JP2002310762A - Flow sensor - Google Patents

Flow sensor

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JP2002310762A
JP2002310762A JP2001117079A JP2001117079A JP2002310762A JP 2002310762 A JP2002310762 A JP 2002310762A JP 2001117079 A JP2001117079 A JP 2001117079A JP 2001117079 A JP2001117079 A JP 2001117079A JP 2002310762 A JP2002310762 A JP 2002310762A
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JP
Japan
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resistor
temperature
heater
fixed resistor
flow sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001117079A
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Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Wakabayashi
秀一 若林
Akira Sasaki
昌 佐々木
Satoshi Nozoe
悟史 野添
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flow sensor in which a high-accuracy temperature compensation can be performed over a long period. SOLUTION: The flow sensor is provided with a heater 3 which generates heat when a current is made to flow, temperature sensor 4a, 4b which are arranged near the sensor, a resistance thermometer sensor 5 which measures an ambient temperature and a control circuit which controls the current flowing to the heater. A change in the temperature distribution of the heat from the heater changed according to the flow rate or the like of a fluid is detected by the temperature sensors. The control circuit is provided with a bridge circuit wherein a first branch which connects the sensor 5 and a first fixed resistance in series and a second branch which connects the heater and a second fixed resistance in series are connected in parallel. The bridge circuit is formed on the same semiconductor substrate 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、フローセンサに
関するものである。
[0001] The present invention relates to a flow sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】ブリッジ回路を有するセンサとしては、
例えば、流量センサや湿度センサなどが知られている。
そして、この流量センサとしては、ヒータを用いた熱式
フローセンサがある。
2. Description of the Related Art As a sensor having a bridge circuit,
For example, a flow sensor and a humidity sensor are known.
As this flow sensor, there is a thermal flow sensor using a heater.

【0003】係るフローセンサの一例としては、図1,
図2に示すようなものがある。同図に示すように、半導
体基板(例えば、シリコンなど)1の上面に凹状の空隙
部1aを形成するとともに、その半導体基板1の上面の
全面に平坦な絶縁膜2を形成する。これにより、空隙部
1aが絶縁膜2に覆われ、絶縁膜2の下方に位置する空
隙部1aが断熱効果を発揮し、半導体基板1の熱が、絶
縁膜2に伝達され難くしている。
FIG. 1 shows an example of such a flow sensor.
There is such as shown in FIG. As shown in FIG. 1, a concave void 1a is formed on the upper surface of a semiconductor substrate (for example, silicon) 1 and a flat insulating film 2 is formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate 1. As a result, the gap 1a is covered with the insulating film 2, and the gap 1a located below the insulating film 2 exhibits a heat insulating effect, thereby making it difficult for the heat of the semiconductor substrate 1 to be transmitted to the insulating film 2.

【0004】この絶縁膜2の上面のうち、空隙部1aの
上方に位置する部位には、ヒータ3と第1,第2温度セ
ンサ4a,4bを形成する。このとき、気体の流れに沿
ってヒータ3の両側、つまり、上流側と下流側に第1,
第2温度センサ4a,4bをそれぞれ配置する。そし
て、絶縁膜2の上面を覆うようにして絶縁性の保護膜6
を成膜し、この保護膜6によって上記したヒータ3,第
1,第2温度センサ4a,4bも被覆される。もちろ
ん、ヒータ3並びに第1,第2温度センサ4a,4bの
端部に形成される電極パッド7の上方には保護膜6が形
成されず、外部に露出し、その電極パッド7を介して外
部回路と導通可能となっている。
A heater 3 and first and second temperature sensors 4a and 4b are formed on a portion of the upper surface of the insulating film 2 located above the gap 1a. At this time, the first and second sides of the heater 3 along the gas flow,
The second temperature sensors 4a and 4b are respectively arranged. Then, the insulating protective film 6 is formed so as to cover the upper surface of the insulating film 2.
Is formed, and the above-described heater 3, the first and second temperature sensors 4a and 4b are also covered with the protective film 6. Of course, the protective film 6 is not formed above the heater 3 and the electrode pad 7 formed at the end of the first and second temperature sensors 4a and 4b, and is exposed to the outside. It can be connected to the circuit.

【0005】係る構成のフローセンサは、上記電極パッ
ド7を介してヒータ3に電流を流すことによって発生す
る熱により、ヒータ3の周囲の雰囲気も加熱される。こ
のとき、気体の流れがない無風の雰囲気中では、ヒータ
3を中心とし、離れるに従って温度が徐々に低下する均
等な温度分布となる。従って、第1,第2温度センサ4
a,4bが、ヒータ3から均等な距離に配置している
(ヒータ3を中心に対称)とすると、それら第1,第2
温度センサ4a,4bの位置での温度は等しくなる。
In the flow sensor having such a configuration, the atmosphere around the heater 3 is also heated by the heat generated by applying a current to the heater 3 through the electrode pad 7. At this time, in a calm atmosphere where there is no gas flow, the temperature becomes a uniform temperature distribution centered on the heater 3 and the temperature gradually decreases as the distance from the heater 3 increases. Therefore, the first and second temperature sensors 4
If a and 4b are arranged at an equal distance from the heater 3 (symmetrical about the heater 3), the first and second
The temperatures at the positions of the temperature sensors 4a and 4b become equal.

【0006】この状態で、気体の流れがあると、ヒータ
3が加熱された空気は下流側に流れていくので、下流側
の温度が上昇するとともに上流側の温度が下降するた
め、温度分布が変化する。そして、温度分布の変化の程
度は、流量や流速に応じて変化するので、その変化量を
ヒータ3の両側に配置された第1,第2温度センサ4
a,4bで検出する。
In this state, if there is a flow of gas, the air heated by the heater 3 flows to the downstream side, so that the temperature on the downstream side rises and the temperature on the upstream side falls. Change. Since the degree of change in the temperature distribution changes in accordance with the flow rate and the flow velocity, the amount of change is determined by the first and second temperature sensors 4 arranged on both sides of the heater 3.
a, 4b.

【0007】なお、この第1,第2温度センサ4a,4
bは、温度変化による抵抗値の変化を検出することによ
り温度を求める抵抗型や、2つの接点の温度差に対応し
た電圧を出力するサーモバイル型などを用いることがで
きる。
The first and second temperature sensors 4a, 4
As b, a resistance type that detects a temperature by detecting a change in resistance value due to a temperature change, a thermomobile type that outputs a voltage corresponding to a temperature difference between two contacts, or the like can be used.

【0008】ところで、フローセンサの設置個所の周囲
温度は一定ではなく、当然のことながら変動する。係る
周囲温度の変動があったとしても、フローセンサの出力
は流量に対応した値を出力させる必要がある。係る温度
補償機能を備えたフローセンサとしては、従来例えば特
開2000−131094号公報に開示された技術があ
る。係る発明を用いることにより温度補償をすることは
できるものの、複数の演算増幅器や増幅回路などを必要
とするため、構成が複雑でコスト高となってしまう。
By the way, the ambient temperature at the place where the flow sensor is installed is not constant but naturally fluctuates. Even if the ambient temperature fluctuates, the output of the flow sensor needs to output a value corresponding to the flow rate. As a flow sensor having such a temperature compensation function, there is a technique disclosed in, for example, JP-A-2000-131094. Although temperature compensation can be performed by using such an invention, since a plurality of operational amplifiers and amplifier circuits are required, the configuration is complicated and the cost is increased.

