JP2001183202A - フローセンサおよびその製造方法 - Google Patents
フローセンサおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構造で高流領域まで測定できるフロー
センサを提供する。 【解決手段】 基板１の空洞部６上の薄膜構造部２にお
いて、蛇行状のヒータ３と測温体５を形成し、基板１上
に流体温度計４を形成した。このヒータ３は、測温体５
に最も近い部分の間隔がその他の部分よりも密になって
いる。
センサを提供する。 【解決手段】 基板１の空洞部６上の薄膜構造部２にお
いて、蛇行状のヒータ３と測温体５を形成し、基板１上
に流体温度計４を形成した。このヒータ３は、測温体５
に最も近い部分の間隔がその他の部分よりも密になって
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流量を測定
するフローセンサおよびその製造方法に関する。
するフローセンサおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体基板を用い、この基板に形
成された空洞部の一方の開口部に膜構成のヒータと測温
体を設けて、ヒータおよび測温体に流れる流体の流量を
測定するようにしたフローセンサが種々提案されてい
る。
成された空洞部の一方の開口部に膜構成のヒータと測温
体を設けて、ヒータおよび測温体に流れる流体の流量を
測定するようにしたフローセンサが種々提案されてい
る。
【０００３】図１７は、従来のフローセンサの一例を示
す斜視図である。図１７に示すように、基板１の裏面側
から空洞部６を設けてダイアフラムによる電気的絶縁膜
である薄膜構造部２を形成している。薄膜構造部２にお
ける基板１の表面側には中央付近に発熱体としての蛇行
状のヒータ３が形成され、このヒータ３の両側のうち、
図中の白抜き矢印で示される流体の流れの上流側に測温
体５が形成されている。また、測温体５の上流側の基板
１上には、流体の温度を測定するための流体温度計４が
形成されている。
す斜視図である。図１７に示すように、基板１の裏面側
から空洞部６を設けてダイアフラムによる電気的絶縁膜
である薄膜構造部２を形成している。薄膜構造部２にお
ける基板１の表面側には中央付近に発熱体としての蛇行
状のヒータ３が形成され、このヒータ３の両側のうち、
図中の白抜き矢印で示される流体の流れの上流側に測温
体５が形成されている。また、測温体５の上流側の基板
１上には、流体の温度を測定するための流体温度計４が
形成されている。
【０００４】このようなフローセンサでは、流体温度計
４から得られる流体温度よりも一定温度高い温度になる
ようにヒータ３を駆動する。そして、流体が流れること
により、図の白抜き矢印で示す順流においては、測温体
５は熱を奪われて温度が下がり、白抜き矢印の逆方向で
ある逆流では熱が運ばれて温度が上がるため、この測温
体５と流体温度計４との温度差から流体の流量および流
れ方向を検出するものである。なお、流体温度計４およ
び測温体５を形成している金属配線の抵抗値変動から温
度を測定（検出）している。
４から得られる流体温度よりも一定温度高い温度になる
ようにヒータ３を駆動する。そして、流体が流れること
により、図の白抜き矢印で示す順流においては、測温体
５は熱を奪われて温度が下がり、白抜き矢印の逆方向で
ある逆流では熱が運ばれて温度が上がるため、この測温
体５と流体温度計４との温度差から流体の流量および流
れ方向を検出するものである。なお、流体温度計４およ
び測温体５を形成している金属配線の抵抗値変動から温
度を測定（検出）している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した構造の１つの
測温体５で検出するフローセンサにおいて、測温体５と
流体温度計４との温度差は、流量によって図１８に示す
ように変化する。この図１８に示すように、低流量域で
は直線性がよいが、高流量域では順流時および逆流時と
も直線性が悪化する。つまり、低流量域では、ある温度
差に対して流量が１つに定まるが、高流量域では定まり
難い。特に逆流時では温度差が低下し、正確な流量を検
出できなくなる問題がある。
測温体５で検出するフローセンサにおいて、測温体５と
流体温度計４との温度差は、流量によって図１８に示す
ように変化する。この図１８に示すように、低流量域で
は直線性がよいが、高流量域では順流時および逆流時と
も直線性が悪化する。つまり、低流量域では、ある温度
差に対して流量が１つに定まるが、高流量域では定まり
難い。特に逆流時では温度差が低下し、正確な流量を検
出できなくなる問題がある。
【０００６】これは、薄膜構造部２の熱容量が極めて小
さいために、測温体５は順流の流量が増すと流体温度程
度まで冷却されて流量に対して変化しなくなり、逆流の
場合は流れによるヒータ３からの加熱よりも流れによる
冷却が強まり、結果として温度差が得られなくなってし
まうためである。
さいために、測温体５は順流の流量が増すと流体温度程
度まで冷却されて流量に対して変化しなくなり、逆流の
場合は流れによるヒータ３からの加熱よりも流れによる
冷却が強まり、結果として温度差が得られなくなってし
まうためである。
【０００７】このような高流量域での感度低下を防止す
る方法の１つとしては、特公平６−６８４５１号公報な
どに開示された技術がある。この公報では、薄膜構造部
をブリッジにより形成しているが、この薄膜構造部に熱
容量が極めて大きい金属膜を形成し、高流量まで検出で
きるとしている。
る方法の１つとしては、特公平６−６８４５１号公報な
どに開示された技術がある。この公報では、薄膜構造部
をブリッジにより形成しているが、この薄膜構造部に熱
容量が極めて大きい金属膜を形成し、高流量まで検出で
きるとしている。
【０００８】しかし、ブリッジ上に金属膜を少なくとも
２層形成した積層構造とするため、製造工程が複雑にな
る。また、その構造体内に２層の金属膜を配置するた
め、応力分布による構造体の反り制御が困難であり、構
造体の温度変化に対して各材料の熱膨張係数の差によっ
て反りが変化し、熱ストレスが構造体に生じる。そのた
め、電源のオン、オフあるいは断続的な通電などによる
冷熱サイクルを繰り返すことにより、構造体の破壊やヒ
ータの断線などを引き起こす可能性がある。
２層形成した積層構造とするため、製造工程が複雑にな
る。また、その構造体内に２層の金属膜を配置するた
め、応力分布による構造体の反り制御が困難であり、構
造体の温度変化に対して各材料の熱膨張係数の差によっ
て反りが変化し、熱ストレスが構造体に生じる。そのた
め、電源のオン、オフあるいは断続的な通電などによる
冷熱サイクルを繰り返すことにより、構造体の破壊やヒ
ータの断線などを引き起こす可能性がある。
【０００９】本発明は上記問題に鑑みたもので、簡単な
構造で高流量域まで測定できるフローセンサを提供する
ことを目的とする。
構造で高流量域まで測定できるフローセンサを提供する
ことを目的とする。
【００１０】また、簡単な構造で高流量域まで測定で
き、しかも熱ストレスに対して強いフローセンサを提供
することを目的とする。
き、しかも熱ストレスに対して強いフローセンサを提供
することを目的とする。
【００１１】さらに、そのようなフローセンサを複雑な
工程を要することなく作製できる製造方法を提供するこ
とを目的とする。
工程を要することなく作製できる製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、発熱体（３）の
温度分布を、流体が発熱体（３）上に流れていない状態
で、発熱体（３）のうち測温体（５）から近い部分の温
度が測温体（５）から遠い部分よりも高くなるようにし
ていることを特徴としている。
め、請求項１に記載の発明においては、発熱体（３）の
温度分布を、流体が発熱体（３）上に流れていない状態
で、発熱体（３）のうち測温体（５）から近い部分の温
度が測温体（５）から遠い部分よりも高くなるようにし
ていることを特徴としている。
【００１３】このように、発熱体（３）における測温体
（５）から近い部分の温度を高くすることで、測温体
（５）の温度を高めることができ、特に、測温体（５）
側から発熱体（３）の方向に流体が流れる場合に、測温
体（５）が流体温度程度まで冷却されて流量の検出が困
難になる流量を高めることができる。従って、簡単な構
造で高流量域まで測定できるフローセンサを提供するこ
とができる。
（５）から近い部分の温度を高くすることで、測温体
（５）の温度を高めることができ、特に、測温体（５）
側から発熱体（３）の方向に流体が流れる場合に、測温
体（５）が流体温度程度まで冷却されて流量の検出が困
難になる流量を高めることができる。従って、簡単な構
造で高流量域まで測定できるフローセンサを提供するこ
とができる。
【００１４】この場合、フローセンサの構成としては、
請求項２に記載の発明のように、空洞部（６）を有する
基板（１）の空洞部（６）上に薄膜構造部（２）を設
け、この薄膜構造部（２）に膜構成の発熱体（３）と発
熱体（３）の片側のみに配置された測温体（５）とを形
