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JP5409560B2 - Thermal flow sensor - Google Patents

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JP5409560B2
JP5409560B2 JP2010197251A JP2010197251A JP5409560B2 JP 5409560 B2 JP5409560 B2 JP 5409560B2 JP 2010197251 A JP2010197251 A JP 2010197251A JP 2010197251 A JP2010197251 A JP 2010197251A JP 5409560 B2 JP5409560 B2 JP 5409560B2
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resin
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毅 森野
裕樹 岡本
圭一 中田
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Hitachi Astemo Ltd
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Description

本発明は、車載用内燃機関の吸気通路を流れる空気等の流量を検出すべく、検知部としての発熱抵抗体によるセンサ素子を備えた熱式流量センサに係り、特に流量測定精度の向上を図った熱式流量センサに関する。   The present invention relates to a thermal flow sensor provided with a sensor element using a heating resistor as a detection unit to detect a flow rate of air or the like flowing through an intake passage of an in-vehicle internal combustion engine, and in particular, to improve flow measurement accuracy. The present invention relates to a thermal flow sensor.

自動車などに搭載される内燃機関の流量を検出するセンサとして、質量流量を直接計測できる熱式の流量センサが主流になっている。   As a sensor for detecting a flow rate of an internal combustion engine mounted on an automobile or the like, a thermal type flow rate sensor that can directly measure a mass flow rate has become mainstream.

自動車のエンジン制御の分野では、エンジンに供給される空気流量をシリコン(SI)などの半導体基板上にマイクロマシニング技術を用いて製造したセンサ素子を用いた流量センサが提案されている。このようなセンサ素子は、エンジンに必要な流量範囲において、安定した流れの中に配置して精度よく流量を検出すること、大量生産において固体間の製造ばらつきに起因する精度を向上すること、長期間の使用においても初期精度を維持することが課題である。   In the field of automobile engine control, a flow sensor using a sensor element in which a flow rate of air supplied to an engine is manufactured on a semiconductor substrate such as silicon (SI) using a micromachining technique has been proposed. Such a sensor element can be placed in a stable flow in the flow range required for the engine to accurately detect the flow rate, improve accuracy due to manufacturing variations between solids in mass production, It is a problem to maintain the initial accuracy even in the use of the period.

このような課題に対し、熱式流量センサは、センサモジュールとして流体が流れる主通路に配置され、センサモジュールには、センサ素子に流体を導く副通路が形成されており、この副通路にセンサ素子を配置する従来技術があり、例えば下記特許文献1に記載の発明がある。かかる文献に記載の構成は、回路基板を固定するベース部材と、このベース部材と嵌合するハウジング部材を備え、ベース部材とハウジング部材を接着,嵌合させることにより副通路を形成している。このベース部材とハウジング部材のいずれかに圧入ピンと圧入ピンを挿入する圧入穴を設け、金属ワイヤ近傍に配置することでハウジング部材とベース部材の相対的な熱変位を最小限に抑えることで、金属ワイヤの劣化を低減している。   In response to such a problem, the thermal flow sensor is disposed as a sensor module in a main passage through which a fluid flows, and the sensor module is formed with a sub-passage that guides the fluid to the sensor element. For example, there is an invention described in Patent Document 1 below. The configuration described in this document includes a base member that fixes a circuit board and a housing member that is fitted to the base member, and a sub-passage is formed by bonding and fitting the base member and the housing member. A press-fitting pin and a press-fitting hole for inserting the press-fitting pin are provided in either of the base member and the housing member, and are disposed in the vicinity of the metal wire, thereby minimizing the relative thermal displacement between the housing member and the base member. Reduces wire degradation.

特開2002−62174号公報JP 2002-62174 A

センサ素子を配置する副通路は、センサモジュールを構成する2つ以上の部品により形成される。構成する部材としてはハウジング部材,ベース部材,カバー部材などがあり、これらの部品を接着剤で接合することにより流体を導く副通路を形成する。これらの部材を互いに嵌合する際に、特許文献1に記載のように圧入ピン、圧入ピンの受け穴を形成する。   The sub-passage for arranging the sensor element is formed by two or more parts constituting the sensor module. Constituent members include a housing member, a base member, a cover member, and the like, and these parts are joined with an adhesive to form a sub-passage that guides fluid. When these members are fitted to each other, a press-fit pin and a press-fit pin receiving hole are formed as described in Patent Document 1.