【0009】そこで、簡単な構成で温度補償をすること
のできるフローセンサとして、本出願人は、ヒータ3に
通電する制御回路を、図3,図4に示すようなブリッジ
回路で構成するようにしたフローセンサを開発し、特願
2000−347282号にて出願した。係る先願のフ
ローセンサを簡単に説明すると、図3に示すように、ヒ
ータ3に加え、フローセンサの周囲温度を測定する測温
抵抗体5と、第1,第2固定抵抗8a,8bを設ける。
ヒータ3も抵抗体であるので、それら4つの抵抗体でブ
リッジ回路をくむ。
Therefore, as a flow sensor capable of performing temperature compensation with a simple configuration, the present applicant has designed a control circuit for energizing the heater 3 as a bridge circuit as shown in FIGS. Developed a flow sensor and filed an application in Japanese Patent Application No. 2000-347282. Briefly describing such a flow sensor of the prior application, as shown in FIG. 3, in addition to a heater 3, a temperature measuring resistor 5 for measuring an ambient temperature of the flow sensor, and first and second fixed resistors 8a and 8b are provided. Provide.
Since the heater 3 is also a resistor, a bridge circuit is formed by the four resistors.

【0010】具体的には、電源電圧Vccとグランド間
に、第1固定抵抗8aと測温抵抗体5を直列接続すると
ともに、第2固定抵抗8bとヒータ3を直列接続する。
第1,第2固定抵抗8a,8bが電源電圧Vcc側で、
測温抵抗体5,ヒータ3がグランド側である。そして、
第1固定抵抗8aと測温抵抗体5の中点をオペアンプ9
の反転入力端子に接続し、第2固定抵抗8bとヒータ3
の中点をオペアンプ9の非反転入力端子に接続すること
により、ブリッジ回路を構成している。
More specifically, a first fixed resistor 8a and a temperature measuring resistor 5 are connected in series between a power supply voltage Vcc and a ground, and a second fixed resistor 8b and a heater 3 are connected in series.
When the first and second fixed resistors 8a and 8b are on the power supply voltage Vcc side,
The resistance temperature detector 5 and the heater 3 are on the ground side. And
The midpoint between the first fixed resistor 8a and the resistance temperature detector 5 is
Of the second fixed resistor 8b and the heater 3
Is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 9 to form a bridge circuit.

【0011】さらに、電源電圧Vccを生成する定電圧
回路10の出力と第1,第2固定抵抗8a,8bの間に
トランジスタ11を挿入し、そのトランジスタ11のベ
ースに、上記オペアンプ9の出力が与えられる。
Further, a transistor 11 is inserted between the output of the constant voltage circuit 10 for generating the power supply voltage Vcc and the first and second fixed resistors 8a and 8b, and the output of the operational amplifier 9 is provided at the base of the transistor 11. Given.

【0012】従って、例えば、無風状態の熱平衡状態か
ら気体の流れのある状態に変化してヒータ3の温度が下
がるとオペアンプ9の非反転入力端子の電位が下がり、
トランジスタ11を駆動し、電流が供給されて再び熱平
衡状態になるという動作を繰り返す。周囲温度が変化し
た場合には、測温抵抗体5の抵抗値が変化するため、第
1固定抵抗8aとの分圧比が変化し、オペアンプ9の反
転入力端子の電位が変化するため、上記と同様の動作が
行われ熱平衡状態になるように動作する。これにより、
ヒータ3を周囲温度に対して一定温度だけ高い温度で熱
平衡状態を保つことができる。
Therefore, for example, when the temperature of the heater 3 drops due to a change from a thermal equilibrium state in a windless state to a state with gas flow, the potential of the non-inverting input terminal of the operational amplifier 9 decreases,
The operation of driving the transistor 11 and supplying the current to be in the thermal equilibrium state again is repeated. When the ambient temperature changes, the resistance value of the resistance temperature detector 5 changes, the voltage division ratio with the first fixed resistor 8a changes, and the potential of the inverting input terminal of the operational amplifier 9 changes. A similar operation is performed to operate so as to be in a thermal equilibrium state. This allows
The thermal equilibrium state of the heater 3 can be maintained at a temperature higher than the ambient temperature by a certain temperature.

【0013】図4に示す回路は、上記した図3に示す回
路に加え、定電圧回路10の出力とグランドとの間に、
直列に接続された第1,第2分圧抵抗12a,12bを
接続するとともに、それら第1,第2分圧抵抗12a,
12bの中点と、第1固定抵抗8aと測温抵抗体5の中
点との間を抵抗13を介して接続している。これによ
り、定電圧回路10の出力電圧Vccを第1,第2分圧
抵抗12a,12bで分圧し、抵抗13を介して測温抵
抗体5に印加される。
The circuit shown in FIG. 4 has a circuit between the output of the constant voltage circuit 10 and the ground in addition to the circuit shown in FIG.
The first and second voltage dividing resistors 12a and 12b connected in series are connected, and the first and second voltage dividing resistors 12a and 12b are connected.
The midpoint of 12b, the first fixed resistor 8a and the midpoint of the resistance bulb 5 are connected via a resistor 13. As a result, the output voltage Vcc of the constant voltage circuit 10 is divided by the first and second voltage dividing resistors 12a and 12b, and applied to the temperature measuring resistor 5 via the resistor 13.

【0014】係る構成にすると、第1,第2分圧抵抗1
2a,12b及び抵抗13の抵抗値を適当に選択するこ
とにより、抵抗13を通ってブリッジ回路に流れ込む電
流を自由に設定することができる。よって、周囲温度の
変化によるヒータ3の発熱温度の誤差を小さくすること
ができるので、高精度化が図れる。
With this configuration, the first and second voltage dividing resistors 1
By appropriately selecting the resistance values of the resistors 2a and 12b and the resistor 13, the current flowing into the bridge circuit through the resistor 13 can be freely set. Therefore, an error in the heat generation temperature of the heater 3 due to a change in the ambient temperature can be reduced, and higher accuracy can be achieved.

【0015】そして、上記した回路を実現するための実
際のフローセンサとしては、図5,図6に示すように、
絶縁膜2の上面のうち、空隙部1aの無い領域には、周
囲温度を測定するための測温抵抗体5を形成する。そし
て、この測温抵抗体5も絶縁性の保護膜6で被覆する。
もちろん、電極パッド7は露出させる。一方、ブリッジ
回路を構成するその他の抵抗などは、半導体基板1の外
部の抵抗素子を用いている。
As an actual flow sensor for realizing the above-described circuit, as shown in FIGS.
A temperature measuring resistor 5 for measuring an ambient temperature is formed in a region of the upper surface of the insulating film 2 where there is no gap 1a. Then, the resistance temperature detector 5 is also covered with an insulating protective film 6.
Of course, the electrode pad 7 is exposed. On the other hand, the other resistors and the like constituting the bridge circuit use resistive elements outside the semiconductor substrate 1.

【0016】係る構成をとることにより、ヒータ3は、
その下方に設けられた空隙部1aにより半導体基板1と
熱的に遮断される。逆に、測温抵抗体5は、半導体基板
1との間で熱伝導は行われるが、ヒータ3とは熱的に遮
断される。よって、測温抵抗体5により、周囲温度を正
確に検知することができる。
With this configuration, the heater 3 is
The semiconductor device 1 is thermally isolated from the semiconductor substrate 1 by the gap 1a provided thereunder. Conversely, the temperature measuring resistor 5 conducts heat with the semiconductor substrate 1 but is thermally disconnected from the heater 3. Therefore, the temperature sensor 5 can accurately detect the ambient temperature.