成し、薄膜構造部（２）以外の基板（１）上に配設され
た流体温度計（４）と測温体（５）で検出した温度の比
較により流体の流量を測定することができる。
請求項２に記載の発明のように、空洞部（６）を有する
基板（１）の空洞部（６）上に薄膜構造部（２）を設
け、この薄膜構造部（２）に膜構成の発熱体（３）と発
熱体（３）の片側のみに配置された測温体（５）とを形
成し、薄膜構造部（２）以外の基板（１）上に配設され
た流体温度計（４）と測温体（５）で検出した温度の比
較により流体の流量を測定することができる。
【００１５】また、この発熱体（３）としては、請求項
３に記載の発明のように、蛇行状の形状となるように形
成し、発熱体（３）のうち測温体（５）から近い部分に
おける発熱体（３）の間隔が、測温体（５）から遠い部
分における発熱体（３）の間隔と比較して密であるもの
を用いることができる。
３に記載の発明のように、蛇行状の形状となるように形
成し、発熱体（３）のうち測温体（５）から近い部分に
おける発熱体（３）の間隔が、測温体（５）から遠い部
分における発熱体（３）の間隔と比較して密であるもの
を用いることができる。
【００１６】また、この発熱体（３）の他の例として
は、請求項４に記載の発明のように、蛇行状の形状とな
るように形成し、発熱体（３）のうち測温体（５）から
近い部分における発熱体（３）の線幅が、測温体（５）
から遠い部分における発熱体（３）の線幅と比較して細
いものを用いることができる。
は、請求項４に記載の発明のように、蛇行状の形状とな
るように形成し、発熱体（３）のうち測温体（５）から
近い部分における発熱体（３）の線幅が、測温体（５）
から遠い部分における発熱体（３）の線幅と比較して細
いものを用いることができる。
【００１７】さらに、請求項５に記載の発明のように、
測温体（５）と薄膜構造部（２）における測温体（５）
側の外周との距離を、発熱体（３）と薄膜構造部（２）
における発熱体（３）側の外周との距離よりも大きくす
ることにより、発熱体（３）のうち測温体（５）から遠
い部分の温度が下がるため、測温体（５）から近い部分
の温度を高めることができる。
測温体（５）と薄膜構造部（２）における測温体（５）
側の外周との距離を、発熱体（３）と薄膜構造部（２）
における発熱体（３）側の外周との距離よりも大きくす
ることにより、発熱体（３）のうち測温体（５）から遠
い部分の温度が下がるため、測温体（５）から近い部分
の温度を高めることができる。
【００１８】また、請求項６に記載の発明のように、発
熱体（３）と薄膜構造部（２）における発熱体（３）側
の外周との間に熱拡散膜（９）を形成することにより、
発熱体（３）のうち測温体（５）から遠い部分における
放熱が促され、請求項５に記載の発明と同様の効果を発
揮することができる。
熱体（３）と薄膜構造部（２）における発熱体（３）側
の外周との間に熱拡散膜（９）を形成することにより、
発熱体（３）のうち測温体（５）から遠い部分における
放熱が促され、請求項５に記載の発明と同様の効果を発
揮することができる。
【００１９】また、請求項７に記載の発明のように、熱
拡散膜（９）を発熱体（３）と同一材料にすると好適で
ある。
拡散膜（９）を発熱体（３）と同一材料にすると好適で
ある。
【００２０】請求項８に記載の発明では、発熱体（３）
の温度分布を、流体が発熱体（３）上に流れていない状
態で、発熱体（３）のうち測温体（５）から遠い部分の
温度が測温体（５）から近い部分よりも高くなるように
していることを特徴としている。
の温度分布を、流体が発熱体（３）上に流れていない状
態で、発熱体（３）のうち測温体（５）から遠い部分の
温度が測温体（５）から近い部分よりも高くなるように
していることを特徴としている。
【００２１】これにより、流体が発熱体（３）上に流れ
ていない状態では測温体（５）の温度は低いのに対し、
発熱体（３）から測温体（５）の方向に流体が流れる場
合に、発熱体（３）のうち測温体（５）から遠い部分の
温度が下がり、発熱体（３）の平均温度が一定となるよ
うに駆動しているため、測温体（５）に近い部分の温度
が上がり、測温体（５）の温度が高くなる。従って、測
温体（５）に対する、流体の流れによる発熱体（３）か
らの加熱よりも流れによる冷却が強まるのを緩和し、特
に、流体が発熱体（３）から測温体（５）側に流れる場
合に、簡単な構造で、高流量域まで測定できるフローセ
ンサを提供することができる。
ていない状態では測温体（５）の温度は低いのに対し、
発熱体（３）から測温体（５）の方向に流体が流れる場
合に、発熱体（３）のうち測温体（５）から遠い部分の
温度が下がり、発熱体（３）の平均温度が一定となるよ
うに駆動しているため、測温体（５）に近い部分の温度
が上がり、測温体（５）の温度が高くなる。従って、測
温体（５）に対する、流体の流れによる発熱体（３）か
らの加熱よりも流れによる冷却が強まるのを緩和し、特
に、流体が発熱体（３）から測温体（５）側に流れる場
合に、簡単な構造で、高流量域まで測定できるフローセ
ンサを提供することができる。
【００２２】この場合、フローセンサの構成としては、
請求項９に記載の発明のように、空洞部（６）を有する
基板（１）の空洞部（６）上に薄膜構造部（２）を設
け、この薄膜構造部（２）に膜構成の発熱体（３）と発
熱体（３）の片側のみに配置された測温体（５）とを形
成し、薄膜構造部（２）以外の基板（１）上に配設され
た流体温度計（４）と測温体（５）で検出した温度の比
較により流体の流量を測定することができる。
請求項９に記載の発明のように、空洞部（６）を有する
基板（１）の空洞部（６）上に薄膜構造部（２）を設
け、この薄膜構造部（２）に膜構成の発熱体（３）と発
熱体（３）の片側のみに配置された測温体（５）とを形
成し、薄膜構造部（２）以外の基板（１）上に配設され
た流体温度計（４）と測温体（５）で検出した温度の比
較により流体の流量を測定することができる。
【００２３】また、この発熱体（３）としては、請求項
１０に記載の発明のように、蛇行状の形状となるように
形成し、発熱体（３）のうち測温体（５）から遠い部分
における発熱体（３）の間隔が、測温体（５）から近い
部分における発熱体（３）の間隔と比較して密であるも
のを用いることができる。
１０に記載の発明のように、蛇行状の形状となるように
形成し、発熱体（３）のうち測温体（５）から遠い部分
における発熱体（３）の間隔が、測温体（５）から近い
部分における発熱体（３）の間隔と比較して密であるも
のを用いることができる。
【００２４】また、この発熱体（３）の他の例として
は、請求項１１に記載の発明のように、蛇行状の形状と
なるように形成し、発熱体（３）のうち測温体（５）か
ら遠い部分における発熱体（３）の線幅が、測温体
（５）から近い部分における発熱体（３）の線幅と比較
して細いものを用いることができる。
は、請求項１１に記載の発明のように、蛇行状の形状と
なるように形成し、発熱体（３）のうち測温体（５）か
ら遠い部分における発熱体（３）の線幅が、測温体
（５）から近い部分における発熱体（３）の線幅と比較
して細いものを用いることができる。
【００２５】請求項１２に記載の発明では、発熱体
（３）の温度分布を、流体が発熱体（３）上に流れてい
ない状態で、発熱体（３）のうち測温体（５）から近い
部分と遠い部分の温度が、発熱体（３）の中央部よりも
高くなるようにしていることを特徴としている。これに
より、請求項１および８に記載の発明と同様の効果を同
時に発揮し、流体が測温体（５）から発熱体（３）の方
向に流れる場合も、発熱体（３）から測温体（５）の方
向に流れる場合も高流量域まで検出することができる。
（３）の温度分布を、流体が発熱体（３）上に流れてい
ない状態で、発熱体（３）のうち測温体（５）から近い
部分と遠い部分の温度が、発熱体（３）の中央部よりも
高くなるようにしていることを特徴としている。これに
より、請求項１および８に記載の発明と同様の効果を同
時に発揮し、流体が測温体（５）から発熱体（３）の方
向に流れる場合も、発熱体（３）から測温体（５）の方
向に流れる場合も高流量域まで検出することができる。
【００２６】この場合、フローセンサの構成としては、
請求項１３に記載の発明のように、空洞部（６）を有す
る基板（１）の空洞部（６）上に薄膜構造部（２）が設
けられており、この薄膜構造部（２）に膜構成の発熱体
（３）と発熱体（３）の片側のみに配置された測温体
（５）とを形成し、薄膜構造部（２）以外の基板（１）
上に配設された流体温度計（４）と測温体（５）で検出
した温度の比較により流体の流量を測定することができ
る。
請求項１３に記載の発明のように、空洞部（６）を有す
る基板（１）の空洞部（６）上に薄膜構造部（２）が設
けられており、この薄膜構造部（２）に膜構成の発熱体
（３）と発熱体（３）の片側のみに配置された測温体
（５）とを形成し、薄膜構造部（２）以外の基板（１）
上に配設された流体温度計（４）と測温体（５）で検出
した温度の比較により流体の流量を測定することができ
る。
【００２７】また、この発熱体（３）としては、請求項
１４に記載の発明のように、蛇行状の形状となるように
形成し、発熱体（３）のうち測温体（５）から近い部分
