JP2000298135A - ヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒータ配線の占有面積を増大させずに、ヒー
タの温度分布状態が流れと垂直な方向で良好となるよう
なヒータを提供すること 【解決手段】 シリコン基板１０の上面に成膜した絶縁
膜１２上に、ヒータ配線１３をパターニングする。ヒー
タ配線は、複数回折り返すようになり、流体の流れ方向
（矢印方向）と平行な第１配線パターン１３ａと、その
第１配線パーターンの端部同士を接続し、流体の流れ方
向と垂直な第２配線パターン１３ｂを備える。そして、
第１配線パターン１３ａの幅を細くして抵抗値を上げ、
第２配線パターン１３ｂの幅を太くして抵抗値を下げ
る。よって、ヒータとしては実質的に第１配線パターン
１３ａのみが機能し、流れに対して平行に複数のヒータ
配線を備えた構造とみなせ、流れと垂直方向の温度分布
の直線性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒータに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】熱を使った流量計として現在普及してい
るものとしては、熱線風速計がある。この熱線風速計
は、非常に細い白金線に電流を通電して加熱し、その白
金線の周囲に測定対象の流体が流れるようにする。する
と、その流体が通過する際に白金線の熱を吸熱し温度低
下を招く。この低下率は、流量（流速）が速いほど大き
くなる。そして、温度が変化すると抵抗値が変わるた
め、係る抵抗値の変化から温度の変化量ひいては流量
（流速）を検出するようになっている。

【０００３】また、上述の熱線風速計をシリコン等の半
導体技術を用いて応用した例として、図１に示すよう
に、凹部１ａを備えた半導体基板１の上に絶縁膜２を形
成し、その上にヒータとして白金やニッケルの配線パタ
ーン３を備え、その配線パターン３上に保護膜４が形成
されたものがある。これは、具体的には例えば特開昭６
２−２４３８号公報等により開示されている。

【０００４】熱を使った流量計として現在普及している
流量計のもう一つの形態としては、３線抵抗線風速計が
ある。これはヒータの両側（流れに対して上流側と下流
側）に熱感知用の測温抵抗体を設置した構成となってい
る。

【０００５】係る構成の流速センサは、ヒータに電流を
流して加熱した状態で、気体の流れの中に置くと、ヒー
タの上方空間は加熱されて暖かくなっているので、下流
側の測温抵抗体はその暖かくなった空気が気体の流れに
沿って移動してくるので温度が上昇する。この一対の測
温抵抗体の温度の変化の程度に応じて電気抵抗値も変化
するので、その変化から空気の流量及びまたは方向を測
定するようになっている。

【０００６】そして、この３線抵抗線風速計もシリコン
等の半導体技術を用いて応用した例が有る。すなわち、
例えば特開昭６０−１４２２６８号公報に開示された流
速センサのように、図２に示すごとく半導体基板５に熱
的に絶縁する凹部５ａを介して絶縁膜６が形成されてお
り、この絶縁膜６上の表面中央部にヒータ７を設けると
ともに、そのヒータ７の両側に熱感知用の測温抵抗体
（上流側と下流側）８を設ける。さらにそのヒータ７，
測温抵抗体８の保護として基板上面に保護膜９が形成さ
れて構成されている。なお、測定原理は、上記したもの
と同様である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の熱線風速計（流量計）では、ヒータの周囲の温
度分布が均一にならないという問題があった。すなわ
ち、例えば図１のような熱線風速計においては、一般に
図３に示すようにヒータの配線パターン３の中央部を中
心とする円弧状の温度分布が生じる。

【０００８】この現象はフーリエの法則を用いて説明す
ることができる。すなわち、フーリエの法則によれば単
位面積当たりの伝熱量は次式で表される。 ｑ＝−λ・α λ：熱伝導率 α：温度勾配 右辺に−の符号がついているのは温度勾配に対して逆向
きに熱が伝わるためである。上式によれば、配線パター
ン（ヒータ）３の端部は、その外側の温度は周囲温度と
同じなため温度勾配が大きくなるので伝熱量が大きくな
る。一方、中央部は端部がある程度熱を持っているので
温度勾配が小さくなり熱が逃げにくくなっているのでこ
のような分布が生じる。そして図３のような温度分布が
生じた結果、被測定物である気体や液体との熱的なやり
取りが不均一になり、測定誤差を生じる。