【0017】ところで、図3から図6に示すフローセン
サは、簡単な構成で温度保証をすることができるのです
ばらしい。しかし、半導体基板1上にヒータ3と測温抵
抗体5を形成されていたが、その他の抵抗8a,8b,
12a,12b,13は、半導体基板1の外部の抵抗素
子を用いていたため、以下の問題が生じることがわかっ
た。
The flow sensors shown in FIGS. 3 to 6 are excellent because the temperature can be guaranteed with a simple configuration. However, although the heater 3 and the temperature measuring resistor 5 are formed on the semiconductor substrate 1, the other resistors 8a, 8b,
Since the resistors 12a, 12b, and 13 use the resistive element outside the semiconductor substrate 1, it has been found that the following problems occur.

【0018】すなわち、ヒータ3や測温抵抗体5の抵抗
値は経時変化により、変動することがある。これらの抵
抗値の変化と、セラミック抵抗などの外部抵抗における
抵抗値の経時変化は異なるため、ブリッジ回路のバラン
スが崩れてしまい、正確なヒータ制御ができなくなって
しまうおそれがある。その結果、測定精度も低下してし
まう。
That is, the resistance values of the heater 3 and the resistance temperature detector 5 may fluctuate with time. Since the change in these resistance values is different from the change with time in the resistance value of an external resistor such as a ceramic resistor, the balance of the bridge circuit may be lost, and accurate heater control may not be performed. As a result, the measurement accuracy also decreases.

【0019】更に、ヒータ3と測温抵抗体5の抵抗値を
正確に測定して、ブリッジ回路に用いる第1,第2固定
抵抗8a,8bを選定し、調整する必要がある。よっ
て、特開2000−131094号に比べると簡易な構
成で温度保証ができるものの、やはり手間がかかるとい
う問題が残る。この発明は、長期にわたって高精度な温
度補償が行え、また、回路の簡略化が可能なフローセン
サを提供することを目的とする。
Further, it is necessary to accurately measure the resistance values of the heater 3 and the resistance temperature detector 5, and to select and adjust the first and second fixed resistors 8a and 8b used in the bridge circuit. Therefore, although the temperature can be assured with a simple configuration as compared with Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-131094, there still remains a problem that it takes time and effort. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a flow sensor capable of performing high-precision temperature compensation for a long time and simplifying a circuit.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】この発明によるフローセ
ンサは、電流を流すことによって発熱する発熱抵抗体
と、前記発熱抵抗体の近傍に配置した温度検出手段と、
周囲温度を測定する測温抵抗体と、前記発熱抵抗体に流
す電流を制御する制御手段を備え、流体の流量または流
速に応じて変化する前記発熱抵抗体からの熱の温度分布
の変化を前記測温手段により検出するフローセンサであ
り、前記制御手段は、前記測温抵抗体と第1固定抵抗を
直列に接続した第1の分岐と、前記発熱抵抗体と第2固
定抵抗を直列に接続した第2の分岐を並列に接続したブ
リッジ回路を備え、前記測温抵抗体,前記第1固定抵
抗,前記発熱抵抗体並びに前記第2固定抵抗を同一の半
導体基板上に形成した。発熱抵抗体は、実施の形態では
ヒータ3に対応する。また、温度検出手段は第1,第2
温度センサ4a,4bに対応する。
According to the present invention, there is provided a flow sensor, comprising: a heating resistor which generates heat by flowing an electric current; a temperature detecting means disposed near the heating resistor;
A temperature measuring resistor for measuring an ambient temperature, and a control means for controlling a current flowing through the heating resistor, wherein a change in a temperature distribution of heat from the heating resistor, which changes according to a flow rate or a flow velocity of a fluid, A flow sensor for detecting by a temperature measuring means, wherein the control means connects a first branch connecting the temperature measuring resistor and a first fixed resistor in series, and connects the heating resistor and a second fixed resistor in series. A bridge circuit in which the second branches are connected in parallel, and the temperature measuring resistor, the first fixed resistor, the heating resistor, and the second fixed resistor are formed on the same semiconductor substrate. The heating resistor corresponds to the heater 3 in the embodiment. Further, the temperature detecting means includes first and second temperature detecting means.
It corresponds to the temperature sensors 4a and 4b.

【0021】この発明によれば、ブリッジ回路が平行に
なるように発熱抵抗体に通電することにより、発熱抵抗
体の温度を周囲温度に対して一定温度だけ高い温度で熱
平衡状態を保つことができる。
According to the present invention, by energizing the heating resistor so that the bridge circuit is parallel, the temperature of the heating resistor can be maintained in a thermal equilibrium state at a certain temperature higher than the ambient temperature. .

【0022】さらに、本発明では、ブリッジ回路に用い
る抵抗を、ヒータ、測温抵抗体、温度センサと同一の半
導体基板上に集積化した構成になっている。これによ
り、高精度なヒータ制御が可能となり、たとえ抵抗値,
抵抗率が時間経過に伴い変化したとしても、同一の半導
体基板状に形成することにより、その変化の程度はほぼ
同一視することができるので、ブリッジ回路の平衡状態
は維持できる。よって、長期にわたって安定した特性が
得られる。さらに、各抵抗は、半導体プロセスにより高
精度な寸法で形成することが可能となるので、無調整で
所望のブリッジ回路を構成することができ、コストも削
減される。
Further, according to the present invention, the resistance used for the bridge circuit is integrated on the same semiconductor substrate as the heater, the resistance temperature detector, and the temperature sensor. This makes it possible to control the heater with a high degree of accuracy.
Even if the resistivity changes with the passage of time, by forming the same semiconductor substrate, the degree of the change can be considered substantially the same, so that the equilibrium state of the bridge circuit can be maintained. Therefore, stable characteristics can be obtained over a long period. Further, since each resistor can be formed with a high precision dimension by a semiconductor process, a desired bridge circuit can be formed without adjustment and cost can be reduced.

【0023】そして、好ましくは、前記測温抵抗体と前
記第1固定抵抗は、エッチング工程の際にそれぞれの抵
抗値が一定の比率を保ちながらエッチングされるよう
に、その線幅,厚み及び材質が設定する。同様に、前記
発熱抵抗体と前記第2固定抵抗は、エッチング工程の際
にそれぞれの抵抗値が一定の比率を保ちながらエッチン
グされるように、その線幅,厚み及び材質を設定すると
よい。このようにすると、第1,第2の分岐の両端子間
に一定の電圧をかけると、第1の分岐の中点位置の電位
は、全体の半分となる。同様に、第2の分岐の中点位置
の電位も全体の半分となる。よって、それら両中点間の
電位差はゼロとなる。
Preferably, the line width, the thickness and the material of the temperature measuring resistor and the first fixed resistor are such that the respective resistance values are etched while maintaining a constant ratio in an etching step. Is set. Similarly, the line width, thickness, and material of the heating resistor and the second fixed resistor may be set such that the respective resistance values are etched while maintaining a constant ratio during the etching process. In this case, when a constant voltage is applied between both terminals of the first and second branches, the potential at the midpoint position of the first branch becomes half of the whole. Similarly, the potential at the midpoint of the second branch is also half of the whole. Therefore, the potential difference between the two middle points becomes zero.

