KR100500095B1 - 감열식 유량 센서 - Google Patents

Abstract

검출소자의 전극과 접속단자의 접속을 안정되게 실시한다. 검출소자(4)를 소정의 유로 내에 배치하는 홀더(1)는, 검출소자(4)를 소정의 위치에 설치하는 수납부(3)를 구비하고, 또한 흡입유체의 흐름을 조절하는 정류 구조부(2)와, 검출소자(4)의 신호를 추출하는 접속단자(6)가 매설된 접속 단자 고정부(7)를 갖고, 이 정류 구조부(2)와 접속 단자 고정부(7)가 절연재료로써 일체로 구성되었다.

Description

감열식 유량 센서{THERMO-SENSITIVE TYPE FLOW RATE SENSOR}

본 발명은, 유체의 유량 또는 유속을 검출하는 유량 센서에 관한 것으로, 예를 들면, 자동차 등에 사용되는 내연기관에 유입되는 공기의 유량을 적절하게 검출하는 감열식 유량 센서에 관한 것이다.

일본국 특개평 10-142020 및 미국 특허 제 5,631,416호에 기재된 것과 같이, 검출소자를 갖는 감열식 유량 센서가 개시되어 있다. 즉, 검출소자로서 백금 박막으로 이루어진 발열 저항체와 온도 계측용 저항체를 실리콘 기판 상에 마이크로머시닝 기술을 사용하여 증착하거나, 스퍼터링 등의 방법으로 막을 입힌 감열식 유량 센서가 공지되어 있다.

도 34 및 도 35는, 미국 특허 제 5,631,416호에서 소개되어 있는 감열식 유량 센서의 구성을 나타낸 것이다.

도 34에서, 101은 홀더로서, 계측용 관로(102)와 하우징부(103)와 커넥터 접속부(104)로 구성되고, 이들 각 부분은 수지를 사용하여 일체로 성형하여 구성되어 있다. 이 홀더(101)는, 플러그 축선(105)의 방향에서 세로 길이 방향으로 연장하여 직방체형의 형상을 하고 있고, 주 도관(20)의 개구부(20k)로부터 플러그가 삽입되고, 주 도관(20)의 거의 중심에 계측용 관로(102)가 배치된다. 하우징부(103)에는, 오목부(106)가 형성되고, 여기에 케이스(107)가 설치된다.

도 35에 나타낸 것과 같이, 이 케이스(107)는, 검출소자(4)를 지지하기 위한 판형의 지지체(108)와, 제어회로용 기판(22)을 설치하기 위한 단면 U자 판형의 베이스부(110)로 구성되고, 박판형의 금속재료에 의해서 일체로 성형된다. 검출소자(4)는, 지지체(108) 상에 형성된 수납부(109)에 수납되고, 수납부(109)의 저면에 도포된 접착제(112)에 의해 고정된다. 또한, 세라믹 재료로 이루어지는 제어회로용 기판(22)은, 접착제에 의해서 베이스부(110)에 고정된다.

도 34에 나타낸 것처럼, 검출소자(4)와 제어회로용 기판(22)의 전기적인 접속은, 검출소자(4)상의 전극(5)과 제어회로용 기판(22)상에 형성된 리드부(111)를, 수십∼수백㎛의 알루미늄 등의 와이어(8)에 의해서 와이어 본딩함으로써 실현된다.

그에 따라, 주 도관(20)내에 유입되는 공기의 유량 또는 공기의 유속에 대응한 검출소자(4)로부터의 출력신호를 제어회로용 기판(22)을 통해서 커넥터 접속부(104)로 이끌 수 있는 것이다.

검출소자(4)의 전극(5)과 제어회로용 기판(22)의 리드부(111) 사이는 와이어 본딩에 의해서 접속된다. 이것은, 화상 인식 처리장치를 사용하여, 전극(5) 및 리드부(111)의 소정의 위치를 인식시키고 나서, 자동 본더(자동 본딩장치)로써 실시하는 것이 일반적이다. 검출소자(4)의 전극(5) 및 제어회로용 기판(22)상의 리드부(111)는, 모두가 미소 또는 미세한 것이다. 따라서, 와이어 본딩의 작업성 및 신뢰성에 관해서는, 그것들의 상대적인 위치를 어떻게 고정밀도로 확보하는가에 의존하고 있다.

그러나 상술한 구성의 경우, 검출소자(4)는 접착제로 지지체(108)의 수납부(109)에 설치되고, 또한 제어회로용 기판(22)은 접착제로 베이스부(110)에 설치된다. 이에 따라, 검출소자(4) 및 제어회로용 기판(22)이 맞붙을 때에 발생하는 변동의 인자는 2가지 포함되게 된다. 더구나, 각각의 접착제의 도포량에 변동이 발생하더라도, 전극(5)과 리드부(111)의 상대 위치가 어긋나 버리는 경우가 있다.

그 때문에, 전극(5) 또는 리드부(111)에서, 본딩 위치가 소정의 범위로부터 어긋나 버리거나, 지나치게 어긋난 경우에는 화상 인식한 본딩 위치를 수정하고 재설정해야 하고, 본딩부의 신뢰성 저하나 제품의 수율 악화 등이 생기기 쉬워, 작업 효율이 저하된다.

또한, 검출소자(4)는, 지지체(108)의 수납부(109)에 접착제로 고정되기는 하지만, 소위 캔틸레버(cantilever)식으로 고정된다. 그 때문에, 접착제의 도포상태에 따라서는, 검출소자(4)는, 지지체(108)의 표면에 대하여, 오목형 또는 볼록형으로 설치되어 버린다. 이 경우, 검출소자(4)의 주변에서는, 흡입공기의 흐름이 흐르는 쪽으로 개체 차이가 생겨, 검출 정밀도의 변동이 생기기 쉽다.

