KR20110006633A - 열식유량계 - Google Patents

Abstract

[과제] 유체의 유량 계측의 정확도 향상을 도모할 수 있는 열식유량계를 제공한다.
[해결수단] 본 발명의 일태양은 피측정 유체의 유량을 계측하기 위한 열선이 가설된 센서 기판(S)과 센서 기판(S)에 대한 바이패스 유로(B)를 포함하는 열식유량계(70)에 있어서, 상기 열선이 형성된 측정 칩(60)과 측정 칩(60)이 실장됨과 동시에 측정 칩(60)에 전기적으로 접속되는 전기회로가 형성된 센서 기판(78)을 포함하며, 측정 칩(60)의 저항체용 전극(64, 65, 66, 67, 68, 69)과 센서 기판(78)의 회로용 전극(54, 55, 56, 57, 58, 59)을 접합재료로 접합하여 센서 기판(78)에 측정 칩(60)이 실장되어 있고, 센서 기판(78)의 회로용 전극(54, 55, 56, 57, 58, 59)에 관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

열식유량계{THERMAL FLOWMETER}

본 발명은 열선을 이용하여 유체의 유량을 계측하는 열식유량계에 관한 것이다. 더 상세하게는, 유체의 유량 계측의 정확도를 향상시킬 수 있는 열식유량계에 관한 것이다.

종래, 반도체 칩 마운팅(mounting) 시의 핸들링(handling)에는 진공흡착이 이용되고 있고, 그 흡착을 압력 센서로 확인하였다. 그러나 최근, 반도체 칩이 점점 소형화되고 있어, 압력센서로는 흡착시와 비흡착시의 압력차가 거의 발생하지 않기 때문에 흡착을 확인할 수 없다. 따라서, 압력센서 대신에 유량센서를 이용하여 흡착을 확인하고 있다.

여기서, 흡착확인에 이용되는 유량센서는 칩 마운터의 가동 헤드에 설치되기 위해 소형이어야 하며, 단시간에 흡착확인을 완료시켜야 하므로 응답성이 우수해야 한다. 이와 같은 소형 또한 고속응답의 유량센서의 하나로서, 예를 들면 특허문헌 1에 개시된 유량센서가 있다. 여기에 개시된 유량센서에는 박판을 적층하여 그 내부에 유로를 형성한 것에 의해 소형화 및 응답성의 고속화를 도모하고 있다.

일본등록특허 3637050호 공보

상술한 유량센서는 측정 칩의 복수의 열선용 전극과 센서 기판의 복수의 전기회로용 전극을 각각 납땜 또는 전도성 접착제 등의 접합재료로 접합하여, 측정 칩을 센서 기판에 실장하고 있다. 그러나, 측정 칩의 복수의 열선용 전극과 센서 기판의 복수의 전기회로용 전극과의 사이에 공급하는 접합재료의 양을 균일하게 조정하는 것은 어렵다. 그 때문에, 센서 기판과 측정 칩 사이의 거리를 정확도 높게 조정하지 못할 우려가 있다. 따라서, 피측정 유체가 흐르는 유로에 있어서, 측정 칩을 소망하는 위치로 배치할 수 없고, 유체 유량의 계측 정확도가 저하될 우려가 있다.

또한, 상술한 유량센서는 칩 마운터의 머신 택트를 더욱 향상시키기 위해, 소형화 (특히 박형화) 및 경량화가 요구된다. 그리고, 현상태에서는, 유량센서가 칩 마운터의 가동 헤드에 나란히 설치(다수 개가 병렬설치)되는 경우가 많기 때문에, 머신 택트를 향상시키기 위해서는, 가동 헤드에 작용하는 관성력을 작게 할 필요가 있다. 그를 위해서, 유량센서의 설치 스페이스를 가능한 작게 하여 집중배치함과 동시에 가동 헤드의 중량을 감소시켜, 유량센서의 소형화(박형화) 및 경량화를 도모해야 한다.

여기서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 유체의 유량 계측의 정확도의 향상을 도모할 수 있는 열식유량계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 본 발명의 일 태양은 피측정 유체의 유량을 계측하기 위한 열선이 가설된 센서 유로 및 상기 센서 유로에 대한 바이패스 유로를 포함하는 열식유량계에 있어서, 상기 열선이 설치된 측정 칩과 상기 측정 칩이 실장됨과 동시에, 상기 측정 칩에 전기적으로 접속되는 전기회로가 설치된 기판을 가지며, 상기 측정 칩의 전극과 상기 기판의 전극을 접합재료로 접합하여 상기 기판에 상기 측정 칩을 실장하고 있고, 상기 기판의 전극에 관통공이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 태양에 의하면, 측정 칩의 전극과 센서 기판의 전극을 접합재료로 접합할 때에, 여분의 접합재료는 관통공을 통해 센서 기판의 반대쪽 면으로 흐른다. 그 때문에, 측정 칩의 전극과 센서 기판의 전극 사이의 거리를 균일하게 조정할 수 있다. 따라서, 유체의 유량 계측의 정확도가 향상된다.

상술한 열식유량계에 있어서, 상기 기판은 당해 기판을 수용하는 바디에 체결수단으로 고정되어 있는 것이 바람직하다.

이 태양에 의하면, 피측정 유체가 흐르는 유로에 있어서 측정 칩이 배치되는 위치를 소망하는 위치로 유지할 수 있다. 그 때문에, 피측정 유체의 유량을 안정하고 정확하게 계측할 수 있어서, 피측정 유체의 유량 계측의 정확도가 향상된다.

상술한 열식유량계에 있어서, 상기 센서 유로와 상기 바이패스 유로를 분기시키는 유로 블록을 가지며, 상기 바디는 상기 유로 블록을 수용하고, 상기 바디와 상기 바디의 개구부를 막는 커버로 형성되는 공간 안에서 상기 기판이 수직으로 배치되며, 피측정 유체의 출입구가 상기 바디의 동일면에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이 열식유량계에서는 유체입구에서 유량계로 흘러들어간 피측정 유체는 유로 블록 내에서 열선이 가설된 센서 유로와 센서 유로에 대한 바이패스 유로로 분류된다. 그리고, 열선을 이용한 계측원리에 기초하여 측정 칩 및 전기회로에 의해, 센서 유로를 흐르는 피측정 유체의 유량, 또는 열식유량계의 내부를 흐르는 피측정 유체의 유량이 검출된다. 이 때문에, 고속응답으로 계측결과를 출력할 수 있다. 또한, 센서 유로와 바이패스 유로로 분류하는 피측정 유체의 비율을 변화시켜서, 유량 범위를 변화시킬 수 있다. 구체적으로는, 바이패스 유로의 단면적을 변화시켜서, 유량 범위를 변화시킬 수 있다.

여기서, 기판에는 전기회로가 설치되어 있고, 그 전기회로에는 소정의 전자부품을 조립하여, 기판에 탑재할 필요가 있기 때문에, 기판을 소형화하는데에는 한계가 있다. 따라서, 이 열식유량계에서는, 바디와 커버로 형성되는 공간 내에 기판을 수직으로 배치함과 동시에, 피측정 유체의 출입구를 바디의 동일면에 배치하고 있다, 이에 의해, 기판의 크기에 제한 없이, 열식유량계의 안길이 방향의 소형화, 즉 박형화를 도모할 수 있다. 또한, 이 소형화에 수반하여 유량계의 중량도 감소하기 때문에, 경량화를 도모할 수 있다.

상술한 열식유량계에 있어서, 상기 유로 블록에는, 상기 센서 유로로 흘러들어가는 피측정 유체의 흐름을 조정하는 정류기구가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 정류기구를 유로 블록에 설치하여, 피측정 유체는 정류기구를 통과한 후에 센서 유로로 흘러들어간다. 이에 의해, 센서 유로로 흘러들어가는 피측정 유체의 흐름이 조정되기 때문에, 측정출력을 안정시킬 수 있다.

상술한 열식유량계에 있어서, 상기 출입구가 상기 바디의 안길이 방향 중심에서 어긋나서 바디 단부에 배치되고, 상기 측정 칩은 상기 출입구와는 상기 바디의 안길이 방향 중심에 대하여 반대쪽에 배치되어 있고, 상기 유로 블록이 상기 출입구와 상기 기판과의 사이에 위치하고 있는 것이 바람직하다.