【0024】ここで、エッチング時に一定の比率を保つ
とは、抵抗率,厚さ,長さ或いは線幅に関係なく、対と
なる抵抗の抵抗値の比のみで定義されるものである。但
し、「一定」とは必ずしも完全に同一のみならず、所定
の許容範囲を含むものである。一例を示すと、変動幅が
10%以下であれば、発熱抵抗体の温度変動が実用上は
問題ないレベルの制御が可能とすると、許容範囲は10
%となる。もちろん、この数値は一例であり、実際の仕
様などにより決定される。
Here, maintaining a constant ratio during etching is defined only by the ratio of the resistance values of the paired resistors, regardless of the resistivity, the thickness, the length, or the line width. However, "constant" does not always mean exactly the same, but includes a predetermined allowable range. As an example, if the fluctuation range is 10% or less, if the temperature fluctuation of the heating resistor can be controlled at a level that does not cause a practical problem, the allowable range is 10%.
%. Of course, this numerical value is an example, and is determined by actual specifications and the like.

【0025】また、前記測温抵抗体と前記第1固定抵抗
は、線幅及び厚みが同一になるように形成され、前記発
熱抵抗体と前記第2固定抵抗は、線幅及び厚みが同一に
なるように形成してもよい。このようにすると、第1固
定抵抗と測温抵抗体を形成する材料の抵抗率が同じとす
ると、両者は同一の抵抗値を得ることができる。よっ
て、寸法形状を精度良く形成することにより同一の抵抗
値を得ることができる。そして、係る寸法形状を精度良
く形成することは、半導体プロセスによって比較的簡単
に行える。同様のことは、第2固定抵抗と発熱抵抗体の
関係においても言える。
The temperature measuring resistor and the first fixed resistor are formed so as to have the same line width and thickness, and the heating resistor and the second fixed resistor have the same line width and thickness. May be formed. In this case, assuming that the first fixed resistor and the material forming the resistance temperature detector have the same resistivity, they can obtain the same resistance value. Therefore, the same resistance value can be obtained by forming the dimension and shape with high precision. And it is relatively easy to form such dimensions and shapes with high accuracy by a semiconductor process. The same can be said for the relationship between the second fixed resistor and the heating resistor.

【0026】さらにまた、上記と同様の効果は、前記測
温抵抗体と前記第1固定抵抗を同一材料で形成し、前記
発熱抵抗体と前記第2固定抵抗を同一材料で形成するこ
とによっても達成できるし、前記測温抵抗体と前記第1
固定抵抗を同一の抵抗率を有する材料で形成し、前記発
熱抵抗体と前記第2固定抵抗を同一の抵抗率を有する材
料で形成することによっても達成できる。
Further, the same effect as described above can be obtained by forming the temperature measuring resistor and the first fixed resistor with the same material, and forming the heating resistor and the second fixed resistor with the same material. Achievable, said resistance temperature detector and said first
This can also be achieved by forming the fixed resistor with a material having the same resistivity, and forming the heating resistor and the second fixed resistor with a material having the same resistivity.

【0027】一方、前記ブリッジ回路は、前記発熱抵抗
体の発熱時に平衡するように設定したり、前記発熱抵抗
体の発熱時に前記ブリッジ回路が平行するように、前記
第2固定抵抗に第3固定抵抗を接続するようにしてもよ
い。
On the other hand, the bridge circuit is set so as to be balanced when the heating resistor generates heat, or the third fixed resistor is connected to the second fixed resistor so that the bridge circuit is parallel when the heating resistor generates heat. A resistor may be connected.

【0028】さらにまた、第2固定抵抗の面積が、発熱
抵抗体の面積よりも大きくなるように形成することもで
きる。このようにすると、第2固定抵抗での発熱を抑制
できる。
Furthermore, the area of the second fixed resistor can be formed so as to be larger than the area of the heating resistor. With this configuration, heat generated by the second fixed resistor can be suppressed.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】図7,図8は、本発明の第1の実
施の形態を示している。同図に示すように、フローセン
サとしての基本機能を発揮させるための構成は従来と同
様である。すなわち、往生の空隙部1aが形成された半
導体基板1の上面の全面に平坦な絶縁膜2を形成する。
これにより、絶縁膜2は、空隙部1aの内部分には半導
体基板1の上面に接触し、空隙部1aの部分では半導体
基板1の表面から離反した状態となる。よって、絶縁膜
2の下方に位置する空隙部1aが断熱効果を発揮し、半
導体基板1の熱が、絶縁膜2に伝達され難くなる。
FIG. 7 and FIG. 8 show a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the configuration for exhibiting the basic function as a flow sensor is the same as that of the conventional one. That is, a flat insulating film 2 is formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate 1 in which the void 1a is formed.
As a result, the insulating film 2 comes into contact with the upper surface of the semiconductor substrate 1 at the inner portion of the gap 1a, and is separated from the surface of the semiconductor substrate 1 at the portion of the gap 1a. Therefore, the gap 1a located below the insulating film 2 exhibits a heat insulating effect, and it becomes difficult for the heat of the semiconductor substrate 1 to be transmitted to the insulating film 2.

【0030】そして、この絶縁膜2の上面のうち、空隙
部1aの上方に位置する部位には、ヒータ3と第1,第
2温度センサ4a,4bを形成する。このとき、気体の
流れに沿ってヒータ3の両側、つまり、上流側と下流側
に第1,第2温度センサ4a,4bをそれぞれ配置す
る。そして、絶縁膜2の上面を覆うようにして絶縁性の
保護膜6を成膜し、この保護膜6によって上記したヒー
タ3,第1,第2温度センサ4a,4bも被覆される。
第1,第2温度センサ4a,4bは同一の寸法形状に形
成され、ヒータ3を中心に線対称になるように形成され
ている。また、絶縁膜2の上面の空隙部1aに対向しな
い領域には、測温抵抗体5を形成している。係る構成は
先願に係る発明と同様である。
The heater 3 and the first and second temperature sensors 4a and 4b are formed on a portion of the upper surface of the insulating film 2 located above the gap 1a. At this time, the first and second temperature sensors 4a and 4b are arranged on both sides of the heater 3 along the flow of the gas, that is, on the upstream side and the downstream side. Then, an insulating protective film 6 is formed so as to cover the upper surface of the insulating film 2, and the above-described heater 3, the first and second temperature sensors 4a and 4b are also covered with the protective film 6.
The first and second temperature sensors 4a and 4b are formed to have the same dimensions and shape, and are formed so as to be line-symmetric about the heater 3. Further, a temperature measuring resistor 5 is formed in a region on the upper surface of the insulating film 2 which does not face the gap 1a. Such a configuration is the same as the invention according to the earlier application.

