JPWO2019225073A1 - 物理量検出装置 - Google Patents

Abstract

耐汚損性を向上させ小型な空気流量測定装置を提供することである。本発明の物理量検出装置は、流量検出部２０５を有する半導体素子と、半導体素子を支持する回路基板２０７と、回路基板２０７を固定する導電性のカバー２０２とを備え、流量検出部２０５がカバー２０２と対向するように半導体素子が回路基板２０７に固定されていることを特徴とする。

Description

本発明は、例えば内燃機関の吸入空気の物理量を検出する物理量検出装置に関する。

例えば特許文献１には、基板の表裏面を貫通して形成された貫通孔の内壁面に導体が形成され基板導体部と電気的に接続される構造が示されている。

特開２００２−３５７４６７号公報

上記した従来の装置は、基板に形成した貫通孔に導体を形成し耐腐食性を向上させたもので、センサ素子自体の耐汚損性向上には寄与しない。内燃機関に吸入される吸入空気の流量を測定するセンサには耐汚損性の向上、及び、圧力損失を低減するための小型化が必要となる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐汚損性を向上させ小型な空気流量測定装置を提供することである。

上記課題を解決する本発明の物理量検出装置は、流量検出部を有する半導体素子と、前記半導体素子を支持する回路基板と、前記回路基板を固定する導電性のベース部材と、を備え、前記流量検出部が前記ベース部材と対向するように前記半導体素子が前記回路基板に固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、耐汚損性の高い小型の物理量検出装置を得ることができる。
本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

内燃機関制御システムに本発明に係る物理量検出装置を使用した一実施例を示すシステム図。 物理量検出装置の正面図。 物理量検出装置の右側面図。 物理量検出装置の背面図。 物理量検出装置の左側面図。 物理量検出装置の平面図。 物理量検出装置の下面図。 図２ＤのＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線断面図。 図２ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図。 図２ＡのＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ線断面図。 カバーのみが取り外されたハウジングの正面図。 カバー組立体が取り外されたハウジングの正面図。 図４ＡのＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図。 カバー組立体の構成を説明する図。 チップパッケージと回路部品が実装された回路基板の正面図。 図６ＡのＶＩＢ−ＶＩＢ線断面図。 図６ＡのＶＩＣ−ＶＩＣ線断面図。 チップパッケージの正面図。 チップパッケージの背面図。 チップパッケージの側面図。 チップパッケージの下面図。 チップパッケージの等角投影図。 本実施形態における接続端子の曲げ形状を説明する図。 比較例の接続端子の曲げ形状を説明する図。 図５のＸＡ−ＸＡ線断面図。 図１０ＡのＸＢ拡大図。 カバーの裏面を示す図。 回路基板の支持構造の他の実施例を示す図であり、図１０Ａに対応する図。 図１２ＡのＸＩＩＢ拡大図。 回路基板の支持構造の他の実施例を示す図であり、図１０Ａに対応する図。 図１３ＡのＸＩＩＩＢ拡大図。 回路基板の他の実施例を説明する図であり、図５に対応する図。 回路基板の他の実施例を説明する図であり、図５に対応する図。 カバー組立体の他の実施例を説明する図であり、図５に対応する図。

以下に説明する、発明を実施するための形態（以下、実施例）は、実際の製品として要望されている種々の課題を解決しており、特に車両の吸入空気の物理量を検出する検出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、種々の効果を奏している。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種々の効果のうちの１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種々の効果について、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。

図１は、電子燃料噴射方式の内燃機関制御システム１に、本発明に係る物理量検出装置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１１とエンジンピストン１２を備える内燃機関１０の動作に基づき、吸入空気が被計測気体２としてエアクリーナ２１から吸入され、主通路２２である例えば吸気ボディと、スロットルボディ２３と、吸気マニホールド２４を介してエンジンシリンダ１１の燃焼室に導かれる。燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体２の物理量は、本発明に係る物理量検出装置２０で検出され、その検出された物理量に基づいて燃料噴射弁１４より燃料が供給され、被計測気体２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１４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被計測気体２と共に混合気を成形し、吸気弁１５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。

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１３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１６から排気管に導かれ、排気ガス３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２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２５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２５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。

＜内燃機関制御システムの制御の概要＞
エアクリーナ２１から取り込まれ主通路２２を流れる吸入空気である被計測気体２の流量、温度、湿度、圧力などの物理量が物理量検出装置２０により検出され、物理量検出装置２０から吸入空気の物理量を表す電気信号が制御装置４に入力される。また、スロットルバルブ２５の開度を計測するスロットル角度センサ２６の出力が制御装置４に入力され、さらに内燃機関のエンジンピストン１２や吸気弁１５や排気弁１６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１７の出力が、制御装置４に入力される。排気ガス３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２８の出力が制御装置４に入力される。

制御装置４は、物理量検出装置２０の出力である吸入空気の物理量と、回転角度センサ１７の出力に基づき計測された内燃機関の回転速度とに基づいて、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１４から供給される燃料量、また点火プラグ１３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、実際にはさらに物理量検出装置２０で検出される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２８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４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２５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２７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。

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物理量検出装置２０の出力を主パラメータとして演算される。従って、物理量検出装置２０の検出精度の向上や、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、物理量検出装置２０により検出される吸入空気である被計測気体２の物理量の検出精度の向上が極めて重要である。また、物理量検出装置２０が高い信頼性を維持していることも大切である。

物理量検出装置２０が搭載される車両は、温度や湿度の変化が大きい環境で使用される。物理量検出装置２０は、その使用環境における温度や湿度の変化への対応や、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。

また、物理量検出装置２０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２２である吸気管を介して物理量検出装置２０に伝わる。物理量検出装置２０は、被計測気体２と熱伝達を行うことにより被計測気体２の流量を検出するので、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。

車に搭載される物理量検出装置２０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。物理量検出装置２０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。

＜物理量検出装置の外観構造＞
図２Ａから図２Ｆは、物理量検出装置の外観を示す図である。なお、以下の説明では、主通路の中心軸に沿って被計測気体が流れるものとする。
物理量検出装置２０は、主通路２２の通路壁に設けられた取り付け孔から主通路２２の内部に挿入されて利用される。物理量検出装置２０は、ハウジング２０１と、ハウジング２０１に取り付けられるカバー２０２とを備えている。ハウジング２０１は、合成樹脂製材料を射出成形することによって構成されている。カバー２０２は、例えばアルミニウム合金などの導電性材料からなる板状部材によって構成されており、本実施例では、アルミニウム合金のプレス成形品によって構成されている。カバー２０２は、薄い板状に形成されて、広い平坦な冷却面を有している。

ハウジング２０１は、物理量検出装置２０を主通路２２である吸気ボディに固定するためのフランジ２１１と、フランジ２１１から突出して外部機器との電気的な接続を行うために吸気ボディから外部に露出するコネクタ２１２と、フランジ２１１から主通路２２の中心に向かって突出するように延びる計測部２１３を有している。

