JP5961731B2 - 熱式流量計 - Google Patents

Description

本発明は熱式流量計に関する。

気体の流量を計測する熱式流量計は流量を計測するための流量検出部を備え、前記流量検出部と計測対象である前記気体との間で熱伝達を行うことにより、前記気体の流量を計測するように構成されている。熱式流量計が計測する流量は色々な装置の重要な制御パラメータとして広く使用されている。熱式流量計の特徴は、他の方式の流量計に比べ相対的に高い精度で気体の流量、例えば質量流量を計測できることである。

しかしさらに気体流量の計測精度の向上が望まれている。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ことが求められている。内燃機関に導かれる吸入空気量を計測する熱式流量計は、吸入空気量の一部を取り込む副通路と前記副通路に配置された流量検出部とを備え、前記流量検出部が被計測気体との間で熱伝達を行うことにより、前記副通路を流れる被計測気体の状態を計測して、前記内燃機関に導かれる吸入空気量を表す電気信号を出力する。このような技術は、例えば特開２０１１−２５２７９６号公報（特許文献１）に開示されている。

特開２０１１−２５２７９６号公報

熱式流量計により、気体の流量を高い精度で計測するためには、主通路を流れる気体を取り込むための熱式流量計に設けられた副通路に、熱式流量計の流量検出部を、高い精度で位置決めして固定することが求められる。特許文献１に記載の技術では、流量検出部を嵌め込むための孔が成形された副通路を備える筐体を予め樹脂で製造し、この筐体とは別に、流量検出部を備えるセンサアセンブリを製造し、次に前記副通路の孔に前記流量検出部を挿入した状態で、前記センサアセンブリを筐体に固定する。前記副通路の孔と流量検出部との間の隙間、およびセンサアセンブリの筐体への嵌め込み部分の隙間には、弾性接着剤が充填され、互いの線膨張差を接着剤の弾性力で吸収する。

このような構造は、流量検出部と副通路との位置関係や角度関係を、センサアセンブリの筐体への嵌め込み時に正確に設定し固定することが困難である。すなわちセンサアセンブリと筐体に設けられた副通路との位置関係や角度関係が、接着剤の状態などにより簡単に変化する問題があった。このため従来の熱式流量計では、流量の検出精度をさらに向上することが難しかった。また、一般的には熱式流量計は量産される。この量産工程において、接着剤を用いて流量検出部を副通路に対して規定の位置関係や角度関係に固定する場合、接着剤を使用した貼り合せ時および接着剤の凝固過程において、流量検出部と副通路との位置関係や角度関係が定まり難く、これらの位置関係などを高精度に維持固定することが極めて難しかった。このようなことから、従来は、熱式流量計の計測精度をさらに向上させることが困難であった。

本発明の目的は、計測精度の高い熱式流量計を提供することである。

上記課題を解決するために本発明の熱式流量計は、主通路から取り込まれた被計測気体を流すための副通路と、前記副通路を流れる被計測気体との間で熱伝達面を介して熱伝達を行うことにより流量を計測するための流量検出部を備える熱式流量計であって、接続端子と前記流量検出部を備える回路パッケージと、前記副通路を成形するための副通路溝と前記回路パッケージを固定するための固定部とを備えるハウジングと、前記ハウジングに成形された前記副通路溝を覆うことにより前記副通路を成形するカバーとを備え、前記回路パッケージは、前記流量検出部と接続端子の一部とが第１樹脂モールド工程により第１樹脂で一体に成形されており、更に前記第１樹脂モールド工程により、前記熱伝達面を備える計測用流路面が前記回路パッケージの表面に成形されており、第２樹脂による第２樹脂モールド工程で、前記副通路溝と前記回路パッケージを固定するための固定部とを備える前記ハウジングが成形され、前記第１モールド工程により前記回路パッケージの表面に成形された前記熱伝達面を備える前記計測用流路面が、前記第２モールド工程による前記副通路溝の成形により、前記副通路溝の内部に配置され、さらに前記第２モールド工程で前記ハウジングの固定部が成形されることにより、前記回路パッケージが前記ハウジングに固定される。

本発明によれば、高い計測精度の熱式流量計を得ることができる。

内燃機関制御システムに本発明に係る熱式流量計を使用した一実施例を示すシステム図である。 熱式流量計の外観を示す図であり、図２（Ａ）は左側面図、図２（Ｂ）は正面図である。 熱式流量計の外観を示す図であり、図３（Ａ）は右側面図、図３（Ｂ）は背面図である。 熱式流量計の外観を示す図であり、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は下面図である。 熱式流量計のハウジングを示す図であり、図５（Ａ）はハウジングの左側面図であり、図５（Ｂ）はハウジングの正面図である。 熱式流量計のハウジングを示す図であり、図６（Ａ）はハウジングの右側面図であり、図６（Ｂ）はハウジングの背面図である。 図７（Ａ）は、副通路に配置された流路面の状態を示す部分拡大図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の他の実施例を示す部分拡大図である。 表カバーの外観を示す図であり、図８（Ａ）は左側面図、図８（Ｂ）は正面図、図８（Ｃ）は平面図である。 裏カバー３０４の外観を示す図であり、図９（Ａ）は左側面図、図９（Ｂ）は正面図、図９（Ｃ）は平面図である。 図７に示す実施例の他の実施例を示す部分拡大図である。 図５および図６に示す実施例のさらに他の実施例を示す構成図である。 図１１のＢ−Ｂ断面の一部を示す部分拡大図である。 端子接続部の部分拡大図である。 回路パッケージの外観図であり、図１４（Ａ）は左側面図、図１４（Ｂ）は正面図、図１４（Ｃ）は背面図である。 回路パッケージのフレーム枠に回路部品を搭載した状態を示す図である。 ダイヤフラムおよびダイヤフラム内部の空隙と開口とを繋ぐ連通路を説明する、説明図である。 第１樹脂モールド工程後の回路パッケージの状態を示す図である。 図１４に示す回路パッケージの他の実施例を示す図であり、図１８（Ａ）は回路パッケージの正面、図１８（Ｂ）は背面図である。 熱式流量計の製造工程の概要を示す図であり、回路パッケージの生産工程を示す図である。 熱式流量計の製造工程の概要を示す図であり、熱式流量計の生産工程を示す図である。 熱式流量計の製造工程の概要を示す図であり、熱式流量計の生産工程の他の実施例を示す図である。 熱式流量計の流量検出回路を示す回路図である。 流量検出回路の流量検出部を説明する説明図である。

以下に説明する、発明を実施するための形態（以下実施例と記す）は、実際の製品として要望されている色々な課題を解決しており、特に車両の吸入空気量を計測する計測装置として使用するために望ましい色々な課題を解決し、色々な効果を奏している。下記実施例が解決している色々な課題の内の一つが、上述した発明が解決しようとする課題の欄に記載した内容であり、また下記実施例が奏する色々な効果の内の一つが、発明の効果の欄に記載された効果である。下記実施例が解決している色々な課題について、さらに下記実施例により奏される色々な効果について、下記実施例の説明の中で、述べる。従って下記実施例の中で述べる、実施例が解決している課題や効果は、発明が解決しようとする課題の欄や発明の効果の欄の内容以外の内容についても記載されている。

以下の実施例で、同一の参照符号は、図番が異なっていても同一の構成を示しており、同じ作用効果を成す。既に説明済みの構成について、図に参照符号のみを付し、説明を省略する場合がある。

１．内燃機関制御システムに本発明に係る熱式流量計を使用した一実施例
図１は、電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムに、本発明に係る熱式流量計を使用した一実施例を示す、システム図である。エンジンシリンダ１１２とエンジンピストン１１４を備える内燃機関１１０の動作に基づき、吸入空気が被計測気体３０としてエアクリーナ１２２から吸入され、主通路１２４である例えば吸気ボディ、スロットルボディ１２６、吸気マニホールド１２８を介してエンジンシリンダ１１２の燃焼室に導かれる。前記燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体３０の流量は本発明に係る熱式流量計３００で計測され、計測された流量に基づいて燃料噴射弁１５２より燃料が供給され、吸入空気である被計測気体３０と共に混合気の状態で燃焼室に導かれる。なお、本実施例では、燃料噴射弁１５２は内燃機関の吸気ポートに設けられ、吸気ポートに噴射された燃料が吸入空気である被計測気体３０と共に混合気を成形し、吸入弁１１６を介して燃焼室に導かれ、燃焼して機械エネルギを発生する。

近年、多くの車では排気浄化や燃費向上に優れた方式として、内燃機関のシリンダヘッドに燃料噴射弁１５２を取り付け、燃料噴射弁１５２から各燃焼室に燃料を直接噴射する方式が採用されている。熱式流量計３００は、図１に示す内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射する方式だけでなく、各燃焼室に燃料を直接噴射する方式にも同様に使用できる。両方式とも熱式流量計３００の使用方法を含めた制御パラメータの計測方法および燃料供給量や点火時期を含めた内燃機関の制御方法の基本概念は略同じであり、両方式の代表例として吸気ポートに燃料を噴射する方式を図１に示す。

燃焼室に導かれた燃料および空気は、燃料と空気の混合状態を成しており、点火プラグ１５４の火花着火により、爆発的に燃焼し、機械エネルギを発生する。燃焼後の気体は排気弁１１８から排気管に導かれ、排気２４として排気管から車外に排出される。前記燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体３０の流量は、アクセルペダルの操作に基づいてその開度が変化するスロットルバルブ１３２により制御される。前記燃焼室に導かれる吸入空気の流量に基づいて燃料供給量が制御され、運転者はスロットルバルブ１３２の開度を制御して前記燃焼室に導かれる吸入空気の流量を制御することにより、内燃機関が発生する機械エネルギを制御することができる。

１.１内燃機関制御システムの制御の概要
エアクリーナ１２２から取り込まれ主通路１２４を流れる吸入空気である被計測気体３０の流量および温度が、熱式流量計３００により計測され、熱式流量計３００から吸入空気の流量および温度を表す電気信号が制御装置２００に入力される。また、スロットルバルブ１３２の開度を計測するスロットル角度センサ１４４の出力が制御装置２００に入力され、さらに内燃機関のエンジンピストン１１４や吸気弁１１６や排気弁１１８の位置や状態、さらに内燃機関の回転速度を計測するために、回転角度センサ１４６の出力が、制御装置２００に入力される。排気２４の状態から燃料量と空気量との混合比の状態を計測するために、酸素センサ１４８の出力が制御装置２００に入力される。

制御装置２００は、熱式流量計３００の出力である吸入空気の流量、および回転角度センサ１４６の出力に基づき計測された内燃機関の回転速度、に基づいて燃料噴射量や点火時期を演算する。これら演算結果に基づいて、燃料噴射弁１５２から供給される燃料量、また点火プラグ１５４により点火される点火時期が制御される。燃料供給量や点火時期は、実際にはさらに熱式流量計３００で計測される吸気温度やスロットル角度の変化状態、エンジン回転速度の変化状態、酸素センサ１４８で計測された空燃比の状態に基づいて、きめ細かく制御されている。制御装置２００はさらに内燃機関のアイドル運転状態において、スロットルバルブ１３２をバイパスする空気量をアイドルエアコントロールバルブ１５６により制御し、アイドル運転状態での内燃機関の回転速度を制御する。

１.２ 熱式流量計の計測精度向上の重要性と熱式流量計の搭載環境
内燃機関の主要な制御量である燃料供給量や点火時期はいずれも熱式流量計３００の出力を主パラメータとして演算される。従って熱式流量計３００の計測精度の向上や経時変化の抑制、信頼性の向上が、車両の制御精度の向上や信頼性の確保に関して重要である。特に近年、車両の省燃費に関する要望が非常に高く、また排気ガス浄化に関する要望が非常に高い。これらの要望に応えるには熱式流量計３００により計測される吸入空気である被計測気体３０の流量の計測精度の向上が極めて重要である。また熱式流量計３００が高い信頼性を維持していることも大切である。

熱式流量計３００が搭載される車両は温度変化の大きい環境で使用され、また風雨や雪の中で使用される。雪道を車が走行する場合には、凍結防止剤が散布された道路を走行することとなる。熱式流量計３００は、その使用環境における温度変化への対応や、塵埃や汚染物質などへの対応も、考慮されていることが望ましい。さらに熱式流量計３００は内燃機関の振動を受ける環境に設置される。振動に対しても高い信頼性の維持が求められる。

また熱式流量計３００は内燃機関からの発熱の影響を受ける吸気管に装着される。このため内燃機関の発熱が主通路１２４である吸気管を介して、熱式流量計３００に伝わる。熱式流量計３００は、被計測気体と熱伝達を行うことにより被計測気体の流量を計測するので、外部からの熱の影響をできるだけ抑制することが重要である。

車に搭載される熱式流量計３００は、以下で説明するように、単に発明が解決しようとする課題の欄に記載された課題を解決し、発明の効果の欄に記載された効果を奏するのみでなく、以下で説明するように、上述した色々な課題を十分に考慮し、製品として求められている色々な課題を解決し、色々な効果を奏している。熱式流量計３００が解決する具体的な課題や奏する具体的な効果は、以下の実施例の記載の中で説明する。

２．熱式流量計３００の構成
２.１ 熱式流量計３００の外観構造
図２および図３、図４は、熱式流量計３００の外観を示す図であり、図２（Ａ）は熱式流量計３００の左側面図、図２（Ｂ）は正面図、図３（Ａ）は右側面図、図３（Ｂ）は背面図、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は下面図である。熱式流量計３００はハウジング３０２と表カバー３０３と裏カバー３０４とを備えている。ハウジング３０２は、熱式流量計３００を主通路１２４である吸気ボディに固定するためのフランジ３１２と、外部機器との電気的な接続を行うための外部端子３０６を有する外部接続部３０５と、流量等を計測するための計測部３１０を備えている。計測部３１０の内部には、副通路を作るための副通路溝が設けられており、さらに計測部３１０の内部には、主通路１２４を流れる被計測気体３０の流量を計測するための流量検出部６０２（図２０参照）や主通路１２４を流れる被計測気体３０の温度を計測するための温度検出部４５２を備える回路パッケージ４００が設けられている。

２.２ 熱式流量計３００の外観構造に基づく効果
熱式流量計３００の入口３５０が、フランジ３１２から主通路１２４の中心方向に向かって延びる計測部３１０の先端側に設けられているので、主通路１２４の内壁面近傍ではなく、内壁面から離れた中央部に近い部分の気体を副通路に取り込むことができる。このため熱式流量計３００は主通路１２４の内壁面から離れた部分の気体の流量や温度を測定することができ、熱などの影響による計測精度の低下を抑制できる。主通路１２４の内壁面近傍では、主通路１２４の温度の影響を受け易く、気体の本来の温度に対して被計測気体３０の温度が異なる状態となり、主通路１２４内の主気体の平均的な状態と異なることになる。特に主通路１２４がエンジンの吸気ボディである場合は、エンジンからの熱の影響を受け、高温に維持されていることが多い。このため主通路１２４の内壁面近傍の気体は、主通路１２４の本来の気温に対して高いことが多く、計測精度を低下させる要因となる。