副通路を構成する部品は、同一材料である方が線膨張係数も同じであり、環境温度による変化に対して有効であり、この場合、何れも樹脂材を使用することが望ましい。   The parts that make up the sub-passage are made of the same material and have the same linear expansion coefficient and are effective against changes due to environmental temperature. In this case, it is desirable to use a resin material for all of them.

しかし、構成部品を何れも樹脂材とすると、単純な凹形状の受け穴では、嵌合時に十分な保持力が得られない、という課題がある。   However, if all the component parts are made of a resin material, there is a problem that a simple concave receiving hole cannot provide a sufficient holding force during fitting.

圧入ピンを樹脂で形成し、受け穴も樹脂材である場合、圧入により、ピンのつぶれ代がつぶれるが、一方で受け穴も変形する。受け穴が金属材料の場合は、このような変形は発生しない。この保持力が不十分な場合、加熱接着時に初期の嵌合状態を維持することができず、副通路を構成する部材の嵌合状態が製造時にばらつく結果となる。それゆえ、センサ素子が配置される副通路の有効断面積がばらつくことになり、主通路の流れが一定であっても、副通路内の流速が各個体のセンサモジュール毎に異なることになり、流量センサモジュールの製造ばらつきが生じる。   When the press-fit pin is made of resin and the receiving hole is also made of a resin material, the press-in force collapses the pin, but the receiving hole is also deformed. Such deformation does not occur when the receiving hole is made of a metal material. If this holding force is insufficient, the initial fitting state cannot be maintained at the time of heat bonding, and the fitting state of the members constituting the sub-passage varies at the time of manufacture. Therefore, the effective cross-sectional area of the sub-passage where the sensor element is arranged will vary, and even if the flow of the main passage is constant, the flow velocity in the sub-passage will be different for each individual sensor module, Manufacturing variation of the flow sensor module occurs.

しかしながら、特許文献1に所載の熱式流量センサは、上記のような2つの部材の嵌合ばらつきによる副通路の有効断面積のばらつきが考慮されていない。   However, the thermal flow sensor described in Patent Document 1 does not consider the variation in the effective cross-sectional area of the secondary passage due to the variation in fitting of the two members as described above.

そこで、本発明は、前述した従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、センサ素子の配置される副通路の接合のばらつきを低減し、流量センサモジュールの固体製造ばらつきを低減した熱式流量センサを提供することにある。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and the object of the present invention is to reduce the variation in joining of the sub-passage where the sensor elements are arranged, and to solidify the flow sensor module. An object of the present invention is to provide a thermal flow sensor with reduced manufacturing variations.

前記目的を達成すべく、本発明に係る熱式流量センサでは、副通路が2つ以上の樹脂部材から形成されており、樹脂部材の一方にはつぶれ代のある圧入ピンが形成されており、他方の樹脂部材には、圧入ピンが形成されている樹脂部材と嵌合するための圧入ピンの受け穴が形成されており、受け穴は内径の異なる2段以上の穴から成り、内径の小さい穴の深さ方向の長さをL1、圧入ピンのつぶれ代のある領域の長さをL2としたときに、L1<L2とした。この構成により、圧入ピンは挿入時に内径の小さい穴と接触し、圧入ピンの先端は、圧入後は樹脂ベース部材とは接触しないことになる。この状態で接着剤の熱硬化を行うと、圧入ピンの先端は、つぶれ代の形状が若干回復し、より強い保持力を発生する。これにより、熱硬化中に、樹脂ハウジングと樹脂ベースの縦方向の位置関係が保持されるため、接着硬化後の精度を改善することができ、従って、量産における固体間の副通路の有効断面積のばらつきを低減することができる。   In order to achieve the above object, in the thermal flow sensor according to the present invention, the auxiliary passage is formed of two or more resin members, and a press-fit pin with a crushing margin is formed on one of the resin members, The other resin member is formed with a press-fit pin receiving hole for fitting with the resin member on which the press-fit pin is formed. The receiving hole is composed of two or more holes having different inner diameters, and the inner diameter is small. L1 <L2 where L1 is the length in the depth direction of the hole and L2 is the length of the area where the press-fit pin is crushed. With this configuration, the press-fit pin comes into contact with a hole having a small inner diameter when inserted, and the tip of the press-fit pin does not come into contact with the resin base member after press-fitting. When the adhesive is heat-cured in this state, the shape of the crushing margin is slightly recovered at the tip of the press-fit pin, and a stronger holding force is generated. As a result, the vertical positional relationship between the resin housing and the resin base is maintained during thermosetting, so that the accuracy after adhesive curing can be improved, and therefore the effective cross-sectional area of the sub-passage between the solids in mass production. Can be reduced.