計測部２１３は、フランジ２１１から主通路２２の中心方向に向かって延びる薄くて長い形状を成し、幅広な正面２２１と背面２２２、及び幅狭な一対の側面２２３、２２４を有している。計測部２１３は、物理量検出装置２０を主通路２２に取り付けた状態で、主通路２２の内壁から主通路２２の通路中心に向かって突出する。そして、正面２２１と背面２２２が主通路２２の中心軸に沿って平行に配置され、計測部２１３の幅狭な側面２２３、２２４のうち計測部２１３の短手方向一方側の側面２２３が主通路２２の上流側に対向配置され、計測部２１３の短手方向他方側の側面２２４が主通路２２の下流側に対向配置される。物理量検出装置２０を主通路２２に取り付けた状態で、計測部２１３の先端部を下面２２６とする。

物理量検出装置２０は、副通路入口２３１が、フランジ２１１から主通路２２の中心方向に向かって延びる計測部２１３の先端部に設けられているので、主通路２２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、物理量検出装置２０は、主通路２２の内壁面から離れた部分の気体の流量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２２の内壁面近傍では、主通路２２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２の温度が異なる状態となり、主通路２２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２２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２２の内壁面近傍の気体は、主通路２２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。また、主通路２２の内壁面近傍では流体抵抗が大きく、主通路２２の平均的な流速に比べ、流速が低くなる。このため、主通路２２の内壁面近傍の気体を被計測気体２として副通路に取り込むと、主通路２２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。

物理量検出装置２０は、フランジ２１１から主通路２２の中央に向かって延びる薄くて長い計測部２１３の先端部に副通路入口２３１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、物理量検出装置２０は、フランジ２１１から主通路２２の中央に向かって伸びる計測部２１３の先端部に副通路入口２３１が設けられているだけでなく、副通路の第１出口２３２及び第２出口２３３も計測部２１３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。

物理量検出装置２０は、計測部２１３が主通路２２の外壁から中央に向かう軸に沿って長く伸びる形状を成しているが、側面２２３、２２４の幅は、図２Ｂおよび図２Ｄに示すように、狭い形状を成している。これにより、物理量検出装置２０は、被計測気体２に対しては流体抵抗を小さい値に抑えることができる。

＜温度検出部の構造＞
物理量検出装置２０は、図２Ｂに示すように、計測部２１３内に、温度検出部である吸気温度センサ２０３が設けられている。吸気温度センサ２０３は、副通路入口２３１近傍に一端２３８が開口し、他端２３９が計測部２１３の背面２２２に開口する温度検出通路Ｃの通路途中に配置されている。温度検出通路Ｃは、ハウジング２０１とカバー２０２によって構成される。

吸気温度センサ２０３は、図６Ａに示すように、円柱状のセンサ本体２０３ａと、センサ本体２０３ａの軸方向両端部から互いに離間する方向に向かって突出する一対のリード２０３ｂとを有するアキシャルリード部品によって構成されている。吸気温度センサ２０３は、計測部２１３内の回路基板２０７にリード２０３ｂを介して実装されており、温度検出通路Ｃ内においてセンサ本体２０３ａが被計測気体２の流れ方向に直交する向きとなるように配置されている。

吸気温度センサ２０３は、ハウジング２０１とカバー２０２によって構成された温度検出通路Ｃに配置されるので、物理量検出装置２０の搬送時や取り付け作業時等において吸気温度センサ２０３が他の物体に直接接触して破損するのを防ぐことができる。

本実施形態の物理量検出装置２０によれば、吸気温度センサ２０３は、計測部２１３の上流側に配置されるので、吸気温度センサ２０３に対して、上流から真っ直ぐ流れてくる被計測気体２を直接当てることができる。したがって、吸気温度センサ２０３の放熱性を向上させることができる。

＜フランジの構造＞
物理量検出装置２０の計測部２１３は、主通路２２に設けられた取り付け孔から内部に挿入され、物理量検出装置２０のフランジ２１１が主通路２２に当接され、ねじで主通路２２に固定される。フランジ２１１は、所定の板厚からなる平面視略矩形状を有しており、図２Ｅ及び図２Ｆに示すように、対角線上の角部には固定穴部２４１が対をなして設けられている。固定穴部２４１は、フランジ２１１を貫通する貫通孔２４２を有している。フランジ２１１は、固定穴部２４１の貫通孔２４２に、不図示の固定ネジが挿通されて主通路２２のネジ穴に螺入されることにより主通路２２に固定される。

図２Ｅに示すように、フランジ２１１の上面には複数のリブが設けられている。リブは、固定穴部２４１とコネクタ２１２との間を直線的に接続する第１リブ２４３と、固定穴部２４１の貫通孔２４２の周囲を囲む断面テーパ状の第２リブ２４４と、フランジ２１１の外周部に沿って設けられている第３リブ２４５と、フランジ２１１の対角線上でかつ第１リブ２４３に交差する方向に延在する第４リブ２４６とを有している。

第１リブ２４３は、主通路２２へのねじ固定力が作用する固定穴部２４１と、立体形状により剛性が比較的高いコネクタ２１２との間に亘って直線的に設けられているので、フランジ補強効果が高い。したがって、第１リブ２４３を有していないものと比較して、フランジ２１１の厚さを薄くすることができ、ハウジング全体の軽量化を図ることができ、また、ハウジング２０１の成形時にフランジ２１１を構成する樹脂の収縮の影響を低減することができる。

コネクタ２１２は、図２Ｅに示すように、その内部に４本の外部端子２４７と補正用端子２４８が設けられている。外部端子２４７は、物理量検出装置２０の計測結果である流量や温度などの物理量を出力するための端子および物理量検出装置２０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２４８は、生産された物理量検出装置２０の計測を行い、それぞれの物理量検出装置２０に関する補正値を求めて、物理量検出装置２０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、その後の物理量検出装置２０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２４８は使用されない。

従って、外部端子２４７が他の外部機器との接続において、補正用端子２４８が邪魔にならないように、補正用端子２４８は、外部端子２４７とは異なる形状をしている。この実施例では外部端子２４７より補正用端子２４８が短い形状をしており、外部端子２４７に接続される外部機器への接続端子がコネクタ２１２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。

＜ハウジングの全体構造＞
図３Ａは、図２ＤのＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線断面図、図３Ｂは、図２ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図、図３Ｃは、図２ＡのＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ線断面図、図３Ｄは、カバーのみが取り外されたハウジングの正面図である。

図３Ｄに示すように、ハウジング２０１には、副通路２３４を形成するための副通路溝２５０と、回路基板２０７を収容するための回路室２３５が設けられている。回路室２３５と副通路溝２５０は、計測部２１３の正面に凹設されている。回路室２３５は、主通路２２において被計測気体２の流れ方向上流側の位置となる短手方向一方側（側面２２３側）の領域に設けられている。そして、副通路溝２５０は、回路室２３５よりも計測部２１３の長手方向先端側（下面２２６側）の領域と、回路室２３５よりも主通路２２における被計測気体２の流れ方向下流側の位置となる短手方向他方側（側面２２４側）の領域に亘って設けられている。

