JP2000081347A

JP2000081347A - 熱式空気流量素子及び熱式空気流量計

Info

Publication number: JP2000081347A
Application number: JP10250703A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Yamada; 雅通山田; Kaoru Uchiyama; 内山　　薫; Izumi Watanabe; 渡辺　　泉; Keiichi Nakada; 圭一中田
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2000-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】省電力で、かつ汚損の影響を受けることなく、
計測精度の向上が可能な熱式空気流量素子及び熱式空気
流量計を実現する。【解決手段】熱式空気流量素子１は空洞部８を有する半
導体基板２と、この空洞部８上に電気絶縁膜７ａを介し
て形成された発熱抵抗体４ａ、４ｂと、発熱抵抗体４
ａ、４ｂの近傍であって、基板２上の絶縁膜７ａ上に形
成された凹凸形状の上流及び下流側抵抗体６ａ、６ｂ
と、抵抗体４ａ、４ｂ、６ａ、６ｂ上に形成された保護
膜７ｂとを備える。保護膜７ｂの表面は凹凸形状の抵抗
体６ａ、６ｂに応じて付着液体に対し親液性を示す凹凸
形状を有する。発熱抵抗体４ａ、４ｂが形成された上部
の保護膜７ｂ上に付着した汚染物質を含む液体は保護膜
７ｂの凹凸形状の領域に表面張力により移動される。こ
れにより、省電力で汚損の影響なく計測精度の向上が可
能な熱式空気流量素子及び熱式空気流量計が実現され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱式空気流量素子
及び熱式空気流量計に係り、特に、内燃機関の吸入空気
量を測定するのに好適な熱式空気流量素子及び熱式空気
流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車などの内燃機関の空気
吸入通路に設けられ、吸入空気量を測定する空気流量計
としては、熱式空気流量計が、質量空気量を直接検知で
きることから主流となってきている。この熱式空気流量
計によって検出された空気流量を示す信号に変換され、
この信号を用いて、内燃機関の電子制御燃料噴射装置が
燃料噴射量を制御する。

【０００３】上記熱式空気流量計に用いられる熱式空気
流量素子としては、例えば、特表平３−５０２９６６号
公報に記載されているように、半導体基板上に、半導体
マイクロマシニング技術により製造された空気流量素子
が知られている。そして、上記公報に記載された空気流
量素子は、コストが低減でき、且つ低電力で駆動するこ
とが出来ることから注目されている。

【０００４】半導体基板を用いた熱式空気流量素子は、
半導体基板に電気絶縁膜を介して発熱抵抗体と測温抵抗
体とを形成し、これら抵抗体の表面を保護膜で覆うとと
もに、発熱抵抗体と測温抵抗体とが形成された領域の下
側の半導体基板に空洞を形成するようにして構成されて
いる。

【０００５】熱式空気流量素子は、被測定空気流の空気
温度を測温抵抗体により計測し、計測された空気温度よ
り発熱抵抗体の温度が一定温度高くなるように、発熱抵
抗体に加熱電流が供給される。そして、発熱抵抗体の近
傍に配置された他の測温抵抗体により空気流の冷却効果
による温度勾配の変化が検出され、これにより空気流量
が計測される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気絶
縁膜と、発熱抵抗体及び測温抵抗体と、保護膜とによっ
て構成された従来の半導体基板を用いた熱式空気流量素
子においては、素子の厚さが約２μｍと薄く構成されて
いるため、自動車の内燃機関のように、過酷な環境に適
用した場合、空気流に含まれる水分、油分、ダスト等が
保護膜表面に付着し、熱式空気流量素子が汚損される
と、この素子の熱容量が大きくなり、かかる汚損の影響
を受けやすくなって、計測精度が低下するという問題が
あった。

【０００７】このような問題を解決するために、特開平
１０−１２２９２５号公報に記載の半導体基板を用いた
従来の熱式空気流量素子では、発熱抵抗体の空気上下流
の半導体基板の上部に付着物を除去するための発熱抵抗
体を新たに設けている。

【０００８】しかし、上記特開平１０−１２２９２５号
公報記載の熱式空気流量素子の構成では、付着物を除去
するための発熱抵抗体が半導体基板の上部に形成されて
いるため、付着物の除去に必要な温度を得るには、熱容
量の大きい半導体基板全体を加熱する必要があり、多大
の電力を必要とする問題があった。

【０００９】また、付着物の除去に必要な温度が得られ
た場合においても、半導体基板の熱容量が大きいため
に、今度は半導体基板が被測定空気流の温度に戻りにく
く、半導体基板上に形成された空気温度補償用の抵抗体
に悪影響を及ぼし、空気流量計測精度を劣化させるとい
う問題があった。

【００１０】本発明の目的は、省電力で、かつ汚損の影
響を受けることなく、計測精度の向上が可能な熱式空気
流量素子及び熱式空気流量計を実現することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のように構成される。（１）空洞部を有する半導体基板と、この基板上に電気
絶縁膜を介して形成された発熱抵抗体と、この発熱抵抗
体の上に形成された保護膜とを有する熱式空気流量素子
において、上記発熱抵抗体の近傍の保護膜に、付着液体
に対して親液性を示す凹凸形状の領域が形成されてい
る。

【００１２】上記構成により、保護膜上に付着した汚染
物質を含んだ液体は、親液性を示す様に凹凸形状の領域
に集中し発熱抵抗体上の保護膜より除去され、加熱電力
を必要とすることなく計測精度を向上し得る。

【００１３】（２）好ましくは、上記（１）において、
上記保護膜の凹凸形状の領域は、発熱抵抗体の空気流の
上下流領域に形成されている。

【００１４】上記構成により、上記保護膜の凹凸形状の
領域の付着液体に対する親液性がより高まり、保護膜上
に付着した汚染物質を含んだ液体は発熱抵抗体上の保護
膜より除去され、加熱電力を必要とすることなく計測精
度を向上し得る。

【００１５】（３）また、好ましくは、上記（１）にお
いて、上記保護膜の凹凸形状の領域は、発熱抵抗体の下
流領域に形成されている。

【００１６】上記構成により、保護膜上に付着した汚染
物質を含んだ液体は、下流領域に配置した上記保護膜の
凹凸形状の領域に集中し、計測精度に影響を与える発熱
抵抗体の上流側から除去され、加熱電力を必要とするこ
となく計測精度を向上し得る。

【００１７】（４）また、好ましくは、上記（１）にお
いて、上記保護膜の凹凸形状は、発熱抵抗体の直上部及
び直下部の保護膜領域を含む空気流の通路を回避して形
成されている。

