２１がシールパッキン４８を介しボディ４１に密着されている。具体的には、センサ基板２１は、基板押さえ３１がボディ４１にネジ固定されることにより、ボディ４１に密着するようになっている。これにより、センサ流路Ｓ、およびセンサ流路Ｓに対するバイパス流路である主流路Ｍが形成されている。すなわち、本実施の形態に係る熱式流量計１は、センサ流路とバイパス流路とを備える熱式流量計である。
【００１７】
ここで、ボディ４１は、図２および図３に示すように、直方体形状のものである。なお、図２はボディ４１の平面図であり、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図である。このボディ４１には、両端面に入口ポート４２と出口ポート４６とが形成されている。そして、入口ポート４２からボディ中央に向かって入口流路４３が形成され、同様に出口ポート４６からボディ中央に向かって出口流路４５が形成されている。
【００１８】
また、ボディ４１の上部には、主流路Ｍおよびセンサ流路Ｓを形成するための流路空間４４が形成されている。この流路空間４４の横断面は、長方形の両短辺を円弧状（半円）にした形状になっており、その中央部に円弧状の凸部４４Ｃが形成されている。凸部４４Ｃは、センサ流路Ｓに流れ込む被測定流体の流れを整えるためのメッシュ板５１の位置決めを行うためのものである。そして、流路空間４４の下面の一部が入口流路４３および出口流路４５に連通している。すなわち、流路空間４４と入口流路４４および出口流路４５との連通部に、それぞれ９０度に屈曲したエルボ部４３Ａおよび４５Ａが形成されている。
【００１９】
そして、この流路空間４４の下面に、図１に示すように、メッシュ板５１が配設されている。このメッシュ板５１は、底板３７とともにボディ４１にねじ固定されている。これにより、主流路Ｍとエルボ部４５Ａとの連通部にメッシュ部５１Ｍが設けられることになる。このように、主流路Ｍとエルボ部４５Ａとの連通部にメッシュ部５１Ｍを設けることにより、入口流路４３に流れ込んだ被測定流体の入射角による計測出力への影響をほとんどなくすことができる。なぜなら、被測定流体がメッシュ部５１Ｍを通過することにより、被測定流体の流れに細かな乱れが非常に多く形成されるからである。
【００２０】
図２に戻って、ボディ４１の上面には、流路空間４４の外周に沿うように溝４９が形成されている。この溝４９は、シールパッキン４８を装着するためのものである。ここで、溝４９に装着されるシールパッキン４８について、図４を用いて説明する。なお、図４（ａ）はシールパッキンの平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００２１】
シールパッキン４８は、リング部４８Ａとシート部４８Ｂとを備える。すなわち、リング部４８Ａとシート部４８Ｂとを一体的に成形したものである。このようなリング部４８Ａとシート部４８Ｂとを一体的に成形したシールパッキン４８を使用するのは、被測定流体の外部漏れと内部漏れの両方を防止するためである。なお、シールパッキン４８の材質は、フッ素ゴム、ＮＢＲ、シリコンゴム等の弾性ゴムであればよい。また、シート部４８Ｂには、後述する測定チップ１１に嵌合するように凹部４８Ｃが形成されている。これにより、図５に示すように、シート部４８Ｂがセンサ基板２１および測定チップ１１に密着するようになっている。
【００２２】
一方、本発明の特徴部であるセンサ基板２１は、測定流量を電気信号として出力するものである。このセンサ基板２１について、図６〜図９を用いて説明する。図６はセンサ基板２１の表面側を表す平面図であり、図７はセンサ基板２１の正面図であり、図８はセンサ基板２１の裏面側を表す平面図であり、図９は図８に示すＡ−Ａ線における断面図である。
【００２３】
センサ基板２１は、ベースとなるセラミック基板２２に色々な電気素子などが設けられている。具体的には、図６に示すように、センサ基板２１の表面側には、ピンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６（図７参照）を備える端子ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３，ＣＳ４，ＣＳ５，ＣＳ６と、チップ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とが設けられている。そしてチップ抵抗Ｒ１〜Ｒ４と端子ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ５，ＣＳ６とが電気的に接続されている。
【００２４】
