專利名稱：熱式流量傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及檢測物理量的傳感器，特別涉及熱式空氣流量傳感器。
背景技術：
以往，作為設置于自動車等的內(nèi)燃機的吸入空氣通路且測定吸入空氣量的空氣流量傳感器，由于熱式的空氣流量傳感器可以直接檢測質(zhì)量空氣量，因此得到廣泛的應用。近期，通過半導體微細加工技術所制造的空氣流量傳感器具有高速響應性，而且利用這種響應性的速度可以檢測出逆流，因此得到廣泛的關注。但是，在使用半導體基板的熱式空氣流量傳感器中，已知有由于油、灰塵等的污染物或水分侵入檢測元件的里面，因此流量輸出特性發(fā)生變動的情況。在專利文獻1中記載了在板狀基板上設置空穴部并形成流量孔板，且在空穴部的開口部設置通氣性防水體的熱式空氣流量傳感器。專利文獻1 日本特開 2003-270016 號公報(P2003-270016A)在上述以往的熱式流量傳感器中，在將檢測元件粘結(jié)于支承體時，檢測元件的背面與支承體中的檢測元件搭載面的間隙的尺寸容易變動，難以管理間隙的尺寸，其中該檢測元件由形成有空穴部和流量孔板的板狀基板構(gòu)成。若間隙的尺寸發(fā)生變動，則流入空穴部的空氣量、方向等會發(fā)生變動，流量特性曲線會發(fā)生彎曲，成品率會下降。為了避免上述問題點，只要將空穴部(流量孔板的背面)從測定對象即空氣所流入的通路室(配置檢測元件的檢測部的檢測室)完全隔斷即可。即，只要將空穴部形成為密封狀態(tài)即可。一般來說，由于檢測元件為矩形形狀，因此對矩形形狀的全部邊進行粘結(jié)即可。但是，若使用粘結(jié)劑對空穴部的整周進行連接來密封空穴部的內(nèi)側(cè)，則由于溫度、壓力的變動使空穴部(流量孔板的背面)的空氣體積膨脹，最終導致檢測元件的損壞，因此存在無法完全密封的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種熱式空氣流量傳感器，該傳感器不易受到測定對象即空氣流動的影響，能夠防止溫度、壓力的變動引起的流量孔板的破壞。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的熱式流量傳感器將形成在檢測元件上的空穴部與收納檢測元件的驅(qū)動回路構(gòu)件的回路室或吸氣通道的外部連通。由此，空穴部的壓力與外部的壓力達到平衡。而且，由于將回路室從配置有檢測元件的檢測部的檢測室(檢測對象即空氣所流動的通路室)隔離設置，因此在通路室中流動的空氣向空穴部的內(nèi)側(cè)流入，而能夠抑制對流量輸出特性的影響。[發(fā)明效果]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種熱式空氣流量傳感器，該傳感器能夠避免溫度變動、壓力變動引起的檢測元件的損壞，實現(xiàn)高精度的空氣流量測定。


圖1是本發(fā)明的熱式流量傳感器的一實施方式的說明圖。圖2是熱式流量傳感器的搭載說明圖。圖3是熱式流量傳感器的檢測元件的簡要說明圖。圖4是本發(fā)明的熱式流量計的粘結(jié)劑涂敷形狀的說明圖。圖5是本發(fā)明的熱式流量計的換氣孔的一實施方式的說明圖。圖6是本發(fā)明的熱式流量計的一實施方式的說明圖。圖7是本發(fā)明的熱式流量計的一實施方式的說明圖。圖8是本發(fā)明的熱式流量計的粘結(jié)劑涂敷形狀的說明圖。圖9是本發(fā)明的熱式流量計的一實施方式的說明圖。圖10是本發(fā)明的熱式流量計的一實施方式的說明圖。圖11是本發(fā)明的熱式流量計的一實施方式的說明圖。圖12是本發(fā)明的熱式流量計的一實施方式的說明圖。圖13是本發(fā)明的熱式流量計的一實施方式的說明圖。符號說明1熱式空氣流量傳感器11上游開口部12下游開口部50檢測元件55流量孔板60LTCC 基板61 凹處70樹脂構(gòu)件80Au 線100檢測元件的上表面150粘結(jié)劑200檢測元件的空穴部300通路室350副通路室400回路室401檢測元件的驅(qū)動回路部件(電阻器或電容器等)450引線框600跨空穴部和回路室的換氣孔601檢測元件背面狹縫650跨回路室和吸氣通道外部的換氣孔700吸氣通道外部701吸氣通道702吸氣通道內(nèi)部