と遠い部分における発熱体（３）の間隔が、発熱体
（３）の中央部における発熱体（３）の間隔と比較して
密であるものを用いることができる。
１４に記載の発明のように、蛇行状の形状となるように
形成し、発熱体（３）のうち測温体（５）から近い部分
と遠い部分における発熱体（３）の間隔が、発熱体
（３）の中央部における発熱体（３）の間隔と比較して
密であるものを用いることができる。
【００２８】また、この発熱体（３）の他の例として
は、請求項１５に記載の発明のように、蛇行状の形状と
なるように形成し、発熱体（３）のうち測温体（５）か
ら近い部分と遠い部分における発熱体（３）の線幅が、
発熱体（３）の中央部における発熱体（３）の線幅と比
較して細いものを用いることができる。
は、請求項１５に記載の発明のように、蛇行状の形状と
なるように形成し、発熱体（３）のうち測温体（５）か
ら近い部分と遠い部分における発熱体（３）の線幅が、
発熱体（３）の中央部における発熱体（３）の線幅と比
較して細いものを用いることができる。
【００２９】請求項１６に記載の発明では、請求項３、
４、１０、１１、１４、１５のいずれか１つに記載の発
明において、蛇行状の発熱体（３）の折り返し部の幅が
発熱体（３）のその他の部分の幅と比較して広いことを
特徴としている。これにより、電流集中による発熱体
（３）の断線を防ぐことができる。
４、１０、１１、１４、１５のいずれか１つに記載の発
明において、蛇行状の発熱体（３）の折り返し部の幅が
発熱体（３）のその他の部分の幅と比較して広いことを
特徴としている。これにより、電流集中による発熱体
（３）の断線を防ぐことができる。
【００３０】請求項１７に記載の発明では、請求項５な
いし７のいずれか１つに記載の発明において、発熱体
（３）を蛇行状の形状となるように形成し、発熱体
（３）の折り返し部の幅が発熱体（３）のその他の部分
の幅と比較して広いことを特徴としている。これにより
請求項１６に記載の発明と同様の効果を発揮することが
できる。
いし７のいずれか１つに記載の発明において、発熱体
（３）を蛇行状の形状となるように形成し、発熱体
（３）の折り返し部の幅が発熱体（３）のその他の部分
の幅と比較して広いことを特徴としている。これにより
請求項１６に記載の発明と同様の効果を発揮することが
できる。
【００３１】請求項１８に記載の発明では、請求項３、
４、１０、１１、１４、１５、１６、１７のいずれか１
つに記載の発明において、蛇行状の発熱体（３）の折り
返し部の角が丸いことを特徴としている。これにより、
発熱体（３）に角がある場合と比較して電流集中を防ぐ
ことができる。
４、１０、１１、１４、１５、１６、１７のいずれか１
つに記載の発明において、蛇行状の発熱体（３）の折り
返し部の角が丸いことを特徴としている。これにより、
発熱体（３）に角がある場合と比較して電流集中を防ぐ
ことができる。
【００３２】請求項１９に記載の発明では、請求項５な
いし７のいずれか１つに記載の発明において、発熱体
（３）を蛇行状の形状となるように形成し、発熱体
（３）の折り返し部の角が丸いことを特徴としている。
これにより、請求項１８に記載の発明と同様の効果を発
揮することができる。
いし７のいずれか１つに記載の発明において、発熱体
（３）を蛇行状の形状となるように形成し、発熱体
（３）の折り返し部の角が丸いことを特徴としている。
これにより、請求項１８に記載の発明と同様の効果を発
揮することができる。
【００３３】また、前記発熱体（３）および前記測温体
（５）としては、請求項２０に記載の発明のように、Ｐ
ｔあるいはＰｔ合金により構成することができる。
（５）としては、請求項２０に記載の発明のように、Ｐ
ｔあるいはＰｔ合金により構成することができる。
【００３４】請求項２１に記載の発明では、請求項１な
いし２０のいずれか１つに記載の発明において、発熱体
（３）および測温体（５）の上下に絶縁膜（７、８）を
対称に配置することを特徴としている。
いし２０のいずれか１つに記載の発明において、発熱体
（３）および測温体（５）の上下に絶縁膜（７、８）を
対称に配置することを特徴としている。
【００３５】この発明では、請求項１ないし２０に記載
の発明による効果に加え、薄膜構造部（２）の温度変化
による反り変動を低減し、熱ストレスに対して強い構造
とすることができる。
の発明による効果に加え、薄膜構造部（２）の温度変化
による反り変動を低減し、熱ストレスに対して強い構造
とすることができる。
【００３６】この場合、絶縁膜（７、８）は、請求項２
２に記載の発明のように、Ｓｉ3Ｎ4とＳｉＯ2とを組み
合わせた膜により構成するのが好ましい。
２に記載の発明のように、Ｓｉ3Ｎ4とＳｉＯ2とを組み
合わせた膜により構成するのが好ましい。
【００３７】請求項２３に記載の発明では、発熱体
（３）、測温体（５）および熱拡散膜（９）を同時に形
成するようにしているから、複雑な工程を要することな
く、請求項７に記載のフローセンサを製造することがで
きる。
（３）、測温体（５）および熱拡散膜（９）を同時に形
成するようにしているから、複雑な工程を要することな
く、請求項７に記載のフローセンサを製造することがで
きる。
【００３８】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
【００３９】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１に本発明の
第１実施形態に係る感熱式フローセンサの上面図を示
す。本実施形態は、図１における白抜き矢印方向で示さ
れる、測温体５から発熱体としてのヒータ３の方向（以
下、このような流体の流れを順流とする）に流体が流れ
る場合も、順流とは逆の方向、つまり、ヒータ３から測
温体５の方向（以下、このような流体の流れを逆流とす
る）に流体が流れる場合も測定できるが、特に、順流の
場合おいて、高流量域まで測定できるフローセンサを提
供するものである。
第１実施形態に係る感熱式フローセンサの上面図を示
す。本実施形態は、図１における白抜き矢印方向で示さ
れる、測温体５から発熱体としてのヒータ３の方向（以
下、このような流体の流れを順流とする）に流体が流れ
る場合も、順流とは逆の方向、つまり、ヒータ３から測
温体５の方向（以下、このような流体の流れを逆流とす
る）に流体が流れる場合も測定できるが、特に、順流の
場合おいて、高流量域まで測定できるフローセンサを提
供するものである。
【００４０】図１において、図１７の従来例と異なると
ころは、蛇行状に配置されたヒータ３の間隔である。図
１に示すように、ヒータ３の折り返し部が薄膜構造部２
の周辺部に位置するような方向に蛇行しており、測温体
５に最も近いヒータ３の間隔をその他の部分の間隔より
も密にしている。また、ヒータ３の折り返し部の幅をそ
の他の部分よりも太く（広く）しており、さらに、折り
返し部の角を丸くしている。
ころは、蛇行状に配置されたヒータ３の間隔である。図
１に示すように、ヒータ３の折り返し部が薄膜構造部２
の周辺部に位置するような方向に蛇行しており、測温体
５に最も近いヒータ３の間隔をその他の部分の間隔より
も密にしている。また、ヒータ３の折り返し部の幅をそ
の他の部分よりも太く（広く）しており、さらに、折り
返し部の角を丸くしている。
【００４１】ヒータ３には同じ電流が流れているため、
このようにヒータ３の間隔を密にした部分は面積当たり
の放熱量が増大するため、ヒータ３の温度分布を、流体
がヒータ３上に流れていないとき（以下、無風時とす
る）にヒータ３のうち測温体５から近い部分の温度が測
温体５から遠い部分よりも高くなるようにできる。その
結果、無風時に測温体５の温度も高めることができ、順
流時において流量が増すと測温体５が流体温度程度まで
冷却され、流量に対して変化しなくなるために流量が測
定できなくなる限界の流量を引き上げることができる。
従って、高流量域まで測定できるフローセンサを提供す
ることができる。
このようにヒータ３の間隔を密にした部分は面積当たり
の放熱量が増大するため、ヒータ３の温度分布を、流体
がヒータ３上に流れていないとき（以下、無風時とす
る）にヒータ３のうち測温体５から近い部分の温度が測
温体５から遠い部分よりも高くなるようにできる。その
結果、無風時に測温体５の温度も高めることができ、順
流時において流量が増すと測温体５が流体温度程度まで
冷却され、流量に対して変化しなくなるために流量が測
定できなくなる限界の流量を引き上げることができる。
従って、高流量域まで測定できるフローセンサを提供す
ることができる。
【００４２】このとき、ヒータ３の折り返し部を太くし
ている。これは、ヒータ３における測温体５側の温度を
高めることが必要であり、ヒータ３の折り返し部は太く
ても温度を高める効果は小さいため、電流集中による断
線を防ぐために太くしたものである。また、この折り返
し部の角を丸めることで、角部がある場合と比較して電
流集中を防ぎ、ヒータ３の寿命を延ばすことできる。
ている。これは、ヒータ３における測温体５側の温度を
高めることが必要であり、ヒータ３の折り返し部は太く
ても温度を高める効果は小さいため、電流集中による断
線を防ぐために太くしたものである。また、この折り返