【０００９】上述の熱線風速計に対して３線抵抗線風速
計では、図４のように有風時と無風時におけるヒータか
ら発生した熱の温度分布の変化を見ているので、ヒータ
上部の流体の温度分布が問題となる。

【００１０】例えば図２のような３線抵抗線風速計にお
いても、ヒータ配線に図３と同様な温度分布が生じ、そ
の結果ヒータ上部の流体にも温度分布が生じ測定誤差が
生じる。

【００１１】係る問題（ヒータ配線の温度分布が円弧状
になる）を解決するため、従来、例えば特開平３−２４
８０１７号に示すようにヒータ配線上に絶縁膜を介して
金属膜を配置したり、特公平８−３０７０９号に示され
るようにヒータ配線の長さ方向端部を大きくしたものが
ある。

【００１２】しかし、前者のものでは別途金属膜を蒸着
しなければならず工程数が増加するという新たな問題を
生じる。また、後者のものでは、ヒータ配線がセンサチ
ップ上に占める面積が増大し、センサチップの小型化に
限界があるという新たな間題を生じる。

【００１３】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、ヒータ配線の形状を変えることにより従来に比べて
ヒータ配線の占有面積を増大させずに、ヒータの温度分
布状態の直線性が良好となるようなヒータを提供するこ
とにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係るヒータでは、ヒータ配線と、この
ヒータ配線を支持する基板とを備え、前記ヒータ配線の
周囲には空間が存在するようにしたヒータにおいて、前
記ヒータ配線は、複数の配線パターンを接続して形成さ
れ、前記配線パターンに基づく温度分布が重畳されて形
成される前記ヒータ配線全体の温度分布の境界（実施の
形態では、「等温曲線」に対応）が、前記ヒータ配線の
配置方向（実施の形態では、流体の流れ方向と直交する
方向（Ｙ方向）に対応）に沿ってほぼ平行になるように
構成した（請求項１）。

【００１５】本発明でいう「ヒータ配線の配置方向に沿
ってほぼ平行」とは、厳密に境界が直線になっている必
要はなく、境界は図９，図２１に示すように曲線であっ
ても良い。概略平行／直線状に伸びていれば良い。

【００１６】そして、係る発熱量を相違させるための具
体的なパターン形状としては、各種の工夫ができるが、
簡単なパターン形状としては、Ｘ方向に伸びる第１配線
パターンの幅を細くし、そのＸ方向に直交するＹ方向に
伸びる第２配線パターンの幅を太くし、かつ、前記第
１，第２配線パターンを交互に接続するようにすること
ができる（請求項２）。この発明は第１の実施の形態に
より実現されている。

【００１７】本発明によれば、Ｙ方向の第２配線パター
ンの発熱が小さいのでそれを無視すると、ヒータ配線は
Ｘ方向に伸びるようにして平行に配置された複数のヒー
タが存在するものと等価となる。よって、各第１配線パ
ターンの周囲には、それを中心とする円弧状の等温曲線
が発生するが、第２配線パターンの長さ、つまり、隣接
する第１配線パターン間の距離や、その間の熱絶縁性等
を適宜に設定することにより、上記各第１配線パターン
に基づく温度分布が重畳されて形成されるヒータ配線全
体の温度分布の境界が、そのＹ方向に沿ってほぼ平行に
なり、温度分布の直線性が良好となる（図９参照）。つ
まり、流量計として用いた場合、流体の流れをＸ方向に
すると、その流れと垂直方向（Ｙ方向）に対する直線性
が良好となり、測定精度が向上する。

【００１８】また、別のパターン形状としては、前記ヒ
ータ配線を、前記ヒータ配線の配置方向に対して傾斜方
向に伸びる配線パターンを所定回数折り返すようにする
こともできる（請求項３）。この発明は第１の実施の形
態の変形例により実現されている。