【００１８】上記構成により、保護膜上に付着した汚染
物質を含んだ液体は、計測精度に影響を与える発熱抵抗
体の上下流領域以外に配置した上記保護膜の凹凸形状の
領域に集中し、発熱抵抗体の上下流領域から除去され、
加熱電力を必要とすることなく計測精度を向上し得る。

【００１９】（５）また、好ましくは、上記（１）から
（４）のうちのいずれかにおいて、上記保護膜の凹凸形
状は、この凹凸形状の領域の一部が上記半導体基板の空
洞部上を覆うように形成されている。

【００２０】上記構成により、上記空洞部上の保護膜に
付着した汚染物質を含んだ液体は、上記保護膜の凹凸形
状の領域に集中し、より容易に空洞部上の発熱抵抗体領
域から除去され、加熱電力を必要とすることなく計測精
度を向上し得るとともに、空洞部上に形成された薄膜部
材の強度を向上させ得る。

【００２１】（６）また、好ましくは、上記（１）から
（５）のうちのいずれかにおいて、上記保護膜の凹凸形
状は、発熱抵抗体と同一材料からなる部材を、上記電気
絶縁膜上に凹凸形状パターンに形成した後、上記部材に
保護膜を積層して形成される。

【００２２】上記構成により、上記保護膜の凹凸形状は
発熱抵抗体を所定の形状にパターン形成する際に同時に
形成できることから製造工程を簡略化することができ
る。

【００２３】（７）また、好ましくは、上記（１）から
（６）のうちのいずれかにおいて、上記保護膜は二酸化
ケイ素または窒化ケイ素から構成され、上記発熱抵抗体
は不純物ドープした多結晶ケイ素から構成される。

【００２４】上記構成により、上記保護膜を二酸化ケイ
素または窒化ケイ素で形成することにより上記保護膜の
凹凸形状領域の親液性が高まり、また、上記発熱抵抗体
を比抵抗率の高い不純物ドープした多結晶ケイ素で形成
したことにより、発熱抵抗体の膜厚が厚くでき上記保護
膜の凹凸形状の段差を十分確保出来ることから、上記保
護膜の凹凸形状領域の親液性をより高めることができ
る。

【００２５】（８）また、好ましくは、上記（１）から
（７）のうちのいずれかにおいて、上記保護膜上に含フ
ッ素被膜が形成される。

【００２６】上記構成により、上記発熱抵抗体上の前記
保護膜から上記保護膜の凹凸形状領域に、汚染物質を含
んだ液体が容易に移動除去され、加熱電力を必要とする
ことなく計測精度を向上し得る。

【００２７】（９）また、好ましくは、上記（１）から
（３）、（５）から（８）のうちのいずれかにおいて、
上記凹凸形状の領域は、空気流の方向に延びる複数の溝
が形成され、上記空気流の方向にほぼ垂直な方向に凹凸
を繰り返す形状である。

【００２８】（１０）また、上記（１）、（２）、
（４）から（８）のうちのいずれかにおいて、上記凹凸
形状の領域は、空気流の方向にほぼ垂直な方向に延びる
複数の溝が形成され、上記空気流の方向に凹凸を繰り返
す形状である。

【００２９】（１１）また、熱式空気流量計において、
上記（１）から（１０）のうちのいずれかの熱式空気流
量素子が、空気流通通路に配置されている。

【００３０】上記構成により、保護膜上に付着した汚染
物質を発熱抵抗体上の保護膜より容易に除去し、加熱電
力を必要とすることなく計測精度を向上した熱式空気流
量計を実現できる。

【００３１】（１２）また、熱式流量計において、上記
（１）から（１０）のうちのいずれかの熱式空気流量素
子が、空気流通通路に配置され、上記凹凸形状の保護膜
下に形成された発熱抵抗体と同一材料からなる部材に給
電し、発熱により付着物を除去するように構成される。

【００３２】上記構成により、比較的少ない加熱電力に
より、保護膜上に付着した汚染物質を発熱抵抗体上の保
護膜より容易に除去し、計測精度を向上した熱式空気流
量計を実現できる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１２を用いて、本
発明の実施形態による熱式空気流量素子を用いた熱式空
気流量計の構成について説明する。

【００３４】最初に、図１〜図３を用いて、本実施形態
の第１の実施形態である熱式空気流量素子の構成につい
て説明する。図１は、本発明の第１の実施形態である熱
式空気流量素子の平面図であり、図２は、図１のＡ−
Ａ’断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ’断面図である。

【００３５】図１において、本発明の第１の実施形態に
よる熱式空気流量素子１は、上流側発熱抵抗体４ａと、
下流側発熱抵抗体４ｂと、空気温度測温抵抗体５と、保
護膜７ｂ（図２に示す）に付着液体への親液性を有する
凹凸形状（空気流１１の順流方向からみて凹凸形状であ
り、空気流１１の順流方向に垂直な方向からみて長方形
形状）の上流側抵抗体６ａ及び下流側抵抗体６ｂとを備
えている。そして、これら、上流側発熱抵抗体４ａと、
下流側発熱抵抗体４ｂと、空気温度測温抵抗体５と、上
流側抵抗体６ａおよび下流側抵抗体６ｂとは、シリコン
基板２の上に形成されている。

【００３６】上流側発熱抵抗体４ａは、吸入空気流１１
の方向（順流）に対して、上流側に配置されており、下
流側発熱抵抗体４ｂは、上流側発熱抵抗体４ａの下流側
に配置されている。また、空気温度測温抵抗体５は、吸
入空気の温度を測定するものであり、この例では、下流
側発熱抵抗体４ｂの下流側近辺に配置されているが、上
流側発熱抵抗体４ａの上流に配置することも可能であ
る。シリコン基板２の大きさは、例えば、図示の例で
は、短辺（図の横方向）が２ｍｍであり、長辺（図の縦
方向）が６ｍｍ程度の小型なものである。

【００３７】上流側発熱抵抗体４ａと、下流側発熱抵抗
体４ｂとは、図２を用いて後述するように、シリコン基
板２に形成された空洞部８上のダイヤフラム部３上に電
気絶縁膜７ａを介して形成されている。また、凹凸形状
の上流側抵抗体６ａおよび下流側抵抗体６ｂは、シリコ
ン基板２上に電気絶縁膜７ａを介して形成され、これら
抵抗体６ａ、６ｂの一部がダイヤフラム部３上に電気絶
縁膜７ａを介して形成されている。また、抵抗体４ａ、
４ｂと抵抗体６ａ、６ｂとは同一材料から構成される。