主通路１２４の内壁面近傍では流体抵抗が大きく、主通路１２４の平均的な流速に比べ、流速が低くなる。このため主通路１２４の内壁面近傍の気体を被計測気体３０として副通路に取り込むと、主通路１２４の平均的な流速に対する流速の低下が計測誤差につながる恐れがある。図２乃至図４に示す熱式流量計３００では、フランジ３１２から主通路１２４の中央に向かって延びる薄くて長い計測部３１０の先端部に入口３５０が設けられているので、内壁面近傍の流速低下に関係する計測誤差を低減できる。また、図２乃至図４に示す熱式流量計３００では、フランジ３１２から主通路１２４の中央に向かって延びる計測部３１０の先端部に入口３５０が設けられているだけでなく、副通路の出口も計測部３１０の先端部に設けられているので、さらに計測誤差を低減することができる。

熱式流量計３００の計測部３１０はフランジ３１２から主通路１２４の中心方向に向かって長く延びる形状を成し、その先端部には吸入空気などの被計測気体３０の一部を副通路に取り込むための入口３５０と副通路から被計測気体３０を主通路１２４に戻すための出口３５２が設けられている。計測部３１０は主通路１２４の外壁から中央に向かう軸に沿って長く延びる形状を成しているが、幅は、図２（Ａ）および図３（Ａ）に記載の如く、狭い形状を成している。即ち熱式流量計３００の計測部３１０は、側面の幅が薄く正面が略長方形の形状を成している。これにより、熱式流量計３００は十分な長さの副通路を備えることができ、被計測気体３０に対しては流体抵抗を小さい値に抑えることができる。このため、熱式流量計３００は、流体抵抗を小さい値に抑えられると共に高い精度で被計測気体３０の流量を計測することが可能である。

２.３ 温度検出部４５２の構造
計測部３１０の先端側に設けられた副通路よりもフランジ３１２側の方に位置して、図２および図３に示すように、被計測気体３０の流れの上流側に向かって開口する入口３４３が成形されており、入口３４３の内部には被計測気体３０の温度を計測するための温度検出部４５２が配置されている。入口３４３が設けられている計測部３１０の中央部では、ハウジング３０２を構成する計測部３１０内の上流側外壁が下流側に向かって窪んでおり、前記窪み形状の上流側外壁から温度検出部４５２が上流側に向かって突出する形状を成している。また前記窪み形状の外壁の両側部には表カバー３０３と裏カバー３０４が設けられており、前記表カバー３０３と裏カバー３０４の上流側端部が、前記窪み形状の外壁より上流側に向かって突出した形状を成している。このため前記窪み形状の外壁とその両側の表カバー３０３と裏カバー３０４とにより、被計測気体３０を取り込むための入口３４３が成形される。入口３４３から取り込まれた被計測気体３０は入口３４３の内部に設けられた温度検出部４５２に接触することで、温度検出部４５２によって温度が計測される。さらに窪み形状を成すハウジング３０２の外壁から上流側に突出した温度検出部４５２を支える部分に沿って被計測気体３０が流れ、表カバー３０３と裏カバー３０４に設けられた表側出口３４４および裏側出口３４５が主通路１２４に排出される。

２.４ 温度検出部４５２に関係する効果
被計測気体３０の流れに沿う方向の上流側から入口３４３に流入する気体の温度が温度検出部４５２により計測され、さらにその気体が温度検出部４５２を支える部分である温度検出部４５２の根元部分に向かって流れることにより、温度検出部４５２を支える部分の温度を被計測気体３０の温度に近づく方向に冷却する作用を為す。主通路１２４である吸気管の温度が通常高くなり、フランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５から計測部３１０内の上流側外壁を通って、温度検出部４５２を支える部分に熱が伝わり、温度の計測精度に影響を与える恐れがある。上述のように、被計測気体３０が温度検出部４５２により計測された後、温度検出部４５２の支える部分に沿って流れることにより、前記支える部分が冷却される。従ってフランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５から計測部３１０内の上流側外壁を通って温度検出部４５２を支える部分に熱が伝わるのを抑制できる。

特に、温度検出部４５２の支え部分では、計測部３１０内の上流側外壁が下流側に向かって凹む形状（図５および図６を用いて以下で説明する）を成しているので、計測部３１０内の上流側外壁と温度検出部４５２との間の距離を長くできる。熱伝導距離が長くなるとともに、被計測気体３０による冷却部分の距離が長くなる。従ってフランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５からもたらされる熱の影響を低減できる。これらのことから計測精度が向上する。上記上流側外壁が下流側に向かって凹む形状（図５および図６を用いて以下で説明する）を成しているので、以下で説明する回路パッケージ４００（図５と図６参照）の固定が容易となる。

２.５ 計測部３１０の上流側側面と下流側側面の構造と効果
熱式流量計３００を構成する計測部３１０の上流側側面と下流側側面にそれぞれ上流側突起３１７と下流側突起３１８とが設けられている。上流側突起３１７と下流側突起３１８は根元に対して先端に行くに従い細くなる形状を成しており、主通路１２４内を流れる吸入空気である被計測気体３０の流体抵抗を低減できる。熱絶縁部３１５と入口３４３との間に上流側突起３１７が設けられている。上流側突起３１７は断面積が大きく、フランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５からの熱伝導が大きいが、入口３４３の手前で上流側突起３１７が途切れており、さらに上流側突起３１７の温度検出部４５２側から温度検出部４５２への距離が、後述するようにハウジング３０２の上流側外壁の窪みにより、長くなる形状を成している。このため温度検出部４５２の支え部分への熱絶縁部３１５からの熱伝導が抑制される。

またフランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５と温度検出部４５２との間に、後述する端子接続部３２０および端子接続部３２０を含む空隙が作られている。このためフランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５と温度検出部４５２との間が長くなっており、この長い部分に表カバー３０３や裏カバー３０４が設けられ、この部分が冷却面として作用している。従って主通路１２４の壁面の温度が温度検出部４５２に及ぼす影響を低減できる。またフランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５と温度検出部４５２との間が長くなることにより、副通路に導く被計測気体３０の取り込み部分を主通路１２４の中央に近づけることができる。主通路１２４壁面からの伝熱による計測精度の低下を抑制できる。

図２（Ｂ）や図３（Ｂ）に示すように、主通路１２４内に挿入される計測部３１０は、その両側面が大変狭く、さらに下流側突起３１８や上流側突起３１７が空気抵抗を低減する根元に対して先端が狭い形状を成している。このため、熱式流量計３００を主通路１２４に挿入したことによる流体抵抗の増大を抑制できる。また下流側突起３１８や上流側突起３１７が設けられている部分では、表カバー３０３や裏カバー３０４の両側部より、上流側突起３１７や下流側突起３１８が両サイドに突出する形状をしている。上流側突起３１７や下流側突起３１８は樹脂モールドで作られるので、空気抵抗の少ない形状に成形し易く、一方表カバー３０３や裏カバー３０４は広い冷却面を備える形状を成している。このため熱式流量計３００は、空気抵抗が低減され、さらに主通路１２４を流れる被計測空気により冷却されやすい効果を有している。

２.６ フランジ３１２の構造と効果
フランジ３１２には、その下面である主通路１２４と対向する部分に、窪み３１４が複数個設けられており、主通路１２４との間の熱伝達面を低減し、熱式流量計３００が熱の影響を受け難くしている。フランジ３１２のねじ孔３１３は熱式流量計３００を主通路１２４に固定するためのもので、これらのねじ孔３１３の周囲の主通路１２４に対向する面が主通路１２４から遠ざけられるように、各ねじ孔３１３の周囲の主通路１２４に対向する面と主通路１２４との間に空間が成形されている。このようにすることで、熱式流量計３００に対する主通路１２４からの熱伝達を低減し、熱による測定精度の低下を防止できる構造をしている。さらにまた前記窪み３１４は、熱伝導の低減効果だけでなく、ハウジング３０２の成形時にフランジ３１２を構成する樹脂の収縮の影響を低減する作用をしている。

フランジ３１２の計測部３１０側に熱絶縁部３１５が設けられている。熱式流量計３００の計測部３１０は、主通路１２４に設けられた取り付け孔から内部に挿入され、熱絶縁部３１５は主通路１２４の前記取り付け孔の内面に対向する。主通路１２４は例えば吸気ボディであり、主通路１２４が高温に維持されていることが多い。逆に寒冷地での始動時には、主通路１２４が極めて低い温度であることが考えられる。このような主通路１２４の高温あるいは低温の状態が温度検出部４５２や後述する流量計測に影響を及ぼすと、計測精度が低下する。このため主通路１２４の孔内面と近接する熱絶縁部３１５には、窪み３１６が複数個並べて設けられており、隣接する窪み３１６間の前記孔内面と近接する熱絶縁部３１５の幅は極めて薄く、窪み３１６の流体の流れ方向の幅の３分の１以下である。これにより温度の影響を低減できる。また熱絶縁部３１５の部分は樹脂が厚くなる。ハウジング３０２の樹脂モールド時に、樹脂が高温状態から低温に冷えて硬化する際に体積収縮が生じ、応力の発生による歪が生じる。熱絶縁部３１５に窪み３１６を成形することで体積収縮をより均一化でき、応力集中を低減できる。

熱式流量計３００の計測部３１０は、主通路１２４に設けられた取り付け孔から内部に挿入され、熱式流量計３００のフランジ３１２によりねじで主通路１２４に固定される。主通路１２４に設けられた取り付け孔に対して所定の位置関係で熱式流量計３００が固定されることが望ましい。フランジ３１２に設けた窪み３１４を、主通路１２４と熱式流量計３００との位置決めに使用できる。主通路１２４に凸部を成形することで、前記凸部と窪み３１４とが嵌め込みの関係を有する形状とすることが可能となり、熱式流量計３００を正確な位置で主通路１２４に固定できる。

２.７ 外部接続部３０５およびフランジ３１２の構造と効果
図４（Ａ）は熱式流量計３００の平面図である。外部接続部３０５の内部に４本の外部端子３０６と補正用端子３０７が設けられている。外部端子３０６は熱式流量計３００の計測結果である流量と温度を出力するための端子および熱式流量計３００が動作するための直流電力を供給するための電源端子である。補正用端子３０７は生産された熱式流量計３００の計測を行い、それぞれの熱式流量計３００に関する補正値を求めて、熱式流量計３００内部のメモリに補正値を記憶するのに使用する端子であり、その後の熱式流量計３００の計測動作では上述のメモリに記憶された補正値を表す補正データが使用され、この補正用端子３０７は使用されない。従って外部端子３０６が他の外部機器との接続において、補正用端子３０７が邪魔にならないように、補正用端子３０７は外部端子３０６とは異なる形状をしている。この実施例では外部端子３０６より補正用端子３０７が短い形状をしており、外部端子３０６に接続される外部機器への接続端子が外部接続部３０５に挿入されても、接続の障害にならないようになっている。また外部接続部３０５の内部には外部端子３０６に沿って複数個の窪み３０８が設けられており、これら窪み３０８は、フランジ３１２の材料である樹脂が冷えて固まる時の樹脂の収縮による応力集中を低減するためのものである。

熱式流量計３００の計測動作中に使用する外部端子３０６に加えて、補正用端子３０７を設けることで、熱式流量計３００の出荷前にそれぞれについて特性を計測し、製品のばらつきを計測し、ばらつきを低減するための補正値を熱式流量計３００内部のメモリに記憶することが可能となる。上記補正値の設定工程の後、補正用端子３０７が外部端子３０６と外部機器との接続の邪魔にならないように、補正用端子３０７は外部端子３０６とは異なる形状に作られている。このようにして熱式流量計３００はその出荷前にそれぞれについてのばらつきを低減でき、計測精度の向上を図ることができる。

３．ハウジング３０２の全体構造とその効果
３.１ 副通路と流量検出部の構造と効果
熱式流量計３００から表カバー３０３および裏カバー３０４を取り外したハウジング３０２の状態を図５および図６に示す。図５（Ａ）はハウジング３０２の左側面図であり、図５（Ｂ）はハウジング３０２の正面図であり、図６（Ａ）はハウジング３０２の右側面図であり、図６（Ｂ）はハウジング３０２の背面図である。ハウジング３０２はフランジ３１２から計測部３１０が主通路１２４の中心方向に延びる構造を成しており、その先端側に副通路を成形するための副通路溝が設けられている。この実施例ではハウジング３０２の表裏両面に副通路溝が設けられており、図５（Ｂ）に表側副通路溝３３２を示し、図６（Ｂ）に裏側副通路溝３３４を示す。副通路の入口３５０を成形するための入口溝３５１と出口３５２を成形するための出口溝３５３が、ハウジング３０２の先端部に設けられているので、主通路１２４の内壁面から離れた部分の気体を、言い換えると主通路１２４の中央部分に近い部分を流れている気体を被計測気体３０として入口３５０から取り込むことができる。主通路１２４の内壁面近傍を流れる気体は、主通路１２４の壁面温度の影響を受け、吸入空気などの主通路１２４を流れる気体の平均温度と異なる温度を有することが多い。また主通路１２４の内壁面近傍を流れる気体は、主通路１２４を流れる気体の平均流速より遅い流速を示すことが多い。実施例の熱式流量計３００ではこのような影響を受け難いので、計測精度の低下を抑制できる。

上述した表側副通路溝３３２や裏側副通路溝３３４で作られる副通路は外壁窪み部３６６や上流側外壁３３５や下流側外壁３３６により熱絶縁部３１５に繋がっている。また上流側外壁３３５には上流側突起３１７が設けられ、下流側外壁３３６には下流側突起３１８が設けられている。このような構造により、フランジ３１２で熱式流量計３００が主通路１２４に固定されることにより、回路パッケージ４００を有する計測部３１０が高い信頼性を持って主通路１２４に固定される。

この実施例ではハウジング３０２に副通路を成形するための副通路溝を設けており、カバーをハウジング３０２の表面及び裏面にかぶせることにより、副通路溝とカバーとにより副通路が完成する構成としている。このような構造とすることで、ハウジング３０２の樹脂モールド工程でハウジング３０２の一部としてすべての副通路溝を成形することができる。またハウジング３０２の成形時にハウジング３０２の両面に金型が設けられるので、この両方の金型を使用することにより、表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４の両方をハウジング３０２の一部として全て成形することが可能となる。ハウジング３０２の両面に表カバー３０３と裏カバー３０４を設けることでハウジング３０２の両面の副通路を完成させることができる。金型を利用してハウジング３０２の両面に表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４を成形することで高い精度で副通路を成形できる。また高い生産性が得られる。