【0031】ここで本発明では、絶縁膜2の上面の空隙
部1aに対向しない領域に、上記ヒータ3並びに測温抵
抗体5とブリッジ回路を構成する第1,第2固定抵抗8
a,8bも形成している。そして、第1固定抵抗8a
(抵抗値:R1)と測温抵抗体(抵抗値:Rb)5は、
同一材料で形成し、しかも、その厚さ,長さ,幅も同じ
(同一平面形状)にしているので同一の抵抗値(R1=
Rb)となる。また、第2固定抵抗(抵抗値:R2)8
bとヒータ(抵抗値:Rh)3も、同材料で形成し、し
かも厚さ,長さ,幅を同じにしているので同一の抵抗値
(R2=Rh)になる。従って、R1Rh=R2Rbと
なる。
Here, in the present invention, the first and second fixed resistors 8 forming a bridge circuit with the heater 3 and the temperature measuring resistor 5 are provided in a region on the upper surface of the insulating film 2 which does not face the gap 1a.
a, 8b are also formed. Then, the first fixed resistor 8a
(Resistance value: R1) and the resistance bulb (resistance value: Rb) 5
Since they are made of the same material and have the same thickness, length and width (the same plane shape), they have the same resistance value (R1 =
Rb). Further, a second fixed resistor (resistance value: R2) 8
Since b and the heater (resistance value: Rh) 3 are also made of the same material and have the same thickness, length and width, they have the same resistance value (R2 = Rh). Therefore, R1Rh = R2Rb.

【0032】更に、第1固定抵抗8aと測温抵抗体5
は、近傍に平行に形成している。よって、同一プロセス
で形成できるので、仮にパターニング時のオーバーエッ
チングにより線幅が細くなったとしても、両抵抗8a,
5の抵抗値を同じ(R1=Rb)にすることができる。
また、第2固定抵抗8bとヒータ3の場合も同様であ
る。
Further, the first fixed resistor 8a and the resistance temperature detector 5
Are formed in parallel in the vicinity. Therefore, since both lines can be formed by the same process, even if the line width is reduced by over-etching at the time of patterning, both resistors 8a,
5 can have the same resistance value (R1 = Rb).
The same applies to the case of the second fixed resistor 8b and the heater 3.

【0033】これにより、比較的ラフに製造したとして
も、R1Rh=R2Rbを満たす抵抗を容易に形成する
ことができるので、ヒータ3を高精度に制御することが
できる。なお、本形態におけるヒータ制御回路は、図3
や図4に示す各回路を用いることができる。
As a result, even if the device is manufactured relatively roughly, the resistance satisfying R1Rh = R2Rb can be easily formed, so that the heater 3 can be controlled with high precision. Note that the heater control circuit in the present embodiment is the same as that shown in FIG.
Alternatively, each circuit shown in FIG. 4 can be used.

【0034】なお、ヒータ3,第1,第2温度センサ4
a,4b並びに測温抵抗体5と同様に、第1,第2固定
抵抗8a,8bの上面も保護膜6で覆われるとともに、
各抵抗の端部に形成される電極パッド7の上方には保護
膜6が形成されず、外部に露出し、その電極パッド7を
介して外部回路と導通可能となっている。また、それら
ヒータ3,第1,第2温度センサ4a,4b,測温抵抗
体5並びに第1,第2固定抵抗8a,8bは、例えば、
絶縁膜2の上面全面にスパッタや蒸着によって所定の金
属膜を成膜後、パターニングして不要部分をエッチング
することにより形成することができる。また、係る製造
プロセスに限らず、例えば、所定量のイオンをドーピン
グして形成するPolySiなどを用い、同一プロセス
で各抵抗を形成することもでき、その製造プロセス並び
に使用する材料は任意である。
The heater 3, the first and second temperature sensors 4
Similarly to a and 4b and the resistance temperature detector 5, the upper surfaces of the first and second fixed resistors 8a and 8b are also covered with the protective film 6, and
The protective film 6 is not formed above the electrode pad 7 formed at the end of each resistor, is exposed to the outside, and can be connected to an external circuit via the electrode pad 7. The heater 3, the first and second temperature sensors 4a and 4b, the resistance temperature detector 5, and the first and second fixed resistors 8a and 8b are, for example,
After forming a predetermined metal film on the entire upper surface of the insulating film 2 by sputtering or vapor deposition, it can be formed by patterning and etching unnecessary portions. In addition, not only the manufacturing process but also each resistor can be formed in the same process using, for example, PolySi formed by doping a predetermined amount of ions, and the manufacturing process and the material used are arbitrary.

【0035】さらに、本形態では、ブリッジ回路を構成
するヒータ3,測温抵抗体5,第1,第2固定抵抗8
a,8bを同一材料でしかも同一の基板上に配置してい
るため、経年変化によって、特定の抵抗が他と比べて大
きく変化してバランスが崩れるようなことを可及的に防
止する。なお、基本的な動作原理は、図3,図4に示す
先願の発明と同様である。
Further, in this embodiment, the heater 3, the temperature measuring resistor 5, the first and second fixed resistors 8 constituting the bridge circuit are provided.
Since a and 8b are made of the same material and are arranged on the same substrate, it is possible to prevent the specific resistance from being greatly changed as compared with the others due to aging, thereby preventing the balance from being lost. The basic operation principle is the same as that of the invention of the prior application shown in FIGS.

【0036】なお、上記した空隙部1a,絶縁膜2,ヒ
ータ3,第1,第2温度センサ4a,4b並びに各抵抗
5,8a,8bなどを形成するための製造プロセスは、
従来から行われている一般的な半導体プロセスを用いる
ことができるので、その詳細な説明を省略する。なおま
た、このフローセンサは、流量計として用いられるのは
もちろんであるが、これに限ることなく、湿度センサや
ガスセンサなどにも用いられる。このことは、以下に示
す実施の形態でも同様である。
The manufacturing process for forming the gap 1a, the insulating film 2, the heater 3, the first and second temperature sensors 4a and 4b, and the resistors 5, 8a and 8b is as follows.
Since a conventional general semiconductor process can be used, a detailed description thereof will be omitted. In addition, this flow sensor is used not only as a flow meter but also as a humidity sensor and a gas sensor as a matter of course. This is the same in the following embodiments.

【0037】更に、本実施の形態では同材料,厚さ,長
さ,線幅が同じである例を示したが、長さがエッチング
時に変化することはほとんど無いので、材料,厚さ並び
に線幅が同じであれば同一の効果を得ることができる。
さらに、エッチング速度がほぼ同一であるならば、異な
る材料であっても抵抗率が同一であれば良い。
Further, in this embodiment, an example is shown in which the same material, thickness, length, and line width are the same, but since the length hardly changes at the time of etching, the material, thickness, and line width are not changed. If the width is the same, the same effect can be obtained.
Furthermore, as long as the etching rates are substantially the same, different materials may have the same resistivity.

【0038】更にまた、本実施の形態では、製造の容易
性(形状を同じにすれば良い)からR1=Rb,R2=
Rhに設定したが、本発明では必ずしもそれらの抵抗値
を等しくする必要はなく、R1Rh=R2Rbの関係が
成り立てば良い。よって、材料や形状が異なってもよ
い。
Further, in the present embodiment, R1 = Rb, R2 =
Although the resistance value is set to Rh, it is not always necessary to make the resistance values equal in the present invention, and the relationship of R1Rh = R2Rb may be established. Therefore, the materials and shapes may be different.