【００３８】シリコン基板２の端部には、端子電極１０
ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０
ｇ、１０ｈ、１０ｉが形成されている。上流側発熱抵抗
体４ａの一端である下方側端部は、引出線９ｆによって
端子電極１０ｆに接続され、上流側発熱抵抗体４ａと下
流側発熱抵抗体４ｂの接続点は、引出線９ｉによって端
子電極１０ｉに接続されている。また、下流側発熱抵抗
体４ｂの一端である下方側端部は、引出線９ｅによって
端子電極１０ｅに接続されている。空気温度測温抵抗体
５の両端は、それぞれ、引出線９ａ、９ｂによって端子
電極１０ａ、１０ｂに接続されている。

【００３９】また、凹凸形状の上流側抵抗体６ａおよび
下流側抵抗体６ｂの両端は、それぞれ、引出線９ｇ、９
ｈおよび９ｃ、９ｄによって端子電極１０ｇ、１０ｈお
よび１０ｃ、１０ｄに接続されている。

【００４０】次に、図２および図３を用いて、本発明の
第１の実施形態による熱式空気流量素子１の断面構造に
ついて説明する。上述したように、図２は、図１のＡ−
Ａ’断面を、図３は、図１のＢ−Ｂ’断面を示してい
る。

【００４１】図２及び図３において、シリコン基板２上
には、電気絶縁膜７ａが形成されている。電気絶縁膜７
ａとしては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）若しくは、窒化
ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）が用いられる。また、電気絶縁膜７
ａとしては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）と窒化ケイ素
（Ｓｉ₃Ｎ₄）の積層されたものでもよい。

【００４２】電気絶縁膜７ａとして、二酸化ケイ素（Ｓ
ｉＯ₂）と窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）を積層したものを用
いると、二酸化ケイ素は、シリコン基板に比べて熱膨張
係数が約１／１０と小さいため、シリコン基板２より熱
膨張係数の若干大きく、しかも、機械的強度が高い窒化
ケイ素を用いることにより、シリコン基板２と電気絶縁
膜７ａとの間の熱応力を低減して、強度を向上すること
ができる。

【００４３】電気絶縁膜７ａの上に、多結晶ケイ素（Ｐ
ｏｌｙ−Ｓｉ）に不純物をドープした半導体薄膜によっ
て、発熱抵抗体４ａ、４ｂ、測温抵抗体５、上流側抵抗
体６ａ、下流側抵抗体６ｂが形成される。

【００４４】抵抗体４ａ、４ｂ、５、６としては、多結
晶ケイ素の半導体薄膜の代わりに、白金（Ｐｔ）等の金
属薄膜を用いてもよいが、金属薄膜は半導体薄膜に比較
して比抵抗率が小さいため、所定の抵抗値を実現するに
は膜厚が薄くなり、上流側抵抗体６ａおよび下流側抵抗
体６ｂの凹凸形状の段差（Ｔ）が小さくなり親液性が損
なわれる。

【００４５】抵抗体４ａ、４ｂ、５、６として、多結晶
ケイ素の半導体薄膜を用いた場合には、凹凸形状の段差
（Ｔ）が０．５〜２μｍを実現でき、一方、白金（Ｐ
ｔ）等の金属薄膜を用いた場合には、凹凸形状の段差
（Ｔ）が０．２μｍ以下になり十分な段差（Ｔ）の値が
得られない。また、多結晶ケイ素半導体薄膜を抵抗体６
ａ、６ｂに、白金（Ｐｔ）等の金属薄膜を抵抗体４ａ、
４ｂ、５に各々使い分けてもよいが、製造工程が増える
ことになる。

【００４６】次に、抵抗体４ａ、４ｂ、５、６ａ、６
ｂの上に、保護膜７ｂが形成される。保護膜７ｂとして
は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）若しくは窒化ケイ素（Ｓ
ｉ₃Ｎ₄）が用いられる。また、保護膜７ｂとしては、二
酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）と窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）とを
積層したものとすることもできる。保護膜７ｂは、吸入
空気中に含まれる油や水等の異物から抵抗体４ａ、４
ｂ、５、６ａ、６ｂを保護するために形成される。

【００４７】特に、抵抗体６ａ、６ｂ上の保護膜７ｂ
は、抵抗体６ａ、６ｂの凹凸形状が転写されることによ
り、保護膜７ｂ表面への付着液体に親液性を持たせるた
めの段差（Ｔ）の凹凸形状が形成される。この構成で
は、多結晶ケイ素の半導体薄膜を用いた場合には、凹凸
形状の段差（Ｔ）が０．５〜２μｍであり、また、凹凸
形状の溝幅（Ｌ１−Ｌ２）は段差（Ｔ）に対して同程度
から１０倍程度に選択される。

【００４８】溝幅（Ｌ１−Ｌ２）は、段差（Ｔ）に対し
て同程度より小さいと、親液性を示す保護膜７ｂ表面の
有効面積が減少し、また、段差（Ｔ）に対して１０倍程
度以上になると親液性の効果が低減する。

【００４９】また、シリコン基板２の中央部であって、
発熱抵抗体４ａ、４ｂの下の領域には、空洞部８が形成
される。空洞部８は、シリコン基板２を異方性エッチン
グすることにより、電気絶縁膜７ａとの境界面まで形成
される。

【００５０】空洞部８を形成することにより、発熱抵抗
４ａ、４ｂは、電気絶縁膜７ａと保護膜７ｂとによって
支持される構造となり、空洞部８により熱絶縁された構
造となる。これによって、空洞部８の所にシリコン基板
２が存在する場合に比べて、発熱抵抗４ａ、４ｂからな
る空気流量を測定するセンサ部分の熱容量を小さくし
て、熱式空気流量素子の応答性を向上することができ
る。

【００５１】次に、同じく図２を用いて、この第１の実
施形態による熱式空気流量素子の製造プロセスについて
説明する。シリコン基板２上に、電気絶縁膜７ａとし
て、二酸化ケイ素薄膜を約Ｏ．５μｍの厚さで、熱酸化
あるいはＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の方法で形成する。

【００５２】次に、抵抗体４ａ、４ｂ、５、６を形成す
るために、多結晶ケイ素の半導体薄膜を０．５〜２μｍ
の厚さで、ＣＶＤ等の方法で形成し、さらに、不純物元
素としてリンを熱拡散またはイオン注入によりドーピン
グする。その後、公知のホトリソグラフィ技術によりレ
ジストを所定の形状に形成し、反応性イオンエッチング
等の方法により、半導体薄膜をパターンニングすること
により、各抵抗体４ａ、４ｂ、５、６ａ、６ｂを形成す
る。

【００５３】次に、引出電極９ａ〜９ｉ及び端子電極１
０ａ〜１０ｉをアルミニウムで形成した後に、端子電極
１０ａ〜１０ｉ以外の部分に、保護膜７ｂとして、二酸
化ケイ素薄膜約０．５μｍの厚さで熱酸化あるいはＣＶ
Ｄ等の方法で形成する。