具體實施例方式以下，說明本發(fā)明的實施方式。需要說明的是，在以下的說明中，采用空氣作為測定對象的流體，但也可以采用其他的液體作為測定對象。[實施例1]圖1至圖5是本發(fā)明的一實施方式中的熱式空氣流量傳感器的簡圖。首先，通過圖2說明熱式空氣流量傳感器的搭載環(huán)境。熱式流量傳感器1安裝在吸氣通道701上，在吸氣通道內(nèi)部702中流動的空氣流從熱式空氣流量傳感器1的上游側(cè)的開口部11進入通路內(nèi)，在通路內(nèi)迂回，從下游側(cè)的開口部12排出。而且，由于將吸氣通道外部700與吸氣通道內(nèi)部702完全隔離，即使空氣流流入吸氣通道內(nèi)部702，而吸氣通道外部700也為無風狀態(tài)。接下來，通過圖3說明檢測元件的形狀。檢測元件50 —般為矩形形狀。檢測元件50的檢測部是被稱作流量孔板55的薄膜化領域，該流量孔板陽配置在測定對象即空氣所流動的通路室300 (參照圖1)。這種情況下，配置有流量孔板55的通路室300構(gòu)成檢測室。流量孔板55通常通過從檢測元件50的背面方向進行蝕刻而形成，能夠在背面形成空穴部200。將流量孔板55形成為薄膜化的目的主要是因為，通過降低熱容量，能夠提高熱應答性，同時，能夠?qū)崿F(xiàn)低消耗電力化。接下來，通過圖1說明本發(fā)明的一實施例。在本實施例中，檢測元件50 搭載于)LTCC (Low Temperature Co-Fired Ceramic ；低溫燒成陶瓷)層疊基板60(以下稱為陶瓷基板)。在陶瓷基板60上，為了能夠收納檢測元件50而設置了稱作凹處61的凹陷。電連接通常利用Au線80將檢測元件50和陶瓷基板60連接。如圖4所示，檢測元件50在凹處61內(nèi)使用粘結(jié)劑150將4邊全部粘結(jié)。這時，由于使用了粘結(jié)劑，而在檢測元件50的背面和凹處61的底面產(chǎn)生Iym IOOym左右的間隙。這種情況下，為了從通路室300隔開檢測元件50的空穴部200，而粘結(jié)劑150的涂敷圖案可以采用如圖4的Ga)、(4c)那樣在凹處61的側(cè)面與檢測元件50的間隙涂抹的涂抹方式，或者如圖4的Gb)、(4d)那樣在檢測元件50的背面涂抹的涂抹方式。陶瓷基板60與樹脂構(gòu)件70粘結(jié)。通路室300和回路室400通過樹脂部件完全隔離，其中該回路室400安裝有檢測元件50的驅(qū)動回路部件401 (電阻器或電容器或LSI芯片等電子部件)。當樹脂部件與陶瓷基板之間產(chǎn)生間隙時，通過利用粘結(jié)劑等高流動性的材料來填埋該間隙，能夠可靠地進行通路室300與回路室400的隔離。由此，檢測元件50的空穴部200成為不與通路室300直接連通的結(jié)構(gòu)。而且，將空穴部200和回路室400連通的連通通路即換氣孔600由凹處61的貫通孔600a和樹脂構(gòu)件70的狹縫600b構(gòu)成。圖5表示從表面觀察換氣空600時的結(jié)構(gòu)圖。而且，通過設置換氣孔650，而回路室400的壓力變得與大氣相同，空穴部200的壓
5力也變得與大氣相同，其中該換氣孔650是將回路室400與吸氣通道700連通的連通通路。由此，由于空穴部200與檢測元件50的上表面的壓力差消失，從而能夠避免因體積膨脹所引起的流量孔板陽的損壞。而且，在本實施例中，通過另外設置將回路室400和吸氣通道700連通的換氣孔650，能夠使檢測元件50的空穴部200與外部氣體壓力相等，但通過將換氣孔600的出口直接與吸氣通道外部700連通，也能得到同樣的效果。在本實施例中，雖然采用LTCC基板作為搭載檢測元件50的陶瓷基板，但是即使由其他陶瓷基板、印制基板或金屬基板構(gòu)成LTCC基板的情況下，也可以通過同樣的方法制作。[實施例2]以下，說明本發(fā)明的另一實施方式。傳感器的基本構(gòu)成與實施例1相同。圖6表示本實施例的熱式空氣流量傳感器的簡圖。將空穴部200和回路室400連通的換氣孔600也可以通過陶瓷基板600單體來形成。在本實施例中，與實施例1同樣地，作為搭載檢測元件50的陶瓷基板，雖然采用LTCC基板，也也可以采用其他的陶瓷基板、印制基板或金屬基板。