DE3617770C2

DE3617770C2 -

Info

Publication number: DE3617770C2
Application number: DE19863617770
Authority: DE
Inventors: Junichi Tenri Nara Jp Tanaka
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1985-05-30
Filing date: 1986-05-27
Publication date: 1989-06-01
Also published as: DE3617770A1; GB2177212A; GB8613053D0; JPS61274222A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Durchfluß-Sensors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Allgemein ist es der Bauelementeherstellung bekannt, Bauelementestrukturen auf einem Substrat durch Masken ätztechnik zu erzeugen.

In Anwendung auf einen Durchfluß-Sensor ist es aus der EP 01 37 687 bekannt, zunächst auf einem Substrat einen Metallfilm aufzubringen, der ein Platinfilm sein kann, anschließend eine Ätzmaske aufzubringen, den Metallfilm zu ätzen und letztlich die Maske zu entfernen. Der Metall film des bekannten Durchflußmessers hat sich jedoch hinsichtlich seiner Widerstandsfähigkeit als instabil erwiesen. Ferner ist die Empfindlichkeit des bekannten Durchfluß-Sensors aufgrund des vergleichsweise niedrigen Temperaturkoeffizienten des Metallfilmes niedrig.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegen den Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß dessen Empfindlichkeit verbessert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Ober begriff des Patentanspruchs durch das im kennzeich nenden Teil des Patentanspruchs angegebene Merkmal gelöst.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfüh rungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung aus führlicher erläutert. Es zeigen

Fig. 1(A) und 1(B) eine Draufsicht bzw. eine Schnitt ansicht des Heizwiderstandes und/ oder des die Temperatur des Fluides messenden Widerstandes des thermi schen Durchfluß-Sensors nach der Erfindung; und

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild des thermischen Durchfluß-Sensors nach der Erfindung.

Die Fig. 1(A) und 1(B) zeigen den Heizwiderstand und/ oder den Temperatursensor nach der Erfindung, die wie folgt hergestellt werden:

Auf einem Aluminiumsubstrat 1 wird durch eine Aufsprüh- Technik ein dünner Platinfilm ausgebildet, worauf ein Glüh-Prozeß folgt, um seine Widerstandsfähigkeit zu stabilisieren. Danach wird auf einem dünnen Platinfilm eine Abdeckung (als Ätz-Resist) in einem vorgegebenen Muster ausgebildet, das als Maske für einen nachfolgenden Ätz prozeß mittels einer Photolithographie-Technik dient. Danach wird der dünne Platinfilm geätzt und zwar unter Anwendung einer Sprüh-Ätz-Technik. Nach dem Ätzen wird das Abdeckmaterial durch eine Sauerstoffplasma-Ätzmethode entfernt. Man erhält dann einen mäanderförmig verlaufenden Widerstandsdraht 2 aus einem dünnen Platinfilm mit einem festen Widerstandswert. Auf diese Weise können der ge wünschte Heizwiderstand und der gewünschte, die Fluid temperatur messende, Meßwiderstand erhalten werden.

Als Substrat können bei der Erfindung verwendet werden:
ein Glassubstrat; ein Halbleitersubstrat, das durch Aus bildung eines isolierenden Filmes hergestellt wird, bei spielsweise eines Aluminium-Oxid-Filmes oder eines Silicium-Oxid-Filmes auf einem Silicium-Plättchen bzw. Silicium-Waver, etc. Der dünne Platinfilm kann auch durch andere Abscheidungstechniken als das Aufsprühverfahren hergestellt werden, beispielsweise durch ein Druckver fahren usw. Das Ätzen und das Entfernen der Abdeckschicht kann auch in einem "nassen" Verfahren durchgeführt werden.

Fig. 2 zeigt einen Durchfluß-Sensor, der den oben be schriebenen Heizwiderstand und den die Temperatur des Fluides messenden Widerstand besitzt, wobei eine Anord nung aus dem die Temperatur des Fluides messenden Wider standes 3 und des Heizwiderstandes 4 in den Durchflußweg 7, durch den das Fluid in Richtung des Pfeiles fließt, eingesetzt ist. Der die Temperatur des Fluides messende Widerstand 3 liegt stromaufwärts des Heizwiderstandes 4. Der Fluidtemperatur-Meßwiderstand 3 und der Heizwider stand 4 sind mit elektrischen Widerstandselementen 5 bzw. 6 verbunden und zwar in einer Brückenschaltung. Der Ver bindungspunkt zwischen den elektrischen Widerstandsele menten 5 und 6 ist geerdet. Die Brückenschaltung ist mit einem Rückkopplungsschaltkreis verbunden, in welchem die Potentialdifferenz zwischen dem einem Brückenzweig (Fluid temperatur-Meßwiderstand 3 und elektrischer Widerstand 5) und dem anderen Brückenzweig (Heizwiderstand 4 und elek trischer Widerstand 6) von einem Differentialverstärker 8 verstärkt wird, welcher das Basispotential eines Tran sistors 9 steuert. Der Emitteranschluß des Transistors 9 ist gleichzeitig mit dem Fluidtemperatur-Meßwiderstand 3 und dem Heizwiderstand 4 verbunden, worüber der Transis tor 9 betrieben wird. Sowohl der Fluidtemperatur-Meß widerstand 3 als auch der Heizwiderstand 4 werden von dem Rückkopplungsschaltkreis so gesteuert, daß die Tem peraturdifferenz zwischen dem Widerstand 3 und dem Wider stand 4 auf einem vorgegebenen festen Wert gehalten wird, unabhängig von Temperaturänderungen des Fluides, das durch den Weg 7 fließt und das beispielsweise ein Öl, eine chemische Reagenzflüssigkeit, ein Gas etc. sein kann.