【００５４】最後に、シリコン基板２の裏面より、二酸
化ケイ素若しくはエッチング選択比の高い窒化ケイ素を
マスク材として、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等のエッチ
ング液を用いて、異方性エッチングにより空洞部８を形
成し、ダイシングすることにより熱式空気流量素子１が
得られる。

【００５５】次に、図４及び図５（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）を用いて、本発明の第１の実施形態の熱
式空気流量素子１の付着液体に対する親液性を示す凹凸
形状の保護膜７ｂの作用について説明する。

【００５６】図４は、凹凸形状の表面についての親液性
の原理の説明図である。図４において、２３は保護膜７
ｂに対応する表面であり、２４は段差（Ｔ）でその溝幅
が徐々に狭くなっていく溝であり、２５は液体である。
このように、傾斜面を持った溝２４に液体２４が付着す
ると、矢印で示すように、液体２４は溝幅の広いほうか
ら溝幅の狭いほうに表面張力の効果により引き付けら
れ、移動される。

【００５７】したがって、溝２４に親液性を持たせるた
めには、段差（Ｔ）に対して溝幅が同程度から１０倍程
度の溝を多数形成すれば、溝を形成してない領域から溝
を形成した親水性の領域に液体が引き付けられ、移動さ
れることになる。

【００５８】次に、図５を用いて、本発明の第１の実施
形態の熱式空気流量素子の作用について説明する。図５
の（ａ）は、図１の熱式空気流量素子１のダイヤフラム
部３の領域を示したもので、発熱抵抗４ａ、４ｂの上下
流に凹凸形状の抵抗体６ａ、６ｂ及び保護膜７ｂ（図示
せず）上に、測定対象の空気に含まれる汚染物質が含ま
れる水分や油分等の付着液体２６ａが付着した初期の状
態を示したものである。

【００５９】図５の（ａ）において、例えば、凹凸形状
の抵抗体６ａ、６ｂが配置されていない従来の構成で
は、付着液体２６ａが、ダイヤフラム３上に付着したま
まで乾燥した場合、付着液体２６ａに含まれる汚染物質
の塊がセンサ部（空洞部８の上に形成されたダイヤフラ
ム部３）全体に付着し、センサ部の熱容量が増加する。
センサ部の熱容量が増加すると、センサ部の応答性が低
下する。

【００６０】また、空気流量の測定は、発熱抵抗体４
ａ、４ｂからの発熱が空気流１１によって奪われること
によって行われるが、汚染物質の塊がセンサ部に付着す
ると、熱伝搬状態が変わり、発熱抵抗体４ａ、４ｂから
の発熱が空気流１１によって奪われるよりも、電気絶縁
膜７ａを介して半導体基板２に熱伝導する量が多くな
り、測定精度が低下することになる。

【００６１】一方、このような従来技術と比較して、凹
凸形状の抵抗体６ａ、６ｂを配置した本発明の第１の実
施形態においては、図５の（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→
（ｄ）というように、時間経過とともに変化する状況を
示したように、付着液体２６ａが２６ｂ→２６ｃ→２６
ｄと乾燥とともに、親液性を示す凹凸形状の抵抗体６
ａ、６ｂの領域に引き付けられる。これによって、付着
液体２６ａに含まれる汚染物質の塊が乾燥時には凹凸形
状の抵抗体６ａ、６ｂの領域に集中することによりセン
サ部に付着することがない。

【００６２】さらに、凹凸形状の抵抗体６ａ、６ｂに加
熱電流を流す構成とすれば、この抵抗体６ａ、６ｂ近辺
のみ加熱すれば、付着液体及び付着液体に含まれる汚染
物質を有効に除去することができる。これに比較して、
凹凸形状の抵抗体６ａ、６ｂが無い従来技術は、半導体
基板２全体を加熱する必要がある。したがって、本発明
の第１の実施形態は、従来技術に比較して、少ない加熱
電力でより有効に汚染物質を除去することが可能とな
る。

【００６３】また、保護膜７ｂ上に含フッ素被膜を形成
すれば、含フッ素被膜は撥水性を示すことから、容易に
発熱抵抗体４ａ、４ｂ上の保護膜から汚染物質を含んだ
液体が押し出され、親液性を示す凹凸形状の抵抗体６
ａ、６ｂ上の保護膜領域に移動する。

【００６４】このため、汚染物質を含んだ液体がより容
易に移動除去される。含フッ素被膜としては、パーフル
オロポリオキシアルキル基またはパーフルオロアルキル
基を少なくとも含んだフッ素化合物を選択することがで
きる。

【００６５】以上のように、熱式空気流量素子１の発熱
抵抗４ａ、４ｂの上下流に、空気流１１の順方向からみ
て、複数の凹凸形状であって、空気流１１の順方向に沿
って延長する複数の溝が形成されるように、抵抗体６
ａ、６ｂを構成することにより、汚染物質を有効に除去
でき、熱式空気流量素子１の信頼性を向上して、測定精
度を向上することができる。

【００６６】次に、図６を用いて、本発明の第１の実施
形態による熱式空気流量素子を用いた熱式空気流量計の
回路構成について説明する。図６は、本発明の第１の実
施形態による熱式空気流量素子を用いた熱式空気流量計
の回路図である。

【００６７】図６において、上流側発熱抵抗体４ａ及び
下流側発熱抵抗体４ｂは、電流検出抵抗２０ｃと直列に
接続されており、トランジスタ１９ａのコレクタ及びエ
ミッタを介して、電源１８から加熱電流が供給される。

【００６８】加熱電流は、電流検出抵抗２０ｃの両端電
圧（電位Ｅ）として、制御回路２１の入力回路２１ａに
取り込まれ、空気流量の検出に用いられる。入力回路２
１ａは、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）を含んでいる。ま
た、上流側発熱抵抗体４ａ及び下流側発熱抵抗体４ｂの
両端電圧（電位Ｃ、Ｄ、Ｅ）は、それぞれ、制御回路２
１の入力回路２１ａに取り込まれ、空気流の方向の検出
に用いられる。

【００６９】空気温度測温抵抗体５は、抵抗２０ｄとと
もに、図示するように、抵抗体４ａ、４ｂ、抵抗２０ｃ
とブリッジ回路を構成している。ブリッジ回路の各辺の
中点電圧（電位Ｅ、Ｆ）は、それぞれ、制御回路２１の
入力回路２１ａに取り込まれる。制御回路２１のＣＰＵ
２１ｂは、上流側発熱抵抗体４ａ及び下流側発熱抵抗体
４ｂの加熱された温度（Ｔｈ）が、空気温度測温抵抗体
５によって検出される空気温度（Ｔａ）よりも一定温度
（ΔＴｈ＝Ｔｈ−Ｔａ＝１５０℃）となるように制御す
る。