図６（Ｂ）において主通路１２４を流れる被計測気体３０の一部が入口３５０を成形する入口溝３５１から裏側副通路溝３３４内に取り込まれ、裏側副通路溝３３４内を流れる。裏側副通路溝３３４は進むにつれて深くなる形状をしており、溝に沿って流れるにつれ表側の方向に被計測気体３０は徐々に移動する。特に裏側副通路溝３３４は回路パッケージ４００の上流部３４２で急激に深くなる急傾斜部３４７が設けられていて、質量の小さい空気の一部は急傾斜部３４７に沿って移動し、回路パッケージ４００の上流部３４２で図５（Ｂ）に記載の計測用流路面４３０の方を流れる。一方質量の大きい異物は慣性力によって急激な進路変更が困難なため、図６（Ｂ）に示す計測用流路面裏面４３１の方を移動する。その後回路パッケージ４００の下流部３４１を通り、図５（Ｂ）に記載の計測用流路面４３０の方を流れる。

熱伝達面露出部４３６近傍の被計測気体３０の流れについて図７を用いて説明する。図５（Ｂ）に記載の表側副通路溝３３２において、上述の回路パッケージ４００の上流部３４２から表側副通路溝３３２側に移動した被計測気体３０である空気は、計測用流路面４３０に沿って流れ、計測用流路面４３０に設けられた熱伝達面露出部４３６を介して流量を計測するための流量検出部６０２との間で熱伝達が行われ、流量の計測が行われる。計測用流路面４３０を通過した被計測気体３０や回路パッケージ４００の下流部３４１から表側副通路溝３３２に流れてきた空気は共に表側副通路溝３３２に沿って流れ、出口３５２を成形するための出口溝３５３から主通路１２４に排出される。

被計測気体３０に混入しているごみなどの質量の大きい物質は慣性力が大きく、溝の深さが急激に深まる図６（Ｂ）に示す、急傾斜部３４７の部分の表面に沿って、溝の深い方向に急激に進路を変えることが困難である。このため質量の大きい異物は計測用流路面裏面４３１の方を移動し、異物が熱伝達面露出部４３６の近くを通るのを抑制できる。この実施例では気体以外の質量の大きい異物の多くが、計測用流路面４３０の背面である計測用流路面裏面４３１を通過するように構成しているので、油分やカーボン、ごみなどの異物による汚れの影響を低減でき、計測精度の低下を抑制できる。すなわち主通路１２４の流れの軸を横切る軸に沿って被計測気体３０の進路を急に変化させる形状を有しているので、被計測気体３０に混入する異物の影響を低減できる。

この実施例では、裏側副通路溝３３４で構成される流路は曲線を描きながらハウジング３０２の先端部からフランジ方向に向かい、最もフランジ側の位置では副通路を流れる気体は主通路１２４の流れに対して逆方向の流れとなり、この逆方向の流れの部分で一方側である裏面側の副通路が、他方側である表面側に成形された副通路につながる。このようにすることで、回路パッケージ４００の熱伝達面露出部４３６の副通路への固定が容易となり、さらに被計測気体３０を主通路１２４の中央部に近い位置で取り込むことが容易となる。

この実施例では、流量を計測するための計測用流路面４３０の流れ方向における前後に裏側副通路溝３３４と表側副通路溝３３２とに貫通する構成から成り、かつ回路パッケージ４００の先端側はハウジング３０２で支持した構成ではなく空洞部３８２を有し、回路パッケージ４００の上流部３４２の空間と回路パッケージ４００の下流部３４１の空間が繋がった構成である。この回路パッケージ４００の上流部３４２と回路パッケージ４００の下流部３４１を貫通する構成として、ハウジング３０２の一方面に成形した裏側副通路溝３３４からハウジング３０２の他方の面に成形した表側副通路溝３３２へ被計測気体３０が移動する形状で副通路を成形している。このような構成とすることで、１回の樹脂モールド工程でハウジング３０２の両面に副通路溝を成形でき、また両面の副通路溝を繋ぐ構造を合わせて成形することが可能となる。

ハウジング３０２の成形時には、回路パッケージ４００に形成された計測用流路面４３０の両側を成型金型でクランプすることで回路パッケージ４００の上流部３４２と回路パッケージ４００の下流部３４１を貫通する構成を形成することができると共に、ハウジング３０２の樹脂モールド成形と同時に、回路パッケージ４００をハウジング３０２に実装することができる。このようにハウジング３０２の成形金型に回路パッケージ４００をインサートして成形することにより、副通路に対して回路パッケージ４００及び熱伝達面露出部４３６を高精度に実装することが可能となる。

この実施例では、この回路パッケージ４００の上流部３４２と回路パッケージ４００の下流部３４１を貫通する構成としている。しかし、回路パッケージ４００の上流部３４２と下流部３４１どちらか一方を貫通した構成とすることで、裏側副通路溝３３４と表側副通路溝３３２とをつなぐ副通路形状を１回の樹脂モールド工程で成形することも可能である。

なお、裏側副通路溝３３４の両側には裏側副通路内周壁３９１と裏側副通路外周壁３９２が設けられ、これら裏側副通路内周壁３９１と裏側副通路外周壁３９２のそれぞれの高さ方向の先端部と裏カバー３０４の内側面とが密着することで、ハウジング３０２の裏側副通路が成形される。また表側副通路溝３３２の両側には表側副通路内周壁３９３と表側副通路外周壁３９４が設けられ、これら表側副通路内周壁３９３と表側副通路外周壁３９４の高さ方向の先端部と表カバー３０３の内側面とが密着することで、ハウジング３０２の表側副通路が成形される。

この実施例では、計測用流路面４３０とその背面の両方に分かれて被計測気体３０が流れ、一方側に流量を計測する熱伝達面露出部４３６を設けているが、被計測気体３０を二つの通路に分けるのではなく、計測用流路面４３０の表面側のみを通過するようにしても良い。主通路１２４の流れ方向の第１軸に対してこれを横切る方向の第２軸に沿うように副通路を曲げることにより、被計測気体３０に混入する異物を、第２軸の曲りの小さい片側に寄せることができ、第２軸の曲りの大きい方に計測用流路面４３０および熱伝達面露出部４３６を設けることにより、異物の影響を低減できる。

またこの実施例では表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４の繋ぎの部分に計測用流路面４３０および熱伝達面露出部４３６を設けている。しかし表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４の繋ぎの部分ではなく、表側副通路溝３３２にあるいは、裏側副通路溝３３４に設けても良い。

計測用流路面４３０に設けられた流量を計測するための熱伝達面露出部４３６の部分に絞り形状が成形されており（図７を用いて以下で説明する）、この絞り効果により流速が速くなり、計測精度が向上する。また仮に熱伝達面露出部４３６の上流側で気体の流れに渦が発生していたとしても上記絞りにより渦を消滅あるいは低減でき、計測精度が向上する。

図５および図６で、上流側外壁３３５が温度検出部４５２の根元部で下流側に窪む形状を成す、外壁窪み部３６６を備えている。この外壁窪み部３６６により、温度検出部４５２と外壁窪み部３６６との間の距離が長くなり、上流側外壁３３５を介して伝わってくる熱の影響を低減できる。

また、回路パッケージ４００を固定部３７２で包むことにより、回路パッケージ４００を固定しているが、外壁窪み部３６６によりさらに回路パッケージ４００を固定することにより、回路パッケージ４００を固定する力を増大することができる。固定部３７２は被計測気体３０の流れ軸に沿う方向に回路パッケージ４００を包含している。一方外壁窪み部３６６は被計測気体３０の流れ軸を横切る方向に回路パッケージ４００を包含している。すなわち固定部３７２に対して包含する方向が異なるようにして回路パッケージ４００を包含している。二つの異なる方向で回路パッケージ４００を包含しているので、固定する力が増大している。外壁窪み部３６６は上流側外壁３３５の一部であるが、固定する力を増大するためであれば、上流側外壁３３５の代わりに下流側外壁３３６で、固定部３７２と異なる方向に回路パッケージ４００を包含しても良い。例えば、下流側外壁３３６で回路パッケージ４００の板部を包含するとか、あるいは下流側外壁３３６に上流方向に窪む窪み、あるいは上流方向に突出する突出部を設けて回路パッケージ４００を包含しても良い。上流側外壁３３５に外壁窪み部３６６を設けて回路パッケージ４００を包含したのは、回路パッケージ４００の固定に加えて、温度検出部４５２と上流側外壁３３５との間の熱抵抗を増大する作用を持たせたためである。

温度検出部４５２の根元部に外壁窪み部３６６が設けられ、これによりフランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５から上流側外壁３３５を介して伝わってくる熱の影響を低減できる。さらに上流側突起３１７と温度検出部４５２との間の切欠きにより成形された測温用窪み３６８が設けられている。この測温用窪み３６８により上流側突起３１７を介して温度検出部４５２にもたらされる熱の伝わりを低減できる。これにより温度検出部４５２の検出精度が向上する。特に上流側突起３１７はその断面積が大きいので熱が伝わり易く、熱の伝わりを阻止する測温用窪み３６８の働きは重要である。

３.２ 副通路の流量検出部の構造と効果
図７は、回路パッケージ４００の計測用流路面４３０が副通路溝の内部に配置されている状態を示す部分拡大図であり、図６のＡ−Ａ断面図である。なお、この図は概念図であり、図５や図６に示す詳細形状に対して、図７では細部の省略および単純化を行っており、細部に関して少し変形している。図７の左部分が裏側副通路溝３３４の終端部であり、右側部分が表側副通路溝３３２の始端部分である。図７では明確に記載していないが、計測用流路面４３０を有する回路パッケージ４００の左右両側には、貫通部が設けられていて、計測用流路面４３０を有する回路パッケージ４００の左右両側で裏側副通路溝３３４と表側副通路溝３３２とが繋がっている。

入口３５０から取り込まれ、裏側副通路溝３３４により構成される裏側副通路を流れた被計測気体３０は、図７の左側から導かれ、被計測気体３０の一部は、回路パッケージ４００の上流部３４２の貫通部を介して、回路パッケージ４００の計測用流路面４３０の表面と表カバー３０３に設けられた突起部３５６で作られる流路３８６の方を流れ、他の被計測気体３０は計測用流路面裏面４３１と裏カバー３０４で作られる流路３８７の方を流れる。その後、流路３８７を流れた被計測気体３０は、回路パッケージ４００の下流部３４１の貫通部を介して表側副通路溝３３２の方に移り、流路３８６を流れている被計測気体３０と合流し、表側副通路溝３３２を流れ、出口３５２から主通路１２４に排出される。なお、図７（Ｂ）に示すように、流路３８７には裏カバー３０４に設けられた突起部３５８が計測用流路面裏面４３１に向かって突出していてもよい。

裏側副通路溝３３４から回路パッケージ４００の上流部３４２の貫通部を介して流路３８６に導かれる被計測気体３０の方が、流路３８７に導かれる流路よりも曲りが大きくなるように、副通路溝が成形されているので、被計測気体３０に含まれるごみなどの質量の大きい物質は、曲りの少ない流路３８７の方に集まる。このため流路３８６への異物の流入はほとんど無い。

流路３８６では、表側副通路溝３３２の最先端部に連続して、表カバー３０３に設けられ突起部３５６が計測用流路面４３０の方に徐々に突出することにより、絞りが成形される構造を成している。流路３８６の絞り部の一方側に計測用流路面４３０が配置され、計測用流路面４３０には流量検出部６０２が被計測気体３０との間で熱伝達を行うための熱伝達面露出部４３６が設けられている。流量検出部６０２の計測が高精度で行われるためには、熱伝達面露出部４３６の部分で被計測気体３０が渦の少ない層流であることが望ましい。また流速が速い方が計測精度が向上する。このために計測用流路面４３０に対向して表カバー３０３に設けられた突起部３５６が計測用流路面４３０に向かって滑らかに突出することにより絞りが成形される。この絞りは、被計測気体３０の渦を減少させて層流に近づけている作用をする。さらに絞り部分では流速が速くなり、この絞り部分に流量を計測するための熱伝達面露出部４３６が配置されているので、流量の計測精度が向上している。

計測用流路面４３０に設けた熱伝達面露出部４３６に対向するようにして突起部３５６を副通路溝内に突出させることで絞りを成形して、計測精度を向上することができる。絞りを成形するための突起部３５６は、計測用流路面４３０に設けた熱伝達面露出部４３６に対向する方のカバーに設けることになる。図７では計測用流路面４３０に設けた熱伝達面露出部４３６に対向する方のカバーが表カバー３０３であるので表カバー３０３に突起部３５６を設けているが、表カバー３０３あるいは裏カバー３０４の内の計測用流路面４３０に設けた熱伝達面露出部４３６に対向する方のカバーに設ければ良い。回路パッケージ４００における計測用流路面４３０および熱伝達面露出部４３６を設ける面がどちらになるかにより、熱伝達面露出部４３６に対向する方のカバーがどちらになるかが変わる。

流路３８６と流路３８７との被計測気体３０の配分なども高精度の計測にとって関係があり、図７（Ｂ）に示すように、裏カバー３０４に設けられた突起部３５８を流路３８７に突出させることにより、流路３８６と流路３８７との被計測気体３０の配分などの調整を行ってもよい。また流路３８７に絞り部を設けることで流速を速くし、ごみなどの異物を流路３８７に引き込む作用も成している。図７（Ｂ）に示す実施例では、流路３８６と流路３８７の色々な調整の手段の一つとして突起部３５８による絞りを利用しているが、計測用流路面裏面４３１と裏カバー３０４の間の幅などの調整により、上述した流路３８６と流路３８７との流量の配分等の調整を行っても良い。この場合は図７（Ａ）に示すように、裏カバー３０４に設けられた突起部３５８は不要となる。

図５および図６において、計測用流路面４３０に設けられた熱伝達面露出部４３６の裏面である計測用流路面裏面４３１に、回路パッケージ４００の樹脂モールド工程で使用された金型の押さえ跡４４２が残っている。押さえ跡４４２は特に流量の計測の障害となるものではなく、そのまま押さえ跡４４２が残っていても問題ない。また後述するが、回路パッケージ４００を樹脂モールドで成形する際に、流量検出部６０２が有する半導体ダイヤフラムの保護が重要となる。このために熱伝達面露出部４３６の裏面の押さえが重要である。また熱伝達面露出部４３６に回路パッケージ４００を覆う樹脂が流れ込まないようにすることが大切である。このような観点から、熱伝達面露出部４３６を含む計測用流路面４３０を金型で囲い、また熱伝達面露出部４３６の背面を他の金型で押さえつけ、樹脂の流入を阻止する。回路パッケージ４００はトランスファモールドで作られるので、樹脂の圧力が高く、熱伝達面露出部４３６の背面からの押さえが重要である。また流量検出部６０２には半導体ダイヤフラムが使用されており、半導体ダイヤフラムにより作られる空隙の通気用通路を成形することが望まれる。通気用通路を成形するためのプレートなどを保持固定するために、熱伝達面露出部４３６の裏面からの押さえは重要である。

