JPS59206715A - 半導体式流量検出装置 - Google Patents
半導体式流量検出装置Info
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- JPS59206715A JPS59206715A JP58082418A JP8241883A JPS59206715A JP S59206715 A JPS59206715 A JP S59206715A JP 58082418 A JP58082418 A JP 58082418A JP 8241883 A JP8241883 A JP 8241883A JP S59206715 A JPS59206715 A JP S59206715A
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- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
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- G—PHYSICS
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- G01F5/00—Measuring a proportion of the volume flow
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、例えばエンジンの吸入空気流量を測定する
ものとして有用な半導体式／Ａｉｍ検出装置に関する。
ものとして有用な半導体式／Ａｉｍ検出装置に関する。
従来、１・−マスメータあるいは熱線式流ｈｔ ｔｌの
ように白金抵抗線を用いた流量針が公知であるが、流体
にさらされる流体検出素子が線（ワイヤー）であるため
に振動、衝撃等により断線しやすむ）という問題がある
。
ように白金抵抗線を用いた流量針が公知であるが、流体
にさらされる流体検出素子が線（ワイヤー）であるため
に振動、衝撃等により断線しやすむ）という問題がある
。
また、セラミック基板のような絶縁体上に抵抗体膜を蒸
着あるいは印刷する構造の流量計も提案されている。こ
れは流量測定素子が膜体であるため振動等に対しては強
いが、抵抗体膜を蒸着法あるいは印刷法により形成して
いるために微細な加工ができず、測定素子の形状を大き
くする必要があってこのために熱容量が増大して応答性
が悪化するという問題がある。
着あるいは印刷する構造の流量計も提案されている。こ
れは流量測定素子が膜体であるため振動等に対しては強
いが、抵抗体膜を蒸着法あるいは印刷法により形成して
いるために微細な加工ができず、測定素子の形状を大き
くする必要があってこのために熱容量が増大して応答性
が悪化するという問題がある。
この発明は、上記従来の欠点を解消するためになされた
もので、振動等に対する耐久性、応答性のすぐれた流量
検出装置を提供することを目的とする。
もので、振動等に対する耐久性、応答性のすぐれた流量
検出装置を提供することを目的とする。
この目的は本発明によれば、流量検出素子を半導体チッ
プの表面に形成し、その表面が流体の流れ方向に対して
鋭角をなすように半導体チ・ノブをケーシングに配設さ
せる構成と゛することにより達成される。
プの表面に形成し、その表面が流体の流れ方向に対して
鋭角をなすように半導体チ・ノブをケーシングに配設さ
せる構成と゛することにより達成される。
以下、この発明を図に示す実施例について説明する。
第１図は、この発明になる半導体式流量検出装置を備え
た燃料噴射火花点火式エンジンの一例を示す。エンジン
１は、燃焼用空気をエアクリーナ２および吸入導管３を
経て吸気弁４の開弁時に燃焼室５へ吸入する。燃料は吸
入導管３に設置された電磁式燃料噴射弁６から噴射供給
される。吸入空気流量は吸入導管３に設けられたスロッ
トル弁７を開閉操作することにより制御され、燃料噴射
破は電子制御ユニット８によって噴射弁６の開弁時間を
変えることにより、基本的には吸入空気流量に見合った
量、必要に応じてこれに補正を加えた量に制御される。
た燃料噴射火花点火式エンジンの一例を示す。エンジン
１は、燃焼用空気をエアクリーナ２および吸入導管３を
経て吸気弁４の開弁時に燃焼室５へ吸入する。燃料は吸
入導管３に設置された電磁式燃料噴射弁６から噴射供給
される。吸入空気流量は吸入導管３に設けられたスロッ
トル弁７を開閉操作することにより制御され、燃料噴射
破は電子制御ユニット８によって噴射弁６の開弁時間を
変えることにより、基本的には吸入空気流量に見合った
量、必要に応じてこれに補正を加えた量に制御される。
上記エアクリーナ２の直下流には整流格子９が設けられ
る。この格子９は吸入空気の流れを整流し、流量検出装
置による流量測定の測定精度を向上させる役目をなす。