【0039】なお、抵抗率,厚さ,長さ並びに線幅が同
一とは、完全に一致する必要は無く、用途に応じて許容
される所定の範囲を含むものであるのはいうまでもな
い。すなわち、例えば、流量の有無検出などに用いる場
合には、それぞれが10%以下であれば実用上は問題な
いレベルのヒータ制御が可能であるし、それぞれを5%
以下とすれば、高精度なヒータ制御が可能になり流量計
測などに用いることができる。
The fact that the resistivity, the thickness, the length, and the line width are the same does not need to be completely the same, and it is needless to say that the range includes a predetermined range which is allowed according to the application. That is, for example, in the case of detecting the presence or absence of the flow rate, if each of them is 10% or less, it is possible to perform the heater control at a level that is not problematic in practical use, and each of them is 5%.
In the following case, highly accurate heater control can be performed, and the heater control can be used for flow rate measurement and the like.

【0040】図9,図10は、本発明の第2の実施の形
態を示している。本実施の形態では、第1の実施の形態
を基本とし、同図に示すように、図3に示すヒータ制御
回路を基本としている。そして、トランジスタ11と第
2固定抵抗8bの間に、調整用の第3固定抵抗14(抵
抗値:r)を設けるようにしている。
FIGS. 9 and 10 show a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the heater control circuit shown in FIG. 3 is based on the first embodiment as shown in FIG. Then, a third fixed resistor 14 (resistance value: r) for adjustment is provided between the transistor 11 and the second fixed resistor 8b.

【0041】係る構成をとると、例えばヒータ3が正の
抵抗温度係数を持った材料で形成されている場合、通電
によりヒータ3は発熱し、抵抗値Rhは増加する。この
とき、第3固定抵抗14を設けていない図3に示す回路
では、定常状態(ヒータ3の発熱なし)の場合にR1R
h=R2Rbとなっていると、オペアンプ9の出力はゼ
ロになりヒータ3は発熱しない。
With this configuration, for example, when the heater 3 is formed of a material having a positive temperature coefficient of resistance, the heater 3 generates heat by energization, and the resistance value Rh increases. At this time, in the circuit shown in FIG. 3 in which the third fixed resistor 14 is not provided, in the case of a steady state (no heat generation of the heater 3), R1R
When h = R2Rb, the output of the operational amplifier 9 becomes zero and the heater 3 does not generate heat.

【0042】ところで、ヒータ3が発熱した状態で第1
固定抵抗8aと測温抵抗体5の中点と、第2固定抵抗8
bとヒータ3の中点の電位差をゼロにする必要がある。
そこで、上記したようにR1Rh=R2RbとなるR
1,R2,Rh,Rbを同一基板上に形成しつつ、ヒー
タ3の抵抗値の増加分と同じ抵抗値である第3固定抵抗
14(抵抗値:r)を追加してブリッジ回路のバランス
を調整するように構成した。
By the way, when the heater 3 generates heat, the first
The middle point between the fixed resistor 8a and the resistance temperature detector 5;
It is necessary to make the potential difference between b and the middle point of the heater 3 zero.
Therefore, as described above, R satisfying R1Rh = R2Rb
1, R2, Rh, and Rb are formed on the same substrate, and a third fixed resistor 14 (resistance: r) having the same resistance as the increase in the resistance of the heater 3 is added to balance the bridge circuit. It was configured to adjust.

【0043】つまり、ヒータ3の発熱により抵抗値がR
hからRh′に変化する場合に、R1Rh’=(R2+
r)Rbを満たすような抵抗値rを持つ第3固定抵抗1
4を設ける。本形態では、第3固定抵抗14は、半導体
基板1外に設けており、その固定抵抗を調整するだけで
容易に上記の条件を満たすブリッジ回路を構成すること
ができる。
That is, the resistance value of the heater 3 is R
When h changes to Rh ', R1Rh' = (R2 +
r) Third fixed resistor 1 having a resistance value r that satisfies Rb
4 is provided. In the present embodiment, the third fixed resistor 14 is provided outside the semiconductor substrate 1, and a bridge circuit satisfying the above conditions can be easily formed only by adjusting the fixed resistor.

【0044】なお、図示の例では、第3固定抵抗14
は、単体の抵抗で形成した例を示したが、複数の抵抗を
接続した回路で構成してもよい。なお、その他の構成な
らびに作用効果は、上記した第1の実施の形態と同様で
あるので、その詳細な説明を省略する。
In the illustrated example, the third fixed resistor 14
Shows an example in which a single resistor is used, but a circuit in which a plurality of resistors are connected may be used. Note that the other configuration and operation and effect are the same as those of the above-described first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

【0045】なおまた、上記した実施の形態では、第3
固定抵抗14を別途設けた例を示したが、本発明はこれ
に限ることはなく、図11,図12に示すように、第3
固定抵抗14も半導体基板1(絶縁膜2)の所定位置
(空隙部1a未形成領域)に形成するようにしても良
い。
In the embodiment described above, the third
Although the example in which the fixed resistor 14 is separately provided is shown, the present invention is not limited to this, and as shown in FIGS.
The fixed resistor 14 may also be formed at a predetermined position (region where the void 1a is not formed) of the semiconductor substrate 1 (insulating film 2).

【0046】特に、図12に示す例では、第3固定抵抗
14を複数形成しているが、これら全てを使っても良い
が、所望のパターンをワイヤボンディングなどにより接
続して第2固定抵抗8bと接続するようにすることによ
り、第3固定抵抗14の抵抗値rを調整できる。これに
より、例えば、ヒータ3の上昇温度にともなう抵抗値の
変化に対応するようにして抵抗値rを調整することがで
きるので、ヒータ3の上昇温度を高くした場合は高流速
用センサとして、上昇温度を低くした場合は低流速用セ
ンサとして使用することができる。
In particular, in the example shown in FIG. 12, although a plurality of third fixed resistors 14 are formed, all of them may be used, but a desired pattern is connected by wire bonding or the like to form the second fixed resistor 8b. By connecting to, the resistance value r of the third fixed resistor 14 can be adjusted. Thus, for example, the resistance value r can be adjusted to correspond to a change in the resistance value due to the rising temperature of the heater 3. Therefore, when the rising temperature of the heater 3 is increased, the sensor as a high flow rate sensor is increased. When the temperature is lowered, it can be used as a low flow rate sensor.

【0047】また、抵抗温度係数が負の場合には、発熱
による抵抗値の減少分rをR2から引いた、R2−rの
値の抵抗R2′を設置することになる。さらに、これと
同等の効果は、第3固定抵抗14を設けずにヒータ3の
加熱時の抵抗値を最初から考慮した状態で第2固定抵抗
8bの抵抗値を設定することもできる。
When the temperature coefficient of resistance is negative, a resistance R2 'having a value of R2-r, which is obtained by subtracting a decrease r of the resistance value due to heat generation from R2, is provided. Further, the same effect can be obtained by setting the resistance value of the second fixed resistor 8b without providing the third fixed resistor 14 and considering the resistance value of the heater 3 at the time of heating from the beginning.

【0048】図13は、本発明の第3の実施の形態を示
している。本実施の形態では、上記した第1の実施の形
態を基本とし、第2固定抵抗8bのパターン形状を異な
らせている。すなわち、第2固定抵抗8bの面積を広く
し、係る第2固定抵抗8bにおける発熱を防止するよう
にしている。これにより、高精度にヒータ3を制御する
ことができる。
FIG. 13 shows a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the pattern shape of the second fixed resistor 8b is different based on the first embodiment described above. That is, the area of the second fixed resistor 8b is increased to prevent heat generation in the second fixed resistor 8b. Thereby, the heater 3 can be controlled with high accuracy.