상술한 열식유량계에서는, 피측정 유체를 센서 유로로 도입하기 위해, 피측정 유체의 출입구와 측정 칩이 실장된 기판과의 사이에 유로 블록을 배치할 필요가 있지만, 이와 같은 배치구성으로 하는 것에 의해, 유로 블록을 제한하는 스페이스에 효율적으로 배치할 수 있다. 그 결과, 유량계의 안길이 방향의 소형화 즉 박형화를 보다 한층 도모할 수 있음과 동시에 한층더 경량화를 도모할 수 있다.

상술한 열식유량계에 있어서, 상기 가판은 상기 바디에 장착된 가스켓에 밀착된 상태로 고정되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 하여, 기판이 바디에 장착된 가스켓에 밀착된 상태로 고정되어 있기 때문에, 피측정 유체의 외부 누출을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 피측정 유체의 유량을 정확도 높게 계측할 수 있다.

상술한 열식유량계에 있어서, 상기 커버에는 상기 바디에 형성된 연결구에 삽입되는 연결 돌기가 형성되며, 상기 연결 돌기에는 상기 연결구에 상기 연결 돌기를 삽입하면, 상기 커버가 상기 바디에 대하여 연결부분에서 접촉하고 연결부분에서 떨어짐에 따라서 상기 커버와 상기 바디와의 거리가 점점 늘어나도록, 상기 커버가 경사져서 배치되기 위한 테이퍼가 형성되어 있고, 상기 연결 돌기가 상기 연결구에 연결된 상태에서 상기 커버가 상기 바디에 고정되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성에 의해, 커버를 바디에 설치하기 위한 나사가 필요 없다. 그것에 의해, 한층 더 유량계의 경량화를 도모함과 동시에, 커버의 설치성도 향상한다. 그리고, 연결 돌기에 상기와 같은 테이퍼가 형성되어 있어서, 커버의 설치성이 더욱 향상되기 때문에, 열식유량계의 생산효율이 향상된다.

본 발명에 관한 열식유량계에 의하면, 상술한 것처럼, 유체의 유량의 계측정확도의 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 관한 열식유량계의 분해사시도이다.
도 2는 바디의 저면을 나타내는 저면도이다.
도 3은 유로 블록을 구성하는 박판의 적층순을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 제1 메시(mesh)판을 나타내는 평면도이다.
도 5는 제1 메시판의 메시부의 확대도이다.
도 6은 제1 스페이서를 나타내는 평면도이다.
도 7은 제2 스페이서를 나타내는 평면도이다.
도 8은 제2 메시판을 나타내는 평면도이다.
도 9는 중앙 개구판을 나타내는 평면도이다.
도 10은 열식유량계 안의 유로 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 센서 기판의 표면(表面)을 나타내는 평면도이다.
도 12는 센서 기판의 이면(裏面)을 나타내는 평면도이다.
도 13은 프린트 기판의 표면(表面)을 나타내는 평면도이다.
도 14는 측정 칩을 나타내는 평면도이다.
도 15는 정온도차회로의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 16은 출력회로의 구성을 나타낸 회로도이다.
도 17은 커버의 개략구성을 나타내는 사시도이다.
도 18은 다른 유로 블록을 구성하는 박판의 적층순을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 제1 유량 조정판을 나타내는 평면도이다.
도 20은 제2 유량 조정판을 나타내는 평면도이다.
도 21은 제3 유량 조정판을 나타내는 평면도이다.
도 22는 다른 유로 블록을 구성하는 박판의 적층순을 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 제4 유량 조정판을 나타내는 평면도이다.
도 24는 실시예 2의 실시형태에 관한 열식유량계의 분해사시도이다.
도 25는 실시예 2의 센서 기판의 표면(表面)을 나타내는 평면도이다.
도 26은 실시예 2의 센서 기판의 이면(裏面)을 나타내는 평면도이다.
도 27은 실시예 2의 프린트 기판의 표면(表面)을 나타내는 평면도이다.
도 28은 커버의 개략구성을 나타내는 사시도이다.
도 29는 실시예 2의 가스켓을 나타내는 평면도이다.
도 30은 도 28의 A-A 단면도이다.
도 31은 도 28의 B-B 단면도이다.
도 32는 실시예 3의 유로 블록을 구성하는 박판의 적층순을 설명하기 위한 도면이다.
도 33은 실시예 2의 제1 메시판을 나타내는 평면도이다.
도 34는 실시예 2의 스페이서를 나타내는 평면도이다.
도 35는 실시예 2의 제2 메시판을 나타내는 평면도이다.
도 36은 실시예 2의 중앙 개구판을 나타내는 평면도이다.

[실시예 1]

이하, 본 발명의 열식유량계를 구체화한 바람직한 실시형태에 관하여 도면을 기초로 상세히 설명한다. 그리고, 실시예 1의 실시형태에 관한 열식유량계의 개략구성을 도 1에 나타낸다. 도 1은 열식유량계(10)의 분해사시도이다. 도 1에 도시한 것처럼, 실시예 1의 실시형태에 관한 열식유량계(10)는 바디(20), 커버(30), 유로 블록(40) 및 센서 기판(50)을 포함한다. 그리고 유로 블록(40)이 바디(20)에 장착된 상태로, 센서 기판(50)이 바디(20)와 커버(30)에 의해 협지되어 바디(20) 안에 고정되어 있다. 이에 의해, 열식유량계(10) 안에서 센서 유로(S)와 센서 유로(S)에 대한 바이패스 유로(B)가 형성되어 있다(도 10 참조).

바디(20)의 단편(도 1에서는 좌측)에, 유로 블록(40)을 수용하는 유로 공간(21)이 형성되어 있다. 이 유로공간(21)은, 도면 중 앞쪽이 개구하고 있고, 이 개구단면에 센서 가스켓(51)을 장착하기 위한 가스켓 장착구(22)가 형성되어 있다. 또한, 유로공간(21)의 개구면과는 반대쪽의 면(도 1에서는 뒤쪽면)(21b)에는, 유로 블록(40)이 면(21b)에 밀착되지 않게 하기 (간격(21s)(도 10 참조)을 형성하기) 위한 돌기(23)와 단차(24)가 설치되어 있다. 이 돌기(23) 및 단차(24)에 의해, 유로 블록(40)이 면(21b)과의 사이에 간격이 생긴 상태로 유로 공간(21) 안에 수용되도록 되어 있다. 또한, 이 간격은 후술할 것처럼 바이패스 유로(B)의 일부를 이루고 있다(도 10 참조).

그리고, 유로 공간(21)의 하면에 유체입구(11) 및 유체출구(12)가 개구하고 있다. 즉, 도 2에 도시한 것처럼, 유체입구(11) 및 유체출구(12)는 바디(20)의 저면에 형성되어 있다. 또한, 도 2는 바디의 저면을 도시한 하면도이다. 이 유체입구(11) 및 유체출구(12)는 바디(20)의 안길이 방향의 중심선(C)에서 어긋나 바디(20)의 단부(도 1에서는 뒤쪽 단부)에 형성되어 있다. 그리고, 유체입구(11) 및 유체출구(12)의 주변에 가스켓(13)을 장착하는 가스켓 장착구(14)가 형성되어 있다. 또한, 가스켓(13)은 열식유량계(10)를 설치하는 배관 블록(90) 등의 접속기구와 열식유량계(10)와의 접속부분에서의 유체의 누출을 방지하기 위한 것이다.

또한, 바디(20)의 저면에는 커버(30)를 조립하기 위한 연결구(25a, 25b, 25c)가 형성되어 있다. 이러한 연결구(25a, 25b, 25c)는 바디(20)의 안길이 방향의 중심에 대하여 유체입구(11) 및 유체출구(12)와는 반대쪽에 배치되어 있다. 마찬가지로, 바디(20)의 상면에도, 연결구(25d)가 형성되어 있다. 또한, 바디(20)의 유로 공간(21)이 형성된 상부에는 커버(20)를 나사 고정하기 위한 나사구(26)가 형성되어 있다. 게다가, 바디(20)의 양단부에는 배관 블록(90) 등의 접속 기구에 접속하기 위한 접속부(27a, 27b)가 형성되어 있다. 이러한 접속부(27a, 27b)에는 각각 볼트 고정 또는 핀 고정이 가능하도록 볼트 삽입공(28)과 핀 삽입공(29)이 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 도 1에 도시하는 배관 블록(90)에 핀 고정할 수 있도록 되어 있다.

