JP2012103078A - 流量センサ - Google Patents

Abstract

【課題】センサチップのメンブレンへの実装応力の伝達を抑制できる実装構造を実現しながら、センサチップの裏面での乱流発生を抑制できる流量センサを提供する。
【解決手段】センサチップ１０は、一端側にメンブレンが位置し、他端側にセンサチップを支持するケース２０と接着剤３０を介して接着される接着部１３が設けられており、ケース２０は、接着剤３０と接着される接着面２３と、センサチップの裏面１０ｂのうち凹部１１の開口周縁部１４に対向し、接着面２３よりも隆起して、センサチップの裏面１０ｂとの間に隙間Ｇを形成する隆起面２４とを有する流量センサにおいて、ケース２０は、接着面２３に設けられ、接着剤３０の中を突き進むように突出する１つ以上の突起部２５を有し、突起部２５は、隆起面２４よりもセンサチップの裏面１０ｂの近くに先端が位置することにより、センサチップ１０の接着部１３を支持する構成を採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、流量センサに関するものである。

流量センサは、裏面に形成された凹部によって、表面側にメンブレンが構成されたセンサチップと、このセンサチップを支持するケースとを有しており、センサチップの表面上を流れる被検出流体の流量を検出するものである。

従来、このような流量センサでは、被検出流体の流量が高流量になると、センサチップ裏面の凹部に被検出流体が流れ込むことで乱流が発生し、流量センサの出力特性（流量特性）が変動することが知られている。この特性変動は、回路の特性補正で補正することが困難なため、流量の測定精度の悪化に直結する。そこで、従来の流量センサでは、センサチップ裏面での乱流発生を抑制するために、種々の対策が施されており、例えば、特許文献１に記載の流量センサがある。

特許文献１に記載の流量センサは、特許文献１の図１５に示されるように、ケースの底面２７に、センサチップ裏面の凹部（空隙部）の開口周縁部を覆うように隆起した突出面２６ｂを設け、この突出面２６ｂとセンサチップの開口周縁部との間に隙間を形成している。そして、この突出面２６ｂに傾斜面２８を設けることによって、センサチップ裏面の凹部内への被検出流体の流入を抑制している。

ちなみに、特許文献１に記載の流量センサは、センサチップの一端側（メンブレン側）がケースの設置面２５ａ、２５ｂに支持され、センサチップの他端側（メンブレンから離れた側）がケースの接着面２４と接着された構造であり、突出面２６を設置面２５ａ、２５ｂよりもわずかに低くすることで、突出面２６ｂとセンサチップ裏面との間に隙間を形成している。

特開２００２−１３９３６０号公報（例えば、段落００１６、００２０参照）

ところで、流量センサにおいては、センサチップのメンブレンへの実装応力の伝達を抑制できる実装構造が重要である。これは、センサチップのメンブレンには抵抗体が形成されており、この抵抗体はピエゾ抵抗係数を有するものであるため、この抵抗体に応力が伝達されると、抵抗体の抵抗値が変動し、流量センサの出力特性が変動してしまうからである。

ここで、実装応力とは、センサチップのケースへの実装の際にセンサチップにかかる応力を意味し、例えば、センサチップとケースとの接着時に加熱するため、センサチップを構成する材料とケースを構成する材料との線膨張係数差によって生じる熱応力や、センサチップとケースとの接着時に、センサチップとケースとを押し付けることによって、ケースからセンサチップにかかる圧力等が含まれる。

センサチップにかかる熱応力は、接着剤の経時変化によって、増大もしくは減少するため、経時変化とともに抵抗体の抵抗値が変動し、流量センサの出力特性が変動してしまう。すなわち、長時間経過して接着剤が劣化して、接着剤の剥離、クリープ等が生じると、センサチップのケースによる拘束が開放され、センサチップに生じていた歪みが解消されて、センサチップにかかっていた応力が開放される（減少する）。また、長時間経過して接着剤が硬化し収縮すると、センサチップの歪みが大きくなって、センサチップにかかる熱応力が増大する。このように、接着剤の経時変化によって、センサチップにかかる熱応力が増大もしくは減少することも、特性ずれの原因となる。

このようなセンサチップにかかる熱応力は、センサチップの接着部がケースに拘束されるために発生し、センサチップのうち接着部に近い領域ほど熱応力が大きくなる。

したがって、メンブレンへの熱応力の伝達を抑制するためには、接着剤によってケースと接着される接着部を、センサチップのうちメンブレンから離れた位置に設ける実装構造が望ましい。すなわち、センサチップの一端側にメンブレンを設け、センサチップの他端側に接着部を設け、センサチップの他端側がケースに支持される片持ち構造が望ましい。

しかし、上述の特許文献１に記載の流量センサは、メンブレンから離れたセンサチップの他端側の位置に、センサチップの接着部を設けているが、メンブレンが設けられたセンサチップの一端側がケースの設置面に支持される構造であり、実質的にセンサチップの両端が支持される両持ち構造である。

このため、上述の特許文献１に記載の流量センサでは、ケースの設置面がメンブレンの近くに位置するので、接着時にセンサチップとケースとを押し付けると、ケースの設置面からメンブレンに実装応力（圧力）が伝達してしまう。