副通路溝２５０は、カバー２０２との協働により副通路２３４を形成する。副通路溝２５０は、第１副通路溝２５１と、第１副通路溝２５１の途中で分岐する第２副通路溝２５２とを有している。第１副通路溝２５１は、計測部２１３の一方側の側面２２３に開口する副通路入口２３１と、計測部２１３の他方側の側面２２４に開口する第１出口２３２との間に亘って、計測部２１３の短手方向に沿って延在するように形成されている。第１副通路溝２５１は、主通路２２内を流れる被計測気体２を副通路入口２３１から取り込み、その取り込んだ被計測気体２を第１出口２３２から主通路２２に戻す第１副通路Ａを構成する。第１副通路Ａは、副通路入口２３１から主通路２２内における被計測気体２の流れ方向に沿って延在し、第１出口２３２までつながる。

第２副通路溝２５２は、第１副通路溝２５１の途中位置で分岐して計測部２１３の基端部側（フランジ側）に向かって折曲され、計測部２１３の長手方向に沿って延在する。そして、計測部２１３の基端部で計測部２１３の短手方向他方側（側面２２４側）に向かって折れ曲がり、計測部２１３の先端部に向かってＵターンし、再び計測部２１３の長手方向に沿って延在する。そして、第１出口２３２の手前で計測部２１３の短手方向他方側に向かって折曲され、計測部２１３の他方側の側面２２４に開口する第２出口２３３に連続するように設けられている。第２出口２３３は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向下流側に向かって対向配置される。第２出口２３３は、第１出口２３２とほぼ同等若しくは若干大きい開口面積を有しており、第１出口２３２よりも計測部２１３の長手方向基端部側に隣接した位置に形成されている。

第２副通路溝２５２は、第１副通路Ａから分岐されて流れ込んだ被計測気体２を通過させて第２出口２３３から主通路２２に戻す第２副通路Ｂを構成する。第２副通路Ｂは、計測部２１３の長手方向に沿って往復する経路を有する。つまり、第２副通路Ｂは、第１副通路Ａの途中で分岐して、計測部２１３の基端部側に向かって延在し、計測部２１３の基端部側で折り返されて計測部２１３の先端部側に向かって延在し、副通路入口２３１よりも主通路２２内における被計測気体２の流れ方向下流側で被計測気体２の流れ方向下流側に向かって対向配置される第２出口２３３につながる経路を有する。第２副通路Ｂは、その途中位置に流量検出部２０５が配置されている。第２副通路Ｂは、計測部２１３の長手方向に沿って延在して往復するように通路が形成されているので、通路長さをより長く確保することができ、主通路内に脈動が生じた場合に、流量検出部２０５への影響を小さくすることができる。

上記構成によれば、物理量検出装置２０は、十分な長さの副通路２３４を備えることができる。したがって、物理量検出装置２０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２の物理量を計測することが可能である。

第１副通路Ａは、副通路入口２３１から第１出口２３２まで計測部２１３の短手方向に沿って延在して設けられているので、副通路入口２３１から第１副通路Ａ内に侵入した塵埃などの異物をそのまま第１出口２３２から排出させることができる。したがって、異物が第２副通路Ｂに侵入するのを防ぎ、第２副通路Ｂ内の流量検出部２０５に影響を与えるのを防ぐことができる。

第１副通路溝２５１の副通路入口２３１と第１出口２３２は、副通路入口２３１の方が第１出口２３２よりも大きな開口面積を有している。副通路入口２３１の開口面積を第１出口２３２よりも大きくすることによって、第１副通路Ａに流入した被計測気体２を、第１副通路Ａの途中で分岐している第２副通路Ｂにも確実に導くことができる。

第１副通路溝２５１の副通路入口２３１には、長手方向中央位置に突起部２５３が設けられている。突起部２５３は、副通路入口２３１の大きさを長手方向に２等分して、それぞれの開口面積を第１出口２３２及び第２出口２３３よりも小さくしている。突起部２５３は、副通路入口２３１から第１副通路Ａに侵入可能な異物の大きさを第１出口２３２及び第２出口２３３よりも小さいものだけに規制し、異物によって第１出口２３２や第２出口２３３が塞がれてしまうのを防ぐことができる。

＜ハウジング単体の構造＞
図４Ａは、カバー組立体が取り外されたハウジングの正面図、図４Ｂは、図４ＡのＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図である。

ハウジング２０１は、図４Ａに示すように、回路室２３５の底面にリブ２３７が設けられている。リブ２３７は、計測部２１３の長手方向に沿って延在する複数の縦リブと、計測部２１３の短手方向に沿って延在する複数の横リブを有しており、格子状に設けられている。

ハウジング２０１は、計測部２１３にリブ２３７を設けることによって、厚みを厚くすることなく高い剛性を得ることができる。ハウジング２０１は、フランジ２１１と計測部２１３とで厚さが大きく異なり、射出成形後の熱収縮率の差異が大きく、フランジ２１１と比較して厚みの薄い計測部２１３が変形しやすい。したがって、回路室２３５の底面に平面状に広がる格子状のリブ２３７を設けることで熱収縮時の計測部２１３のゆがみを抑えることができる。

ハウジング２０１は、計測部２１３の外壁ではなく、回路室２３５の底面にリブ２３７を設けている。リブ２３７を計測部２１３の外壁に設けた場合、主通路２２を通過する被計測気体２の流れに影響を与えるおそれがある。また、例えば片面実装の回路基板２０７を収容することを前提として回路室２３５の深さを設定していた場合、両面実装の回路基板２０７を収容するように仕様が変更になったときに、回路室２３５の深さを増大させなければならないが、計測部２１３の外壁にリブが設けられていると、回路室２３５の深さを増大させた分だけリブが突出し、計測部２１３の厚みが大きくなる。したがって、片面実装の場合と両面実装の場合で、計測部２１３の厚みが異なることとなり、検出精度に影響を与えるおそれがある。

これに対し、本実施例では、回路室２３５の底面にリブ２３７を設けているので、主通路２２を通過する被計測気体２の流れに影響を与えるのを防ぎ、被計測気体２を円滑に流すことができる。そして、回路室２３５内のリブ２３７の高さを変更するだけで回路室２３５の底面の深さを変更でき、回路基板２０７が片面実装と両面実装のいずれであるかにかかわらず計測部の厚みを変更する必要がない。

＜カバー組立体の構造＞
図５は、カバー組立体の構成を説明する図である。
カバー組立体は、導電性のベース部材であるカバー２０２と、チップパッケージ２０８を実装する回路基板２０７によって構成されている。カバー２０２は、例えばアルミニウム合金やステンレス合金などの金属製の導電性材料によって構成されているが、金属製に限定されるものではなく、例えば導電性を有する樹脂材料によって構成してもよい。カバー２０２は、計測部２１３の正面を覆う大きさを有する平板部材からなり、接着剤によって計測部２１３に固定される。カバー２０２は、計測部２１３の回路室２３５を覆い、また、計測部２１３の副通路溝２５０との協働により副通路を構成する。

