図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(2020年8月31日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (20)

課題

小型に形成することができ、取り扱いが容易なパッケージ型フローセンサを提供する。

解決手段

本パッケージ型フローセンサは、流体の流量を検知するセンサ部を有するフローセンサチップと、外部に向けて開口し、前記フローセンサチップを収容する中空部を有するケース部材と、前記開口に対向する面に前記フローセンサチップを載置するとともに、前記開口を覆う基板と、を備え、前記ケース部材または前記基板のうちの一方は、外部と連通する貫通孔を有し、前記貫通孔と前記中空部とが、前記センサ部に前記流体を案内する流路を形成することを特徴とする。

概要

背景

流体の流量や流速、および流れる方向を検知するフローセンサが利用されている。フローセンサは、例えば、薄膜メンブレン)上にヒーターと、ヒーターを挟むように配置したサーモパイルを有するセンサ部を備える。このようなセンサ部を備えるフローセンサでは、ヒーターが薄膜を加熱することで生じる熱分布が流体の流れによって乱されると、当該乱れをサーモパイルで生じる熱起電力の差として測定する。センサ部はメンブレンを利用していることから、物理的接触等によって破損しやすい部品であるといえる。

例えば、特許文献1では、流体を通過させる流路と一体として形成されたフローセンサが開示されている。特許文献2では、流路とは別体として形成され、流速を検知するセンサ部を外部に露出させたフローセンサが開示されている。特許文献2に開示されるフローセンサは流路に備え付けられ、流路の断面積と合わせて流量が検知される。

概要

小型に形成することができ、取り扱いが容易なパッケージ型フローセンサを提供する。本パッケージ型フローセンサは、流体の流量を検知するセンサ部を有するフローセンサチップと、外部に向けて開口し、前記フローセンサチップを収容する中空部を有するケース部材と、前記開口に対向する面に前記フローセンサチップを載置するとともに、前記開口を覆う基板と、を備え、前記ケース部材または前記基板のうちの一方は、外部と連通する貫通孔を有し、前記貫通孔と前記中空部とが、前記センサ部に前記流体を案内する流路を形成することを特徴とする。

目的

開示の技術の1つの側面は、小型に形成することができ、取り扱いが容易なパッケージ型フローセンサを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

流体の流量を検知するセンサ部を有するフローセンサチップと、外部に向けて開口し、前記フローセンサチップを収容する中空部を有するケース部材と、前記開口に対向する面に前記フローセンサチップを載置するとともに、前記開口を覆う基板と、を備え、前記ケース部材または前記基板のうちの一方は、外部と連通する貫通孔を有し、前記貫通孔と前記中空部とが、前記センサ部に前記流体を案内する流路を形成することを特徴とする、パッケージ型フローセンサ

請求項2

前記貫通孔は、前記ケース部材に設けられることを特徴とする、請求項1に記載のパッケージ型フローセンサ。

請求項3

前記貫通孔は、前記基板に設けられることを特徴とする、請求項1に記載のパッケージ型フローセンサ。

請求項4

前記基板の前記フローセンサチップを載置する面とは反対側の面に設けられ、前記貫通孔に前記流体を案内するように形成されたランドを備えることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載のパッケージ型フローセンサ。

請求項5

前記基板の前記フローセンサチップを載置する面とは反対側の面に設けられ、前記貫通孔の周囲を囲むように形成されたランドを備えることを特徴とする、請求項3に記載のパッケージ型フローセンサ。

請求項6

前記パッケージ型フローセンサは、電子部品を接続する配線を有する第2基板上に載置され、前記第2基板には、前記ランドに囲まれた領域に対応する位置に第2貫通孔が設けられ、前記流体は、前記第2基板において前記パッケージ型フローセンサが載置された面とは反対側の面から、前記第2貫通孔および前記貫通孔を介して、前記中空部に案内されることを特徴とする、請求項5に記載のパッケージ型フローセンサ。

請求項7

前記パッケージ型フローセンサは、前記第2基板において、前記電子部品が接続される面と同一の面に載置される、請求項6に記載のパッケージ型フローセンサ。

請求項8

前記第2基板において前記パッケージ型フローセンサが載置された面とは反対側の面には、前記流体以外の物質が前記中空部へ侵入することを抑止するフィルタ部材が前記第2貫通孔上を覆うように設けられることを特徴とする、請求項6または7に記載のパッケージ型フローセンサ。

請求項9

前記第2貫通孔は、前記ランドに囲まれた領域に対応する位置に開口する第1開口部と、前記パッケージ型フローセンサが載置された面とは反対側の面において開口する第2開口部と、前記第2基板内に形成され、前記第1開口部と前記第2開口部とを接続することで、前記流体を前記中空部に案内する流路と、を含むことを特徴とする、請求項6から8のいずれか一項に記載のパッケージ型フローセンサ。

技術分野

0001

本発明は、パッケージ型フローセンサに関する。

背景技術

0002

流体の流量や流速、および流れる方向を検知するフローセンサが利用されている。フローセンサは、例えば、薄膜メンブレン)上にヒーターと、ヒーターを挟むように配置したサーモパイルを有するセンサ部を備える。このようなセンサ部を備えるフローセンサでは、ヒーターが薄膜を加熱することで生じる熱分布が流体の流れによって乱されると、当該乱れをサーモパイルで生じる熱起電力の差として測定する。センサ部はメンブレンを利用していることから、物理的接触等によって破損しやすい部品であるといえる。