る。この格子９は吸入空気の流れを整流し、流量検出装
置による流量測定の測定精度を向上させる役目をなす。
このようなエンジン１の吸入系において、半導体式流量
検出装置１０はスロットル弁７と整流格子９との間で吸
入導管３に設置されている。この装置１０はエンジン１
の吸入空気流量を測定し、それに応じた電気信号を制御
ユニット８に大刀するもので、センサ部１１と回路部１
２よりなり、センサ部１１は吸入導管３内に配置されて
いる。
検出装置１０はスロットル弁７と整流格子９との間で吸
入導管３に設置されている。この装置１０はエンジン１
の吸入空気流量を測定し、それに応じた電気信号を制御
ユニット８に大刀するもので、センサ部１１と回路部１
２よりなり、センサ部１１は吸入導管３内に配置されて
いる。
センサ部１１を拡大して示す第２図において、１３はア
ルミダイキャストからなるケーシングで、流体の流れと
平行な流体通路１３Ａ、ベルマウス形状の流入口１３Ｂ
、支柱１３ｃを備えている。
ルミダイキャストからなるケーシングで、流体の流れと
平行な流体通路１３Ａ、ベルマウス形状の流入口１３Ｂ
、支柱１３ｃを備えている。
通路１３Ａ内には、サブケーシング１６及びこのサブケ
ーシング１６に配設された半導体チップ１７が設けられ
ている。ここで、半導体チップ１７の表面１７Ａには流
量検出素子が形成されており、この表面１７Ａと流体の
流れ方向とは鋭角になるように設定されている。
ーシング１６に配設された半導体チップ１７が設けられ
ている。ここで、半導体チップ１７の表面１７Ａには流
量検出素子が形成されており、この表面１７Ａと流体の
流れ方向とは鋭角になるように設定されている。
サブケーシングの部分を拡大して示す第３図において、
サブケーシング１６はほぼＬ字形状であっテ、カつ傾斜
部１６Ａ、１６Ｂを持ち、ここに半導体チップ１７が接
着剤により接着されている。
サブケーシング１６はほぼＬ字形状であっテ、カつ傾斜
部１６Ａ、１６Ｂを持ち、ここに半導体チップ１７が接
着剤により接着されている。
しかして、表面１７Ａが流体（空気）の流れ方向を示す
一点鎖線１８に対して鋭角θ （例えば３０度）をなす
よう構成されている。
一点鎖線１８に対して鋭角θ （例えば３０度）をなす
よう構成されている。
半導体チソ７”−１７の人出方信号はワイヤー２１、リ
ード線２２により伝達されるが、ワイヤー２１は合成樹
脂２３により外気から保護されるよう構成されており、
さらにケーシング１６の孔にはハーメチックシール２４
が設けられている。また、リード線２２は合成樹脂２５
によりモールドされ、固定されている。傾斜部１６Ａと
１６Ｂの間は、空間となっていてチップ１７の支持は、
チップ１７の両端部だけで行っているが、これはチップ
Ｉ７からケーシング１６へ逃げる熱量を極力低減させる
のに効果的である。 □ 半導体チップ１７は、例えば第４図に示すように、シリ
コン基板上にダイオードＤ Ｉ 、拡散抵抗ｒ＜、ダイ
オードＤ２が形成されているもの一乙ダイオードＤ＋、
Ｄ２は順方向電圧降下が２ ｍ Ｖ ７℃で空気温度セ
ンサとして使用され、拡散抵抗１ンはヒータとして使用
される。
ード線２２により伝達されるが、ワイヤー２１は合成樹
脂２３により外気から保護されるよう構成されており、
さらにケーシング１６の孔にはハーメチックシール２４
が設けられている。また、リード線２２は合成樹脂２５
によりモールドされ、固定されている。傾斜部１６Ａと
１６Ｂの間は、空間となっていてチップ１７の支持は、
チップ１７の両端部だけで行っているが、これはチップ
Ｉ７からケーシング１６へ逃げる熱量を極力低減させる
のに効果的である。 □ 半導体チップ１７は、例えば第４図に示すように、シリ
コン基板上にダイオードＤ Ｉ 、拡散抵抗ｒ＜、ダイ
オードＤ２が形成されているもの一乙ダイオードＤ＋、
Ｄ２は順方向電圧降下が２ ｍ Ｖ ７℃で空気温度セ
ンサとして使用され、拡散抵抗１ンはヒータとして使用
される。
なお、端子３１は電源電圧端子、３２はダイオードＤ２
のカソード電圧の出力端子、３３は抵抗Ｒの出力端子、
３４はダイオードＤ２のカソード電圧の出力端子である
。そして、第、４図中チップ１７の上部が傾斜部Ｌ６Ａ
で支持され、下部が傾斜部１６Ｂで支持される。
のカソード電圧の出力端子、３３は抵抗Ｒの出力端子、
３４はダイオードＤ２のカソード電圧の出力端子である
。そして、第、４図中チップ１７の上部が傾斜部Ｌ６Ａ
で支持され、下部が傾斜部１６Ｂで支持される。
上記構成において、回路部１２により抵抗Ｒに制御電圧
を印加して発熱させると、その熱はケーシング１３ （
’） 流体通路１３Ａ内を流れるエンジンの吸入空気へ
伝達される。
を印加して発熱させると、その熱はケーシング１３ （
’） 流体通路１３Ａ内を流れるエンジンの吸入空気へ
伝達される。
しかして、抵抗Ｒより上流側の空気温度と下流側の温度