また、図８に示すように、センサ基板２１の裏面側（ボディ４１への装着面側）には、その中央部に電気回路用電極２４，２５，２６，２７，２８，２９が設けられている。これら電気回路用電極２４，２５，２６，２７，２８，２９は、３つずつ対向する形で配置されている。そして、電気回路用電極２４〜２９と、端子ＣＳ１〜ＣＳ６とが電気的に接続されている。これらの電気回路用電極２４〜２９および電気回路用電極に接続する回路パターンは、電気的絶縁性を確保するために、オーバーコートグラス６２によって覆われている。オーバーコートグラス６２の厚さは、１５μｍ程度である。さらに、電気回路用電極２４〜２９が設けられている中心部には、オーバーコートグラス６３がさらに積層されている。オーバーコートグラス６３の厚さは、１００μｍ程度である。
【００２５】
ここで、電気回路用電極２４と２５との間、電気回路用電極２６と２７との間、および電気回路用電極２８と２９との間、つまり図８に示すＡ−Ａ線に沿うように細長い空間がオーバーコートグラス６２および６３に覆われるこなく、基板の地肌面が露出した基板地肌部６１が形成されている。つまり、この基板地肌部６１に対してマスキングがされた状態で、オーバーコートグラス６２および６３が形成されるのである。このため、基板地肌部６１は、オーバーコートグラス６２および６３に覆われている部分よりも低くなっている。すなわち、オーバーコートグラス６２および６３が流体形成部材となって、この基板地肌部６１がセンサ流路Ｓになるのである。
【００２６】
このようにして、センサ流路Ｓを形成するため、センサ流路を形成するためにセンサ基板２１に溝を掘る必要がない。つまり、センサ基板２１を削る必要がないので、削りカスが発生しない。これにより、熱式流量計１の実使用時に被測定流体の流れに伴い削りカスが抵抗体（熱線）Ｒ１，Ｒ２，Ｒｈ、Ｒｔ（図１０参照）に付着して、抵抗体（熱線）Ｒ１，Ｒ２，Ｒｈ、Ｒｔが焼損することを防止することができる。つまり、信頼性の高いセンサ流路を形成することができる。
【００２７】
ここで、センサ基板２１の製造方法について簡単に説明する。上記したようなセンサ基板２１は、版下を用いた印刷および高温焼成（６００〜８００℃で印刷部を焼き固める）を繰り返すことにより製造される。具体的には、まずセラミック基板２２上に導体部（電気回路用電極も含む）を形成する。次いで、その上にオーバーコートグラス６２を形成する。そして、最後にオーバーコートグラス６３を形成する。なお、オーバーコートグラス６２，６３の形成は、印刷後に主成分である粉末ガラスを高温焼成により溶融させることにより行う。
【００２８】
このように、セラミック基板を使用した場合であっても、センサ流路を形成するために、従来のように溝加工および穴加工を施したグリーンシートと穴加工のみを施したグリーンシートとを圧着し、その２枚のグリーンシートを焼成する必要がない。したがって、センサ流路の形成工程や基板自体の構造が複雑化することがないので、コスト面で非常に有利である。
【００２９】
そして、センサ基板２１の裏面側には、測定チップ１１が実装されている。この測定チップ１１について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、測定チップ１１の平面図である。測定チップ１１は、図１０に示すように、シリコンウエハ１２に対して、半導体マイクロマシニングの加工技術を実施したものである。この加工により、抵抗体用電極（熱線用電極）１４，１５，１６，１７、１８，１９が設けられている。また、温度センサ用熱線１８が抵抗体用電極１４，１５から延設され、流速センサ用熱線１９が抵抗体用電極１６，１７から延設されている。
【００３０】
このとき、上流温度検出抵抗体Ｒ１が、抵抗体用電極１５，１７から延設される。さらに、下流温度検出抵抗体Ｒ２が、抵抗体用電極１７，１９から延設される。さらにまた、発熱抵抗体Ｒｈが、上流温度検出抵抗体Ｒ１と下流温度検出抵抗体Ｒ２との間に、抵抗体用電極１６，１８から延設される。また、測定チップ１１においては、センサ流路Ｓの順方向上流側に流体温度検出抵抗体Ｒｔが、抵抗体用電極１４，１６から延設される。
【００３１】
そして、測定チップ１１の抵抗体用電極１４，１５，１６，１７，１８，１９を、センサ基板２１の電気回路用電極２４，２５，２６，２７，２８，２９（図１０参照）のそれぞれと、ハンダリフローで接合することによって、図１１に示すように、測定チップ１１をセンサ基板２１に実装している。なお、図１１は、測定チップ１１が実装されたセンサ基板２１の断面図である。
【００３２】