본 발명은 상술한 것처럼 결점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본딩을 안정되게 실시하여, 본딩부의 신뢰성을 향상하는 것을 목적으로 한다.

본 청구항 1에 따른 발명은, 판형의 검출소자를 소정의 유로 내에 배치하기 위한 홀더에 있어서, 그 홀더는, 상기 검출소자를 소정의 위치에 설치하기 위한 수납부를 구비하고, 또한 흡입 유체의 흐름을 조절하기 위한 정류 구조부와, 검출소자의 신호를 추출하기 위한 접속단자가 매설된 접속 단자 고정부를 가지고, 그 정류 구조부와 접속 단자 고정부는 절연재료로 일체로 구성된 것이다.

본 청구항 2에 따른 발명은, 상기 접속단자는, 그 표면이 노출되도록 상기 홀더의 접속 단자 고정부에 매설된 것이다.

본 청구항 3에 따른 발명은, 상기 정류 구조부는, 적어도 상류측부에 둥근 핀 판(fin-plate) 형상 또는 날개 형상으로 형성된 것이다.

이하, 본 발명의 실시예에 관해서 도면에 의거하여 설명한다.

(실시예 1)

도 1 내지 도 4는, 본 발명의 실시예 1에 따른 감열식 유량 센서의 구성을 나타내고, 이 감열식 유량 센서는 예를 들면 자동차 등의 내연기관에 유입하는 공기의 유량을 검출하는 것으로서 도시되어 있다. 도 1은 감열식 유량 센서를 상류측에서 본 도면, 도 2는 도 1의 요부 단면도, 도 3은 홀더에 검출소자를 설치하여 본딩 와이어로써 접속을 시행한 상태를 나타내는 사시도, 도 4는 홀더의 요부 사시도에서 각 도면 중에서, 도 34 내지 도 35와 동일한 것은 동일 부호를 사용하고 있다.

본 실시예 1에서는, 도 3 내지 도 4에 나타낸 것처럼, 검출소자(4)를 설치하기 위한 수납부(3)(도 4)를 구비한 정류 구조부(2)와, 접속단자로서의 막대 형상의 터미널(6)이 평행하게 복수개 매설된 접속 단자 고정부인 터미널 고정부(7)로 구성되고, 정류 구조부(2)와 터미널 고정부(7)를 수지 등의 절연재로 일체 성형하여 구성된다.

상술한 것처럼, 검출소자(4)와 터미널(6)의 전기적 접속으로는, 알루미늄 와이어 등의 와이어 본딩이 시행되지만, 자동 본더를 사용할 때, 검출소자(4)상의 전극(5)과 터미널(6)의 상대적인 위치를 어떻게 고정밀도로 확보하는지가 중요하다.

이 경우에, 각 터미널(6)은, 터미널 고정부(7)가 미리 설정된 소정의 위치에 매설되어 있기 때문에, 검출소자(4)의 전극(5)과 터미널(6)의 상대위치는, 주로 검출소자(4)를 수납부(3)에 접착 고정할 때의 정밀도에만 의존한다. 요컨대, 맞붙임 등의 변동의 인자는 1개 뿐이다.

결과적으로, 미국 특허 제 5,631,416호 등에 개시된 종래예와 비교하여, 현격하게 정밀도가 향상된다.

그러므로, 자동 본더를 사용할 때에 있어서, 본딩 위치를 한번 설정해 두면, 원하는 위치로부터의 어긋남이 작기 때문에, 안정한 본딩을 실시할 수 있다. 또한, 정류 구조부(2)를 수지로 성형함으로써, 검출소자(4)의 주변에 안정되게 흡입공기의 흐름을 이끌기 위해서 유체 공학적인 연구를 시행한 형상 형성이 용이해지기 때문에, 흡입공기의 유량 또는 유속의 검출 정밀도의 향상을 꾀하기 쉽다.

본 실시예 1의 상세한 구성을 이하에서 설명한다. 즉, 도 1에 나타낸 것처럼, 주 도관(20)은, 예를 들면 자동차용 흡기계통 부품의 일부를 구성하여, 흡입공기를 도입하기 위한 것으로, 이 주 도관(20)내의 길이 방향의 거의 중앙에는, 선단측이 중심 위치에 위치하도록 홀더(1)가 배치된다.

도 2에 나타낸 것처럼, 이 홀더(1)는, 상술한 것처럼 정류 구조부(2) 및 터미널 고정부(7)와, 지지부(30)로 이루어지고, 각 부분이 수지 등의 절연재료로써 일체 성형된 것이다. 이 절연재료로서는, 예를 들면, PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트), PPS(폴리페닐렌 설파이드), PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), 나일론을 비롯한 범용 엔지니어링 플라스틱이 적용된다.

이 홀더(1)는, 주 도관(20)내로는 원통(21)으로 지지된다. 원통(21) 밑의 플랜지(21a)는, 주 도관(20)의 개구부(20k)에 끼워 맞춰진다. 원통(21) 외측에서의 개구부(20k)의 가장자리에는, 제어회로용 기판(22)을 고정하는 돌기(20a)가 바깥 방향으로 돌출하여, 제어회로용 기판(22)에 설치된 고정 구멍에 끼워 넣어진다. 상기 돌기(20a)의 외주에는, 주 도관(20)으로부터 바깥 방향으로 돌출하여 제어회로용 기판(22)의 외주를 둘러싸는 원통부(20m)가 설정된다. 이 원통부(2Om)의 상부에는, 제어회로용 기판(22)을 덮도록, 덮개(2Ob)가 끼워 맞춰진다. 상기 원통부(20m)의 측부에는, 내부의 유량 센서로 전원을 공급하고, 유량 검출신호를 외부로 추출하기 위한 커넥터(104)가 설치되어 있고, 이 커넥터(104)의 접지단자는 제어회로용 기판(22)에 접속되어 있다.