カバー２０２は、副通路２３４の一部を構成している。被計測気体２とともに副通路２３４に流入された塵埃は、カバー２０２の裏面に沿って通過する。カバー２０２は、固定された電位を有しており、カバー２０２の裏面を通過する塵埃は除電され、流量検出部２０５への塵埃の付着を抑制でき、耐汚損製を向上することができる。カバー２０２は、副通路２３４を構成するものであり、除電の有無にかかわらず、必要な構成部品であるため、除電のための追加部品は不要となる。

カバー２０２の裏面、つまり、ハウジング２０１に取り付けられる面側には、チップパッケージ２０８を実装する回路基板２０７が固定されている。回路基板２０７は、例えばガラスエポキシ製のプリント基板（ガラスエポキシ基板）からなり、計測部２１３の長手方向に沿って延在する長方形状を有している。回路基板２０７の長手方向中央位置には切り欠きが設けられており、チップパッケージ２０８の一部が収容される収容部２０７ａが構成されている。チップパッケージ２０８は、回路基板２０７の長手方向中央位置で回路基板２０７の短手方向に沿って端部から側方に突出した状態で、回路基板２０７に固定されている。

カバー組立体は、カバー２０２をハウジング２０１に取り付けることによって、回路基板２０７を回路室２３５に収容し、かつ、チップパッケージ２０８を副通路２３４と回路室２３５との間に亘って延在させてチップパッケージ２０８の流量検出部２０５を第２副通路Ｂ内に配置できるようになっている。

＜回路室内のシール構造＞
回路室２３５は、図３Ｄにおいてハッチングで示される部分が接着剤によってカバー２０２に接着される。回路室２３５は、図３Ａに示すように、回路基板２０７の正面側が３つの部屋Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に気密的に仕切られるようになっている。具体的には、ハウジング２０１に一体成形されたコネクタターミナル２１４と回路基板２０７のパッド２６５とが接続される第１室Ｒ１と、圧力センサ２０４とチップパッケージ２０８の一部が収容される第２室Ｒ２と、温湿度センサ２０６が収容されかつ吸気温度センサ２０３のリード２０３ｂが挿通される第３室Ｒ３が形成される。

第１室Ｒ１は、正面側がカバー２０２によって封止されており、背面側は図２Ｃに示すようにハウジング２０１の開口部２２７によって開放されている。しかしながら、開口部２２７は、コネクタターミナル２１４と回路基板２０７のパッド２６５との間がボンディングワイヤ２６６により電気的に接続された後で、樹脂材料によって埋められる。つまり、第１室Ｒ１は、正面側と背面側が封止されて、計測部２１３の外側から隔離された密閉空間となっている。したがって、コネクタターミナル２１４とパッド２６５との接続部分が、被計測気体２に含まれているガスと接触して腐食するのを防ぐことができる。

第２室Ｒ２は、カバー２０２との間の隙間を介して副通路２３４と連通している。回路基板２０７は、第２室Ｒ２に配置される位置に圧力センサ２０４が実装されている。したがって、第２室Ｒ２において、圧力センサ２０４による圧力の計測が可能になっている。第３室Ｒ３は、温度検出通路Ｃに連通しており、Ｒ３入口２５５を介して計測部２１３の外側と連通している。回路基板２０７は、第３室Ｒ３に配置される位置に温湿度センサ２０６が実装されている。したがって、第３室Ｒ３において、温湿度センサ２０６による温湿度の計測が可能になっている。

＜回路基板の構造＞
図６Ａは、チップパッケージと回路部品が実装された回路基板の正面図、図６Ｂは、図６ＡのＶＩＢ−ＶＩＢ線断面図、図６Ｃは、図６ＡのＶＩＣ−ＶＩＣ線断面図である。
回路基板２０７は、全体として計測部２１３の長手方向に沿う長方形状を有している。回路基板２０７は、チップパッケージ２０８の一部を収容するための収容部２０７ａを有している。収容部２０７ａは、図７Ａに示すように、回路基板２０７の長手方向中央でかつ短手方向一方側に偏倚した箇所を部分的に切り欠くことによって構成されており（切り欠き部）、回路基板２０７は平面視略Ｕ字形状を有している。

チップパッケージ２０８は、パッケージ本体２７１の厚さ方向の少なくとも一部が回路基板２０７の収容部２０７ａに入り込んで収容されている。具体的には、図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、パッケージ本体２７１の基端部２７１ａでかつパッケージ本体２７１の流量検出部２０５が設けられる側の部分であるパッケージ表面部２７１ｃが回路基板２０７の収容部２０７ａに入り込んだ状態で収容されている。

本実施例では、パッケージ本体２７１の厚さ方向の一部であるパッケージ表面部２７１ｃが回路基板２０７の収容部２０７ａに収容されるため、チップパッケージ２０８の厚みと端子の高さとを含めた全体の実装高さを抑制することができる。これにより、例えば、回路基板２０７にチップパッケージ２０８と混載された小型の圧力センサと同じ実装高さまで低減することができる。また、チップパッケージ２０８を回路基板２０７の上に重ねて実装した場合と比較して、実装部品の実装高さをより低く抑えることができる。したがって、計測部２１３の低背化を図ることができ、図３Ｂに示すように、物理量検出装置２０を薄型化することができ、主通路における流量抵抗を低減させることができる。なお、本実施例では、パッケージ本体２７１のパッケージ表面部２７１ｃが回路基板２０７の収容部２０７ａに収容される構成の場合を例に説明したが、パッケージ本体２７１の厚さ方向の全体が収容される構成としてもよい。かかる構成とすることにより、計測部２１３の低背化をさらに促進させることができ、物理量検出装置２０の薄型化を図ることができる。

＜各センサの配置位置＞
図６Ａに示すように、回路基板２０７には、チップパッケージ２０８と、圧力センサ２０４と、温湿度センサ２０６が実装されている。チップパッケージ２０８は、パッケージ本体２７１の基端部２７１ａに複数本の接続端子２７２が突出して設けられており、これらの接続端子２７２を回路基板２０７のパッド２６４にはんだで接続することにより回路基板２０７に固定されている。チップパッケージ２０８には、流量検出部２０５と、流量検出部２０５を駆動する電子部品であるＬＳＩとが実装されている。流量検出部２０５は、パッケージ本体２７１の先端部２７１ｂに設けられている。チップパッケージ２０８は、流量検出部２０５を有する半導体素子並びに処理部であるＬＳＩを搭載する支持体を構成している。

図６Ａ〜図６Ｃに示す実施例では、チップパッケージ２０８の厚さ方向一方側であるパッケージ表面部２７１ｃが、回路基板２０７の裏面側、つまり、カバー２０２に対向する面側に位置するように、チップパッケージ２０８が回路基板２０７に取り付けられた構成となっている。したがって、流量検出部２０５を導電性部材であるカバー２０２に対向して配置することができ、流量検出部２０５に流れてくる被計測気体２の除電を行うことができる。この除電により、被計測気体２に含まれている塵埃の帯電を予防し、帯電の吸着力により流量検出部２０５及びその周辺に塵埃が堆積するのを抑制でき、流量検出部２０５の高い検出精度を維持することができる。

