热式空气流量传感器制造技术

本发明专利技术提供一种能够进行自我诊断的热式流量传感器。该热式流量传感器在具备设置了用于与外部电气导通的电极焊盘并检测流量的半导体元件的热式流量传感器中，所述电极焊盘至少设置两个以上，关于与所述电极焊盘相邻接的电极焊盘，排列成为在流量检测时使用的输出范围外的电位的电极焊盘。

Thermal air flow sensor

The present invention provides a thermal flow sensor capable of self diagnosing. The thermal flow sensor has set for thermal flow sensor of semiconductor components and external electrical conduction electrode pads and detecting flow in the electrode pad is provided with at least two or more, and on the electrode pad adjacent electrode pads are arranged in the electrode pads for potential the output range used in traffic detection by outside.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热式空气流量传感器
本专利技术涉及一种检测物理量的传感器，特别是涉及一种检测内燃机的吸入空气流量的热式流量传感器。
技术介绍
以前，作为设置在汽车等内燃机的吸入空气通道中，检测吸入空气量的流量传感器，热式流量传感器因为能够直接检测质量空气量而成为主流。最近，通过半导体微加工技术在硅基板上堆积了电阻和绝缘层膜后，使用以KOH等为代表的溶解去除硅基板的一部分，形成薄膜部(隔膜)的空气流量元件具有高速响应性，还能够进行逆流检测，因此受到关注。另一方面，为了对上述空气流量元件进行加热器加热驱动，使用LSI、微型计算机等半导体电路元件的情况较多，关于电路元件与空气流量元件，主流是直接经由金线丝等将各个电极焊盘连接，或者经由支撑电路元件以及空气流量元件的陶瓷配线基板等分别向电极焊盘和基板配线部电气连接来进行使用。另一方面，作为汽车用部件，举出近年来要求的功能安全性。功能安全例如是指在构成发动机的燃料喷射系统的各传感器以及各执行器中发生了某种异常时，发动机控制单元(ECU)存储并检测异常的发生，使仪表板(仪表盘)的警告灯点亮等，来向驾驶员通知异常发生，从而能够使驾驶员认识到汽车部件的哪个部分有异常，并能够停止行驶来尽快进行修理或部件更换从而恢复到安全的状态。由此，即使在汽车部件具有某种异常的状态下也能够防止继续正常运行这样的危险行驶。在该功能安全中重要的是各部件(例如，传感器)能够诊断当前状态是正常还是异常，在具有异常时，正确地传达给ECU。换而言之，重要的是是否具备在单个部件中部分地存在异常时，自身输出故障信号的功能。该功能一般被称为自我诊断功能。例如，在专利文献1中记载了与这些技术相关的内容。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-1993号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在进行自我诊断时，作为热式流量传感器的故障模式的一个，考虑邻接的电极焊盘间的短路。例如，在电源电位短路为接地电位的情况下等，一般采用通过比较器来检测短路的方法。然而，至今为止没有考虑在构成电桥电路来取出其中间电位时中间电位彼此的短路。关于电极焊盘间的短路，考虑了经由树脂内的空隙而短路的情况。使用图3以及图4来详细说明该问题。如图3所示那样，将热式流量传感器50插入到吸气管40中。热式流量传感器50具有空气流量检测元件10和作为驱动电路的LSI70。在图3的结构中，空气流量检测元件10连接到陶瓷基板上，关于电气导通使用金线90与陶瓷基板内的电气配线层65相连接。LSI70也同样地连接到陶瓷基板上，关于电气导通使用金线90与陶瓷基板内的电气配线相连接。由此，将所述空气流量检测元件10与LSI70电气连接。在上述结构中，将吸气管内流过的空气流的一部分取入到热式流量传感器内部使其在空气流量检测元件10上流过，由此能够检测流量。并且使用图4对空气流量检测元件10的电气导通部进行说明。如上述那样，元件直接暴露在发送机吸气中，因此水、含硫气体、燃油这样的各种物质飞散在元件上。为了保护电极焊盘部30和金线部90不受这些物质的影响，一般使用树脂密封100。另一方面，具有在上述树脂密封内部形成空隙101的情况。形成空隙的情况对于自身作为产品来说完全没有问题。然而，如上所述，由于该密封部暴露在发动机吸气这样非常恶劣的环境下，因此估计到经过长时间会在空隙内滞留水等液体(气体)物质的情况。在此成为问题是如图4所示那样以跨过相互邻接的金线的方式形成空隙的情况。在该状态下，当在空隙内滞留了水等导电物质时，发生在邻接的金线之间短路的问题。另一方面，在专利文献1中作为一个例子表示了热式流量传感器的元件的电极焊盘的配置。然而，在专利文献1中没有充分考虑如上所述的邻接焊盘间的短路。具体来说是邻接的中间电位的电极焊盘彼此短路的情况。使用图5～图9来说明该问题。图5简易地表示了在专利文献1中记载的一般的热式流量传感器的驱动电路的元件的配线部。