測定チップ１１がセンサ基板２１に実装されると、測定チップ１１によって被測定流体の出入り口を残し基板地肌部６１の中央部が塞がれる。そして、この状態のセンサ基板２１をボディ４１にシールパッキン４８を介して密着すると、図１に示すように、ボディ４１の流路空間４４において、センサ基板２１と測定チップ１１との間に、ハンダ６４とオーバーコートグラス６１および６３によりセンサ流路Ｓが形成される。
【００３３】
ここで、測定チップ１１をセンサ基板２１に実装する際には、スクリーン印刷によって行う。具体的には、まず、センサ基板２１の電気回路用電極（ハンダ付けランド）２４，２５，２６，２７，２８，２９に対して、メタルマスクを用いてハンダ（クリームハンダ）６４を印刷する。このとき、ハンダ６４の厚みは、メタルマスクの厚みによって管理され、本実施の形態ではその厚みは、１．０±０．０５ｍｍでとなっている。
【００３４】
そして、測定チップ１１上の抵抗体用電極１４，１５，１６，１７，１８，１９を、ハンダ６４が印刷されたセンサ基板２１の電気回路用電極２４，２５，２６，２７，２８，２９に対向させて取り付け、リフローによりハンダ付けを行う。これにより、測定チップ１１のセンサ基板２１に対する対向面は、ハンダ６４の厚みがオーバーコートグラス６３の厚みとほぼ同一となるため、測定チップ１１は、オーバーコートグラス６３と接する状態となる。したがって、センサ流路Ｓの出入り口以外は塞がれた状態となり、センサ流路Ｓの途中から被測定流体が漏れない。
【００３５】
センサ流路Ｓの底面（センサ基板２１の地肌面）から測定チップ１１までの距離は、測定チップ１１をセンサ基板２１に実装する際に測定チップ１１をセンサ基板２１に押しつけることによって、オーバーコートグラス６３の表面で制限される。これにより、従来のようにセンサ基板に溝を形成した場合と同等の性能が得られる。つまり、センサ流路Ｓの容積を一定にすることができるので、被測定流体の流れに対するセンサ出力の製品間バラツキを小さくすることができる。
【００３６】
なお、オーバーコートグラス６３を形成せずに、ハンダ６４だけでセンサ流路Ｓを形成することもできる。ただし、この場合には、センサ流路Ｓの途中から被測定流体が漏れるため、後述するようにセンサ出力が小さくなってしまう。また、センサ流路Ｓの底面（センサ基板２１の地肌面）から測定チップ１１までの距離が、オーバーコートグラス６３の表面で制限されないので、センサ出力の製品間バラツキが大きくなりやすい。
【００３７】
このようにして、測定チップ１１がセンサ基板２１に実装されると、測定チップ１１に設けられた流体温度検出抵抗体Ｒｔ、上流温度検出抵抗体Ｒ１、下流温度検出抵抗体Ｒ２、および発熱抵抗体Ｒｈは、測定チップ１１の抵抗体用電極１４〜１９と、センサ基板２１の電気回路用電極２４〜２９（図１０参照）とを介して、センサ基板２１の表面側に設けられた端子ＣＳ１〜ＣＳ６およびチップ抵抗Ｒ１〜Ｒ４（図６参照）に接続されることになる。これにより、図１２に示す定温度差回路と、図１３に示す出力回路とが構成される。
【００３８】
ここで、図１２に示す定温度差回路は、発熱抵抗体Ｒｈを、流体温度検出抵抗体Ｒｔで検出される流体温度と一定の温度差をもつように制御するための回路である。また、図１３に示す出力回路は、上流温度検出抵抗体Ｒ１と下流温度検出抵抗体Ｒ２との温度差に相当する電圧値を出力するための回路である。この出力回路では、上流温度検出抵抗体Ｒ１と下流温度検出抵抗体Ｒ２とが直列に接続され、定電圧Ｖｃが印可されるようになっている。そして、上流温度検出抵抗体Ｒ１と下流温度検出抵抗体Ｒ２との中点電位Ｖｏｕｔが測定信号として出力されるようになっている。
【００３９】
次に、上記した構成を有する熱式流量計１の作用について説明する。熱式流量計１においては、図１に示すように、入口ポート４２を介して入口流路４３へ流れ込んだ被測定流体（図１のＦ）は、流路空間４４にて、主流路Ｍへ流れ込むもの（図１のＦ１）と、センサ流路Ｓへ流れ込むもの（図１のＦ２）とに分流される。そして、主流路Ｍおよびセンサ流路Ｓから流れ出した被測定流体は、合流して、出口流路４５を介して出口ポート４６からボディ４１の外部に流れ出す（図１のＦ）。
【００４０】
そして、センサ流路Ｓを流れる被測定流体は、センサ流路Ｓに橋設された発熱抵抗体Ｒｈから熱を奪う。そうすると、センサ基板２１の裏面側に設けられた電気回路（図１２に示す定温度差回路）により、流体温度検出抵抗体Ｒｔと発熱抵抗体Ｒｈとが一定の温度差になるように制御される。
【００４１】