圧力センサ２０４は、チップパッケージ２０８よりも回路基板２０７の長手方向一方側に実装されており、温湿度センサ２０６は、チップパッケージ２０８よりも回路基板２０７の長手方向他方側に実装されている。そして、回路基板２０７の上には、吸気温度センサ２０３のリード２０３ｂが接続されている。吸気温度センサ２０３は、温湿度センサ２０６よりも回路基板２０７の長手方向他方側の位置にリード２０３ｂが接続され、センサ本体２０３ａが回路基板２０７から長手方向にはみ出して計測部２１３の外部に露出した位置に配置されるように実装されている。

計測部２１３には、その長手方向に沿って基端部側から先端部側に向かって（計測部２１３の突出方向に向かって）、（１）圧力センサ２０４、（２）流量検出部２０５、（３）温湿度センサ２０６、（４）吸気温度センサ２０３が順番に配置されている。（１）圧力センサ２０４は、被計測気体２の圧力を検出し、流量検出部２０５は、被計測気体２の流量を検出する。温湿度センサ２０６は、被計測気体２の湿度を検出し、吸気温度センサ２０３は、被計測気体の温度を検出する。

物理量検出装置２０は、例えば自動車のエンジンルーム内に配置される。エンジンルーム内の温度は、６０℃から１００℃であり、主通路２２を通過する被計測気体２の温度は平均２５℃である。したがって、物理量検出装置２０には、フランジ２１１側からエンジンルーム内の熱が伝達され、その温度分布は、フランジ２１１側から計測部２１３の先端部側に向かって移行するにしたがって漸次温度が低くなる。

したがって、本実施形態の計測部２１３では、最も熱影響が小さい（１）圧力センサ２０４を基端側に配置し、次に高温側で熱影響が小さい（２）流量検出部２０５を（１）圧力センサ２０４よりも計測部２１３の先端部側に配置する。そして、次に低温側で熱影響が小さい（３）温湿度センサ２０６を（２）流量検出部２０５よりも計測部２１３の先端部側に配置に配置し、最も熱影響を受けやすい（４）吸気温度センサ２０３を計測部２１３の先端部に配置する構成とした。

本実施例によれば、回路基板２０７の長手方向中央が切り欠かれて収容部２０７ａが形成されており、チップパッケージ２０８の基端部２０８ａが収容されている。そして、チップパッケージ２０８の基端部２０８ａには、パッケージ本体２７１の短手方向に沿って互いに離間する方向に突出する複数の接続端子２７２が設けられている。チップパッケージ２０８は、流量検出部２０５を含む先端部２７１ｂが副通路の通路方向に直交する方向に向かって突出し、複数の接続端子２７２が副通路の通路方向一方側と他方側に分かれて配置される。

回路基板２０７には、複数のパッド２６４が収容部２０７ａを間に介して対向する箇所である回路基板２０７の長手方向一方側と他方側に分かれて設けられており、各パッド２６４にそれぞれはんだ付けされて固定されている。チップパッケージ２０８は、パッケージ本体２７１の基端部２７１ａの短手方向両端が回路基板２０７に支持されており、安定して支持される構造となっている。

また、本実施例では、第２副通路溝２５２の延在方向に対してパッケージ本体２７１の長手方向が直交するようにチップパッケージ２０８が配置され、第２副通路溝２５２の延在方向に所定間隔をおいて二手に分かれた複数の接続端子２７２が、回路基板２０７のパッド２６４に接合される構成を有している。したがって、チップパッケージ２０８を回路基板２０７に取り付ける際に、回路基板２０７に対して正確な位置に取り付けることができ、第２副通路溝２５２とパッケージ本体２７１の通路溝２７３との平行度が取りやすい構造となっている。

本実施例によれば、チップパッケージ２０８は、圧力センサ２０４と温湿度センサ２０６との中間位置に配置されており、これら各センサとの間で信号のやり取りを行う。したがって、チップパッケージ２０８と各センサとの間の信号の伝達経路を短くすることができ、信号の伝達速度を向上させ、また、ノイズの発生を抑制することができる。

＜チップパッケージ２０８の構成＞
図７Ａは、チップパッケージの正面図、図７Ｂは、チップパッケージの背面図、図７Ｃは、チップパッケージの側面図、図７Ｄは、チップパッケージの下面図、図７Ｅは、チップパッケージの等角投影図である。

チップパッケージ２０８は、ＬＳＩと流量検出部２０５をリードフレームの上に搭載し、熱硬化性樹脂で封止することによって構成されている。チップパッケージ２０８は、略平板形状に樹脂成形されたパッケージ本体２７１を有している。パッケージ本体２７１は、長方形を有しており、計測部２１３の短手方向に沿って延在してパッケージ本体２７１の長手方向一方側の基端部２７１ａが回路室２３５に配置され、パッケージ本体２７１の長手方向他方側の先端部２７１ｂが第２副通路溝２５２内に配置されるようになっている。

チップパッケージ２０８は、パッケージ本体２７１の基端部２７１ａに設けられている複数の接続端子２７２を回路基板２０７のパッド２６４にはんだ付けすることにより電気的に接続されかつ回路基板２０７に物理的に固定される。パッケージ本体２７１の先端部２７１ｂには、流量検出部２０５が設けられている。流量検出部２０５は、第２副通路Ｂ内に露出して配置されている。流量検出部２０５は、パッケージ本体２７１の表面に凹設された通路溝２７３内に設けられている。通路溝２７３は、第２副通路Ｂ内で第２副通路Ｂに沿って延在するように、パッケージ本体２７１の短手方向一方側の端部から短手方向他方側の端部までの全幅に亘って形成されている。流量検出部２０５は、ダイヤフラム構造を有している。チップパッケージ２０８を樹脂で成型する際に、流量検出部２０５の表面に樹脂が流れ込まないように入駒を当てて樹脂成型が行われる。

図８は、本実施形態における接続端子の曲げ形状を説明する図、図９は、比較例の接続端子の曲げ形状を説明する図である。
チップパッケージ２０８の接続端子２７２は、図８に示すように、基端部である突出部２７２ａと、立ち上がり部２７２ｂと、立ち下がり部２７２ｃと、先端部である端部２７２ｄを有している。突出部２７２ａは、パッケージ本体２７１の厚さ方向中央からパッケージ本体２７１の短手方向に沿って真っ直ぐに突出しており、立ち上がり部２７２ｂは、突出部２７２ａの先端からパッケージ本体２７１の厚さ方向一方側であるパッケージ裏面部２７１ｄ側に折曲されて立ち上がる形状を有している。そして、立ち下がり部２７２ｃは、立ち上がり部２７２ｂに連続して第１の曲げ高さ位置でパッケージ本体２７１の厚さ方向他方側であるパッケージ表面部２７１ｃ側に折曲されて立ち下がる形状を有しており、端部２７２ｄは、立ち下がり部２７２ｃに連続して第２の曲げ高さ位置でパッケージ本体２７１から離間する方向に突出する形状を有している。