Wenn der Transistor 9 eingeschaltet ist, fließt elek trischer Strom von einem Eingangsanschluß 10 zu dem Heiz widerstand 4, so daß in diesem Wärme erzeugt wird. Ist die Durchflußrate des Fluides, das durch den Weg 7 fließt, groß, so wird eine große Wärmemenge von dem Heizwider stand 4 an das Fluid abgegeben. Umgekehrt wird bei ge ringer Durchflußrate nur eine geringe Wärmemenge von dem Heizwiderstand 4 an das Fluid abgegeben.

Folglich kann die Durchflußrate des Fluides dadurch be stimmt werden, daß Änderungen der von dem Heizwiderstand an das Fluid abgegebenen bzw. übertragenen Wärmemenge in folgender Weise bestimmt wird:
der durch den Heizwiderstand 4 fließende (elektrische) Strom wird auf einem festen Wert gehalten; die Temperatur des Heizwiderstandes 4 wird gemessen, während das Fluid fließt. Alternativ hierzu kann die Temperaturdifferenz zwischen dem Fluid und dem Heizwiderstand auf einem festen Wert dadurch gehalten werden, daß der elektrische Strom, der durch den Heizwiderstand 4 fließt, geregelt wird, worauf die Durchflußrate des Fluides aus den Ände rungen des elektrischen Stromes errechnet werden kann.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 zeigt die letztere Betriebsweise, bei der die Temperaturdifferenz zwischen dem Fluid und dem Heizwiderstand 4 auf einem festen Wert gehalten wird. Obwohl dieses Ausführungsbeispiel eine Brückenschaltung zeigt, die sowohl den die Fluidtempera tur messenden Widerstand 3 und den Heizwiderstand 4 auf weist, um die Temperaturdifferenz zwischen dem Fluid und dem Heizwiderstand auf einem festen Wert zu halten, ist der die Temperatur des Fluides messende Widerstand 3 hier nicht wesentlich. Für den Fall, daß der die Fluidtempe ratur messende Widerstand nicht mit integriert ist oder für den Fall, daß die Temperatur des Fluides sich in sehr großem Umfange ändert, kann man einen Temperatur detektor wie z. B. einen Thermokoppler oder ähnliches mit dem Heizwiderstand verbinden und den Strom dadurch überwachen, daß das Schalten des Transistors 9 so gesteu ert wird, daß die Temperatur des Heizwiderstandes auf einem festen Wert ist.

Will man die Durchflußrate auch dann bestimmen, wenn die Temperatur des Fluides sich ändert, so ist nach dem Aus führungsbeispiel der Fig. 2 vorgesehen, den die Temperatur des Fluides messenden Widerstand 3 stromaufwärts des Heiz widerstandes 4 anzuordnen und zwar in einer Brückenschal tung, wodurch die Temperatur des Fluides gemessen wird und der dem Heizwiderstand 4 zugeführte Strom durch den Rückkopplungsschaltkreis so geregelt wird, daß die Tem peraturdifferenz zwischen dem Fluid und dem Heizwider stand 4 auf einem festen Wert gehalten wird. Diese Tem peraturdifferenz zwischen dem Fluid und dem Heizwider stand wird in oben beschriebener Weise auf einem festen Wert gehalten, so daß eine schnelle Antwort auf Änderun gen der Durchflußrate erhalten werden kann, unabhängig von der Wärmekapazität des Heizwiderstandes. Wenn die Temperaturdifferenz auf einem großen Wert liegt, so kann auch das Ausgangssignal des Temperatursensors vergrößert werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Durchfluß-Sensors, mit folgenden Verfahrensschritten:
- a) Ausbilden eines Platinfilmes auf einem Substrat;
- b) Aufbringen einer Abdeckung als Ätz-Resist, die als Maske für das Ätzen dient;
- d) Ätzen des Platinfilmes; und
- e) Entfernen der Abdeckung,
gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt:
- b) Durchführen eines Glühprozesses nach dem Verfahrens schritt a).