도 1에 도시한 것처럼, 유로 블록(40)은 복수 종류의 박판을 적층하여 구성된 것이다. 본 실시형태에서는 5종류의 박판을 합계 10개 적층하여 유로 블록(40)을 구성하며, 열식유량계(10)의 전체적인 유량을 10L/min으로 하고, 측정유량 범위를 0~10L/min으로 하고 있다. 구체적으로는, 뒤에서 앞으로 향하여 (센서 기판(50)을 향하여), 도 3에 도시한 것처럼, 제1 메시판(41), 제1 스페이서(42), 제1 메시판(41), 제1 스페이서(42), 제1 메시판(41), 제1 스페이서(42), 제1 메시판(41), 제2 스페이서(43), 제2 메시판(44) 및 중앙 개구판(45)이 순서대로 적층되어 접착된 것이다. 또한, 도 3은 유로 블록(40)을 구성하는 박판의 적층순을 설명하기 위한 도면이다. 이러한 박판(41~45)의 두께는 모두 0.3㎜ 이하이며, 에칭에 의해 각 형상의 가공(마이크로 머시닝 가공)이 이루어진 것이다. 또한, 유로 블록(40)을 구성하는 박판의 형상(조합)을 변경하면, 바이패스 유로(B)의 단면적이 변화하여 피측정 유체의 바이패스비가 변하기 때문에, 열식유량계(10)의 전체적인 유량은 임의로 설정할 수 있다.

여기서, 다양한 박판에 관하여 설명한다. 먼저, 제1 메시판(41)에 관하여, 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한다. 또한, 도 4는 제1 메시판(41)을 도시한 평면도이다. 도 5는 제1 메시판(41)의 메시부(41m)의 확대도이다. 제1 메시판(41)은 도 4에 도시한 것처럼, 거의 T자 형상을 이루고 있고, 상부에 위치결정부(41a)가 형성됨과 동시에 양단부에 메시부(41m)가 형성되어 있다. 위치결정부(41a)는 유로 공간(21) 안의 위치를 결정하기 위한 위치이며, 그 외주단이 유로 공간(21)의 내벽에 밀착하도록 되어 있다. 한편, 메시부(41m)는 도 5에 도시한 것처럼, 메시를 구성하는 구멍(지름 0.2㎜)의 중심 사이 거리가 모두 0.27㎜이 되도록 형성되어 있다. 즉, 각 구멍의 중심이 정삼각형의 각 꼭지점을 이루도록 구멍이 형성되어 있다. 이 메시부(41m)는 피측정 유체의 흐름을 조정하는 정류기구를 이룬 것이다. 또한, 제1 메시판(41)의 두께는 0.1㎜이다.

다음으로, 제1 스페이서(42)에 관하여, 도 6을 이용하여 설명한다. 또한, 도 6은 제1 스페이서(42)를 나타내는 평면도이다. 제1 스페이서(42)는 도 6에 도시한 것처럼, 위치결정부(42a) 및 외주부(42b)가 남도록 에칭 가공한 것이다. 이것에 의해, 제1 스페이서(42)에는 개구부(42o)가 형성되어 있다. 또한, 제1 스페이서(42)의 두께는 0.3㎜이다. 또한, 위치결정부(42a)의 투영형상은 제1 메시판(41)의 위치결정부(41a)와 동일하다.

다음으로, 제2 스페이서(43)에 관하여, 도 7을 이용하여 설명한다. 또한, 도 7은 제2 스페이서(43)를 나타내는 평면도이다. 제2 스페이서(43)는 도 7에 도시한 것처럼, 유로 공간(21)의 단면형상과 동일 형상을 이루고 있고, 외주부(43b)가 남도록 에칭 가공한 것이다. 이것에 의해, 제2 스페이서(43)에는 개구부(43o)가 형성되어 있다. 또한, 제2 스페이서(43)의 두께는 0.3㎜이다.

이어서, 제2 메시판(44)에 관하여, 도 8을 이용하여 설명한다. 또한, 도 8은 제2 메시판(44)을 도시한 평면도이다. 제2 메시판(44)은 도 8에 도시한 것처럼, 유로 공간(21)의 단면형상과 동일 형상을 이루고 있고, 양단부에 메시판(44m)이 형성되어 있다. 이 제2 메시판(44)의 두께는 0.1㎜이다. 또한, 메시부(44m)는 제1 메시판(41)의 메시부(41m)와 동일 구성이며, 피측정 유체의 흐름을 조정하는 정류기구를 이룬 것이다.

마지막으로, 중앙 개구부(45)에 관하여, 도 9를 이용하여 설명한다. 또한, 도 9는 중앙 개구판(45)을 나타내는 평면도이다. 중앙 개구판(45)은 도 9에 도시한 것처럼, 유로 공간(21)의 단면형상과 동일 형상을 이루고 있고, 중앙에 개구부(45o)가 형성되어 있다. 이 중앙 개구판(45)의 두께는 0.3㎜이다.

그리고, 상술한 박판(41~45)을 도 3에 도시하는 좌측부터 순서대로 적층하여 접착한 유로 블록(40)을 유로 공간(21)에 장착하여, 도 10에 도시한 것처럼, 유로 공간(21) 및 유로 블록(40)에 의해 바이패스 유로(B)가 형성된다. 더 상세하게 기술하면, 유로 공간(21)의 면(21b)과 유로 블록(40)과의 사이의 간격(21s), 제1 스페이서(42)의 개구부(42o), 제2 스페이서(43)의 개구부(43o), 및 중앙 개구판(45)의 개구부(45o)에 의해 바이패스 유로(B)가 형성되어 있다. 또한, 도 10은 열식유량계(10) 안의 유로 구성을 나타낸 도면이다.

또한, 제1 메시판(41)의 메시부(41m), 제1 스페이서(42)의 개구부(42o), 제2 스페이서(43)의 개구부(43o), 제2 메시판(44)의 메시부(44m) 및 중앙 개구판(45)의 개구부(45o)에 의해, 연결 유로(15, 16)가 형성되어 있다. 연결 유로(15)는 유체입구(11)와 바이패스 유로(B) 및 센서 유로(S)를 연통시킨 것이다. 연결 유로(16)는 유체출구(12)와 바이패스 유로(B) 및 센서 유로(S)를 연통시킨 것이다.

그리고, 연결 유로(15, 16)에 4층의 메시부(41m) 및 1층의 메시부(44m)의 합계 5층의 메시부가 배치되어 있다. 각 메시부의 간격은 다른 박판(42, 43)의 두께분(0.3㎜)을 이루고 있다. 이것에 의해, 피측정 유체가 메시부(41m, 44m)를 통과할 때마다, 피측정 유체의 흐름의 혼란이 감소하게 된다. 그 때문에, 흐름이 조정된 피측정 유체가 센서 유로(S)로 흘러들어갈 수 있다.

상술한 유로 블록(40)에 대하여 센서 가스켓(51)을 통해 배치되는 센서 기판(50)은 측정유량을 전기신호로서 출력한 것이다. 이 때문에, 센서 기판(50)에는 도 11에 도시한 것처럼, 베이스를 이루는 2층 구조의 프린트 기판(52)의 표면(表面)측에 있어 도면 우측 절반의 중앙 부근에 측정 칩(60)이 실장되어 있다. 한편, 측저 칩(60)이 실장되어 있지 않은 나머지 절반에는 측정 칩(60)에 전기적으로 접속되는 정온도차회로 및 출력회로(상세한 것은 후술함)를 구성하는 전자부품군이 탑재되어 있다. 이러한 전자부품군은 도 11의 영역(A1) 안(비 해칭(hatching) 영역 안)과 도 12의 영역(A2) 안(비 해칭(hatching) 영역 안)에 배치되어 있다. 또한, 센서 기판(50)의 이면(裏面)측에는 도 12에 도시한 것처럼 리브 받침면(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)이 형성되어 있다. 이런 리브 받침면(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)은 후술하는 커버(30)의 리브(33a, 33b, 33c, 33d, 33e)(도 17 참조)가 접하는 위치이다. 또한, 도 11은 센서 기판(50)의 표면(表面)을 나타내는 평면도이다. 도 12는 센서 기판(50)의 이면(裏面)을 나타내는 평면도이다.

그리고, 프린트 기판(52)의 측정 칩(60)이 실장되는 부분에는 도 13에 도시한 것처럼, 구멍(53)이 가공되어 있다. 또한, 도 13은 프린트 기판(52)의 표면(表面)을 나타내는 평면도이다. 그리고, 이 구멍(53)의 양쪽에 회로용 전극(54, 55, 56, 57, 58, 59)이 형성되어 있다. 이러한 전극(54~59)은 프린트 기판(52) 중에 형성된 패턴 배선을 통해, 후술할 정온도차회로 및 출력회로와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 도 11 및 도 12에 나타난 해칭(hatching) 영역에는 패턴 배선이 형성되어 있지 않다. 이에 의해, 도 11 및 도 12에 도시한 해칭(hatching) 영역은 플랫(flat) 형상을 이루고 있다.