【００７０】ＣＰＵ２１ｂは、出力回路２１ｃから抵抗
２０ａを介して制御信号をトランジスタ１９ａのベース
に出力して、トランジスタ１９ａをオン／オフ制御す
る。これにより、発熱抵抗体４ａ、４ｂを流れる電流を
制御して、発熱抵抗体４ａ、４ｂの発熱量を制御する。

【００７１】また、凹凸形状の抵抗体６ａ、６ｂは互い
に並列に接続され、これら抵抗体６ａ、６ｂは、トラン
ジスタ１９ｂのエミッタ及びコレクタを介して、電源１
８に接続されている。制御回路２１のＣＰＵ２１ｂは、
出力回路２１ｃから制御信号を抵抗２０ｂを介してトラ
ンジスタ１９ｂのベースに出力して、トランジスタ１９
ｂを制御する。これにより、付着汚損物質を除去するた
めの抵抗体６ａ、６ｂへの加熱電流供給のオン／オフを
制御して、発熱量を後述するように時間制御する。

【００７２】なお、メモリ回路２２には、所定の補正値
が記憶されており、制御回路２１は、この補正値を用い
て空気流量と空気温度との補正演算を行い、出力回路２
１ｃから空気流量Ｑ（空気温度Ｔａの出力も可）の信号
を電子制御燃料噴射装置等に出力する。

【００７３】次に、図６に示した回路の動作について説
明する。最初に、本発明の第１の実施形態による熱式空
気流量素子の空気流量検知動作について説明する。

【００７４】上流側発熱抵抗体４ａ及び下流側発熱抵抗
体４ｂは、トランジスタ１９ａを介して電源１８から加
熱電流が供給されており、この加熱電流により発熱す
る。上流側発熱抵抗体４ａ及び下流側発熱抵抗体４ｂの
温度（Ｔｈ）は、電位差（Ｃ−Ｅ）として、制御回路２
１に入力される。

【００７５】一方、吸入空気通路に流入する吸入空気の
温度（Ｔａ）は、空気温度測温抵抗体５により検出さ
れ、電位差（Ｃ−Ｆ）として、制御回路２１に入力され
る。制御回路２１は、発熱抵抗体４ａ、４ｂの温度（Ｔ
ｈ）が、吸入空気の温度（Ｔａ）に対して、所定温度Δ
Ｔｈ（例えば、１５０℃）だけ高くなるように、トラン
ジスタ１９ａをオン／オフして、発熱抵抗体４ａ、４ｂ
に供給する加熱電流を制御する。

【００７６】発熱抵抗体４ａ、４ｂの温度が設定値より
も低い場合には、制御回路２１は、トランジスタ１９ａ
をオンとし、発熱抵抗体４ａ、４ｂの温度が設定値より
も高い場合には、制御回路２１は、トランジスタ１９ａ
をオフとする。発熱抵抗体４ａ、４ｂから奪われる熱量
は吸入空気の量に比例するため、発熱抵抗体４ａ、４ｂ
を加熱する加熱電流の値が、空気流量に対応した値とな
る。

【００７７】そこで、電流検出抵抗２０ｃの両端電圧
（電位Ｅ）が制御回路２１に入力されて、加熱電流が検
出され、メモリ回路２２に記憶されている補正値が用い
られて補正された後、空気流量Ｑとして出力される。ま
た、空気温度測温抵抗体５の電圧（電位Ｆ）は、制御回
路２１に入力されて、メモリ回路２２に記憶されている
補正値が用いられて補正された後、空気温度Ｔａとして
出力されることも可能である。

【００７８】次に、本発明の第１の実施形態による熱式
空気流量素子による空気流１１の方向検知動作について
説明する。空気流１１の流量が零のときには、上流側発
熱抵抗体４ａと下流側発熱抵抗体４ｂとの間に温度差は
生じない。これに対して、空気の流れが発生し、図１に
示したように、その方向が、空気流１１の方向（順流）
の場合には、上流側発熱抵抗体４ａの方が下流側発熱抵
抗体４ｂより空気流１１による冷却効果が大きい。

【００７９】そして、発熱抵抗体４ａ、４ｂは、図６に
示したように、互いに直列接続されており、両抵抗体４
ａ、４ｂには同じ加熱電流が流れているため、両抵抗体
４ａ、４ｂの発熱量は一定であることから、上流側発熱
抵抗体４ａの温度が下流側発熱抵抗体４ｂより低い値と
なる。

【００８０】また、空気流１１が、図１に示した方向と
逆（逆流）の場合には、順流の場合とは反対に、下流側
発熱抵抗体４ｂの方が上流側発熱抵抗体４ａより空気流
１１による冷却効果が大きく、下流側発熱抵抗体４ｂの
方が上流側発熱抵抗体４ａの温度よりも低くなる。

【００８１】そこで、制御回路２１は、上流側発熱抵抗
体４ａの両端電圧（電位Ｃと電位Ｄ）と、下流側発熱抵
抗体４ｂの両端電圧（電位Ｄと電位Ｅ）とを比較して、
両抵抗体４ａ、４ｂの互いの温度（抵抗値）を比較する
ことにより、空気流の方向を検知する。

【００８２】また、、凹凸形状の抵抗体６ａ、６ｂは、
制御回路２１からの制御信号によってトランジスタ１９
ｂがオンとされることにより、電源１８から、これら抵
抗体６ａ、６ｂに通電され、付着汚損物質を除去するた
めに加熱される。制御回路２１は、空気流量を計測して
いる動作時間中にはトランジスタ１９ｂをオフとし、空
気流量計測動作時間外に、トランジスタ１９ｂをオンと
して、抵抗体６ａ、６ｂを加熱させる。空気流量を計測
している動作時間外とは、例えば、空気流量計の計測開
始前まである。

【００８３】自動車のキースイッチをオンとすると、制
御回路２１も動作を開始し、発熱抵抗体４ａ、４ｂへの
通電を開始する。この通電が開始されてから、発熱抵抗
体４ａ、４ｂが所定の温度（空気温度よりも１５０℃高
い温度）になって、空気流量の計測が可能になるまでに
は、例えば、１００ｍｓ程度を要する。

【００８４】そこで、キースイッチのオン直後から、抵
抗体６ａ、６ｂを加熱させ、熱式空気流量素子１の表面
に付着した汚染物質の加熱除去を開始し、熱式空気流量
計が計測動作を開始するまでの間加熱させる。また、制
御回路２１は、空気流量計の計測終了後に、抵抗体６
ａ、６ｂを加熱させるようにしてもよい。