３.３ 表カバー３０３と裏カバー３０４の形状と効果
図８は表カバー３０３の外観を示す図であり、図８（Ａ）は左側面図、図８（Ｂ）は正面図、図８（Ｃ）は平面図である。図９は裏カバー３０４の外観を示す図であり、図９（Ａ）は左側面図、図９（Ｂ）は正面図、図９（Ｃ）は平面図である。図８および図９において、表カバー３０３や裏カバー３０４はハウジング３０２の副通路溝を塞ぐことにより、副通路を作るのに使用される。また突起部３５６を備え、流路に絞りを設けるために使用される。このため成形精度が高いことが望ましい。表カバー３０３や裏カバー３０４は金型に熱可塑性樹脂を注入する樹脂モールド工程により、作られるので、高い成形精度で作ることができる。また、表カバー３０３と裏カバー３０４には、突起部３８０と突起部３８１が形成されており、ハウジング３０２の嵌合した際に、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に表記した回路パッケージ４００の先端側の空洞部３８２の隙間を埋めると同時に回路パッケージ４００の先端部を覆う構成となる。

図８や図９に示す表カバー３０３や裏カバー３０４には、表保護部３２２や裏保護部３２５が成形されている。図２や図３に示すように入口３４３の表側側面に表カバー３０３に設けられた表保護部３２２が配置され、また入口３４３の裏側側面に、裏カバー３０４に設けられた裏保護部３２５が配置されている。入口３４３内部に配置されている温度検出部４５２が表保護部３２２と裏保護部３２５で保護され、生産中および車への搭載時に温度検出部４５２が何かとぶつかることなどによる温度検出部４５２の機械的な損傷を防止できる。

表カバー３０３の内側面には突起部３５６が設けられ、図７の例に示す如く、突起部３５６は計測用流路面４３０に対向して配置され、副通路の流路の軸に沿う方向に長く延びた形状をしている。突起部３５６の断面形状は、図８（Ｃ）に示したように突起部の頂点を境に下流側に向かって傾斜になっていてもよい。計測用流路面４３０と突起部３５６とにより上述した流路３８６に絞りが成形され、被計測気体３０に生じている渦を減少させ、層流に生じさせる作用をする。この実施例では、絞り部分を有する副通路を、溝の部分と溝を塞いで絞りを備えた流路を完成する蓋の部分とにわけ、溝の部分を、ハウジング３０２を成形するための第２樹脂モールド工程で作り、次に突起部３５６を有する表カバー３０３を他の樹脂モールド工程で成形し、表カバー３０３を溝の蓋として溝を覆うことにより、副通路を作っている。ハウジング３０２を成形する第２樹脂モールド工程で、計測用流路面４３０を有する回路パッケージ４００のハウジング３０２への固定も行っている。このように形状の複雑な溝の成形を樹脂モールド工程で行い、絞りのための突起部３５６を表カバー３０３に設けることで、高い精度で図７に示す流路３８６を成形することができる。また溝と計測用流路面４３０や熱伝達面露出部４３６の配置関係を高い精度で維持できるので、量産品においてのばらつきを小さくでき、結果として高い計測結果が得られる。また生産性も向上する。

裏カバー３０４と計測用流路面裏面４３１による流路３８７の成形も同様である。流路３８７の溝部分と蓋部分とに分け、溝部分をハウジング３０２を成形する第２樹脂モールド工程で作り、裏カバー３０４で溝を覆うことにより、流路３８７を成形している。流路３８７をこのようにして作ることにより、流路３８７を高精度で作ることができ、生産性も向上する。なおこの実施例では流路３８６に絞りを設けているが、図７（Ｂ）に示すように、突起部３５８を設けて、絞りを有した流路３８７を使用することも可能である。

３.４ 図７に示す実施例の他の実施例
図１０は、図７に示す流量計測部分の他の実施例を示す拡大図であり、図６（Ｂ）のＡ−Ａ断面に相当する部分の他の実施例である。図７と同様、図示しない入口溝から取り込まれた被計測気体３０は、図１０に示されない計測部３１０の先端側に設けられた副通路を破線の矢印で示すように流れ、図の左側に位置する裏側副通路溝の終端側に位置する溝から通路３８６に導かれる。この通路３８６において、計測用流路面４３０に設けられた熱伝達面露出部４３６により流量が計測される。その後表側副通路溝に導かれ、再び図１０に示されない計測部３１０の先端側に設けられた副通路を破線の矢印で示すように流れ、図２（Ｂ）に示す出口３５２から主通路１２４へ排出される。

回路パッケージ４００に設けられた計測用流路面４３０の裏側は、副通路を成形するための樹脂部３５９に埋設されている。回路パッケージ４００の計測用流路面４３０の裏側が副通路を成形するための樹脂部３５９に埋め込まれることにより、裏側副通路溝３３４の溝の内面に沿って、回路パッケージ４００に成形された計測用流路面４３０が連続するように配置され、被計測気体３０は裏側副通路溝３３４の内面および計測用流路面４３０に沿って流れ、計測用流路面４３０に設けられた熱伝達面露出部４３６により流量が計測される。なお図示していないが計測部３１０の裏面に成形された副通路溝は裏カバー３０４により覆われて、副通路が作られる。

計測用流路面４３０に設けられた熱伝達面露出部４３６に対向する位置の表カバー３０３には、流路３８６の内部に突出する突起部３５６が設けられており、突起部３５６と計測用流路面４３０とにより、絞りが成形される。図７に示す流路３８６と同様、流路３８６に絞りが成形されることで、流路３８６を流れる被計測気体３０の渦が減少し、被計測気体３０は層流に近づく。従って流量検出部６０２によって計測される流量の計測精度が向上する。また通路流路３８６に設けられた絞りにより、流量計測部分の流速が増加し、流量計測の精度の向上につながる。

図７に記載の構造との大きな相違点は、図７では回路パッケージ４００に成形された計測用流路面４３０とその背面の計測用流路面裏面４３１との両方の側に副通路が成形されるのに対し、図１０では、計測用流路面４３０の方にのみ副通路が成形される点である。図１０に示す構造の方が計測用流路面４３０に沿って流れる流量が多くなり、計測される被計測気体３０の流速を増大できる効果がある。

図１０では裏側副通路溝に、計測用流路面４３０が連続するように、ハウジング３０２に回路パッケージ４００を固定した。従って突起部３５６を表カバー３０３に設けた。このため裏カバー３０４には突起が不要である。しかし、表側副通路溝に計測用流路面４３０が連続するように、ハウジング３０２に回路パッケージ４００を固定してもよい。この場合は、突起部３５６は裏カバー３０４に設けることとなり、表カバー３０３には突起が不要である。

３.５ 図５および図６に示す実施例のさらに他の実施例
図１１は図５および図６に示す実施例の他の実施例を示す構成図であり、図５および図６の主通路１２４に挿入さる計測部３１０の先端側に対応する、副通路溝を成形する部分を示している。なお、フランジ３１２や外部接続部３０５は省略している。図５および図６に示す実施例では、熱式流量計３００のハウジング３０２の表面および裏面の両方の副通路を成形するための副通路溝が設けられている。図１１は副通路をハウジング３０２の表面あるいは裏面のどちらか一方に設ける構造であり、シンプルな構造をしている。ハウジング３０２の表面あるいは裏面のどちらに副通路を設けても、技術的な内容は略同じであり、図１１は表面に副通路を設けた例で、図１１を代表例として説明する。

副通路を設けた表側にカバーを設け、裏側には通路が成形されていないのでカバーが設けられていない。すなわちハウジング３０２の裏側は、カバーの代わりにハウジング３０２を成形している樹脂で、裏面を覆っている。なお、カバーは図５や図６の実施例と同様、樹脂モールド工程により熱可塑性樹脂で形成される。

副通路は副通路溝と前記溝を覆う樹脂製のカバーとで作られ、被計測気体３０の流れ方向の上流側に入口３５０を構成するための入口溝３５１が成形されており、下流側に出口３５２を構成するための出口溝３５３が成形されている。入口溝３５１から取り込まれた被計測気体３０は、表側副通路溝３３２に導かれて回路パッケージ４００の方に近づき、さらに計測用流路面４３０の面に沿って流れ、計測用流路面４３０に設けられた熱伝達面露出部４３６により流量が計測され、流量の計測後出口溝３５３から主通路１２４に排出される。

第１樹脂モールド工程で作られた回路パッケージ４００を第２樹脂モールド工程でハウジング３０２に固定すると共に、同時に、表側副通路溝３３２や外壁窪み部３６６、上流側外壁３３５や下流側外壁３３６、図示していないフランジ３１２や外部接続部３０５を備えるハウジング３０２が、第２樹脂モールド工程で成形される。これに伴う効果は図５と図６の説明で上述したとおりである。

図１２は図１１のＡ−Ａ断面図である。ハウジング３０２の裏面は樹脂部３５９で全面が覆われており、回路パッケージ４００の計測用流路面４３０の背面である計測用流路面裏面４３１および側面は樹脂部３５９に埋設されて固定されている。表側副通路溝３３２を覆う表カバー３０３により被計測気体３０を流すための副通路が成形され、表側副通路溝３３２に作られる副通路に続いて、計測用流路面４３０とこれに対向する位置に設けられた突起部３５６とを備える流路３８６が形成される。なお突起部３５６は、熱伝達面露出部４３６に対向位置にあるカバーである、表カバー３０３に設けられている。計測用流路面４３０と突起部３５６とにより絞り形状が成形され、この絞り形状を成す位置に熱伝達面露出部４３６が設けられている。従って図７や図１０で説明したと同様、絞り形状により、熱伝達面露出部４３６で計測される被計測気体３０は渦の少ない略層流となり、計測精度が向上する。また絞り形状により、被計測気体３０の流速が早くなり、流量を計測する計測精度の向上に繋がる。

３.６ 回路パッケージ４００のハウジング３０２による固定構造と効果
次に再び図５および図６を参照して、回路パッケージ４００のハウジング３０２への樹脂モールド工程による固定について説明する。副通路を成形する副通路溝の所定の場所、例えば図５および図６に示す実施例では、表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４のつながりの部分に、回路パッケージ４００の表面に成形された計測用流路面４３０が配置されるように、回路パッケージ４００がハウジング３０２に配置され固定されている。回路パッケージ４００をハウジング３０２に樹脂モールドにより埋設して固定する部分が、副通路溝より少しフランジ３１２側に、回路パッケージ４００をハウジング３０２に埋設固定するための固定部３７２として設けられている。固定部３７２は第１樹脂モールド工程により成形された回路パッケージ４００の外周を覆うようにして埋設している。

図５（Ｂ）に示す如く、回路パッケージ４００は固定部３７２により固定されている。固定部３７２は表カバー３０３に接する高さの面と薄肉部３７６により回路パッケージ４００を包含している。３７６の箇所を覆う樹脂の厚みを薄肉にすることで、固定部３７２の成形時に樹脂の温度が冷える時の収縮を緩和することができると共に、回路パッケージ４００に加わる応力の集中を低減できる効果がある。図６（Ｂ）に示すとおり、回路パッケージ４００の裏側も上述のような形状とすると、より効果が得られる。

また、回路パッケージ４００の全面を、ハウジング３０２を成形する樹脂で覆うのではなく、固定部３７２のフランジ３１２側に、回路パッケージ４００の外壁が露出する部分を設けている。この図５および図６の実施例では、回路パッケージ４００の外周面の内のハウジング３０２の樹脂に包含される部分の面積より、ハウジング３０２の樹脂に包含されないでハウジング３０２の樹脂から露出している面積の方が広くなっている。また回路パッケージ４００の計測用流路面４３０の部分も、ハウジング３０２を形成している樹脂から露出している。

回路パッケージ４００の外壁を帯状に全周にわたって覆っている固定部３７２の一部を薄肉とすることで、ハウジング３０２を成形するための第２樹脂モールド工程において、回路パッケージ４００の周囲を包含するようにして固定部３７２を硬化させる過程での体積収縮による過度な応力の集中を低減している。過度な応力の集中は回路パッケージ４００に対しても悪影響を及ぼす可能性がある。

また、回路パッケージ４００の外周面の内のハウジング３０２の樹脂に包含される部分の面積を少なくして、少ない面積で、より強固に回路パッケージ４００を固定するには、固定部３７２における回路パッケージ４００の外壁との密着性を高めることが望ましい。ハウジング３０２を成形する趣旨として熱可塑性樹脂を使用する場合には、熱可塑性樹脂の粘性が低い状態で回路パッケージ４００の外壁の細かい凹凸に入り込み、前記外壁の細かい凹凸に入り込んだ状態で、熱可塑性樹脂が硬化することが望ましい。ハウジング３０２を成形する樹脂モールド工程において、熱可塑性樹脂の入口を固定部３７２にあるいはその近傍に設けることが望ましい。熱可塑性樹脂は温度の低下に基づいて粘性が増大し、硬化する。従って高温状態の熱可塑性樹脂を固定部３７２にあるいはその近傍から流し込むことで、粘性の低い状態の熱可塑性樹脂を回路パッケージ４００の外壁に密着させ、硬化させることができる。このことにより、熱可塑性樹脂の温度低下が抑えられ、低粘性状態を長引かせ、回路パッケージ４００と固定部３７２との密着性が向上する。

回路パッケージ４００の外壁面を粗くすることにより回路パッケージ４００と固定部３７２との密着性を向上することができる。回路パッケージ４００の外壁面を粗くする方法として、回路パッケージ４００を第１樹脂モールド工程で成形後に、例えば梨地処理といわれる処理方法のように、回路パッケージ４００の表面に細かい凸凹を成形する粗化方法がある。回路パッケージ４００の表面に細かい凹凸加工を施す粗化方法として、例えばサンドブラストにより粗化することができる。さらにレーザ加工により粗化することができる。

また、他の粗化方法としては、第１樹脂モールド工程に使用する金型の内面に凹凸の付いたシートを張り付け、シートを表面に設けた金型に樹脂を圧入する。このようにしても回路パッケージ４００の表面に細かい凸凹を成形して粗化することができる。さらに回路パッケージ４００を成形する金型の内部に凹凸をつけておき、回路パッケージ４００の表面を粗化することができる。このような粗化を行う回路パッケージ４００の表面部分は、少なくとも固定部３７２が設けられる部分である。さらに加えて外壁窪み部３６６が設けられる回路パッケージ４００の表面部分を粗化することでさらに密着度が強くなる。

また、溝の深さは、上述のシートを利用して回路パッケージ４００の表面を凹凸加工する場合は前記シートの厚さに依存する。前記シートの厚みを厚くすると第１樹脂モールド工程でのモールドが難しくなるので、前記シートの厚みに限界があり、前記シートの厚みが薄いと前記シートにあらかじめ設けておく凹凸の深さに限界がでる。このため前記シートを使用する場合は、凹凸の底と頂点との間である凹凸の深さが１０μｍ以上２０μｍ以下であることが望ましい。１０μｍより少ない深さでは、密着の効果が弱い。２０μｍより大きい深さは、前記シートの厚みから困難である。