し部の角を丸めることで、角部がある場合と比較して電
流集中を防ぎ、ヒータ３の寿命を延ばすことできる。
【００４３】なお、従来のような均一なヒータ３を用い
て、ヒータ３に流す電流を多くしヒータ３からの発熱量
を増加させることで、高流量の場合の検出限界は高くな
るが、消費電力が大きくなるというデメリットがある。
それに対して、本実施形態では、同じ幅のヒータ３で作
製した場合と比較して、消費電力を大きく増大させるこ
となく測温体５の温度を高めることができる。
て、ヒータ３に流す電流を多くしヒータ３からの発熱量
を増加させることで、高流量の場合の検出限界は高くな
るが、消費電力が大きくなるというデメリットがある。
それに対して、本実施形態では、同じ幅のヒータ３で作
製した場合と比較して、消費電力を大きく増大させるこ
となく測温体５の温度を高めることができる。
【００４４】次に、上記したフローセンサの製造方法に
ついて、図２に示す工程図を参照して説明する。図２
（ｃ）は図１におけるＡ−Ａ断面に相当する。 ［図２（ａ）の工程］まず、基板としてのＳｉ基板１を
用い、その上に下部膜７を形成する。この下部膜７は、
Ｓｉ3Ｎ4膜とＳｉＯ2膜とを組み合わせた２層の絶縁膜
となっており、圧縮応力膜と引っ張り応力膜の組み合わ
せによって下部膜７に生じる応力を緩和するようにして
いる。
ついて、図２に示す工程図を参照して説明する。図２
（ｃ）は図１におけるＡ−Ａ断面に相当する。 ［図２（ａ）の工程］まず、基板としてのＳｉ基板１を
用い、その上に下部膜７を形成する。この下部膜７は、
Ｓｉ3Ｎ4膜とＳｉＯ2膜とを組み合わせた２層の絶縁膜
となっており、圧縮応力膜と引っ張り応力膜の組み合わ
せによって下部膜７に生じる応力を緩和するようにして
いる。
【００４５】この後、ヒータ３、流体温度計４、測温体
５およびこれらの電極取り出し部１０を構成する膜とし
て、Ｐｔ膜を真空蒸着機により２００℃で２０００Å堆
積させる。そのとき、接着層として５０ÅのＴｉ層をＰ
ｔ膜と下部膜７の間に用いている。そして、エッチング
により、ヒータ３、流体温度計４、測温体５、およびこ
れらの電極取り出し部１０が所定の形状となるようパタ
ーニングする。 ［図２（ｂ）の工程］下部膜７と同様にＳｉ3Ｎ4膜とＳ
ｉＯ2膜とからなる２層膜の上部膜８を形成する。そし
て、上部膜８を部分的にエッチングし、上記電極取り出
し部１０を開口する。 ［図２（ｃ）の工程］全面に５０００ÅのＡｕ蒸着をし
た後、エッチングを行い、上記電極取り出し部１０を覆
うようにエッチング保護膜１１を形成する。これは、次
行程で用いるＳｉエッチング溶液に対して電極取り出し
部１０を保護し、かつＳｉ基板１から外部配線を取り出
すためにＡｕ線を用いる場合にそれとの密着性を高める
ために用いられる。
５およびこれらの電極取り出し部１０を構成する膜とし
て、Ｐｔ膜を真空蒸着機により２００℃で２０００Å堆
積させる。そのとき、接着層として５０ÅのＴｉ層をＰ
ｔ膜と下部膜７の間に用いている。そして、エッチング
により、ヒータ３、流体温度計４、測温体５、およびこ
れらの電極取り出し部１０が所定の形状となるようパタ
ーニングする。 ［図２（ｂ）の工程］下部膜７と同様にＳｉ3Ｎ4膜とＳ
ｉＯ2膜とからなる２層膜の上部膜８を形成する。そし
て、上部膜８を部分的にエッチングし、上記電極取り出
し部１０を開口する。 ［図２（ｃ）の工程］全面に５０００ÅのＡｕ蒸着をし
た後、エッチングを行い、上記電極取り出し部１０を覆
うようにエッチング保護膜１１を形成する。これは、次
行程で用いるＳｉエッチング溶液に対して電極取り出し
部１０を保護し、かつＳｉ基板１から外部配線を取り出
すためにＡｕ線を用いる場合にそれとの密着性を高める
ために用いられる。
【００４６】そして、空洞部６を形成させるようにＳｉ
基板１の裏面に堆積させたＳｉ3Ｎ4膜を部分的にエッチ
ングしＳｉ基板１の表面を露出させる。その他の部分は
ＴＭＡＨ液に耐性のあるＳｉ3Ｎ4やＳｉＯ2膜およびＡ
ｕ膜により保護されている。続いて、ＴＭＡＨ溶液によ
って裏面からＳｉ基板１の異方性エッチングを行い、空
洞部６を形成させる。以上のようにして、図１に示すフ
ローセンサを製造することができる。
基板１の裏面に堆積させたＳｉ3Ｎ4膜を部分的にエッチ
ングしＳｉ基板１の表面を露出させる。その他の部分は
ＴＭＡＨ液に耐性のあるＳｉ3Ｎ4やＳｉＯ2膜およびＡ
ｕ膜により保護されている。続いて、ＴＭＡＨ溶液によ
って裏面からＳｉ基板１の異方性エッチングを行い、空
洞部６を形成させる。以上のようにして、図１に示すフ
ローセンサを製造することができる。
【００４７】このフローセンサにおいては、従来の製造
工程に対して新たな製造工程は必要とせず、ヒータ３の
間隔を変えることでヒータ３に生じる温度分布を変化さ
せているため、複雑な工程を要することなく高流量域ま
で流量を検出することができる。
工程に対して新たな製造工程は必要とせず、ヒータ３の
間隔を変えることでヒータ３に生じる温度分布を変化さ
せているため、複雑な工程を要することなく高流量域ま
で流量を検出することができる。
【００４８】また、薄膜構造部２の構造体内で金属膜を
１層にしているため、応力制御が容易となる。具体的に
は、ヒータ３を薄膜構造部２のほぼ膜中心に配置し、そ
の上下に上部膜８および下部膜７を対称に配置すること
で、温度変化に対して反り変動が生じず、熱ストレスに
対して強い構造とすることができる。
１層にしているため、応力制御が容易となる。具体的に
は、ヒータ３を薄膜構造部２のほぼ膜中心に配置し、そ
の上下に上部膜８および下部膜７を対称に配置すること
で、温度変化に対して反り変動が生じず、熱ストレスに
対して強い構造とすることができる。
【００４９】なお、上記した製造方法において、ヒータ
３、流体温度計４、測温体５およびこれらの電極取り出
し部１０を構成する膜としては、Ｐｔ膜以外に、ポリシ
リコン、ＮｉＣｒ、ＴａＮ、ＳｉＣ、Ｗなどを用いるこ
とができる。また、下部膜７、上部膜８としては、ヒー
タ３等を保護できるものであれば、ＴｉＯ2、Ａｌ
2Ｏ 3、Ｔａ2Ｏ5、ＭｇＯ膜などの単一膜あるいは多層膜
を用いることができる。
３、流体温度計４、測温体５およびこれらの電極取り出
し部１０を構成する膜としては、Ｐｔ膜以外に、ポリシ
リコン、ＮｉＣｒ、ＴａＮ、ＳｉＣ、Ｗなどを用いるこ
とができる。また、下部膜７、上部膜８としては、ヒー
タ３等を保護できるものであれば、ＴｉＯ2、Ａｌ
2Ｏ 3、Ｔａ2Ｏ5、ＭｇＯ膜などの単一膜あるいは多層膜
を用いることができる。
【００５０】また、エッチング保護膜１１は、露出した
電極取り出し部１０がＳｉエッチング溶液に対して耐性
があればなくてもよく、また、Ａｕ以外の材料でもエッ
チング耐性があり、接続配線と接着できる材料であれば
何でもよい。また、空洞部６を形成するためのエッチン
グはＴＭＡＨ溶液による異方性エッチングに限らず、空
洞部６が形成できれば何でもよい。
電極取り出し部１０がＳｉエッチング溶液に対して耐性
があればなくてもよく、また、Ａｕ以外の材料でもエッ
チング耐性があり、接続配線と接着できる材料であれば
何でもよい。また、空洞部６を形成するためのエッチン
グはＴＭＡＨ溶液による異方性エッチングに限らず、空
洞部６が形成できれば何でもよい。
【００５１】以下、第１実施形態の変形例を示す。上記
第１実施形態では、測温体５に最も近い部分のヒータ３
の間隔を密にすることにより、ヒータ３の温度分布を、
無風時にヒータ３のうち測温体５から近い部分の温度が
測温体５から遠い部分よりも高くなるようにした。以下
の各変形例では、異なる方法によりヒータ３に対して同
様の温度分布を持たせ、同様の効果を発揮するものであ
るため、主にその異なる方法について述べる。
第１実施形態では、測温体５に最も近い部分のヒータ３
の間隔を密にすることにより、ヒータ３の温度分布を、
無風時にヒータ３のうち測温体５から近い部分の温度が
測温体５から遠い部分よりも高くなるようにした。以下
の各変形例では、異なる方法によりヒータ３に対して同
様の温度分布を持たせ、同様の効果を発揮するものであ
るため、主にその異なる方法について述べる。
【００５２】初めに、第１実施形態の第１変形例につい
て述べる。図３は、第１実施形態の第１変形例に係る感
熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本変
形例では、測温体５に最も近い部分のヒータ３の間隔を
最も密に（狭く）し、測温体５から遠ざかるにつれて徐
々に間隔を疎に（広く）するようにしている。
て述べる。図３は、第１実施形態の第１変形例に係る感
熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本変
形例では、測温体５に最も近い部分のヒータ３の間隔を
最も密に（狭く）し、測温体５から遠ざかるにつれて徐
々に間隔を疎に（広く）するようにしている。
【００５３】これにより、測温体５に近いヒータ３の温
度をさらに高めることができ、より高流量域まで流量を
検出することができる。
度をさらに高めることができ、より高流量域まで流量を
検出することができる。