여기서, 측정 칩(60)에 관하여, 도 14를 이용하여 설명한다. 또한 도 14는 측정 칩(60)을 나타내는 평면도이다. 측정 칩(60)은 도 14에 도시한 것처럼, 실리콘 칩(62)에 대하여, 반도체 마이크로 머시닝의 가공 기술을 실시한 것이고, 이때, 칩 중앙에 구멍(63)이 가공됨과 동시에, 저항체(열선)용 전극(64, 65, 66, 67, 68, 69)이 칩 양단에 형성된다.

또한, 이때, 상류온도 검출저항체(R1)가 저항체용 전극(65, 67)에서 연장 설치됨과 동시에 구멍(63)의 위에 가설된다. 게다가, 하류온도 검출저항체(R2)가 저항체용 전극(67, 69)에서 연장 설치됨과 동시에 구멍(63)의 위에 가설된다. 게다가 또한, 발열저항체(Rh)가 상류온도 검출저항체(R1)와 하류온도 검출저항체(R2)와의 사이에, 저항체용 전극(66, 68)에서 연장 설치됨과 동시에 구멍(63)의 위에 가설된다. 또한, 측정 칩(60)에 있어서는, 센서 유로(S)의 순방향 상류쪽에 유체온도 검출저항체(Rt)가 저항체용 전극(64, 66)에서 연장 설치된다.

그리고, 측정 칩(60)의 저항체용 전극(64, 65, 66, 67, 68, 69)을 센서 기판(50)의 회로용 전극(54, 55, 56, 57, 58, 59)(도 13 참조)의 각각과, 용접 리플로에 의한 접합 또는 전도성 접착제 등에 의한 접합에 의해, 측정 칩(60)을 센서 기판(50)에 실장하고 있다. 따라서, 측정 칩(60)이 센서 기판(50)에 실장되면, 측정 칩(60)에 형성된 유체온도 검출저항체(Rt), 상류온도 검출저항체(R1), 하류온도 검출저항체(R2) 및 발열 저항체(Rh)는 측정 칩(60)의 저항체용 전극(64~69)과, 센서 기판(50)의 회로용 전극(54~59)(도 13 참조)을 통해, 센서 기판(50)의 회로 배치 영역(A1, A2)에 형성된 도 15의 정온도차회로 및 도 16의 출력회로에 전기적으로 접속된다.

여기서, 도 15에 도시하는 정류온도차회로는 발열저항체(Rh)를 유체온도 검출저항체(Rt)에서 검출된 유체온도와 일정한 온도차를 가지도록 제어하는 회로이다. 또한, 도 16에 나타내는 출력회로는 상류온도 검출저항체(R1)와 하류온도 검출저항체(R2)와의 온도차에 상당하는 전압값을 출력하기 위한 회로이다. 이 출력회로에는 상류온도 검출저항체(R1)와 하류온도 검출저항체(R2)가 직렬로 접속되며, 정전압(Vc)이 인가되도록 되어 있다. 그리고, 상류온도 검출저항체(R1)와 하류온도 검출저항체(R2)와의 중점전위(Vout)가 측정신호로서 출력되도록 되어 있다.

또한, 측정 칩(60)이 센서 기판(50)에 실장되면, 측정 칩(60)의 구멍(63)은 센서 기판(50)의 구멍(53)과 겹친다. 따라서, 도 10에 도시한 것처럼, 측정 칩(60)이 실장된 센서 기판(50)을 바디(20)에 대하여 유로 블록(40) 및 센서 가스켓(51)을 통해 밀착되면, 바디(20)의 유로 공간(21)에 있어서, 센서 기판(50)과 측정 칩(60)과의 사이에 측정 칩(60)의 구멍(63)이나 센서 기판(50)의 구멍(53) 등으로 이루어진 가늘고 긴 형상의 센서 유로(S)가 형성된다. 그 때문에, 센서 유로(S)에는 유체온도 검출저항체(Rt), 상류온도 검출저항체(R1), 하류온도 검출저항체(R2), 및 발열저항체(Rh)가 다리를 놓도록 형성되게 된다.

이와 같이 하여 측정 칩(60)이 실장된 센서 기판(50)은 바디(20) 내에서 바디(20)와 커버(30)에 의해 협지되어 고정되어 있다. 즉, 커버(30)에 의해 센서 기판(50)을 바디(20)로 꽉 누르고, 센서 기판(50)을 세워 (수직으로) 배치하고 있다. 이것에 의해 센서 기판(50)의 크기에 제한되지 않고, 열식유량계(10)의 안길이 방향의 소형화, 즉 박형화를 도모하고 있다. 구체적으로는, 안길이 치수가 종래의 유량계에 비하여 3할(割) 정도 작게 되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 안길이 치수가 7㎜이다. 그리고, 이 소형화에 수반하여 열식유량계(10)의 중량도 감소하기 때문에, 경량화도 도모하고 있다.

또한, 센서 기판(50)을 바디(20)에 대하여 나사나 볼트 수지 등에 의해 고정할 필요가 없다. 그 때문에, 센서 기판(50)을 고정하기 위한 스페이스를 삭감할 수 있어, 열식유량계(10)의 소형화를 도모할 수 있다. 그리고, 이 소형화에 수반하여 열식유량계(10)의 중량도 감소하기 때문에, 열식유량계(10)의 경량화도 도모할 수 있다. 또한, 센서 기판(50)을 고정하기 위한 부품도 삭감할 수 있기 때문에, 열식유량계(10)의 경량화를 한층 더 도모할 수 있다.

그리고, 센서 기판(50)은 바디(20)의 안길이 방향의 중심선(C)에 대하여, 유체입구(11) 및 유체출구(12)와 반대쪽(앞쪽)에 위치하고 있다. 이것에 의해, 유로 블록(40)이 유체입구(11) 및 유체출구(12)와 센서 기판(50)과의 사이에 배치된다. 이와 같은 배치구성으로 하여, 유로 블록(40)을 제한한 스페이스에 효율적으로 배치할 수 있다. 이것에 의해서도, 열식유량계(10)의 박형화 및 경량화를 도모하고 있다.

여기서, 센서 기판(50)을 바디(20)와 커버(30)에 의해 협지하여 고정하고 있기 때문에, 바디(20)의 유로 공간(21)의 개구단면에 형성된 가스켓 장착구(22)에 장착된 센서 가스켓(51)과 센서 기판(50)이 밀착하고 있지 않으면, 피측정 유체의 외부누출이 발생하여 유량을 정확하게 계측할 수 없다.

따라서, 커버(30)의 내면에는, 도 17에 도시한 것처럼, 5개의 리브(33a, 33b, 33c, 33d, 33e)가 형성되어 있다. 또한, 도 17은 커버의 개략 구성을 도시하는 사시도이다. 이러한 리브(33a, 33b, 33c, 33d, 33e)는 커버(30)를 바디(20)에 장착할 때에, 센서 기판(50)의 이면(裏面) 쪽에 형성된 리브 받침면(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)에 각각 접촉한다. 이러한 리브 받침면(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)은 센서 기판(50)에 있어서, 센서 가스켓(51)이 접하는 부분의 이면(裏面) 및 측정 칩(60)이 실장된 영역의 이면(裏面) 쪽에 위치하고 있다. 이에 의해, 센서 기판(50) 중 피측정 유체가 흐르는 영역 근처를 바디(20)로 누를 수 있다. 그 결과, 센서 기판(50)과 바디(20)에 장착된 센서 가스켓(51)과의 밀착성을 높일 수 있다. 또한, 센서 기판(50) 중 센서 가스켓(51)이 접촉하는 부분은 패턴 배선이 형성되어 있지 않아 플랫(flat)으로 되어 있기 때문에, 센서 기판(50)과 센서 가스켓(51)과의 밀착성을 보다 높일 수 있다. 그 결과로서, 피측정 유체의 외부 누출을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 커버(30)의 저면(도 17에서 좌측)에는 3개의 연결 돌기(31a, 31b, 31c)가 형성되며, 커버(30)의 상면(도 17에서 우측)에는 연결 돌기(31d)가 형성되어 있다. 이러한 연결 돌기(31a, 31b, 31c, 31d)는 커버(30)를 바디(20)에 설치할 때에, 각각 바디(20)에 형성된 연결구(25a, 25b, 25c, 25d)에 삽입되도록 되어 있다. 더 구체적으로는, 연결 돌기(31a, 31b, 31c)를 연결구(25a, 25b, 25c)에 삽입한 상태에서, 커버(30) 상부를 바디(20) 상부로 근접(접촉)시키면, 연결 돌기(31d)가 연결구(25d)에 스냅 핏(snap fit) 결합하도록 되어 있다.