とで差が生じ、この差がダイオードＤ１とＤ２により順
方向電圧降下の変化として検出される。そして、ダイオ
ードＤＩとＤ２の電位差が一定となるよう抵抗Ｒの印加
電圧を制御すれば、゛その印加電圧が空気流量を示す信
号となる。なお、回路部１２については公知であるため
、詳細説明は省略する。
とで差が生じ、この差がダイオードＤ１とＤ２により順
方向電圧降下の変化として検出される。そして、ダイオ
ードＤＩとＤ２の電位差が一定となるよう抵抗Ｒの印加
電圧を制御すれば、゛その印加電圧が空気流量を示す信
号となる。なお、回路部１２については公知であるため
、詳細説明は省略する。
ここで、流量検出素子をなすダイオードＤＩ、Ｄ２、抵
抗Ｒは、固体であって線（ワイヤー）でないため断線に
ついては問題がないし、通常の半導体製造技術を用いて
製造できるので微細加工が可能となり、この部分の体格
、即ら熱容量が小さくなって応答性が向上する。
抗Ｒは、固体であって線（ワイヤー）でないため断線に
ついては問題がないし、通常の半導体製造技術を用いて
製造できるので微細加工が可能となり、この部分の体格
、即ら熱容量が小さくなって応答性が向上する。
また、吸気管内の空気の流れは層流域、乱流域の両方に
またがり、空気の流れ方向に対して平行に半導体デツプ
を置くと、半導体チップの表面の境界層の流れが、空気
流の乱れの違いにより変化して、特に境界層における剥
離流が変化して流量信号の特性のバラツキにつながる。
またがり、空気の流れ方向に対して平行に半導体デツプ
を置くと、半導体チップの表面の境界層の流れが、空気
流の乱れの違いにより変化して、特に境界層における剥
離流が変化して流量信号の特性のバラツキにつながる。
これを示したのが第５図の曲線Ｐで、流量と抵抗Ｒの消
費電力との関係を示す曲線が、２つの変曲点を持ち、そ
の位置もわずかな条件の違いにより大きく変化してしま
う。
費電力との関係を示す曲線が、２つの変曲点を持ち、そ
の位置もわずかな条件の違いにより大きく変化してしま
う。
これに対し、本発明のように半導体チップ１７の表面１
７Ａが空気の流れに対して鋭角（例えば１５度〜３０度
）をなすように構成すると、表面１７Ａ近傍における境
界層の流れが安定化し、特に剥離流が少なくなって抵抗
Ｒより空気への熱伝達が良好となり、また抵抗Ｒにより
加熱された空気の温度がダイオードＤ２により安定的に
測定される。この結果、ヒータをなず抵抗Ｒの消費電力
特性を第５図の曲線Ｘ、Ｙで示すように均一的な曲線に
することができ、測定精度を向上することができる。な
お、曲線Ｘは角度θが３０度の場合、曲線Ｙは角度θが
４５度の場合である。
７Ａが空気の流れに対して鋭角（例えば１５度〜３０度
）をなすように構成すると、表面１７Ａ近傍における境
界層の流れが安定化し、特に剥離流が少なくなって抵抗
Ｒより空気への熱伝達が良好となり、また抵抗Ｒにより
加熱された空気の温度がダイオードＤ２により安定的に
測定される。この結果、ヒータをなず抵抗Ｒの消費電力
特性を第５図の曲線Ｘ、Ｙで示すように均一的な曲線に
することができ、測定精度を向上することができる。な
お、曲線Ｘは角度θが３０度の場合、曲線Ｙは角度θが
４５度の場合である。
次に第２実施例としてセンサ部の半導体チップに鋭角に
流れがあたるよう空気流の方向を変える例を説明する。
流れがあたるよう空気流の方向を変える例を説明する。
検出装置１０を吸入導管３に取り付けた状態を示す第６
図においてセンサ部１１と回路部１２よりなる半導体式
流量検出器１０は４本のネジにより吸入導管３に固定さ
れる。
図においてセンサ部１１と回路部１２よりなる半導体式
流量検出器１０は４本のネジにより吸入導管３に固定さ
れる。
センサ部１１はハウジングの中に流体の流れと平行に流
体通路３１を有し、その中心位置に流量検出するための
半導体チップが設置しである。センサ部１１は２列のピ
ンを有するデュアルインラインパッケージ形式のケーシ
ング３２を有しており、センサ部１１は半導体チップの
信号を出力する２列のビン３４を２個のソケット３２に
挿入し、振動等によりはずれないよう接着固定される。
体通路３１を有し、その中心位置に流量検出するための
半導体チップが設置しである。センサ部１１は２列のピ
ンを有するデュアルインラインパッケージ形式のケーシ
ング３２を有しており、センサ部１１は半導体チップの
信号を出力する２列のビン３４を２個のソケット３２に
挿入し、振動等によりはずれないよう接着固定される。
回路部１２は半導体チップの出力信号を処理しζ、流量
を表す信号をコネクタ３３より出力する。
を表す信号をコネクタ３３より出力する。
なお、ソケット３２はセンサ部１１の流路を通過する流
れが、吸入導管３の壁面の境界層の影響を受けることな
く、吸入導管３の流量を代表できる位置になるよう吸入
導管３の中に突出している。
れが、吸入導管３の壁面の境界層の影響を受けることな