도 3 내지 도 4에 나타낸 것처럼, 상기 정류 구조부(2)는, 그 양측부에 둥근 판형이고, 검출소자(4)가 수납부(3)에 고착되면, 주 도관(2O)내에 흡입된 공기의 흐름을 검출소자(4)의 주변에 안정되게 이끄는 핀 판형이 된다. 정류 구조부(2)는, 거의 중앙에 검출소자(4)를 소정의 위치에 설치하기 위해서, 검출소자(4)의 외형보다 약간 크고, 표면이 구형(직사각형)인 오목형으로 우묵하게 들어간 수납부(3)를 구비한다. 수납부(3)는, 그 저면에 검출소자(4)를 고착하기 위해서 접착제가 도포된 다이본딩부(11)를 가지고, 배설된 상기 검출소자(4)의 상면과 홀더(1)의 표면의 높이가 동일하게 되는 깊이로 설정된다. 검출소자(4)가 수납부(3)에 설치되었을 때에, 상기 검출소자(4)의 상면과 홀더(1)의 표면으로 평탄면 또는 곡면이 형성된다. 즉, 같은 면 구조로 되어 있다. 이에 따라, 정류 구조부(2)의 외주면을 구성하고, 주위에 흐르는 유체의 흐름을 조절할 수 있어, 검출소자(4)의 검출 감도를 높일 수 있다.

이 경우, 상기 검출소자(4)의 터미널(6)측의 단부 상면에는, 미소한 전극(5)이 4개 가로로 늘어서게 형성되어 있고, 마이크로머시닝 기술을 사용하여 발열 저항체와 온도계측용 저항체(어느것도 도시하지 않음)가 막이 형성되어, 상기 전극(5)에 접속된다.

접속 단자 고정부인 상기 터미널 고정부(7)는, 판형으로 성형되지만, 정류 구조부(2)보다도 폭이 넓게 되고, 양측부에 둥근 핀 판 형상이고, 평행 배치의, 막대 형상의 터미널(6)을 4개 가진다.

이 터미널(6)은 도체로 이루어지고, 예를 들면, 동, 동 합금이나 철 니켈 합금 등이 채용된다. 이 터미널(6)은, 상기 홀더(1)를 성형할 때에, 동시에 일체로 성형된다. 즉, 터미널 고정부(7)의 표면에는, 상기 검출소자(4)의 전극(5)에 일단이 대향하도록, 막대 형상, 즉 가느다란 폭의 박판형의 터미널(6)이, 그 표면이 노출되도록 인서트(insert) 성형에 의해 매설된다.

각 터미널(6)의 일단측은, 접속용 도체로서의 알루미늄 등의 와이어(8)로 상기 검출소자(4)의 각 전극(5)에 전기적으로 접속된다. 터미널(6)의 중앙부는, 상기터미널 고정부(7)의 밑측보다 표면 방향으로 두께가 있는 지지부(30)에 의해서 지지된다. 터미널(6)의 타단측은, 지지부(3O)를 관통하여 후방부 방향으로 돌출하고, 제어회로용 기판(22)상으로 연장하여, 제어회로용 기판(22)상에서 납땜 등의 접속이 된다. 이 터미널(6)에 의해 검출소자(4)로부터의 흡입공기의 유량 또는 유속에 대응한 출력신호를 얻을 수 있다.

이때, 정류 구조부(2)는 양측부에 둥근 핀 판형상으로서 설명하였지만, 도 5a∼도 5f에 나타낸 것처럼, 정류 구조부(2)를 날개 형상으로 하여도 된다. 이 도 5에서는, 예로서 6개의 날개 형상(50a∼50f)을 나타낸다. 각각이 미소한 최소 저항계수를 가지고, 예를 들면 0.004∼0.009 정도이다.

또한, 정류 구조부(2)의 표면은 평탄면으로 하여 설명하였지만, 정류 구조부(2)의 표면 또는 이면에, 볼록형의 돌기부나 오목형의 흡입부를 설치하더라도 좋다. 이것에 의해서 주위의 유체의 흐름을 조절하고, 정류 구조부(2)로부터 발달하는 속도 경계층을 제어하도록 하여도 좋다.

(실시예 2)

도 6은, 본 실시예 2에 따른 홀더의 요부 사시도, 도 7은 도 6의 B-B선 단면도이다. 이 실시예 2는, 수납부(3)에서 위치 규정부(9a∼9f)가 설정되어 있고, 그 이외에 관해서는 실시예 1과 마찬가지다.

도 6 내지 도 7에 나타낸 것처럼, 홀더(1)의 수납부(3)의 저면에는, 원주형의 위치 규정부(9a∼9f)가 6개 돌출 설치된다. 이 위치 규정부(9a∼9f)는, 수납부(3)의 전, 후단 및 중앙측에 형성되어 있고, 이것은 수납부(3)의 저면으로부터 돌출하고, 검출소자(4)의 상면과 홀더(1)의 표면의 높이가 동일해지는 두께를 가진다. 이 두께에 의해, 상기 검출소자(4)의 두께 방향에 대한 설치 높이를 규정하고 있다.

이 경우, 위치 규정부 9a에서 9f는 원주형의 미소인 돌기로서 도시하고 있지만, 이것으로 한정하는 것이 아니고, 수납부(3)의 바닥부 보다 돌출된 원하는 형상도 좋다.