【００１９】さらに別のパターン形状としては、幅の細
い第１配線パターンと幅の太い第２配線パターンを交互
に接続するとともに、それら第１，第２配線パターンを
直線状に配置したすることもできる（請求項４）。この
発明は、図２０，図２１に示す変形例により実現されて
いる。

【００２０】これも斜め方向に延びる各配線パターンに
基づき、その周囲に円弧状の等温曲線の温度分布とな
る。よって、その傾斜角度や長さなどを調整することに
より、各配線パターンの温度分布を重畳することによ
り、ヒータ配線全体の温度分布の境界が、配線パターン
の配置方向に沿ってほぼ平行になり、温度分布の直線性
が良好となるさらにまた、前記ヒータ配線は、幅の細い
第１配線パターンと幅の太い第２配線パターンを交互に
接続するとともに、それら第１，第２配線パターンを直
線状に配置することもできる（請求項４）。

【００２１】本発明によれば、第２配線パターンの発熱
が小さいのでそれを無視すると、ヒータ配線は一直線上
に複数のヒータが点在する（第２配線パターンの部分だ
け離れる）ものと等価となる。よって、各第１配線パタ
ーンの周囲には、それを中心とする円弧状の等温曲線が
発生するが、第２配線パターンの長さ、つまり、隣接す
る第１配線パターン間の距離や、その間の熱絶縁性等を
適宜に設定することにより、上記各第１配線パターンに
基づく温度分布が重畳されて形成されるヒータ配線全体
の温度分布の境界が、第１配線パターンの配置方向に沿
ってほぼ平行になり、温度分布の直線性が良好となる
（図２１参照）。つまり、流量計として用いた場合、流
体の流れをＸ方向にすると、その流れと垂直方向（Ｙ方
向）に対する直線性が良好となり、測定精度が向上す
る。

【００２２】また、ヒータ配線の別のパターン形状とし
ては、Ｘ方向に伸びる第１配線パターンの幅を細くし、
そのＸ方向と直交するＹ方向に伸びる第２配線パターン
の幅を太くし、かつ、前記第１配線パターンを複数本平
行に配置するとともに、その第１配線パターンの端部同
士を接続することにより、前記複数の第１配線パターン
が並列接続されるように構成することもできる（請求項
５）。この発明は、第３の実施の形態により実現されて
いる。

【００２３】係る構成にすると、ヒータ配線の一部分が
断線しても、多くの場合、ヒータとしての機能は失わな
いので信頼性が向上する。もちろん、実質的に第１配線
パターンでの発熱がヒータ配線全体の発熱を支配し、上
記と同様に温度分布の直線性が良好となるという作用効
果も奏する。

【００２４】一方、前記ヒータ配線は、前記基板に成膜
された薄膜上に形成され、前記ヒータ配線を構成する前
記第１配線パターンの間、あるいは前記配線パターンの
間に位置する前記薄膜部分にスリット（実施の形態で
は、「スリット１７，１８」に相当）を設けるようにし
てもよい（請求項６）。この発明は、第２の実施の形態
により実現されている。係る構成を採ると、第１配線パ
ターンの間、あるいは前記配線パターンの間の熱絶縁が
良くなり、より良好な温度分布を得ることができる。

【００２５】また、前記ヒータ配線は、前記基板に成膜
された薄膜上に形成され、前記ヒータ配線の折り返し部
の近傍にスリット（実施の形態では「スリット２５」に
相当）を設けるようにしてもよい（請求項７）。この発
明は第４の実施の形態により実現されている。

【００２６】係る構成を採ると、ヒータ配線の折り返し
部分から外側に向けての薄膜を介する熱の伝達が抑制さ
れる。よって、例えば３線抵抗線風速計（流量計・流速
計）のようにヒータ配線の外側に測温部を設けた構造の
場合、その測温部に薄膜を介してヒータからの熱が伝わ
るのを効果的に抑制できる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図５，図６は、本発明の第１の実
施の形態を示している。本実施の形態では、矩形状のシ
リコン基板１０の上面に凹部１１が形成され、その凹部
１１を覆うようにしてシリコン基板１０の上面に絶縁膜
１２が成膜されている。この絶縁膜１２の表面（凹部１
１に対向する領域）に、ヒータ配線１３がパターニング
されている。さらに、ヒータ配線１３を覆うようにし
て、絶縁膜１２の表面を保護膜１４で被覆している。