本発明によれば、センサ素子が配置される副通路を形成する過程において、圧入ピンが受け穴に挿入されることにより、樹脂ハウジング部材と樹脂ベース部材の面方向の接合精度を向上することができる。また、接着硬化中に接合状態を変化させない保持力を得ることにより、高さ方向の接合精度を向上することができる。これにより、量産において固体間のばらつきを低減したセンサモジュールを提供することができる。   According to the present invention, in the process of forming the sub-passage in which the sensor element is arranged, the press-fit pin is inserted into the receiving hole, so that the joining accuracy in the surface direction of the resin housing member and the resin base member can be improved. it can. Further, by obtaining a holding force that does not change the bonding state during adhesive curing, the bonding accuracy in the height direction can be improved. Thereby, the sensor module which reduced the dispersion | variation between solids in mass production can be provided.

さらに、流れの方向を変向する複雑な副通路においても、接合精度を向上させることにより、量産において固体間のばらつきを低減し、且つダスト,汚損物質,水によるセンサ素子の破壊,特性の変化を低減したセンサモジュールを提供することができる。   Furthermore, even in the complicated sub-passage that changes the direction of flow, by improving the joining accuracy, variation between solids in mass production is reduced, and sensor elements are destroyed by dust, fouling substances, and water, and characteristics are changed. Can be provided.

本発明の実施形態の流量センサを示す横断面図。The cross-sectional view which shows the flow sensor of embodiment of this invention. 図1のA−A断面図。AA sectional drawing of FIG. 本発明の一実施形態の圧入ピンの拡大図。The enlarged view of the press-fit pin of one Embodiment of this invention. 図2のB−B断面図。BB sectional drawing of FIG. 本発明の一実施形態の受け穴の拡大図。The enlarged view of the receiving hole of one Embodiment of this invention. 図5のC−C断面図。CC sectional drawing of FIG. 本発明の一実施形態の圧入ピンが受け穴に挿入された拡大図。The enlarged view in which the press-fit pin of one Embodiment of this invention was inserted in the receiving hole. 本発明の一実施形態の受け穴の拡大図。The enlarged view of the receiving hole of one Embodiment of this invention. 図8のB−B断面図。BB sectional drawing of FIG.

以下、本発明の一実施形態について図1から図9を用いて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は本発明の一実施形態の流量センサ1を主通路に設置した状態を示す部分断面図、図2は図1のA−A断面図を示す。図3は樹脂ハウジング部材の圧入ピン,樹脂ベース部材の受け穴の断面図を示す。図4は図3のB−B断面図を示す。   FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a state in which a flow sensor 1 according to an embodiment of the present invention is installed in a main passage, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 3 shows a sectional view of the press-fit pin of the resin housing member and the receiving hole of the resin base member. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.

一般に、半導体タイプのセンサ素子2は、シリコン基板上に薄膜部を形成し、薄膜部上に発熱抵抗体3を形成する。発熱抵抗体3の材料は、不純物をドープした単結晶シリコンや多結晶シリコン,金属材料などで形成する。基板はセラミックや金属材料を用いて形成したものでも良い。   In general, the semiconductor type sensor element 2 includes a thin film portion formed on a silicon substrate and a heating resistor 3 formed on the thin film portion. The material of the heating resistor 3 is formed of single crystal silicon doped with impurities, polycrystalline silicon, a metal material, or the like. The substrate may be formed using a ceramic or metal material.