상기 실시예 1에서는, 검출소자(4)를 수납부(3)에 설치할 때는, 다이본딩부(11)에 접착제로서 다이본딩 페이스트를 도포한다. 이 때, 위치 규정부(9a∼9f)가 없는 경우에는, 수납부(3)의 저면의 평면도나 접착제의 도포량의 변동에 의해서, 검출소자(4)가 정류 구조체(2)의 표면에 대하여, 오목 또는 볼록이 되기도 하여 설치되는 경우가 있다. 그 때문에, 검출소자(4)의 주변에서의 흡입유체의 흐름에 개체 차이가 생기기 쉽고, 흡입 공기의 유량 또는 유속의 검출 정밀도의 저하를 초래하게 된다.

그러나, 본 실시예 2에서는, 수납부(3)내에 위치 규정부(9a∼9f)를 설치함으로써, 접착제의 도포량의 변동이 있더라도, 검출소자(4)의 두께 방향의 높이 위치가 규정된다. 이에 따라, 검출소자(4)의 높이의 위치 어긋남을 억제할 수 있기 때문에, 흡입 공기의 유량 또는 유속의 검출 정밀도를 확보할 수 있다. 더욱, 홀더(1)는 수지로 성형되기 때문에, 위치 규정부(9a∼9f)를 용이하게 형성할 수 있고, 양산성에도 적합하다.

이 위치 규정부(9a∼9f)를 설치함으로써, 검출소자(4)의 이면과 수납부(3)의 저면 사이에 간격이 비게 된다. 이에 따라, 검출소자(4)의 검출 감도를 향상할 수 있다. 즉, 검출소자(4)의 상면에 형성된 발열 저항체로부터 발생하는 열량은, 기본적으로는 흡입유체에 의한 열전달에 의해서 빼앗긴다. 그러나, 검출소자(4)는 홀더(1)의 수납부(3)에 장착되어 있고, 상기 발열 저항체의 열은, 수납부(3)를 통해 홀더(1)에 의해서도 열전도 되어 빼앗기게 된다. 이 홀더(1)로의 열전도 비율이 증가하면, 검출소자(4)의 검출 감도의 저하를 초래하게 된다.

본 실시예 2에서는, 상술한 것처럼 검출소자(4)의 이면과 수납부(3)의 저면사이에 공간을 설치하여, 홀더(1)로의 열전도량을 억제하여, 검출소자(4)의 검출 감도의 향상을 도모하고 있다.

(실시예 3)

도 8은, 본 실시예 3에 따른 홀더를 도시한 도 3의 요부 평면도, 도 9는 도 4의 요부 평면에서 본 평면도이다. 이 실시예 3은, 수납부(3)에서의 위치 규정부(9 A∼9C)를 제외하면 실시예 1과 마찬가지다.

도 8 내지 도 9에 나타낸 것처럼, 이 실시예 3에서는, 홀더(1)의 수납부(3)의 저면에는, 검출소자(4)의 상면에 설정된 다이어프램(diaphragm)(1O)에 가까운 측의 단부 좌, 우에 위치 규정부(9A, 9B)의 2개가 설치되고, 다른쪽 단부의 중앙에 위치 규정부(9C)가 1개 설치된다. 또, 상기 다이어프램(10)에는, 발열 저항체 및 온도계측용 저항체(어느것도 도시하지 않음)가 막을 형성하고 있다.

상기 실시예 2에서는, 예를 들면 수지로 홀더(1)를 성형하였을 때에, 위치 규정부(9a∼9f) 중 어느 하나에 고저차가 생긴 경우, 그 안에서 높은 부위로써 검출소자(4)의 높이가 위치 결정된다. 그 때문에, 위치 규정부(9a∼9f)의 안에서 어떤 부위가 높아질까에 의해서, 상기 다이어프램(10)이 흐르는 방향에 대하여 복잡하게 기울어질 가능성이 있다.

그러나, 본 실시예 3에서는, 다이어프램(10)의 근방에 3개의 위치 규정부(9 A, 9B, 9C)를 설치하고, 3점에서 지지하는 구성으로 하였기 때문에, 흐름 방향에 대한 다이어프램(10)의 기울기를 억제할 수 있어, 검출 정밀도를 확보할 수 있다.

(실시예 4)

도 10은 본 실시예 4에 따른 홀더를 나타내는 요부 사시도, 도 11은 도 10의 C-C선 단면도이다. 이 실시예 4는, 수납부(3)의 저면단부에 금속부재(12)가 배설되어 있고, 그 이외는 실시예 1과 마찬가지다.

도 10 내지 도 11에 나타낸 것처럼, 홀더(1)의 수납부(3)의 저면에는, 이 수납부(3)의 터미널(6)측의 단면에 일부가 들어가도록, 금속부재(12)가 인서트 성형되어 배설된다.

상기 실시예 1에서는, 검출소자(4)를 수납부(3)에 설치할 때에는, 다이본딩부(11)에 접착제를 도포하여 고정하였다. 이 실시예 4에서는, 금속부재(12)의 노출된 상면에, 다이본딩 페이스트를 도포하여 다이본딩부(11)로 한다. 금속부재(12)의 두께는, 전술한 위치 규정부(9C)의 높이와 동일하다. 이 금속부재(12)에 검출소자(4)를 고착하였을 때에, 대향하는 쪽이 위치 규정부(9A, 9B)에서 지지됨으로써, 상술한 기울기가 억제되고, 검출소자(4)를 안정되게(변동을 억제하여) 조립할 수 있다.

이것에 의하면, 수지로 이루어지는 수납부(3)의 저면에 다이본드를 도포하는 경우와 비교하여, 검출소자(4)의 접착성이 향상함과 동시에, 검출소자(4)의 전극(5)이 위치하는 바로 아래 부분의 강성이 오른다.