【００２８】つまり、凹部１１を設けたことから、絶縁
膜１２は、その周囲の４辺でシリコン基板１０の外周囲
に接合され、ピンと張った状態となる。そして、ヒータ
配線１３が形成された部分は、凹部１１に対向するの
で、シリコン基板１０の表面から離反しており、熱絶縁
される。

【００２９】また、保護膜１４は、実際には絶縁膜と同
様の材質で製造することができ、例えば、ＳｉＯ2膜等
を用いることができる。そして、ＳｉＯ2膜等は、熱伝
導率が低いので、その絶縁膜１２，保護膜１４を介して
熱が伝導するのも抑制される。よって、上記凹部１１に
よる熱絶縁の効果と相乗的に作用する。

【００３０】さらに、ヒータ配線１３の両端に対応する
保護膜１４の部分は除去させるとともに、端子電極１５
が設けられる。そしてこの端子電極１５は、その裏面側
で前記ヒータ配線１３と電気的に導通されており、これ
により、その端子電極１５を介してヒータ配線１３は外
部装置と導通される。係る基本構成は、従来のマイクロ
ヒータ（フローセンサ）と同様である。

【００３１】ここで本発明では、ヒータ配線１３の両端
を凹部１１を挟んで対向するシリコン基板１０の一対の
対辺にそれぞれ設け、ヒータ配線１３が凹部１１を横断
するようにした。このヒータ配線１３の配置方向は、測
定対象の気体の流れ方向と直交するようにする。

【００３２】さらに、ヒータ配線１３は、複数回折り返
すようにしている。つまり、図７に示すように、流体の
流れ方向（矢印方向：Ｘ方向）と平行な第１配線パター
ン１３ａと、その第１配線パーターン１３ａの端部同士
を接続し、流体の流れ方向と垂直な方向（Ｙ方向）に伸
びる第２配線パターン１３ｂを備えている。そして、第
１配線パターン１３ａの幅を細くして抵抗値を上げ、第
２配線パターン１３ｂの幅を太くして抵抗値を下げた構
造としている。

【００３３】係る構成をとると、細い部分（第１配線パ
ターン１３ａ）は抵抗値が高いのでよく発熱し、太い部
分（第２配線パターン１３ｂ）は抵抗値が低いのであま
り発熱しない。つまり、流体の流れに対して垂直な部分
はあまり発熱しないので、実質的にヒータ配線がないと
みなすことができる。また、流体の流れに対して平行な
部分は良く発熱するため、当該部分にはヒータ配線が存
在するといえる。

【００３４】よって、ヒータ配線１３を熱的（実質的な
機能の点）に着目してみると、図８に示すように、第１
配線パターン１３ａのみが機能し、流れに対して平行に
複数のヒータ配線（第１配線パターン１３ａ）を備えた
構造とみなせる。

【００３５】そして、隣接する第１配線パターン１３ａ
間に存在する絶縁膜１２，保護膜１４は、一般に熱伝導
率の低いＳｉＯ2膜等で構成されているので、各々のヒ
ータ（第１配線パターン１３ａ）はそれぞれ流れ方向に
対して垂直方向は熱的にある程度絶縁されているといえ
る。そのため第１配線パターン１３ａにおける発熱温度
と、絶縁膜１２等の熱絶縁性とを加味して第１配線パタ
ーン１３ａ間の距離（第２配線パターン１３ｂの長さ）
を適度に調整することにより、各々の第１配線パターン
１３ａに基づく流れに対して垂直方向の温度分布を全て
等しくすることが可能となる。