また、センサ基板２１の裏面側に設けられた電気回路（図１３に示す出力回路）により、直列に接続され定電圧Ｖｃが印可された上流温度検出抵抗体Ｒ１と下流温度検出抵抗体Ｒ２との中点電位Ｖｏｕｔが測定信号として出力される。このとき、被測定流体が順方向の流れの場合には、上流温度検出抵抗体Ｒ１の温度（抵抗値）が低下し、下流温度検出抵抗体Ｒ２の温度（抵抗値）が増加するため、中点電位Ｖｏｕｔが増加する。一方、被測定流体が逆方向の流れの場合には、上流温度検出抵抗体Ｒ１の温度（抵抗値）が増加し、下流温度検出抵抗体Ｒ２の温度（抵抗値）が低下するため、中点電位Ｖｏｕｔは低下する。このため、被測定流体の流れ方向をも検知することができるようになっている。
【００４２】
ここで、熱式流量計１の出力例を図１４に示す。図１４は、流量（図１のＦ）とセンサ出力との関係を示したものである。図１４の実線が本実施の形態に係る熱式流量計１のセンサ出力を示す。また、図１４の破線が従来の熱式流量計のセンサ出力を示す。そして、図１４の一点鎖線が本実施の形態においてオーバーコートグラスを利用せずにハンダのみでセンサ流路を形成した熱式流量計のセンサ出力を示す。
【００４３】
図１４から明らかなように、本実施の形態に係る熱式流量計１は、従来の熱式流量計（特願２００２−５３３９０号）と同様に、リニアな出力特性を得ることができる。なお、センサ出力が小さくなっているのは、センサ流路Ｓの容積が小さいからである。なぜなら、熱式流量計に流入した被測定流体は、主流路Ｍとセンサ流路Ｓとに分流されるので、センサ出力は、センサ流路Ｓの容積に比例するためである。このため、センサ流路の容積が大きい従来の熱式流量計ほどセンサ出力が大きくなるのである。
【００４４】
また、図１４に一点鎖線で示すように、ハンダ６４のみでセンサ流路を形成すると、センサ出力がさらに小さくなる。これは、上記したように、ハンダ６４のみでセンサ流路を形成するとその途中から被測定流体が漏れるからである。
【００４５】
このように、本実施の形態に係る熱式流量計１、およびハンダ６４のみでセンサ流路を形成したもののセンサ出力は、従来の熱式流量計のセンサ出力よりも小さいが、高性能ノイズ吸収部品や高安定化増幅回路などを使用することによって十分にカバーすることができる。つまり、これらを使用することにより、フルスケールの物理的変化（被測定流体の流量の変化）量に対して、電気的変化が３０ｍＶあれば外乱ノイズによる検出精度の低下を招くことなく安定した流量検出を行うことができる。
【００４６】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る熱式流量計１では、センサ流路Ｓがハンダ６４およびオーバーコートグラス６２，６３によって形成されているので、センサ流路Ｓを形成するためにセンサ基板２１に溝を掘る必要がない。つまり、センサ基板２１を削る必要がないので、削りカスが発生しない。これにより、熱式流量計１の実使用時に被測定流体の流れに伴い削りカスが抵抗体（熱線）Ｒ１，Ｒ２，Ｒｈ、Ｒｔ（図１０参照）に付着して、抵抗体（熱線）Ｒ１，Ｒ２，Ｒｈ、Ｒｔが焼損することを防止することができる。つまり、信頼性の高いセンサ流路Ｓを形成することができる。また、セラミック基板を使用した場合であっても、溝加工および穴加工を施したグリーンシートと穴加工のみを施したグリーンシートとを圧着し、その２枚のグリーンシートを焼成する必要がない。したがって、センサ流路Ｓの形成工程や基板自体の構造が複雑化することがないので、低コストでセンサ流路Ｓを形成することができる。このように、本実施の形態に係る熱式流量計１によれば、低コストでかつ信頼性の高いセンサ流路Ｓを形成することができる。
【００４７】
また、本実施の形態に係る熱式流量計１では、ハンダ６４のみならず、オーバーコートグラス６２，６３によっても流体形成部材を構成してセンサ流路Ｓを形成しているので、センサ流路Ｓの途中から被測定流体が漏れない。従って、比較的大きなセンサ出力を得ることができる。
【００４８】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、基板としてセラミック基板を使用しているが、セラミック基板の代わりに、ガラスエポキシ基板を使用してもよい。この場合には、基板保護膜としてオーバーコートグラスの代わりにグリーンレジストを使用すればよい。グリーンレジストは版下を用いたプリントおよに高温乾燥により形成すればよい。なお、グリーンレジストの厚みは、重ね塗りの回数によって調整することができ、オーバーコートグラスと同様のバラツキ範囲内で所定の厚みを形成することができる。さらに、ガラスエポキシ基板やセラミック基板の他に、フェノール基板、ポリイミド基板、アルミ金属基板などを使用することもできる。
【００４９】
