WO2023073791A1 - 空気流量計 - Google Patents

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WO2023073791A1
WO2023073791A1 PCT/JP2021/039381 JP2021039381W WO2023073791A1 WO 2023073791 A1 WO2023073791 A1 WO 2023073791A1 JP 2021039381 W JP2021039381 W JP 2021039381W WO 2023073791 A1 WO2023073791 A1 WO 2023073791A1
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WO
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passage
ventilation
flow rate
sub
package
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PCT/JP2021/039381
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French (fr)
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瑞紀 芝田
孝之 余語
琳琳 張
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Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Astemo Ltd
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Publication date
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Priority to JP2023555916A priority patent/JP7629537B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow

Definitions

  • the present invention relates to an air flow meter.
  • a thermal air flow meter is known as one of the air flow meters that measure the air flow rate.
  • a thermal air flow meter is a device that measures an air flow rate by conducting heat transfer with the air to be measured.
  • a thermal air flow meter is used, for example, to measure the flow rate of air drawn into an internal combustion engine such as an automobile.
  • thermal air flow meters that have a package in which a diaphragm is formed on a semiconductor chip using micromachining technology, a resistor is provided on the diaphragm, and the semiconductor chip is sealed with resin (for example, patent Reference 1).
  • a resistor is formed on the main surface of the diaphragm, and a recess (gap) is formed on the back side of the diaphragm located on the side opposite to the main surface.
  • a recess is formed on the back side of the diaphragm located on the side opposite to the main surface.
  • a ventilation passage leading to a recess on the back side of the diaphragm is formed in the package, and the ventilation passage communicates with the sub-passage in which the diaphragm is arranged.
  • a ventilation system from the ventilation passage to the sub-passage is provided to prevent dust, contaminants, water, and other foreign objects from entering the sub-passage from the main passage.
  • a slit is formed in the middle of the path.
  • An object of the present invention is to provide an air flow meter capable of effectively suppressing deformation of the diaphragm and improving the measurement accuracy of the air flow rate.
  • the present application includes a plurality of means for solving the above problems.
  • a diaphragm having a flow rate detecting portion formed on its main surface for detecting the flow rate of air flowing through a passage, a recess formed on the back side of the diaphragm, a first package portion arranged in a state in which the diaphragm is exposed, and the first package portion.
  • a flow rate detection sensor having a first package portion and a second package portion integrally formed, the first package portion being arranged in the sub passage and the second package portion being arranged in the circuit chamber; Air flow meter.
  • a ventilation passage leading to the recess is formed inside the package portion, and the recess has a first ventilation passage communicating with the secondary passage via the ventilation passage and a passage different from the first ventilation passage via the ventilation passage. and a second ventilation path that communicates with the sub-passage through a plurality of ventilation paths including at least the sub-passage.
  • FIG. 1 is a front view of an air flow meter according to this embodiment
  • FIG. FIG. 3 is a diagram showing a state in which a cover of the air flow meter shown in FIG. 2 is removed
  • 4 is a view of the air flow meter shown in FIG. 3 in which a protective layer and a sealing layer are made transparent
  • FIG. It is a sectional view showing the arrangement state of the flow rate detection sensor in the air flowmeter concerning this embodiment.
  • It is a bottom view of a flow rate detection sensor. It is the perspective view which looked at the flow rate detection sensor from the upper surface side.
  • FIG. 9 is a perspective view including a cross section at position AA of FIG. 8;
  • FIG. 9 is a perspective view including a cross-section at BB of FIG. 8; It is the figure which looked at the lead frame from the upper surface side. It is the figure which expanded the C section of FIG. It is the figure which expanded the D section of FIG.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an internal combustion engine control system provided with an air flow meter according to this embodiment.
  • air 2 passes through an air cleaner 21, a main passage 22, a throttle body 23, and an intake manifold 24 based on the operation of an internal combustion engine 10 comprising engine cylinders 11 and engine pistons 12. , into the combustion chamber of the engine cylinder 11 .
  • the main passage 22 is formed by the intake body.
  • the air flow meter 20 is arranged in the middle of the main passage 22 .
  • the air flow meter 20 is a device that measures the flow rate of the air 2 flowing through the main passage 22 . In this embodiment, the case where the air flow meter 20 is a thermal air flow meter will be described as an example.
  • the fuel injection valve 14 injects a predetermined amount of fuel based on the air flow rate measured by the air flow meter 20 .
  • the fuel and air are introduced into the combustion chamber via the intake valve 15 while being mixed with each other.
  • the mixed gas of fuel and air led to the combustion chamber is explosively combusted by spark ignition of the spark plug 13 to generate mechanical energy.
  • the gas after combustion is led to an exhaust pipe through an exhaust valve 16 and discharged out of the vehicle as exhaust gas 3 from the exhaust pipe.
  • the flow rate of air led to the combustion chamber is controlled by the throttle valve 25.
  • the opening of the throttle valve 25 changes according to the operation of an accelerator pedal (not shown).
  • a throttle angle sensor 26 measures the opening of the throttle valve 25 .
  • the rotation angle sensor 17 is a sensor for measuring the positions and states of the engine piston 12, the intake valve 15, and the exhaust valve 16, and for measuring the rotational speed of the internal combustion engine 10.
  • the oxygen sensor 28 is a sensor for measuring the state of the mixture ratio between the amount of fuel and the amount of air from the state of the exhaust gas 3 .
  • the control device 4 controls the fuel injection amount by the fuel injection valve 14 and the ignition timing by the spark plug 13 based on the measurement results of the air flow meter 20 and the rotation angle sensor 17 . Further, the control device 4 controls the amount of air bypassing the throttle valve 25 with the idle air control valve 27 when the internal combustion engine 10 is in an idling state.
  • FIG. 2 is a front view of the air flow meter according to this embodiment.
  • the air flow meter 20 is attached to the main passage 22 in the direction shown in FIG. Defines direction and left-right direction.
  • the air flow meter 20 includes a housing 30, a cover 31 attached to the housing 30, and a flow detection sensor 32 (see FIG. 3) housed in a space formed by the housing 30 and the cover 31. and have.
  • a housing 29 of the air flow meter 20 is composed of a housing 30 and a cover 31 .
  • the housing 30 has a rectangular housing body portion 35 in front view, a flange portion 36 formed on the upper end side of the housing body portion 35 , and a connector portion 37 projecting from the flange portion 36 .
  • the cover 31 is attached to the housing body portion 35 of the housing 30 .
  • a housing 29 consisting of a housing 30 and a cover 31 has one air inlet 38 and three air outlets 39a and 39b.
  • the flange portion 36 is a portion for fixing the air flow meter 20 to the intake body forming the main passage 22 .
  • the connector portion 37 is a portion for electrically connecting the air flow meter 20 to the control device 4 .
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which the cover 31 of the air flow meter 20 shown in FIG. 2 is removed.
  • the housing main body 35 is formed with a sub-passage 40 through which the air to be measured flows, and a circuit chamber 41 separated from the sub-passage 40 .
  • the secondary passage 40 is a passage that connects the one air inlet 38 and the two air outlets 39a and 39b.
  • the subpassage 40 has a first subpassage 40a and a second subpassage 40b.