0003

例えば、特許文献1では、流体を通過させる流路と一体として形成されたフローセンサが開示されている。特許文献2では、流路とは別体として形成され、流速を検知するセンサ部を外部に露出させたフローセンサが開示されている。特許文献2に開示されるフローセンサは流路に備え付けられ、流路の断面積と合わせて流量が検知される。

先行技術

0004

特許第5652315号公報
特許第6435389号公報

発明が解決しようとする課題

0005

特許文献1に開示されるフローセンサは流路と一体として形成されるため、小型化することが困難であり、また、製造コストも高くなる。特許文献2に開示されるフローセンサは流路と別体として形成されるため、小型化が容易である。しかしながら、特許文献2に開示されるフローセンサは、外部に露出するセンサ部が物理的接触等によって破損しやすく、取り扱いが難しい。

0006

開示の技術の1つの側面は、小型に形成することができ、取り扱いが容易なパッケージ型フローセンサを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

開示の技術の1つの側面は、次のようなパッケージ型フローセンサによって例示される。本パッケージ型フローセンサは、流体の流速を検知するセンサ部を有するフローセンサチップと、外部に向けて開口し、前記フローセンサチップを収容する中空部を有するケース部材と、前記開口に対向する面に前記フローセンサチップを載置するとともに、前記開口を覆う基板と、を備え、前記ケース部材または前記基板のうちの一方は、外部と連通する貫通孔を有し、前記センサ部は、前記貫通孔と前記中空部とが、前記センサ部に前記流体を案内する流路を形成することを特徴とする。

0008

フローセンサチップのセンサ部は、流体の流速を検知するための繊細な部品をその表面に実装しており、物理的接触等によって破損しやすい。開示の技術は、ケース部材内の中空部にフローセンサチップを収容することで、物理的接触等からフローセンサチップのセンサ部を保護することができるため、フローセンサの取り扱いが容易になる。また、本パッケージ型フローセンサは流路と一体に形成されないため、流路と一体に形成されるフローセンサよりも小型化が容易である。パッケージ自体が小型であるため、別体として形成
される流路に本パッケージ型フローセンサを組み込んで、検知した流速から流量を検知する場合でも、流路への取り付け自由度が向上するとともに、流路まで含めた構造であったとしても小型である。

0009

貫通孔と中空部とが、センサ部に流体を案内する流路を形成するため、貫通孔から中空部内に導入された流体はセンサ部上を通過することになる。流路が流体をセンサ部に案内することにより、ケース部材にセンサ部を収容しても、センサ部による検知精度の低下が抑制される。貫通孔は、前記ケース部材に設けられてもよいし、前記基板に設けられてもよい。

0010

開示の技術は、次の特徴を有してもよい。前記貫通孔が基板に設けられており、前記基板の前記フローセンサチップを載置する面とは反対側の面に設けられ、前記貫通孔に前記流体を案内するように形成されたランドを備えることを特徴とする。このような特徴を有することで、ランドによって流体を積極的に貫通孔に案内することができ、フローセンサチップの検知精度を高めることができる。

0011

開示の技術は、次の特徴を有してもよい。前記貫通孔が基板に設けられており、前記基板の前記フローセンサチップを載置する面とは反対側の面に設けられ、前記貫通孔の周囲を囲むように形成されたランドを備えることを特徴とする。このような場合、前記パッケージ型フローセンサは、電子部品を接続する配線を有する第2基板上に載置され、前記第2基板には、前記ランドに囲まれた領域に対応する位置に第2貫通孔が設けられ、前記流体は、前記第2基板において前記パッケージ型フローセンサが載置された面とは反対側の面から、前記第2貫通孔および前記貫通孔を介して、前記中空部に案内されてもよい。このような構成を採用することで、流体が流れる領域とは別の領域にパッケージ型フローセンサを設けることができるため、パッケージ型フローセンサによって流体の流れを乱す(乱流を生じさせる)ことが低減される。また、このような構成を採用することで、前記第2基板において、前記電子部品が接続される面と同一の面に前記パッケージ型フローセンサを載置することができるため、第2基板を片面実装とすることができる。

0012

開示の技術は、次の特徴を有してもよい。前記第2基板において前記パッケージ型フローセンサチップが載置された面とは反対側の面には、前記流体以外の物質が前記中空部へ侵入することを抑止するフィルタ部材が前記第2貫通孔上を覆うように設けられる。このような特徴を有することで、中空部内に流体以外の水やゴミ、塵等の侵入が抑止されるため、水やゴミ、塵等がフローセンサチップに接触することによる、検知精度の低下やフローセンサチップの故障が抑制される。

0013

開示の技術は、次の特徴を有してもよい。前記第2貫通孔は、前記ランドに囲まれた領域に対応する位置に開口する第1開口部と、前記パッケージ型フローセンサが載置された面とは反対側の面において開口する第2開口部と、前記第2基板内に形成され、前記第1開口部と前記第2開口部とを接続することで、前記流体を前記中空部に案内する流路と、を含む。このような特徴を有することで、流路の形状を所望の目的に合うように設計することで、中空部に導入される流体の量を好適に制御できる。