【００８５】また、制御回路２１は、トランジスタ１９
ｂにパルス電流を供給して、抵抗体６ａ、６ｂにパルス
電流を流すようにしているので、トランジスタ１９ｂに
出力するパルス信号のパルス幅を制御することにより、
抵抗体６ａ、６ｂの加熱温度を制御することができる。

【００８６】さらに、制御回路２１は、汚染物質の加熱
除去を行うときには、抵抗体６ａ、６ｂの加熱とともに
発熱抵抗体４ａ、４ｂの加熱電流を空気流量計測時の電
流よりも大きくすることで、加熱を促進することができ
る。

【００８７】ここで、抵抗体６ａ、６ｂの加熱を空気流
量を計測している動作時間中に行わない理由は、抵抗体
６ａ、６ｂの加熱により、空気温度測温抵抗体５の温度
が上昇し、空気流量の計測精度に誤差を与える可能性が
あるためである。したがって、抵抗体６ａ、６ｂの加熱
は、空気流量計の計測開始（始動）前、終了後、または
計測時間のタイミングが予め決定しているのであれば、
各計測時間と計測時間との間に間欠的に行われる。

【００８８】以上に説明したように、本発明の第１の実
施形態によれば、省電力で、かつ汚損の影響を受けるこ
となく、計測精度の向上が可能な熱式空気流量素子及び
熱式空気流量計を実現することができる。

【００８９】次に、図７〜図１０を用いて、本発明の他
の実施形態について説明する。図７は、本発明の第２の
実施形態である熱式空気流量素子のセンサ部の要部平面
図である。なお、この第２の実施形態と上述した第１の
実施形態との共通する部分には同一符号を付している。

【００９０】本発明の第２の実施形態においては、第１
の実施形態の抵抗体６ｂと同様な形状、材質からなる、
凹凸形状の抵抗体６ｃが、発熱抵抗体４ａ、４ｂの下流
側に形成され、発熱抵抗体４ａ、４ｂの上流側には凹凸
形状の抵抗体は形成されていない。他の構成は第１の実
施形態と同様であるので、図示及びその詳細な説明は省
略する。

【００９１】このように、凹凸形状の抵抗体６ｃを、発
熱抵抗体４ａ、４ｂの下流側にのみ形成したことによ
り、汚染物質を含んだ付着液体は下流側に配置した凹凸
形状の抵抗体６ｃの領域に引き付けられ、乾燥後におい
ても汚染物質は凹凸形状の抵抗体６ｃ領域に集中し、空
気流量を計測する発熱抵抗体４ａ、４ｂの上流側の汚染
物質を除去することが出来る。

【００９２】したがって、上述した第２の実施形態によ
れば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる
他、発熱抵抗体４ａ、４ｂの上流側の空気流の流れが安
定し、汚染物質等による空気流の乱れが無くなることか
ら安定したノイズの少ない空気流量の計測を行うことが
できる。また、第１の実施形態と同様に、抵抗体６ｃに
加熱電流を流す構成とすれば、付着液体及び付着液体に
含まれる汚染物質がより有効に除去することが可能とな
る。

【００９３】図８は、本発明の第３の実施形態である熱
式空気流量素子のセンサ部の要部平面図である。なお、
この第３の実施形態と上述した第１の実施形態との共通
する部分には同一符号を付している。

【００９４】本発明の第３の実施形態においては、抵抗
体４ａ、４ｂと同様な材質からなる凹凸形状の抵抗体６
１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂを発熱抵抗体４ａ、４ｂ
の直接上流及び直接下流以外の領域（ダイヤフラム部３
の４隅の領域）に配置し、且つ凹凸形状は空気流１１の
方向に凹凸を繰り返す様に形成している。

【００９５】つまり、凹凸形状の抵抗体６１ａは、発熱
抵抗体４ａの空気流１１の順流方向通路での上流側に位
置するが、直接の上流ではなく、図の上側に偏位して配
置され、凹凸形状の抵抗体６１ｂは、発熱抵抗体４ａの
空気流１１の順流方向通路での上流側に位置するが、直
接の上流ではなく、図の下側に偏位して配置される（凹
凸形状の抵抗体６１ａ、６１ｂは、発熱抵抗体４ａ、４
ｂの直上部及び直下部の保護膜領域を含む空気流の通路
を回避して形成されている）。

【００９６】そして、これら凹凸形状の抵抗体６１ａ、
６１ｂは、空気流１１の順流方向に垂直な方向に延びる
複数の溝が形成されている。

【００９７】凹凸形状の抵抗体６２ａは、発熱抵抗体４
ｂの空気流１１の順流方向通路での下流側に位置する
が、直接の下流ではなく、図の上側に偏位して配置さ
れ、凹凸形状の抵抗体６２ｂは、発熱抵抗体４ｂの空気
流１１の順流方向通路での下流側に位置するが、直接の
上流ではなく、図の下側に偏位して配置される。

【００９８】そして、これら凹凸形状の抵抗体６２ａ、
６２ｂは、空気流１１の順流方向に垂直な方向に延びる
複数の溝が形成されている。他の構成は第１の実施形態
と同様であるので、図示及びその詳細な説明は省略す
る。

【００９９】このように、凹凸形状の抵抗体６１ａ、６
１ｂ、６２ａ、６２ｂをダイヤフラム部３の４隅の領域
に配置する構成とすることにより、汚染物質を含んだ付
着液体はダイヤフラム部３の４隅に配置した凹凸形状の
抵抗体６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ領域に引き付け
られ、乾燥後においても汚染物質は凹凸形状の抵抗体６
１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ領域に集中し、空気流量
を計測する発熱抵抗体４ａ、４ｂの上下流側の汚染物質
を除去することが出来る。したがって、上述した第３の
実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を得
ることができる。

【０１００】図９は、本発明の第４の実施形態である熱
式空気流量素子のセンサ部の要部平面図である。なお、
この第４の実施形態と上述した第１の実施形態との共通
する部分には同一符号を付している。

【０１０１】本発明の第４の実施形態では、第３の実施
形態と同様に、抵抗体４ａ、４ｂと同様な材質からなる
凹凸形状の抵抗体６３ａ〜６３ｅ、６４ａ〜６４ｅによ
り、空気流１１の順流方向に垂直な方向に延びる複数の
溝が形成されている。

【０１０２】そして、凹凸形状の抵抗体６３ａ、６３
ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６３ｅ、６４ａ、６４ｂ、６４
ｃ、６４ｄ、６４ｅを発熱抵抗体４ａ、４ｂの上下流に
配置し、且つ空気流１１の方向に繰り返す凹凸形状のピ
ッチを中央部（抵抗体６３ｃ、６４ｃ）から周辺（６３
ａ、６３ｅ、６４ａ、６４ｅ）に行くに従い狭くなるよ
うに形成している。他の構成は第１の実施形態と同様で
あるので、図示及びその詳細な説明は省略する。