本発明は上記点に鑑みて、センサチップのメンブレンへの実装応力の伝達を抑制できる実装構造を実現しながら、センサチップの裏面での乱流発生を抑制できる流量センサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
裏面（１０ｂ）に開口を有する凹部（１１）によって、表面側（１０ａ）にメンブレン（１２）が構成され、メンブレン（１２）に抵抗体（１２ａ〜１２ｃ）が形成されたセンサチップ（１０）と、
センサチップ（１０）を収容するケース（２０）とを備え、
センサチップ（１０）は、一端側にメンブレン（１２）が位置し、一端側の反対側である他端側にケース（２０）と接着剤（３０）を介して接着される接着部（１３）が設けられており、
ケース（２０）は、センサチップの裏面（１０ｂ）のうち接着部（１３）と対向し、接着剤（３０）と接着される接着面（２３）と、センサチップの裏面（１０ｂ）のうち少なくとも凹部（１１）の開口周縁部（１４）に対向し、接着面（２３）よりもセンサチップの裏面（１０ｂ）側に隆起して、センサチップの裏面（１０ｂ）との間に隙間（Ｇ）を形成する隆起面（２４）とを有する流量センサにおいて、
ケース（２０）は、接着面（２３）に設けられ、センサチップの裏面（１０ｂ）に向かって、接着剤（３０）の中を突き進むように突出する１つ以上の突起部（２５）を有し、
突起部（２５）は、隆起面（２４）よりもセンサチップの裏面（１０ｂ）の近くに先端が位置することにより、センサチップ（１０）の接着部（１３）を支持しており、
接着面を基準とした突起部（２５）の高さ（ｈ１）および隆起面（２４）の高さ（ｈ２）によって、隙間（Ｇ）の大きさ（ｄ１）が規定されていることを特徴とする流量センサ。

このように、本発明では、センサチップの一端側にメンブレンが位置し、センサチップの他端側に接着部が位置しており、センサチップの他端側がケースに支持される片持ち構造であって、ケースの接着面に設けた突起部（２５）によって、センサチップの接着部を支持する構造を採用している。

このため、本発明によれば、センサチップの接着部がメンブレンから離れたセンサチップの他端側の位置にあるので、メンブレンへの熱応力の伝達を抑制できる。さらに、センサチップを支持する突起部も、メンブレンから離れたセンサチップの他端側の接着面に設けられているので、特許文献１の流量センサのようにメンブレンに近いセンサチップの一端側がケースに支持される場合と比較して、接着のための押し付け時に突起部からセンサチップに印加される圧力のメンブレンへの伝達を抑制できる。

そして、本発明では、ケースの隆起面（２４）を接着面（２３）よりも高くすることで、ケースの隆起面とセンサチップの裏面との間に、ケースの接着面とセンサチップの裏面との間隔よりも狭い隙間（Ｇ）を形成しており、この隙間の大きさを突起部および隆起面の高さによって規定できるので、この隙間の大きさを精度良く設定でき、この隙間を確実に狭くできる。この結果、センサチップの裏面の凹部に被検出流体が流れ込むことを抑制できる。

また、その一方で、ケースの接着面（２３）を隆起面（２４）よりも低くしているので、ケースの接着面とセンサチップの裏面との間隔を、ケースの隆起面とセンサチップの裏面との隙間（Ｇ）よりも広くでき、接着剤（３０）を厚くすることができる。これにより、厚い接着剤の弾性変形を利用して、センサチップとケースとの線膨張係数差によって発生する熱応力を緩和することが可能となる。

よって、本発明によれば、センサチップのメンブレンへの実装応力の伝達を抑制できる実装構造を実現しながら、センサチップの裏面での乱流発生を抑制できる。

請求項１に記載の流量センサにおいて、下記のように、請求項２〜１０に記載の構成を採用することができる。

例えば、請求項２に記載のように、隆起面（２４）は、凹部（１１）の全周囲に位置し、凹部（１１）の全周囲にわたって隙間（Ｇ）を形成することが好ましい。

また、請求項３、４に記載のように、隆起面（２４）を、ケース（２０）の凹部（１１）に対向する領域と開口周縁部（１４）に対向する領域の両方に位置させたり、記開口周縁部（１４）に対向する領域のみに位置させたりすることができる。

また、請求項５、６に記載のように、突起部（２５）の先端面を、球面（２５ａ）としたり、平面（２５ｂ、２５ｃ）としたりすることができる。

また、請求項７に記載のように、突起部（２５）は、複数であることが好ましい。

また、請求項８に記載のように、抵抗体（１２ａ〜１２ｃ）は、センサチップ（１０）の一端から他端に向かう方向に延びる仮想線を基準として対称となるように、複数配置されている場合、複数の突起部（２５）を、それと同じ仮想線を基準に対称に配置することが好ましい。