突出部２７２ａと端部２７２ｄは、パッケージ本体２７１の厚さ方向の位置が異なっており、端部２７２ｄの方が突出部２７２ａよりもパッケージ本体２７１の厚さ方向一方側であるパッケージ裏面部２７１ｄ側にδだけ高くなるように形成されている。そして、パッケージ本体２７１の基端部２７１ａを回路基板２０７の収容部２０７ａに収容した場合に、接続端子２７２の根元である突出部２７２ａを回路基板２０７の上面に当接させて載せた状態とし、端部２７２ｄを回路基板２０７の上面のパッド２６４との間に隙間δを有して対向する位置に配置させるようになっている。つまり、突出部２７２ａが回路基板２０７の上に当接し、端部２７２ｄが回路基板２０７から浮いた状態となる。

立ち上がり部２７２ｂと立ち下がり部２７２ｃは、立ち下がり部２７２ｃの立ち下がり角度θａ２の方が立ち上がり部２７２ｂの立ち上がり角度θａ１よりも大きく設定されており、回路基板２０７に対して立ち下がり部２７２ｃの方が立ち上がり部２７２ｂよりも倒れており、立ち下がり部２７２ｃの傾斜の方が緩く、なだらかな傾きを有するように形成されている。本実施例では、端部２７２ｄと回路基板２０７のパッド２６４を接合する接合部材として、はんだ２８１を用いており、接続端子２７２と回路基板２０７との間に、接続端子２７２の軸方向に沿って端部２７２ｄから突出部２７２ａに戻る方向に、はんだ２８１が突出する、いわゆる、はんだバックフィレット２８１ａが形成される。

図９に示す比較例のチップパッケージ２０８’は、全体が回路基板２０７の上に配置されており、その接続端子２７２は、突出部２７２ｅと、立ち下がり部２７２ｆと、端部２７２ｇを有している。突出部２７２ｅは、パッケージ本体２７１の厚さ方向中央からパッケージ本体２７１の短手方向に沿って突出する形状を有しており、立ち下がり部２７２ｆは、突出部２７２ｅの先端からパッケージ裏面部２７１ｄ側に折曲されて立ち下がる形状を有している。そして、端部２７２ｇは、立ち下がり部２７２ｆの下端でパッケージ本体２７１から離間する方向に折曲されてパッケージ本体２７１の短手方向に沿って突出する形状を有している。立ち下がり部２７２ｆは、回路基板２０７の上面に対してほぼ垂直の角度になるように形成されている。

回路基板２０７に比較例のチップパッケージ２０８’を実装した場合、その全体厚さｈｂは、パッケージ本体２７１のパッケージ裏面部２７１ｄの厚さｈ１と、パッケージ表面部２７１ｃの厚さｈ２と、回路基板２０７との隙間ｈ３と、回路基板２０７の厚さｈ４を全て加算した値となる（ｈｂ＝ｈ１＋ｈ２＋ｈ３＋ｈ４）。比較例のチップパッケージ２０８’は、回路基板２０７の上に実装されているため、全体の実装高さが高くなってしまう。また、はんだの相当ひずみは、Ｚ方向の垂直ひずみの変化による影響が大きいと考えられ、実装高さの大きい構造は、はんだの寿命にとって望ましくない。

これに対して、本実施例では、回路基板２０７に本実施形態のチップパッケージ２０８を実装したときの全体厚さｈａは、パッケージ裏面部２７１ｄの厚さｈ２と、回路基板２０７の厚さｈ１とを加算した値となる（ｈａ＝ｈ２＋ｈ１）。したがって、本実施例の方が比較例よりも低背化できる。なお、本実施例では、回路基板２０７の厚さをパッケージ本体２７１のパッケージ裏面部２７１ｄの厚さｈ１と同じにすることができる。

本実施例によれば、接続端子２７２の立ち下がり部２７２ｃが回路基板２０７に対してなだらかに傾斜しているので、比較例の回路基板２０７に対してほぼ垂直の立ち下がり部２７２ｆと比較して、はんだバックフィレット２８１ａの長さＬ１を長くすることができる（Ｌ２＜Ｌ１）。したがって、はんだひずみを低減でき、はんだの長寿命化を図ることができる。また、接続端子２７２の立ち上がり部２７２ｂの傾斜角度を立ち下がり部２７２ｃよりも小さくすることによって、接続端子２７２の全体的な突出量を短くでき、チップパッケージ２０８を小型化できる。

なお、上述の実施例では、回路基板２０７のパッド２６４と接続端子２７２とを接合する接合部材として、はんだを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、溶接合金や導電性接着剤を用いてもよい。

上述のように本実施例の物理量検出装置２０は、ハウジング２０１に取り付けられるカバー２０２が導電性部材によって構成されており、カバー２０２に回路基板２０７が固定され、回路基板２０７にチップパッケージ２０８が支持されている。チップパッケージ２０８は、流量検出部２０５を有しており、流量検出部２０５がカバー２０２に対向するように回路基板２０７に固定されている。つまり、カバー２０２に導電性の電位を持たせて、カバー２０２の上に、除電したい回路基板２０７やチップパッケージ２０８を配置する構成を有している。したがって、例えばプレートの上に除電したい部材を積み上げてさらにその上に除電部材を乗せて、プレートと除電部材との間を追加部材（除電用の導電性パス）により電気的に接続する構成と比較して、除電するための追加部材を設ける必要がなく、部品点数を削減でき、簡単に組み立てることができるので、組立工数の削減による低コスト化を図ることができる。また、本実施例では、カバー２０２の上に載せる部材が回路基板２０７であるので、電気的なパスを比較的取りやすいという効果も有している。

そして、本実施例によれば、回路基板２０７の収容部２０７ａにパッケージ本体２７１の厚さ方向の一部を収容しているので、回路基板２０７の上にパッケージ本体２７１の基端部２７１ａが載せられている構成の比較例と比較して、流量検出部２０５とカバー２０２との距離を近づけることができ、間隔を狭くすることができる。したがって、被計測気体が流量検出部２０５に到達して供給されるまでの間に、被計測気体２を副通路２３４内のいろいろなところに接触させて除電を促進させることができる。また、流量検出部２０５が設けられている通路溝２７３を通過する被計測気体２の流れを速くすることができ、流量検出の応答性を高くし、ノイズを減らすことができる。

本実施例の物理量検出装置２０は、チップパッケージ２０８が複数の接続端子２７２を有しており、回路基板２０７のパッド２６４にはんだ付けすることによって、電気的に接続されかつ物理的に固定されている。本実施例では、チップパッケージ２０８の一部を収容部２０７ａに収容して接続端子２７２の根元である突出部２７２ａを回路基板２０７の上に載せることによってチップパッケージ２０８の位置決めを行っている。比較例では、接続端子２７２の折り曲げられた先端に設けられている端部２７２ｇを、回路基板２０７のパッドに載せてはんだ付けしているので、回路基板２０７に対するチップパッケージ２０８の位置決めが難しく、また、端子高さのばらつきが大きく、流量検出部２０５の位置精度に影響があるという問題がある。本実施例によれば、比較例よりも回路基板２０７に対するチップパッケージ２０８の位置決めが容易であり、流量検出部２０５が配置される位置の精度が高いという有利な点を有する。