【０１０３】このように構成することにより、センサ部
（発熱抵抗体４ａ、４ｂ）が図の上下に長い形状でダイ
ヤフラム部３の４隅に形成された抵抗体６３ａ、６３
ｅ、６４ａ、６４ｅが上下に離れた場合においても、汚
染物質を含んだ付着液体は凹凸形状のピッチが狭くなる
方向に抵抗体６３ｃ、６４ｃから６３ｂ、６３ｄ、６４
ｂ、６４ｄを介してダイヤフラム部３の４隅に配置した
６３ａ、６３ｅ、６４ａ、６４ｅが配置された領域に容
易に引き付けられる。

【０１０４】したがって、乾燥後においても汚染物質は
ダイヤフラム部３の４隅に配置した６３ａ、６３ｅ、６
４ａ、６４ｅ領域に集中し、空気流量を計測する発熱抵
抗体４ａ、４ｂの上下流側の汚染物質を除去することが
出来る。

【０１０５】このことにより、上述した本発明の第４の
実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を得る
ことができる他、センサ部（発熱抵抗体４ａ、４ｂ）が
上下に長い形状の場合でも、発熱抵抗体４ａ、４ｂの上
下流側の空気流の流れが安定し、汚染物質等による空気
流の乱れが無くなることから安定したノイズの少ない空
気流量信号の計測を行うことができる。

【０１０６】また、第１の実施形態と同様に、抵抗体６
３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６３ｅ、６４ａ、６４
ｂ、６４ｃ、６４ｄ、６４ｅに加熱電流を流す構成とす
ることにより、付着液体及び付着液体に含まれる汚染物
質がより有効に除去することが可能となる。

【０１０７】図１０は、本発明の第５の実施形態である
熱式空気流量素子のセンサ部の要部平面図である。な
お、この第５の実施形態と上述した第１の実施形態との
共通する部分には同一符号を付している。

【０１０８】本発明の第５の実施形態は、図９に示した
第４の実施形態と同様に、凹凸形状の抵抗体により、空
気流１１の順流方向に垂直な方向に延びる複数の溝が形
成される。そして、空気流１１の方向に繰り返す凹凸形
状のピッチを中央部から周辺に行くに従い狭くなるよう
に形成しており、第４の実施形態と同様の効果を奏す
る。

【０１０９】この第５の実施形態と第４の実施形態との
異なる点は、抵抗体６５と６６は、それぞれに加熱電流
が流せるように連続抵抗パターンとなっているが、抵抗
体６５と６６のパターンの内部に形成された他の抵抗体
６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６６ａ、６６ｂ、６６ｃは、
互いに分離されたダミー抵抗パターンとなっていること
である。

【０１１０】図示したように、ダミー抵抗パターン６５
ａ、６５ｂ、６５ｃ、６６ａ、６６ｂ、６６ｃを抵抗体
６５と６６のパターン内部に上下に形成したことによ
り、凹凸形状のピッチが中央部から周辺に行くに従い狭
くなるように形成できる。

【０１１１】このように構成しても、第４の実施形態と
同様に、センサ部（発熱抵抗体４ａ、４ｂ）が上下に長
い形状においても、汚染物質を含んだ付着液体は凹凸形
状のピッチが狭くなる方向（ダイヤフラム部３の４隅）
に容易に引き付けられる。

【０１１２】したがって、乾燥後においても汚染物質は
ダイヤフラム部３の４隅の領域に集中し、空気流量を計
測する発熱抵抗体４ａ、４ｂの上下流側の汚染物質を除
去することが出来る。

【０１１３】また、第１の実施形態と同様に、抵抗体６
５、６６に加熱電流を流す構成とすることにより、付着
液体及び付着液体に含まれる汚染物質をより有効に除去
することが可能となる。

【０１１４】次に、図１１及び図１２を用いて、上述し
た本発明の第１〜第５の実施形態による熱式空気流量計
を内燃機関の吸気管に取り付けた場合の状態について説
明する。

【０１１５】図１１は、本発明の実施形態による熱式空
気流量計を内燃機関の吸気管へ取り付けた状態を示す断
面図であり、図１２は、図１１の熱式空気流量素子１の
拡大図である。

【０１１６】図１１に示すように、熱式空気流量素子１
は、支持体１４の端部に取り付けられている。支持体１
４の上には、制御回路基板１５も固定されており、熱式
空気流量素子１と制御回路基板１５とは、リード線１７
及び端子電極１６等によって接続されている。熱式空気
流量素子１と、制御回路基板１５と、支持体１４とは、
一体化されており、インサート型の熱式空気流量計を構
成している。

【０１１７】自動車等の内燃機関の吸気通路１２の中に
は、空気流の一部を流通する副通路１３が設けられてい
る。吸気通路１２の側壁には、支持体１４が挿入可能な
開口が形成されており、先端に熱式空気流量素子１を備
えた支持体１４が、この開口内に挿入され、吸気通路１
２に固定される。このとき、熱式空気流量素子１は、副
通路１３の中に挿入される。

【０１１８】図１２に示した支持体１４は、空気流１１
に対して端面が略流線形に形成されており、熱式空気流
量素子１は、その薄膜形成面が支持体１４の表面とほぼ
同一高さで、且つ副通路１３の中心軸に一致するように
埋込まれる。

【０１１９】ここで、通常では吸入空気は、図示した空
気流１１の方向に流れており、ある内燃機関の条件によ
って、逆の方向（逆流）に吸入空気が流れる場合もある
が、この場合においても、本発明は適用可能である。

【０１２０】なお、以上の説明では、熱式空気流量素子
は、図１に示したような発熱抵抗体から直接加熱温度を
検知する直熱方式の構成として説明したが、この構成と
は異なる、発熱抵抗体及び加熱温度を検知する測温抵抗
体から成る傍熱方式、発熱抵抗体と発熱抵抗体の上下流
に測温抵抗体を配置した温度差検知方式等の方式におい
ても、半導体基板上に発熱抵抗体を形成した熱式空気流
量素子及び熱式空気流量計に対しても、同様に、適用で
きるものである。

【０１２１】なお、上述した例においては、凹凸の抵抗
体６ａ等を電気絶縁膜７ａを介してシリコン基板２に形
成した後に、これら抵抗体６ａ等の上に保護膜７ｂを形
成して、この保護膜７ｂに凹凸が形成されるように構成
したが、抵抗体６ａを形成すること無く、保護膜７ｂに
凹凸を形成することもできる。例えば、抵抗体６ａを形
成すること無く保護膜７ｂを電気絶縁膜７ａ上に形成
し、その後、エッチング等により、保護膜７ｂの一部を
除去することにより、凹凸を形成することもできる。

