JP6793579B2 - Manufacturing method of thermal flow sensor and thermal flow sensor - Google Patents
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Description
この発明は、発熱部を有し、配管に貼り付けられたセンサチップを備えた熱式流量センサを製造する製造方法及び熱式流量センサに関する。 The present invention relates to a manufacturing method for manufacturing a thermal flow rate sensor having a heat generating portion and a sensor chip attached to a pipe, and a thermal flow rate sensor.
従来から、ヒータを用いて、配管内を流れる流体の流量を測定する熱式流量センサが知られている(例えば特許文献1参照)。この熱式流量センサでは、ダイヤフラム部にヒータが設けられたセンサチップと、温度センサが設けられたセンサチップと、接着部がセンサチップ間に位置する基板とが、接着剤により配管に貼り付けられている。そして、ヒータが、温度センサにより測定された温度よりも一定温度高くなるように加熱を行う。 Conventionally, a thermal flow rate sensor that measures the flow rate of a fluid flowing in a pipe by using a heater has been known (see, for example, Patent Document 1). In this thermal flow sensor, a sensor chip provided with a heater in the diaphragm portion, a sensor chip provided with a temperature sensor, and a substrate having an adhesive portion located between the sensor chips are attached to a pipe by an adhesive. ing. Then, the heater is heated so as to be a constant temperature higher than the temperature measured by the temperature sensor.
しかしながら、従来の熱式流量センサでは、基本流量特性は性能を満たしていても流量の繰り返し測定精度が悪くなるという課題があった。 However, the conventional thermal flow rate sensor has a problem that the accuracy of repeated measurement of the flow rate deteriorates even if the basic flow rate characteristics satisfy the performance.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、流量の繰り返し測定精度を改善可能とする熱式流量センサの製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thermal flow rate sensor capable of improving the accuracy of repeated measurement of flow rate.
この発明に係る熱式流量センサの製造方法は、接着剤を吐出するニードルとセンサチップを既定距離離す移動ステップと、ニードルから接着剤を吐出させてダイヤフラム部に当該接着剤を塗布する接着剤塗布ステップと、接着剤が塗布されたセンサチップを配管に貼り付ける貼り付けステップとを有し、配管とセンサチップとの間の接着層の厚みは、30μm以下であり、接着剤は、粘度が40Pa・s以下であることを特徴とする。 The method for manufacturing a thermal flow sensor according to the present invention includes a moving step in which the needle for discharging the adhesive and the sensor chip are separated from each other by a predetermined distance, and an adhesive application in which the adhesive is discharged from the needle and the adhesive is applied to the diaphragm portion. It has a step, and a pasting step of adhesive paste in piping coated sensor chip, the thickness of the adhesive layer between the pipe and the sensor chip state, and are less 30 [mu] m, the adhesive has a viscosity It is characterized by being 40 Pa · s or less .