図１０Ａから図１０Ｃは、カバーの電位を固定するための回路基板の支持構造の実施例を示す図であり、図１０Ａは、図５のＸＡ−ＸＡ線断面図、図１０Ｂは、図１０ＡのＸＢ拡大図、図１１は、カバーの裏面を示す図である。

カバー組立体は、チップパッケージ２０８が実装された回路基板２０７をカバー２０２の裏面に取り付けることによって組み立てられる。回路基板２０７は、接着剤によりカバー２０２に固定される。カバー２０２の回路基板２０７が取り付けられる領域には、回路基板２０７を支持するための複数の突起部２０２ａが設けられている。突起部２０２ａの数は、３個以上が好ましく、図１１に示すように、本実施例では４個が設けられている。

複数の突起部２０２ａは、回路基板２０７のレジスト開口２０７ｂに点接触できるように凸球面形状を有している。突起部２０２ａの形状は、凸球面形状に限定されるものではなく、回路基板２０７のレジスト開口２０７ｂに点接触、線接触、或いは面接触することができる形状であればよく、例えば円錐形状や、断面が三角形や四角形の凸形状のものであってもよい。

回路基板２０７は、全面にレジストＦが塗布されて覆われているが、図１０Ｂに示すように、突起部２０２ａに対向する箇所にはレジストＦが塗布されておらず、回路基板２０７の導体が露出するレジスト開口２０７ｂを有している。カバー２０２は、回路基板２０７のレジスト開口２０７ｂに突起部２０２ａが接触した状態で回路基板２０７が固定され、回路基板２０７と間が電気的に接続され、一定電位に固定される。本実施例によれば、回路基板２０７とカバー２０２との間に特別な部品を追加することなく、電気的に接続することができ、カバー２０２の電位を固定することができる。

回路基板２０７は、複数の突起部２０２ａで支持されることによって、カバー２０２に対して正確に位置決めされる。回路基板２０７をカバー２０２に接着剤で固定する場合、回路基板２０７の実装高さのばらつきを低減することができる。また、３個以上の突起部２０２ａで支持されているので、カバー２０２に対する回路基板２０７の傾きを抑制することができる。回路基板２０７には、流量検出部２０５が実装されているので、回路基板２０７の傾きは流量検出の特性に影響を与えるおそれがある。本実施例によれば、３個以上の突起部２０２ａにより、回路基板２０７に実装されているチップパッケージ２０８の流量検出部２０５と、流量検出部２０５に対向するカバー２０２との相対位置も正確に位置決めすることができ、流量検出部２０５による精度の高い流量検出を行うことができる。

複数の突起部２０２ａは、回路基板２０７を安定して支持することができる位置に設けられていることが好ましく、特に、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、少なくとも一つはボンディング位置の近傍に設けることが好ましい。例えば、図３Ｂに示すように、コネクタターミナル２１４と回路基板２０７のパッド２６５との間をボンディングワイヤ２６６により電気的に接続する際に、不図示のボンディング装置によりボンディングワイヤ２６６が回路基板２０７のパッド２６５に押し付けられる。パッド２６５の近傍に突起部２０２ａを配置した場合、その押付力を突起部２０２ａで受けることができ、ボンディング加工の加工精度を高くすることができる。

レジスト開口２０７ｂは、後述するスルーホール２０７ｃと異なり、レジスト開口２０７ｂの位置に対応する回路基板２０７の表面に実装部品があるか否かにかかわらず、回路基板２０７の裏面において比較的自由な位置に設けることができる。したがって、突起部２０２ａを設ける位置の設計自由度が高く、簡単に実施することができる。したがって、例えばパッド２６５の直下にレジスト開口２０７ｂを設けることができ、ボンディング加工の際の押圧力を突起部２０２ａで直接的に受けることができ、ボンディング加工の加工精度をより高くすることができる。

図１２Ａ及び図１２Ｂは、回路基板の支持構造の他の実施例を示す図であり、図１２Ａは、図１０Ａに対応する図、図１２Ｂは、図１２ＡのＸＩＩＢ拡大図である。
本実施例において特徴的なことは、回路基板２０７のスルーホール２０７ｃに突起部２０２ａを嵌合させる構成としたことである。回路基板２０７には、回路基板２０７を厚さ方向に貫通して回路基板２０７の表面と裏面を導通させるスルーホール２０７ｃが設けられている。スルーホール２０７ｃは、本実施例では４箇所に設けられている。

スルーホール２０７ｃは、回路基板２０７の裏面に、突起部２０２ａの一部が入り込む大きさの開口を有している。突起部２０２ａは、回路基板２０７をカバー２０２に取り付けた際に、スルーホール２０７ｃに対向する位置に設けられている。カバー２０２は、回路基板２０７のスルーホール２０７ｃに突起部２０２ａが嵌合した状態で回路基板２０７が固定され、回路基板２０７と間が電気的に接続され、一定電位に固定される。

回路基板２０７は、スルーホール２０７ｃにカバー２０２の突起部２０２ａが嵌合することによって、カバー２０２に対して正確に位置決めされる。したがって、回路基板２０７に実装されているチップパッケージ２０８の流量検出部２０５と、流量検出部２０５に対向するカバー２０２との相対位置も正確に位置決めすることができ、流量検出部２０５による精度の高い流量検出を行うことができる。

スルーホール２０７ｃの位置は、回路基板２０７を安定して支持することができる位置に設けられていることが好ましく、少なくとも一つはボンディング位置の近傍に設けることが好ましい。パッド２６５の近傍に突起部２０２ａを配置した場合、その押付力を突起部２０２ａで受けることができ、ボンディング加工の加工精度を高くすることができる。

図１３Ａ及び図１３Ｂは、回路基板の支持構造の他の実施例を示す図であり、図１３Ａは、図１０Ａに対応する図、図１３Ｂは、図１３ＡのＸＩＩＩＢ拡大図である。
本実施例において特徴的なことは、回路基板２０７に導電性の凸部２０７ｄを設けて、凸部２０７ｄをカバー２０２に接触させる構成としたことである。回路基板２０７の裏面には、複数の凸部２０７ｄが設けられている。凸部２０７ｄは、はんだを所定高さの島状に形成した、いわゆるはんだのランドによって構成されている。なお、本実施例では、凸部２０７ｄにはんだを用いているが、導電性部材であればよく、例えばパッドなどの接続端子を用いてもよい。凸部２０７ｄは、回路基板２０７をカバー２０２に安定して支持できる位置に設けられており、本実施例では回路基板２０７の隅に位置するように４箇所に設けられている。

カバー２０２は、回路基板２０７の凸部２０７ｄがカバー２０２の裏面に接触した状態で回路基板２０７が固定され、回路基板２０７と間が電気的に接続され、一定電位に固定される。

回路基板２０７は、カバー２０２の裏面に回路基板２０７の凸部２０７ｄが接触することによって、カバー２０２に対して正確に位置決めされる。したがって、回路基板２０７に実装されているチップパッケージ２０８の流量検出部２０５と、流量検出部２０５に対向するカバー２０２との相対位置も正確に位置決めすることができ、流量検出部２０５による精度の高い流量検出を行うことができる。