【０１２２】また、上述した第３、４、５の実施形態に
おいては、抵抗体６ａ等による溝は、空気流１１の順流
方向に垂直な方向に延びる方向に形成されているが、ダ
イヤフラム部３を中心にして、放射状に延びる方向に溝
を形成することも可能である。このように構成すれば、
より効果的にダイヤフラム部３から付着液体を除去する
ことができる。

【０１２３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、次のように構成される。熱式空気流量素子
の発熱抵抗体の近傍の保護膜に、付着液体に対して親液
性を示す様に凹凸形状の領域を備えるようにしたことに
より、自動車の内燃機関の様に過酷な環境に適用した場
合においても、省電力で、空気流に含まれるダスト等を
含んだ水分、油分による表面汚損の影響を低減し、応答
性が高く、且つ精度を向上することができる。

【０１２４】すなわち、省電力で、かつ汚損の影響を受
けることなく、計測精度の向上が可能な熱式空気流量素
子及び熱式空気流量計を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である熱式空気流量素
子の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ’断面図である。

【図４】本発明の親液性の原理を説明するための図であ
る。

【図５】本発明の第１の実施形態による熱式空気流量素
子に用いた凹凸形状の抵抗体６ａ、６ｂの作用の説明図
である。

【図６】本発明の第１の実施形態による熱式空気流量素
子を用いた熱式空気流量計の回路図である。

【図７】本発明の第２の実施形態による熱式空気流量素
子のセンサ部の要部平面図である。

【図８】本発明の第３の実施形態である熱式空気流量素
子のセンサ部の要部平面図である。

【図９】本発明の第４の実施形態である熱式空気流量素
子のセンサ部の要部平面図である。

【図１０】本発明の第５の実施形態である熱式空気流量
素子のセンサ部の要部平面図である。

【図１１】本発明の実施形態による熱式空気流量計の内
燃機関の吸気管への取付状態を示す断面図である。

【図１２】図１１の熱式流量素子１の部分の拡大図であ
る。

【符号の説明】

１熱式空気流量素子２シリコン基板３ダイヤフラム部４ａ上流側発熱抵抗体４ｂ下流側発熱抵抗体５空気温度測温抵抗体６ａ上流側抵抗体６ｂ、６ｃ下流側抵抗体７ａ電気絶縁膜７ｂ保護膜８空洞部９ａ〜９ｉ引出電極１０ａ〜１０ｉ端子電極１１空気流１２吸入空気通路１３副通路１４支持体１５制御回路１６端子電極１７リード線１８電源１９ａ、１９ｂトランジスタ２０ａ〜２０ｄ抵抗２１制御回路２１ａ制御回路２１ｂＣＰＵ２１ｃ出力回路２２メモリ６１ａ、６１ｂ凹凸形状の抵抗体６２ａ、６２ｂ凹凸形状の抵抗体６３ａ〜６３ｅ凹凸形状の抵抗体６４ａ〜６４ｅ凹凸形状の抵抗体６５、６６抵抗体６５ａ〜６５ｃダミー抵抗パターン６６ａ〜６６ｃダミー抵抗パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内山薫茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者渡辺泉茨城県ひたちなか市高場2477番地株式会社日立カーエンジニアリング内 (72)発明者中田圭一茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内Ｆターム(参考） 2F035 AA02 EA04 EA08 EA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空洞部を有する半導体基板と、この基板上
に電気絶縁膜を介して形成された発熱抵抗体と、この発
熱抵抗体の上に形成された保護膜とを有する熱式空気流
量素子において、上記発熱抵抗体の近傍の保護膜に、付着液体に対して親
液性を示す凹凸形状の領域が形成されていることを特徴
とする熱式空気流量素子。
【請求項２】請求項１記載の熱式空気流量素子におい
て、上記保護膜の凹凸形状の領域は、発熱抵抗体の空気
流の上下流領域に形成されていることを特徴とする熱式
空気流量素子。
【請求項３】請求項１記載の熱式空気流量素子におい
て、上記保護膜の凹凸形状の領域は、発熱抵抗体の下流
領域に形成されていることを特徴とする熱式空気流量素
子。
【請求項４】請求項１記載の熱式空気流量素子におい
て、上記保護膜の凹凸形状は、発熱抵抗体の直上部及び
直下部の保護膜領域を含む空気流の通路を回避して形成
されていることを特徴とする熱式空気流量素子。
【請求項５】請求項１から４のうちのいずれかに記載の
熱式空気流量素子において、上記保護膜の凹凸形状は、
この凹凸形状の領域の一部が上記半導体基板の空洞部上
を覆うように形成されていることを特徴とする熱式空気
流量素子。
【請求項６】請求項１から５のうちのいずれかに記載の
熱式空気流量素子において、上記保護膜の凹凸形状は、
発熱抵抗体と同一材料からなる部材を、上記電気絶縁膜
上に凹凸形状パターンに形成した後、上記部材に保護膜
を積層して形成されることを特徴とする熱式空気流量素
子。
【請求項７】請求項１から６のうちのいずれかに記載の
熱式空気流量素子において、上記保護膜は二酸化ケイ素
または窒化ケイ素から構成され、上記発熱抵抗体は不純
物ドープした多結晶ケイ素から構成されることを特徴と
する熱式空気流量素子。
【請求項８】請求項１から７のうちのいずれかに記載の
熱式空気流量素子において、上記保護膜上に含フッ素被
膜が形成されることを特徴とする熱式空気流量素子。
【請求項９】請求項１から３、５から８のうちのいずれ
かに記載の熱式流量素子において、上記凹凸形状の領域
は、空気流の方向に延びる複数の溝が形成され、上記空
気流の方向にほぼ垂直な方向に凹凸を繰り返す形状であ
ることを特徴とする熱式流量素子。
【請求項１０】請求項１、２、４から８のうちのいずれ
かに記載の熱式流量素子において、上記凹凸形状の領域
は、空気流の方向にほぼ垂直な方向に延びる複数の溝が
形成され、上記空気流の方向に凹凸を繰り返す形状であ
ることを特徴とする熱式流量素子。
【請求項１１】請求項１から１０のうちのいずれかに記
載の熱式空気流量素子が、空気流通通路に配置されてい
ることを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項１２】請求項１から１０のうちのいずれかに記
載の熱式空気流量素子が、空気流通通路に配置され、上
記凹凸形状の保護膜下に形成された発熱抵抗体と同一材
料からなる部材に給電し、発熱により付着物を除去する
ように構成されることを特徴とする熱式空気流量計。