通過將換氣孔600形成為一個機構(gòu)部件，而能夠提高各結(jié)構(gòu)部件的組裝位置公差的自由度，而且，能夠提前防止由于錯位而換氣孔600在接合面發(fā)生損壞的可能性。[實施例3]以下，說明本發(fā)明的另一實施方式。圖7表示本實施例中的熱式空氣流量傳感器的簡圖。與實施例1的不同點在于，在實施例中，檢測元件50完全搭載在通路室300內(nèi)部，相對于此，在本實施例中，檢測元件50跨通路室300和回路室400搭載?；镜牟考Y(jié)構(gòu)與實施例1相同。如上所述，由于檢測元件50跨通路室300和回路室400搭載，因此將通路室300和回路室400隔開的樹脂部件70的避70a與檢測元件50的上表面相接設置。這種情況下，通過將固定檢測元件50的粘結(jié)劑的涂敷形狀形成為最佳化，即使未將實施例1的換氣孔600設置在陶瓷基板60、樹脂構(gòu)件70等結(jié)構(gòu)部件上，也能夠?qū)⒖昭ú?00與回路室400或吸氣通道外部700連通。本實施例中的粘結(jié)劑150的涂敷形狀如圖8所示。在圖8中，如箭頭A所示，樹脂部件70的壁70a的上側(cè)的范圍為通路室300的區(qū)域，如箭頭B所示，壁70a的下側(cè)范圍為回路室400的區(qū)域。粘結(jié)劑的涂敷形狀是將檢測元件50的上邊50c、空氣流上游邊50b、空氣流下游邊50d這總計3邊的側(cè)面或背面粘結(jié)的圖案。通過這種涂敷形狀，將空穴部200從通路室300完全隔離。但是，為了通過樹脂部件70的避70a和粘結(jié)劑150形成為上述隔離狀態(tài)，而需要調(diào)節(jié)粘結(jié)劑150的涂敷量。而且同時，如實施例1所記載，由于在檢測元件的背面與凹處的底面之間形成1 μ m 100 μ m左右的間隙600c，因此形成將空穴部200和回路室400連通的換氣孔600。而且，在本實施例中，雖然設想了將通路室300和回路室400分隔的結(jié)構(gòu)部件為樹脂部件70，但是在由粘結(jié)劑、凝膠等構(gòu)成壁的情況下，也可以同樣的涂敷形狀來實現(xiàn)本發(fā)明。[實施例4]以下，說明本發(fā)明的另一實施方式。圖9表示本實施例中的熱式流量計的簡圖?；镜牟考Y(jié)構(gòu)與實施例3相同。如圖10所示，與實施例3的不同點在于將檢測元件50的全部邊50a 50d粘結(jié)的點。而且，還存在設有跨檢測元件50的空穴部200和下邊50a的狹縫601的不同點。通過設置狹縫601來連結(jié)空穴部200和回路室400，因此空穴部200的壓力與外部壓力達到平衡，不會損壞流量孔板55。狹縫601可以在形成空穴部200的同時通過蝕刻形成。[實施例5]以下，說明本發(fā)明的另一實施方式。圖11表示本實施例中的熱式流量傳感器的簡圖。與實施例1的不同點在于，在引線框450上粘結(jié)檢測元件50，且引線框450由樹脂部件70封裝的點。首先，將檢測元件50粘結(jié)于引線框450，通過Au線80進行電連接(圖12)。其它的驅(qū)動回路電子部件401也同樣地安裝在引線框450上。接著，利用樹脂構(gòu)件70對引線框450進行封裝。這時，由于無需設置回路室400，因此用于釋放檢測元件50的空穴部200的換氣孔600形成為將空穴部200直接與吸氣通道外部700連通。[實施例6]以下，說明本發(fā)明的另一實施方式。圖13表示本實施例中的熱式空氣流量傳感器的簡圖。與實施方式1的不同點在于，空穴部200的換氣孔600的開口部與吸氣通道內(nèi)部702間接連結(jié)的點?；静考Y(jié)構(gòu)與實施例1相同。檢測元件50的粘結(jié)方法與圖4相同。在本實施例中，檢測元件50的空穴部200的換氣孔600的出口不是向回路室400，而是向副通路室350開口。副通路室350表示與用于將通道空氣向檢測元件50引導的主要的通路室300完全不同的通路，它們的設置目的是使壓力變得相同。因此，在副通路350中流動的空氣流量遠小于通路室300的空氣流量。由于副通路350與吸氣通道內(nèi)部702直接連結(jié)，因此向空穴部200旋入的空氣的影響不會為零，但相對于背面不為密封狀態(tài)的以往結(jié)構(gòu)，進入空穴部200的空氣量減小，因此可以得到提高成品率的效果。
權(quán)利要求