シリコン基板のような半導体基板に形成されたセンサ素子2は、複数のセラミック基板により形成される積層セラミック支持体17に接着実装される。積層セラミック支持体17は、一部の層を利用して矩形の窪み18を形成し、センサ素子2はその窪み18に実装される。このように窪み18に実装されることにより、流れが安定してセンサ素子2表面を流れるため、安定した流量信号を得ることができる。また、積層セラミック支持体17は内装に回路導体を形成し、表面にはセンサ素子2の駆動に必要な調整用LSI19及びチップ部品24が実装される。センサ素子2はワイヤボンディングにより積層セラミック支持体17に実装される回路基板と電気的に接続される。また、調整用LSI19もワイヤボンディングにより積層セラミック支持体17に電気的に接続される。これにより、支持体と回路を一体化することができるため、接着実装を少なくすることができ、信頼性を向上することができる。このセンサ素子が実装された積層セラミック支持体17はシリコーン系の熱硬化接着剤6により樹脂ベース部材4に実装される。この樹脂ベース部材と樹脂ハウジング部材を接合させて副通路を構成し、センサ素子はこの副通路に配置される。   The sensor element 2 formed on a semiconductor substrate such as a silicon substrate is adhesively mounted on a multilayer ceramic support 17 formed of a plurality of ceramic substrates. The multilayer ceramic support 17 forms a rectangular depression 18 using a part of the layers, and the sensor element 2 is mounted in the depression 18. By being mounted in the depression 18 in this way, the flow is stable and flows on the surface of the sensor element 2, so that a stable flow rate signal can be obtained. The multilayer ceramic support 17 forms a circuit conductor in its interior, and an adjustment LSI 19 and a chip component 24 necessary for driving the sensor element 2 are mounted on the surface. The sensor element 2 is electrically connected to a circuit board mounted on the multilayer ceramic support 17 by wire bonding. The adjustment LSI 19 is also electrically connected to the multilayer ceramic support 17 by wire bonding. Thereby, since a support body and a circuit can be integrated, adhesive mounting can be decreased and reliability can be improved. The multilayer ceramic support 17 on which the sensor element is mounted is mounted on the resin base member 4 with a silicone-based thermosetting adhesive 6. The resin base member and the resin housing member are joined to form a secondary passage, and the sensor element is disposed in the secondary passage.

ここで、樹脂ハウジング部材14のセンサ素子2上の位置には、流れを縮流するための絞り部13が形成されている。絞り部13により、センサ素子2上で流体の乱れを低減した状態を得ることができ、安定した流量計測が可能となる。   Here, a throttle portion 13 for reducing the flow is formed at a position on the sensor element 2 of the resin housing member 14. The throttle unit 13 can obtain a state in which the disturbance of the fluid is reduced on the sensor element 2, and stable flow rate measurement is possible.

しかし、副通路7の面方向の位置合わせ精度が不十分な場合、樹脂ハウジング部材14に形成される絞り部13とセンサ素子2の位置に製造上のばらつきが発生し、このばらつきが流量の計測誤差に影響を与える。   However, if the alignment accuracy in the surface direction of the sub-passage 7 is insufficient, manufacturing variations occur in the positions of the throttle portion 13 and the sensor element 2 formed in the resin housing member 14, and this variation causes the flow rate measurement. It affects the error.

そこで本実施形態では、図2に示されるように、図3,図4に示される圧入ピン21を樹脂ハウジング部材14に設ける。そして、図5は受け穴20の形状を示した図であるが、この受け穴20を樹脂ベース部材4に設け、樹脂ベース部材4の受け穴20に、樹脂ハウジング部材14の圧入ピン21が一致するように樹脂ハウジング部材14が嵌合される構成とした。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the press-fit pin 21 shown in FIGS. 3 and 4 is provided in the resin housing member 14. FIG. 5 shows the shape of the receiving hole 20. The receiving hole 20 is provided in the resin base member 4, and the press-fit pin 21 of the resin housing member 14 matches the receiving hole 20 of the resin base member 4. In this manner, the resin housing member 14 is fitted.

また、樹脂ベース部材4と樹脂ハウジング部材14の高さ方向の精度が不十分な場合、副通路7の断面積のばらつき、及び、絞り部13とセンサ素子2の距離のばらつきが発生する。   Further, when the accuracy in the height direction of the resin base member 4 and the resin housing member 14 is insufficient, variations in the cross-sectional area of the sub passage 7 and variations in the distance between the throttle portion 13 and the sensor element 2 occur.

しかし、副通路7領域に2ヶ所の圧入ピン21と受け穴20を設置することにより、圧入ピンと受け穴により、面方向の位置精度が得られる。   However, by installing the two press-fit pins 21 and the receiving holes 20 in the sub-passage 7 region, positional accuracy in the surface direction can be obtained by the press-fit pins and the receiving holes.

次に、圧入ピン21および受け穴20の形状について図6,図7を用いて説明する。図6は図5のC−C断面であり、図7は圧入ピン21が受け穴20に挿入された状態を示した図である。   Next, the shape of the press-fit pin 21 and the receiving hole 20 will be described with reference to FIGS. 6 is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. 5, and FIG. 7 is a view showing a state where the press-fit pin 21 is inserted into the receiving hole 20.