여기서, 연결 돌기(31a, 31b, 31c)의 바디 설치면에는 테이퍼 형상을 이루는 테이퍼부(32a, 32b, 32c)가 형성되어 있다. 이 테이퍼부(32a, 32b, 32c)에 의해, 연결구(25a, 25b, 25c)에 연결 돌기(31a, 31b, 31c)를 삽입하면, 커버(30)가 바디(20)에 대하여 연결 부분(저부)에서 접하여 연결 부분에서 떨어짐에 따라서 (상방을 향하여) 커버(30)와 바디(20)와의 사이가 서서히 떨어지도록, 커버(30)가 경사져서 배치된다.

그 때문에, 커버(30)를 바디(20)에 설치할 때, 커버(30)를 경사 상방에서 설치할 수 있기 때문에, 센서 기판(50)에 형성된 전자부품군에 커버(30) 안쪽의 리브(33a~33e)가 접하지 않는다. 이것에 의해, 센서 기판(50)에 형성된 회로의 설계자유도가 커지기 때문에, 센서 기판(50)을 바디(20) 안에서 효율 좋게 수용할 수 있다. 이것은, 열식유량계(10)의 소형화에 기여한다. 또한, 커버(30)의 조립성도 향상되기 때문에, 열식유량계(10)의 생산효율도 향상한다.

그리고, 커버(30)는 상부가 강제적으로 바디(20)에 접촉되어, 연결 돌기(31d)가 연결구(25d)에 스냅 핏(snap fit) 결합함과 동시에, 나사 삽입구(34)에 삽입된 나사(35)가 바디(20)의 나사구(26)에 나사 결합할 수 있다. 이 때문에, 커버(30)와 바디(20)에 의한 센서 기판(50)의 협지력을 높일 수 있다. 또한, 커버(30)의 바디(20)에의 설치에 있어서, 나사 고정할 곳이 1군데밖에 없다. 이와 같이, 열식유량계(10)는 종래의 열식유량계에 비하여, 커버(30)를 바디(20)에 설치하기 위한 나사 수가 감소한다. 이것에 의해서도, 열식유량계(10)는 경량화를 도모하고 있다.

게다가, 나사 고정된 부분이 유로 블록(40)의 배치위치 근방이기 때문에, 센서 기판(50)과 센서 가스켓(51)과의 밀착성을 한층 높일 수 있다. 이것에 의해, 피측정 유체의 외부누출을 확실하게 방지할 수 있다.

이어서, 상술한 구성을 가지는 열식유량계(10)의 작용에 관하여 설명한다. 열식유량계(10)에 있어서, 순방향의 흐름인 경우에는, 배관 블록(90)에서 유체입구(11)를 통해 유로 공간(21) 안으로 흘러들어가는 피측정 유체는 유로 공간(21)에 장착된 유로 블록(40)에 의해 센서 유로(S)로 흘러들어가는 것과, 바이패스 유로(B)로 흘러들어가는 것으로 분류된다. 그리고, 센서 유로(S) 및 바이패스 유로(B)에서 흘러나오는 피측정 유체는 합류하여 유체출구(12)를 통해 배관 블록(90)으로 흘러나간다.

한편, 역방향의 흐름인 경우에는, 배관 블록(90)에서 유체출구(12)를 통해 유로 공간(21) 안으로 흘러들어간 피측정 유체는 유로 공간(21)에 장착된 유로 블록(40)에 의해, 센서 유로(S)로 흘러들어가는 것과, 바이패스 유로(B)로 흘러들어가는 것으로 분류된다. 그리고, 센서 유로(S) 및 바이패스 유로(B)에서 흘러나온 피측정 유체는 합류하여 유체입구(11)를 통해 배관 블록(90)으로 흘러나간다.

여기서, 피측정 유체가 순방향 또는 역방향 중 어느 방향으로 흘러도, 센서 유로(S)로 흘러들어간 피측정 유체는 유로 블록(40) 내의 메시부(41m(도 4 참조), 44m(도 8 참조))를 통과한 후에, 센서 유로(S)로 흘러들어간다. 따라서, 매우 흐름이 조정된 상태의 피측정 유체가 센서 유로(S)를 흐른다. 그리고, 센서 유로(S)를 흐르는 피측정 유체는 센서 유로(S)에 탑재 설치된 발열 저항체(Rh)에서 열을 빼앗는다.

그렇게 하면, 센서 기판(50)에 형성된 도 15에 도시한 정온도차회로에 의해 유체온도 검출저항체(Rt)와 발열 저항체(Rh)가 일정한 온도차가 되도록 제어된다. 또한, 센서 기판(50)에 형성된 도 16에 도시한 출력회로에 의해, 직렬로 접속된 정전압(Vc)이 인가된 상류온도 검출저항체(R1)와 하류온도 검출저항체(R2)와의 중점 전위(Vout)가 측정신호로서 출력된다. 이때, 피측정 유체가 순방향의 흐름인 경우, 상류온도 검출저항체(R1)의 온도(저항값)가 저하되고, 하류온도 검출저항체(R2)의 온도(저항값)가 증가하기 때문에, 중점전위(Vout)가 증가한다. 한편, 피측정 유체가 역방향의 흐름인 경우에는 상류온도 검출저항체(R1)의 온도(저항값)가 증가하고 하류온도 검출저항체(R2)의 온도(저항값)가 저하하기 때문에, 중점 전위(Vout)는 저하한다. 이 때문에, 피측정 유체의 흐름 방향을 검지할 수 있다.

그리고, 바이패스 유로(B)를 유로 공간(21)에 장착한 유로 블록(40)에 의해 형성하고 있기 때문에, 유로 블록(40)을 구성하는 박판의 조합을 변경하여, 각 측정 범위에 적절한 바이패스비를 설정할 수 있다.

예를 들면, 중간 유량 범위(1~5L/min)이면, 도 18에 도시한 유로 블록(40a)을 이용하면 좋다. 또한, 도 18은 유로 블록(40a)을 구성하는 박판의 적층순을 설명하기 위한 도면이다. 유로 블록(40a)은 뒤에서 앞을 향하여 (센서 기판을 향하여), 도 18에 도시한 것처럼, 제1 메시판(41), 제1 유량 조정판(46), 제1 메시판(41), 제2 유량 조정판(47), 제1 메시판(41), 제2 유량 조정판(47), 제1 메시판(41), 제3 유량 조정판(48), 제2 메시판(44) 및 중앙 개구판(45)이 순서대로 적층되어 접착된 것이다.

여기서, 제1 유량 조정판(46)은 도 19에 도시한 것처럼, 위치결정부(46a), 외주부(46b) 및 유량 조정부(46c)가 남도록 에칭 가공한 것이다. 또한, 도 19는 제1 유량 조정판(46)을 나타내는 평면도이다. 이것에 의해, 제1 유량 조정판(46)에는 거의 H 형상의 개구부(46o)가 형성되어 있다. 또한, 제1 유량 조정판(46)의 두께는 0.3㎜이다. 또한, 위치결정부(46a)의 투영형상은 제1 메시판(41)의 위치결정부(41a)와 동일하다.

또한, 제2 유량 조정판(47)은 도 20에 도시한 것처럼, 위치결정부(47a), 외주부(47b) 및 유량 조정부(47c)가 남도록 에칭 가공한 것이다. 또한, 도 20은 제2 유량 조정판(47)을 나타내는 평면도이다. 이것에 의해, 제2 유량 조정판(47)에는 메시부(41m)나 메시부(44m)와 동일한 형상의 개구부(47o)가 형성되어 있다. 또한, 제2 유량 조정판(47)의 두께는 0.3㎜이다. 또한, 위치결정부(47a)의 투영형상은 제1 메시판(41)의 위치결정부(41a)와 동일하다.

또한, 제3 유량 조정판(48)은 도 21에 도시한 것처럼, 유로 공간(21)의 단면 형상과 동일형상을 이루고 있고, 외주부(48b) 및 유량 조정부(48c)가 남도록 에칭 가공한 것이다. 또한, 도 21은 제3 유량 조정판(48)을 나타내는 평면도이다. 이것에 의해, 제3 유량 조정판(48)에는 메시부(41m)나 메시부(44m)와 동일한 형상의 개구부(48o)가 형성되어 있다. 또한, 제3 유량 조정판(48)의 두께는 0.3㎜이다.