【００３６】その結果、ヒータ配線全体では各第１配線
パターン１３ａに基づく温度分布が重畳された状態とな
り、図９のような温度分布になる。つまり、各第１配線
パターン１３ａに基づく温度分布（等温曲線）Ｌ１が重
畳されて形成されるヒータ配線全体の温度分布の境界Ｌ
が、そのＹ方向（配置方向）に沿ってほぼ平行になり、
温度分布の直線性が良好となる。

【００３７】そして、図３にあるような温度分布に対
し、本形態では流れの垂直方向に対する直線性が大幅に
良くなっており、測定精度が向上する。つまり等温曲線
が垂直方向でほぼ直線／平行となる。

【００３８】また、ヒータ配線１３のパターン形状とし
ては、上記したものに限ることはなく、例えば図１０に
示すように、ヒータ配線の配置方向、つまり測定対象の
流体の流れ（矢印で示す方向）と直交する方向に対して
角度を持たせて傾斜する複数の配線パターン１３′ａを
連続させ、全体として三角波状にしたヒータ配線１３′
を構成するようにしてもよい。

【００３９】この場合に、第１の実施の形態と同様に、
各配線パターン１３′ａに基づく温度分布を重畳した状
態でヒータ全体として流れに直交する方向（ヒータ配線
の配置方向）の温度分布の直線性が良好になるように、
その長さ、角度、ヒータ内の絶縁性を適宜設定する。

【００４０】そして、上記した実施の形態並びに変形例
は、ヒータ配線１３，１３′に通電して発熱させた状態
で流体中に配置することにより、その温度（抵抗値）の
変化から、流体の流量・流速を検出するといったフロー
センサ等の流量計として使用することができる。

【００４１】図１１は、本発明の第２の実施の形態を示
している。本実施の形態は、第１の実施の形態を基本と
し、ヒータ配線１３を構成する第１配線パターン１３ａ
間に存在する絶縁膜１２，保護膜１４の部分に、スリッ
ト１７を設けている。これにより、隣接する第１配線パ
ターン１３ａ間、つまり、流体の流れの方向と直交する
方向の熱絶縁が良好となる。

【００４２】上記した第１の実施の形態の作用効果でも
説明したように、第１配線パターン１３ａの距離は、第
１配線パターン間材料の熱絶緑性とヒータ発熱温度によ
り決まる。すなわち、ヒータの発熱温度が高かったり、
熱絶縁があまり大きくないような材料を使用した場合に
は、第１配線パターン間距離をかなり大きくしなければ
ならず、その結果、チップサイズが大きくなってしま
う。

【００４３】これに対し、本実施の形態では、絶縁膜１
２，保護膜１４にスリット１７を設けることにより、熱
絶縁性を向上させることができる。よって、第１配線パ
ターン１３ａ間の距離も短くしてチップサイズの小型化
を図ることができる。なお、その他の構成並びに作用効
果は、上記した実施の形態と同様であるので、対応する
部材に同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【００４４】また、スリットを設ける第２の実施の形態
においても、上記した第１の実施の形態の変形例である
三角波状のヒータ配線１３′を用いたものにも適用でき
る。すなわち、図１２に示すように接続された２本の配
線パターン１３′ａで挟まれる領域に、平面が三角形状
のスリット１８を設けることにより、熱絶縁性を高める
ことができる。なお、その他の構成並びに作用効果は、
上記した各実施の形態及び変形例と同様であるので、対
応する部材に同一符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。

【００４５】図１３は、本発明の第３の実施の形態の要
部であるヒータ配線１３″を示している。同図に示すよ
うに、上記した各実施の形態及び変形例では、ヒータ配
線１３，１３′が直列接続だったものを並列接続するよ
うにしている。

【００４６】すなわち、流体の流れと平行で幅を広くし
た第１配線パターン１３ａを複数本平行に配置し、各第
１配線パターン１３ａの両端をそれぞれ接続するように
して流体の流れと直交し幅を狭くした２本の第２配線パ
ターン１３ｂで接続するようにしている。

【００４７】なお、図示省略するが、上記した各実施の
形態と同様に、係るヒータ配線１３″を、シリコン基板
の上に成膜された絶縁膜上にパターン形成し、その上を
保護膜で覆うようにしている。