  • the first sub-passage 40 a and the second sub-passage 40 b are branched in the middle of the sub-passage 40 .
  • the air outlet 39a opens at the end of the first sub-passage 40a
  • the air outlet 39b opens at the end of the second sub-passage 40b
  • the second sub-passage 40b is formed by bending into a U shape.
  • a plurality of concave grooves 42a to 42g are formed in the housing body portion 35.
  • a plurality of recessed grooves 42 a to 42 g are formed so as to surround the sub-passage 40 and circuit chamber 41 .
  • the cover 31 is formed with a plurality of ridges (not shown) corresponding to the plurality of grooves 42a-42g.
  • the plurality of recessed grooves 42a to 42g and the plurality of ridges fit together when the cover 31 is attached to the housing main body 35. As shown in FIG. Then, this fitting portion is hermetically sealed with a sealing material such as silicone resin.
  • the circuit chamber 41 is formed adjacent to the second auxiliary passage 40b.
  • a circuit board 43 is attached to the circuit chamber 41 .
  • a portion 43a of the circuit board 43 is arranged to protrude from the circuit chamber 41 to the second auxiliary passage 40b.
  • a flow rate detection sensor 32 and two pressure sensors 44 and 45 are mounted on the circuit board 43 . Both the flow rate detection sensor 32 and the respective pressure sensors 44 and 45 are configured by semiconductor packages.
  • a protective layer 46 is formed on the circuit board 43 , and a sealing layer 47 is formed on the semiconductor package constituting the flow rate detection sensor 32 .
  • FIG. 4 is a view of the air flow meter 20 shown in FIG. 3 in which the protective layer 46 and the sealing layer 47 are made transparent. As can be seen from FIG.
  • the flow rate detection sensor 32 has a plurality of lead terminals 50. As shown in FIG. Also, the pressure sensor 44 has a plurality of lead terminals 48 and the pressure sensor 45 also has a plurality of lead terminals 49 .
  • the flow rate detection sensor 32 and the respective pressure sensors 44 and 45 are configured by SOP (Small Outline Package), which is one form of semiconductor package.
  • the flow rate detection sensor 32 and the pressure sensors 44 and 45 are both mounted on the circuit board 43 by soldering.
  • the plurality of lead terminals 50 of the flow rate detection sensor 32 are soldered to a plurality of electrode portions (not shown) formed on the circuit board 43 corresponding to the mounting positions of the flow rate detection sensor 32.
  • a plurality of lead terminals 48 of the pressure sensor 44 are soldered to a plurality of electrodes (not shown) formed on the circuit board 43
  • a plurality of lead terminals 49 of the pressure sensor 45 are connected to the circuit board. It is soldered to a plurality of electrode portions (not shown) formed on 43 .
  • the protective layer 46 is a layer for protecting the lead terminals 48 of the pressure sensor 44 , the lead terminals 49 of the pressure sensor 45 , and the lead terminals 50 of the flow rate detection sensor 32 .
  • Protective layer 46 is formed of, for example, silicone resin.
  • the sealing layer 47 is a layer for filling and sealing a gap formed between the semiconductor package and the cover 31 when the cover 31 is attached to the housing main body 35 .
  • the sealing layer 47 is made of silicone resin, for example. 5 shows a structure in which the protrusion 31c of the cover 31 is fitted into the groove 42c of the housing main body 35, and the fitted portion is sealed with a sealing material 34 such as silicone resin. However, a similar sealing structure is also applied to the fitting portion between the groove and the ridge (not shown).
  • FIG. 6 is a top view of the flow rate detection sensor 32
  • FIG. 7 is a bottom view of the flow rate detection sensor 32
  • FIG. 8 is a perspective view of the flow rate detection sensor 32 from the top side
  • FIG. 9 is a perspective view of the flow rate detection sensor 32 viewed from the bottom side.
  • 10 is a perspective view including a cross section taken along line AA of FIG. 8
  • FIG. 11 is a perspective view including a cross section taken along line BB of FIG.
  • the flow rate detection sensor 32 includes a lead frame 51, a plate 52 attached to the lead frame 51, a flow rate detection element 53 mounted on the lower surface of the plate 52, and the flow rate detection element 53.
  • An LSI element 54 mounted on the lower surface of the plate 52 together with the detection element 53, a resin sheet 55 attached to the upper surface of the lead frame 51, a package section 56 for sealing the lead frame 51, the LSI element 54, etc. It has The flow rate detection element 53 and the LSI element 54 are semiconductor chips based on a semiconductor substrate such as silicon. LSI is an abbreviation for Large Scale Integration.
  • FIG. 12 is a top view of the lead frame 51.
  • the lead frame 51 has a plate-like portion 60 in addition to the plurality of lead terminals 50 described above. Each lead terminal 50 is bent into a gull-wing shape. The lower surface of the plate-like portion 60 is attached to the upper surface of the plate 52 described above.
  • the plate 52 is a member for relieving stress due to the difference in linear expansion coefficients between the lead frame 51 and the flow rate detection element 53 and LSI element 54 .
  • a through hole 52a (see FIG. 10) is formed in the plate 52 .
  • the through hole 52 a communicates with the through hole 63 of the lead frame 51 and the recess 68 of the flow rate detecting element 53 .
  • the plate 52 may be provided as required. Some lead terminals 50 of the plurality of lead terminals 50 are connected to the plate-like portion 60 , and the other lead terminals 50 are electrically connected to the LSI element 54 via bonding wires 65 . Also, the flow rate detection element 53 and the LSI element 54 are electrically connected via a bonding wire 66 (see FIG. 10).
  • the bonding wires 65, 66 are composed of gold wires, for example.
  • Two grooves 61 are formed on the upper surface of the plate-like portion 60 . Further, the plate-like portion 60 is formed with four punch holes 62 and two through holes 63 and 64 .
  • the two grooves 61 correspond to ventilation passages leading to the recess 68 and are formed parallel to each other.
  • the two grooves 61 are elongated along the longitudinal direction of the plate-like portion 60 (horizontal direction in FIG. 12). One end in the length direction of each groove 61 is curved in an arc and connected to a through hole 63 , and the other end in the length direction of each groove 61 is curved in an arc and connected to a through hole 64 . . Both of the through holes 63 and 64 are circular.
  • the size of the through hole 64 is preferably set to a diameter of 0.3 mm or less so that foreign matter does not enter the groove 61 through the through hole 64 .
  • the shape of the through-holes 63 and 64 is not limited to circular, and may be any shape such as polygonal.
  • the flow rate detection element 53 has a diaphragm 67.
  • the diaphragm 67 is formed by leaving a thin portion of the semiconductor substrate serving as the base of the flow rate detecting element 53 .
  • the lower surface of the diaphragm 67 corresponds to the main surface of the diaphragm 67 and the upper surface of the diaphragm 67 corresponds to the rear surface of the diaphragm 67 .
  • a flow rate detector (not shown) is formed on the lower surface of the diaphragm 67 .
  • the flow rate detector is a portion that detects the flow rate of the air flowing through the second sub-passage 40 b of the sub-passage 40 .
  • the flow rate detector is composed of, for example, a heating resistor and a pair of temperature measuring resistors.
  • a concave portion 68 is formed on the upper surface side of the diaphragm 67 .