また、請求項９に記載のように、突起部（２５）が、ケース（２０）と樹脂材料にて一体に成形される構成を採用できる。

また、請求項１０に記載のように、突起部（４２）が、金属材料で構成されるとともに、リードフレーム（４１）と、センサチップ（１０）の裏面（１０ｂ）に設けられた電極部とを電気的に接続する構成を採用できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（ａ）は第１実施形態に係る流量センサ１の概略構成を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）中のケース２０の上面図である。 メンブレン１２に形成された抵抗体の上面図である。 （ａ）は図１（ｂ）中の突起部２５の上面図であり、（ｂ）は（ａ）中の突起部２５の縦断面図である。 比較例に係る流量センサの断面図である。 本実施形態および比較例に係る流量センサの出力特性を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は第２実施形態に係る流量センサの突起部２５の上面図、縦断面図である。 （ａ）、（ｂ）は第３実施形態に係る流量センサの突起部２５の上面図、縦断面図である。 第４実施形態に係る流量センサのケース２０の上面図である。 第５実施形態に係る流量センサのケース２０の上面図である。 第６実施形態に係る流量センサのケース２０の上面図である。 （ａ）は第７実施形態に係る流量センサ１の概略構成を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）中のケース２０の上面図である。 第８実施形態に係る流量センサ１の概略構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本実施形態に係る流量センサは、車両用内燃機関の吸気系に配置されて、被検出流体である空気の流量（吸気量）の検出に利用されるものである。

図１（ａ）に本実施形態に係る流量センサ１の断面図を示し、図１（ｂ）に図１（ａ）中のケース２０の上面図を示す。なお、図１（ｂ）では、便宜上、ケース２０の側壁部２２に図１（ａ）と同様の斜線を付しており、ケース２０の底部２１にセンサチップ１０の搭載位置およびセンサチップ１０の凹部１１およびメンブレン１２の位置を破線で示している。また、図１（ｂ）では、空気の流れ方向を矢印で示している。

図１（ａ）に示すように、本実施形態の流量センサ１は、流量を検出するセンサチップ１０と、このセンサチップ１０を収容するケース２０と、センサチップ１０の裏面１０ｂとケース２０とを接着する接着剤３０とを備えている。

センサチップ１０は、裏面１０ｂに開口を有する凹部１１によって、センサチップ１０の表面１０ａ側に位置するメンブレン１２が構成されている。このメンブレン１２には、被検出流体の流量を検出するための複数の抵抗体が形成されている。

ここで、図２にメンブレン１２に形成された複数の抵抗体１２ａ〜１２ｃの上面図を示す。具体的には、メンブレン１２の中央部に発熱抵抗体１２ａが形成されており、この発熱抵抗体１２ａの空気流れ上流側と下流側に、上流側の測温抵抗体１２ｂと下流側の測温抵抗体１２ｃとがそれぞれ２本ずつ形成されている。

これらの抵抗体１２ａ〜１２ｃは、発熱抵抗体１２ａの中心を通る基準線（図２中の一点鎖線）に対して線対称に配置されている。この基準線は、メンブレン１２の中央部を通り、センサチップ１０の長手方向（一端側から他端側に向かう方向）に平行な仮想線である。なお、これらの抵抗体１２ａ〜１２ｃは、メンブレンを構成する薄膜上もしくは薄膜内に形成されている。

本実施形態の流量センサ１は、メンブレンの中央部で発熱した熱が、被検出流体によって移動することを利用して、流量を検出するものである。具体的には、４本の測温抵抗体１２ｂ、１２ｃによってブリッジ回路が構成されており、発熱抵抗体１２ａを通電して発熱させると、メンブレン１２上を流れる被検出流体の流量に応じて、このブリッジ回路の中点電位差が変化する。この中点電位差を図示しない回路チップ（制御チップ）で増幅、特性補正した後、外部端子に出力することで、流量が検出される。

図１（ａ）に示すように、メンブレン１２は、センサチップ１０の一端側（図の左側）に設けられている。センサチップ１０の一端側の反対側である他端側（図の右側）に、接着剤３０を介してケース２０と接着される接着部１３が設けられている。センサチップ１０は、その一端側と他端側のうち他端側のみがケース２０に接着されて、ケース２０に支持される片持ち構造となっている。

ケース２０は、センサチップ１０に直接、ダスト等の異物が当らないようにするとともに、メンブレン１２に沿う空気流れを形成するものである。ケース２０は、樹脂材料で構成され、下側に位置する底部２１と、センサチップ１０の周囲を囲む側壁部２２とを有し、上側が開口した形状である。

ケース２０の底部２１は、センサチップ１０の裏面１０ｂのうち接着部１３と対向し、接着剤３０と接着される接着面２３と、センサチップ１０の裏面１０ｂのうち少なくとも凹部１１の開口周縁部１４に対向し、接着面２３よりもセンサチップ１０の裏面側に隆起している隆起面２４とを有している。この隆起面２４とセンサチップ１０の裏面１０ｂとの間に、ケース２０の接着面２３とセンサチップ１０の裏面１０ｂとの間隔よりも狭い隙間Ｇが形成されている。

本実施形態では、隆起面２４は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ケース２０の底部２１のうち、溝２６を挟んだ接着面２３の反対側の全領域によって構成されており、ケース２０のセンサチップ１０の裏面１０ｂに対向する領域のうち、凹部１１と開口周縁部１４の両方に対向する領域が隆起面２４を構成している。ちなみに、センサチップ１０の開口周縁部１４とは、センサチップ１０の裏面１０ｂのうち凹部１１の開口端の周縁の領域を意味する。本実施形態では、センサチップ１０の開口周縁部１４は、図１（ｂ）の破線領域で示されるように、凹部１１とセンサチップ１０の外周端との間の領域である。