前記シート以外の粗化方法の場合には、回路パッケージ４００を成形している第１樹脂モールド工程での樹脂の厚さが２mm以下であることが望ましいとの理由から、凹凸の底と頂点との間である凹凸の深さを１mm以上とすることが困難である。概念的には、回路パッケージ４００の表面の凹凸の底と頂点との間である凹凸の深さを大きくすると、回路パッケージ４００を覆う樹脂とハウジング３０２を成形する樹脂との間の密着度が増す、と考えられるが、前記理由により、凹凸の底と頂点との間である凹凸の深さは１mm以下が良い。すなわち１０μｍ以上で１mm以下の範囲の凹凸を回路パッケージ４００の表面に設けることで、回路パッケージ４００を覆う樹脂とハウジング３０２を成形する樹脂との間の密着度を増加させることが望ましい。

回路パッケージ４００を成形する熱硬化性樹脂と固定部３７２を備えるハウジング３０２を成形する熱可塑性樹脂とでは、熱膨張係数に差があり、この熱膨張係数差に基づいて生じる過度な応力が回路パッケージ４００に加わらないようにすることが望ましい。

さらに回路パッケージ４００の外周を包含する固定部３７２の形状を帯状とし、帯の幅を狭くすることにより、回路パッケージ４００に加わる熱膨張係数差による応力を低減できる。固定部３７２の帯の幅を１０mm以下に、好ましくは８mm以下にすることが望ましい。本実施例では回路パッケージ４００を固定部３７２だけでなく、ハウジング３０２の上流側外壁３３５の一部である外壁窪み部３６６でも回路パッケージ４００を包含し回路パッケージ４００を固定しているので、固定部３７２の帯の幅をさらに細くすることができる。例えば３mm以上の幅があれば回路パッケージ４００を固定できる。

回路パッケージ４００の表面に、熱膨張係数差による応力を低減するなどの目的のため、ハウジング３０２を成形する樹脂で覆う部分と覆わないで露出させる部分とを設けている。これら回路パッケージ４００の表面がハウジング３０２の樹脂から露出する部分を、複数個設け、この内の一つは先に説明した熱伝達面露出部４３６を有する計測用流路面４３０であり、また他に、固定部３７２よりフランジ３１２側の部分に露出する部分を設けている。さらに外壁窪み部３６６を成形し、この外壁窪み部３６６より上流側の部分を露出させ、この露出部を、温度検出部４５２を支える支持部としている。回路パッケージ４００の外表面の固定部３７２よりフランジ３１２側の部分は、その外周、特に回路パッケージ４００の下流側からフランジ３１２に対向する側にかけて、さらに回路パッケージ４００の端子に近い部分の上流側にかけて、回路パッケージ４００を取り巻くように空隙が成形されている。このように回路パッケージ４００の表面が露出している部分の周囲に空隙が成形されていることで、主通路１２４からフランジ３１２を介して回路パッケージ４００に伝わる熱量を低減でき、熱の影響による計測精度の低下を抑制している。

回路パッケージ４００とフランジ３１２との間に空隙が成形され、この空隙部分が端子接続部３２０として作用している。この端子接続部３２０で回路パッケージ４００の接続端子４１２と外部端子３０６のハウジング３０２側に位置する外部端子内端３６１とがそれぞれスポット溶接あるいはレーザ溶接などにより電気的に接続される。端子接続部３２０の空隙は上述したようにハウジング３０２から回路パッケージ４００への熱伝達を抑制する効果を奏すると共に、回路パッケージ４００の接続端子４１２と外部端子３０６の外部端子内端３６１との接続作業のために使用可能なスペースとして確保されている。

３.７ 端子接続部３２０の構造と効果
図１３は図５および図６に示すハウジング３０２の端子接続部３２０の拡大図である。しかし次の点が少し異なっている。図５および図６の記載と異なる点は、図５および図６では各外部端子内端３６１がそれぞれ切り離されているのに対し、図１３では各外部端子内端３６１が切り離される前の状態を示しており、各外部端子内端３６１はそれぞれ繋ぎ部３６５で繋がっている。外部端子３０６の回路パッケージ４００側に突出する外部端子内端３６１が、それぞれ対応する接続端子４１２と重なり合うように、あるいは対応する接続端子４１２の近傍に来るようにして、第２モールド工程で、各外部端子３０６が樹脂モールドによりハウジング３０２に固定されている。各外部端子３０６の変形や配置のずれを防ぐために、一実施例として、外部端子内端３６１が互いに繋ぎ部３６５でつながった状態で、ハウジング３０２を成形するための樹脂モールド工程（第２樹脂モールド工程）により外部端子３０６をハウジング３０２に固定する。ただし、先に接続端子４１２と外部端子内端３６１とを固定して、その後第２モールド工程により外部端子３０６をハウジング３０２に固定しても良い。

３.８ 第１樹脂モールド工程による完成品の検査
図１３に示す実施例では、外部端子内端３６１の数より回路パッケージ４００が有する端子の数が多い。回路パッケージ４００が有する端子の内、接続端子４１２が外部端子内端３６１にそれぞれ接続されており、端子４１４は外部端子内端３６１に接続されない。すなわち端子４１４は、回路パッケージ４００に設けられているが、外部端子内端３６１に接続されない端子である。

図１３では外部端子内端３６１と接続される接続端子４１２の他に、外部端子内端３６１に接続されない端子４１４が設けられている。第１樹脂モールド工程で回路パッケージ４００が生産された後、回路パッケージ４００が正しく動作するか、第１樹脂モールド工程で電気的な接続において異常が発生していないかを検査する。このようにすることで各回路パッケージ４００に関して高い信頼性を維持できる。外部端子内端３６１に接続されない端子４１４はこのような回路パッケージ４００の検査に使用される。検査作業の後は、端子４１４は使用されないので、これら使用しない端子４１４は検査後、回路パッケージ４００の根元で切断しても良いし、図１３に示す如く端子側固定部３６２である樹脂の内部に埋めてしまっても良い。このように外部端子内端３６１に接続されない端子４１４を設けることで、第１樹脂モールド工程で生産された回路パッケージ４００に異常が生じていないかどうかを検査でき、高い信頼性を維持できる。

３.９ ハウジング３０２内部の空隙と熱式流量計３００外部との連通構造と効果
図１３の部分拡大図に示す如く、ハウジング３０２には孔３６４が設けられている。孔３６４は図４（Ａ）に示す外部接続部３０５の内部に設けられた開口３０９につながっている。実施例では、ハウジング３０２の両面が表カバー３０３と裏カバー３０４で密閉されている。もし孔３６４が設けられていないと、端子接続部３２０を含む空隙内の空気の温度変化により、前記空隙内の気圧と外気圧との間に差が生じる。このような圧力差はできるだけ小さいことが望ましい。このため外部接続部３０５内に設けられた開口３０９につながる孔３６４がハウジング３０２の空隙内に設けられている。外部接続部３０５は電気的接続の信頼性向上のため、水などによる悪影響を受けない構造としており、開口３０９を外部接続部３０５内に設けることで、開口３０９からの水の浸入を防止でき、さらにごみや埃などの異物の侵入も防止できる。

３.１０ 第２樹脂モールド工程によるハウジング３０２成形と効果
上述した図５および図６に示すハウジング３０２において、流量検出部６０２や処理部６０４を備える回路パッケージ４００を第１樹脂モールド工程により製造し、次に、被計測気体３０を流す副通路を成形する例えば表側副通路溝３３２や裏側副通路溝３３４を有するハウジング３０２を、第２樹脂モールド工程にて製造する。この第２樹脂モールド工程で、前記回路パッケージ４００をハウジング３０２の樹脂内に内蔵して、ハウジング３０２内に樹脂モールドにより固定する。このようにすることで、流量検出部６０２が被計測気体３０との間で熱伝達を行って流量を計測するための熱伝達面露出部４３６と副通路、例えば表側副通路溝３３２や裏側副通路溝３３４の形状との関係、例えば位置関係や方向の関係を、極めて高い精度で維持することが可能となる。回路パッケージ４００毎に生じる誤差やばらつきを非常に小さい値に抑え込むことが可能となる。結果として回路パッケージ４００の計測精度を大きく改善できる。例えば従来の接着剤を使用して固定する方式に比べ、２倍以上、計測精度を向上できる。熱式流量計３００は量産により生産されることが多く、ここに厳密に計測しながら接着剤で接着する方法には、計測精度の向上に関して限界がある。しかし、本実施例のように第１樹脂モールド工程により回路パッケージ４００を製造し、その後被計測気体３０を流す副通路を成形する第２樹脂モールド工程にて副通路を成形すると同時に回路パッケージ４００と前記副通路とを固定することで、計測精度のばらつきを大幅に低減でき、各熱式流量計３００の計測精度を大幅に向上することが可能となる。このことは、図５や図６に示す実施例だけでなく、図７あるいは図１０に示す実施例においても同様である。

例えば図５や図６に示す実施例でさらに説明すると、表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４と熱伝達面露出部４３６との間に関係を、規定の関係となるように高い精度で回路パッケージ４００をハウジング３０２に固定できる。このことにより、量産される熱式流量計３００においてそれぞれ、各回路パッケージ４００の熱伝達面露出部４３６と副通路との位置関係や形状などの関係を、非常に高い精度で、定常的に得ることが可能となる。回路パッケージ４００の熱伝達面露出部４３６を固定した副通路溝、例えば表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４とが非常に高い精度で成形できるので、この副通路溝から副通路を成形する作業は、表カバー３０３や裏カバー３０４でハウジング３０２の両面を覆う作業である。この作業は大変シンプルで、計測精度を低下させる要因が少ない作業工程である。また、表カバー３０３や裏カバー３０４は成形精度の高い樹脂モールド工程により生産される。従って回路パッケージ４００の熱伝達面露出部４３６と規定の関係で設けられる副通路を高い精度で完成することが可能である。このような方法により、計測精度の向上に加え、高い生産性が得られる。

これに対して従来は、副通路を製造し、次に副通路に計測部を接着剤で接着することにより、熱式流量計を生産していた。このように接着剤を使用する方法は、接着剤の厚みのばらつきが大きく、また接着位置や接着角度が製品毎にばらつく。このため計測精度を上げることには限界があった。さらにこれらの作業を量産工程で行う場合に、計測精度の向上が大変難しくなる。

本発明に係る実施例では、先ず、流量検出部６０２を備える回路パッケージ４００を第１樹脂モールドにより生産し、次に回路パッケージ４００を樹脂モールドにより固定すると共に同時に前記樹脂モールドで副通路を成形するための副通路溝を第２樹脂モールドにより、成形する。このようにすることにより、副通路溝の形状、および前記副通路溝に極めて高い精度で流量検出部６０２を固定できる。

流量の計測に関係する部分、例えば流量検出部６０２の熱伝達面露出部４３６や熱伝達面露出部４３６が取り付けられる計測用流路面４３０を、回路パッケージ４００の表面に成形する。その後、計測用流路面４３０と熱伝達面露出部４３６はハウジング３０２を成形する樹脂から露出させる。すなわち熱伝達面露出部４３６および熱伝達面露出部４３６周辺の計測用流路面４３０を、ハウジング３０２を成形する樹脂で覆わないようにする。回路パッケージ４００の樹脂モールドで成形した計測用流路面４３０や熱伝達面露出部４３６を、あるいは温度検出部４５２を、そのままハウジング３０２の樹脂モールド後も利用し、熱式流量計３００の流量計測や温度計測に使用する。このようにすることで計測精度が向上する。

本発明に係る実施例では、回路パッケージ４００をハウジング３０２に一体成形することにより、副通路を有するハウジング３０２に回路パッケージ４００を固定しているので、少ない固定面積で回路パッケージ４００をハウジング３０２に固定できる。すなわち、ハウジング３０２に接触していない回路パッケージ４００の表面積を多く取ることができる。前記ハウジング３０２に接触していない回路パッケージ４００の表面は、例えば空隙に露出している。吸気管の熱はハウジング３０２に伝わり、ハウジング３０２から回路パッケージ４００に伝わる。ハウジング３０２で回路パッケージ４００の全面あるいは大部分を包含するのではなく、ハウジング３０２と回路パッケージ４００との接触面積を小さくしても、高精度でしかも高い信頼性を維持して、回路パッケージ４００をハウジング３０２に固定できる。このためハウジング３０２から回路パッケージ４００への熱伝達を低く抑えることが可能となり、計測精度の低下を抑制できる。

図５や図６に示す実施例では、回路パッケージ４００の露出面の面積Ａを、ハウジング３０２の成形用モールド材で覆われている面積Ｂと同等あるいは、面積Ａを面積Ｂより多くすることが可能である。実施例では面積Ａの方が面積Ｂより多くなっている。このようにすることにより、ハウジング３０２から回路パッケージ４００への熱の伝達を抑制できる。また回路パッケージ４００を成形している熱硬化性樹脂の熱膨張係数とハウジング３０２を成形している熱可塑性樹脂の膨張係数の差による応力を低減できる。

４．回路パッケージ４００の外観
４.１ 熱伝達面露出部４３６を備える計測用流路面４３０の成形
図１４に第１樹脂モールド工程で作られる回路パッケージ４００の外観を示す。なお、回路パッケージ４００の外観上に記載した斜線部分は、第１樹脂モールド工程で回路パッケージ４００を製造した後に、第２樹脂モールド工程でハウジング３０２を成形する際に、第２樹脂モールド工程で使用される樹脂により回路パッケージ４００が覆われる固定面４３２を示す。図１４（Ａ）は回路パッケージ４００の左側面図、図１４（Ｂ）は回路パッケージ４００の正面図、図１４（Ｃ）は回路パッケージ４００の背面図である。回路パッケージ４００は、後述する流量検出部６０２や処理部６０４を内蔵し、熱硬化性樹脂でこれらがモールドされ、一体成形される。

図１１（Ｂ）に示す回路パッケージ４００の表面には、被計測気体３０を流すための面として作用する計測用流路面４３０が被計測気体３０の流れ方向に長く延びる形状で成形されている。この実施例では計測用流路面４３０は、被計測気体３０の流れ方向に長く延びる長方形を成している。この計測用流路面４３０は、図１４（Ａ）に示す如く、他の部分より薄く作られていて、その一部に熱伝達面露出部４３６が設けられている。内蔵されている流量検出部６０２は、熱伝達面露出部４３６を介して被計測気体３０と熱伝達を行い、被計測気体３０の状態、例えば被計測気体３０の流速を計測し、主通路１２４を流れる流量を表す電気信号を出力する。

内蔵されている流量検出部６０２（図２０参照）が高精度で被計測気体３０の状態を計測するには、熱伝達面露出部４３６の近傍を流れる気体が層流であり乱れが少ないことが望ましい。このため熱伝達面露出部４３６の流路側面と気体を導く計測用流路面４３０の面との段差はない方が好ましい。このような構成により、流量計測精度を高精度に保ちつつ、流量検出部６０２に不均等な応力および歪が作用するのを抑制することが可能となる。なお、上記段差は流量計測精度に影響を与えない程度の段差であれば設けてもよい。