  • the recess 68 forms a recessed space.
  • the recess 68 is open on the side opposite to the diaphragm 67 and has an area larger than that of the diaphragm 67 .
  • the flow rate detection element 53 is fixed to the plate 52 with an adhesive (not shown), and the LSI element 54 is also fixed to the plate 52 with an adhesive (not shown).
  • the LSI element 54 controls the amount of heat generated by the resistor in the flow rate detection portion of the flow rate detection element 53 and outputs a signal representing the air flow rate detected by the flow rate detection portion to the outside via the lead terminal 50 .
  • the resin sheet 55 is attached to the top surface of the lead frame 51 .
  • the resin sheet 55 is a rectangular sheet elongated in the longitudinal direction of the flow rate detection sensor 32, and is made of polyimide tape, for example.
  • the resin sheet 55 is attached to the lead frame 51 so as to cover the grooves 61 and the through holes 63 of the lead frame 51 .
  • a circular through hole 70 (see FIGS. 8 and 10) is formed in the resin sheet 55 .
  • FIG. 13 is an enlarged view of the C portion of FIG.
  • the through hole 70 of the resin sheet 55 has a larger dimension than the through hole 64 of the lead frame 51 .
  • the through holes 64 and 70 are arranged concentrically.
  • the package portion 56 is obtained by molding a thermosetting resin into a predetermined shape, for example. As shown in FIGS. 6 and 7, the package portion 56 has a first package portion 56a and a second package portion 56b integrally formed with the first package portion 56a.
  • the first package portion 56a is resin-sealed mainly on the flow rate detection element 53 side
  • the second package portion 56b is mainly resin-sealed on the LSI element 54 side.
  • the first package portion 56a is arranged in the second sub-passage 40b of the sub-passage 40
  • the second package portion 56b is arranged in the circuit chamber 41 (see FIGS. 3 and 5).
  • the first package portion 56a is formed wider than the second package portion 56b.
  • the plurality of lead terminals 50 described above are arranged on two sides of the second package portion 56b.
  • a first opening 71 is formed in the upper surface of the first package portion 56a, and a second opening 72 is formed in the upper surface of the second package portion 56b.
  • the first opening 71 is circular in plan view, and the second opening 72 is also circular in plan view.
  • the first opening 71 is formed in a trapezoidal cross section so that the diameter gradually increases toward the upper surface of the first package portion 56a, and the second opening 72 gradually increases toward the lower surface of the second package portion 56b. It is formed to have a trapezoidal cross section so that the diameter increases. As shown in FIG.
  • the second opening 72 is larger than the through hole 70 of the resin sheet 55 . Also, the second opening 72 is arranged concentrically with the through hole 64 and the through hole 70 .
  • a bank portion 73 (see FIGS. 5 and 6) is formed on the upper surface of the package portion 56 . The bank portion 73 is formed near the boundary between the first package portion 56a and the second package portion 56b. The aforementioned sealing layer 47 (FIG. 3) is arranged closer to the second package portion 56b than the bank portion 73 is.
  • a ventilation part 74 is formed on the lower surface side of the package part 56 as shown in FIGS.
  • the ventilation part 74 is a part for passing the air flowing through the second sub-passage 40 b of the sub-passage 40 .
  • the ventilation part 74 is formed in a concave shape by thinning the thickness dimension of the first package part 56a except for the convex part 75 provided on the lower surface of the first package part 56a.
  • the lower surface of the diaphragm 67 described above is arranged in a state of being exposed to the concave space of the ventilation portion 74 .
  • a third opening 76 is formed in the lower surface of the second package portion 56b.
  • the third opening 76 is formed to have a trapezoidal cross section so that the diameter gradually increases toward the lower surface of the second package portion 56b.
  • the third opening 76 is arranged concentrically with the through hole 64 of the lead frame 51, as shown in FIG.
  • FIG. 14 is an enlarged view of part D in FIG.
  • the end portion 50a of the lead terminal 50 is arranged to protrude downward from the lower surface of the package portion 56 by a slight amount ⁇ t.
  • a terminal portion 50 a of the lead terminal 50 is a portion to be soldered to an electrode portion of the circuit board 43 . Therefore, as shown in FIG. 5 , when the flow rate detection sensor 32 is mounted on the circuit board 43 , the package section 56 is slightly lifted from the circuit board 43 . Therefore, between the circuit board 43 and the package portion 56, a minute gap 77 is formed corresponding to the protrusion amount .DELTA.t. This gap 77 is a gap for ventilation that allows communication between the third opening 76 and the second sub-passage 40b.
  • the periphery of the second package portion 56b is sealed with the protective layer 46 and the sealing layer 47, and a gap 77 is formed in this sealed region.
  • the dimension of the gap 77 in the thickness direction of the package portion 56 is preferably set to a dimension that can prevent foreign matter flowing through the sub-passage 40 together with the air from entering the third opening 76 through the gap 77 .
  • Foreign matter is, for example, water or dust.
  • two grooves 61 are formed inside the package portion 56 as ventilation passages.
  • One end of the groove 61 is connected to the recess 68 via the through hole 52a of the plate 52. As shown in FIG. That is, one end of the groove 61 communicates with the recess 68 via the through hole 52a.
  • the other end of the groove 61 is connected to a through hole 64 as a branch. That is, the other end of groove 61 communicates with through hole 64 .
  • the branching portion is a portion where the first ventilation path 81 and the second ventilation path 82 shown in FIG.
  • the through hole 64 opens to both the second opening 72 and the third opening 76, as shown in FIGS.
  • the second opening 72 forms part of the first ventilation path 81 and the third opening 76 forms part of the second ventilation path 82 .
  • the first ventilation path 81 and the second ventilation path 82 are formed using two grooves 61 formed in the lead frame 51 as ventilation paths. Also, the first ventilation path 81 and the second ventilation path 82 are branched into one and the other from a through hole 64 as a branch portion formed in the lead frame 51 . That is, the first ventilation path 81 and the second ventilation path 82 are paths different from each other. Specifically, the first ventilation path 81 communicates with the circuit chamber 41 from the through hole 64 through the second opening 72, and further from the circuit chamber 41 through the ventilation section 80 (see FIGS. 3 and 4) to the second ventilation path 81. It communicates with the secondary passage 40b. Pressure sensors 44 and 45 are arranged in the middle of the first ventilation path 81 . On the other hand, the second ventilation path 82 communicates from the through hole 64 through the third opening 76 to the gap 77, and communicates through the gap 77 to the second sub-passage 40b.
  • the ventilation part 80 is a part that ventilates the second sub-passage 40b and the circuit chamber 41 at a position away from the second package part 56b. As shown in FIG. 3, the ventilation part 80 is formed so as to communicate the second sub-passage 40b and the circuit chamber 41 at a bent portion (folded portion) of the second sub-passage 40b.
  • the ventilation section 80 is configured by an introduction passage including a plurality of ventilation sections 80a. As for the introduction passage, it is preferable to employ a configuration similar to that of the "pressure introduction passage" described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-67510. However, the configuration of the introduction passage may adopt a configuration different from the "pressure introduction passage" described in the above publication.