図6に示されるように受け穴20は内径の異なる2段の穴となっており、図7に示されるように、圧入ピン21の長さをL2とすると、圧入ピン21が接触する受け穴20の深さはL1であり、L2>L1となっている。このように、圧入ピン21の先端は開放されているため、一旦挿入時に潰れたつぶれ代22は開放されることにより、若干回復し、保持力を発生する。これにより、熱硬化中に、樹脂ハウジング部材14と樹脂ベース部材4の縦方向の位置関係が一定に保持されるため、接着硬化後の精度を改善することができ、量産における固体間の副通路7の有効断面積のばらつきを低減することが可能となる。   As shown in FIG. 6, the receiving hole 20 is a two-stage hole having different inner diameters. As shown in FIG. 7, when the length of the press-fit pin 21 is L2, the receive hole that the press-fit pin 21 comes into contact with. The depth of 20 is L1, and L2> L1. Thus, since the tip of the press-fit pin 21 is opened, the crushing allowance 22 that has been crushed at the time of insertion is released slightly, so that it slightly recovers and generates a holding force. Thereby, since the positional relationship in the vertical direction between the resin housing member 14 and the resin base member 4 is kept constant during thermosetting, the accuracy after adhesive curing can be improved, and the secondary passage between solids in mass production It is possible to reduce the variation in the effective area of 7.

また、樹脂ベース部材4の厚さをL3とすると、圧入ピン21の長さL2はL2<L3となるように構成されており、圧入ピン21の先端は樹脂ベース部材4からは飛び出さない構成となっている。この構成により、圧入ピン21の先端が、樹脂ベースの接合とは反対の面から飛び出ないため、製造工程における安定した搬送、製造後の輸送を行うことができる。   Further, when the thickness of the resin base member 4 is L3, the length L2 of the press-fit pin 21 is configured to satisfy L2 <L3, and the tip of the press-fit pin 21 does not protrude from the resin base member 4. It has become. With this configuration, the tip of the press-fit pin 21 does not jump out from the surface opposite to the resin-base joining, so that stable transportation in the manufacturing process and transportation after the manufacturing can be performed.

さらに、図8に示すように、圧入ピン21が形成される面はその周囲の面よりも低い位置になるように、圧入ピン21の周囲に窪み23が形成されている。この構成により、樹脂ハウジング部材14を樹脂ベース4に圧入した際に、圧入ピン21のつぶれ代22が潰されるが、このつぶれ代が削られたものがこの窪み23に集積されるため、樹脂ハウジング部材14と樹脂ベース4の嵌合時に、その隙間に入り、嵌合精度を悪化させることを防止することができる。   Further, as shown in FIG. 8, a depression 23 is formed around the press-fit pin 21 so that the surface on which the press-fit pin 21 is formed is at a position lower than the surrounding surface. With this configuration, when the resin housing member 14 is press-fitted into the resin base 4, the crushing allowance 22 of the press-fit pin 21 is crushed. Since the crushing allowance of the crushing pin 21 is accumulated in the recess 23, the resin housing When the member 14 and the resin base 4 are fitted, it is possible to prevent the fitting accuracy from being deteriorated by entering the gap.

次に、他の実施形態について述べる。   Next, another embodiment will be described.

樹脂ハウジング部材14は加熱により樹脂ベース部材4と接合される。調整用LSI19の領域には保護のためシリコーンゲルが注入される。樹脂ハウジング部材14にエポキシ系の熱硬化接着剤が塗布され、カバー部材25が搭載される。カバー部材25は加熱により接合され、センサモジュールとなる。   The resin housing member 14 is joined to the resin base member 4 by heating. Silicone gel is injected into the area of the adjustment LSI 19 for protection. An epoxy thermosetting adhesive is applied to the resin housing member 14, and the cover member 25 is mounted. The cover member 25 is joined by heating to form a sensor module.

ここで、流入口から流入した流体は、図1に示す副通路7によってセンサ素子2領域までの間に、流れ方向が180度変向される。この構成により、流体に含まれるダスト,汚損物質,水などは、慣性力により、副通路の壁に衝突し、運動エネルギーを失う。これにより、センサ素子への直接の衝突を大幅に低減することができ、信頼性を向上することができる。   Here, the flow direction of the fluid flowing in from the inlet is changed by 180 degrees between the sub-passage 7 shown in FIG. With this configuration, dust, fouling substances, water, and the like contained in the fluid collide with the wall of the sub-passage due to inertial force and lose kinetic energy. Thereby, the direct collision with a sensor element can be reduced significantly, and reliability can be improved.