この発明によれば、上記のように構成したので、流量の繰り返し測定精度を改善できる。 According to the present invention, since it is configured as described above, the accuracy of repeated measurement of the flow rate can be improved.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る熱式流量センサの構成例を示す図である。図1では、センサチップ2,3と基板4とを接続する信号線の図示を省略している。
熱式流量センサは、ヒータ22を用いて、配管(キャピラリ)1内を流れる流体(液体又は気体)の流量を測定するセンサである。この熱式流量センサは、図1に示すように、流体が流れる配管1と、配管1の座繰り面11に貼り付けられたセンサチップ2,3と、センサチップ2,3に接続されて信号の入出力を行う基板4とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a thermal flow sensor according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the signal line connecting the
The thermal flow rate sensor is a sensor that uses a
センサチップ2には、配管1に貼り付けられる薄膜であるダイヤフラム部21に、配管1内の流体に熱を加えるヒータ22が設けられている。また、貼り付け後の配管1とセンサチップ2との間の接着層の厚みは30μm以下である。
センサチップ3には、配管1内の流体の温度を測定する温度センサ31が設けられている。なお、センサチップ2とセンサチップ3との間には間隙が設けられている。
The
The
図1に示す基板4は、一辺から突設された突設片41を有する凸型形状に構成されたプリント基板である。突設片41は、センサチップ2とセンサチップ3との間に間隙を有して位置し、配管1に貼り付けられる部位である。なお、基板4は、プリント基板に限らず、信号の入出力が可能な基板であればよく、フレキシブルプリント基板等を用いてもよい。また、基板4の形状は図1に示す形状に限らない。
The
そして、例えば定温度差駆動の場合、基板4は、温度センサ31により測定された温度を示す信号を取得し、当該温度よりも一定温度高くなるようにヒータ22を制御する。そして、基板4は、ヒータ22におけるパワーを示す信号を取得することで、流体の流量を測定する。すなわち、熱式流量センサでは、配管1内の流体が静止している場合に周囲に対して一定温度高くなるようにヒータ22により熱を加えた際の熱量と、配管1内の流体が上流側から下流側へ流れている場合に周囲に対して一定温度高くなるようにヒータ22により熱を加えた際の熱量とに、差が生じる。この熱量の差は、配管1内の流体の流量と相関関係がある。よって、熱式流量センサでは、この熱量の差から配管1内を流れる流体の流量を測定できる。
Then, for example, in the case of constant temperature difference drive, the
ここで、従来の熱式流量センサでは、基本流量特性は性能を満たすが、流量の繰り返し測定精度が悪いという課題がある。これに対し、配管1とセンサチップ2との間の熱結合性を上げることで、応答感度が向上し、流量の繰り返し測定精度が向上することが判明した。そこで、実施の形態1に係る熱式流量センサでは、配管1とセンサチップ2との間の接着層の厚みを薄くし、熱容量を小さくすることで、配管1とセンサチップ2との間の熱結合性を上げる。
一方、従来の熱式流量センサでは、通常、粘度の高い接着剤(例えば60Pa・s程度)を用いて、センサチップ2を配管1に貼り付けている。このような粘度の高い接着剤を用いた場合、配管1とセンサチップ2との間の接着層の厚みを50μm程度にしか薄くできない。そこで、実施の形態1に係る熱式流量センサでは、より粘度の低い接着剤5を用いてダイヤフラム部21のみに塗布することで、配管1とセンサチップ2との間の接着層を薄くする(30μm以下)。
Here, in the conventional thermal flow rate sensor, although the basic flow rate characteristics satisfy the performance, there is a problem that the repeated measurement accuracy of the flow rate is poor. On the other hand, it has been found that by increasing the thermal coupling property between the
On the other hand, in the conventional thermal flow sensor, the
次に、熱式流量センサを製造する製造装置6の構成例について、図2を参照しながら説明する。なお以下では、熱式流量センサの製造工程のうち、センサチップ2の配管1への貼り付けに関する工程のみを示す。また以下では、製造装置6が自動で各工程を行う場合を示すが、手動で行ってもよい。
製造装置6は、図2に示すように、移動部61、接着剤塗布部62及び貼り付け部63を備えている。
Next, a configuration example of the
As shown in FIG. 2, the
移動部61は、ニードル64(図4参照)を、センサチップ2から既定距離離した位置に移動させる。すなわち、ダイヤフラム部21に接着剤5を塗布した際にダイヤフラム部21が破れないように、ニードル64をセンサチップ2から離した位置で保持する。なお、ニードル64は、接着剤5を吐出する部位である。また、移動部61は、接着剤塗布部62により接着剤5が塗布された後、ニードル64を引き揚げる。
The moving