熱伝達面露出部４３６を有する計測用流路面４３０の裏面には、図１４（Ｃ）に示す如く、回路パッケージ４００の樹脂モールド成形時に内部基板あるいはプレートを支持する金型の押さえの押さえ跡４４２が残っている。熱伝達面露出部４３６は被計測気体３０との間で熱のやり取りを行うために使用される場所であり、被計測気体３０の状態を正確に計測するためには、流量検出部６０２と被計測気体３０との間の熱伝達が良好に行われることが望ましい。このため、熱伝達面露出部４３６の部分が第１樹脂モールド工程での樹脂で覆われるのを避けなければならない。熱伝達面露出部４３６とその裏面である計測用流路面裏面４３１の両面に金型を当て、この金型により熱伝達面露出部４３６への樹脂の流入を防止する。熱伝達面露出部４３６の裏面に凹部形状の押さえ跡４４２が成形されている。この部分は、流量検出部６０２等を構成する素子が近くに配置されており、これら素子の発熱をできるだけ外部に放熱することが望ましい。成形された凹部は、樹脂の影響が少なく、放熱し易い効果を奏している。

半導体素子で構成される流量検出部（流量検出素子）６０２には、熱伝達面露出部４３６に相当する半導体ダイヤフラムが形成されており、半導体ダイヤフラムは、流量検出素子６０２の裏面に空隙を成形することによりえることができる。前記空隙を密閉すると温度変化による前記空隙内の圧力の変化により、半導体ダイヤフラムが変形し、計測精度が低下する。このためこの実施例では、半導体ダイヤフラム裏面の空隙と連通する開口４３８を回路パッケージ４００の表面に設け、半導体ダイヤフラム裏面の空隙と開口４３８とを繋ぐ連通路を回路パッケージ４００内部に設けている。なお、前記開口４３８は、第２樹脂モールド工程で、樹脂により塞がれることがないように、図１４に示す斜線が記載されていない部分に設けられている。

第１樹脂モールド工程で前記開口４３８を成形することが必要であり、開口４３８の部分とその裏面とに金型を当て、表裏両面を金型で押すことにより、開口４３８の部分への樹脂の流入を阻止し、開口４３８を成形する。開口４３８および半導体ダイヤフラムの裏面の空隙と開口４３８とを繋ぐ連通路の成形については、後述する。

４.２ 温度検出部４５２および突出部４２４の成形と効果
回路パッケージ４００に設けられた温度検出部４５２は、温度検出部４５２を支持するために被計測気体３０の上流方向に延びている突出部４２４の先端も設けられて、被計測気体３０の温度を検出する機能を備えている。高精度に被計測気体３０の温度を検出するには、被計測気体３０以外部分との熱の伝達をできるだけ少なくすることが望ましい。温度検出部４５２を支持する突出部４２４は、その根元より、先端部分が細い形状を成し、その先端部分に温度検出部４５２を設けている。このような形状により、温度検出部４５２への突出部４２４の根元部からの熱の影響が低減される。

また、温度検出部４５２で被計測気体３０の温度が検出された後、被計測気体３０は突出部４２４に沿って流れ、突出部４２４の温度を被計測気体３０の温度に近づける作用を為す。このことにより、突出部４２４の根元部の温度が温度検出部４５２に及ぼす影響が抑制されている。特にこの実施例では、温度検出部４５２を備える突出部４２４の近傍が細く、突出部４２４の根元に行くに従って太くなっている。このため、被計測気体３０がこの突出部４２４の形状に沿って流れ、突出部４２４を効率的に冷却する。

突出部４２４の根元部で斜線部は第２樹脂モールド工程でハウジング３０２を成形する樹脂により覆われる固定面４３２である。突出部４２４の根元部の斜線部に窪みが設けられている。これは、ハウジング３０２の樹脂に覆われない窪み形状の部分が設けられていることを示している。このように突出部４２４の根元部のハウジング３０２の樹脂に覆われない窪み形状の部分を作ることにより、被計測気体３０により突出部４２４がさらに冷却し易くしている。

４.３ 回路パッケージ４００の端子
回路パッケージ４００には、内蔵する流量検出部６０２や処理部６０４を動作させるための電力の供給、および流量の計測値や温度の計測値を出力するために、接続端子４１２が設けられている。さらに、回路パッケージ４００が正しく動作するかどうか、回路部品やその接続に異常が生じていないかの検査を行うために、端子４１４が設けられている。この実施例では、第１樹脂モールド工程で流量検出部６０２や処理部６０４を、熱硬化性樹脂を用いてトランスファモールドすることにより回路パッケージ４００が作られる。トランスファモールド成形を行うことにより、回路パッケージ４００の寸法精度を向上することができるが、トランスファモールド工程では、流量検出部６０２や処理部６０４を内蔵する密閉した金型の内部に加圧した高温の樹脂が圧入されるので、でき上がった回路パッケージ４００について、流量検出部６０２や処理部６０４およびこれらの配線関係に損傷が無いかを検査することが望ましい。この実施例では、検査のための端子４１４を設け、生産された各回路パッケージ４００についてそれぞれ検査を実施する。検査用の端子４１４は計測用には使用されないので、上述したように、端子４１４は外部端子内端３６１には接続されない。なお各接続端子４１２には、機械的弾性力を増すために、湾曲部４１６が設けられている。各接続端子４１２に機械的弾性力を持たせることで、第１樹脂モールド工程による樹脂と第２樹脂モールド工程による樹脂の熱膨張係数の相違に起因して発生する応力を吸収することができる。すなわち、各接続端子４１２は第１樹脂モールド工程による熱膨張の影響を受け、さらに各接続端子４１２に接続される外部端子内端３６１は第２樹脂モールド工程による樹脂の影響を受ける。これら樹脂の違いに起因する応力の発生を吸収することができる。

４.４ 第２樹脂モールド工程による回路パッケージ４００の固定とその効果
図１４で斜線の部分は、第２樹脂モールド工程において、ハウジング３０２に回路パッケージ４００を固定するために、第２樹脂モールド工程で使用する熱可塑性樹脂で回路パッケージ４００を覆うための、固定面４３２を示している。図５や図６を用いて説明したとおり、計測用流路面４３０および計測用流路面４３０に設けられている熱伝達面露出部４３６と副通路の形状との関係が、規定された関係となるように、高い精度で維持されることが重要である。第２樹脂モールド工程において、副通路を成形すると共に同時に副通路を成形するハウジング３０２に回路パッケージ４００を固定するので、前記副通路と計測用流路面４３０および熱伝達面露出部４３６との関係を極めて高い精度で維持できる。すなわち、第２樹脂モールド工程において回路パッケージ４００をハウジング３０２に固定するので、副通路を備えたハウジング３０２を成形するための金型内に、回路パッケージ４００を高い精度で位置決めして固定することが可能となる。この金型内に高温の熱可塑性樹脂を注入することで、副通路が高い精度で成形されると共に、回路パッケージ４００が高い精度で固定される。

この実施例では、回路パッケージ４００の全面を、ハウジング３０２を成形する樹脂で覆う固定面４３２とするのではなく、回路パッケージ４００の接続端子４１２側に表面が露出する、すなわちハウジング３０２用樹脂で覆われない部分を設けている。図１４に示す実施例では、回路パッケージ４００の表面の内、ハウジング３０２用樹脂に包含される固定面４３２の面積より、ハウジング３０２の樹脂に包含されないでハウジング３０２用樹脂から露出している面積の方が広くなっている。

回路パッケージ４００を成形する熱硬化性樹脂と固定部３７２を備えるハウジング３０２を成形する熱可塑性樹脂とでは熱膨張係数に差があり、この熱膨張係数差に基づく応力が回路パッケージ４００にできるだけ加わらないようにすることが望ましい。回路パッケージ４００の表面の固定面４３２を少なくすることで、熱膨張係数の差に基づく影響を低減できる。例えば幅Ｌの帯状とすることにより、回路パッケージ４００の表面の固定面４３２を少なくすることができる。

また突出部４２４の根元に固定面４３２を設けることで、突出部４２４の機械的強度を増すことができる。回路パッケージ４００の表面において、被計測気体３０が流れる軸に沿う方向に帯状の固定面を設け、さらに被計測気体３０が流れる軸と交差する方向の固定面を設けることで、より強固に回路パッケージ４００とハウジング３０２とを互いに固定することができる。固定面４３２において、計測用流路面４３０に沿って幅Ｌで帯状に回路パッケージ４００を取り巻いている部分が上述した被計測気体３０の流れ軸に沿う方向の固定面であり、突出部４２４の根元を覆う部分が、被計測気体３０の流れ軸を横切る方向の固定面である。

５．回路パッケージへの回路部品の搭載
５.１ 回路パッケージのフレーム枠
図１５に回路パッケージ４００のフレーム枠５１２およびフレーム枠５１２に搭載された回路部品５１６のチップの搭載状態を示す。なお、破線部５０８は、回路パッケージ４００のモールド成形時に用いられる金型により覆われる部分を示す。フレーム枠５１２にリード５１４が機械的に接続されており、フレーム枠５１２の中央に、プレート５３２が搭載され、プレート５３２にチップ状の流量検出部６０２およびＬＳＩとして作られている処理部６０４が搭載されている。流量検出部６０２にはダイヤフラム６７２が設けられており、これが、上述したモールド成形により上述した熱伝達面露出部４３６に相当する。また、以下に説明する流量検出部６０２の各端子と処理部６０４とがワイヤ５４２で電気的に接続されている。さらに処理部６０４の各端子と対応するリード５１４とがワイヤ５４３で接続されている。また回路パッケージ４００の接続端子となる部分とプレート５３２との間に位置するリード５１４は、それらの間にチップ状の回路部品５１６が接続されている。

このように回路パッケージ４００として完成された場合の最も先端側に、ダイヤフラム６７２を有する流量検出部６０２を配置し、前記流量検出部６０２に対して接続端子となる方に処理部６０４がＬＳＩの状態で配置され、さらに処理部６０４の端子側に接続用のワイヤ５４３が配置されている。このように回路パッケージ４００の先端側から接続端子の方向に順に、流量検出部６０２、処理部６０４、ワイヤ５４３、回路部品５１６、接続用のリード５１４と配置することで、全体がシンプルとなり、全体が簡潔とした配置となる。

プレート５３２を支えるために、リードが設けられており、このリードはリード５５６やリード５５８により枠５１２に固定されている。なお、プレート５３２の下面には上記リードと接続されるプレート５３２と同等の面積の図示しないリード面が設けられており、プレート５３２がこのリード面上に搭載される。これらリード面はグランド接地されている。これによって、上記流量検出部６０２や処理部６０４の回路内の接地を共通して上記リード面を介して行うことでノイズを抑えることができ、被計測気体３０の計測精度を向上している。またプレート５３２から流路の上流側の方に、すなわち上述した流量検出部６０２や処理部６０４、回路部品５１６の軸を横切る方向の軸に沿って突出するようにして、リード５４４が設けられている。このリード５４４には温度検出素子５１８、例えばチップ状のサーミスタが接続されている。さらに前記突出部の根元である処理部６０４に近い方に、リード５４８が設けられ、リード５４４とリード５４８とはＡｕワイヤなどの細線５４６で電気的に接続されている。リード５４８とリード５４４とを直接接続すると、熱がこれらリード５４８とリード５４４とを介して温度検出素子５１８に伝わり、正確に被計測気体３０の温度を計測することができなくなる。このため断面積の小さい線である熱抵抗の大きい線で接続することにより、リード５４８とリード５４４との間の熱抵抗を大きくできる。これにより、熱の影響が温度検出素子５１８に及ばないようにし、被計測気体３０の温度の計測精度を向上している。

またリード５４８はリード５５２やリード５５４により、枠５１２に固定されている。これらリード５５２やリード５５４と枠５１２との接続部分は、前記突出している温度検出素子５１８の突出方向に対して傾斜した状態で枠５１２に固定されており、金型もこの部分で斜めの配置となる。第１樹脂モールド工程でモールド用樹脂がこの斜めの状態に沿って流れることにより、温度検出素子５１８が設けられた先端部分に、第１樹脂モールド工程のモールド用樹脂がスムーズに流れ、信頼性が向上する。

図１５に樹脂の圧入方向を示す矢印５９２を示している。回路部品を搭載したリードフレームを金型で覆い、金型に樹脂注入用の圧入孔５９０を丸印の位置に設け、前記矢印５９２の方向から熱硬化性樹脂を前記金型内に注入する。前記圧入孔５９０から矢印５９２の方向に、回路部品５１６や温度検出素子５１８があり、温度検出素子５１８を保持するためのリード５４４がある。さらに矢印５９２の方向と近い方向にプレート５３２や処理部６０４、流量検出部６０２が設けられている。このように配置することで、第１樹脂モールド工程で樹脂がスムーズに流れる。第１樹脂モールド工程では、熱硬化性樹脂を使用しており、硬化する前に樹脂を全体に行き渡らせることが重要である。このためリード５１４における回路部品や配線の配置と、圧入孔５９０や圧入方向の関係がたいへん重要となる。

５.２ ダイヤフラム裏面の空隙と開口とを繋ぐ構造
図１６は、図１５のＣ−Ｃ断面の一部を示す図であり、ダイヤフラム６７２および流量検出部（流量検出素子）６０２の内部に設けられた空隙６７４と孔５２０とを繋ぐ連通孔６７６を説明する、説明図である。

後述するように被計測気体３０の流量を計測する流量検出部６０２にはダイヤフラム６７２が設けられており、ダイヤフラム６７２の背面には空隙６７４が設けられている。ダイヤフラム６７２には図示していないが被計測気体３０と熱のやり取りを行い、これによって流量を計測するための素子が設けられている。ダイヤフラム６７２に成形させている素子間に、被計測気体３０との熱のやり取りとは別に、ダイヤフラム６７２を介して素子間に熱が伝わると、正確に流量を計測することが困難となる。このためダイヤフラム６７２は熱抵抗を大きくする必要があり、ダイヤフラム６７２ができるだけ薄く作られている。

流量検出部（流量検出素子）６０２は、ダイヤフラム６７２の熱伝達面４３７が露出するように、第１樹脂モールド工程により成形された回路パッケージ４００の第１樹脂に埋設されて固定されている。ダイヤフラム６７２の表面は図示しない前記素子（図２１に示す発熱体６０８、上流測温抵抗体である抵抗６５２、抵抗６５４と下流測温抵抗体である抵抗６５６、抵抗６５８など）が設けられている。前記素子は、ダイヤフラム６７２に相当する熱伝達面露出部４３６において素子表面の熱伝達面４３７を介して図示していない被計測気体３０と互いに熱の伝達を行う。熱伝達面４３７は各素子の表面で構成しても良いし、その上に薄い保護膜を設けても良い。素子と被計測気体３０との熱伝達がスムーズに行われ、一方で素子間の直接的な熱伝達ができるだけ少ない方が望ましい。