【００４８】係る構成にすると、たとえヒータ配線１
３″の一箇所以上が断線したとしても、多くの場合は端
子電極１５，１５間を電流が流れることができ、ヒータ
としての機能を失わないので信頼性が向上するという効
果が発揮する。なお、その他の構成並びに作用効果は、
上記した各実施の形態及び変形例と同様であるので、そ
の詳細な説明を省略する。

【００４９】図１４，図１５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、上記した各実施
の形態と相違して、３線抵抗線流量センサに本発明のヒ
ータを用いた例を示している。

【００５０】同図に示すように、まず係る流量センサの
構成を説明すると、シリコン基板１０の上面には凹部１
１を設け、その凹部１１を覆うように絶縁膜１２をシリ
コン基板１０の上面に形成する。そして、絶縁膜１２の
表面の凹部１１に対向する領域のうち、中央部分を横断
するようにしてヒータ配線１３をパターニングして形成
する。この点は、第１の実施の形態と同様である。つま
り、流れと平行な方向に伸びる幅を細くした第１配線パ
ターン１３ａと、それと直交する幅の太い第２配線パタ
ーン１３ｂを備えたパターン形状となっている。

【００５１】そして、このヒータ配線１３を中心とし、
流体の流れ方向の上流側と下流側にそれぞれ上流側測温
抵抗体１９と、下流側測温抵抗体２０をそれぞれ配置す
る。これら両測温抵抗体１９，２０も、凹部１１の上方
に配置する。

【００５２】さらに、両測温抵抗体１９，２０は、複数
回折り返され、その両端部は、凹部１１の非形成部分で
あるシリコン基板１０の外周囲のうち、同一辺側に位置
している。そして、係る両端部には端子電極２２，２３
が形成され、外部装置と導通されるようになっている。
なお、ヒータ配線１３の両側にそれぞれ上流側，下流側
測温抵抗体１９，２０を設ける構成並びに各測温抵抗体
１９，２０の構造等は、従来と同様であるので、詳細な
説明を省略する。

【００５３】ここで、本実施の形態では、ヒータ配線１
３の折り返し部分、つまり、第２配線パターン１３ｂの
外側近傍にスリット２５を設け、絶縁膜１２，保護膜１
４を上下に貫通させるようにした。このスリット２５
は、帯状で第２配線パターン１３ｂと平行になるように
形成している。

【００５４】係る構成にすると、ヒータ配線１３を所定
パターン形状にしたことから、温度分布が均一になるの
は、上記した各実施の形態の通りである。そして、本形
態のように３線抵抗線流量センサの場合、その測定原理
は図３に示したように有風時における気体の温度分布の
偏りをヒータに対して上流と下流の測温抵抗体で測定す
ることになる。したがって、ヒータ配線１３に通電する
ことにより発生した熱が、絶縁膜１２，保護膜１４を介
して測温抵抗体に伝わるのを抑制するほど、純粋に気体
の流れに基づく温度変化を検出できるので精度良く流量
・流速を測定することができる。

【００５５】そして、折り返しの部分（第２配線パター
ン１３ｂ）は、上流側，下流側測温抵抗体１９，２０と
の距離が一番近いので、その間にスリット２５を設ける
ことにより、熱絶縁性を高め、ヒータ配線１３により発
生した熱が絶縁膜１２，保護膜１４を介して測温抵抗体
に伝わるのを可及的に抑制する。よって、高精度な測定
が可能となる。なお、その他の構成並びに作用効果は、
上記した各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。なおまた、上記した実施の形態では測温
体に抵抗線を用いているが、これはサーモパイルやダイ
オードを用いることももちろんできる。

【００５６】また、スリット２５を設ける第４の実施の
形態においても、上記した第１の実施の形態の変形例で
ある三角波状のヒータ配線１３′を用いたものにも適用
できる。すなわち、図１６，図１７に示すように、第４
の実施の形態におけるヒータ線１３に替えて、ヒータ配
線１３′を設ける。そして、そのヒータ配線１３′の折
り返し部分、つまり、接続された２本の配線パターン１
３′ａの頂点の外側に、スリット２５を設け、上記頂点
側から絶縁膜１２等を介して両測温抵抗体１９，２０側
に熱伝達するのを抑制する。なお、その他の構成並びに
作用効果は、上記した各実施の形態及び変形例と同様で
あるので、対応する部材に同一符号を付し、その詳細な
説明を省略する。