  • the two grooves 61 form the ventilation passage inside the package portion 56, and the secondary passage 40 (second It has a first ventilation path 81 and a second ventilation path 82 communicating with the secondary passage 40b). Also, the first ventilation path 81 and the second ventilation path 82 are formed as follows.
  • the first ventilation path 81 includes a through hole 52a formed in the plate 52, a groove 61 connected at one end to the through hole 52a, a through hole 64 connected to the other end of the groove 61, and a through hole 64 connected to the other end of the groove 61. It is formed so as to pass through a second opening 72 that exposes the hole 64, the circuit chamber 41, and a ventilation section 80 that communicates the circuit chamber 41 with the second auxiliary passage 40b.
  • the second ventilation path 82 includes a through hole 52a formed in the plate 52, a groove 61 connected at one end to the through hole 52a, a through hole 64 connected to the other end of the groove 61, and a through hole 64 connected to the other end of the groove 61. It is formed so as to pass through a third opening 76 that exposes the hole 64 and a gap 77 that communicates with the third opening 76 .
  • the recessed portion 68 on the back side of the diaphragm 67 communicates with the sub-passage 40 (second sub-passage 40b) through the two ventilation paths 81 and 82 using the groove 61 as the ventilation path. Therefore, according to the air flow meter 20 according to the present embodiment, compared to the case where only one ventilation path connecting the recess 68 and the sub-passage 40 is formed as described in Patent Document 1, , the ventilation performance (ventilation efficiency) between the recess 68 and the sub-passage 40 can be enhanced.
  • the pressure in the space within the recess 68 can be quickly brought close to the pressure in the space within the sub-passage 40. .
  • the pressure in the space on the main surface side and the back surface side of the diaphragm 67 can be maintained evenly, and deformation of the diaphragm 67 can be effectively suppressed. Therefore, it is possible to suppress the characteristic fluctuation of the flow rate detection sensor 32 due to the deformation of the diaphragm 67 and improve the measurement accuracy of the air flow rate.
  • one end of the groove 61 forming the ventilation passage is connected to the recess 68, and the other end of the groove 61 is connected to the through hole 64 as a branch.
  • the first ventilation path 81 and the second ventilation path 82 can be branched at a position close to the recess 68 while preventing foreign matter from entering the recess 68 with the groove 61 . Therefore, even if pressure fluctuation occurs in the space within the sub passage 40, the pressure in the space within the recess 68 can be quickly changed according to this pressure fluctuation. Therefore, deformation of the diaphragm 67 can be suppressed more effectively.
  • the branch portion by configuring the branch portion with the through hole 64, the circuit chamber 41 in which the second package portion 56b is arranged and the third opening portion 76 provided in the second package portion 56b are A state of communication is established through the through hole 64 . Therefore, compared to the case where the first ventilation path 81 and the second ventilation path 82 are branched by a non-through hole (not shown), the air resistance of the entire ventilation path can be reduced. Moreover, the space in the circuit chamber 41 and the space in the third opening 76 can be maintained at a uniform pressure. Therefore, the interaction between the first ventilation path 81 and the second ventilation path 82 can effectively suppress the pressure difference between the recess 68 and the sub-passage 40 .
  • the ventilation performance between the sub-passage 40 and the circuit chamber 41 is improved, so the first ventilation path