【0049】さらに、第2固定抵抗8bの長さと幅を、
ヒータ3のパターン形状に比べて2倍にした相似形にし
ているので、第2固定抵抗8bの抵抗値R2とヒータ3
の抵抗値Rhは同じ値になる。よって、R1Rh=R2
Rbの関係を保つことができる。なお、この例では、長
さ,幅を2倍にしたが、本発明はこれに限ることはな
く、n倍にしてもよいし、さらには、相似形に限らず、
異なる形状で第2固定抵抗8bの面積を広くしてもよ
い。
Further, the length and width of the second fixed resistor 8b are
Since the pattern has a similar shape which is twice as large as the pattern shape of the heater 3, the resistance value R2 of the second fixed resistor 8b and the heater 3
Have the same resistance value Rh. Therefore, R1Rh = R2
The relationship of Rb can be maintained. In this example, the length and width are doubled, but the present invention is not limited to this, and may be n times, and is not limited to a similar shape.
The area of the second fixed resistor 8b may be increased in a different shape.

【0050】図14は、本発明の第4の実施の形態を示
している。本実施の形態では、第2固定抵抗8bのパタ
ーン形状を改良している。すなわち、ヒータ3と同形状
の抵抗パターン8b′を4つ形成し、その4つの抵抗パ
ターン8b′を適宜接続することにより第2固定抵抗8
bを構成するようにしている。つまり、係る4つの抵抗
パターン8b′は、近接して平行に4つ並ぶようにし、
隣接する2つの抵抗パターン8b′同士を並列接続する
とともに、並列接続された2組の抵抗パターン8b′を
直列に接続する。よって、第2固定抵抗8bの抵抗値R
2とヒータ3の抵抗値Rhは同一となる。
FIG. 14 shows a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the pattern shape of the second fixed resistor 8b is improved. That is, four resistance patterns 8b 'having the same shape as that of the heater 3 are formed, and the four resistance patterns 8b' are appropriately connected to form the second fixed resistance 8b.
b. That is, the four resistance patterns 8b 'are arranged close to and parallel to each other,
Two adjacent resistance patterns 8b 'are connected in parallel, and two sets of resistance patterns 8b' connected in parallel are connected in series. Therefore, the resistance value R of the second fixed resistor 8b
2 and the heater 3 have the same resistance value Rh.

【0051】これにより、第3の実施の形態よりも更に
高精度なヒータ制御が可能になる。すなわち、例えば、
ヒータ線幅の設計値が10μmの場合、第3の実施の形
態の第2固定抵抗8bの線幅は20μmになる。ここ
で、ヒータ3と第2固定抵抗8bのパターニング時のオ
ーバーエッチングにより線幅が2μm細くなったとする
と、ヒータ線幅は8μm(設計値に対して80%)とな
り、第3の実施の形態の第2固定抵抗8bは18μm
(設計値に対して90%)となり抵抗値に差ができてし
まう。これに対し、本実施の形態のように第2固定抵抗
8bを構成する抵抗パターン8b′の線幅とヒータ3の
線幅を同じに設定することにより、オーバーエッチング
により線幅が細くなった場合でもR2=Rhとなり、R
1Rh=R2Rbとなるので、より高精度にヒータを制
御することが可能になる。
As a result, the heater control can be performed with higher accuracy than in the third embodiment. That is, for example,
When the design value of the heater line width is 10 μm, the line width of the second fixed resistor 8b of the third embodiment is 20 μm. Here, assuming that the line width is reduced by 2 μm due to over-etching during patterning of the heater 3 and the second fixed resistor 8 b, the heater line width becomes 8 μm (80% of the design value), The second fixed resistor 8b is 18 μm
(90% with respect to the design value), resulting in a difference in resistance value. On the other hand, when the line width of the resistance pattern 8b 'constituting the second fixed resistor 8b and the line width of the heater 3 are set to be the same as in the present embodiment, the line width becomes narrower due to over-etching. But R2 = Rh, R
Since 1Rh = R2Rb, the heater can be controlled with higher accuracy.

【0052】ところで、ブリッジ回路を構成するために
各抵抗を電気的に接続する必要があるが、係る接続形態
として、例えば図15に示すように半導体基板1上の所
定層に配線パターン15を形成し、その配線パターン1
5により所定の電極パッド7同士を接続することができ
る。この配線パターン15は、金などの抵抗値の低い材
料で形成するのが好ましい。そして、配線パターン15
は、各抵抗と同一層、つまり、絶縁膜2の上に形成して
も良いし、保護膜6の上に形成しても良い。係る構成を
取ると、配線の手間が無くなるので容易に回路を構成す
ることができるので好ましい。
In order to form a bridge circuit, it is necessary to electrically connect the respective resistors. As a connection form, for example, a wiring pattern 15 is formed on a predetermined layer on the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. And its wiring pattern 1
5, the predetermined electrode pads 7 can be connected to each other. This wiring pattern 15 is preferably formed of a material having a low resistance value such as gold. And the wiring pattern 15
May be formed on the same layer as each resistor, that is, on the insulating film 2 or on the protective film 6. Such a configuration is preferable since a circuit can be easily configured since wiring work is eliminated.

【0053】また、別の接続形態としては、図16に示
すように、各抵抗(ヒータ3を含む)の所定の電極パッ
ド7同士をワイヤボンディング16にて接続することに
より、R1Rh=R2Rbとなるブリッジ回路を形成す
ることもできる。このようにワイヤボンディング16を
用いる方法をとると、回路変更や抵抗の追加などに柔軟
に対応することができる。
As another connection form, as shown in FIG. 16, by connecting predetermined electrode pads 7 of the respective resistors (including the heater 3) by wire bonding 16, R1Rh = R2Rb. A bridge circuit can also be formed. By employing the method using the wire bonding 16 in this manner, it is possible to flexibly cope with a circuit change, addition of a resistor, and the like.

【0054】さらにまた、図17に示すように、配線パ
ターン15とワイヤボンディング16の両方を適宜使用
する混在型とすることもできる。この構成によれば、回
路変更や抵抗の追加などに柔軟に対応することができる
とともに、配線の手間も少なくすることができる。
Further, as shown in FIG. 17, it is also possible to use a mixed type in which both the wiring pattern 15 and the wire bonding 16 are appropriately used. According to this configuration, it is possible to flexibly cope with a circuit change, an addition of a resistor, and the like, and it is possible to reduce wiring work.

【0055】また、図15から図17に示す接続形態
は、第1の実施の形態に対して行う例を示したが、他の
実施の形態や変形例に対しても同様に適用できるのは言
うまでもない。
Although the connection modes shown in FIGS. 15 to 17 are examples applied to the first embodiment, they can be applied to other embodiments and modifications in the same manner. Needless to say.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上のように、この発明では、発熱抵抗
体(ヒータ)へ通電する制御手段としてのブリッジ回路
を同一の半導体基板上に形成したため、長期にわたって
高精度な温度補償が行え、また、回路の簡略化が可能と
なる。
As described above, according to the present invention, a bridge circuit is formed on the same semiconductor substrate as a control means for supplying current to a heating resistor (heater), so that high-precision temperature compensation can be performed for a long time. Thus, the circuit can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来例を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a conventional example.

【図2】図1のA−A線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】先願に係るヒータ制御回路を含むフローセンサ
の一例を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a flow sensor including a heater control circuit according to the prior application.