【００５７】さらには、図示省略するが、第３の実施の
形態のヒータ配線１３″に対しても、この第４の実施の
形態のように、第１配線パターン間にスリットを設ける
ことができるのはもちろんである。

【００５８】図１８は、本発明の第５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４の実施の形
態に、第２の実施の形態におけるヒータの特徴、つま
り、第１配線パターン１３ａ間にスリット１７を設けた
構成を組み合わせたものである。このようにすると、そ
れぞれの実施の形態の効果が相乗的に機能し、熱絶縁性
を高め、高精度な測定を可能にするとともに、チップサ
イズも小型化できる。

【００５９】なお、その他の構成並びに作用効果は、上
記した各実施の形態及び変形例と同様であるので、対応
する部材に同一符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。もちろん、図１９に示す変形例のように、三角波状
の斜めヒータ配線１３′においても、第５の実施の形態
と同様の特徴を適用することができる。

【００６０】さらには、図示省略するが、第３の実施の
形態のヒータ配線１３″に対しても、この第５の実施の
形態のように、所定位置にスリットを設けることができ
るのはもちろんである。

【００６１】図２０はヒータ配線のさらに別のパターン
を示している。この例では、幅が細く発熱量の多い第１
配線パターン２６ａと幅が太く発熱量が小さい第２配線
パターン２６ｂを有し、それらを交互に直線状に接続す
る。そして流れ方向に対して直交方向に延びるようにし
ている。この場合、熱的には図２１（ａ）に示すように
細い第１配線パターン２６ａが断続的に１列に並んだ形
状となり、同図（ｂ）に示すようにパターン間隔等を適
宜に設定すると、ヒータ配線全体の温度分布Ｌの直線性
が得られる。そして、このヒータ配線も上記した各実施
の形態及び変形例のヒータ配線に変えて実現できる。

【００６２】なお、上記した各実施の形態並びに変形例
では、いずれもシリコン等の半導体技術を用いたマイク
ロヒータ，流量センサに適用した例を示したが、本発明
はこれに限ることはなく、半導体技術を用いないヒータ
・流量センサにおいても同様な構成を採ることができ
る。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るヒータで
は、ヒータ配線の形状を変えることにより従来に比べて
ヒータ配線の占有面積を増大させずに、ヒータの温度分
布状態の直線性が良好になる（従来のように、温度分布
が円弧状にならない）。よって、このヒータを流量計に
用いた場合、測定精度を向上させることができる。

【００６４】また、請求項２〜４に記載の発明では、い
ずれも単純なパターン形状でもって上記した効果を奏す
ることができる。

【００６５】さらに、請求項５に記載の発明では、上記
効果に加え、ヒータ配線の一部分が断線しても、ヒータ
としての機能は失わないので信頼性を向上させることが
できる。一方、請求項６のように構成すると、スリット
を設けることにより、ヒータ間の熱絶縁が良くなり、よ
り良好な温度分布を得ることができる。

【００６６】さらに、請求項７のように構成すると、ヒ
ータ配線の折り返し部の近傍に設けたスリットにより、
当該折り返し部の外側に向けての熱絶縁が良好となる。
よって、例えば、本発明のヒータの外側に測温部を設け
た３線抵抗線風速計（流速・流量計）に適用した場合、
ヒータからの熱が直接（流体の流れと関係なく）測温部
に伝わるのを可及的に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、従来例を示す平面図である。（ｂ）
は、図（ａ）におけるａ−ａ線矢視断面図である。