【００５４】次に、第１実施形態の第２変形例について
述べる。図４は、第１実施形態の第２変形例に係る感熱
式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本変形
例は、測温体５に最も近い部分のヒータ３の線幅を他の
部分の線幅と比較して狭く（細く）することにより、ヒ
ータ３の測温体５に近い部分の温度を高めるようにした
ものである。
述べる。図４は、第１実施形態の第２変形例に係る感熱
式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本変形
例は、測温体５に最も近い部分のヒータ３の線幅を他の
部分の線幅と比較して狭く（細く）することにより、ヒ
ータ３の測温体５に近い部分の温度を高めるようにした
ものである。
【００５５】ヒータ３には同じ電流が流れているため、
ヒータ３のうち線幅を狭くした測温体５に近い部分は抵
抗値が他の部分より高くなり、ヒータ３からの発熱量が
増大する。その結果、ヒータ３の測温体５に近い部分の
温度を高めることができる。
ヒータ３のうち線幅を狭くした測温体５に近い部分は抵
抗値が他の部分より高くなり、ヒータ３からの発熱量が
増大する。その結果、ヒータ３の測温体５に近い部分の
温度を高めることができる。
【００５６】次に、第１実施形態の第３変形例について
述べる。図５は、第１実施形態の第３変形例に係る感熱
式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本変形
例は、測温体５に最も近い部分のヒータ３の線幅を他の
部分の線幅と比較して最も狭く（細く）し、測温体５か
ら遠ざかるにつれて徐々に広く（太く）したものであ
る。これにより、ヒータ３のうちの測温体５に近い部分
の温度を第２変形例よりもさらに高めることができる。
述べる。図５は、第１実施形態の第３変形例に係る感熱
式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本変形
例は、測温体５に最も近い部分のヒータ３の線幅を他の
部分の線幅と比較して最も狭く（細く）し、測温体５か
ら遠ざかるにつれて徐々に広く（太く）したものであ
る。これにより、ヒータ３のうちの測温体５に近い部分
の温度を第２変形例よりもさらに高めることができる。
【００５７】次に、第１実施形態の第４変形例について
述べる。図６は、第１実施形態の第４変形例に係る感熱
式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本変形
例のヒータ３は、図６に示すように、流体の流れ方向と
並行に蛇行した、つまり、ヒータ３の折り返し部が薄膜
構造部２の周辺部と測温体５近傍とに位置するように蛇
行したものである。
述べる。図６は、第１実施形態の第４変形例に係る感熱
式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本変形
例のヒータ３は、図６に示すように、流体の流れ方向と
並行に蛇行した、つまり、ヒータ３の折り返し部が薄膜
構造部２の周辺部と測温体５近傍とに位置するように蛇
行したものである。
【００５８】そして、測温体５に近い部分のヒータ３の
線幅を他の部分の線幅と比較して狭く（細く）し、測温
体５から遠ざかるにつれて徐々に広く（太く）すること
により、ヒータ３の測温体５に近い部分の温度を高める
ようにしたものである。
線幅を他の部分の線幅と比較して狭く（細く）し、測温
体５から遠ざかるにつれて徐々に広く（太く）すること
により、ヒータ３の測温体５に近い部分の温度を高める
ようにしたものである。
【００５９】次に、第１実施形態の第５および第６変形
例について述べる。図７は、第１実施形態の第５変形例
に係る感熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図であ
り、図８は、第１実施形態の第６変形例に係る感熱式フ
ローセンサの薄膜構造部２の上面図である。第５および
第６変形例は、ヒータ３のパターンは線間隔も線幅も一
定のままである。
例について述べる。図７は、第１実施形態の第５変形例
に係る感熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図であ
り、図８は、第１実施形態の第６変形例に係る感熱式フ
ローセンサの薄膜構造部２の上面図である。第５および
第６変形例は、ヒータ３のパターンは線間隔も線幅も一
定のままである。
【００６０】そして、第５変形例では、図７に示すよう
に、ヒータ３と薄膜構造部２におけるヒータ３側の外周
との距離Ｌ１を、測温体５と薄膜構造部２における測温
体５側の外周との距離Ｌ２よりも小さくしている。つま
り、測温体５とは反対側のヒータ３の端部と薄膜構造部
２の端部とをできるだけ近づけるようにしている。
に、ヒータ３と薄膜構造部２におけるヒータ３側の外周
との距離Ｌ１を、測温体５と薄膜構造部２における測温
体５側の外周との距離Ｌ２よりも小さくしている。つま
り、測温体５とは反対側のヒータ３の端部と薄膜構造部
２の端部とをできるだけ近づけるようにしている。
【００６１】また、第６変形例では、図８に示すよう
に、ヒータ３と薄膜構造部２におけるヒータ３側の外周
との間、つまり、測温体５とは反対側のヒータ３の端部
と薄膜構造部２の外周との間に熱拡散膜９を形成してい
る。また、この熱拡散膜９はヒータ３と同一材料である
ものを用い、上記図２（ａ）の工程で示したエッチング
による、ヒータ３、流体温度計４、測温体５、およびこ
れらの電極取り出し部１０のパターニングと同時に形成
することができる。
に、ヒータ３と薄膜構造部２におけるヒータ３側の外周
との間、つまり、測温体５とは反対側のヒータ３の端部
と薄膜構造部２の外周との間に熱拡散膜９を形成してい
る。また、この熱拡散膜９はヒータ３と同一材料である
ものを用い、上記図２（ａ）の工程で示したエッチング
による、ヒータ３、流体温度計４、測温体５、およびこ
れらの電極取り出し部１０のパターニングと同時に形成
することができる。
【００６２】第５および第６変形例では上記構成とする
ことにより、ヒータ３のうち測温体５から遠い部分の温
度が下がる。これは、ヒータ３としては通常金属膜を用
いており、薄膜構造部２を構成している絶縁物よりも熱
伝導率が高く、また、熱拡散膜９も熱伝導率が高いた
め、薄膜構造部２を通しての放熱が多くなるためであ
る。そして、ヒータ３の平均温度を制御しているため、
ヒータ３の測温体５から遠い部分の温度が下がると、逆
にヒータ３の測温体５に近い部分の温度が高くなる。
ことにより、ヒータ３のうち測温体５から遠い部分の温
度が下がる。これは、ヒータ３としては通常金属膜を用
いており、薄膜構造部２を構成している絶縁物よりも熱
伝導率が高く、また、熱拡散膜９も熱伝導率が高いた
め、薄膜構造部２を通しての放熱が多くなるためであ
る。そして、ヒータ３の平均温度を制御しているため、
ヒータ３の測温体５から遠い部分の温度が下がると、逆
にヒータ３の測温体５に近い部分の温度が高くなる。
【００６３】第６変形例では、ヒータ３等を作成する工
程において同時に熱拡散膜９を形成することにより、製
造工程を新たに増やすことなく簡便な方法で高流量域ま
で検出することができるフローセンサの製造方法を提供
することができる。
程において同時に熱拡散膜９を形成することにより、製
造工程を新たに増やすことなく簡便な方法で高流量域ま
で検出することができるフローセンサの製造方法を提供
することができる。
【００６４】なお、熱拡散膜９としては、製造工程を簡
略化するためにはヒータ３と同一材料であるものを用い
るとよいが、ヒータ３の測温体５とは反対側の部分の温
度を下げるためには、薄膜構造部２を構成している絶縁
物よりも熱伝導率が高いものを用いればよい。
略化するためにはヒータ３と同一材料であるものを用い
るとよいが、ヒータ３の測温体５とは反対側の部分の温
度を下げるためには、薄膜構造部２を構成している絶縁
物よりも熱伝導率が高いものを用いればよい。
【００６５】（第２実施形態）図９に本発明の第２実施
形態に係る感熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図
を示す。本実施形態は、順流の場合も逆流の場合も測定
できるが、特に、逆流の場合おいて、高流量域まで測定
できるフローセンサを提供するものである。
形態に係る感熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図
を示す。本実施形態は、順流の場合も逆流の場合も測定
できるが、特に、逆流の場合おいて、高流量域まで測定
できるフローセンサを提供するものである。
【００６６】図９において、図１７の従来例と異なると
ころは、蛇行状に配置されたヒータ３の間隔である。図
９に示すように、ヒータ３の折り返し部が薄膜構造部２
の周辺部に位置するような方向に蛇行しており、測温体
５から最も遠いヒータ３の間隔をその他の部分の間隔よ
りも密にしている。
ころは、蛇行状に配置されたヒータ３の間隔である。図
９に示すように、ヒータ３の折り返し部が薄膜構造部２
の周辺部に位置するような方向に蛇行しており、測温体