また、ケース２０の接着面２３には、センサチップ１０の裏面１０ｂに向かって、接着剤３０の中を突き進むように突出する突起部２５が３つ設けられている。３つの突起部２５は同じ高さを有しており、接着面２３を基準とした突起部２５の高さｈ１は、接着面２３を基準とした隆起面２４の高さｈ２よりも高い。このため、突起部２５は、隆起面２４よりもセンサチップ１０の裏面１０ｂの近くに先端が位置しており、突起部２５がセンサチップ１０の接着部１３を支持している。

隆起面２４とセンサチップ１０の裏面１０ｂとの隙間Ｇの大きさｄ１は、突起部２５の高さｈ１と隆起面２４の高さｈ２の差分と同程度の大きさであり、突起部２５および隆起面２４の高さｈ１、ｈ２によって規定されている。

隙間Ｇの大きさｄ１は、空気の流れ込みを抑制できる大きさであり、具体的には、５〜５０μｍである。なお、隙間Ｇの大きさｄ１を５μｍ以上とするのは、それよりも小さいと、センサチップ１０や接着剤３０等の経時変化によって、隙間Ｇが消滅してしまうからである。

ここで、図３（ａ）に図１（ｂ）中の突起部２５の拡大上面図を示し、図３（ｂ）に図３（ａ）の突起部２５の縦断面図を示す。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の突起部２５は、円錐の頂部を球面に変更した形状（突起部２５の先端形状が半球形状）であり、センサチップ１０を支持する先端面が球面２５ａとなっている。このため、先端面（球面）２５ａの中心部が、薄い接着剤を介して間接的に、もしくは直接、センサチップ１０の接着部１３に接触することとなる。

なお、本実施形態では、突起部２５が円錐状であったが、先端面が球面であれば、円柱状であっても良い。ただし、突起部２５を円錐のような先細り形状とすることが好ましい。突起部２５をケース２０と一体に樹脂成形する際の型抜きが容易となるからである。

また、図１（ｂ）に示すように、３つの突起部２５は、線で繋ぐと三角形をなすように、配置されている。具体的には、センサチップ１０の一端側（図中左側）に１つ、センサチップ１０の他端側（図中右側）に２つ配置されているとともに、一端側の１つの突起部２５を通る基準線（図中の一点鎖線）に対して線対称をなすように配置されている。なお、この基準線は、抵抗体１２ａ〜１２ｃと同様に、メンブレン１２の中央部を通り、センサチップ１０の長手方向（一端側から他端側に向かう方向）に平行な仮想線である。

このように、本実施形態では、３点でセンサチップ１０の接着部１３を支持する構造となっている。これにより、突起部２５の数を最少としつつ、センサチップ１０の裏面１０ｂとケース２０の隆起面２４とが平行となるように、センサチップ１０を支持することができる。

また、ケース２０の底部２１のうち隆起面２４と接着面２３との間には、接着剤流出防止用の溝２６が設けられている。この溝２６は、センサチップ１０の一端側（メンブレン側）への接着剤３０の流れ出しを防止するものである。これによって、センサチップ１０の一端側がケース２０と接着されるのを防止している。

接着剤３０は、エポキシ樹脂やポリイミド等の熱硬化性樹脂である。接着剤３０の厚さは、突起部２５の高さｈ１と同程度であり、突起部２５の高さｈ１によって規定されている。

流量センサ１は、センサチップ１０の電極部に電気的に接続された接続部材４０と、接続部材４０を保護する保護材５０とを備えている。

本実施形態の接続部材４０は、ワイヤボンディングによって形成された金やアルミニウム等のワイヤであり、センサチップ１０と図示しない回路チップ（制御チップ）の電極部とを接続している。

保護材５０は、センサチップ１０の他端側（ワイヤボンド側）のみを被覆しており、センサチップ１０の一端側（メンブレン側）を被覆していない。

本実施形態の流量センサ１は、次のように製造される。

まず、樹脂で成形されたケース２０を用意する。このケース２０は、突起部２５がケース２０（接着面２３）と一体に成形されたものである。

続いて、ケース２０の接着面２３に接着剤３０を配置し、センサチップ１０をケース２０に搭載する（組み付け工程）。このとき、センサチップ１０の接着部１３を押し付けることにより、センサチップ１０の接着部１３とケース２０の接着面２３とを接着剤３０を介して接着する。

その後、接着剤３０に対して加熱して、センサチップ１０の接着部１３とケース２０の接着面２３とを接着する（接着工程）。

接着後、ワイヤボンディングおよび保護材５０を塗布することで、流量センサ１が製造される。なお、接着工程において、センサチップ１０の接着部１３とケース２０の接着面２３とを互いに押し付けながら、接着しても良い。

次に、本実施形態の主な特徴について説明する。

（１）本実施形態では、ケース２０の隆起面２４とセンサチップ１０の裏面１０ｂにおける開口周縁部１４との間に、空気の流れ込みを抑制できる大きさの隙間Ｇを形成している。