【図２】（ａ）は、３線抵抗線風速計（流量計）の従来
例を示す平面図である。（ｂ）は、図（ａ）におけるｂ
−ｂ線矢視断面図である。

【図３】問題点を説明する図である。

【図４】３線抵抗線風速計の動作原理を説明する図であ
る。

【図５】本発明の第１の実施の形態を示す平面図であ
る。

【図６】図５におけるｃ−ｃ線矢視断面図である。

【図７】第１の実施の形態の要部を示す図である。

【図８】第１の実施の形態の動作原理を説明する図であ
る。

【図９】第１の実施の形態の動作原理を説明する図であ
る。

【図１０】第１の実施の形態の変形例の要部を示す図で
ある。

【図１１】本発明の第２の実施の形態を示す平面図であ
る。

【図１２】第２の実施の形態の変形例を示す平面図であ
る。

【図１３】本発明の第３の実施の形態の要部を示す図で
ある。

【図１４】本発明の第４の実施の形態を示す平面図であ
る。

【図１５】図１４におけるｄ−ｄ線矢視断面図である。

【図１６】第４の実施の形態の変形例を示す平面図であ
る。

【図１７】図１５におけるｅ−ｅ線矢視断面図である。

【図１８】本発明の第５の実施の形態を示す平面図であ
る。

【図１９】第５の実施の形態の変形例を示す平面図であ
る。

【図２０】他の例を示す図である。

【図２１】図２０の動作原理を示す図である。

【符号の説明】

１０ シリコン基板 １１ 凹部 １２ 絶縁膜 １３，１３′，１３″ ヒータ配線 １３ａ 第１配線パターン １３ｂ 第２配線パターン １３′ａ 配線パターン １４ 保護膜 １５ 端子電極 １７ スリット １８ スリット １９ 上流側測温抵抗体 ２０ 下流側測温抵抗体 ２２，２３ 端子電極 ２５ スリット ２６ ヒータ配線 ２６ａ 第１配線パターン ２６ｂ 第２配線パターン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒータ配線と、このヒータ配線を支持す
   る基板とを備え、 前記ヒータ配線の周囲には空間が存在するようにしたヒ
   ータにおいて、 前記ヒータ配線は、複数の配線パターンを接続して形成
   され、 前記配線パターンに基づく温度分布が重畳されて形成さ
   れる前記ヒータ配線全体の温度分布の境界が、前記ヒー
   タ配線の配置方向に沿ってほぼ平行になるように構成し
   たことを特徴とするヒータ。
2. 【請求項２】 前記ヒータ配線は、 Ｘ方向に伸びる第１配線パターンの幅を細くし、 前記Ｘ方向に直交するＹ方向に伸びる第２配線パターン
   の幅を太くし、 かつ、前記第１，第２配線パターンを交互に接続するよ
   うにしたことを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
3. 【請求項３】 前記ヒータ配線は、前記ヒータ配線の配
   置方向に対して傾斜方向に伸びる配線パターンを所定回
   数折り返すように接続したことを特徴とする請求項１に
   記載のヒータ。
4. 【請求項４】 前記ヒータ配線は、幅の細い第１配線パ
   ターンと幅の太い第２配線パターンを交互に接続すると
   ともに、それら第１，第２配線パターンを直線状に配置
   したことを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
5. 【請求項５】 前記ヒータ配線は、 Ｘ方向に伸びる第１配線パターンの幅を細くし、 そのＸ方向に直交するＹ方向に伸びる第２配線パターン
   の幅を太くし、 かつ、前記第１配線パターンを複数本平行に配置すると
   ともに、その第１配線パターンの端部同士を接続するこ
   とにより、前記複数の第１配線パターンが並列接続され
   るように構成したことを特徴とする請求項１に記載のヒ
   ータ。
6. 【請求項６】 前記ヒータ配線は、前記基板に成膜され
   た薄膜上に形成され、 前記ヒータ配線を構成する前記第１配線パターンの間、
   あるいは前記配線パターンの間に位置する前記薄膜部分
   にスリットを設けたことを特徴とする請求項１〜３，５
   のいずれか１項に記載のヒータ。
7. 【請求項７】 前記ヒータ配線は、前記基板に成膜され
   た薄膜上に形成され、 前記ヒータ配線の折り返し部の近傍にスリットを設けた
   ことを特徴とする請求項１〜３，５，６のいずれか１項
   に記載のヒータ。