流量传感器的制造方法_2

文档序号:9291443阅读:来源:国知局
305 ;和用于测量流量等的测量部310。在测量部310的内部设有用于形成副通路的副通路槽,并且,如图4、5所示在测量部310的内部还设置有电路封装体400,该电路封装体400包括用于测量主通路124中流动的被测量气体30的流量的流量检测部和用于测量主通路124中流动的被测量气体30的温度的温度检测部452。
[0043]接着,使用表不拆下正面罩体303和背面罩体304后的壳体302的状态的图4和图5,就热式流量传感器300的内部结构进行说明。
[0044]图4(A)是流量传感器的壳体的左视图,图4(B)是主视图。图5 (A)是流量传感器的壳体的右视图,图5(B)是后视图。
[0045]在图4中,在壳体302设置有用于形成副通路的副通路槽306,通过在壳体302的正面和背面配置罩体,并利用激光使配置在副通路槽306附近的凸起部307与正面罩体303和背面卓体304焊接而完成副通路。
[0046]在图5中,主通路124中流动的被测量气体30的一部分从构成入口 350的入口槽351被导入至背面侧的副通路槽306内,在背面侧的副通路槽306内流动。背面侧的副通路槽306形成为随着前进而变深的形状,随着沿槽流动,被测量气体30逐渐向正面侧的方向移動。特别是,背面侧的副通路槽306在电路封装体400的上游部342设置有急剧变深的陡倾斜部,质量小的空气的一部分沿着陡倾斜部移动,在电路封装体400的上游部342处,在图4(B)中记载的测量用流路面430流动。另一方面,质量大的异物由于惯性力很难实现急剧的路线变更,因此在图5 (B)所示的测量用流路面背面431移动。之后通过电路封装体400的下游部341,在图4(B)中记载的测量用流路面430流动。以上是热式流量传感器300的外观结构和内部结构的说明。
[0047]接着,使用图2?7对本发明中的壳体与罩体的激光焊接方法进行说明。激光焊接指的是,在使光透射树脂与光吸收树脂重叠的状态下,隔着光透射树脂照射激光使光吸收树脂的与光透射树脂接触的部分熔融,进而利用从光吸收树脂传递来的热量使光透射树脂熔融来实现接合的方法。由于采用这样的焊接原理,作为光透射树脂使用的罩体303、304优选使用不含着色剂的原色(natural)材料。而作为光吸收树脂使用的壳体302的材料则优选使其含有碳黑而预先使其黑色化的材料。本发明中的壳体302和罩体303、304可使用具有高耐热性的结晶性树脂,例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)、尼龙6 (PA6)、尼龙 66 (PA66)、尼龙 6T (PA6T)等。
[0048]另外,本发明的热式流量传感器300中,对于壳体302侧尤其要求高尺寸精度和尺寸稳定性,所以大多添加20%?40%左右的玻璃材料。不过,由于存在激光透射性随玻璃材料的添加而恶化的趋势,因此构成壳体302的热塑性树脂的玻璃纤维添加比例优选与构成罩体303、304的热塑性树脂的玻璃纤维添加比例相同或更高。
[0049]另外,结晶性的热塑性树脂,由于成形时的模具温度越低则结晶度越低、透射率越高,因此构成壳体302的热塑性树脂的结晶度优选与构成罩体303、304的热塑性树脂的结晶度相同或更高。
[0050]此外,从尺寸精度的观点来看,壳体302的树脂材料优选不仅添加玻璃纤维,还使用含有非晶性树脂的合金类材料。
[0051]作为激光焊接所使用的光源,从成本角度来看,包括半导体激光、YAG激光、光纤激光在内的具有红外段波长的激光是有效的,但也可以与树脂的吸收相对应地使用具有其它波长的激光。另外,激光光源的强度分布随附带的透镜的不同而能够为高斯型(gaussian)、平顶型(top-hat)、环型(ring)等多种强度分布,其中使用平顶型、环型能够实现均匀的焊接。在激光照射时,可利用移动台使激光光源或产品物理上移动来进行焊接,也可以使用电流计镜控制激光本身来进行照射。