그 때문에, 검출소자(4)의 전극(5)과 터미널(6) 사이의 전기 접속으로서, 예를 들면 알루미늄의 와이어 본딩을 할 때에 있어서, 사용되는 초음파 에너지의 전달 불량이 감소할 수 있고, 안정된 와이어 본딩을 할 수 있다.

또한, 금속부재(12)의 재료는, 동, 동 합금을 사용하여도 좋다. 또한, 검출소자(4)의 기본재료인 실리콘 등의 선팽창 계수와 같은 것, 예를 들면, 철니켈합금 등을 사용하여도 좋다. 이에 따라, 고저온의 열 사이클을 받는 가혹한 환경 하에 있더라도, 와이어 본딩부의 신뢰성을 확보할 수 있어, 내구성 향상을 꾀할 수 있다.

(실시예 5)

도 12는, 본 실시예 5에 따른 홀더 제작시의 평면도, 도 13은 도 12에 있어서 불필요한 부분을 제거한 것을 나타낸 평면도이다. 이 실시예 5는, 터미널(6) 및 금속부재(12)를 구성하기 위한 리드 프레임(13)을 제외하면, 실시예 4와 마찬가지다.

도 12 내지 도 13에 나타낸 것처럼, 이 실시예 5에서는, 홀더(1)의 수납부(3)에 배설된 상기 금속부재(12)와 터미널(6)과 제거부(14)가, 일체로 구성된 리드 프레임(13)으로서, 동일재료로 형성되고, 예를 들면, 동, 동 합금이나 철 니켈 합금을 사용한다. 상기 리드 프레임(13)은, 상기 정류 구조체(2) 및 터미널 고정부(7)와 일체로 인서트(insert) 성형된다. 그 후, 도 13에 나타낸 것처럼, 리드 프레임(13)에 있어서 사선으로 나타낸 불필요한 부위의 제거부(14)를 천공(punching) 등에 의해 제거하고, 상기 금속부재(12)와 터미널(6)을 형성하여, 홀더(1)를 제작한다.

홀더(1)를 본 프로세스로 제작함으로써, 금속부재(12) 및 터미널(6)의 배설이 용이하게 되어, 소위 후프(hoop) 성형이 가능하게 되기 때문에 생산성에 적합하다.

(실시예 6)

도 14는, 본 실시예 6에 따른 홀더의 평면도, 도 15는 도 14의 D-D선 단면도이다. 이 실시예 6은, 터미널(6)의 선단부(15)를 제외하면, 실시예 4와 마찬가지다.

도 14 내지 도 15에 나타낸 것처럼, 이 실시예 6에서는, 터미널(6)은, 상기 검출소자(4)의 전극(5)과 전기적으로 접속되는 일단측의 선단부(15)가, 상기 홀더(1)의 저면 방향으로 절곡되어 매설되고, 그 선단(15a)이 터미널 고정부(7)의 이면까지 연장된다.

이에 따라 검출소자(4)와 터미널(6) 사이를, 예를 들면 알루미늄의 와이어본딩으로써 결선할 때에 있어서도, 터미널(6)과 터미널 고정부(7)의 밀착성이 향상한다. 이에 따라, 본딩에 사용되는 초음파 에너지 내에서, 터미널(6)로 분산되는 에너지 량이 감소하기 때문에, 와이어(8)에 효율 좋게 초음파 에너지가 전달되어, 안정된 와이어 본딩을 실시할 수 있다.

(실시예 7)

도 16은, 본 실시예 7에 따른 홀더를 도시한 도 3의 요부 평면도이다. 이 실시예 7은, 터미널(6)의 수와 선단부(15) 및 검출소자 상의 전극(5)을 제외하면, 실시예 6과 마찬가지다.

도 16에 나타낸 것처럼, 이 실시예 7에서는, 각 터미널(6)은, 검출소자(4)와 전기적으로 접속되는 일단측의 선단부(15)가, 상기 검출소자(4)의 전극(5)을 포위하도록 중앙부로부터 주변부에 걸쳐서 서서히 길어지도록 돌출 설치된다.

예를 들면, 도 17에 나타낸 것처럼, 터미널(6)의 일단측의 선단부(15)의 검출소자(4) 방향의 돌출 설치 위치가, 각각 같은 길이로 상기 전극(5)까지 연장된 경우에는, 검출소자(4)와 터미널(6) 사이를 와이어(8)로 와이어 본딩할 때에 있어서, 와이어(8)끼리가 근접하여 배치되게 된다.

본 실시예 7에 의하면, 접속되는 터미널(6) 이외의 인접하는 터미널(6)의 위를 통과하지 않도록 할 수 있다. 그 때문에, 각 와이어(8)끼리를 이격할 수 있고 와이어(8)의 쇼트를 방지할 수 있고, 이 접합부의 신뢰성이 향상한다.

따라서, 터미널(6)의 개수를 많이(이 경우는 8 개)할 수 있다. 이에 따라, 검출소자(4)에 설정된 한 쌍의 발열 저항체와 온도계측용 저항체는 별도로, 그 위에 저항체를 부가한 다기능형 검출소자로의 대응이 가능해진다. 또한, 터미널(6)의 폭이나 터미널(6)끼리의 격리거리(피치)를 좁게 하여도 좋고, 이에 따라 유량 센서의 소형화를 꾀할 수 있다.

(실시예 8)

도 18은, 본 실시예 8에 따른 홀더를 도시한 도 3의 요부 평면에서 본 평면도이고, 도 19는 도 18의 E부 확대도에 해당하는 평면도이다. 이 실시예 8은, 검출소자(4)상의 전극(5)의 배치 형상을 제외하면, 실시예 7과 마찬가지다.

도 18 내지 도 19에 나타낸 것처럼, 이 실시예 8은, 검출소자(4)의 전극(5)은, 이 전극(5)에 전기적으로 접속되는 상기 터미널(6)의 일단측에, 주변부보다 중앙부가 돌출하는 것처럼 아치(arch)형으로 배설된다.

예를 들면, 도 20에 나타낸 것처럼, 전극(5)의 터미널(6) 방향의 위치가 직선적으로 배설되고, 이 전극(5)과 터미널(6) 사이를 와이어(8)로 와이어 본딩한 경우, 터미널(6)의 개수가 많으면, 전극(5)이 대단히 미세하기 때문에, 전극(5)의 접합부에서 생기는 와이어(8)의 테일(tail)(16)이 접속하는 전극(5)이외의 인접하는 다른 전극(5)에 간섭하는 것이 걱정된다.

그러나, 이 실시예 8에서는, 전극(5)의 터미널(6) 방향의 위치를 주변부보다 중앙부가 볼록형으로 돌출하는 것처럼 배설됨에 따라, 상기 테일(16)이 상기 인접하는 다른 전극(5)에 간섭하는 일이 없다. 이에 따라, 와이어(8)의 쇼트를 방지할 수 있고, 이 접합부의 신뢰성 향상을 꾀할 수 있다.

또한, 상술한 것처럼, 터미널(6)의 개수를 늘려도 좋고, 터미널(6)의 폭이나 터미널(6)끼리의 피치를 좁게 하여도 좋다.

(실시예 9)

도 21은, 본 실시예 9에 따른 홀더(1)를 도시한 도 1의 A-A선 단면도, 도 22는 절곡 가공전의 홀더의 평면도, 도 23a, 23b, 23c는 도 22에 나타낸 터미널의 타단측의 절곡 가공 예를 나타낸 상면, 측면, 평면도이다. 또한, 도 24a 및 24b는, 홀더의 터미널이 제어회로용 기판으로 연장된 상태를 나타내는 측면도와 제어회로용 기판의 위방향(F 방향)으로부터 평면에서 본 평면도이다. 이 실시예 9는, 터미널(6)을 구성하기 위한 리드 프레임(13) 이외는 실시예 5와 마찬가지다.

도 21에 나타낸 것처럼, 이 실시예 9에서는, 주 도관(2O) 내로의 흡입 공기 유량 또는 유속에 대한 검출소자(4)의 감도 향상을 위해, 홀더(1)를 유체의 흐름 방향에 대하여 β°기울어지게 하여 설치한다. 도 22에 나타낸 것처럼, 상기 홀더(1)의 제어회로용 기판(22)측으로 연장되는 터미널(6)의 타단부는, 중심축에 대하여 β°기울어져 있고, 각 길이는 각각 바뀌어지고 (L1> L2> L3> L4)있다.

이러한 각 길이, 형상과 제거부(14)를 가지도록 리드 프레임(13)이 구성되고, 제거부(14)를 제거한 뒤에, 도 23 및 도 24에 나타낸 것처럼, 각 터미널(6)의 타단측은 2회 절곡 가공된다. 즉, 홀더(1)보다 돌출한 각 터미널(6)의 타단측은, 제어회로용 기판(22)과 평행하게 되도록, 접속단자 삽입 구멍(22a)측으로 절곡된다. 또한, 이 절곡된 선단은, 제어회로용 기판(22)의 바깥 가장자리를 따라 직선적으로 배설된 접속단자 삽입 구멍(22a)에 대하여, 대략 평행하게 절곡된 것이다.

만약 제어회로용 기판(22)으로 연장되는 터미널(6)의 타단측을 절곡하지 않고, 곧 바로 형성하여 구부려 가공하면, 홀더(1)를 흐름 방향에 대하여 경사 삽입하였을 때에, 상기 터미널(6)의 타단측은, 제어회로용 기판(22)상에서 β°기울어지게 된다. 이 때는, 상기 접속단자 삽입 구멍(22a)은, 그 가장자리에 대하여 β°기울여 설치할 필요가 있다. 그 결과, 홀더(1)를 흐름 방향으로 대략 평행하게 삽입할 때와 비교하여, 제어회로용 기판(22)의 유효 면적이 감소하여 버린다. 따라서, 검출신호의 출력 라인, 접지 라인 등의 패턴 설계나 전자 부품의 레이아웃에 제약이 생기거나, 제어회로용 기판(22)의 대형화를 초래하게 된다.

본 실시예 9는, 홀더(1)를 흐름 방향에 대하여 기울여서 삽입하는 경우에 있어서도, 제어회로용 기판(22)의 가장자리를 따라 접속단자 삽입 구멍(22a)을 설치하고, 이것에 터미널(6)의 타단측을 절곡하여 접속하고 있다.

그 때문에, 제어회로용 기판(22)상의 유효 면적을 감소시키지 않고, 유량 센서의 대형화를 억제할 수 있다.

또, 홀더(1)를 기울여 설치하였지만, 홀더(1)와 제어회로용 기판(22)을 기울여 설치할 수 있다고 생각된다. 이 경우에는, 도 2에 나타내었던 것 같은 제어회로용 기판(22)을 고정하기 위해서, 주 도관(20)의 외주보다 돌출하는 돌기(20a)의 위치를 변경해야 한다. 본 실시예 9에서는, 위치의 변경을 행할 필요가 없고, 터미널(6)의 타단부를 절곡함으로써, 동일한 것을 사용할 수 있다.

또한, 홀더(1)와 제어회로용 기판(22)은 수직하게 위치하고 있었기 때문에, 터미널(6)의 타단측은 2회 절곡하였지만, 홀더(1)와 제어회로용 기판(22)이 평행하게 위치하고 있는 경우는, 터미널(6)의 타단측은 1회 절곡하면 좋다.