また、上記した実施の形態では、測定チップ１１をセンサ基板２１に実装する際の接合部材としてクリームハンダを使用しているが、クリームハンダ以外にも、導電性クリーム接着剤、導線性ゴム、ハンダボール、および金ボールなどを使用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明に係る熱式流量計によれば、センサ流路とバイパス流路とを備える熱式流量計であって、熱線と前記熱線に接続する熱線用電極とが設けられた測定チップと、前記熱線を用いた計測原理を行うための電気回路に接続する電気回路用電極と、被測定流体の流れ方向に対して略平行に形成された流体形成部材とを同一面に備える基板と、前記基板が密着することにより前記バイパス流路が形成されるボディとを有し、前記熱線用電極と前記電気回路用電極とを電気的に接続して前記測定チップを前記基板に実装することによって、前記流体形成部材により前記センサ流路を前記測定チップと前記基板との間に形成するとともに、前記センサ流路に前記熱線を橋設させたので、低コストでかつ信頼性の高いセンサ流路を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態に係る熱式流量計の概略構成図である。
【図２】 ボディの平面図である。
【図３】 図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】 シールパッキンを示す図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図、（ｃ）がＢ−Ｂ線における断面図である。
【図５】 図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図６】 センサ基板の裏面側を示す平面図である。
【図７】 センサ基板の正面図である。
【図８】 センサ基板の表面側を示す平面図である。
【図９】 図８のＡ−Ａ線における断面図である。
【図１０】 測定チップの平面図である。
【図１１】 測定チップをセンサ基板に実装した状態を示す図である。
【図１２】 定温度差回路の回路図である。
【図１３】 出力回路の回路図である。
【図１４】 実施の形態に係る熱式流量計の出力例を示す図である。
【図１５】 従来の熱式流量計の断面図である。
【符号の説明】
１ 熱式流量計
１１ 測定チップ
１４，１５，１６，１７，１８，１９ 抵抗体用電極
２１ センサ基板
２４，２５，２６，２７，２８，２９ 電気回路用電極
４１ ボディ
４４ 流路空間
Ｍ 主流路（バイパス流路）
Ｒ１ 上流温度検知抵抗体
Ｒ２ 下流温度検知抵抗体
Ｒｈ 発熱抵抗体
Ｒｔ 流体温度検知抵抗体
Ｓ センサ流路

Claims (6)

1. センサ流路とバイパス流路とを備える熱式流量計であって、
   熱線と前記熱線に接続する熱線用電極とが設けられた測定チップと、
   前記熱線を用いた計測原理を行うための電気回路に接続する電気回路用電極と、被測定流体の流れ方向に対して略平行に形成されたセンサ流路形成部材とが基板表面に凸部として形成された基板と、
   前記基板が密着することにより前記バイパス流路が形成されるボディとを有し、
   前記熱線用電極と前記電気回路用電極とを電気的に接続して前記測定チップを前記基板に実装することによって、前記センサ流路形成部材により前記センサ流路を前記測定チップと前記基板との間に形成するとともに、前記センサ流路に前記熱線を橋設させ、前記センサ流路形成部材は部材材料を基板上に積層させることにより、基板表面と密着させたこと、
   前記センサ流路形成部材は、前記熱線用電極と前記電気回路用電極とを電気的に接続する接合部材により形成されていること、及び、前記基板の導体部を保護するための基板保護材料により形成されていることを特徴とする熱式流量計。
2. 請求項１に記載する熱式流量計において、
   前記接合部材は、ハンダであることを特徴とする熱式流量計。
3. 請求項１に記載する熱式流量計において、
   前記基板保護材料は、前記基板としてセラミック基板を使用する場合、無機材料の膜であることを特徴とする熱式流量計。
4. 請求項３に記載する熱式流量計において、
   前記無機材料の膜は、オーバーコートグラスであることを特徴とする熱式流量計。
5. 請求項１に記載する熱式流量計において、
   前記基板保護材料は、前記基板としてガラスエポキシ基板を使用する場合、有機材料の膜であることを特徴とする熱式流量計。
6. 請求項５に記載する熱式流量計において、
   前記有機材料の膜は、グリーンレジストであることを特徴とする熱式流量計。

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