副通路内の流れは、積層セラミック支持体17により、表面のセンサ素子2側の流れと裏面の流れに分流される。ここで、裏面側の流速が表面側の流速よりも速くなる構成とすることにより、流体に含まれるダスト,汚損物質,水などは、慣性力により、主に裏面側に流れ込んでいく。そのため、センサ素子2への直接の衝突を大幅に低減することができ、信頼性を向上することができる。しかし、この構成により、センサ素子付近の通路幅は流入口に比較して1/2以下となり、更に、センサ素子上面には絞り部が形成される。そのため、センサ素子2と絞り部13の距離は、非常に狭くなる構成となる。   The flow in the sub-passage is divided by the multilayer ceramic support 17 into a flow on the front surface sensor element 2 side and a flow on the back surface. Here, by adopting a configuration in which the flow velocity on the back surface side is faster than the flow velocity on the front surface side, dust, fouling substances, water, etc. contained in the fluid mainly flow into the back surface side due to inertial force. Therefore, the direct collision with the sensor element 2 can be greatly reduced, and the reliability can be improved. However, with this configuration, the passage width in the vicinity of the sensor element is ½ or less compared to the inflow port, and a throttle portion is formed on the upper surface of the sensor element. Therefore, the distance between the sensor element 2 and the diaphragm 13 is very narrow.

そこで、本実施形態における圧入ピン21と受け穴20により、樹脂ハウジング部材14と樹脂ベース部材4の縦方向の位置精度を保持させることができる。すなわち、センサ素子2と絞り部13の距離も精度良く構成される。   Accordingly, the press-fit pins 21 and the receiving holes 20 in the present embodiment can maintain the positional accuracy of the resin housing member 14 and the resin base member 4 in the vertical direction. That is, the distance between the sensor element 2 and the diaphragm 13 is also configured with high accuracy.

さらに、他の好ましい実施形態について述べる。   Furthermore, other preferred embodiments are described.

副通路7は流量の流入口からセンサ素子2の位置までの間の流れ方向を変向させる、または慣性効果を発生するように変向させることにより、空気流量に含まれるダストやカーボン等の汚損物質が、直接センサ素子2に衝突しないように構成される。この構成により、長期間の使用においても、汚損による検出素子の劣化や、破壊を防止することができる。しかしながら、このような副通路7は、内部の流れが複雑化するため、量産における固体ばらつきを抑えることが難しくなる。   The sub-passage 7 changes the flow direction from the inlet of the flow rate to the position of the sensor element 2 or changes the flow direction so as to generate an inertia effect, thereby causing contamination of dust or carbon contained in the air flow rate. The material is configured not to directly collide with the sensor element 2. With this configuration, even when used for a long period of time, it is possible to prevent the detection element from being deteriorated or broken due to contamination. However, such a sub-passage 7 complicates the internal flow, so that it is difficult to suppress solid variation in mass production.

そこで、前述の圧入ピン21と受け穴20の構成を適用することにより、精度がよく、かつ信頼性の高い流量センサとすることができることを特徴としている。   Therefore, by applying the above-described configuration of the press-fit pin 21 and the receiving hole 20, it is possible to provide a highly accurate and reliable flow rate sensor.

さらに、他の好ましい実施形態について述べる。   Furthermore, other preferred embodiments are described.