凸部２０７ｄの位置は、カバー２０２に対して回路基板２０７を安定して支持することができる位置に設けられていることが好ましく、少なくとも一つはボンディング位置の近傍に設けることが好ましい。パッド２６５の近傍に凸部２０７ｄを設けた場合、その押付力を凸部２０７ｄを介してカバー２０２に伝達してカバー２０２で受けることができ、ボンディング加工の加工精度を高くすることができる。

図１４は、回路基板の他の実施例を説明する図であり、図５に対応する図である。
本実施例において特徴的なことは、回路基板２０７とカバー２０２との間をボンディングワイヤ２６７で電気的に接続した構成としたことである。

ボンディングワイヤ２６７は、回路基板２０７のパッド２６５に一端が接合され、他端がカバー２０２の裏面に接合されている。接合する作業は、例えば回路基板２０７の複数のパッド２６５とハウジング２０１のコネクタターミナル２１４との間をボンディングワイヤで接合する際に、同時に行うことができる。本実施例によれば、回路基板２０７をカバー２０２に取り付ける方法に関わらず、カバー２０２の電位を固定することができる。本実施例は、上述の各実施例に加えて行ってもよく、また、上述の各実施例を伴わずに単独で行ってもよい。

本実施例によれば、ボンディングワイヤ２６７によってカバー２０２と回路基板２０７のパッド２６５との間が電気的に接続され、カバー２０２は一定電位に固定される。本実施例は、上述の各実施例のような接触ではなく、接合であるので、回路基板２０７に対してカバー２０２を電気的に確実に接続することができ、カバー２０２を一定電位に確実に固定できる。

図１５は、回路基板の他の実施例を説明する図であり、図５に対応する図である。
本実施例において特徴的なことは、流量検出部２０５を回路基板２０７’に直接実装させたことである。上述の各実施例では、流量検出部２０５を有するチップパッケージ２０８を回路基板２０７に実装する場合を例に説明したが、流量検出部２０５がカバー２０２と対向するように回路基板２０７’に固定されていればよく、チップパッケージ２０８は必須の要素ではない。

回路基板２０７’は、長手方向に延在しその長手方向中央位置から短手方向に突出する略Ｔ字形状を有している。回路基板２０７’は、長手方向に延在する本体部２９１がハウジング２０１の回路室２３５に収容され、本体部２９１から突出する突出部２９２が第２副通路Ｂに配置されるようになっている。

流量検出部２０５は、回路基板２０７’の突出部２９２でかつ回路基板２０７’の裏面に設けられており、第２副通路Ｂに流れ込んだ被計測気体２が通過できるように、カバー２０２との間に所定の間隔を空けて対向して配置されている。

本実施例によれば、回路基板２０７’に流量検出部２０５を直接設けているので、流量検出部２０５と流量検出部２０５に対向するカバー２０２との相対位置も正確に位置決めすることができ、流量検出部２０５による精度の高い流量検出を行うことができる。

図１６は、カバー組立体の他の実施例を説明する図であり、図５に対応する図である。
本実施例において特徴的なことは、チップパッケージ２０８の代わりに、流量検出部２０５を実装する実装基板２９３を用いたことである。上述の各実施例では、流量検出部２０５を有するチップパッケージ２０８を回路基板２０７に実装する場合を例に説明したが、流量検出部２０５がカバー２０２と対向するように回路基板２０７に固定されていればよく、チップパッケージ２０８は必須の要素ではない。

実装基板２９３は、回路基板２０７の収容部２０７ａに基端部が収容され、先端部が突出して第２副通路Ｂに配置されるようになっている。流量検出部２０５は、実装基板２９３の裏面に設けられており、第２副通路Ｂに流れ込んだ被計測気体２が通過できるように、カバー２０２との間に所定の間隔を空けて対向して配置されている。本実施例によれば、上述の略Ｔ字状の回路基板２０７’と比較して、歩留まりが高く、回路基板２０７の取り数を多くすることができる。

本実施例によれば、流量検出部２０５等の部品を直接、回路基板２０７に実装する場合と比較して、流量検出部２０５の測定素子に作用する応力を低減し、物理量検出装置２０の耐久性および信頼性を向上させることができる。なお、回路基板２０７に部品を実装するとは、たとえば、回路基板２０７に部品を取り付けること、および回路基板２０７の配線に部品を電気的に接続することを含む。実装基板２９３の例として、金属製のリードフレームや、LTCC基板、プリント基板等の電気配線が形成可能なものや、金属プレートが挙げられる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

1 内燃機関制御システム
2 被計測気体
20 物理量検出装置
22 主通路
201 ハウジング
202 カバー
203 吸気温度センサ
204 圧力センサ
205 流量検出部
206 温湿度センサ
207 回路基板
208 チップパッケージ
211 フランジ
212 コネクタ
213 計測部
214 コネクタターミナル
221 正面
222 背面
223 一方側の側面
224 他方側の側面
226 下面
231 副通路入口
232 第１出口
233 第２出口
234 副通路
235 回路室
237 リブ(回路室底面)
240 換気通路
241 固定穴部
242 貫通孔
243 第１リブ
244 第２リブ
245 第３リブ
246 第４リブ
247 外部端子
248 補正用端子
249 換気孔（換気通路出口）
250 副通路溝
251 第１副通路溝
252 第２副通路溝
253 突起部
254 換気孔（換気通路入口）
255 Ｒ３入口
256 換気溝
263 パッド（吸気温度センサ用）
264 パッド（チップパッケージ端子用）
265 パッド（ワイヤボンディング用）
271 パッケージ本体
272 接続端子
273 通路溝

Claims (9)

1. 流量検出部を有する半導体素子と、
   前記半導体素子を支持する回路基板と、
   前記回路基板を固定する導電性のベース部材と、
   を備え、
   前記流量検出部が前記ベース部材と対向するように前記半導体素子が前記回路基板に固定されていることを特徴とする物理量検出装置。
2. 前記ベース部材は、前記回路基板と電気的に接続されて一定電位に固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の物理量検出装置。
3. 前記回路基板には、導体が露出するレジスト開口が設けられており、
   前記ベース部材に設けられている突起部と前記レジスト開口から露出した導体とが接触していることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
4. 前記回路基板には、該回路基板を貫通するスルーホールが設けられており、
   前記ベース部材に設けられている突起部と前記スルーホールとが嵌合していることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
5. 前記回路基板には、はんだのランドが設けられており、
   前記はんだのランドと前記ベース部材とが接触していることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
6. 前記回路基板は、ガラスエポキシ基板であることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
7. 前記ベース部材は、アルミニウム合金により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
8. 前記流量検出部に被計測気体を供給する副通路を備え、
   前記ベース部材は、前記副通路の一部を構成していることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
9. 前記半導体素子を支持する支持体を有し、
   前記支持体は、前記回路基板の収容部に前記支持体の基端部の厚さ方向の一部が収容されて前記支持体の基端部が前記回路基板に支持され、前記流量検出部を含む前記支持体の先端部が前記回路基板から突出して前記副通路に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の物理量検出装置。

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