５から最も遠いヒータ３の間隔をその他の部分の間隔よ
りも密にしている。
【００６７】これにより、無風時は、ヒータ３の温度分
布が、ヒータ３のうち測温体５から遠い部分の温度が測
温体５から近い部分よりも高くなるため、測温体５の温
度は低いが、逆流が生じた場合、測温体５から遠い側の
ヒータ３部分で温度が下がる。ヒータ３の平均温度を制
御しているため、測温体５から遠い側のヒータ３部分で
の温度の低下を補うためにヒータ３電流が増大し、測温
体５の近傍のヒータ３端部での放熱が多くなり測温体５
の温度が高まる。
布が、ヒータ３のうち測温体５から遠い部分の温度が測
温体５から近い部分よりも高くなるため、測温体５の温
度は低いが、逆流が生じた場合、測温体５から遠い側の
ヒータ３部分で温度が下がる。ヒータ３の平均温度を制
御しているため、測温体５から遠い側のヒータ３部分で
の温度の低下を補うためにヒータ３電流が増大し、測温
体５の近傍のヒータ３端部での放熱が多くなり測温体５
の温度が高まる。
【００６８】従って、測温体５の冷却が強まる様な高流
量の逆流が流れたときに測温体５の温度が高くなるよう
にでき、流体の流れによるヒータ３からの加熱よりも流
れによる冷却のほうが強まるのを防ぎ、簡単な構造で高
流量まで検出することができるフローセンサを提供する
ことができる。
量の逆流が流れたときに測温体５の温度が高くなるよう
にでき、流体の流れによるヒータ３からの加熱よりも流
れによる冷却のほうが強まるのを防ぎ、簡単な構造で高
流量まで検出することができるフローセンサを提供する
ことができる。
【００６９】なお、第１実施形態と同様に、ヒータ３の
折り返し部の幅をその他の部分よりも太く（広く）し、
さらに、折り返し部の角を丸くしてもよい。また、第２
実施形態に記載のフローセンサの製造方法は、第１実施
形態と同様である。また、特に記述していない構成は第
１実施形態と同様である。
折り返し部の幅をその他の部分よりも太く（広く）し、
さらに、折り返し部の角を丸くしてもよい。また、第２
実施形態に記載のフローセンサの製造方法は、第１実施
形態と同様である。また、特に記述していない構成は第
１実施形態と同様である。
【００７０】以下、第２実施形態の変形例を示す。上記
第２実施形態では、測温体５から最も遠い部分のヒータ
３の間隔を密にすることにより、ヒータ３の温度分布
が、無風時にヒータ３のうち測温体５から遠い部分の温
度が測温体５から近い部分よりも高くなるようにした。
以下の各変形例では、異なる方法によりヒータ３に対し
て同様の温度分布を持たせ、同様の効果を発揮するもの
であるため、主にその異なる方法について述べる。
第２実施形態では、測温体５から最も遠い部分のヒータ
３の間隔を密にすることにより、ヒータ３の温度分布
が、無風時にヒータ３のうち測温体５から遠い部分の温
度が測温体５から近い部分よりも高くなるようにした。
以下の各変形例では、異なる方法によりヒータ３に対し
て同様の温度分布を持たせ、同様の効果を発揮するもの
であるため、主にその異なる方法について述べる。
【００７１】初めに、第２実施形態の第１変形例につい
て述べる。図１０は、第２実施形態の第１変形例に係る
感熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本
変形例では、測温体５から最も遠い部分のヒータ３の間
隔を最も密に（狭く）し、測温体５に近づくにつれて徐
々に間隔を疎に（広く）するようにしている。
て述べる。図１０は、第２実施形態の第１変形例に係る
感熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本
変形例では、測温体５から最も遠い部分のヒータ３の間
隔を最も密に（狭く）し、測温体５に近づくにつれて徐
々に間隔を疎に（広く）するようにしている。
【００７２】このように、ヒータ３間隔をヒータ３全領
域にわたり変化させることで、逆流時に、測温体５に近
いヒータ３の温度をさらに高めることができ、流量検出
範囲をさらに広げることができる。
域にわたり変化させることで、逆流時に、測温体５に近
いヒータ３の温度をさらに高めることができ、流量検出
範囲をさらに広げることができる。
【００７３】次に、第２実施形態の第２変形例について
述べる。図１１は、第２実施形態の第２変形例に係る感
熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本変
形例は、測温体５から最も遠い部分のヒータ３の線幅を
他の部分の線幅と比較して狭く（細く）することによ
り、ヒータ３の測温体５に近い部分の温度を高めるよう
にしたものである。
述べる。図１１は、第２実施形態の第２変形例に係る感
熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本変
形例は、測温体５から最も遠い部分のヒータ３の線幅を
他の部分の線幅と比較して狭く（細く）することによ
り、ヒータ３の測温体５に近い部分の温度を高めるよう
にしたものである。
【００７４】これにより、第１実施形態の第２変形例と
同様の理由からヒータ３の温度分布を変化させることが
でき、ヒータ３の測温体５から遠い部分の温度を高める
ことができる。
同様の理由からヒータ３の温度分布を変化させることが
でき、ヒータ３の測温体５から遠い部分の温度を高める
ことができる。
【００７５】次に、第２実施形態の第３変形例について
述べる。図１２は、第２実施形態の第３変形例に係る感
熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本変
形例は、測温体５から最も遠い部分のヒータ３の線幅を
他の部分の線幅と比較して最も狭く（細く）し、測温体
５に近づくにつれて徐々に広く（太く）したものであ
る。
述べる。図１２は、第２実施形態の第３変形例に係る感
熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本変
形例は、測温体５から最も遠い部分のヒータ３の線幅を
他の部分の線幅と比較して最も狭く（細く）し、測温体
５に近づくにつれて徐々に広く（太く）したものであ
る。
【００７６】このように、ヒータ３の線幅を全領域にわ
たり変化させることで、逆流時に、測温体５に近いヒー
タ３の温度を第２変形例よりも高めることができ、流量
検出範囲をさらに広げることができる。
たり変化させることで、逆流時に、測温体５に近いヒー
タ３の温度を第２変形例よりも高めることができ、流量
検出範囲をさらに広げることができる。
【００７７】（第３実施形態）図１３に本発明の第３実
施形態に係る感熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面
図を示す。本実施形態は、流体の順流が生じた場合に
も、逆流が生じた場合にも高流量域まで測定できるフロ
ーセンサを提供するものである。
施形態に係る感熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面
図を示す。本実施形態は、流体の順流が生じた場合に
も、逆流が生じた場合にも高流量域まで測定できるフロ
ーセンサを提供するものである。
【００７８】図１３において、図１７の従来例と異なる
ところは、蛇行状に配置されたヒータ３の間隔である。
図１３に示すように、ヒータ３の折り返し部が薄膜構造
部２の周辺部に位置するような方向に蛇行しており、ヒ
ータ３のうち測温体５に最も近い部分と測温体５から最
も遠い部分のヒータ３の間隔をヒータ３の中央部の間隔
よりも密にしている。
ところは、蛇行状に配置されたヒータ３の間隔である。
図１３に示すように、ヒータ３の折り返し部が薄膜構造
部２の周辺部に位置するような方向に蛇行しており、ヒ
ータ３のうち測温体５に最も近い部分と測温体５から最
も遠い部分のヒータ３の間隔をヒータ３の中央部の間隔
よりも密にしている。
【００７９】ところで、本実施形態によれば、第１実施
形態と同様に、無風時にヒータ３の測温体５側の温度、
即ち測温体５の温度を高めることができ、順流時におい
て、流体の流量が増すと測温体５の温度が流体温度程度
まで冷却されて流量に対して変化しなくなる限界の流量
を引き上げることができる。また、同時に、第２実施形
態と同様に、逆流が流れた場合、ヒータ３のうち測温体
５から遠い部分で温度が下がるため、逆流の高流量域に
おいてヒータ３電流が増大し、測温体５の近傍における
ヒータ３の端部での放熱が多くなり測温体５の温度が高
めることができる。
形態と同様に、無風時にヒータ３の測温体５側の温度、
即ち測温体５の温度を高めることができ、順流時におい
て、流体の流量が増すと測温体５の温度が流体温度程度
まで冷却されて流量に対して変化しなくなる限界の流量
を引き上げることができる。また、同時に、第２実施形
態と同様に、逆流が流れた場合、ヒータ３のうち測温体
５から遠い部分で温度が下がるため、逆流の高流量域に
おいてヒータ３電流が増大し、測温体５の近傍における
ヒータ３の端部での放熱が多くなり測温体５の温度が高
めることができる。
【００８０】その結果、測温体５の冷却が強まる高流量
の逆流が流れたときに測温体５の温度が高くなるように