く、吸入導管３の流量を代表できる位置になるよう吸入
導管３の中に突出している。
また、流れが乱れて圧力損失が増大するのを防ぐため、
ソケット３２の流れ方向の先端を鋭角にしである。
ソケット３２の流れ方向の先端を鋭角にしである。
センサ部１１の構造を示す第７図において、３５はセラ
ミック基板であり、リードピン３４とデツプ１７を電気
的に接続するよう導体ペーストが印刷焼成されていて、
リードビン３４、チップ１７がフリソプヂソブバンプ法
によりハンダ付されている。
ミック基板であり、リードピン３４とデツプ１７を電気
的に接続するよう導体ペーストが印刷焼成されていて、
リードビン３４、チップ１７がフリソプヂソブバンプ法
によりハンダ付されている。
基板３５にはその切欠き部分に２個の突出した支持部３
６が形成されており、この部分でチップ１７を空気流に
さらずように配置している。これにより、セラミック基
板３５のうち半導体チップを固定し、信号を取り出すの
に必要な部分だけが流体通路に位置する構造としている
。基板３５は、例えばＰＰＳよりなるケーシングに納め
られ支持されるが、ケーシング３２は凸形状の上部ケー
シング３２Ａと凹形状の下部ケーシング３２Ｂとから構
成されている。
６が形成されており、この部分でチップ１７を空気流に
さらずように配置している。これにより、セラミック基
板３５のうち半導体チップを固定し、信号を取り出すの
に必要な部分だけが流体通路に位置する構造としている
。基板３５は、例えばＰＰＳよりなるケーシングに納め
られ支持されるが、ケーシング３２は凸形状の上部ケー
シング３２Ａと凹形状の下部ケーシング３２Ｂとから構
成されている。
ケーシング３２の流入口は、通路内へ流れが乱れること
なく流入するようベルマウス形状となっている。
なく流入するようベルマウス形状となっている。
そして、ケーシング３２には流体通路３１側に突出する
よう突起３２Ｃが形成されており、この突起３２Ｃによ
り通路３１内の空気の流れ方向を変更し、半導体チップ
１７に空気流が鋭角に当たるようにすることができる。
よう突起３２Ｃが形成されており、この突起３２Ｃによ
り通路３１内の空気の流れ方向を変更し、半導体チップ
１７に空気流が鋭角に当たるようにすることができる。
次に第３実施例について第８図及び第９図により説明す
る。第３・実施例はバイパス通路を吸入導管３の壁面よ
りに形成し、バイパス通路の方向を変更する部分に半導
体チップを設置した例である。
る。第３・実施例はバイパス通路を吸入導管３の壁面よ
りに形成し、バイパス通路の方向を変更する部分に半導
体チップを設置した例である。
合成樹脂ケーシング５０にはほぼ直角に曲がっているバ
イパス通路５１が形成されている。この通路５１の曲り
角の部分には空気流が鋭角に当たるように半導体チップ
１７が設置されている。チップ１７は金属板５２に固定
されており、その入出力信号はワイヤ５３、コネクタビ
ン５４、リード線５５によって伝達される。そして、上
記パーツは合成樹脂ハウジングに収納した状態で接着剤
５６により固定される。
イパス通路５１が形成されている。この通路５１の曲り
角の部分には空気流が鋭角に当たるように半導体チップ
１７が設置されている。チップ１７は金属板５２に固定
されており、その入出力信号はワイヤ５３、コネクタビ
ン５４、リード線５５によって伝達される。そして、上
記パーツは合成樹脂ハウジングに収納した状態で接着剤
５６により固定される。
しかし”ζ、通路５１内に流入してくる空気流は、斜め
に半導体チップに当たる。
に半導体チップに当たる。
以上述べたように本発明によれば、振動等に対し′ζ酎
耐性に優れ、また半導体チップ表面の剥離）Ａ部の影響
が少なくなって測定精度が向上するという優れた効果を
奏する。
耐性に優れ、また半導体チップ表面の剥離）Ａ部の影響
が少なくなって測定精度が向上するという優れた効果を
奏する。
第１図はこの発明になる装置を備えたエンジンの構成図
、第２図（Ａ）はセンサ部の正面図、第２図（Ｂ）はセ
ンサ部の断面図、第３図（Ａ）はサブケーシングの正面
図、第３図（Ｂ）のサブゲージングの断面図、第４図は
半導体チップを示す平向図、第５図は作動説明に供する
特性図、第６図はこの発明の第２の実施例を示す部分断
面斜視図、第７図は第６図図示のケーシングを示ず部分
断面斜視図、第８図はこの発明の第３実施例を示す断面
図、第９図は第８図のＡ部の塊大断面図である。 １１・・・ケーシング、１６・・・サブケーシング、１
７・・・半導体チップ。 代理人弁理士 岡 部 隆 第４図 −８５− 第 ６ 図
、第２図（Ａ）はセンサ部の正面図、第２図（Ｂ）はセ
ンサ部の断面図、第３図（Ａ）はサブケーシングの正面
図、第３図（Ｂ）のサブゲージングの断面図、第４図は
半導体チップを示す平向図、第５図は作動説明に供する
特性図、第６図はこの発明の第２の実施例を示す部分断