発明の効果

0014

本パッケージ型フローセンサは、小型に形成することができ、取り扱いが容易である。

図面の簡単な説明

0015

図1は、実施形態に係るセンサパッケージの分解斜視図である。
図2は、フローセンサチップを上面から見た図である。
図3は、図2におけるA−A線断面図である。
図4は、フローセンサチップによる流速の測定方法を模式的に示す第1の図である。
図5は、フローセンサチップによる流速の測定方法を模式的に示す第2の図である。
図6は、実施形態に係るセンサパッケージを平面視した図である。
図7は、実施形態に係るセンサパッケージにおける、通気孔から導入された空気の流れを模式的に示す図である。
図8は、実施形態に係るセンサパッケージの基板を上方から見た図である。
図9は、実施形態に係るセンサパッケージの基板を下方から見た図である。
図10は、実施形態において、風の向きに対して直交する方向に延びるランドを備えるセンサパッケージの一例を下方から見た図である。
図11は、風の向きに対して直交する方向に延びるランドを備えるセンサパッケージにおける、通気孔に導入される空気の流れを模式的に示す図である。
図12は、風の向きに直交する方向に延びるランドのバリエーションを例示する図である。
図13は、実施形態に係るセンサパッケージの製造方法の一例を示す図である。
図14は、複数のリッドを一続きにつなげたシートを例示する図である。
図15は、第1変形例に係るセンサパッケージの一例を示す分解斜視図である。
図16は、第1変形例に係るセンサパッケージを下方から見た図である。
図17は、第1変形例に係るセンサパッケージにおける、通気孔から導入された空気の流れを模式的に示す図である。
図18は、第2変形例に係るセンサパッケージの一例を下方から見た図である。
図19は、ランドの他の形状の一例を示す図である。
図20は、第2変形例に係るセンサパッケージに対して、風の向きと直交するように設けられるランドを適用した場合の一例を示す第1の図である。
図21は、第2変形例に係るセンサパッケージに対して、風の向きと直交するように設けられるランドを適用した場合の一例を示す図である。
図22は、第3変形例に係るセンサパッケージの一例を下方から見た図である。
図23は、第3変形例に係るセンサパッケージにおける、通気孔から導入された空気の流れを模式的に示す図である。
図24は、第3変形例に係るセンサパッケージにおいて、防水防塵メッシュを基板の裏面に設ける構成の一例を示す図である。
図25は、第3変形例に係るセンサパッケージにおいて、通気孔間の距離を実質的に変更する構成の一例を示す図である。
図26は、第3変形例に係るセンサパッケージにおいて、風向調整部材を基板の裏面に設けた構成が例示される。
図27は、ランドと通気孔の形状のバリエーションを示す図である。

実施例

0016

<実施形態>
以下、図面を参照して、一実施形態に係るセンサパッケージについて説明する。図1は、実施形態に係るセンサパッケージの分解斜視図である。図1に例示されるセンサパッケージ100は、基板1、フローセンサチップ2およびリッド3を備える。以下、本明細書において、基板1側を下、リッド3側を上とする。本明細書において、板状に形成される基板1の一方の辺に沿った方向をX方向、他方の辺に沿った方向をY方向、上下方向をZ方向とも称する。センサパッケージ100は、「パッケージ型フローセンサ」の一例であ
る。

0017

(フローセンサチップ2)
フローセンサチップ2は、流体(例えば、気体)の流速を測定するセンサである。図2は、フローセンサチップを上面から見た図であり、図3図2におけるA−A線断面図である。フローセンサチップ2は、本体部21およびメンブレン22を備える。本体部21は、上面が開口した中空形状(すり鉢形状)に形成されており、その素材は、例えばシリコンである。メンブレン22は、薄膜であり、図3に例示されるように、本体部21が有する開口において中空状の構造となっている。メンブレン22には、ヒーター23およびサーモパイル24、24が設けられる。ヒーター23およびサーモパイル24、24は、Y方向に沿って一列に並んで配置される。サーモパイル24、24の一端の接点は、本体部21と重なる位置に配置される。サーモパイル24、24のそれぞれを区別するときは、サーモパイル24、24の一方をサーモパイル241と称し、他方をサーモパイル242と称する。

0018

ヒーター23は、メンブレン22を加熱する加熱器である。メンブレン22は薄膜であるため熱容量が小さく、ヒーター23によって効率的に加熱される。サーモパイル24、24はメンブレン22からの熱を受けることで熱起電力を発生させる熱電対である。サーモパイル24、24の一端の接点が本体部21の上にあるため、メンブレン22と本体部21との温度差が熱起電力として検出できる。サーモパイル24、24は、高い温度になるほど高い熱起電力を生じる。また、サーモパイル24、24のいずれもが同じ温度の場合、サーモパイル24、24が発生させる熱起電力は等しくなる。フローセンサチップ2は、例えば、ヒーター23によってメンブレン22を加熱し、メンブレン22における熱分布の差によって生じるサーモパイル24、24の熱起電力の差を基に流量を測定する熱式フローセンサである。フローセンサチップ2は、例えば、Micro Electro
Mechanical Systems(MEMS)によって製造される。

0019

フローセンサチップ2のメンブレン22には、ヒーター23の両端に接続され、外部電源40からヒーター23への給電を受ける被給電端子231、231も設けられる。また、メンブレン22には、サーモパイル24、24のそれぞれが発生させる熱起電力の差Voutを測定するための被測定端子243、242も設けられる。サーモパイル24、24および被測定端子243、243は、配線25によって直列に接続される。フローセンサチップ2は、例えば、ヒーター23およびサーモパイル24、24が設けられたメンブレン22が外部に露出する表面実装型のフローセンサである。メンブレン22、ヒーター23およびサーモパイル24、24は、「センサ部」の一例である。