ここで、図４に比較例に係る流量センサの断面図を示す。また、図５に本実施形態および比較例に係る流量センサの出力特性を示す。

図４に示す比較例は、センサチップ１０の一端側（メンブレン１２側）において、センサチップ１０の裏面１０ｂとケース２０の底部２１との間隔が、本実施形態のセンサチップ１０の裏面１０ｂと隆起面２４との隙間Ｇの大きさｄ１よりも広いものである。図４に示す比較例では、空気が高流量になると、センサチップ裏面１０ｂの凹部１１に空気が流れ込むことで、図中の矢印で示すように、乱流が発生する。

このため、図５に示すように、比較例の流量センサでは、低流量域では流量の増加にともなって出力電圧が増大するが、高流量域になると、流量の増加にともなって出力電圧が減少してしまう。このように、比較例の流量センサでは、流量と出力との関係を表す特性図において、両者の関係を表す線が途中で折れ曲がる特性曲がりが発生する。

これに対して、本実施形態によれば、センサチップ１０の裏面１０ｂに流れ込む空気量を低減させることができるので、特性曲りを低減できる。すなわち、図５に示すように、低流量域だけでなく、高流量域においても、流量の増大にともなって、出力電圧が増大する出力特性（流量特性）が得られる。

なお、凹部１２への空気の流れ込みを抑制するのであれば、センサチップ１０の裏面１０ｂとケース２０の底部２１とを接触させて、凹部１２を閉塞することも考えられるが、凹部１２を閉塞するよりも、本実施形態のように、狭い隙間Ｇを形成する方が好ましい。これは、凹部１２を閉塞すると、メンブレン１２の内側と外側との間の圧力差によって、特性変動が生じたり、メンブレン１２が破壊されたりするためである。

（２）本実施形態では、センサチップ１０の一端側にメンブレン１２が位置し、センサチップ１０の他端側に接着部１３が位置しており、センサチップ１０の他端側がケース２０に支持される片持ち構造であって、ケース２０の接着面２３に設けた突起部２５によって、センサチップ１０の接着部１３を支持する実装構造を採用している。

このため、本実施形態によれば、センサチップ１０の接着部１３がメンブレン１２から離れたセンサチップ１０の他端側の位置にあるので、メンブレン１２への熱応力の伝達を抑制できる。

さらに、センサチップ１０を支持する突起部２５も、メンブレン１２から離れたセンサチップ１０の他端側の接着面２３に設けられているので、特許文献１の流量センサのようにメンブレン１２に近いセンサチップ１０の一端側がケース２０に支持される場合と比較して、接着のための押し付け時に突起部２５からセンサチップ１０に印加される圧力のメンブレン１２への伝達を抑制できる。

（３）ところで、本実施形態の流量センサ１に対して、突起部２５を省略した場合、接着剤３０の厚さによって、ケース２０の隆起面２４とセンサチップ１０の裏面１０ｂとの隙間Ｇの大きさｄ１を規定することとなる。しかし、硬化前の接着剤３０は流動的であるため、接着剤３０の厚さによって、隙間Ｇの大きさｄ１を精度良く設定するのは困難であり、隙間Ｇが目標値よりも広がったり、隙間Ｇが消滅したりしてしまう問題が生じる。

これに対して、本実施形態では、ケース２０の隆起面２４とセンサチップ１０の裏面１０ｂとの隙間Ｇの大きさｄ１を、突起部２５の高さｈ１と隆起面２４の高さｈ２によって規定される。このため、この隙間Ｇの大きさｄ１を精度良く設定でき、この隙間を確実に狭くできる。

（４）本実施形態では、ケース２０の接着面２３を隆起面２４よりも低くしているので、ケース２０の接着面２３とセンサチップ１０の裏面１０ｂとの間隔を、ケース２０の隆起面２４とセンサチップ１０の裏面１０ｂとの隙間Ｇよりも広くでき、接着剤３０を厚くすることができる。これにより、厚い接着剤３０の弾性変形を利用して、センサチップ１０とケース２０との線膨張係数差によって発生するセンサチップ１０への熱応力を緩和することが可能となる。

なお、センサチップ１０の裏面１０ｂと突起部２５との間に薄い接着剤が存在する場合、センサチップ１０の裏面１０ｂが突起部２５によって拘束される。しかし、薄い接着剤が存在する領域は、センサチップ１０の接着部１３を占める割合が極めて小さいので、センサチップ１０にかかる熱応力を小さくでき、この熱応力のメンブレン１２への伝達を低減できる。

（５）本実施形態では、ケース２０の接着面２３を隆起面２４よりも低くしているので、接着面２３から隆起面２４への接着剤３０の流出を防止可能なセンサチップ片持ち構造を実現している。

さらに、本実施形態では、ケース２０の接着面２３と隆起面２４との間の接着剤流出防止用の溝２６によっても、接着剤３０の流出が防止可能な構造となっている。

（６）本実施形態では、１つの突起部２５の先端面を球面２５ａとしている。これにより、１つの突起部２５が点でセンサチップ１０を支持することとなり、１つの突起部２５の支持面積（接触面積）を最小にできる。