(실시예 10)

도 25는, 본 실시예 10에 따른 홀더를 도시한 도 1의 요부 단면도이다. 이 실시예 10은 금속부재(12) 이외는 실시예 4와 마찬가지다.

도 25에 나타낸 것처럼, 이 실시예 10은, 수납부(3)의 저면에 설치된 금속부재(12)의 일부는, 이 일부보다 돌출하는 접속단자(12a)에 의해 제어회로용 기판(22)에 형성된 전원 접지 패턴에 전기적으로 접속된다. 또한 금속부재(12)는, 상기 검출소자(4)의 이면측을 덮도록 배설되어 있고, 상기 검출소자(4)로 방사되는 전자잡음을 차폐하는 전자 쉴드(shield) 구조를 구성하고 있다. 또, 접속단자(12a)는, 터미널(6)과 평행하게 되도록, 터미널(6)을 성형할 때의 리드 프레임(13)의 일부로서 구성된다.

이에 따라 외부에서 전자파 잡음을 받는 환경 하에 있더라도, 검출소자(4)의 주변에서 전자파 잡음을 전원 접지에 떨어뜨릴 수 있다. 그 때문에, 전자파 잡음이 검출신호에 중첩되어 흡입 공기의 유량 또는 유속의 검출 정밀도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또, 금속부재(12)는 전원 접지에 접지하였지만, 전자 쉴드 부재에 접지하도록 하여도 좋다.

(실시예 11)

도 26은, 본 실시예 11에 따른 홀더에 검출소자(4)를 설치한 상태를 나타내는 요부 사시도, 도 27은 도 26의 G-G선 단면도, 도 28은 홀더의 요부 사시도이다. 이 실시예 11은, 접착제 저장부(17) 이외는 실시예 4와 마찬가지다.

도 27 내지 도 28에 나타낸 것처럼, 이 실시예 11은, 수납부(3)의 저면에 배설되고, 상면에 다이본딩부(11)를 가지는 금속부재(12)에 근접하여, 오목형의 접착제 저장부(17)를 설치한 것이다.

이에 따라, 검출소자(4)를 접착제로써 수납부(3)에 설치할 때에, 검출소자(4)와 다이본딩부(11) 사이에서, 필요 이상으로 도포된 접착제가 비어져 나오더라도, 이 접착제는 접착제 저장부(17)에 괸다. 그 때문에, 이 불필요한 접착제가 검출소자(4)의 표면 및 전극(5) 위로 비어져 나오는 것을 억제할 수 있기 때문에, 검출소자(4)의 신뢰성을 확보할 수 있음과 동시에, 검출소자(4)와 터미널(6) 사이를 와이어(8)로 본딩할 때에 있어서도 안정된 와이어 본딩을 할 수 있다.

또, 금속부재(12)에 근접하여 접착제 저장부(17)를 설치하였지만, 접착제 저장부(17)는, 금속부재(12)를 배설하지 않고, 수납부(3)의 저면에 접착제를 도포한 경우에도 유효하다.

또한, 접착제 저장부(17)를 다이본딩부(11)와 검출소자(4)보다 박막인 다이어프램(10)과의 사이에 설치하여도 좋다. 이에 따라, 접착제가 다이어프램(10)의 이면에 유입하여 파손하는 것을 방지할 수 있다.

(실시예 12)

도 29는, 본 실시예 12에 따른 홀더의 요부 사시도, 도 30은 도 29의 H-H선 단면도이다. 또, 이 홀더에 검출소자를 설치한 상태의 요부 사시도는 도 26과 마찬가지기 때문에 생략한다. 이 실시예 12는, 접착제 저장부(17a) 이외는 실시예 4와 마찬가지다.

도 29 내지 도 30에 나타낸 것처럼, 이 실시예 12는, 상기 검출소자(4)를 접착 고정하기 위해서 도포된 다이본딩부(11의) 주위를 덮도록 상기 금속부재(12)의 상면에, 홈으로서 상기 접착제 저장부(17a)를 설치한 것이다.

이에 따라, 접착제가 검출소자(4)상의 전극(5)으로 비어져 나오는 것을 억제할 수 있고, 검출소자(4)와 터미널(6) 사이를 와이어(8)로 와이어 본딩할 때에 있어서, 안정된 와이어 본딩을 할 수 있다.

(실시예 13)

도 31은, 본 실시예 13을 나타내는 홀더의 요부 사시도, 도 32는 이 홀더에 검출소자를 설치한 상태에서의 요부 사시도, 도 33은 도 32의 J-J선 단면도이다. 이 실시예 13은, 확장부(18) 이외는 실시예 4와 마찬가지다.

도 31 내지 도 32에 나타낸 것처럼, 이 실시예 13에서는, 수납부(3)의 측면에는, 검출소자(4)를 접착 고정하기 위한 다이본딩부(11)의 주위에, 검출소자(4)의 측면보다도 바깥측으로 넓어져 오목형으로 형성된 단부로서의 확장부(18)가 설치된다.

이에 따라, 실시예 12와 동일한 효과를 얻을 수 있음과 동시에, 도 33에 나타낸 것처럼, 상기 확장부(18)로부터 검출소자(4)의 양측면을 핀셋 P 등으로 집어수납부(3)에 삽입할 수 있게 되고, 핀셋 P의 선단이 홀더(1)와 간섭하지 않기 때문에 확실하고 또한 정밀도 좋게 설치할 수 있게 된다. 구체적으로 서술하면, 확장부(18)가 형성되어 있지 않은 경우는, 검출소자(4)를 수납부(3)의 선단에 부딪치게 하는 것으로 임시로 위치를 결정하고, 후에는 검출소자(4)의 자신의 무게로써 설치하게 된다. 이 때, 검출소자(4)의 위치 어긋남이 생기는 적이 있어, 그것을 수정해야 하였다.