0020

図4および図5は、フローセンサチップによる流速の測定方法を模式的に示す図である。図4は、フローセンサチップ2の周囲において風が吹いていない状態を例示する。フローセンサチップ2の周囲で風が吹いていない場合、ヒーター23からの位置が離れるにしたがって温度が下がり、熱分布H1によって例示するように、メンブレン22における熱分布はヒーター23を中心として均等になる。そのため、サーモパイル24、24はいずれもヒーター23によって同じ温度に加熱され、サーモパイル24、24で生じる熱起電力も等しくなる。

0021

図5は、フローセンサチップ2の周囲において風が吹いている状態を例示する。サーモパイル24、24のうち一方をサーモパイル241、他方をサーモパイル242とすると、図5では、サーモパイル241からサーモパイル242の方向に向けて風が吹いている状態が例示される。風の上流側は風によって冷やされて温度が下がるため、熱分布H2によって例示するように、メンブレン22における熱分布は、センサ23の上流側よりも下流側にずれる(下流側の方が上流側より高温になる)。そのため、ヒーター23よりも下
流側に位置するサーモパイル242の方が、ヒーター23よりも上流側に位置するサーモパイル241よりも高温となる。その結果、サーモパイル241の熱起電力V1と、サーモパイル242の熱起電力V2との間に差が生じる。

0022

上記の通り、サーモパイル24、24は、高温になるほど熱起電力が高くなり、風の下流側に位置するサーモパイル24の方が、風の上流側に位置するサーモパイル24よりも高温となる。そのため、サーモパイル241の起電力V1とサーモパイル242の起電力V2の差(すなわち、V2−V1)を測定することで、フローセンサチップ2は風の向きを検知するとともに、風の強さを検知することができる。

0023

V2−V1が正である場合には、サーモパイル242の方がサーモパイル241よりも高温となっているため、フローセンサチップ2はサーモパイル241からサーモパイル242に向かう方向に風が吹いていることを検知できる。また、V2−V1が負である場合には、サーモパイル241の方がサーモパイル242よりも高温となっているため、フローセンサチップ2はサーモパイル242からサーモパイル241に向かう方向に風が吹いていることを検知できる。さらに、V2−V1が0(ゼロ)である場合には、いずれのサーモパイル24、24も同じ温度となっているため、フローセンサチップ2は風が吹いていない(または、吹いている風が検知範囲の下限未満)であることを検知できる。また、フローセンサチップ2は、V2−V1の値が大きいほど強い風が吹いていると検知できる。

0024

(リッド3)
リッド3は、フローセンサチップ2を上方から覆う蓋である。図1に例示されるリッド3は、中空構造となっており、中空となっている領域にセンサ12を収容可能である。図1に例示されるリッド3は底面が開口した中空の直方体状に形成されているが、リッド3の形状が直方体に限定されるわけではなく、円柱形状や五角柱等の多角柱であってもよい。リッド3の形状は、その内部にフローセンサチップ2を収容可能な空洞を有すればよい。リッド3の素材には特に限定はないが、収容したフローセンサチップ2を外部からの衝撃等から保護可能な剛性を有し、かつパッケージ内の流路を形成できる素材であればよい。金属、プラスチックセラミックやシリコンなどでもよい。リッド3の素材が金属など導電性を有していれば、電磁ノイズに対する耐性が得られるなどの利点もある。

0025

図6は、実施形態に係るセンサパッケージを平面視した図である。図7は、実施形態に係るセンサパッケージにおける、通気孔から導入された空気の流れを模式的に示す図である。図7は、図6のB−B線における断面図となっている。図6では、リッド3内に収容されているフローセンサチップ2およびフローセンサチップ2の上面に設けられたサーモパイル24、24を点線で図示している。リッド3の上面には、2つの通気孔31、31が設けられる。通気孔31、31は、リッド3の上面を厚さ方向に貫通する孔であり、リッド3の上面においてY方向に沿って配置される。通気孔31、31は、リッド3の中空となっている領域と外部とを連通するということもできる。図6を参照すると理解できるように、センサパッケージ100を上方から見た平面視において、フローセンサチップ2は、通気孔31、31の間に位置するようにリッド3に収容される。その結果、通気孔31、サーモパイル241、サーモパイル242、通気孔31は、Y方向に沿って一列にこの順に並べられる。

0026

このように通気孔31、31およびサーモパイル24、24が並べられると、図7に例示されるように、一方の通気孔31からリッド3内に導入された空気は、2つのサーモパイル24、24上を通過して、他方の通気孔31からリッド3外に排出される。すなわち、リッド3の上面に通気孔31、31とリッド3の中空となっている領域とで、2つのサーモパイル24、24上に風を通過させる流路を形成することができる。リッド3は、「
ケース部材」の一例である。リッド3の中空となっている領域は、「中空部」の一例である。