流量検出部（流量検出素子）６０２の前記素子が設けられている部分は、計測用流路面４３０の熱伝達面露出部４３６に配置されていて、熱伝達面４３７が計測用流路面４３０を成形している樹脂から露出している。流量検出素子６０２の外周部は計測用流路面４３０を成形している第１樹脂モールド工程で使用された熱硬化性樹脂で覆われている。仮に流量検出素子６０２の側面のみが前記熱硬化性樹脂で覆われ、流量検出素子６０２の外周部の表面側（すなわちダイヤフラム６７２の周りの領域）に熱硬化性樹脂で覆われていないとすると、計測用流路面４３０を成形している樹脂に生じる応力を流量検出素子６０２の側面のみで受けることとなり、ダイヤフラム６７２に歪が生じ、特性が劣化する恐れがある。図１６に示すように流量検出素子６０２の表側外周部も前記熱硬化性樹脂で覆われる状態とすることにより、ダイヤフラム６７２の歪が低減される。一方熱伝達面４３７と被計測気体３０が流れる計測用流路面４３０との段差が大きいと、被計測気体３０の流れが乱れ、計測精度が低下する。従って熱伝達面４３７と被計測気体３０が流れる計測用流路面４３０との段差Ｗが小さいことが望ましい。

ダイヤフラム６７２は各素子間の熱伝達を抑制するために非常に薄く作られていて、流量検出素子６０２の裏面に空隙６７４を成形することにより薄肉化が図られている。この空隙６７４を密閉すると温度変化により、ダイヤフラム６７２の裏面に形成されている空隙６７４の圧力が温度に基づき変化する。空隙６７４とダイヤフラム６７２の表面との圧力差が大きくなると、ダイヤフラム６７２が圧力を受けて歪を生じ、高精度の計測が困難となる。このため、プレート５３２には外部に開口する開口４３８に繋がる孔５２０が設けられ、この孔５２０と空隙６７４とを繋ぐ連通孔６７６が設けられている。この連通孔６７６は例えば第１プレート５３２と第２プレート５３６の２枚のプレートで作られる。第１プレート５３２には孔５２０と孔５２１が設けられ、さらに連通孔６７６を作るための溝が設けられている。第２プレート５３６で溝および孔５２０と孔５２１を塞ぐことで、連通孔６７６が作られる。この連通孔６７６と孔５２０とにより、ダイヤフラム６７２の表面および裏面に作用する気圧が略等しくなり、計測精度が向上する。

上述のとおり、第２プレート５３６で溝および孔５２０と孔５２１を塞ぐことにより、連通孔６７６を作ることができるが、他の方法として、リードフレームを第２プレート５３６として使用することができる。図１５に記載のように、プレート５３２の上にはダイヤフラム６７２および処理部６０４として動作するＬＳＩが設けられている。これらの下側には、ダイヤフラム６７２および処理部６０４を搭載したプレート５３２を支えるためのリードフレームが設けられている。従ってこのリードフレームを利用することにより、構造がよりシンプルとなる。また前記リードフレームをグランド電極として使用することができる。このように第２プレート５３６の役割を前記リードフレームに持たせ、このリードフレームを用いて、第１プレート５３４に成形された孔５２０と孔５２１を塞ぐと共に第１プレート５３４に成形された溝を前記リードフレームで覆うようにして塞ぐことにより連通孔６７６を形成することで、全体構造がシンプルとなるのに加え、リードフレームのグランド電極としての作用により、ダイヤフラム６７２および処理部６０４に対する外部からのノイズの影響を低減できる。

回路パッケージ４００において、熱伝達面露出部４３６が形成されている回路パッケージ４００の裏面に、押さえ跡４４２が残っている。第１樹脂モールド工程において、熱伝達面露出部４３６への樹脂の流入を防止するために熱伝達面露出部４３６の部分に金型、例えば入れ駒を当て、さらにその反対面の押さえ跡４４２の部分に金型を当て、両金型により熱伝達面露出部４３６への樹脂の流入を阻止する。このようにして熱伝達面露出部４３６の部分を成形することにより、極めて高い精度で、被計測気体３０の流量を計測できる。

図１７は第１樹脂モールド工程により図１５に示すフレーム枠を熱硬化性樹脂でモールドし、熱硬化性樹脂で覆われた状態を示す。このモールド成形により、回路パッケージ４００の表面に計測用流路面４３０が成形され、熱伝達面露出部４３６が計測用流路面４３０に設けられている。また熱伝達面露出部４３６に相当するダイヤフラム６７２の裏面の空隙６７４は開口４３８とつながる構成となっている。突出部４２４の先端部に被計測気体３０の温度を計測するための温度検出部４５２が設けられており、内部に温度検出素子５１８が内蔵されている。突出部４２４の内部では、熱伝達を抑制するために、温度検出素子５１８の電気信号を取り出すためのリードが分断され、熱抵抗の大きい接続線５４６が配置されている。これにより、温度検出部４５２への突出部４２４の根元からの熱伝達が抑制され、熱による影響が抑制される。

さらに突出部４２４の根元に傾斜部５９４や傾斜部５９６が作られている。第１樹脂モールド工程での樹脂の流れがスムーズになると共に、車に装着されて動作している状態で、傾斜部５９４や傾斜部５９６により、温度検出部４５２で計測された被計測気体３０が突出部４２４からその根元の方にスムーズに流れ、突出部４２４の根元が冷却され、温度検出部４５２への熱の影響を低減できる効果がある。この図１７の状態の後、リード５１４が端子毎に切り離され、接続端子４１２や端子４１４となる。

第１樹脂モールド工程において、熱伝達面露出部４３６や開口４３８への樹脂の流れ込みを防ぐことが必要である。このため、第１樹脂モールド工程では、熱伝達面露出部４３６や開口４３８の位置に、樹脂の流れ込みを阻止する、例えばダイヤフラム６７２より大きい入れ駒を当て、その裏面に押さえを当て、両面から挟み込む。図１４（Ｃ）には、図１７の熱伝達面露出部４３６や開口４３８あるいは図１４（Ｂ）の熱伝達面露出部４３６や開口４３８と対応する裏面に、押さえ跡４４２や押さえ跡４４１が残っている。

図１７で枠５１２から切り離されたリードの切断面が、樹脂面から露出することにより、リードの切断面から水分などが使用中に内部に侵入する恐れがある。このようなことがないようにすることが耐久性向上の観点や信頼性向上の観点で重要である。例えば傾斜部５９４や傾斜部５９６のリード切断部が第２樹脂モールド工程で樹脂により覆われ、図１５に示すリード５５２やリード５５４の枠５１２との切断面が、前記樹脂により覆われる。このことによりリード５５２やリード５５４の切断面の腐食や切断部からの水の侵入が防止される。リード５５２やリード５５４の切断面は温度検出部４５２の電気信号を伝える重要なリード部分と近接している。従って切断面を第２樹脂モールド工程で覆うことが望ましい。

５.３ 回路パッケージ４００の他の実施例
図１８は回路パッケージ４００の他の実施例である。他の図に示されている符号と同じ符号は同じ作用をする構成である。先に説明した図１４に示す実施例では、回路パッケージ４００は、接続端子４１２と端子４１４とが回路パッケージ４００の同じ辺に設けられている。これに対して図１８に示す実施例では、接続端子４１２と端子４１４は異なる辺に設けられている。端子４１４は、熱式流量計３００が有する外部との接続端子に接続されない端子である。このように、熱式流量計３００が有する外部に接続する接続端子４１２と外部に接続しない端子４１４とを異なる方向に設けることにより、接続端子４１２の端子間を広くでき、その後の作業性が向上する。また端子４１４を接続端子４１２と異なる方向に延びるようにすることで、枠５１２内のリードが一部に集中するのを低減でき、枠５１２内でのリードの配置が容易となる。とくに接続端子４１２に対応するリードの部分には、回路部品５１６であるチップコンデンサなどが接続される。これら回路部品５１６を設けるにはやや広いスペースが必要となる。図１８の実施例では、接続端子４１２に対応するリードのスペースを確保し易い効果がある。

図１８における開口４３８や熱伝達面露出部４３６、計測用流路面４３０、押さえ跡４４１、押さえ跡４４２についての説明は、上述の内容と略同じであり、同じ作用効果を奏する。具体的な説明は、説明の繰り返しとなるので、省略する。

６．熱式流量計３００の生産工程
６.１ 回路パッケージ４００の生産工程
図１９Ａ〜図１９Ｃは熱式流量計３００の生産工程を示し、図１９Ａは回路パッケージ４００の生産工程を示し、図１９Ｂは熱式流量計の生産工程を示し、図１９Ｃは熱式流量計の生産工程の他の実施例を示す。図１９Ａにおいて、ステップ１は図１５に示すフレーム枠を生産する工程を示す。このフレーム枠は例えばプレス加工によって作られる。

ステップ２は、ステップ１で作られたフレーム枠に、まずプレート５３２を搭載し、さらにプレート５３２に流量検出部６０２や処理部６０４を搭載し、さらに温度検出素子５１８、チップコンデンサなどの回路部品を搭載する。またステップ２では、回路部品間や回路部品とリード間、リード同士の電気的な配線を行う。このステップ２で、リード５４４とリード５４８間を、熱抵抗を大きくするための接続線５４６で接続する。ステップ２では、図１５に示す、回路部品がフレーム枠５１２に搭載され、さらに電気的な接続がなされた電気回路が作られる。

次にステップ３で、第１樹脂モールド工程により、熱硬化性樹脂でモールドされる。この状態を図１７に示す。また、ステップ３で、接続されているリードをそれぞれフレーム枠５１２から切り離し、さらにリード間も切り離し、図１４に示す回路パッケージ４００を完成する。この回路パッケージ４００には、図１４に示す通り、計測用流路面４３０や熱伝達面露出部４３６が成形されている。

ステップ４で、でき上がった回路パッケージ４００の外観検査や動作の検査を行う。ステップ３の第１樹脂モールド工程では、ステップ２で作られた電気回路を金型内に固定し、金型に高温の樹脂を高い圧力で注入するので、電気部品や電気配線の異常が生じていないかを検査することが望ましい。この検査のために図１４や図１８に示す接続端子４１２に加え端子４１４が使用される。なお、端子４１４はその後使用されないので、この検査の後、根元から切断しても良い。例えば図１８では、使用済みの端子４１４が根元で切断されている。

６.２ 熱式流量計３００の生産工程と特性の補正
図１９Ｂに示す工程では、図１９Ａにより生産された回路パッケージ４００と外部端子３０６とが使用され、ステップ５で第２樹脂モールド工程によりハウジング３０２がつくられる。このハウジング３０２は樹脂製の副通路溝やフランジ３１２や外部接続部３０５が作られると共に、図１４に示す回路パッケージ４００の斜線部分が第２樹脂モールド工程の樹脂で覆われ、回路パッケージ４００がハウジング３０２に固定される。前記第１樹脂モールド工程による回路パッケージ４００の生産（ステップ３）と第２樹脂モールド工程による熱式流量計３００のハウジング３０２の成形との組み合わせにより、流量検出精度が大幅に改善される。ステップ６で図１３に示す各外部端子内端３６１の切り離しが行われ、接続端子４１２と外部端子内端３６１との接続がステップ７で行われる。

ステップ７によりハウジング３０２が完成すると次にステップ８で、表カバー３０３と裏カバー３０４がハウジング３０２に取り付けられ、ハウジング３０２の内部が表カバー３０３と裏カバー３０４で密閉されるとともに、被計測気体３０を流すための副通路が完成する。さらに、図７や図１０、図１２で説明した絞り構造が表カバー３０３あるいは裏カバー３０４に設けられた突起部３５６により、作られる。なお、この表カバー３０３はステップ１０でモールド成形により作られ、裏カバー３０４はステップ１１でモールド成形によって作られる。また、これら表カバー３０３と裏カバー３０４はそれぞれ別工程で作られ、それぞれ異なる金型により成形されて作られる。

ステップ９で、実際に副通路に気体が導かれ、特性の試験が行われる。上述したように副通路と流量検出部の関係が高い精度で維持されているので、特性の試験による特性補正を行うことで、非常に高い計測精度が得られる。また第１樹脂モールド工程と第２樹脂モールド工程で副通路と流量検出部の関係を左右する位置決めや形状関係の成形が行われるので、長期間使用しても特性の変化が少なく、高精度に加え高信頼性が確保される。

６.３ 熱式流量計３００の生産工程と特性の補正の別の実施例
図１９Ｃで、図１９Ａにより生産された回路パッケージ４００と外部端子３０６とが使用され、第２樹脂モールド工程の前にステップ１２で接続端子４１２と外部端子内端３６１との接続が行われる。この際、若しくはステップ１２よりも前の工程で図１３に示す各外部端子内端３６１の切り離しが行われる。ステップ１３で第２樹脂モールド工程によりハウジング３０２がつくられる。このハウジング３０２は樹脂製の副通路溝やフランジ３１２や外部接続部３０５が作られると共に、図１４に示す回路パッケージ４００の斜線部分が第２樹脂モールド工程の樹脂で覆われ、回路パッケージ４００がハウジング３０２に固定される。前記第１樹脂モールド工程による回路パッケージ４００の生産（ステップ３）と第２樹脂モールド工程による熱式流量計３００のハウジング３０２の成形との組み合わせにより、流量検出精度が大幅に改善される。

ステップ１３によりハウジング３０２が完成すると、次にステップ８で、表カバー３０３と裏カバー３０４がハウジング３０２に取り付けられ、ハウジング３０２の内部が表カバー３０３と裏カバー３０４で密閉されるとともに、被計測気体３０を流すための副通路が完成する。さらに、図７や図１０、図１２で説明した絞り構造が表カバー３０３あるいは裏カバー３０４に設けられた突起部３５６により、作られる。なお、この表カバー３０３はステップ１０でモールド成形により作られ、裏カバー３０４はステップ１１でモールド成形によって作られる。また、これら表カバー３０３と裏カバー３０４はそれぞれ別工程で作られ、それぞれ異なる金型により成形されて作られる。

ステップ９で、実際に副通路に気体が導かれ、特性の試験が行われる。上述したように副通路と流量検出部の関係が高い精度で維持されているので、特性の試験による特性補正を行うことで、非常に高い計測精度が得られる。また第１樹脂モールド工程と第２樹脂モールド工程で副通路と流量検出部の関係を左右する位置決めや形状関係の成形が行わるので、長期間使用しても特性の変化が少なく、高精度に加え高信頼性が確保される。