  • the pressure sensors 44 and 45 in the middle of 81, the accuracy and responsiveness of the pressure sensors 44 and 45 can be improved.
  • the first ventilation path 81 includes a ventilation part 80 that ventilates the sub-passage 40 and the circuit room 41 at a position away from the second package part 56b
  • the second ventilation path 82 is It includes a ventilation gap 77 formed between the package portion 56 and the circuit board 43 .
  • the length of the second ventilation path 82 becomes shorter than the length of the first ventilation path 81 . Therefore, by forming the second ventilation path 82 in addition to the first ventilation path 81 , the pressure in the recess 68 can quickly follow the pressure fluctuations on the main surface side of the diaphragm 67 .
  • a ventilation gap 77 is formed wide in the depth direction of FIG. Therefore, the second sub-passage 40b and the third opening 76 can be maintained at a uniform pressure.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications.
  • the details of the present invention have been described for easy understanding, but the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described in the above-described embodiments.
  • part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment.
  • add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.
  • the air flow meter 20 has two ventilation paths 81 and 82, but the air flow meter 20 may have three or more ventilation paths.
  • one of the plurality of ventilation paths may be formed through, for example, a ventilation groove formed in the sealing layer 47 .
  • the ventilation passage is formed by two grooves 61, but the number of grooves 61 may be one, or three or more.

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Abstract

空気流量計は、副通路と回路室とを有する筐体と、流量検出センサとを備える。流量検出センサは、流量検出部が主面に形成されたダイアフラムと、ダイアフラムの裏面側に形成された凹部と、第１パッケージ部及び第２パッケージ部を有するパッケージ部とを有し、第１パッケージ部が副通路に配置され、第２パッケージ部が回路室に配置される。パッケージ部の内部には、凹部につながる通気通路が形成され、凹部は、通気通路を介して副通路に連通する複数の換気経路を介して副通路に連通している。

Description

空気流量計
　本発明は、空気流量計に関する。
　空気流量を計測する空気流量計の一つとして熱式空気流量計が知られている。熱式空気流量計は、計測対象である空気との間で熱伝達を行うことにより、空気流量を計測する機器である。熱式空気流量計は、自動車などの内燃機関に吸入される空気の流量を計測する場合などに用いられる。
　近年では、マイクロマシニング技術によって半導体チップにダイアフラムを形成し、このダイアフラム上に抵抗体を設けて、半導体チップを樹脂で封止したパッケージを備える熱式空気流量計が注目されている（たとえば、特許文献１）。
　特許文献１に記載された熱式空気流量計においては、ダイアフラムの主面に抵抗体を形成し、主面と反対側に位置するダイアフラムの裏面側に凹部（空隙）を形成している。このような構成では、ダイアフラムの主面側の圧力と裏面側の圧力に差が生じると、この圧力差によってダイアフラムが変形し、空気流量の計測精度が低下するおそれがある。
　このため、特許文献１に記載された熱式空気流量計では、ダイアフラム裏面側の凹部につながる通気通路をパッケージ内に形成し、その通気通路を、ダイアフラムが配置される副通路に連通させている。また、特許文献１に記載された熱式空気流量計では、主通路から副通路へと侵入した塵埃、汚染物質、水などの異物が回路室に入り込まないよう、通気通路から副通路に至る換気経路の途中にスリットを形成している。
特開２０１４―７１０３２号公報
　しかしながら、本発明者らが鋭意検討したところ、特許文献１に記載された熱式空気流量計の構成を採用した場合でも、特定の状況になると、ダイアフラムに変形が生じることが判明した。具体的には、副通路を所定量以上の空気が流れる高流量域になると、副通路が負圧となって、副通路内の空間と回路室内の空間とに圧力差が生じ、ダイアフラムが変形するおそれがあることが判明した。
　本発明の目的は、ダイアフラムの変形を有効に抑制し、空気流量の計測精度を高めることができる空気流量計を提供することにある。
　上記課題を解決するために、たとえば、請求の範囲に記載された構成を採用する。
　本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一つを挙げるならば、計測対象の空気が流れる副通路と、副通路と区画された回路室とを有する筐体と、副通路を流れる空気の流量を検出する流量検出部が主面に形成されたダイアフラムと、ダイアフラムの裏面側に形成された凹部と、ダイアフラムを露出する状態に配置してなる第１パッケージ部及び該第１パッケージ部と一体構造をなす第２パッケージ部を有するパッケージ部とを有し、第１パッケージ部が副通路に配置され、第２パッケージ部が回路室に配置された流量検出センサと、を備える空気流量計である。パッケージ部の内部には、凹部につながる通気通路が形成され、凹部は、通気通路を介して副通路に連通する第１の換気経路と、通気通路を介して第１の換気経路とは異なる経路で副通路に連通する第２の換気経路と、を少なくとも含む複数の換気経路を介して副通路に連通している。
　本発明によれば、ダイアフラムの変形を有効に抑制し、空気流量の計測精度を高めることができる。
　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って明らかにされる。
本実施形態に係る空気流量計を備える内燃機関制御システムの構成例を示す図である。 本実施形態に係る空気流量計の正面図である。 図２に示す空気流量計のカバーを取り外した状態を示す図である。 図３に示す空気流量計において保護層及び封止層を透明化した図である。 本実施形態に係る空気流量計における流量検出センサの配置状態を示す断面図である。 流量検出センサの上面図である。 流量検出センサの下面図である。 流量検出センサを上面側から見た透視図である。 流量検出センサを下面側から見た透視図である。 図８のＡ－Ａ位置での断面を含む透視図である。 図８のＢ－Ｂ位置での断面を含む透視図である。 リードフレームを上面側から見た図である。 図８のＣ部を拡大した図である。 図１０のＤ部を拡大した図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　（内燃機関制御システムの構成）
　図１は、本実施形態に係る空気流量計を備える内燃機関制御システムの構成例を示す図である。