0027

(基板1)
基板1は、一方の面(リッド3の開口に対向する面)にフローセンサチップ2を載置する基板である。基板1は、例えば、フローセンサチップ2と外部装置とを接続する接続端子を有してもよい。基板1は、プリント基板であってもセラミック基板であってもよい。また、基板1はリジッドな基板であってもフレキシブルな基板であってもよい。図1において、基板1は長方形の板状に形成されているが、基板1の形状がこのような形状に限定されるわけではない。基板1は、円形状や三角形状、五角形状等の他の形状に形成されてもよい。基板1は、リッド3の開口全体を覆うことが可能な形状に形成されることが好ましい。

0028

図8は実施形態に係るセンサパッケージの基板を上方から見た図であり、図9は実施形態に係るセンサパッケージの基板を下方から見た図である。図8では、基板1の上面11に載置されるフローセンサチップ2も図示されている。基板1は、上面11において、センサ12の被給電端子231、231と電気的に接続される給電端子112、112と、センサ12の被測定端子243、243と電気的に接続される測定端子113、113を備える。センサ12の被給電端子231、231と給電端子112、112、および、被測定端子243、243と測定端子113、113とは、例えば、金属ワイヤーW1を用いたワイヤーボンディングによって接続される。金属ワイヤーW1は、例えば、金によって形成される。また、基板1は、下面12において、上面11に設けられた給電端子112、112や測定端子113、113と電気的に接続されたランド122、122、122、122を有する。基板1は、「基板」の一例である。

0029

実施形態において、基板1の下面12は、風の向きに対して直交する方向に延びるランドをさらに有してもよい。図10は、実施形態において、風の向きに対して直交する方向に延びるランドを備えるセンサパッケージの一例を下方から見た図であり、図11は、風の向きに対して直交する方向に延びるランドを備えるセンサパッケージにおける、通気孔に導入される空気の流れを模式的に示す図である。図11では、センサパッケージ100は、基板200上にハンダ204によって接続される。すなわち、センサパッケージ100のランド122、1221と基板200上のランドとがハンダ204によって接続される。

0030

ランド1221は、風の向きに対して直交する方向に延びる(X方向に延びる)ように設けられる。そのため、センサパッケージ100と基板200とが接続される部分を通過する風は、ランド1221、ランド1221と基板200とを接続するハンダ204、および、基板200によって進行を妨げられ、上方向に進路を変更するようになる。その結果、通気孔31からリッド3内に導入される風の量を増加させることができ、ひいては、センサパッケージ100の感度を向上させることができる。

0031

図10および図11では、下面12のY方向における略中央に風の向きに対して直交する方向に延びるランドが例示されたが、このようなランドは他の位置に設けられてもよい。図12は、風の向きに直交する方向に延びるランドのバリエーションを例示する図である。図12(A)では、下面12のY方向の両端のそれぞれに、風の方向と直交する方向に延びる(X方向に延びる)ランド1222、1222が設けられる。図12(B)では、下面12の外周に沿って、下面12に設けられた複数のランド122を囲むように環状(枠状)に形成されたランド1223が設けられる。

0032

図12(A)に例示されるランド1222や図12(B)に例示されるランド1223
によっても、図10図11で例示されるランド1221と同様に、センサパッケージ100と基板200とが接続される部分を通過する風の進行方向を通気孔31に向かう方向に変更することで、気孔31からリッド3内に導入される風の量を増加させることができる。

0033

図12(B)に例示されるように、複数のランド122がランド1223に囲まれることで、ランド122に水分や異物が付着することが抑制される。例えば、水分や導電性異物がランドの間に介在しランド同士を電気的に短絡させると故障となるが、ランド1223に囲まれていることでランド122のエリアは保護されているため故障に至りづらい。異物のみならず、ランド122を腐食するような腐食ガスなどからの影響もうけづらくなっている。また、ランド1223をセンサパッケージ200と基板200とを電気的に接続する端子として使用してもよい。例えば、ランド1223をグランド接地)端子とすると、ランド1223によってランド122を電磁ノイズ等から保護することができる。

0034

(センサパッケージ100の製造方法)
図13は、実施形態に係るセンサパッケージの製造方法の一例を示す図である。以下、図13を参照して、センサパッケージ100の製造方法の一例について説明する。

0035

図13(A)では、第1工程として、基板B1が用意される。基板B1は、プリント基板であってもセラミック基板であってもよい。また、基板B1は、リジッドな基板であってもフレキシブルな基板であってもよい。基板B1には、給電端子112、112と測定端子113、113との組が、図13(B)でダイボンディングの対象となる数のフローセンサチップ2を接続可能な数だけ設けられている。

0036

図13(B)では、第2工程として、ダイボンディングによって、フローセンサチップ2を基板B1上に固着させる。図13(C)では、第3工程として、ダイボンディングによって固着させたフローセンサチップ2と基板B1とを金属ワイヤーW1を用いたワイヤーボンディングによって接続する。ワイヤーボンディングでは、フローセンサチップ2の被給電端子231、231と基板B1上の給電端子112、112とがワイヤーボンディングによって接続され、フローセンサチップ2の被測定端子243、243と基板B1上の測定端子113、113とがワイヤーボンディングによって接続される。

0037

図13(D)では、第4工程として、フローセンサチップ2を上方から覆うようにリッド3が設けられる。リッド3は、接着剤等によって基板B1と接着される。リッド3の材料が金属である場合には、接着剤をハンダや銀ペーストなどの導電性の材料とすると、リッド3による電磁シールド効果が得られる。なお、図13では、フローセンサチップ2のそれぞれに対して個々に分離したリッド3を用いているが、図14に例示するような、複数のリッド3を一続きにつなげたシート32を用いてもよい。このようなシート32は一般的なプリント基板やセラミック基板の材料、作製方法によって作製できる。