７．熱式流量計３００の回路構成
７.１ 熱式流量計３００の回路構成の全体
図２０は熱式流量計３００の流量検出回路６０１を示す回路図である。なお、先に実施例で説明した温度検出部４５２に関する計測回路も熱式流量計３００に設けられているが、図２０では省略している。熱式流量計３００の流量検出回路６０１は、発熱体６０８を有する流量検出部６０２と処理部６０４とを備えている。処理部６０４は、流量検出部６０２の発熱体６０８の発熱量を制御すると共に、流量検出部６０２の出力に基づいて流量を表す信号を、端子６６２を介して出力する。前記処理を行うために、処理部６０４は、Central Processing Unit（以下ＣＰＵと記す）６１２と入力回路６１４、出力回路６１６、補正値や計測値と流量との関係を表すデータを保持するメモリ６１８、一定電圧をそれぞれ必要な回路に供給する電源回路６２２を備えている。電源回路６２２には車載バッテリなどの外部電源から、端子６６４と図示していないグランド端子を介して直流電力が供給される。

流量検出部６０２には被計測気体３０を熱するための発熱体６０８が設けられている。電源回路６２２から、発熱体６０８の電流供給回路を構成するトランジスタ６０６のコレクタに電圧Ｖ１が供給され、ＣＰＵ６１２から出力回路６１６を介して前記トランジスタ６０６のベースに制御信号が加えられ、この制御信号に基づいて前記トランジスタ６０６から端子６２４を介して発熱体６０８に電流が供給される。発熱体６０８に供給される電流量は前記ＣＰＵ６１２から出力回路６１６を介して発熱体６０８の電流供給回路を構成するトランジスタ６０６に加えられる制御信号により制御される。処理部６０４は、発熱体６０８で熱せられることにより被計測気体３０の温度が当初の温度より所定温度、例えば１００℃、だけ高くなるように発熱体６０８の発熱量を制御する。

流量検出部６０２は、発熱体６０８の発熱量を制御するための発熱制御ブリッジ６４０と、流量を計測するための流量検知ブリッジ６５０と、を有している。発熱制御ブリッジ６４０の一端には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ３が端子６２６を介して供給され、発熱制御ブリッジ６４０の他端はグランド端子６３０に接続されている。また流量検知ブリッジ６５０の一端には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ２が端子６２５を介して供給され、流量検知ブリッジ６５０の他端はグランド端子６３０に接続されている。

発熱制御ブリッジ６４０は、熱せられた被計測気体３０の温度に基づいて抵抗値が変化する測温抵抗体である抵抗６４２を有しており、抵抗６４２と抵抗６４４、抵抗６４６、抵抗６４８はブリッジ回路を構成している。抵抗６４２と抵抗６４６の交点Ａおよび抵抗６４４と抵抗６４８との交点Ｂの電位差が端子６２７および端子６２８を介して入力回路６１４に入力され、ＣＰＵ６１２は交点Ａと交点Ｂ間の電位差が所定値、この実施例ではゼロボルト、になるようにトランジスタ６０６から供給される電流を制御して発熱体６０８の発熱量を制御する。図２０に記載の流量検出回路６０１は、被計測気体３０のもとの温度に対して一定温度、例えば常に１００℃、高くなるように発熱体６０８で被計測気体３０を加熱する。この加熱制御を高精度に行えるように、発熱体６０８で温められた被計測気体３０の温度が当初の温度に対して一定温度、例えば常に１００℃、高くなったときに、前記交点Ａと交点Ｂ間の電位差がゼロボルトとなるように発熱制御ブリッジ６４０を構成する各抵抗の抵抗値が設定されている。従って図２０に記載の流量検出回路６０１では、ＣＰＵ６１２は交点Ａと交点Ｂ間の電位差がゼロボルトとなるよう発熱体６０８への供給電流を制御する。

流量検知ブリッジ６５０は、抵抗６５２と抵抗６５４、抵抗６５６、抵抗６５８の四つの測温抵抗体で構成されている。これら四つの測温抵抗体は被計測気体３０の流れに沿って配置されており、抵抗６５２と抵抗６５４は発熱体６０８に対して被計測気体３０の流路における上流側に配置され、抵抗６５６と抵抗６５８は発熱体６０８に対して被計測気体３０の流路における下流側に配置されている。また計測精度を上げるために抵抗６５２と抵抗６５４は発熱体６０８までの距離が互いに略同じくなるように配置されており、抵抗６５６と抵抗６５８は発熱体６０８までの距離が互いに略同じくなるように配置されている。

抵抗６５２と抵抗６５６との交点Ｃと、抵抗６５４と抵抗６５８との交点Ｄとの間の電位差が端子６３１と端子６３２を介して入力回路６１４に入力される。計測精度を高めるために、例えば被計測気体３０の流れがゼロの状態で、前記交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差がゼロとなるように流量検知ブリッジ６５０の各抵抗が設定されている。従って前記交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差が、例えばゼロボルトの状態では、ＣＰＵ６１２は被計測気体３０の流量がゼロとの計測結果に基づき、主通路１２４の流量がゼロを意味する電気信号を端子６６２から出力する。

被計測気体３０が図２０の矢印方向に流れている場合、上流側に配置されている抵抗６５２や抵抗６５４は、被計測気体３０によって冷却され、被計測気体３０の下流側に配置されている抵抗６５６と抵抗６５８は、発熱体６０８により暖められた被計測気体３０により暖められ、これら抵抗６５６と抵抗６５８の温度が上昇する。このため、流量検知ブリッジ６５０の交点Ｃと交点Ｄとの間に電位差が発生し、この電位差が端子６３１と端子６３２を介して、入力回路６１４に入力される。ＣＰＵ６１２は流量検知ブリッジ６５０の交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差に基づいて、メモリ６１８に記憶されている前記電位差と主通路１２４の流量との関係を表すデータを検索し、主通路１２４の流量を求める。このようにして求められた主通路１２４の流量を表す電気信号が端子６６２を介して出力される。なお、図２０に示す端子６６４および端子６６２は新たに参照番号を記載しているが、先に説明した図５や図６あるいは図１３に示す接続端子４１２に含まれている。

上記メモリ６１８には、上記交点Ｃと交点Ｄとの電位差と主通路１２４の流量との関係を表すデータが記憶されており、さらに回路パッケージ４００の生産後に、気体の実測値に基づいて求められた、ばらつきなどの測定誤差の低減のための補正データが記憶されている。なお、回路パッケージ４００の生産後の気体の実測およびそれに基づく補正値のメモリ６１８への書き込みは、図４に示す外部端子３０６や補正用端子３０７を使用して行われる。本実施例では、被計測気体３０を流す副通路と計測用流路面４３０との配置関係や、被計測気体３０を流す副通路と熱伝達面露出部４３６との配置関係が、高精度に非常にばらつきが少ない状態で、回路パッケージ４００が生産されているので、前記補正値による補正で、極めて高い精度の計測結果が得られる。

７.２ 流量検出回路６０１の構成
図２１は、上述した図２０の流量検出回路６０１の回路配置を示す回路構成図である。流量検出回路６０１は矩形形状の半導体チップとして作られており、図２１に示す流量検出回路６０１の左側から右側に向って、矢印の方向に、被計測気体３０が流れる。

半導体チップで構成される流量検出部（流量検出素子）６０２には、半導体チップの厚さを薄くした矩形形状のダイヤフラム６７２が成形されて、このダイヤフラム６７２には、破線で示す薄厚領域（すなわち上述した熱伝達面）６０３が設けられている。この薄厚領域６０３の裏面側には、上述した空隙が成形されており、前記空隙が図１４や図５に示す開口４３８に連通し、前記空隙内の気圧は開口４３８から導かれる気圧に依存する。

ダイヤフラム６７２の厚さを薄くすることで、熱伝導率が低くなっており、ダイヤフラム６７２の薄厚領域（熱伝達面）６０３に設けられた抵抗６５２や抵抗６５４、抵抗６５８、抵抗６５６へのダイヤフラム６７２を介しての熱伝達が抑えられ、被計測気体３０との熱伝達により、これらの抵抗の温度が略定まる。

ダイヤフラム６７２の薄厚領域６０３の中央部には、発熱体６０８が設けられており、この発熱体６０８の周囲に発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４２が設けられている。そして、薄厚領域６０３の外側に発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４４、６４６、６４８が設けられている。このように成形された抵抗６４２、６４４、６４６、６４８によって発熱制御ブリッジ６４０が構成される。

また、発熱体６０８を挟むように、上流測温抵抗体である抵抗６５２、抵抗６５４と下流測温抵抗体である抵抗６５６、抵抗６５８が配置されており、発熱体６０８に対して被計測気体３０が流れる矢印方向の上流側に、上流測温抵抗体である抵抗６５２、抵抗６５４が配置され、発熱体６０８に対して被計測気体３０が流れる矢印方向の下流側に下流測温抵抗体である抵抗６５６、抵抗６５８が配置されている。このようにして、薄厚領域６０３に配置されている抵抗６５２、抵抗６５４と抵抗６５６、抵抗６５８とにより流量検知ブリッジ６５０が成形される。

また、上記発熱体６０８の双方の端部は、図２１の下側に記載した端子６２４および６２９にそれぞれ接続されている。ここで、図２０に示すように、端子６２４にはトランジスタ６０６から発熱体６０８に供給される電流が加えられ、端子６２９はグランドとして接地される。

発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４２、抵抗６４４、抵抗６４６、抵抗６４８は、それぞれ接続されて、端子６２６と６３０に接続される。図２０に示すように、端子６２６には電源回路６２２から一定電圧Ｖ３が供給され、端子６３０はグランドとして接地される。また、上記抵抗６４２と抵抗６４６との間、抵抗６４６と抵抗６４８との間かの接続点は、端子６２７と端子６２８に接続される。図２１に記載の如く、端子６２７は抵抗６４２と抵抗６４６との交点Ａの電位を出力し、端子６２７は抵抗６４４と抵抗６４８との交点Ｂの電位を出力する。図２０に示すように、端子６２５には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ２が供給され、端子６３０はグランド端子として接地グランドされる。また、上記抵抗６５４と抵抗６５８との接続点は端子６３１に接続され、端子６３１は図２０の点Ｂの電位を出力する。抵抗６５２と抵抗６５６との接続点は端子６３２に接続され、端子６３２は図２０に示す交点Ｃの電位を出力する。

図２１に示すように、発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４２は、発熱体６０８の近傍に成形されているので、発熱体６０８からの発熱で暖められた気体の温度を精度良く計測することができる。一方、発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４４、６４６、６４８は、発熱体６０８から離れて配置されているので、発熱体６０８からの発熱の影響を受け難い構成に成っている。抵抗６４２は発熱体６０８で暖められた気体の温度に敏感に反応するように構成されており、抵抗６４４や抵抗６４６、抵抗６４８は発熱体６０８の影響を受けにくい構成となっている。このため、発熱制御ブリッジ６４０による被計測気体３０の検出精度が高く、被計測気体３０をその初期温度に対して所定温度だけ高める制御を高精度で行うことができる。

この実施例では、ダイヤフラム６７２の裏面側に空隙が形成されており、この空隙が図１４や図５に記載の開口４３８に連通しており、ダイヤフラム６７２の裏面側空隙の圧力とダイヤフラム６７２の表側の圧力との差が大きくならないようにしている。この圧力差によるダイヤフラム６７２の歪を抑制できる。このことは流量計測精度の向上に繋がる。

上述したようにダイヤフラム６７２は薄厚領域６０３を成形し、薄厚領域６０３を含む部分の厚さを非常に薄くしており、ダイヤフラム６７２を介しての熱伝導を極力抑制している。従って流量検知ブリッジ６５０や発熱制御ブリッジ６４０は、ダイヤフラム６７２を介しての熱伝導の影響が抑制され、被計測気体３０の温度に依存して動作する傾向がより強まり、計測動作が改善される。このため高い計測精度が得られる。

本発明は、上述した気体の流量を計測するための計測装置に適用できる。

３００ 熱式流量計
３０２ ハウジング
３０３ 表カバー
３０４ 裏カバー
３０５ 外部接続部
３０６ 外部端子
３０７ 補正用端子
３１０ 計測部
３２０ 端子接続部
３３２ 表側副通路溝
３３４ 裏側副通路溝
３５６、３５８ 突起部
３５９ 樹脂部
３６１ 外部端子内端
３６５ 繋ぎ部
３７２ 固定部
４００ 回路パッケージ
４１２ 接続端子
４１４ 端子
４２４ 突出部
４３０ 計測用流路面
４３２ 固定面
４３６ 熱伝達面露出部
４３８ 開口
４５２ 温度検出部
５９０ 圧入孔
５９４、５９６ 傾斜部
６０１ 流量検出回路
６０２ 流量検出部
６０４ 処理部
６０８ 発熱体
６４０ 発熱制御ブリッジ
６５０ 流量検知ブリッジ
６７２ ダイヤフラム

Claims (9)

1. ダイアフラム部に形成される発熱抵抗体を有する半導体素子と、前記半導体素子と電気的に接続されるリード端子と、を有し、前記リード端子を第一の樹脂でモールドして形成される回路パッケージと、
   前記第一の樹脂と熱膨張係数が異なる第二の樹脂により形成されるハウジングと、
   フランジと、を有し、
   前記ハウジングは、
   副通路の壁面の一部を構成し、前記半導体素子の一部が前記副通路内に露出するように前記回路パッケージを固定する第一の固定部と、
   前記フランジ側に沿って伸び、前記回路パッケージを固定する第二の固定部と、を有する熱式流量計。
2. 前記第一の樹脂は第一モールド工程により形成され、
   前記第二の樹脂は第二モールド工程により形成され、
   前記回路パッケージは、前記第二モールド工程時に前記第一および第二の固定部に固定される請求項１に記載の熱式流量計。
3. 前記回路パッケージ表面には、前記第二モールド工程の際に前記第二の樹脂から露出している部分が複数個所存在し、前記複数個所の内少なくとも２つが、前記第一の固定部により仕切られている請求項２に記載の熱式流量計。
4. 前記ハウジングは、外部端子と、上流側外壁と、下流側外壁と、を有し、
   前記第二の固定部は、前記上流側外壁及び/又は下流側外壁と一体に形成されている請求項１乃至３の何れかに記載の熱式流量計。
5. 前記露出部の総面積は、前記固定部の面積よりも大きい請求項３に記載の熱式空気流量計。
6. 前記回路パッケージは、
   温度検出素子と、該温度検出素子および前記流量検出素子の信号が入力される処理部と、をさらに前記第一の樹脂でモールドして形成されており、
   前記第二の固定部は、前記温度検出素子と前記処理部との間に設けられており、
   前記温度検出素子は、ハウジング外に設けられている請求項１乃至５に記載の熱式流量計。
7. 前記回路パッケージは、
   前記処理部が設けられるパッケージ本体部と、前記パッケージ本体部から突出する突出部を有し、
   前記突出部に前記温度検出素子が設けられる請求項６に記載の熱式流量計。
8. 前記第一の固定部は、帯状に形成されている請求項７に記載の熱式流量計。
9. 前記回路パッケージは、前記第一および第二の固定部のみで前記ハウジングに固定される請求項８に記載の熱式流量計。

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