　図１に示す内燃機関制御システム１において、空気２は、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、エアクリーナ２１、主通路２２、スロットルボディ２３、及び、吸気マニホールド２４を経て、エンジンシリンダ１１の燃焼室に導かれる。主通路２２は、吸気ボディによって形成されている。空気流量計２０は、主通路２２の途中に配置されている。空気流量計２０は、主通路２２を流れる空気２の流量を計測する機器である。本実施形態においては、空気流量計２０が熱式空気流量計である場合を例に挙げて説明する。
　燃料噴射弁１４は、空気流量計２０によって計測された空気流量に基づいて、所定量の燃料を噴射する。これにより、燃料と空気は、互いに混合された状態で、吸気弁１５を介して燃焼室に導かれる。燃焼室に導かれた燃料と空気の混合気体は、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を介して排気管に導かれ、排気ガス３として排気管から車外に排出される。
　燃焼室に導かれる空気の流量は、スロットルバルブ２５により制御される。スロットルバルブ２５の開度は、図示しないアクセルペダルの操作に従って変化する。スロットル角度センサ２６は、スロットルバルブ２５の開度を計測する。回転角度センサ１７は、エンジンピストン１２や吸気弁１５や排気弁１６の位置及び状態を計測したり、内燃機関１０の回転速度を計測したりするためのセンサである。酸素センサ２８は、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のセンサである。
　制御装置４は、空気流量計２０及び回転角度センサ１７の計測結果に基づいて、燃料噴射弁１４による燃料噴射量及び点火プラグ１３による点火時期を制御する。また、制御装置４は、内燃機関１０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により制御する。
　（空気流量計の構成）
　図２は、本実施形態に係る空気流量計の正面図である。なお、本実施形態においては、空気流量計２０が図２に示す向きで主通路２２に取り付けられ、この主通路２２を空気２が矢印方向に流れる場合を想定して、空気流量計２０の上下方向及び左右方向を規定する。
　図２に示すように、空気流量計２０は、ハウジング３０と、このハウジング３０に取り付けられるカバー３１と、ハウジング３０とカバー３１とが形成する空間に収容される流量検出センサ３２（図３参照）と、を備えている。空気流量計２０の筐体２９は、ハウジング３０とカバー３１とによって構成されている。ハウジング３０は、正面視長方形のハウジング本体部３５と、このハウジング本体部３５の上端側に形成されたフランジ部３６と、このフランジ部３６から突出するコネクタ部３７とを有している。
　カバー３１は、ハウジング３０のハウジング本体部３５に取り付けられている。ハウジング３０及びカバー３１からなる筐体２９は、１つの空気導入口３８と、３つの空気導出口３９ａ，３９ｂとを有している。フランジ部３６は、主通路２２を形成する吸気ボディに空気流量計２０を固定するための部分である。コネクタ部３７は、制御装置４に空気流量計２０を電気的に接続するための部分である。
　図３は、図２に示す空気流量計２０のカバー３１を取り外した状態を示す図である。
　図３に示すように、ハウジング本体部３５には、計測対象の空気が流れる副通路４０と、この副通路４０と区画された回路室４１とが形成されている。副通路４０は、上述した１つの空気導入口３８と２つの空気導出口３９ａ，３９ｂとをつなぐ通路である。副通路４０は、第１副通路４０ａと第２副通路４０ｂとを有している。第１副通路４０ａと第２副通路４０ｂは、副通路４０の途中で分岐している。
　一方、空気導出口３９ａは第１副通路４０ａの終端部で開口し、空気導出口３９ｂは第２副通路４０ｂの終端部で開口している。第２副通路４０ｂは、Ｕ字形に曲げて形成されている。このように筐体２９の内部に副通路４０を形成することにより、図１に示す主通路２２を流れる空気２の一部は、空気導入口３８から副通路４０に導入される。また、空気導入口３８から導入された空気は、副通路４０に沿って流れ、この空気の流れが副通路４０の途中で第１副通路４０ａと第２副通路４０ｂとに分かれる。また、第１副通路４０ａに沿って流れた空気は、空気導出口３９ａから主通路２２へと導出され、第２副通路４０ｂに沿って流れた空気は、空気導出口３９ｂから主通路２２へと導出される。
　ハウジング本体部３５には複数の凹溝４２ａ～４２ｇが形成されている。複数の凹溝４２ａ～４２ｇは、副通路４０や回路室４１を囲むように形成されている。一方、カバー３１には、複数の凹溝４２ａ～４２ｇに対応して複数の突条部（図示せず）が形成されている。複数の凹溝４２ａ～４２ｇと複数の突条部とは、ハウジング本体部３５にカバー３１を取り付けるときに互いに嵌合する。そして、この嵌合部分がシリコーン樹脂等の封止材によって気密状態に封止される。
　回路室４１は、第２副通路４０ｂに隣接して形成されている。回路室４１には、回路基板４３が取り付けられている。回路基板４３の一部４３ａは、回路室４１から第２副通路４０ｂへと突出する状態に配置されている。回路基板４３には、流量検出センサ３２と、２つの圧力センサ４４，４５とが実装されている。流量検出センサ３２と各々の圧力センサ４４，４５は、いずれも半導体パッケージによって構成されている。回路基板４３には保護層４６が形成され、流量検出センサ３２を構成する半導体パッケージ上には封止層４７が形成されている。図４は、図３に示す空気流量計２０において保護層４６及び封止層４７を透明化した図である。図４から分かるように、流量検出センサ３２は複数のリード端子５０を有している。また、圧力センサ４４は複数のリード端子４８を有し、圧力センサ４５も複数のリード端子４９を有している。流量検出センサ３２と各々の圧力センサ４４，４５は、半導体パッケージの一つの形態であるＳＯＰ(Small Outline Package)によって構成されている。
　また、流量検出センサ３２と各々の圧力センサ４４，４５は、いずれもハンダ付けによって回路基板４３に実装されている。具体的には、流量検出センサ３２が有する複数のリード端子５０は、流量検出センサ３２の実装位置に対応して回路基板４３に形成された複数の電極部（図示せず）にハンダ付けされている。同様に、圧力センサ４４が有する複数のリード端子４８は、回路基板４３に形成された複数の電極部（図示せず）にハンダ付けされ、圧力センサ４５が有する複数のリード端子４９は、回路基板４３に形成された複数の電極部（図示せず）にハンダ付けされている。
　保護層４６は、圧力センサ４４が有するリード端子４８と、圧力センサ４５が有するリード端子４９と、流量検出センサ３２が有するリード端子５０とを保護するための層である。保護層４６は、たとえばシリコーン樹脂によって形成される。封止層４７は、図５に示すように、ハウジング本体部３５にカバー３１を取り付ける場合に、半導体パッケージとカバー３１との間に形成される隙間を埋めて封止するための層である。封止層４７は、たとえばシリコーン樹脂によって形成される。なお、図５には、ハウジング本体部３５の凹溝４２ｃにカバー３１の突条部３１ｃを嵌合し、この嵌合部分をシリコーン樹脂等の封止材３４で封止した構造を示しているが、同様の封止構造は、図示しない溝と突条部との嵌合部分にも適用される。
　（流量検出センサの構成）
　続いて、流量検出センサ３２の構成について詳しく説明する。なお、流量検出センサ３２の構成を説明するにあたっては、図５において、カバー３１と対面する側を流量検出センサ３２の上面側、回路基板４３と対面する側を流量検出センサ３２の下面側とする。
　図６は、流量検出センサ３２の上面図であり、図７は、流量検出センサ３２の下面図である。また、図８は、流量検出センサ３２を上面側から透視図であり、図９は、流量検出センサ３２を下面側から見た透視図である。また、図１０は、図８のＡ－Ａ位置での断面を含む透視図であり、図１１は、図８のＢ－Ｂ位置での断面を含む透視図である。
　図６～図１１に示すように、流量検出センサ３２は、リードフレーム５１と、このリードフレーム５１に貼り付けられたプレート５２と、プレート５２の下面に実装された流量検出素子５３と、この流量検出素子５３と共にプレート５２の下面に実装されたＬＳＩ素子５４と、リードフレーム５１の上面に貼り付けられた樹脂シート５５と、リードフレーム５１やＬＳＩ素子５４などを樹脂封止するパッケージ部５６と、を備えている。流量検出素子５３及びＬＳＩ素子５４は、シリコンなどの半導体基板をベースに構成された半導体チップである。ＬＳＩは、Large Scale Integration（大規模集積回路）の略称である。
　図１２は、リードフレーム５１を上面側から見た図である。