0038

図13(E)では、第5工程として、基板B1の下面から(基板B1においてフローセンサチップ2が固着された面とは反対側の面から)ダイシングを行って、センサパッケージ100を分離する。この際、リッド3の通気孔31をテープT1で塞ぐことで、ダイシングの際にリッド3の内部に水が入ることが抑制される。

0039

以上で説明した、図13(A)から図13(E)の各工程を行うことで、センサパッケージを製造することができる。

0040

<実施形態の作用効果
実施形態に係るセンサパッケージ100は、基板1に載置したフローセンサチップ2を
リッド3の内部に収容する。その結果、フローセンサチップ2は、リッド2と基板1とによって、外部からの物理的接触等から保護される。そのため、センサパッケージ100は、メンブレン22が外部に露出するフローセンサよりも容易に取り扱うことができる。また、センサパッケージ100は、リッド3によって外部からの物理的接触からフローセンサチップ2を保護できるため、センサパッケージ100を様々な場所で使用することができる。

0041

実施形態に係るセンサパッケージ100は、流体を通過させる流路と一体として形成されないため、流路と一体として形成されるフローセンサよりも小型化が容易である。

0042

実施形態に係るセンサパッケージ100は、通気孔31、31とサーモパイル24、24とをY方向に沿って一列に並べることで、流体の流速や流れる方向の測定に好適な流路を形成できる。

0043

<第1変形例>
実施形態では、リッド3に通気孔31、31が設けられる。第1変形例では、通気孔が基板に設けられるセンサパッケージについて説明する。以下、図面を参照して、第1変形例に係るセンサパッケージについて説明する。以下の説明において、実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

0044

図15は、第1変形例に係るセンサパッケージの一例を示す分解斜視図である。図15に例示されるセンサパッケージ100aは、通気孔31aが基板1aを厚み方向に貫通するように設けられる。リッド3aは、通気孔31、31を有さない点で、実施形態に係るセンサパッケージ100のリッド3と異なる。図16は、第1変形例に係るセンサパッケージを下方から見た図である。図16では、基板1a上に載置されてリッド3a内に収容されるフローセンサチップ2が点線で示される。第1変形例では、実施形態と同様に、通気孔31a、フローセンサチップ2、通気孔31aが、Y方向に沿って一列に並んで配置される。

0045

図17は、第1変形例に係るセンサパッケージにおける、通気孔から導入された空気の流れを模式的に示す図である。図17では、センサパッケージ100aは、基板1aの下面12aに設けられたランド122と基板200の裏面202に設けられたランド203とが、ハンダ204によって接続される。

0046

基板200の表面201は、コンデンサオペアンプ等の様々な電子部品が実装される面である。すなわち、第1変形例に係るセンサパッケージ100aは、コンデンサやオペアンプ等の電子部品が実装される表面201とは異なる面である裏面202に実装される。換言すると、基板200にはセンサパッケージ100を含む各種部品両面実装されるということができる。このように実装することで、基板200に搭載できる電子部品の数量が増え、結果、基板200を小型化することができる。また、センサパッケージ100aと電子回路を表面202にのみ片面実装とすることもでき、片面実装のみとすることで生産性を向上させることもできる。なお、実施形態に係るセンサパッケージ100も、基板200に実装するときは、基板200の裏面202に実装される。基板200は、「第2基板」の一例である。

0047

このようにセンサパッケージ100aと基板200とが接続されることで、基板1aと基板200との間に隙間が生じる。第1変形例では、隙間を通る風が通気孔31aの一方を介してリッド3a内に導入され、フローセンサチップ2のサーモパイル24、24の上を通過し、通気孔31aの他方を介してリッド3外に排出される。

0048

第1変形例に係るセンサパッケージ100aによっても、リッド3aによってフローセンサチップ2を保護しつつ、流体の流速や流体の流れる方向を好適に測定できる。また、センサパッケージ100aでは、通気孔31a、31aは、基板1aと基板200との間(隙間)に位置する。この隙間は、ランド122とランド203とのハンダ付けによって生じるものであり、非常に狭い隙間となる。そのため、第1変形例に係るセンサパッケージ100aは、塵や埃等が通気孔31aを介してリッド3a内に侵入することが抑制される。

0049

<第2変形例>
第2変形例では、第1変形例と同様に基板に通気孔が設けられる構成について説明する。以下、図面を参照して第2変形例に係るセンサパッケージについて説明する。以下の説明において、実施形態や第1変形例と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

0050

図18は、第2変形例に係るセンサパッケージの一例を下方から見た図である。図18に例示されるセンサパッケージ100bでは、ランド122に代えて、ランド122aとランド122bが設けられる。ランド122a、122aは、X方向に延びるように形成される。ランド122a、122aは、Y方向において、通気孔31a、31aの間に、通気孔31aに沿うように配置される。すなわち、Y方向において、ランド122a、通気孔31a、通気孔31a、ランド122aがこの順に一列に並んで配置される。ランド122b、122bは、Y方向において、ランド122a、122aの間に配置される。また、X方向において、ランド122aは、通気孔31aよりも長く形成される。