また、接着実装の際、半導体基板上にマイクロマシニング技術を用いて製造したセンサ素子2を用いた板状の流量センサを、板状の積層セラミック支持体17に接着実装し、この積層セラミック支持体17を樹脂ベースに接着実装する。その上で、樹脂ハウジング部材14を接着実装する。この接着実装は、全て一方向、例えば、縦方向となる構成としている。マイクロマシニング技術を用いて製造したセンサ素子2は、熱容量が小さく、流量に対して高速に応答することが可能であり、また、一方向に積層していく接着実装は、製造を容易にすることができる。また、板状の積層セラミック支持体17は、副通路の中央付近に配置し、センサ素子2の配置されている表面と、センサ素子2の配置されていない裏面に流体が流れる構成とし、裏面の流速を速くすることが望ましい。この構成により、副通路内に流体と共に導入されるダスト,汚損物質,水が主に裏面側を通過し、表面側にはそのような物質が流れ難く、センサ素子2への衝突を防止することができる。しかし、この積層接着実装により、各部品の公差,接着公差が全て加算され、またセンサ素子2付近の流れを2分するため、センサ素子2表面の流路幅に対し、加算される公差が相対的に大きくなってしまうため、センサ素子2の表面側の流速とセンサ素子2の裏面側の流速のバランスがくずれてしまい、前記のダスト,汚損物質,水をセンサ素子裏面に通過させる効果が低減してしまう場合が生じる。   Further, at the time of adhesive mounting, a plate-like flow rate sensor using the sensor element 2 manufactured using a micromachining technique on a semiconductor substrate is adhesively mounted on the plate-like multilayer ceramic support 17, and this multilayer ceramic support 17 is bonded and mounted on a resin base. Then, the resin housing member 14 is mounted by bonding. This adhesive mounting is all configured in one direction, for example, the vertical direction. The sensor element 2 manufactured using the micromachining technology has a small heat capacity, can respond to the flow rate at high speed, and the adhesive mounting that is laminated in one direction facilitates the manufacture. Can do. The plate-shaped multilayer ceramic support 17 is arranged near the center of the sub-passage, and the fluid flows to the front surface where the sensor element 2 is arranged and the rear surface where the sensor element 2 is not arranged. It is desirable to increase the flow rate. With this configuration, dust, fouling substances, and water introduced together with the fluid in the sub-passage mainly pass through the back side, and such substances hardly flow on the front side, thereby preventing collision with the sensor element 2. Can do. However, this laminated adhesive mounting adds all the tolerances and adhesive tolerances of each component, and divides the flow in the vicinity of the sensor element 2 into two. Therefore, the added tolerance is relative to the flow path width on the surface of the sensor element 2. Therefore, the balance between the flow velocity on the front surface side of the sensor element 2 and the flow velocity on the rear surface side of the sensor element 2 is lost, and the effect of allowing the dust, fouling substances, and water to pass through the back surface of the sensor element is reduced. It may happen.

しかし、前述の圧入ピン21,受け穴20の適用により、副通路7の縦方向の精度を維持することができ、高速応答,高信頼性,容易な製造を両立する流量センサとすることができる。   However, by applying the press-fit pin 21 and the receiving hole 20 described above, the vertical accuracy of the sub-passage 7 can be maintained, and a flow sensor that achieves both high-speed response, high reliability, and easy manufacturing can be obtained. .

さらに、他の好ましい実施形態について述べる。   Furthermore, other preferred embodiments are described.

圧入ピン21と受け穴20は、樹脂ハウジング部材14および樹脂ベース部材4の副通路7を構成する壁を構成する領域に配置される。樹脂ハウジング部材14は、電気信号を伝える金属部品がインサート成形されており、金属部品と樹脂部位の線膨張係数が異なるため、接着剤6の熱硬化時に、この線膨張係数の違いにより樹脂ハウジング部材14と樹脂ベース部材4の位置関係にずれを生じさせる力が発生する場合がある。この場合に、圧入ピン21,受け穴20が副通路7を形成する領域に配置されていると、樹脂ハウジング部材14と樹脂ベース部材4間にそのような力が発生した場合でも、副通路7の領域は縦方向の位置関係が維持されることを特徴としている。副通路7は、センサ素子2の位置における流量を規定するため、副通路7の製造精度はセンサモジュールの精度に影響する。ここで、嵌合時に、この圧入ピン21が受け穴20に挿入され、副通路7の面方向の位置を決定する。また、圧入ピン21のつぶれ代22により、樹脂ハウジング部材14と樹脂ベース部材4が保持されるため、高さ方向の位置も決定され、接着,硬化中に2つの部材の接合状態を維持することができる。これにより、面方向,高さ方向ともに精度よく2つの部材を接着硬化できる。   The press-fit pin 21 and the receiving hole 20 are disposed in a region constituting a wall that constitutes the sub-passage 7 of the resin housing member 14 and the resin base member 4. The resin housing member 14 is formed by insert-molding a metal part that transmits an electrical signal, and the linear expansion coefficient of the metal part and the resin part is different. Therefore, when the adhesive 6 is thermally cured, the resin housing member 14 is caused by the difference in the linear expansion coefficient. In some cases, a force that causes a shift in the positional relationship between the resin 14 and the resin base member 4 is generated. In this case, if the press-fit pin 21 and the receiving hole 20 are arranged in a region where the auxiliary passage 7 is formed, even if such a force is generated between the resin housing member 14 and the resin base member 4, the auxiliary passage 7. This region is characterized in that the positional relationship in the vertical direction is maintained. Since the auxiliary passage 7 defines the flow rate at the position of the sensor element 2, the manufacturing accuracy of the auxiliary passage 7 affects the accuracy of the sensor module. Here, at the time of fitting, the press-fit pin 21 is inserted into the receiving hole 20 to determine the position of the sub-passage 7 in the surface direction. Further, since the resin housing member 14 and the resin base member 4 are held by the crushing allowance 22 of the press-fit pin 21, the position in the height direction is also determined, and the bonding state of the two members is maintained during bonding and curing. Can do. As a result, the two members can be bonded and cured with high precision both in the surface direction and in the height direction.