でき、測温体５に対する流れによるヒータ３からの加熱
よりも流れによる冷却が強まるのを防ぎ、逆流時でも高
流量まで検出することができる。従って、順流の場合も
逆流の場合も高流量域まで測定できるフローセンサを提
供することができる。
の逆流が流れたときに測温体５の温度が高くなるように
でき、測温体５に対する流れによるヒータ３からの加熱
よりも流れによる冷却が強まるのを防ぎ、逆流時でも高
流量まで検出することができる。従って、順流の場合も
逆流の場合も高流量域まで測定できるフローセンサを提
供することができる。
【００８１】なお、第１実施形態と同様に、ヒータ３の
折り返し部の幅をその他の部分よりも太く（広く）し、
さらに、折り返し部の角を丸くしてもよい。また、第３
実施形態に記載のフローセンサの製造方法は、第１実施
形態と同様である。また、特に記述していない構成は第
１実施形態と同様である。
折り返し部の幅をその他の部分よりも太く（広く）し、
さらに、折り返し部の角を丸くしてもよい。また、第３
実施形態に記載のフローセンサの製造方法は、第１実施
形態と同様である。また、特に記述していない構成は第
１実施形態と同様である。
【００８２】以下、第３実施形態の変形例を示す。上記
第３実施形態では、測温体５から最も遠い部分と近い部
分のヒータ３の間隔を密にすることにより、ヒータ３の
温度分布を、無風時にヒータ３のうち測温体５から遠い
部分と近い部分の温度が測温体５の中央部よりも高くな
るようにした。以下の各変形例では、異なる方法により
ヒータ３に対して同様の温度分布を持たせ、同様の効果
を発揮するものであるため、主にその異なる方法につい
て述べる。
第３実施形態では、測温体５から最も遠い部分と近い部
分のヒータ３の間隔を密にすることにより、ヒータ３の
温度分布を、無風時にヒータ３のうち測温体５から遠い
部分と近い部分の温度が測温体５の中央部よりも高くな
るようにした。以下の各変形例では、異なる方法により
ヒータ３に対して同様の温度分布を持たせ、同様の効果
を発揮するものであるため、主にその異なる方法につい
て述べる。
【００８３】初めに、第３実施形態の第１変形例につい
て述べる。図１４は、第３実施形態の第１変形例に係る
感熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本
変形例では、測温体５に最も近い部分と測温体５から最
も遠い部分のヒータ３の間隔を最も密に（狭く）し、ヒ
ータ３の中央に近づくにつれ、徐々にヒータ３の間隔が
疎に（広く）なるようにしている。
て述べる。図１４は、第３実施形態の第１変形例に係る
感熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本
変形例では、測温体５に最も近い部分と測温体５から最
も遠い部分のヒータ３の間隔を最も密に（狭く）し、ヒ
ータ３の中央に近づくにつれ、徐々にヒータ３の間隔が
疎に（広く）なるようにしている。
【００８４】本変形例によれば、ヒータ３の間隔をヒー
タ３の全領域にわたり変化させているため、測温体５か
ら近い側と遠い側の温度をさらに高め、順流と逆流の両
方において流量検出範囲をさらに広げることができる。
タ３の全領域にわたり変化させているため、測温体５か
ら近い側と遠い側の温度をさらに高め、順流と逆流の両
方において流量検出範囲をさらに広げることができる。
【００８５】次に、第３実施形態の第２変形例について
述べる。図１５は、第３実施形態の第２変形例に係る感
熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本変
形例は、測温体５に最も近い部分と最も遠い部分のヒー
タ３の線幅を他の部分の線幅と比較して狭く（細く）し
ている。これにより、第１実施形態の第２変形例と同様
の理由からヒータ３における測温体５から近い側と遠い
側との温度を高めることができる。
述べる。図１５は、第３実施形態の第２変形例に係る感
熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本変
形例は、測温体５に最も近い部分と最も遠い部分のヒー
タ３の線幅を他の部分の線幅と比較して狭く（細く）し
ている。これにより、第１実施形態の第２変形例と同様
の理由からヒータ３における測温体５から近い側と遠い
側との温度を高めることができる。
【００８６】次に、第３実施形態の第３変形例について
述べる。図１６は、第３実施形態の第３変形例に係る感
熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本変
形例は、測温体５から最も近い部分と最も遠い部分のヒ
ータ３の線幅を他の部分の線幅と比較して最も狭く（細
く）し、ヒータ３の中央に近づくにつれて徐々に広く
（太く）したものである。このように、ヒータ３の線幅
をヒータ３の全領域にわたり変化させることにより、順
流と逆流の両方において流量検出範囲をさらに広げるこ
とが可能となる。
述べる。図１６は、第３実施形態の第３変形例に係る感
熱式フローセンサの薄膜構造部２の上面図である。本変
形例は、測温体５から最も近い部分と最も遠い部分のヒ
ータ３の線幅を他の部分の線幅と比較して最も狭く（細
く）し、ヒータ３の中央に近づくにつれて徐々に広く
（太く）したものである。このように、ヒータ３の線幅
をヒータ３の全領域にわたり変化させることにより、順
流と逆流の両方において流量検出範囲をさらに広げるこ
とが可能となる。
【図１】第１実施形態に係る感熱式フローセンサの上面
図である。
図である。
【図２】第１実施形態に係る感熱式フローセンサの工程
図である。
図である。
【図３】第１実施形態の第１変形例に係る薄膜構造部の
上面図である。
上面図である。
【図４】第１実施形態の第２変形例に係る薄膜構造部の
上面図である。
上面図である。
【図５】第１実施形態の第３変形例に係る薄膜構造部の
上面図である。
上面図である。
【図６】第１実施形態の第４変形例に係る薄膜構造部の
上面図である。
上面図である。
【図７】第１実施形態の第５変形例に係る薄膜構造部の
上面図である。
上面図である。
【図８】第１実施形態の第６変形例に係る薄膜構造部の
上面図である。
上面図である。
【図９】第２実施形態に係る薄膜構造部の上面図であ
る。
る。
【図１０】第２実施形態の第１変形例に係る薄膜構造部
の上面図である。
の上面図である。
【図１１】第２実施形態の第２変形例に係る薄膜構造部
の上面図である。
の上面図である。
【図１２】第２実施形態の第３変形例に係る薄膜構造部
の上面図である。
の上面図である。
【図１３】第３実施形態に係る薄膜構造部の上面図であ
る。
る。
【図１４】第３実施形態の第１変形例に係る薄膜構造部
の上面図である。
の上面図である。
【図１５】第３実施形態の第２変形例に係る薄膜構造部
の上面図である。
の上面図である。
【図１６】第３実施形態の第３変形例に係る薄膜構造部
の上面図である。
の上面図である。
【図１７】従来のフローセンサの斜視図である。
【図１８】従来のフローセンサにおいて、流体温度計と
測温体の温度差と流量との関係を示す特性図である。
測温体の温度差と流量との関係を示す特性図である。
１…基板、２…薄膜構造部、３…ヒータ、４…流体温度
計、５…測温体、６…空洞部、７…下部膜、８…上部
膜、９…熱拡散膜、１０…電極取り出し部、１１…エッ
チング保護膜。
計、５…測温体、６…空洞部、７…下部膜、８…上部
膜、９…熱拡散膜、１０…電極取り出し部、１１…エッ
チング保護膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩城 隆雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 2F030 CA10 CD13 CH01 2F035 EA08
Claims (23)
- 【請求項１】 基板（１）に膜構成の発熱体（３）およ
び測温体（５）を設け、流体の流量を測定するようにし
たフローセンサにおいて、 前記発熱体（３）の温度分布を、前記流体が前記発熱体
（３）上に流れていない状態で、前記発熱体（３）のう
ち前記測温体（５）から近い部分の温度が、前記測温体
（５）から遠い部分よりも高くなるようにしたことを特
徴とするフローセンサ。 - 【請求項２】 空洞部（６）を有する基板（１）の前記
空洞部（６）上に薄膜構造部（２）が設けられており、
この薄膜構造部（２）に膜構成の発熱体（３）と前記発
熱体（３）の片側のみに配置された測温体（５）とを形
成し、前記薄膜構造部（２）以外の前記基板（１）上に
配設された流体温度計（４）と前記測温体（５）で検出
した温度の比較により、流体の流量を測定するようにし
たフローセンサにおいて、 前記発熱体（３）の温度分布を、前記流体が前記発熱体
（３）上に流れていない状態で、前記発熱体（３）のう
ち前記測温体（５）から近い部分の温度が、前記測温体
（５）から遠い部分よりも高くなるようにしたことを特
徴とするフローセンサ。 - 【請求項３】 前記発熱体（３）が蛇行状の形状となる
ように形成され、前記発熱体（３）のうち前記測温体
（５）から近い部分における前記発熱体（３）の間隔