　図１２に示すように、リードフレーム５１は、前述した複数のリード端子５０の他に、板状部６０を有している。各々のリード端子５０は、ガルウィング形状に曲げられている。板状部６０の下面は、上述したプレート５２の上面に貼り付けられている。プレート５２は、リードフレーム５１と流量検出素子５３，ＬＳＩ素子５４との線膨張係数差による応力を緩和するための部材である。プレート５２には貫通孔５２ａ（図１０参照）が形成されている。貫通孔５２ａは、リードフレーム５１の貫通孔６３と流量検出素子５３の凹部６８とに連通している。連通とは、空間的につながることを意味する用語である。プレート５２は、必要に応じて設けるようにすればよい。複数のリード端子５０のうち、一部のリード端子５０は板状部６０につながっており、他のリード端子５０はボンディングワイヤ６５を介してＬＳＩ素子５４に電気的に接続されている。また、流量検出素子５３とＬＳＩ素子５４は、ボンディングワイヤ６６（図１０参照）を介して電気的に接続されている。ボンディングワイヤ６５，６６は、たとえば金ワイヤによって構成される。
　板状部６０の上面には、２つの溝６１が形成されている。また、板状部６０には、４つの抜き孔６２と、２つの貫通孔６３，６４が形成されている。２つの溝６１は、凹部６８につながる通気通路に相当するもので、互いに平行に形成されている。また、２つの溝６１は、板状部６０の長手方向（図１２の左右方向）に沿って細長く形成されている。各々の溝６１の長さ方向の一端部は円弧状に曲がって貫通孔６３につながっており、各々の溝６１の長さ方向の他端部は円弧状に曲がって貫通孔６４につながっている。貫通孔６３，６４は、いずれも円形に形成されている。貫通孔６４の大きさは、この貫通孔６４を通して溝６１に異物が侵入しないよう、好ましくは直径０．３ｍｍ以下に設定するとよい。なお、貫通孔６３，６４の形状は円形に限らず、たとえば多角形など任意の形状でかまわない。
　図１０及び図１１に示すように、流量検出素子５３は、ダイアフラム６７を有している。ダイアフラム６７は、流量検出素子５３のベースとなる半導体基板の一部を薄く残して形成されている。本実施形態において、ダイアフラム６７の下面はダイアフラム６７の主面に相当し、ダイアフラム６７の上面はダイアフラム６７の裏面に相当する。ダイアフラム６７の下面には、図示しない流量検出部が形成されている。流量検出部は、副通路４０の第２副通路４０ｂを流れる空気の流量を検出する部分である。流量検出部は、たとえば、発熱抵抗体と一対の測温抵抗体とによって構成される。ダイアフラム６７の上面側には、凹部６８が形成されている。凹部６８は、凹状の空間を形成している。凹部６８は、ダイアフラム６７と反対側で、ダイアフラム６７よりも大きな面積で開口している。
　流量検出素子５３は接着剤（図示せず）によってプレート５２に固定され、ＬＳＩ素子５４も接着剤（図示せず）によってプレート５２に固定されている。ＬＳＩ素子５４は、流量検出素子５３の流量検出部における抵抗体の発熱量を制御すると共に、流量検出部によって検出した空気流量を表す信号を、リード端子５０を介して外部に出力する。
　樹脂シート５５は、リードフレーム５１の上面に貼り付けられている。樹脂シート５５は、流量検出センサ３２の長手方向に長い長方形のシートであり、たとえばポリイミドテープによって構成される。樹脂シート５５は、リードフレーム５１の溝６１や貫通孔６３を覆うように、リードフレーム５１に貼り付けられている。樹脂シート５５には、円形の貫通孔７０（図８及び図１０を参照）が形成されている。
　図１３は、図８のＣ部を拡大した図である。
　図１３に示すように、樹脂シート５５の貫通孔７０は、リードフレーム５１の貫通孔６４よりも大きな寸法で開口している。貫通孔６４と貫通孔７０は、同心円状に配置されている。
　パッケージ部５６は、たとえば熱硬化性樹脂をモールド成形によって所定の形状に形成することにより得られる。パッケージ部５６は、図６及び図７に示すように、第１パッケージ部５６ａと、この第１パッケージ部５６ａと一体構造をなす第２パッケージ部５６ｂとを有している。第１パッケージ部５６ａは、主に流量検出素子５３側を樹脂封止しており、第２パッケージ部５６ｂは、主にＬＳＩ素子５４側を樹脂封止している。空気流量計２０において、第１パッケージ部５６ａは、副通路４０の第２副通路４０ｂに配置され、第２パッケージ部５６ｂは、回路室４１に配置される（図３及び図５を参照）。
　第１パッケージ部５６ａは、第２パッケージ部５６ｂよりも幅広に形成されている。第２パッケージ部５６ｂの２つの辺には、前述した複数のリード端子５０が配置されている。また、第１パッケージ部５６ａの上面には第１開口部７１が形成され、第２パッケージ部５６ｂの上面には第２開口部７２が形成されている。第１開口部７１は平面視円形に形成され、第２開口部７２も平面視円形に形成されている。また、第１開口部７１は第１パッケージ部５６ａの上面に向かって徐々に径が大きくなるように断面台形に形成され、第２開口部７２は第２パッケージ部５６ｂの下面に向かって徐々に径が大きくなるように断面台形に形成されている。第２開口部７２は、図１３に示すように、樹脂シート５５の貫通孔７０よりも大きな寸法で開口している。また、第２開口部７２は、貫通孔６４及び貫通孔７０と同心円状に配置されている。また、パッケージ部５６の上面には土手部７３（図５及び図６を参照）が形成されている。土手部７３は、第１パッケージ部５６ａと第２パッケージ部５６ｂの境界部付近に形成されている。前述した封止層４７（図３）は、この土手部７３よりも第２パッケージ部５６ｂ側に寄せて配置されている。
　一方、パッケージ部５６の下面側には、図１０及び図１１に示すように通風部７４が形成されている。通風部７４は、副通路４０の第２副通路４０ｂを流れる空気を通すための部分である。通風部７４は、第１パッケージ部５６ａの下面に設けられた凸部７５を除いて、第１パッケージ部５６ａの肉厚寸法を薄くすることにより、凹状に形成されている。前述したダイアフラム６７の下面は、この通風部７４の凹状空間に露出する状態で配置されている。つまり、第１パッケージ部５６ａにおいては、通風部７４の凹状空間にダイアフラム６７が露出する状態に配置されている。また、第２パッケージ部５６ｂの下面には第３開口部７６が形成されている。第３開口部７６は、第２パッケージ部５６ｂの下面に向かって徐々に径が大きくなるように断面台形に形成されている。また、第３開口部７６は、図９に示すように、リードフレーム５１の貫通孔６４と同心円状に配置されている。
　図１４は、図１０のＤ部を拡大した図である。
　図１４に示すように、リード端子５０の末端部５０ａは、パッケージ部５６の下面よりも僅かな量Δｔだけ下方に突出して配置されている。リード端子５０の末端部５０ａは、回路基板４３の電極部にハンダ付けされる部分である。したがって、図５に示すように、回路基板４３に流量検出センサ３２を実装した状態では、パッケージ部５６が回路基板４３から僅かに浮いた状態になる。このため、回路基板４３とパッケージ部５６との間には、上記の突出量Δｔに対応する微小な隙間７７が形成される。この隙間７７は、第３開口部７６と第２副通路４０ｂとを連通させる換気用の隙間である。回路室４１においては、第２パッケージ部５６ｂの周囲が保護層４６と封止層４７とによって封止され、この封止された領域内に隙間７７が形成されている。パッケージ部５６の厚み方向における隙間７７の寸法は、副通路４０を空気と共に流れる異物が、この隙間７７を通して第３開口部７６に侵入することを抑制できる程度の寸法に設定するとよい。異物は、たとえば水や塵埃などである。
　上記構成からなる流量検出センサ３２においては、パッケージ部５６の内部に、通気通路として２つの溝６１が形成されている。溝６１の一端部は、プレート５２の貫通孔５２ａを介して凹部６８に接続されている。つまり、溝６１の一端部は貫通孔５２ａを介して凹部６８に連通している。一方、溝６１の他端部は、分岐部としての貫通孔６４に接続されている。つまり、溝６１の他端部は、貫通孔６４に連通している。分岐部は、図３に示す第１の換気経路８１と第２の換気経路８２とが分岐する部分であり、この分岐部が貫通孔６４によって構成されている。貫通孔６４は、図８及び図９に示すように、第２開口部７２と第３開口部７６の両方に開口している。第２開口部７２は、第１の換気経路８１の一部を形成し、第３開口部７６は、第２の換気経路８２の一部を形成する。
　第１の換気経路８１と第２の換気経路８２は、リードフレーム５１に形成された２つの溝６１を通気通路として形成されている。また、第１の換気経路８１と第２の換気経路８２は、リードフレーム５１に形成された、分岐部としての貫通孔６４から一方と他方に分岐している。つまり、第１の換気経路８１と第２の換気経路８２とは、互いに異なる経路である。具体的には、第１の換気経路８１は、貫通孔６４から第２開口部７２を通して回路室４１に連通し、さらに回路室４１から換気部８０（図３及び図４を参照）を通して第２副通路４０ｂに連通している。そして、第１の換気経路８１の途中に圧力センサ４４，４５が配置されている。これに対して、第２の換気経路８２は、貫通孔６４から第３開口部７６を通して隙間７７に連通し、この隙間７７を通して第２副通路４０ｂに連通している。
　（換気部）