1 流量センサ
2 センサ素子
3 発熱抵抗体
4 樹脂ベース部材
5 凹部
6 接着剤
7 副通路
8 測定用通路部
9 絞り
10 主通路
12 開口部
13 絞り部
14 樹脂ハウジング部材
15 回路基板
16 ワイヤボンディング
17 積層セラミック支持体
18 矩形の窪み
19 調整用LSI
20 受け穴
21 圧入ピン
22 つぶれ代
23 圧入ピン形成面の窪み
24 チップ部品
25 カバー部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flow rate sensor 2 Sensor element 3 Heating resistor 4 Resin base member 5 Recess 6 Adhesive 7 Sub-passage 8 Measurement passage part 9 Diaphragm 10 Main passage 12 Opening part 13 Restriction part 14 Resin housing member 15 Circuit board 16 Wire bonding 17 Lamination Ceramic support 18 Rectangular recess 19 Adjustment LSI
20 receiving hole 21 press-fit pin 22 crushing allowance 23 depression 24 on press-fit pin forming surface chip component 25 cover member

Claims (4)

吸気通路に配置され前記吸気通路内を流れる空気流の一部を取り込む副通路と、前記副通路に配置される流体流量を検出するセンサ素子と、を有する流量センサにおいて、
前記副通路は、2つ以上の樹脂部材から形成されており、
前記樹脂部材の一方には、つぶれ代のある圧入ピンが形成されており、
前記樹脂部材の他方には、前記圧入ピンが形成されている樹脂部材と嵌合するための前記圧入ピンの受け穴が形成されており、
前記受け穴は、内径の異なる2段以上の穴から成り、
内径の小さい穴の深さ方向の長さをL1、圧入ピンのつぶれ代のある領域の長さをL2としたときに、L1<L2であることを特徴とする流量センサ。
In a flow sensor having a sub-passage that is arranged in an intake passage and takes in a part of an air flow flowing in the intake passage, and a sensor element that detects a fluid flow rate arranged in the sub-passage,
The sub passage is formed of two or more resin members,
One of the resin members is formed with a press-fit pin with a crushing margin,
On the other side of the resin member, a receiving hole for the press-fit pin for fitting with the resin member on which the press-fit pin is formed is formed.
The receiving hole is composed of two or more holes having different inner diameters,
A flow rate sensor characterized by L1 <L2, where L1 is a length in a depth direction of a hole having a small inner diameter, and L2 is a length of a region having a crushing margin of a press-fit pin.
請求項1に記載の流量センサにおいて、
前記受け穴が形成される樹脂部材の厚さをL3とすると、L1<L2<L3であることを特徴とする流量センサ。
The flow sensor according to claim 1,
A flow rate sensor characterized in that L1 <L2 <L3, where L3 is a thickness of the resin member in which the receiving hole is formed.
請求項1または2に記載の流量センサにおいて、
前記圧入ピンが形成される樹脂部材は、一部に窪みが設けられており前記窪みに前記圧入ピンが形成されていることを特徴とする流量センサ。
The flow sensor according to claim 1 or 2,
The resin member in which the press-fit pin is formed has a recess in a part thereof, and the press-fit pin is formed in the recess.
請求項1乃至3のいずれかに記載の流量センサにおいて、
前記圧入ピンおよび前記受け穴は、前記副通路が構成される領域に形成されていることを特徴とする流量センサ。
The flow sensor according to any one of claims 1 to 3,
The flow rate sensor, wherein the press-fit pin and the receiving hole are formed in a region where the auxiliary passage is formed.
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