0051

このようにランド122aが形成されることで、センサパッケージ100bの基板1aと基板200との間に入り込んだ風はランド122aぶつかる。ランド122aにぶつかった風は、ランド122aによって通気孔31aに案内される。そのため、第2変形例に係るセンサパッケージ100bは、通気孔31aへの風の導入効率を高めることができ、ひいては、センサパッケージ100bの感度を高めることができる。

0052

なお、図18では、ランド122aは平面視において長方形に形成されているが、ランド122aの形状がこのような形状に限定されるわけではない。ランド122aの形状は、様々に変形することができる。図19は、ランドの他の形状の一例を示す図である。図19では、通気孔31aは平面視において円形に形成されているランド122aは、円形に形成された通気孔31aの周囲の一部を囲む環状部122a1と、環状部122a1の両端にそれぞれ接続され、X方向に延びる壁部122a2を含む。環状部122a1は、Y方向において、通気孔31aよりも外側に向けて開口する開口部122a3を含む。このようなランド122aによっても、通気孔31aへの風の導入効率を高めることができ、ひいては、センサパッケージ100bの感度を高めることができる。すなわち、ランド122の形状によりセンサパッケージ100bと基板200との間に風の流路を所望に形成し、センサパッケージ100bの特性を向上させている。ランド122はセンサパッケージ100bと基板100をハンダ204によって物理的、電気的接続を図るものであるが、ハンダによる流路形成を主目的として、電気的接続の機能を有しないランド122があってもよい。

0053

なお、センサパッケージ100bは図13に示した製造方法と同様に作製される。ただしリッド3aではなく基板1aに通気孔31aを有しているため、図13(E)においては、基板1a側をテープT1にて通気孔31aを塞ぐことでダイシングの際にリッド3aの内部に水が入ることが抑制される。

0054

図20および図21は、第2変形例に係るセンサパッケージに対して、風の向きと直交
するように設けられるランドを適用した場合の一例を示す図である。図20では、第2変形例に係るセンサパッケージ100bに対して、複数のランド122を囲む環状のランド1223を適用した場合の一例を示す。ランド1223によって風の進行が妨げられることで、風の進路を通気孔31aに向けることができ、リッド3内に導入される風の量を増加させることができる。

0055

図21は、図18に例示される2つのランド122aの壁部122a2を、そのX方向の端部においてそれぞれ接続することで形成された環状のランド1224を例示する。ランド1224は、複数のランド122を囲むように形成される。このようなランド1224によっても、ランド1223と同様に、ランド122に水分や異物が付着することが抑制される。また、ランド1224によっても、風の進路を通気孔31aに向けることができ、リッド3内に導入される風の量を増加させることができる。

0056

<第3変形例>
第2変形例では、通気孔の周囲の一部がランドによって囲まれた。第3変形例では、通気孔の周囲全体をランドで囲む構成について、図面を参照して説明する。以下の説明において、実施形態、第1変形例または第2変形例と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

0057

図22は、第3変形例に係るセンサパッケージの一例を下方から見た図である。図22に例示されるセンサパッケージ100cは、ランド122aに代えてランド122cを備える点で、第2変形例に係るセンサパッケージ100bとは異なる。

0058

ランド122c、122cは、通気孔31aの周囲を囲むように枠状に形成されている。通気孔31aは、センサパッケージ100cを下方から見た場合に、枠状に形成されたランド122c、122cの内側において開口している。

0059

図23は、第3変形例に係るセンサパッケージにおける、通気孔から導入された空気の流れを模式的に示す図である。第3変形例では、センサパッケージ100cは、実施形態、第1変形例および第2変形例とは異なり、基板200aの表面201aに設けられる。すなわち、第3変形例に係るセンサパッケージ100cは、コンデンサやオペアンプ等の電子部品と同じ表面201aに設けられる。

0060

基板200aは、ランド122c、122cによって規定される枠に対応する位置に、基板200aの厚み方向に貫通する貫通孔205を有するランド203aが設けられる。すなわち、ランド203aは、平面視において枠状に形成される。ランド122cおよびランド203aが枠状に形成されることから、第3変形例においては、ハンダ204も枠状に形成されることになる。そのため、基板200aに載置されたセンサパッケージ100cを基板200aの下方から見ると、基板200aの貫通孔205、ハンダ204によって規定される枠内、および、ランド122cによって規定される枠内を介して、通気孔31aを見ることができる。換言すれば、基板200aの貫通孔205、ハンダ204によって規定される枠内、および、ランド122cによって規定される枠内、通気孔31aによって、リッド3の内部と外部とが連通するということができる。貫通孔205は、「第2貫通孔」の一例である。

0061

第3変形例では、風は、貫通孔205、ハンダ204によって規定される枠内、および、ランド122cによって規定される枠内、通気孔31aを介してリッド3内に導入される。リッド3内に導入された風は、フローセンサチップ2のサーモパイル24、24の上を通過し、導入時とは異なる通気孔31aを介してリッド3外に排出される。

0062

第3変形例では、センサパッケージ100cは、基板200aの表面201aに設けられ、基板200aの裏面202aを流れる風を通気孔31aから導入できる。そのため、第3変形例によれば、電子部品と同じ面である表面201aにセンサパッケージ100cを実装できることで、基板200aを片面実装とすることができる。