接着剤塗布部62は、ニードル64から接着剤5を吐出させてダイヤフラム部(発熱部)21に当該接着剤5を塗布する。この際、接着剤塗布部62は、接着剤5として粘度の低いもの(例えば40Pa・s以下)を使用し、当該接着剤5をダイヤフラム部21のみに塗布する。接着剤5の具体例としては、粘度が34Pa・sである東レダウコーニング製のシリコーン系接着剤(SE4402)が挙げられる。
The
貼り付け部63は、接着剤5が塗布されたセンサチップ2を配管1に貼り付ける。この際、貼り付け部63は、接着剤5が塗布されたセンサチップ2上に配管1を載せ、一定の荷重で配管1をセンサチップ2側に押し付けることで、センサチップ2を配管1に貼り付ける。
The sticking
次に、熱式流量センサの製造方法の一例について、図3,4を参照しながら説明する。
熱式流量センサの製造方法では、図3,4に示すように、まず、移動部61は、ニードル64を、センサチップ2から既定距離離した位置に移動させる(ステップST1、移動ステップ)。
次いで、接着剤塗布部62は、ニードル64から接着剤5を吐出させてダイヤフラム部21に当該接着剤5を塗布する(ステップST2、接着剤塗布ステップ)。その後、移動部61は、ニードル64を引き揚げる。
次いで、貼り付け部63は、接着剤5が塗布されたセンサチップ2を配管1に貼り付ける(ステップST3、貼り付けステップ)。
Next, an example of a method for manufacturing a thermal flow sensor will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
In the method of manufacturing a thermal flow sensor, as shown in FIGS. 3 and 4, first, the moving
Next, the
Next, the sticking
次に、実施の形態1に係る熱式流量センサの効果について、図5を参照しながら説明する。図5において、符号501は接着層の厚みが50μmの場合を示し、符号502は接着層の厚みが30μmの場合を示し、符号503は接着層の厚みが10μmの場合を示している。
この図5に示すように、接着層が厚い場合(50μmの場合)には、測定を繰り返すことで、誤差が大きくなっている。一方、接着層が薄い場合(30μm及び10μmの場合)には、測定を繰り返しても誤差が小さい(誤差0.3%以下)。すなわち、接着層の厚みを薄くし、熱容量を小さくすることで、流量の繰り返し測定精度が向上することが分かる。
Next, the effect of the thermal flow rate sensor according to the first embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 5,
As shown in FIG. 5, when the adhesive layer is thick (in the case of 50 μm), the error becomes large by repeating the measurement. On the other hand, when the adhesive layer is thin (30 μm and 10 μm), the error is small (error 0.3% or less) even if the measurement is repeated. That is, it can be seen that the accuracy of repeated measurement of the flow rate is improved by reducing the thickness of the adhesive layer and reducing the heat capacity.
以上のように、この実施の形態1によれば、接着剤5を吐出するニードル64を、センサチップ2から既定距離離した位置に移動させ、ニードル64から接着剤5を吐出させてダイヤフラム部21に当該接着剤5を塗布し、接着剤5が塗布されたセンサチップ2を配管1に貼り付け、配管1とセンサチップ2との間の接着層の厚みを30μm以下とするように構成したので、流量の繰り返し測定精度を改善できる。
As described above, according to the first embodiment, the
すなわち、実施の形態1に係る熱式流量センサでは、粘度の低い接着剤5を用いてダイヤフラム部21のみに接着剤5を塗布し、センサチップ2を配管1に貼り付けている。これにより、配管1とセンサチップ2との間の接着層の厚みを30μm以下とすることが可能となり、熱容量を小さくできる。その結果、配管1とセンサチップ2との間の熱結合性が上がり、応答感度が向上することで、流量の繰り返し測定精度が向上する。
That is, in the thermal flow sensor according to the first embodiment, the adhesive 5 is applied only to the
また、従来の熱式流量センサでは、粘度の高い接着剤を用いているため、センサチップ2のダイヤフラム部21のみに接着剤を塗布できない。すなわち、粘度の高い接着剤をダイヤフラム部21のみに塗布し上から押し付けると、ダイヤフラム部21に圧が掛かり過ぎてしまい、ダイヤフラム部21が破れてしまう場合がある。そのため、従来では、配管1に接着剤を塗布し、その上にセンサチップ2を載せている。又は、センサチップ2の全面に接着剤を塗布し、ダイヤフラム部21に掛かる圧を分散させている。しかしながら、これらの場合には、センサチップ2上のダイヤフラム部21以外の領域にも接着剤が塗布されてしまうため、熱容量が大きくなってしまう。