1.一種熱式空氣流量傳感器，在檢測空氣流量的檢測元件的局部具有空穴部，其特征在于，以使空穴部不直接與位于該空穴部的反面的檢測室連通的方式在傳感器結(jié)構(gòu)部件上固定粘結(jié)檢測元件，且設有使空穴部與回路室或吸氣通道外部連通的連通通路，該回路室安裝檢測元件的驅(qū)動回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱式空氣流量傳感器，其特征在于，設有使空穴部與回路室連通的第一連通通路和使回路室與吸氣通道外部連通的第二連通通路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱式空氣流量傳感器，其特征在于，檢測元件是矩形元件，對矩形元件的四邊進行整邊粘結(jié)，以將空穴部與檢測室完全隔斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱式空氣流量傳感器，其特征在于，檢測元件安裝在低溫燒成陶瓷層疊基板、印制基板或金屬基板上，基板的背面整面與傳感器結(jié)構(gòu)部件粘結(jié)，所述連通通路通過貫通孔與狹縫的組合構(gòu)成，該貫通孔設置在所述基板的局部，該狹縫設置在傳感器結(jié)構(gòu)部件的局部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱式空氣流量傳感器，其特征在于，所述連通通路形成在安裝檢測元件的基板的內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱式空氣流量傳感器，其特征在于，檢測元件跨檢測室和回路室配置，以將空穴部與檢測室完全隔斷的方式粘結(jié)檢測元件，并且在相對于檢測元件的空氣流位于上游側(cè)的邊、相對于空氣流位于下游的邊、或位于回路室內(nèi)的邊中至少一邊的局部存在未涂敷粘結(jié)劑的空間區(qū)域，所述空間區(qū)域成為將空穴部與回路室或吸氣通道外部連通的連通通路的一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱式空氣流量傳感器，其特征在于，矩形形狀的檢測元件跨檢測室和回路室配置，以將空穴部與檢測室完全隔斷的方式對矩形形狀的檢測元件的四邊進行整邊粘結(jié)，并且在檢測元件的局部形成狹縫，該狹縫跨空穴部和位于回路室內(nèi)的邊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱式空氣流量傳感器，其特征在于，在支承電子部件且起到電配線的作用的引線框上電連接檢測元件，并且檢測元件及引線框由樹脂部件封裝，所述連通通路形成在所述樹脂部件上。
9.一種熱式空氣流量傳感器，在檢測元件的局部具有空穴部，其特征在于，以使空穴部不直接與通路室連通的方式對檢測元件的四邊進行整邊粘結(jié)而將檢測元件粘結(jié)固定，并且設有使空穴部與副通路室連通的連通通路，該通路室將在通道內(nèi)流動的空氣向檢測元件的上表面引導，該副通路室具有與所述通路室不同的路徑。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種熱式空氣流量傳感器，該傳感器難以受測定對象即空氣流動的影響，能夠防止因溫度變動、壓力變動所引起的流量孔板的損壞。本發(fā)明的熱式流量傳感器將形成在檢測元件(50)上的空穴部(200)與收納檢測元件(50)的驅(qū)動回路部件(401)的回路室(400)或吸氣通道的外部(700)連通。由此，空穴部(200)的壓力與外部壓力達到平衡。而且，由于將回路室(400)從配置檢測元件(50)的檢測部的檢測室(測定對象即空氣所流動的通路室(300))隔離，因此在通路室(300)中流動的空氣向空穴部(200)的內(nèi)側(cè)流入，從而能夠抑制對流量輸出特性的影響。
文檔編號G01F1/684GK102384774SQ20111024009
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者半澤惠二, 土井良介 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會社