이와 같이, 제1 스페이서(42) 및 제2 스페이서(43)를 대신하여, 제1 유량 조정판(46), 제2 유량 조정판(47) 및 제3 유량 조정판(48)을 조립한 유로 블록(40a)을 이용하여, 바이패스 유로(B)의 유로면적을 작게 한다. 그리고, 상술한 유로 블록(40a)을 이용하여, 열식유량계(10)의 전체적인 유량을 5L/min으로 하여, 측정 유량 범위를 0~5L/min으로 할 수 있다.

또한, 예를 들면 적은 유량 범위(1L/min 이하)이면, 도 22에 도시한 유로 블록(40b)을 이용하면 좋다. 또한, 도 22는 유로 블록(40b)을 구성하는 박판의 적층순을 설명하기 위한 도면이다. 유로 블록(40b)은 뒤에서 앞을 향하여 (센서 기판을 향하여) 도 22에 도시한 것처럼, 제4 유량 조정판(49), 제1 메시판(41), 제2 유량 조정판(47), 제1 메시판(41), 제2 유량 조정판(47), 제1 메시판(41), 제2 유량 조정판(47), 제1 메시판(41), 제3 유량 조정판(48), 제2 메시판(44) 및 중앙 개구판(45)이 순서대로 적층되어 접착된 것이다.

여기서, 제4 유량 조정판(49)은 도 23에 도시한 것처럼, 위치결정부(49a) 및 유량 조정부(49c)가 남도록 에칭 가공하여, 거의 T 형상을 이룬 것이다. 또한, 도 23은 제4 유량 조정판(49)을 도시한 평면도이다. 그리고, 유량 조정부(49c)에는 삽입공(49h)이 형성되어 있다. 이 삽입공(49h)은 제4 유량 조정판(49)을 유로 공간(21) 안에 장착할 때에, 유로 공간(21)의 면(21b) 위에 형성된 돌기(23)에 삽입되도록 되어 있다. 또한, 제4 유량 조정판(49)의 두께는 0.3㎜이다.

이와 같이, 제4 유량 조정판(49)을 추가함과 동시에, 제1 스페이서(42) 및 제2 스페이서(43)를 대신하여, 제2 유량 조정판(47) 및 제3 유량 조정판(48)을 조립한 유로 블록(4b)을 이용하여, 바이패스 유로(B)의 유로 면적이 더 작아진다. 그리고, 상술한 유로 블록(40b)을 이용하여, 열식유량계(10)의 전체적인 유량을 0.5L/min으로 하고 측정유량 범위를 0~0.5L/min으로 할 수 있다.

이와 같이 하여, 열식유량계(10)에서는 유로 블록의 구성을 변경하여, 각 측정범위에 최적의 바이패스비를 설정할 수 있기 때문에, 쌍방향에 있어서 리니어(linear)한 출력특성을 얻을 수 있어서, 피측정 유체의 유량을 쌍방향에 있어서 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 센서 유로(S)에서는 매우 안정한 흐름의 피측정 유체가 흐르기 때문에, 출력의 진폭폭이 작고 매우 안정한 출력을 얻을 수 있다. 그리고 전기적 필터를 이용하지 않기 때문에, 응답성을 해치지 않는다.

이 때문에, 예를 들면, 열식유량계(10)를 반도체 칩 마운팅시에 핸들링의 진공흡착의 흡착 및 릴리스(release)의 확인에 이용한 경우, 흡착 및 릴리스(release)를 정확하게 판단할 수 있다. 왜냐하면, 흡착시와 비흡착시의 오리피스 내의 유량을 순간적으로 정확 또한 안정하게 계측할 수 있기 때문이다. 따라서, 흡착 및 릴리스(release)의 확인에 열식유량계(10)를 이용하여, 실제로는 흡착하고 있음에도 불구하고, 흡착하고 있지 않다고 오판단되지 않지 않아 정확하게 흡착을 확인할 수 있음과 동시에 릴리스(release)도 확인할 수 있다. 그리고, 열식유량계(10)는 박형화, 소형화 및 경량화를 도모하고 있기 때문에, 칩 마운터의 가동 헤드에 나란히 설치한 경우, 종래의 것에 비하여 가동 헤드의 관성력을 작게 할 수 있어서, 머신 택트를 향상시킬 수 있다. 또한, 유체입구(11) 및 유체출구(12)가 동일면에 형성되어 있기 때문에, 가동 헤드로의 설치성도 매우 좋다.

이상, 상세히 설명한 것처럼 본 실시형태에 관한 열식유량계(10)에 의하면, 바디(20)와 커버(30)로 형성되는 공간 내에서 센서 기판(50)이 수직으로 배치되어 있다. 또한, 피측정 유체의 출입구(11, 12)가 바디(20)의 동일면에 바디(20)의 안길이 방향의 중심선(C)에서 어긋나서 배치되어 있다. 그리고, 센서 기판(50)에 실장된 측정 칩(60)이 피측정 유체의 출입구(11, 12)와는 중심선(C)에 대하여 반대쪽에 배치되도록, 센서 기판(50)이 바디(20)와 커버(30)에 협지되어 고정되어 있다. 이러한 것에 의해, 유로 블록(40)을 제한하는 스페이스에 효율적으로 배치할 수 있음과 동시에, 센서 기판(50)의 크기에 제한되지 않고, 열식유량계(10)의 안길이 방향의 소형화, 즉 박형화를 도모할 수 있다. 또한, 이런 소형화 및 센서 기판(50)의 고정 부품을 필요로 하지 않기 때문에, 열식유량계(10)의 경량화도 도모할 수 있다.

그리고, 열식유량계(10)에서는 바디(20)에 형성된 유로 공간(21)에 유로 블록(40)을 장착하여 바이패스 유로(B)를 구성한 것에 의해, 피측정 유체의 최적의 바이패스비를 설정할 수 있기 때문에, 리니어(linear)한 출력특성을 얻을 수 있다. 또한, 유로 블록(40)에는 바이패스 유로(B)와 센서 유로(S)와의 사이에 배치되는 다층의 메시부(41m, 44m)가 구비되어 있다. 이것에 의해, 센서 유로(S)로 흘러들어간 피측정 유체의 흐름이 조정될 수 있다. 따라서, 매운 안정한 출력을 얻을 수 있다. 게다가, 측정 칩(60)에 상류온도 검출저항체(R1), 하류온도 검출저항체(R2), 발열 저항체(Rh) 및 유체온도 검출저항체(Rt)를 형성하고, 전기회로에 의해, 발열저항체(Rh)와 유체온도 검출저항체(Rt)가 일정한 온도차를 이루도록 제어하고, 상류온도 검출저항체(R1)와 하류온도 검출저항체(R2)와의 온도차에 기초하여 피측정 유체의 유량을 계측한다. 이것에 의해 쌍방향의 유량을 검지할 수 있다.

[실시예 2]

이어서, 실시예 2의 실시형태에 관한 열식유량계(70)의 개략구성을 도 24에 도시한다. 도 24는, 실시예 2의 실시형태에 관한 열식유량계(70)의 분해사시도이다. 도 24에 도시한 것처럼, 실시예 2의 실시형태에 관한 열식유량계(70)는 바디(72), 커버(74), 유로 블록(76) 및 센서 기판(78)을 포함한다. 그리고 유로 블록(76)이 바디(72)에 장착되며, 센서 기판(78)이 바디(72)에 수용된 상태로 바디(72)에 고정되어 있다. 그리고, 커버(74)를 바디(72)에 설치하고 있다. 이것에 의해, 실시예 1과 마찬가지로, 열식유량계(70) 안에 센서 유로(S) 및 센서 유로(S)에 대한 바이패스 유로(B)가 형성되어 있다. 이하의 설명에서는, 실시예 1과 동일한 구성요소에 관하여는 동일 부호를 붙여 설명을 생략하고, 다른 점을 중심으로 설명한다.

도 25는 실시예 2의 센서 기판(78)의 표면(表面)을 나타내는 평면도이며, 도 26은 실시예 2의 센서 기판(78)의 이면(裏面)을 나타내는 평면도이다. 도 27은 실시예 2의 센서 기판(78)을 구성하는 프린터 기판(82)의 표면(表面)을 나타내는 평면도이다. 도 26 및 도 27에 도시한 것처럼, 실시예 1과 다른 점으로서, 센서 기판(78)의 회로용 전극(54, 55, 56, 57, 58, 59)에 쓰로우 홀(through hole; 84)이 형성되어 있다. 이 쓰로우 홀(through hole; 84)은 센서 기판(78)의 표면(表面)과 이면(裏面)을 관통하는 관통공이다. 또한, 센서 기판(78)에 있어서, 도 25와 도 27에 도시한 패턴 영역은 센서 가스켓(86)이 접촉하는 부분이고, 플랫(flat)한 형상을 이루고 있다.

여기서, 측정 칩(60)을 센서 기판(78)에 실장할 때에는, 실시예 1과 마찬가지로, 측정 칩(60)의 저항체용 전극(64, 65, 66, 67, 68, 69)(도 14 참조)과, 센서 기판(78)의 회로용 전극(54, 55, 56, 57, 58, 59)의 각각을 용접이나 전도성 접착제 등의 접합재료로 접합한다. 그리고 측정 칩(60)의 저항체용 전극(64, 65, 66, 67, 68, 69)과 센서 기판(78)의 회로용 전극(54, 55, 56, 57, 58, 59)과의 사이에 공급된 접합재료 중, 나머지 접합재료는 쓰로우 홀(through hole; 84)을 통해 센서 기판(78)의 이면(裏面)으로 흐른다. 그 때문에, 측정 칩(60)의 저항체용 전극(64, 65, 66, 67, 68, 69)과 센서 기판(78)의 회로용 전극(54, 55, 56, 57, 58, 59) 사이의 전극 사이의 접합재료의 충진량을 균일하게 조정할 수 있다. 이것에 의해, 측정 칩(60)의 실장 높이의 정확도, 즉, 측정 칩(60)과 센서 기판(78)과의 사이의 거리의 정확도를 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 센서 유로(S)에 있어서, 측정 칩(60)을 소망하는 위치로 정확하게 배치할 수 있다. 또한, 센서 유로(S)에 있어서, 측정 칩(60)을 피측정 유체의 흐름 방향을 따라서 정확하게 배치할 수 있다. 따라서, 열식유량계(70)에 의하면, 피측정 유체의 유량의 계측 정확도가 향상한다.

또한, 도 24에 도시한 것처럼, 센서 기판(78)에 나사 삽입구(88)를 형성하고 있고, 이 나사 삽입구(88)에 나사(89)를 통과시키고, 이 나사(89)를 바디(72)의 나사구(미도시)에 체결하여, 센서 기판(78)을 바디(72)에 고정하고 있다. 이와 같이, 센서 기판(78)을 직접적으로 바디(72)에 고정하고 있기 때문에, 센서 기판(78)이 배치되는 위치를 소망하는 위치로 유지할 수 있고, 센서 기판(S)에 있어서 측정 칩(60)이 배치되는 위치를 소망하는 위치로 유지할 수 있다. 그 때문에, 측정 칩(60)에 의해 피측정 유체의 정확한 유량을 안정하게 계측할 수 있다. 따라서, 열식유량계(70)에 의하면, 피측정 유체의 유량의 계측정확도가 향상된다. 또한, 본 실시예에서는, 2부분에서 나사(89)를 체결하고 있지만, 나사(89)를 체결하는 부분의 수는 한정되지 않고, 1부분에 있어도 3부분 이상이어도 좋다.

또한, 도 24에 도시한 것처럼, 바디(72)에는 실시예 1의 바디(20)와 다른 점으로서, 상면에 연결구(25e)가 형성되어 있다. 또한 도 24나 도 28에 도시한 것처럼, 커버(74)에는 실시예 1의 커버(30)와 다른 점으로서, 상면(도 28에서는 우측)에 연결 돌기(31e)가 형성되어 있다. 그리고 연결 돌기(31a, 31b, 31c, 31d)를 연결구(25a, 25b, 25c, 25d)에 삽입함과 동시에 연결 돌기(31e)를 연결구(25e)에 삽입하여, 커버(74)를 바디(72)에 고정한다. 도 28은 커버(74)의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.

또한, 도 29~31에 도시한 것처럼, 실시예 2의 센서 가스켓(86)은 실시예 1의 센서 가스켓(51)과 다르며, 센서 가스켓(86)의 내주면(91)에서 더 안쪽으로 돌출하여 형성된 돌출부(92)에 볼록부(94)가 형성되어 있다. 상세히, 도 29에 도시한 것처럼, 볼록부(94)는 돌출부(92)에 있어서, 돌출부(92)의 돌출방향에 대하여 수직 방향의 양단에 형성되어 있고, 돌출부(92)의 돌출방향을 따라서 형성되어 있다. 또한, 볼록부(94)는 환상으로 형성된 센서 가스켓(86)의 중심 축 방향으로 돌출하도록 형성되어 있다. 그리고, 열식유량계(70)를 조립할 때에, 볼록부(94)는 유로 블록(76)과 센서 기판(78)의 표면(表面)에 접촉하여 탄성 변형한다. 이것에 의해, 센서 가스켓(86)이 유로 블록(76)이나 센서 기판(78)에 주어진 힘을 저감시킬 수 있고, 유로 블록(76)이나 센서 기판(78)을 보호하면서, 피측정 유체의 외부 누출을 방지하여 유량을 정확하게 계측할 수 있다.

또한, 유로 블록(76)은 실시예 1의 유로 블록(40)과 다른 점으로서, 4종류의 박판을 합계 10매 적층하여 구성하고 있다. 또한, 유로 블록(76)의 형상은 실시예 1의 유로 블록(40)의 형상과 다르다. 유로 블록(76)은 구체적으로 뒤에서 앞을 향하여 (센서 기판(78)을 향하여), 도 32에 도시한 것처럼, 제1 메시판(96), 스페이서(98), 제1 메시판(96), 스페이서(98), 제1 메시판(96), 스페이서(98), 제1 메시판(96), 스페이서(98), 제2 메시판(100) 및 중앙 개구판(102)이 순서대로 적층하여 접착된 것이다. 또한, 도 32는 유로 블록(76)을 구성하는 구성의 적층순을 설명하기 위한 도면이다.

또한, 도 33은 제1 메시판(96)의 평면도를 나타내고, 제 34는 스페이서(98)의 평면도를 나타내며, 도 35는 제2 메시판(100)의 평면도를 나타내고, 도 36은 중앙 개구판(102)의 평면도를 나타낸다. 제1 메시판(96)은 도 33에 도시한 것처럼, 거의 T자 형상을 이루고 있고, 상부에 위치결정부(96a)가 형성됨과 동시에 양쪽에 메시부(96m)가 형성되어 있다. 스페이서(98)는 도 34에 도시한 것처럼, 위치결정부(98a) 및 외주부(96b)가 남도록 에칭 가공된 것이고, 개구부(98o)가 형성되어 있다. 제2 메시판(100)은 도 35에 도시한 것처럼, 유로 공간(21)의 단면 형상과 동일 형상을 이루고 있고, 양쪽에 메시부(100m)가 형성되어 있다. 중앙 개구부(102)는 도 36에 도시한 것처럼, 유로 공간(21)의 단면 형상과 동일 형상을 이루고 있고, 중앙에 개구부(102o)가 형성되어 있다.

그리고, 실시예 2의 실시형태에 관한 열식유량계(70)는 제1 메시판(96)의 메시부(96m), 스페이서(98)의 개구부(98o), 제2 메시판(100)의 메시부(100m), 및 중앙 개구판(102)의 개구부(102o)에 의해, 연결 유로(15, 16)를 형성하고 있다.

이상, 상세히 설명한 것처럼, 실시예 2의 실시형태에 관한 열식유량계(70)에 의하면, 센서 기판(78)의 회로용 전극(54, 55, 56, 57, 58, 59)에 쓰로우 홀(through hole; 84)이 형성되어 있다. 이것에 의해, 측정 칩(60)의 저항체용 전극(64, 65, 66, 67, 68, 69)과 센서 기판(78)의 회로용 전극(54, 55, 56, 57, 58, 59)의 각각을 접합재료로 접합할 때에, 여분의 접합재료는 쓰로우 홀(through hole; 84)을 통해 센서 기판(78)의 이면(裏面)으로 흐른다. 그 때문에, 측정 칩(60)의 실장 높이의 정확도, 즉, 측정 칩(60)과 센서 기판(78)과의 사이의 거리의 정확도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 센서 유로(S)에 있어서, 측정 칩(60)을 소망하는 위치로 정확하게 배치할 수 있고, 또한, 측정 칩(60)을 피측정 유체의 흐름 방향을 따라서 정확하게 배치할 수 있기 때문에, 피측정 유체의 유량의 계측 정확도가 향상한다.

또한, 센서 기판(78)은 나사(89)에 의해 바디(72)에 직접적으로 고정되어 있기 때문에, 세서 유로(S)에 있어서, 측정 칩(60)이 배치되는 위치를 소망하는 위치로 유지할 수 있다. 그 때문에, 측정 칩(60)에 의해 피측정 유체의 정확한 유량을 안정하여 계측할 수 있기 때문에, 피측정 유체의 유량의 계측 정확도가 향상한다.

이 때문에, 예를 들면, 열식유량계(70)를 반도체 칩 마운팅시의 핸들링의 진공 흡착의 흡착 및 릴리스(release)의 확인에 이용한 경우, 흡착 및 릴리스(release)를 정확히 판단할 수 있다. 왜냐하면, 흡착시와 비흡착시의 오리피스 내의 유량을 순간에 정확 또한 안정하게 계측할 수 있기 때문이다. 따라서, 흡착 및 릴리스(release)의 확인에 열식유량계(70)를 이용하는 것에 의해, 실제로는 흡착하고 있음에도 불구하고, 흡착하고 있지 않다고 오판단되지 않지 않아 정확하게 흡착을 확인할 수 있음과 동시에 릴리스(release)도 확인할 수 있다.

또한, 상술한 실시형태는 다른 예시에 지나지 않고, 본 발명을 어떤 한정도 하지 않고, 그 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 개선, 변형이 가능한 것은 물론이다. 예를 들면, 상술한 실시형태에 있어서는 유로 블록으로서 3종류의 것을 예시하고 있지만, 이것에 한정하지 않고, 각 박판(41~49)을 임의로 조합하여 유로 블록을 구성할 수 있다.

또한, 상술한 실시형태에서는 유체입구(11) 및 유체출구(12)를 바디(20, 72)의 저면에 형성하고 있지만, 도 1이나 도 24에 있어서 바디(20, 72)의 우측 측면 저부 또는 배면 저부에 형성하여도 좋다. 또한, 이 경우에는 접속부(27a, 27b)의 형성 위치도 변경할 필요가 있다. 이것에 의해, 임의의 유체기구에 대하여 다양한 배치로 설치할 수 있다.

또한, 실시예 2의 센서 기판(78)과 마찬가지로, 실시예 1의 센서 기판(50)의 회로용 전극(54, 55, 56, 57, 58, 59)에 쓰로우 홀(through hole; 84)을 형성할 수 있다. 이것에 의해, 실시예 2의 실시형태에 관한 열식유량계(70)과 마찬가지로, 실시예 1의 실시형태에 관한 열식유량계(10)의 피측정 유체의 유량 계측의 정확도가 향상된다.

또한, 실시예 2의 센서 기판(78)과 마찬가지로, 실시예 1의 센서 기판(50)을 나사(89)에 의해 바디(20)에 직접적으로 고정할 수도 있다. 이것에 의해, 실시예 2의 실시형태에 관한 열식유량계(70)와 마찬가지로, 실시예 1의 실시형태에 관한 열식유량계(10)의 피측정 유체의 유량 계측의 정확도가 향상된다.

10 열식유량계
11 유체입구
12 유체출구
15 연결 유로
16 연결 유로
20 바디
21 유로 공간
25a, 25b, 25c, 25d, 25e 연결구
26 나사구
30 커버
31a, 31b, 31c, 31d, 31e 연결 돌기
32a, 32b, 32c 테이퍼부
33a, 33b, 33c, 33d, 33e 리브
34 나사 삽입구
35 나사
40 유로 블록
41 제1 메시판
42 제1 스페이서
43 제2 스페이서
44 제2 메시판
45 중앙 개구판
46 제1 유량 조정판
47 제2 유량 조정판
48 제3 유량 조정판
49 제4 유량 조정판
50 센서 기판
50a, 50b, 50c, 50d, 50e 리브 받침면
51 센서 가스켓
53 구멍
54~59 회로용 전극
60 측정 칩
63 구멍
64~69 저항체용 전극
70 열식유량계
72 바디
74 커버
76 유로 블록
78 센서 기판
84 쓰로우 홀(through hole)
86 센서 가스켓
88 나사 삽입구
89 나사
B 바이패스 유로
S 센서 유로

Claims (11)

1. 피측정 유체의 유량을 계측하기 위한 열선이 가설된 센서 유로 및 상기 센서 유로에 대한 바이패스 유로를 포함하는 열식유량계에 있어서,
   상기 열선이 형성된 측정 칩; 및
   상기 측정 칩이 실장됨과 동시에 상기 측정 칩에 전기적으로 접속되는 전기회로가 형성된 기판을 포함하며,
   상기 측정 칩의 전극과 상기 기판의 전극을 접합재료로 접합하여 상기 기판에 상기 측정 칩이 실장되어 있고,
   상기 기판의 전극에 관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열식유량계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기판은 상기 기판을 수용하는 바디에 체결수단으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 열식유량계.
3. 제2항에 있어서,
   상기 센서 유로와 상기 바이패스 유로를 분기시키는 유로 블록을 포함하고,
   상기 바디는 상기 유로 블록을 수용하며,
   상기 바디와 상기 바디의 개구부를 막는 커버로 형성된 공간 내에서 상기 기판이 수직으로 배치되고,
   피측정 유체의 출입구가 상기 바디와 동일면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 열식유량계.
4. 제3항에 있어서,
   상기 유로 블록에는 상기 센서 유로로 흘러들어가는 피측정 유체의 흐름을 조정하는 정류기구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열식유량계.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 출입구가 상기 바디의 안길이 방향 중심에서 어긋나서 바디 단부에 배치되며,
   상기 측정 칩이 상기 출입구와는 상기 바디의 안길이 방향에 대하여 반대쪽에 배치되어 있고,
   상기 유로 블록이 상기 출입구와 상기 기판의 사이에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 열식유량계.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 기판은 상기 바디에 장착된 가스켓에 밀착된 상태로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 열식유량계.
7. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 커버에는 상기 바디에 형성된 연결구에 삽입되는 연결 돌기가 형성되며,
   상기 연결구에 상기 연결 돌기를 삽입하면, 상기 커버가 상기 바디에 대하여 연결부분에서 접하고 연결부분에서 떨어짐에 따라서 상기 커버와 상기 바디와의 거리가 점점 늘어나도록, 상기 연결 돌기에는 상기 커버를 경사져서 배치하기 위한 테이퍼가 형성되어 있고,
   상기 연결 돌기가 상기 연결구에 삽입된 상태에서 상기 커버가 상기 바디에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 열식유량계.
8. 제5항에 있어서,
   상기 기판은 상기 바디에 장착된 가스켓에 밀착한 상태로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 열식유량계.
9. 제5항에 있어서,
   상기 커버에는 상기 바디에 형성된 연결구에 삽입되는 연결 돌기가 형성되며,
   상기 연결구에 상기 연결 돌기를 삽입하면, 상기 커버가 상기 바디에 대하여 연결부분에서 접하고 연결부분에서 떨어짐에 따라서 상기 커버와 상기 바디와의 거리가 점점 늘어나도록, 상기 연결 돌기에는 상기 커버를 경사져서 배치하기 위한 테이퍼가 형성되어 있고,
   상기 연결 돌기가 상기 연결구에 삽입된 상태에서 상기 커버가 상기 바디에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 열식유량계.
10. 제6항에 있어서,
    상기 커버에는 상기 바디에 형성된 연결구에 삽입되는 연결 돌기가 형성되며,
    상기 연결구에 상기 연결 돌기를 삽입하면, 상기 커버가 상기 바디에 대하여 연결부분에서 접하고 연결부분에서 떨어짐에 따라서 상기 커버와 상기 바디와의 거리가 점점 늘어나도록, 상기 연결 돌기에는 상기 커버를 경사져서 배치하기 위한 테이퍼가 형성되어 있고,
    상기 연결 돌기가 상기 연결구에 삽입된 상태에서 상기 커버가 상기 바디에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 열식유량계.
11. 제8항에 있어서,
    상기 커버에는 상기 바디에 형성된 연결구에 삽입되는 연결 돌기가 형성되며,
    상기 연결구에 상기 연결 돌기를 삽입하면, 상기 커버가 상기 바디에 대하여 연결부분에서 접하고 연결부분에서 떨어짐에 따라서 상기 커버와 상기 바디와의 거리가 점점 늘어나도록, 상기 연결 돌기에는 상기 커버를 경사져서 배치하기 위한 테이퍼가 형성되어 있고,
    상기 연결 돌기가 상기 연결구에 삽입된 상태에서 상기 커버가 상기 바디에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 열식유량계.
    
    

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