0063

第3変形例では、センサパッケージ100cの検知対象とする風の流路となる基板200aの裏面202a側に電子部品およびセンサパッケージ100cのいずれも設けなくすることができる。そのため、センサパッケージ100aが検知対象とする風とセンサパッケージ100cや電子部品とが衝突することによる乱流の発生が抑制される。

0064

第3変形例に係るセンサパッケージ100cは、さらに変形することができる。図24から図27は、第3変形例のバリエーションを示す図である。以下、図24から図27を参照して、第3変形例に係るセンサパッケージ100cのバリエーションについて説明する。

0065

図24は、第3変形例に係るセンサパッケージにおいて、防水・防塵メッシュを基板の裏面に設ける構成の一例を示す図である。防水・防塵メッシュ300は、風を通過させる一方で、通過する風に含まれる塵や埃、水等を除去する部材である。防水・防塵メッシュ300は、基板200aの貫通孔203を覆うように設けられる。貫通孔203が防水・防塵メッシュ300で覆われるため、センサパッケージ100cが検知対象とする風は、防水・防塵メッシュ300を通過してから、通気孔31aを介してリッド3内に導入されることになる。このような構成によれば、リッド3内に塵や埃、水等の侵入を抑制できる。防水・防塵メッシュ300は、「フィルタ部材」の一例である。塵や埃、水等は、「流体以外の物質」の一例である。

0066

図25は、第3変形例に係るセンサパッケージにおいて、通気孔間の距離を実質的に変更する構成の一例を示す図である。図25では、貫通孔205を基板200a内で屈曲させることで、実質的にセンサパッケージ100cの通気孔31a、31a間の距離を長くしている。このように、通気孔31a、31a間の距離を適宜調整することで、センサパッケージ100cによる風の感度を調整することができる。貫通孔203のランド203aに囲まれた開口は、「第1開口部」の一例である。貫通孔203の基板200aの下面202a側の開口は、「第2開口部」の一例である。

0067

図26は、第3変形例に係るセンサパッケージにおいて、風向調整部材を基板の裏面に設けた構成が例示される。図26に例示される風向調節部材400は、基板200の貫通孔203からZ方向において所定距離置いた位置に設けられる屋根部401が設けられる。風向調整部材400は、Z方向に立設する壁部402、402を有する。壁部402、402は、Y方向において、貫通孔203、壁部402、壁部402、貫通孔203とこの順に一列に並ぶように配置される。このような風向調整部材400が設けられることで、屋根部401と壁部402によって貫通孔203や通気孔31aに風を案内することができ、センサパッケージ100cの検知精度を高めることができる。

0068

図27は、ランドと通気孔の形状のバリエーションを示す図である。図22では、Z方向からの平面視において長方形に形成されたランド122cと通気孔31aが例示されたが、図27では、Z方向からの平面視において円形に形成されたランド122cと通気孔31aが例示される。図27に例示されるランド122cは、円形に形成された通気孔31aの円周部分からZ方向に向けて立設するように、筒状に形成される。以上では、長方形や円形に形成されたランド122cおよび通気孔31aが挙げられたが、ランド122cおよび通気孔31aの形状が長方形や円形に限定されるわけではない。第3変形例では、通気孔31aの周囲を囲む枠状にランド122cが形成されればよい。

0069

<その他の変形>
以上説明した実施形態および第1から第3変形例では、通気孔の数は2つであったが、3つ以上の通気孔が設けられてもよい。また、実施形態および第1から第3変形例では、ヒーターの上流側と下流側の熱を検知する素子としてサーモパイルを用いたが、サーモパイル以外の素子(例えば、抵抗器)を用いてもよい。

0070

以上説明した実施形態や変形例はそれぞれ組み合わせることができる。

0071

100、100a、100b、100c・・・センサパッケージ
1、1a、200、B1・・・基板
11、11a、201・・・表面
112・・・給電端子
113・・・測定端子
12、12a、202・・・裏面
122、122a、122b、122c、203・・・ランド
2・・・フローセンサチップ
21・・・本体部
22・・・メンブレン
23・・・ヒーター
231・・・被給電端子
24、241、242・・・サーモパイル
243・・・被測定端子
3、3a・・・リッド
31、31a・・・通気孔
204・・・ハンダ
300・・・防水・防塵メッシュ
400・・・風向調整部材
W1・・・金属ワイヤー

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 東邦瓦斯株式会社の「 超音波式ガスメータ」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】製造工程を簡素化できる構成にすることで、製造コストを抑えた超音波式ガスメータを提供する。【解決手段】ガスメータ1の計測要素部2は、樹脂製のガス流入側ユニット40の流入側流路42と、樹脂製のガス... 詳細

  • マイクロモーションインコーポレイテッドの「 流量計のターンダウンを最大にする方法及び関連する装置」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】メータ電子機器に接続されたセンサ組立体を有する流量計を提供する。【解決手段】センサ組立体10は、、少なくとも1つのドライバ104と少なくとも1つのピックオフ105と導管アレイを備える。導管アレ... 詳細

  • アズビル株式会社の「 層流素子および層流型流量計」が 公開されました。( 2020/09/17)

    【課題】流体の温度分布に起因する計測誤差を軽減する。【解決手段】金属薄板1〜5を積層して層流素子100とする。金属薄板2には、通過する流体の流れを層流とする層流流路LAを構成するチャネル2−3を形成し... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