　換気部８０は、第２パッケージ部５６ｂから離れた位置で第２副通路４０ｂと回路室４１とを換気する部分である。換気部８０は、図３に示すように、第２副通路４０ｂの曲がり部分（折り返し部分）で第２副通路４０ｂと回路室４１とを連通するように形成されている。換気部８０は、複数の通気部８０ａを含む導入通路によって構成されている。導入通路については、好ましくは、特開２０２１－６７５１０号公報に記載された「圧力導入通路」と同様の構成を採用するとよい。ただし、導入通路の構成は、上記公開特許公報に記載された「圧力導入通路」と異なる構成を採用してもかまわない。
　以上説明したように、本実施形態に係る空気流量計２０は、パッケージ部５６の内部に、２本の溝６１によって通気通路が形成されるとともに、この通気通路を介して副通路４０（第２副通路４０ｂ）に連通する第１の換気経路８１及び第２の換気経路８２を備えている。また、第１の換気経路８１及び第２の換気経路８２は、次のように形成されている。
　第１の換気経路８１は、プレート５２に形成された貫通孔５２ａと、この貫通孔５２ａに一端が接続された溝６１と、この溝６１の他端に接続された貫通孔６４と、この貫通孔６４を露出させる第２開口部７２と、回路室４１と、この回路室４１を第２副通路４０ｂに連通させる換気部８０と、を経由するように形成されている。
　第２の換気経路８２は、プレート５２に形成された貫通孔５２ａと、この貫通孔５２ａに一端が接続された溝６１と、この溝６１の他端に接続された貫通孔６４と、この貫通孔６４を露出させる第３開口部７６と、この第３開口部７６に連通する隙間７７と、を経由するように形成されている。
　これにより、ダイアフラム６７の裏面側の凹部６８は、溝６１を通気通路とする２つの換気経路８１，８２を介して副通路４０（第２副通路４０ｂ）に連通した状態となる。
　このため、本実施形態に係る空気流量計２０によれば、上記特許文献１に記載されているように凹部６８と副通路４０とをつなぐ換気経路が１つしか形成されていない場合に比べて、凹部６８と副通路４０との間の換気性能（換気効率）を高めることができる。したがって、たとえば副通路４０を所定量以上の空気が流れて副通路４０が負圧となった場合でも、凹部６８内の空間の圧力を、副通路４０内の空間の圧力に素早く近づけることができる。その結果、ダイアフラム６７の主面側と裏面側で空間の圧力を均等に維持し、ダイアフラム６７の変形を有効に抑制することができる。よって、ダイアフラム６７の変形にともなう流量検出センサ３２の特性変動を抑えて、空気流量の計測精度を高めることができる。また、上記特許文献１に記載された技術では、圧力導入通路の構造を工夫することにより、副通路４０（第２副通路４０ｂ）から回路室４１への異物の侵入を防いでいる。このため、たとえば凹部６８と副通路４０との間の換気性能を高めるために、換気導入通路の導入口の断面積を大きく確保すると、副通路４０から回路室４１に異物が侵入しやすくなる。この点、本実施形態に係る空気流量計２０では、凹部６８と副通路４０とを２つの換気経路８１，８２でつないでいるため、換気部８０における導入口の断面積を大きくしなくても、換気性能を高めることができる。よって、副通路４０から回路室４１への異物の侵入を抑制することができる。
　また、本実施形態において、通気通路を形成する溝６１の一端部は凹部６８に接続され、溝６１の他端部は、分岐部としての貫通孔６４に接続されている。これにより、凹部６８への異物の侵入を溝６１で抑制しつつ、凹部６８から近い位置で第１の換気経路８１と第２の換気経路８２とを分岐させることができる。このため、副通路４０内の空間に圧力変動が生じた場合でも、この圧力変動に応じて、凹部６８内の空間の圧力を迅速に変化させることができる。したがって、ダイアフラム６７の変形をより効果的に抑制することができる。
　また、本実施形態においては、分岐部を貫通孔６４によって構成することにより、第２パッケージ部５６ｂが配置された回路室４１と第２パッケージ部５６ｂに設けられた第３開口部７６とが、貫通孔６４を介して連通した状態になる。このため、図示しない非貫通孔によって第１の換気経路８１と第２の換気経路８２とを分岐させる場合に比べて、換気経路全体の空気抵抗を減らすことができる。また、回路室４１内の空間と第３開口部７６内の空間とを均等な圧力に維持することができる。したがって、第１の換気経路８１と第２の換気経路８２との相互作用によって、凹部６８と副通路４０との圧力差を効果的に抑制することができる。
　また、本実施形態においては、第１の換気経路８１と第２の換気経路８２とを備えることで、副通路４０と回路室４１との間の換気性能が向上するため、第１の換気経路８１の途中に圧力センサ４４，４５を配置することで、圧力センサ４４，４５の精度及び応答性を向上させることができる。
　また、本実施形態において、第１の換気経路８１は、第２パッケージ部５６ｂから離れた位置で副通路４０と回路室４１とを換気する換気部８０を含み、第２の換気経路８２は、パッケージ部５６と回路基板４３との間に形成される換気用の隙間７７を含んでいる。これにより、第２の換気経路８２の長さは、第１の換気経路８１の長さよりも短くなる。このため、第１の換気経路８１に加えて、第２の換気経路８２を形成することにより、凹部６８の圧力を、ダイアフラム６７の主面側の圧力変動に素早く追従させることができる。また、換気用の隙間７７は、図５の奥行き方向に幅広に形成され、第２の換気経路８２は、この隙間７７を通して第２副通路４０ｂと第３開口部７６とを連通している。このため、第２副通路４０ｂと第３開口部７６とを均等な圧力に維持することができる。
　＜変形例等＞
　なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例を含む。たとえば、上述した実施形態では、本発明の内容を理解しやすいように詳細に説明しているが、本発明は、上述した実施形態で説明したすべての構成を必ずしも備えるものに限定されない。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る。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。また、各実施形態の構成の一部について、これを削除し、又は他の構成を追加し、あるいは他の構成に置換することも可能である。
　たとえば、上記実施形態においては、空気流量計２０が２つの換気経路８１，８２を備えているが、これに限らず、空気流量計２０は３つ以上の換気経路を備えていてもよい。また、複数の換気経路のうちの一つは、たとえば封止層４７に換気用の溝を形成し、この溝を経由するように形成してもよい。
　また、上記実施形態においては、通気通路を２つの溝６１によって形成したが、溝６１の数は１つでもよいし、３つ以上でもよい。
　２０…空気流量計、３２…流量検出センサ、４０…副通路、４１…回路室、２９…筐体、４３…回路基板、４４，４５…圧力センサ、５６…パッケージ部、５６ａ…第１パッケージ部、５６ｂ…第２パッケージ部、６１…溝（通気通路）、６４…貫通孔（分岐部）、６７…ダイアフラム、６８…凹部、７７…隙間、８０…換気部、８１…第１の換気経路、８２…第２の換気経路

Claims (5)

  1. 　計測対象の空気が流れる副通路と、前記副通路と区画された回路室とを有する筐体と、
    　前記副通路を流れる空気の流量を検出する流量検出部が主面に形成されたダイアフラムと、前記ダイアフラムの裏面側に形成された凹部と、前記ダイアフラムを露出する状態に配置してなる第１パッケージ部及び該第１パッケージ部と一体構造をなす第２パッケージ部を有するパッケージ部とを有し、前記第１パッケージ部が前記副通路に配置され、前記第２パッケージ部が前記回路室に配置された流量検出センサと、
    　を備える空気流量計であって、
    　前記パッケージ部の内部には、前記凹部につながる通気通路が形成され、
    　前記凹部は、前記通気通路を介して前記副通路に連通する第１の換気経路と、前記通気通路を介して前記第１の換気経路とは異なる経路で前記副通路に連通する第２の換気経路と、を少なくとも含む複数の換気経路を介して前記副通路に連通している
    　空気流量計。
  2. 　前記通気通路の一端部は前記凹部に接続され、前記通気通路の他端部は、前記第１の換気経路と前記第２の換気経路とが分岐する分岐部に接続されている
    　請求項１に記載の空気流量計。
  3. 　前記分岐部は、貫通孔によって構成されている
    　請求項２に記載の空気流量計。
  4. 　前記第１の換気経路の途中に圧力センサが配置されている
    　請求項１に記載の空気流量計。
  5. 　前記流量検出センサが実装される回路基板をさらに備え、
    　前記第１の換気経路は、前記第２パッケージ部から離れた位置で前記副通路と前記回路室とを換気する換気部を含み、
    　前記第２の換気経路は、前記パッケージ部と前記回路基板との間に形成される換気用の隙間を含む
    　請求項１に記載の空気流量計。
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