【図4】先願に係るヒータ制御回路を含むフローセンサ
の他の例を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing another example of a flow sensor including a heater control circuit according to the prior application.

【図5】先願に係るフローセンサの一例を示す平面図で
ある。
FIG. 5 is a plan view showing an example of a flow sensor according to the prior application.

【図6】図5のB−B線断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along line BB of FIG. 5;

【図7】本発明の第1の実施の形態を示す平面図であ
る。
FIG. 7 is a plan view showing the first embodiment of the present invention.

【図8】図7のC−C線断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along line CC of FIG. 7;

【図9】本発明の第2の実施の形態を示す平面図であ
る。
FIG. 9 is a plan view showing a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2の実施の形態を示す回路図であ
る。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図11】変形例を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a modification.

【図12】変形例を示す平面図である。FIG. 12 is a plan view showing a modification.

【図13】本発明の第3の実施の形態を示す平面図であ
る。
FIG. 13 is a plan view showing a third embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第4の実施の形態を示す平面図であ
る。
FIG. 14 is a plan view showing a fourth embodiment of the present invention.

【図15】接続形態の一例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a connection mode.

【図16】接続形態の一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a connection mode.

【図17】接続形態の一例を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a connection mode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 絶縁膜 3 ヒータ 4a 第1温度センサ 4b 第2温度センサ 5 測温抵抗体 6 保護膜 7 電極パッド 8a 第1固定抵抗 8b 第2固定抵抗 9 オペアンプ 10 定電圧回路 11 トランジスタ 12a 第1分圧抵抗 12b 第2分圧抵抗 13 抵抗 14 第3固定抵抗 15 配線パターン 16 ワイヤボンディング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Insulating film 3 Heater 4a 1st temperature sensor 4b 2nd temperature sensor 5 RTD 6 Protective film 7 Electrode pad 8a 1st fixed resistance 8b 2nd fixed resistance 9 Operational amplifier 10 Constant voltage circuit 11 Transistor 12a 1st Voltage dividing resistor 12b Second voltage dividing resistor 13 Resistance 14 Third fixed resistor 15 Wiring pattern 16 Wire bonding

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野添 悟史 京都府京都市下京区塩小路通堀川東入南不 動堂町801番地 オムロン株式会社内 Fターム(参考) 2F035 EA08 EA09  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Satoshi Nozoe 801 Shidokoji Shimogyo-ku, Shimogyo-ku, Higashi-iri, Higashi-iri, Minami-Fudo-cho, OMRON Corporation 2F035 EA08 EA09

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電流を流すことによって発熱する発熱抵
抗体と、 前記発熱抵抗体の近傍に配置した温度検出手段と、 周囲温度を測定する測温抵抗体と、 前記発熱抵抗体に流す電流を制御する制御手段を備え、 流体の流量または流速に応じて変化する前記発熱抵抗体
からの熱の温度分布の変化を前記測温手段により検出す
るフローセンサであって、 前記制御手段は、前記測温抵抗体と第1固定抵抗を直列
に接続した第1の分岐と、前記発熱抵抗体と第2固定抵
抗を直列に接続した第2の分岐を並列に接続したブリッ
ジ回路を備え、 前記測温抵抗体,前記第1固定抵抗,前記発熱抵抗体並
びに前記第2固定抵抗を同一の半導体基板上に形成した
ことを特徴とするフローセンサ。
1. A heating resistor that generates heat by flowing an electric current, a temperature detecting unit disposed near the heating resistor, a temperature measuring resistor that measures an ambient temperature, and a current that flows through the heating resistor. A flow sensor for detecting, by the temperature measuring means, a change in a temperature distribution of heat from the heating resistor, which changes in accordance with a flow rate or a flow rate of a fluid, wherein the control means comprises: A first branch in which a temperature resistor and a first fixed resistor are connected in series, and a bridge circuit in which a second branch in which the heating resistor and a second fixed resistor are connected in series are connected in parallel; A flow sensor, wherein a resistor, the first fixed resistor, the heating resistor, and the second fixed resistor are formed on the same semiconductor substrate.
【請求項2】 前記測温抵抗体と前記第1固定抵抗は、
エッチング工程の際にそれぞれの抵抗値が一定の比率を
保ちながらエッチングされるように、その線幅,厚み及
び材質が設定され、 前記発熱抵抗体と前記第2固定抵抗は、エッチング工程
の際にそれぞれの抵抗値が一定の比率を保ちながらエッ
チングされるように、線幅,厚み及び材質が設定されて
いることを特徴とする請求項1に記載のフローセンサ。
2. The temperature measuring resistor and the first fixed resistor,
The line width, the thickness and the material are set so that the respective resistance values are etched while maintaining a constant ratio during the etching step. The heating resistor and the second fixed resistor are used during the etching step. 2. The flow sensor according to claim 1, wherein a line width, a thickness, and a material are set so that each resistance value is etched while maintaining a constant ratio.
【請求項3】 前記測温抵抗体と前記第1固定抵抗は、
線幅及び厚みが同一になるように形成され、 前記発熱抵抗体と前記第2固定抵抗は、線幅及び厚みが
同一になるように形成されたことを特徴とする請求項1
に記載のフローセンサ。
3. The temperature measuring resistor and the first fixed resistor,
The heating resistor and the second fixed resistor are formed to have the same line width and thickness, and the heating resistor and the second fixed resistor are formed to have the same line width and thickness.
3. The flow sensor according to claim 1.
【請求項4】 前記測温抵抗体と前記第1固定抵抗を同
一材料で形成し、 前記発熱抵抗体と前記第2固定抵抗を同一材料で形成し
たことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記
載のフローセンサ。
4. The heating resistor and the second fixed resistor are formed of the same material, and the temperature measuring resistor and the first fixed resistor are formed of the same material. The flow sensor according to claim 1.
【請求項5】 前記測温抵抗体と前記第1固定抵抗を同
一の抵抗率を有する材料で形成し、 前記発熱抵抗体と前記第2固定抵抗を同一の抵抗率を有
する材料で形成したことを特徴とする請求項1から4の
いずれか1項に記載のフローセンサ。
5. The temperature measuring resistor and the first fixed resistor are formed of a material having the same resistivity, and the heating resistor and the second fixed resistor are formed of a material having the same resistivity. The flow sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein:
【請求項6】 前記ブリッジ回路は、前記発熱抵抗体
の発熱時に平衡するように設定されたことを特徴とする
請求項1に記載のフローセンサ。
6. The flow sensor according to claim 1, wherein the bridge circuit is set to be balanced when the heating resistor generates heat.
【請求項7】 前記発熱抵抗体の発熱時に前記ブリッジ
回路が平衡するように、前記第2固定抵抗に第3固定抵
抗を接続したことを特徴とする請求項1から6のいずれ
か1項に記載のフローセンサ。
7. The device according to claim 1, wherein a third fixed resistor is connected to the second fixed resistor so that the bridge circuit is balanced when the heating resistor generates heat. The flow sensor as described.
【請求項8】 前記第2固定抵抗の面積が、前記発熱抵
抗体の面積よりも大きくなるように形成されたことを特
徴とする請求項1,2,4から7のいずれか1項に記載
のフローセンサ。
8. The device according to claim 1, wherein the area of the second fixed resistor is formed to be larger than the area of the heat generating resistor. Flow sensor.
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