그러나, 본 실시예 14에서는, 확장부(18)를 설치하는 것에 의해, 검출소자(4)를 수납부(3)내의 위치결정부에 확실히 설치할 수 있게 되어, 삽입성이 향상한다.

이상 설명한 것처럼, 청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 판형의 검출소자를 소정의 유로 내에 배치하기 위한 홀더에 있어서, 그 홀더는, 상기 검출소자를 소정의 위치에 설치하기 위한 수납부를 구비하고, 또한 흡입유체의 흐름을 조절하기 위한 정류 구조부와, 검출소자의 신호를 추출하기 위한 접속단자가 매설된 접속 단자 고정부를 가지고, 그 정류 구조부와 접속 단자 고정부는) 절연재료로써 일체로 구성되었기 때문에, 검출소자의 전극과 접속단자의 전기적인 접속을 하는 와이어 본딩을 안정되게 실시할 수 있다.

또한, 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 상기 접속단자는, 그 표면이 노출되도록 상기 홀더의 접속 단자 고정부에 매설되었기 때문에, 접속단자는 홀더의 소정 위치에 설치되어, 검출소자의 전극과 접속단자의 상대 위치의 변동이 작아진다.

또한, 청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 상기 정류 구조부는, 양측부에 둥근 핀 판 형상 또는 날개 형상으로 형성되었기 때문에, 정류 구조부를 수지로 성형할 수 있고, 유체 공학적으로 연구한 형상을 용이하게 형성할 수 있고, 유량 또는 유속의 검출 정밀도의 향상을 꾀하기 쉽다.

도 1은 실시예 1에 따른 감열식 유량 센서의 상류 방향에서 본 도면,

도 2는 실시예 1에 따른 감열식 유량 센서의 요부 단면도,

도 3은 실시예 1에 따른 홀더에 검출소자를 설치한 상태의 사시도,

도 4는 실시예 1에 따른 홀더의 요부 사시도,

도 5는 실시예 1에 따른 정류 구조부의 날개 형상을 나타낸 단면도,

도 6은 실시예 2에 따른 홀더의 요부 사시도,

도 7은 도 6의 B-B선 단면도,

도 8은 실시예 3에 따른 홀더에 검출소자를 설치한 상태의 요부 평면도,

도 9는 실시예 3에 따른 홀더의 요부 평면도,

도 10은 실시예 4에 따른 홀더의 요부 사시도,

도 11은 도 10의 C-C선 단면도,

도 12는 실시예 5에 따른 홀더 제작시의 평면도,

도 13은 실시예 5에 따른 홀더 제작 공정에서의 리드(Lead) 프레임의 제거부를 나타낸 평면도,

도 14는 실시예 6에 따른 홀더의 평면도,

도 15는 도 14의 D-D선 단면도,

도 16은 실시예 7에 따른 홀더에 검출소자를 설치한 상태의 요부 평면도,

도 17은 실시예 7에 따른 효과를 비교하여 설명하기 위한 평면도,

도 18은 실시예 8에 따른 홀더에 검출소자를 설치한 상태의 요부 평면도,

도 19는 도 18의 E 부 확대 평면도,

도 20은 실시예 8에 따른 홀더의 효과를 비교하여 설명하기 위한 평면도,

도 21은 실시예 9에 따른 도 1의 A-A선 단면도,

도 22는 실시예 9에 따른 절곡 가공전의 홀더의 평면도,

도 23은 실시예 9에 따른 절곡 가공후의 홀더를 나타내는 상면, 측면, 평면도,

도 24는 실시예 9에 따른 홀더와 제어회로용 기판을 맞붙인 상태를 나타내는 측면도와, 제어회로용 기판 방향에서 본 평면도,

도 25는 실시예 10에 따른 감열식 유량 센서의 요부 단면도,

도 26은 실시예 11에 따른 홀더에 검출소자를 설치한 상태를 나타내는 요부 사시도,

도 27은 도 26의 G-G선 단면도,

도 28은 실시예 11에 따른 홀더의 요부 사시도,

도 29는 실시예 12에 따른 홀더의 요부 사시도,

도 30은 도 29의 H-H선 단면도,

도 31은 실시예 13에 따른 홀더의 요부 사시도,

도 32는 실시예 13에 따른 홀더에 검출소자를 설치한 상태를 나타내는 요부 사시도,

도 33은 도 32의 J-J선 단면도,

도 34는 종래의 감열식 유량 센서의 요부 단면도,

도 35는 종래의 감열식 유량 센서에 사용되는 케이스의 사시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 홀더 2 : 정류 구조부

3 : 수납부 4 : 검출소자

5 : 전극 6 : 터미널

7 : 터미널 고정부 8 : 와이어

11 : 다이본딩부 12 : 금속부재

13 : 리드 프레임 22 : 제어회로용 기판

Claims (3)

1. 판형의 검출소자를 소정의 유로 내에 배치하기 위한 홀더에 있어서,

   상기 홀더는, 상기 검출소자를 소정의 위치에 설치하기 위한 수납부와, 흡입유체의 흐름을 조절하기 위한 정류구조부와, 상기 검출소자의 신호를 추출하기 위한 접속단자가 매설되고 절연재료를 매개로 상기 정류구조부와 일체로 형성된 접속단자 고정부 및, 상기 수납부의 저면에 돌출되어 상기 검출소자의 두께방향에 대한 설치높이를 규정하는 복수개의 위치규정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감열식 유량 센서.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 접속단자는, 그 표면이 노출되도록 상기 홀더의 접속 단자 고정부에 매설된 것을 특징으로 하는 감열식 유량 센서.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 정류 구조부는, 양측부에 둥근 핀 판 형상 또는 날개 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 감열식 유량 센서.