[0052]接着对本发明的激光焊接方法进行说明。首先,将壳体302设置于规定的位置,并高精度地将罩体303、304配置在壳体302上。然后,使用玻璃或丙烯烯树脂等透明的加压件对罩体303、304和壳体302加压。在维持该加压状态的状态下,对电路室的周围进行激光焊接,进而以形成副通路的方式进行激光焊接。
[0053]此处,在现有的激光焊接中,由于浇口附近的透射率与其它部分相比为一半以下,因此需要调整激光功率、抑制速度,于是控制会变得复杂,难以实现稳定的焊接。另外,由于浇口附近透射率低,所以在焊接后检验时无法通过外观来判断焊接状态。
[0054]作为提高成形品的透射率的方法,可以考虑使用透射率高的材料,或减小厚度,或降低模具温度。其中,就使用透射率高的材料这一观点,根据发明人的研究,由于热式流量传感器300的罩体303、304的材料大多使用PBT等结晶性树脂,并且还含有玻璃纤维等会降低透射率的材料,所以通过材料本身来提高透射率是很困难的。
[0055]另外,就在保持罩体303、304的厚度一定的同时减小厚度这一观点,根据发明人的研究,在考虑了 PBT树脂的熔融黏度和流动特性的前提下优化成形条件,结果上虽然浇口部以外的透射率能够确认到改善的效果,但浇口部却仍然为较低的状态。
[0056]此外,就降低PBT树脂的模具温度这一观点,根据发明人的研究发现,即使在降低到40°C的情况下,熔融树脂所流向的浇口部附近的透射率提高的效果也很小。于是,这些方法对于提高浇口部附近的透射率的效果都很小。
[0057]因此,发明人进一步研究发现,浇口附近虽然因为树脂温度高而结晶度高、透射率降低,但由于树脂温度高,所以即使在厚度较薄的部分也能够确保树脂的足够的流动性,能够充填至细小的部分。另外还发现,由于结晶度高,所以即使厚度稍有变薄,就强度本身而言基本上也不会引起什么问题。因此可知,在使用PBT树脂作为罩体材料的情况下,如果只是浇口附近的话,即使将凹部的厚度减薄至0.5mm左右也能够进行成形,而通过使浇口附近的厚度薄于其它部分的厚度,能够在确保强度的基础上大幅降低透射率的不均。
[0058]因此,本发明提出这样一种流量传感器,在图2(B)和图3(B)中,分别在罩体303、304的浇口附近设置凹部501,使此处的罩体303、304的厚度比其它部分薄。针对该实施例使用图6进行说明。
[0059]图6表示正面罩体303的凹部501的激光焊接部390的截面图,图6 (A)表示的是与焊接线垂直的方向,图6(B)表示的是沿着激光焊接线的方向。
[0060]图6 (A)中通过在正面罩体303设置凹部501,能够提高该部分的激光焊接的稳定性,并使得外观检验成为可能。作为激光焊接的检验方法,存在基于辐射温度进行测量、使用光学干涉进行测量、基于外观进行检验的方式等,但作为能够短时间(节拍时间)直接判定焊接状态好坏的方法,外观检验是最为有效的方法。
[0061]另外,一般来说激光焊接大多使用红外段波长,该情况下通过使透射率为20%以上能够良好地形成焊接部390。另外,为了根据外观来掌握焊接部390的状态,必要波段为可见光段,并且该波段的透射率需要大幅高于激光焊接所需的透射率。尤其是在使用CCD进行外观检验的情况下,必要的波段大多为450nm?750nm,在透射率为30%的情况下,约20%左右不能够检测出来或较大的空隙(void)无法检测出来。另一方面,在透射率为35%以上的情况下,检测出的概率为100 %,并且能够观察到大的空隙。
[0062]另外,在使罩体303、304的浇口部以外的与焊接部390相当的部分的透射率也增大的情况下,透过焊接部390和罩体303、304看到的壳体302不容易带有浓淡区别,存在难以进行图像检验的情况。在这样的情况下,通过使焊接部39
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