この結果、センサチップ１０が突起部２５に拘束される領域を小さくでき、センサチップ１０にかかる熱応力を低減できる。

（７）本実施形態では、３つの突起部２５の配置について、センサチップ１０の一端側に１つ、センサチップ１０の他端側に２つとしている。これにより、本実施形態とは逆に、センサチップ１０の一端側に２つ、センサチップ１０の他端側に１つとする場合と比較して、突起部２５によって発生する熱応力のメンブレン１２への伝達を低減できる。

また、本実施形態では、抵抗体１２ａ〜１２ｃが発熱抵抗体１２ａの中心を通る仮想線を基準として線対称に配置されており、３つの突起部２５が、同じ仮想線を基準に対称に配置されている。

このため、上流側、下流側の測温抵抗体１２ｂ、１２ｃおける３つの突起部２３のそれぞれまでの距離が同じとなるので、３つの突起部２３から上流側、下流側の測温抵抗体１２ｂ、１２ｃに伝達する熱応力が均等になる。

この結果、本実施形態によれば、上流側、下流側の測温抵抗体１２ｂ、１２ｃの両者に伝達する熱応力の影響をキャンセルできる。すなわち、上流側、下流側の測温抵抗体１２ｂ、１２ｃの両者に熱応力が伝達したとき、両者の抵抗変動量が同等となるため、抵抗体の抵抗差は変動しないからである。

（８）本実施形態では、ケース２０の接着面２３に突起部２５を設けている。

ところで、特許文献１のように、ケースの接着面とは別の位置に、センサチップを支持する載置面（支持部）を設けた場合、ケースの接着面とセンサチップの接着部との間には、接着剤しか存在しない。このため、ケースの接着面とセンサチップの接着部とを互いに押し付けると、接着剤が流動することで、センサチップが傾く恐れがある。もしくは、センサチップを平行に支持するための治具が必要となる。

これに対して、本実施形態では、突起部２５が接着剤３０の中でセンサチップ１０の接着面１３を支持する構造となっているので、ケース２０の接着面２３とセンサチップ１０の接着部１３とを互いに押し付けても、センサチップ１０が傾くことを防止できるとともに、センサチップ１０を平行に支持するための治具を不要にできる。

（第２実施形態）
本実施形態は、第１実施形態の流量センサ１に対して、突起部２５の形状を変更したものであり、以下では、この点についてのみ説明する。

図６（ａ）に本実施形態における突起部２５の上面図を示し、図６（ｂ）に図６（ａ）の突起部２５の縦断面図を示す。図６に示す突起部２５は、半円錐形状、すなわち、円錐の底面に平行な平面で、円錐を切断したときの底面側の形状となっており、先端面が平面２５ｂとなっている。このように先端面を平面２５ｂとすることで、先端面を球面とする場合よりも、樹脂成形による突起部２５の形成が容易となる。

なお、本実施形態では、突起部２５の形状が、先端に向かうにつれて細くなるように、側壁が接着面２３に対して傾斜する先細り形状（半円錐形状）であったが、側壁が接着面２３に対して垂直である形状（円柱形状）であっても良い。ただし、先端面２５ｂを平面とするためには、本実施形態のように先細り形状であることが好ましい。円柱形状の場合、型抜きの際に、先端面２５ｂの端部が引っ張られて盛り上がってしまうからである。

（第３実施形態）
本実施形態は、第１実施形態の流量センサ１に対して、突起部２５の形状を変更したものであり、以下では、この点についてのみ説明する。

図７（ａ）に本実施形態に係る流量センサの突起部２５の上面図を示し、図７（ｂ）に図７（ａ）の突起部２５の縦断面図を示す。図７に示す突起部２５は、半四角錐形状、すなわち、四角錐の底面に平行な平面で、四角錐を切断したときの底面側の形状となっており、先端面が平面２５ｃとなっている。

本実施形態も、第２実施形態と同様に、突起部２５の先端面を平面２５ｃとすることで、樹脂成形による突起部２５の形成が容易となる。

なお、本実施形態においても、突起部２５の形状が、先端に向かうにつれて細くなるように、側壁が接着面２３に対して傾斜する先細り形状（半四角錐形状）であったが、側壁が接着面２３に対して垂直である形状（角柱形状）であっても良い。

（第４実施形態）
本実施形態は、第１実施形態の流量センサ１に対して、突起部２５の数を変更したものであり、以下では、この点についてのみ説明する。図８に、本実施形態に係る流量センサのケース２０の上面図を示す。この図は、図１（ｂ）に対応している。

本実施形態では、４つの突起部２５が、線で繋ぐと四角形をなすように配置され、４点でセンサチップ１０の接着部１３を支持する構造となっている。１つの突起部２５の形状は、第１実施形態と同じである。

このため、本実施形態の方が、３点でセンサチップ１０の接着部１３を支持する場合と比較して、センサチップ１０とケース２０の組み付け時において、センサチップ１０のバランスが取りやすくなり、組み付け精度が向上する。

なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、突起部２５の配置は、メンブレン１２の中央部を通る基準線（図中の一点鎖線）に対して線対称をなす配置となっている。

（第５実施形態）
本実施形態は、第１実施形態の流量センサ１に対して、突起部２５の数および形状を変更したものであり、以下では、この点についてのみ説明する。図９に、本実施形態に係る流量センサのケース２０の上面図を示す。この図は、図１（ｂ）に対応している。

本実施形態では、接着面２３のうちセンサチップ１０の一端側に、第１実施形態と同様に、略円錐形状の突起部２５を１つ配置し、接着面２３のうちセンサチップ１０の他端側に、空気流れ方向に細長い略直方体形状の突起部２５を１つ配置している。略直方体形状の突起部２５の縦断面形状は、図７（ｂ）に示される形状と同じである。

略直方体形状の突起部２５は、ケース２０の上方から見たとき、第１実施形態における接着面２３のうちセンサチップ１０の他端側に配置された２つの突起部２５を繋いだ長さとなっている。

上述の実施形態では、突起部２５がセンサチップ１０を点で支持する構造であったが、本実施形態では、突起部２５がセンサチップ１０を線で支持する構造となっている。このため、本実施形態の方が、第１実施形態と比較して、センサチップ１０の支持面積が大きいので、センサチップ１０とケース２０の組み付け時において、センサチップ１０のバランスが取りやすくなり、組み付け精度が向上する。

また、本実施形態の方が第１実施形態と比較して、１つの突起部２５の形状が大きいので、本実施形態の突起部２５の形状を採用することで、突起部２５の加工精度が向上する。

なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、突起部２５の配置は、メンブレン１２の中央部を通る基準線（図中の一点鎖線）に対して線対称をなす配置となっている。

（第６実施形態）
本実施形態は、第１実施形態の流量センサ１に対して、突起部２５の数および形状を変更したものであり、以下では、この点についてのみ説明する。図１０に、本実施形態に係る流量センサのケース２０の上面図を示す。この図は、図１（ｂ）に対応している。

本実施形態では、接着面２３のうちセンサチップ１０の一端側と他端側のそれぞれに、空気流れ方向に細長い略直方体形状の突起部２５を１つずつ配置している。本実施形態によれば、第５実施形態における接着面２３のうちセンサチップ１０の一端側に配置された略円錐形状の突起部２５を、略直方体形状の突起部２５に変更しているので、第５実施形態よりもセンサチップ１０のバランスが取りやすくなり、組み付け精度が向上する。

なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、４つの突起部２５の配置は、メンブレン１２の中央部を通る基準線（図中の一点鎖線）に対して線対称をなす配置となっている。

（第７実施形態）
本実施形態は、第１実施形態の流量センサ１に対して、隆起面２４の範囲を変更したものであり、以下では、この点についてのみ説明する。図１１（ａ）に本実施形態に係る流量センサの断面図を示し、図１１（ｂ）に図１（ａ）中のケース２０の上面図を示す。図１１（ａ）、（ｂ）は、図１（ａ）、（ｂ）に対応している。

本実施形態では、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、ケース２０の凹部１１に対向する領域と開口周縁部１４に対向する領域のうち、開口周縁部１４に対向する領域のみが隆起面２４を構成している。この隆起面２４と、センサチップ裏面１０ｂの開口周縁部１４との間に隙間Ｇが形成されている。

また、隆起面２４は、図１１（ｂ）に示すように、四角い枠状に配置されており、凹部１１の全周囲に位置している。したがって、隆起面２４は、センサチップ１０の凹部１１の全周囲にわたって隙間Ｇを形成している。

なお、ケース２０の底部２１のうち凹部１１に対向する領域の底面２７およびセンサチップ１０に対向しない領域の底面２８は、隆起面２４よりも低く、接着面２３と同じ高さである。

本実施形態のように、隆起面２４の範囲を変更しても、第１実施形態と同様の効果を奏する。

（第８実施形態）
本実施形態は、第１実施形態の流量センサ１に対して、突起部２５の構成材料を変更したものであり、以下では、この点についてのみ説明する。図１２に本実施形態に係る流量センサの断面図を示す。図１２は、図１（ａ）に対応している。

本実施形態では、ケース２０の接着面２３に金属製の突起部４２を設けている。

具体的には、ケース２０の底部２１のうち接着面２３の下方に、金属製のリードフレーム４１がインサート成形されている。リードフレーム４１は、接着面２３以外において、ケース２０を構成する樹脂材料にて被覆されており、接着面２３において、リードフレーム４１の一部が樹脂材料から露出している。

そして、ケース２０の接着面２３に、リードフレーム４１の露出部と、センサチップ１０の裏面１０ｂに設けられた電極部とを電気的に接続するバンプ４２が設けられている。このバンプ４２は、金や半田等の金属材料によって構成されている。

本実施形態のように、ケース２０の接着面２３に設けられた突起部をバンプ４２で構成しても良い。

（他の実施形態）
（１）上述の各実施形態では、ケース２０において、隆起面２４を、センサチップ１０の凹部の全周囲に位置させて、凹部１１の全周囲にわたって隙間Ｇを形成していたが、隆起面２４を、凹部の全周囲に位置させなくても良い。

隆起面２４を、凹部の全周囲の一部に位置させて、凹部１１の全周囲の一部のみに狭い隙間Ｇを形成しても良い。このようにしても、比較例のように、凹部の全周囲において、センサチップ１０の裏面１０ｂとケース２０の底部２１との隙間が広い場合と比較して、空気の流れ込みを抑制できる。

ただし、乱流抑制の高い効果を得るためには、隆起面２４を、センサチップ１０の凹部の全周囲に位置させて、凹部１１の全周囲にわたって隙間Ｇを形成することが好ましい。

（２）上述の各実施形態では、突起部２５を複数設けていたが、突起部２５の数を１つとしても良い。ただし、センサチップ１０とケース２０の底面（接着面２３、２４）とが平行となるように、突起部２５がセンサチップ１０を支持するという観点では、突起部２５は複数であることが好ましい。接着面２３のうちセンサチップ１０の一端側と他端側に、それぞれ、突起部２５が配置されていれば、センサチップ１０とケース２０の底面とが平行となるように、センサチップ１０を支持することができるからである。

（３）上述の各実施形態では、突起部２５がケース２０と樹脂材料にて一体に成形されていたが、突起部２５とケース２０とを別体に成形し、両者を接着しても良い。この場合、突起部２５をケース２０と同じ材料で形成しても、異なる材料で形成しても良い。

（４）上述の各実施形態を実施可能な範囲で組み合わせても良い。

１ 流量センサ
１０ センサチップ
１０ｂ センサチップの裏面
１１ 凹部
１２ メンブレン
１３ センサチップの接着部
１４ センサチップの開口周縁部
２０ ケース
２３ ケースの接着面
２４ ケースの隆起面
２５ ケースの突起部
３０ 接着剤
Ｇ センサチップの裏面とケースの隆起面との隙間

Claims (10)

1. 裏面（１０ｂ）に開口を有する凹部（１１）によって、表面側（１０ａ）にメンブレン（１２）が構成され、前記メンブレン（１２）に抵抗体（１２ａ〜１２ｃ）が形成されたセンサチップ（１０）と、
   前記センサチップ（１０）を収容するケース（２０）とを備え、
   前記センサチップ（１０）は、一端側に前記メンブレン（１２）が位置し、前記一端側の反対側である他端側に前記ケース（２０）と接着剤（３０）を介して接着される接着部（１３）が設けられており、
   前記ケース（２０）は、前記センサチップの裏面（１０ｂ）のうち前記接着部（１３）と対向し、前記接着剤（３０）と接着される接着面（２３）と、前記センサチップの裏面（１０ｂ）のうち少なくとも前記凹部（１１）の開口周縁部（１４）に対向し、前記接着面（２３）よりも前記センサチップの裏面（１０ｂ）側に隆起して、前記センサチップの裏面（１０ｂ）との間に隙間（Ｇ）を形成する隆起面（２４）とを有する流量センサにおいて、
   前記ケース（２０）は、前記接着面（２３）に設けられ、前記センサチップの裏面（１０ｂ）に向かって、前記接着剤（３０）の中を突き進むように突出する１つ以上の突起部（２５）を有し、
   前記突起部（２５）は、前記隆起面（２４）よりも前記センサチップの裏面（１０ｂ）の近くに先端が位置することにより、前記センサチップ（１０）の前記接着部（１３）を支持しており、
   前記接着面を基準とした前記突起部（２５）の高さ（ｈ１）および前記隆起面（２４）の高さ（ｈ２）によって、前記隙間（Ｇ）の大きさ（ｄ１）が規定されていることを特徴とする流量センサ。
2. 前記隆起面（２４）は、前記凹部（１１）の全周囲に位置し、前記凹部（１１）の全周囲にわたって前記隙間（Ｇ）を形成することを特徴とする請求項１に記載の流量センサ。
3. 前記隆起面（２４）は、前記ケース（２０）の前記凹部（１１）に対向する領域と前記開口周縁部（１４）に対向する領域の両方に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の流量センサ。
4. 前記隆起面（２４）は、前記ケース（２０）の前記凹部（１１）に対向する領域と前記開口周縁部（１４）に対向する領域のうち、前記開口周縁部（１４）に対向する領域のみに位置することを特徴とする請求項１または２に記載の流量センサ。
5. 前記突起部（２５）は、先端面が球面（２５ａ）であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の流量センサ。
6. 前記突起部（２５）は、先端面が平面（２５ｂ、２５ｃ）であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の流量センサ。
7. 前記突起部（２５）は、複数であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の流量センサ。
8. 前記抵抗体（１２ａ〜１２ｃ）は、前記センサチップ（１０）の一端から他端に向かう方向に延びる仮想線を基準として対称となるように、複数配置されており、
   複数の前記突起部（２５）は、前記仮想線を基準に対称に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の流量センサ。
9. 前記突起部（２５）は、前記ケース（２０）と樹脂材料にて一体に成形されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の流量センサ。
10. 前記ケース（２０）の前記接着面（２３）の下方に、リードフレーム（４１）が配置されており、
    前記突起部（４２）は、金属材料で構成されるとともに、前記リードフレーム（４１）と、前記センサチップ（１０）の裏面（１０ｂ）に設けられた電極部とを電気的に接続することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の流量センサ。

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