面斜視図、第７図は第６図図示のケーシングを示ず部分
断面斜視図、第８図はこの発明の第３実施例を示す断面
図、第９図は第８図のＡ部の塊大断面図である。 １１・・・ケーシング、１６・・・サブケーシング、１
７・・・半導体チップ。 代理人弁理士 岡 部 隆 第４図 −８５− 第 ６ 図
Claims (2)
- （１）流路内に設置されたケーシングと、流量検出素子
が表面に形成され、その表面が流体の流れ方向に対して
鋭角をなすよう前記ケーシングに配設された半導体チッ
プとを備えることを特徴とする半導体式流量検出装置。 - （２）前記半導体チップが、はぼＬ字形状でかつ傾斜面
を持つサブケーシングに支持されている特許請求の範囲
第１項記載の半導体式流量検出装置。 （３１前記ケーシングがデュアルインラインパッケージ
形状である特許請求の範囲第１項に記載の半導体式流量
検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58082418A JPS59206715A (ja) | 1983-05-10 | 1983-05-10 | 半導体式流量検出装置 |
| US06/843,922 US4677850A (en) | 1983-02-11 | 1986-03-21 | Semiconductor-type flow rate detecting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58082418A JPS59206715A (ja) | 1983-05-10 | 1983-05-10 | 半導体式流量検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59206715A true JPS59206715A (ja) | 1984-11-22 |
Family
ID=13774038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58082418A Pending JPS59206715A (ja) | 1983-02-11 | 1983-05-10 | 半導体式流量検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59206715A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5024083A (en) * | 1988-12-16 | 1991-06-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Terminal flow sensor |
| US5086650A (en) * | 1991-01-07 | 1992-02-11 | General Motors Corporation | Low noise fluid flow sensor mounting |
| JP2005249565A (ja) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Kanagawa Prefecture | 風速計 |
| CN104854431A (zh) * | 2013-01-11 | 2015-08-19 | 日立汽车系统株式会社 | 流量传感器及其制造方法 |
-
1983
- 1983-05-10 JP JP58082418A patent/JPS59206715A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5024083A (en) * | 1988-12-16 | 1991-06-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Terminal flow sensor |
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| JP2005249565A (ja) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Kanagawa Prefecture | 風速計 |
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| US9952080B2 (en) | 2013-01-11 | 2018-04-24 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Flow sensor and manufacturing method for the same |
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