それに対し、実施の形態1に係る熱式流量センサでは、粘度の低い接着剤5を用いているため、センサチップ2のダイヤフラム部21にのみ接着剤5を塗布しても、ダイヤフラム部21に掛かる圧が低く、ダイヤフラム部21が破れることはない。よって、熱容量を小さくできる。また、接着剤5が塗布されたセンサチップ2上に配管1を載せてセンサチップ2を配管1に貼り付けることで、センサチップ2の配管1上での位置精度が向上する。
Further, since the conventional thermal flow sensor uses an adhesive having a high viscosity, the adhesive cannot be applied only to the
On the other hand, in the thermal flow rate sensor according to the first embodiment, since the adhesive 5 having a low viscosity is used, even if the adhesive 5 is applied only to the
なお上記では、センサチップ2がダイヤフラム部21を有し、当該ダイヤフラム部21にヒータ22が設けられた場合を示した。しかしながら、これに限らず、センサチップ2はダイヤフラム部21を有していなくてもよい。例えば、セラミックにヒータ22が直接パターニングされたセンサチップ2を用いてもよい。この場合、接着剤塗布部62は、ニードル64から接着剤5を吐出させて、ヒータ22がパターニングされたセラミック部分(発熱部)に当該接着剤5を塗布する。
In the above, the case where the
また上記では、移動部61がニードル64を移動させる場合を示した。しかしながら、これに限らず、移動部61は、センサチップ2を移動させてもよい。
Further, in the above, the case where the moving
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, it is possible to modify any component of the embodiment or omit any component of the embodiment.
1 配管
2 センサチップ
3 センサチップ
4 基板
5 接着剤
6 製造装置
11 座繰り面
21 ダイヤフラム部
22 ヒータ
31 温度センサ
41 突設片
61 移動部
62 接着剤塗布部
63 貼り付け部
64 ニードル
1 Piping 2
Claims (3)
接着剤を吐出するニードルと前記センサチップを既定距離離す移動ステップと、
前記ニードルから接着剤を吐出させて前記ダイヤフラム部に当該接着剤を塗布する接着剤塗布ステップと、
接着剤が塗布された前記センサチップを前記配管に貼り付ける貼り付けステップとを有し、
前記配管と前記センサチップとの間の接着層の厚みは、30μm以下であり、
前記接着剤は、粘度が40Pa・s以下である
ことを特徴とする熱式流量センサの製造方法。 In a method for manufacturing a thermal flow sensor having a diaphragm portion that is a thin film and a sensor chip attached to a pipe.
A moving step that separates the needle that discharges the adhesive from the sensor chip by a predetermined distance,
An adhesive application step of ejecting an adhesive from the needle and applying the adhesive to the diaphragm portion ,
It has a sticking step of sticking the sensor chip coated with the adhesive to the pipe.
The thickness of the adhesive layer between the sensor chip and the pipe state, and are less 30 [mu] m,
The adhesive is a method for manufacturing a thermal flow sensor, characterized in that the viscosity is 40 Pa · s or less .
ことを特徴とする請求項1記載の熱式流量センサの製造方法。 The method for manufacturing a thermal flow sensor according to claim 1, wherein in the sticking step, the pipe is placed on the sensor chip coated with an adhesive, and the sensor chip is stuck to the pipe.
前記配管と前記センサチップとの間の接着層の厚みは、30μm以下であり、
前記接着剤は、粘度が40Pa・s以下である
ことを特徴とする熱式流量センサ。 It has a diaphragm part that is a thin film, and is equipped with a sensor chip in which the diaphragm part is attached to a pipe by an adhesive.
The thickness of the adhesive layer between the sensor chip and the pipe state, and are less 30 [mu] m,
The adhesive is a thermal flow sensor having a viscosity of 40 Pa · s or less .
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