が、前記測温体（５）から遠い部分における前記発熱体
（３）の間隔と比較して密になっていることを特徴とす
る請求項１または２に記載のフローセンサ。 - 【請求項４】 前記発熱体（３）が蛇行状の形状となる
ように形成され、前記発熱体（３）のうち前記測温体
（５）から近い部分における前記発熱体（３）の線幅
が、前記測温体（５）から遠い部分における前記発熱体
（３）の線幅と比較して細くなっていることを特徴とす
る請求項１または２に記載のフローセンサ。 - 【請求項５】 前記測温体（５）と、前記薄膜構造部
（２）における前記測温体（５）側の外周との距離が、
前記発熱体（３）と、前記薄膜構造部（２）における前
記発熱体（３）側の外周との距離よりも大きくなってい
ることを特徴とする請求項２に記載のフローセンサ。 - 【請求項６】 前記発熱体（３）と前記薄膜構造部
（２）における前記発熱体（３）側の外周との間に熱拡
散膜（９）が形成されていることを特徴とする請求項２
に記載のフローセンサ。 - 【請求項７】 前記熱拡散膜（９）が前記発熱体（３）
と同一材料であることを特徴とする請求項６に記載のフ
ローセンサ。 - 【請求項８】 基板（１）に膜構成の発熱体（３）およ
び測温体（５）を設け、流体の流量を測定するようにし
たフローセンサにおいて、 前記発熱体（３）の温度分布を、前記流体が前記発熱体
（３）上に流れていない状態で、前記発熱体（３）のう
ち前記測温体（５）から遠い部分の温度が、前記測温体
（５）から近い部分よりも高くなるようにしたことを特
徴とするフローセンサ。 - 【請求項９】 空洞部（６）を有する基板（１）の前記
空洞部（６）上に薄膜構造部（２）が設けられており、
この薄膜構造部（２）に膜構成の発熱体（３）と前記発
熱体（３）の片側のみに配置された測温体（５）とを形
成し、前記薄膜構造部（２）以外の前記基板（１）上に
配設された流体温度計（４）と前記測温体（５）で検出
した温度の比較により、流体の流量を測定するようにし
たフローセンサにおいて、 前記発熱体（３）の温度分布を、前記流体が前記発熱体
（３）上に流れていない状態で、前記発熱体（３）のう
ち前記測温体（５）から遠い部分の温度が、前記測温体
（５）から近い部分よりも高くなるようにしたことを特
徴とするフローセンサ。 - 【請求項１０】 前記発熱体（３）が蛇行状の形状とな
るように形成され、前記発熱体（３）のうち前記測温体
（５）から遠い部分における前記発熱体（３）の間隔
が、前記測温体（５）から近い部分における前記発熱体
（３）の間隔と比較して密になっていることを特徴とす
る請求項８または９に記載のフローセンサ。 - 【請求項１１】 前記発熱体（３）が蛇行状の形状とな
るように形成され、前記発熱体（３）のうち前記測温体
（５）から遠い部分における前記発熱体（３）の線幅
が、前記測温体（５）から近い部分における前記発熱体
（３）の線幅と比較して細くなっていることを特徴とす
る請求項８または９に記載のフローセンサ。 - 【請求項１２】 基板（１）に膜構成の発熱体（３）お
よび測温体（５）を設け、流体の流量を測定するように
したフローセンサにおいて、前記発熱体（３）の温度分
布を、前記流体が前記発熱体（３）上に流れていない状
態で、前記発熱体（３）のうち前記測温体（５）から近
い部分と遠い部分の温度が、前記発熱体（３）の中央部
よりも高くなるようにしたことを特徴とするフローセン
サ。 - 【請求項１３】 空洞部（６）を有する基板（１）の前
記空洞部（６）上に薄膜構造部（２）が設けられてお
り、この薄膜構造部（２）に膜構成の発熱体（３）と前
記発熱体（３）の片側のみに配置された測温体（５）と
を形成し、前記薄膜構造部（２）以外の前記基板（１）
上に配設された流体温度計（４）と前記測温体（５）で
検出した温度の比較により、流体の流量を測定するよう
にしたフローセンサにおいて、 前記発熱体（３）の温度分布を、前記流体が前記発熱体
（３）上に流れていない状態で、前記発熱体（３）のう
ち前記測温体（５）から近い部分と遠い部分の温度が、
前記発熱体（３）の中央部よりも高くなるようにしたこ
とを特徴とするフローセンサ。 - 【請求項１４】 前記発熱体（３）が蛇行状の形状とな
るように形成され、前記発熱体（３）のうち前記測温体
（５）から近い部分と遠い部分における前記発熱体
（３）の間隔が、前記発熱体（３）の中央部における前
記発熱体（３）の間隔と比較して密になっていることを
特徴とする請求項１２または１３に記載のフローセン
サ。 - 【請求項１５】 前記発熱体（３）が蛇行状の形状とな
るように形成され、前記発熱体（３）のうち前記測温体
（５）から近い部分と遠い部分における前記発熱体
（３）の線幅が、前記発熱体（３）の中央部における前
記発熱体（３）の線幅と比較して細くなっていることを
特徴とする請求項１２または１３に記載のフローセン
サ。 - 【請求項１６】 前記蛇行状の発熱体（３）の折り返し
部の幅が前記発熱体（３）のその他の部分の幅と比較し
て広くなっていることを特徴とする請求項３、４、１
０、１１、１４、１５のいずれか１つに記載のフローセ
ンサ。 - 【請求項１７】 前記発熱体（３）が蛇行状の形状とな
るように形成され、前記発熱体（３）の折り返し部の幅
が前記発熱体（３）のその他の部分の幅と比較して広く
なっていることを特徴とする請求項５ないし７のいずれ
か１つに記載のフローセンサ。 - 【請求項１８】 前記蛇行状の発熱体（３）の折り返し
部の角が丸くなっていることを特徴とする請求項３、
４、１０、１１、１４、１５、１６、１７のいずれか１
つに記載のフローセンサ。 - 【請求項１９】 前記発熱体（３）が蛇行状の形状とな
るように形成され、前記発熱体（３）の折り返し部の角
が丸くなっていることを特徴とする請求項５ないし７の
いずれか１つに記載のフローセンサ。 - 【請求項２０】 前記発熱体（３）および前記測温体
（５）がＰｔあるいはＰｔ合金であることを特徴とする
請求項１ないし１９のいずれか１つに記載のフローセン
サ。 - 【請求項２１】 前記発熱体（３）および前記測温体
（５）の上下に絶縁膜（７、８）が対称に配置されてい
ることを特徴とする請求項１ないし２０のいずれか１つ
に記載のフローセンサ。 - 【請求項２２】 前記絶縁膜（７、８）は、Ｓｉ3Ｎ4と
ＳｉＯ2とを組み合わせた膜により構成されていること
を特徴とする請求項２１に記載のフローセンサ。 - 【請求項２３】 請求項７に記載のフローセンサを製造
する方法であって、前記発熱体（３）、前記測温体
（５）および前記熱拡散膜（９）を同時に形成する工程
を有することを特徴とするフローセンサの製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP36503799A JP4258084B2 (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | フローセンサおよびその製造方法 |
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001183202A true JP2001183202A (ja) | 2001-07-06 |
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ID=18483284
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003028691A (ja) * | 2001-07-16 | 2003-01-29 | Denso Corp | 薄膜式センサおよびその製造方法ならびにフローセンサ |
| JP2003035580A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-02-07 | Denso Corp | フローセンサ |
| JP2009281838A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Ricoh Co Ltd | 雰囲気測定装置 |
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|---|---|---|---|---|
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1999
- 1999-12-22 JP JP36503799A patent/JP4258084B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JP2003035580A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-02-07 | Denso Corp | フローセンサ |
| JP2009281838A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Ricoh Co Ltd | 雰囲気測定装置 |
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