构成了流量检测电桥，该流量检测电桥由控制加热电阻(加热器)21的电桥电路、配置在加热器的上游以及下游的侧温度电阻22、23构成。图6简易地表示了专利文献1记载的电极焊盘的排列。图7表示该电路正常动作时的热式流量传感器的输出。在电路正常的情况下，输出与流量的最大值Qmax、流量的最小值Qmin相对应的输出，即Vmax、Vmin。与此相对，图8表示了图6的S2和V2MA端子彼此短路时的输出电压。S2和V2MA相互是电桥电路的与中间电位相当的电位，因此输出电压(S1－S2)与正常相比多少发生变化。在图8中表示为负方向的变化，但是也有向正方向进行变化的情况。在此最成为问题的是，变化后的特性在图7所示的通常使用的输出范围内。此时，即使如图8那样特性进行变化，在发动机控制侧的ECU中也无法识别为异常，因此会有通过原来的图7的特性进行发动机控制的情况。另外，作为短路后的特性影响最大的是作为流量输出信号的S1与S2发生短路的情况。此时，如图9所示那样，由于发生了短路，因此不依赖于空气流量而始终输出与零输出相当的电压V0。此时是在图7所示的通常使用的输出范围内。此时，即使如图9那样特性变化，但在发动机控制侧的ECU中无法识别为异常，因此会有通过原来的图7的特性进行发动机控制的情况。如上所述，不仅在专利文献1中，而且在现有技术中都没有考虑到主要在邻接的相当于中间电位的电极焊盘间发生了短路时的输出变化。根据短路模式，短路后的输出值在通常使用的输出范围内，并且在上述ECU中作为部件状态无法识别为异常，因此作为结果有可能发生使用具有大的误差的信号来进行发动机的控制这样的危险行驶状态。本专利技术的目的在于提供一种能够进行自我诊断的热式流量传感器。解决课题的手段例如能够通过以下的热式流量传感器来解决上述课题，该热式流量传感器在具备设置了用于与外部电气导通的电极焊盘并检测流量的半导体元件的热式流量传感器中，所述电极焊盘至少设置两个以上，关于与所述电极焊盘相邻接的电极焊盘，排列成为在流量检测时使用的输出范围外的电位的电极焊盘。专利技术的效果通过本专利技术，能够提供一种在进行流量检测的元件中设置的电极焊盘中，即使在相互邻接的焊盘发生了短路时，也能够进行自我诊断的热式流量传感器。附图说明图1是本专利技术的热式流量传感器的一个实施方式的说明图。图2是本专利技术的热式流量传感器的一个实施方式的说明图。图3是热式流量传感器的概要说明图。图4是空气流量检测元件的电气连接的说明图。图5是现有的热式流量传感器的一个实施方式的说明图。图6是现有的热式流量传感器的一个实施方式的说明图。图7是现有的热式流量传感器的一个实施方式的说明图。图8是现有的热式流量传感器的一个实施方式的说明图。图9是现有的热式流量传感器的一个实施方式的说明图。图10是空气流量检测元件的截面图。图11是本专利技术的热式流量传感器的一个实施方式的说明图。图12是本专利技术的热式流量传感器的一个实施方式的说明图。图13是本专利技术的热式流量传感器的一个实施方式的说明图。图14是本专利技术的热式流量传感器的一个实施方式的说明图。图15是本专利技术的热式流量传感器的一个实施方式的说明图。图16是本专利技术的热式流量传感器的一个实施方式的说明图。图17是本专利技术的热式流量传感器的一个实施方式的说明图。图18是本专利技术的热式流量传感器的一个实施方式的说明图。图19是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热式流量传感器，其具备设置了用于与外部电气导通的多个电极焊盘，并检测流量的半导体元件，所述热式流量传感器的特征在于，所述多个电极焊盘中的与输入流量信号的电极焊盘相邻接的电极焊盘是成为在流量检测时使用的输出范围外的电位的电极焊盘。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.30 JP 2014-1996031.一种热式流量传感器，其具备设置了用于与外部电气导通的多个电极焊盘，并检测流量的半导体元件，所述热式流量传感器的特征在于，所述多个电极焊盘中的与输入流量信号的电极焊盘相邻接的电极焊盘是成为在流量检测时使用的输出范围外的电位的电极焊盘。2.根据权利要求1所述的热式流量传感器，其特征在于，所述半导体元件设置了至少一个以上的加热电阻，并在该加热电阻的上游和下游配置用于检测温度差的侧温度电阻，电气连接用于驱动所述加热电阻的半导体电路元件，检测该加热电阻的上下游的温度来检测流量，所述半导体电路元件具有通过模拟/数字转换电路对根据所述上下游的温度变化而输出的电压值进行数字转换的电路，在将所述模拟/数字转换电路的电压范围定义为－VD～+VD，将根据所述上游、下游的温度变化而输出的流量输出电压值定义为OUT1、OUT2，将在所述流量信号用电极焊盘间设置的焊盘的电位设为OUT3时，不管空气流的有无和环境温度变化，始终为|OUT3－OUT1|＞|VD|，且|OUT3－OUT2|＞|VD|。3.根据权利要求1或2所述的热式流量传感器，其特征在于，具备所述半导体电路元件的电源供给电路的短路检测单元。4.根据权利要求1或2所述的热式流量传感器，其特征在于，设置了用于控制所述加热电阻的加热温度的电桥电路，设置至少两个以上的用于取出所述电桥电路的中间电位的电极焊盘，关于所述电极焊盘的排列，排列为分别与输出所述流量信号的电极焊盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：土井良介，小野濑保夫，松本昌大，中野洋，
申请(专利权)人：日立汽车系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP