JP2005114502A - Flow sensor - Google Patents

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Koichi Ochiai
耕一 落合
Shinichi Ike
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flow sensor enhanced in responsiveness and sensitivity, and suitable, in particular, for measuring a flow rate of a corrosive fluid. <P>SOLUTION: In this flow sensor 1, provided with a metal sensor chip 110 having a recessed part 112 for forming flow passages on a reverse face, and formed on a surface with a sensor device for measuring the flow rate via an insulation layer, and a metal flow passage forming member 30 integrated with the reverse face of the sensor chip 110 to form the flow passages 138, 139, a banklike welding part 115 having a width substantially equal to a fusing-in depth of a welding beam is formed in a periphery of the recessed part 112 of the sensor chip 110, so as to eliminate a dead space DS wherein a volume thereof is zero geometrically but a slight gap is generated practically. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、流路中を流れる流体の流速又は流量を計測するためのフローセンサであって特に熱式のフローセンサに関する。   The present invention relates to a flow sensor for measuring a flow velocity or a flow rate of a fluid flowing in a flow path, and particularly relates to a thermal flow sensor.

流体の流量や流速を計測する熱式のフローセンサとしては、2つのタイプがある。すなわち、発熱体であるヒータの発熱による流体の空間的温度分布に流体の流れを介して偏りを生じさせ、これを温度センサで検出するタイプ(傍熱タイプ)と、流体により発熱体の熱が奪われることによる電力の変化や抵抗の変化を検出し、流速又は流量を検出するタイプ(自己発熱タイプ)が知られている。そして、前者の従来型フローセンサにはシリコンの表面にセンサをパターン化し、このセンサパターンに被測定流体が直接流されるタイプがある。しかし、シリコンを利用したセンサチップは感度や応答性の点では優れているが、腐食性ガスに対して腐食しやすいという欠点がある。そのため、被測定流体がガスの場合、特に化学的にシリコンを侵さないガスしか流せなかった。   There are two types of thermal flow sensors that measure the flow rate and flow rate of fluid. In other words, the spatial temperature distribution of the fluid due to the heat generated by the heater, which is a heating element, is biased through the flow of the fluid, and this is detected by a temperature sensor (side heat type), and the heat of the heating element is caused by the fluid. There is known a type (self-heating type) that detects a change in electric power and a change in resistance due to deprivation and detects a flow velocity or a flow rate. In the former conventional flow sensor, there is a type in which a sensor is patterned on the surface of silicon, and a fluid to be measured is directly flowed through the sensor pattern. However, a sensor chip using silicon is excellent in sensitivity and responsiveness, but has a drawback of being easily corroded by corrosive gas. Therefore, when the fluid to be measured is a gas, only a gas that does not chemically attack silicon can flow.

しかしながら、このように非腐食性の気体に対してのみ用いられるフローセンサに加えて、最近では液体や腐食性の気体にも使用可能な構造を有する傍熱型のフローセンサが用いられるようになってきた(例えば、特許文献1参照。)。   However, in addition to flow sensors that are used only for non-corrosive gases, recently, indirectly heated flow sensors that have a structure that can be used for liquids and corrosive gases have come to be used. (For example, refer to Patent Document 1).

かかるフローセンサ7は、図9に示すように、一方の面(裏面)711側が被測定流体の流路701に面する基板710と、基板710を挟んで対向するように配設された流路形成部材720及びプレート730を備えた構造を有している。そして、基板710は板厚が50μm〜150μm程度のステンレス板でできており、流路側とは反対側の面712に電気絶縁膜を形成し、その上に流体の流速(流量)計測用の温度検出手段、周囲温度センサ、電極パッド及び配線用金属薄膜が形成されている(図7では図示せず)。このように、基板710に薄い板厚のステンレス板を用いるとともにセンサ形成面の反対側を流路とすることで、被測定流体が腐食性流体の場合にも対応できるようになっている。   As shown in FIG. 9, the flow sensor 7 has a flow path disposed so that one surface (back surface) 711 side faces the substrate 710 facing the flow path 701 of the fluid to be measured with the substrate 710 interposed therebetween. The structure includes a forming member 720 and a plate 730. The substrate 710 is made of a stainless steel plate having a thickness of about 50 μm to 150 μm, and an electric insulating film is formed on the surface 712 opposite to the flow path side, and a fluid flow velocity (flow rate) measurement temperature is formed thereon. A detection means, an ambient temperature sensor, an electrode pad, and a metal thin film for wiring are formed (not shown in FIG. 7). As described above, a thin stainless steel plate is used for the substrate 710, and the flow path is provided on the side opposite to the sensor forming surface, so that the case where the fluid to be measured is a corrosive fluid can be dealt with.

しかしながら、上述した従来型のフローセンサ7は、薄肉状に形成した基板710の表面711にプレート730をボルト締め(図示せず)で圧着しているだけであるため、基板710とプレート730の機械的及び熱的接触が一定とならずフローセンサの温度分布が不安定であった。また、流体の圧力変化に伴い基板710のダイヤフラム部が面方向に弾性変形すると共に、基板710とプレート730の接触状態が変化し、ダイヤフラム部の温度分布が変化するため、フローセンサ7の流速又は流量特性やゼロ点がシフトし、精度、再現性、信頼性及び耐久性の点で不十分であった。   However, the above-described conventional flow sensor 7 is merely formed by bonding the plate 730 to the surface 711 of the thin substrate 710 by bolting (not shown). The temperature distribution of the flow sensor was unstable because the thermal and thermal contact was not constant. In addition, the diaphragm portion of the substrate 710 is elastically deformed in the surface direction in accordance with the fluid pressure change, and the contact state between the substrate 710 and the plate 730 is changed, so that the temperature distribution of the diaphragm portion is changed. The flow characteristics and the zero point shifted, and the accuracy, reproducibility, reliability and durability were insufficient.

そこで、出願人は上述した課題を解決すべく、未だ公知ではない方策として図10に示す構造のフローセンサ8を考案した。   Accordingly, the applicant has devised a flow sensor 8 having a structure shown in FIG. 10 as a measure not yet known in order to solve the above-described problems.

かかるフローセンサ8は、流路形成部材830とともに被測定流体の流路を形成するセンサチップ810とを備えている。そして、センサチップ810は、薄肉部811と、当該薄肉部811を囲む厚肉の固定部812とを一体形成したもので、薄肉部811の流路側とは反対側の面に流速検出手段825を備えている。また、センサチップ810はステンレスによって形成されている。ステンレスは導電性材料であるため、センサチップ810の一方の面に酸化膜820が形成されている。   The flow sensor 8 includes a sensor chip 810 that forms a flow path of the fluid to be measured together with the flow path forming member 830. The sensor chip 810 is formed by integrally forming a thin portion 811 and a thick fixing portion 812 surrounding the thin portion 811, and the flow rate detecting means 825 is provided on the surface of the thin portion 811 opposite to the flow path side. I have. The sensor chip 810 is made of stainless steel. Since stainless steel is a conductive material, an oxide film 820 is formed on one surface of the sensor chip 810.

かかる構成により、流体の圧力変化によるセンサチップ810の流速又は流量特性の変化が小さくなるので、フローセンサの測定精度、再現性、信頼性及び耐久性を向上させることができ、かつ部品点数を削減して製作可能としている。   With such a configuration, the change in flow velocity or flow rate characteristic of the sensor chip 810 due to a change in fluid pressure is reduced, so that the measurement accuracy, reproducibility, reliability, and durability of the flow sensor can be improved, and the number of parts can be reduced. Can be produced.

特開2002−122454号公報(第3−6頁、図1)JP 2002-122454 A (page 3-6, FIG. 1)

かかる改良型のフローセンサ8を製造するにあたって、ステンレスからなるセンサチップ810と同じくステンレスからなる流路形成部材830とをその外周からYAGレーザー溶接等により接合し、内部に気密状態の流路を形成せしめたフローセンサを製造する必要がある。しかしながら、実際にこのような接合をする際に生じる不都合な点をセンサチップ810及び流路形成部材830の構成と共に以下に説明する。   When manufacturing such an improved flow sensor 8, a sensor chip 810 made of stainless steel and a flow path forming member 830 made of stainless steel are joined from the outer periphery thereof by YAG laser welding or the like to form an airtight flow path inside. It is necessary to manufacture a squeezed flow sensor. However, inconveniences that occur when such joining is actually performed will be described below together with the configurations of the sensor chip 810 and the flow path forming member 830.

ステンレス製のセンサチップ810をパッケージングするためには、同じステンレス製の流路形成部材830にレーザー溶接等の方法を用い、シーム溶接して接合する。センサチップ810の外形は、半導体製造プロセスで一般的に行なわれているダイシングにより切り離すため、図11(a)のように平面視で細長矩形状になるのが一般的である。また、センサチップ810の裏面には、エッチングや機械加工又は放電加工などによって凹み部812を形成することで、板厚を極めて薄くしたダイヤフラム構造とし、感度や応答性を高めている(図11(b)参照)。   In order to package the sensor chip 810 made of stainless steel, the same stainless steel flow path forming member 830 is joined by seam welding using a method such as laser welding. Since the outer shape of the sensor chip 810 is cut off by dicing, which is generally performed in a semiconductor manufacturing process, the outer shape of the sensor chip 810 is generally an elongated rectangular shape in plan view as shown in FIG. In addition, a concave portion 812 is formed on the back surface of the sensor chip 810 by etching, machining, electric discharge machining, or the like, so that a diaphragm structure with an extremely thin plate thickness is obtained, and sensitivity and responsiveness are enhanced (FIG. 11 ( b)).

一方、センサチップ810の接合される流路形成部材830の部分的形状を図12(a),(b)に示す。流路形成部材830は機械加工で作るため、部材本体の上面に平面視細長矩形状の突起部831を加工し、当該突起部831の上面に流路838,839を穿設する。ここで、プロセス流体の流れる流路838,839はドリル加工による丸穴になる。また、センサチップ裏面の流路を形成する凹み部812は流路形成部材830の断面丸穴である流路838,839に合わせて、流入部分及び流出部分に丸みをつける(図11(a)参照)。なお、センサデバイスが流量を検出する領域は、凹み部812のうち、互いに平行に対向した壁部812a,812bで挟まれた領域となっている。従って、これらを一体化するとセンサチップ裏面に掘り込んだ流路は凹み部812の最外部がセンサチップ裏面側から見ていわゆる陸上競技のトラック外周部のような長円形になる。   On the other hand, the partial shape of the flow path forming member 830 to which the sensor chip 810 is joined is shown in FIGS. In order to make the flow path forming member 830 by machining, a projection 831 having an elongated rectangular shape in plan view is processed on the upper surface of the member main body, and flow paths 838 and 839 are formed on the upper surface of the projection 831. Here, the flow paths 838 and 839 through which the process fluid flows are round holes formed by drilling. Further, the recess 812 forming the flow path on the back surface of the sensor chip is rounded in the inflow portion and the outflow portion in accordance with the flow paths 838 and 839 which are round holes in the cross section of the flow path forming member 830 (FIG. 11A). reference). In addition, the area | region where a sensor device detects a flow volume is an area | region pinched | interposed between wall part 812a, 812b facing mutually parallel among the recessed parts 812. Therefore, when these are integrated, the flow path dug into the back surface of the sensor chip becomes an oval shape like the track outer periphery of a so-called athletics when the outermost portion of the recess 812 is viewed from the back surface side of the sensor chip.

かかるセンサチップ810を流路形成部材830に溶接するとき、流路形成部材830の突起部831にセンサチップ810を当接させる。ここで、センサチップ810と流路形成部材830の突起部831との当接部外縁は平面視で矩形状をなす。従って、両者の当接部外縁に向かってレーザービームを照射すると、図13(a)の細かいハッチングで示すような溶け込み部WDが形成される。   When the sensor chip 810 is welded to the flow path forming member 830, the sensor chip 810 is brought into contact with the protrusion 831 of the flow path forming member 830. Here, the outer edge of the contact portion between the sensor chip 810 and the protrusion 831 of the flow path forming member 830 has a rectangular shape in plan view. Therefore, when the laser beam is irradiated toward the outer edge of the contact part, a penetration part WD as shown by fine hatching in FIG. 13A is formed.

ここで、同図から分かるように、センサチップ裏面側から見てセンサチップ810の外縁部は平面視矩形状をなす一方、凹み部812の周縁は平面視長円形をなしているので、両者の縁部はセンサチップ810の四隅部において離間する。そのため、両者の当接面においてこの四隅部において接合されていない領域(以下、これを「デッドスペースDS」と呼ぶ。)が生じる(図13(a)の粗いハッチング部分参照)。デッドスペースDSは幾何学的には容積はゼロであるが、現実にはわずかな隙間ができるため、溶接後にこの部分の洗浄を行うことは困難である。また、この部分ではプロセス流体の滞留が起こりやすいため、パージ特性が悪くなる。よって、このようなデッドスペースDSのできたフローセンサ8は、半導体産業用質量流量計などの高い清浄度を要求される流路測定製品として使用することが難しいという問題点がある。   Here, as can be seen from the same figure, the outer edge portion of the sensor chip 810 has a rectangular shape in plan view when viewed from the back side of the sensor chip, while the peripheral edge of the recess portion 812 has an oval shape in plan view. The edges are separated at the four corners of the sensor chip 810. Therefore, there is a region (hereinafter referred to as “dead space DS”) that is not joined at the four corners on both contact surfaces (see the rough hatched portion in FIG. 13A). Although the dead space DS is geometrically zero in volume, it is difficult to clean this part after welding because there is actually a slight gap. Further, since the process fluid tends to stay in this portion, the purge characteristics are deteriorated. Therefore, the flow sensor 8 having such a dead space DS has a problem that it is difficult to use it as a flow path measurement product requiring high cleanliness such as a mass flow meter for semiconductor industry.

また、センサチップ表面の絶縁膜上に形成されたセンサデバイスに熱歪みを生じさせないためには、例えば厚さ0.6mmのセンサチップの場合、レーザーによる溶け込みをセンサチップの厚さの半分程度の0.3mmに抑える必要があることが経験上分かっている。そのため、デッドスペースDSを小さくしようとして図14(a),(b)に示すように溶接の溶け込みを深くすると、入熱量が増え、溶接歪みが増大したりセンサパターンを損傷したりする。また、センサチップ810と流路形成部材830との構造上の違いから特にかかるデッドスペースDSを完全に無くすことはこの方法では不可能である。   In order to prevent thermal distortion in the sensor device formed on the insulating film on the surface of the sensor chip, for example, in the case of a sensor chip having a thickness of 0.6 mm, the melting by the laser is about half the thickness of the sensor chip. Experience has shown that it is necessary to keep it to 0.3 mm. Therefore, if the penetration of welding is deepened as shown in FIGS. 14A and 14B in order to reduce the dead space DS, the amount of heat input increases, welding distortion increases, or the sensor pattern is damaged. In addition, it is impossible to completely eliminate such a dead space DS due to the structural difference between the sensor chip 810 and the flow path forming member 830.

本発明の目的は、応答性及び感度をさらに向上させ、かつ腐食性流体の流量を測定するのに特に適したフローセンサを提供することにある。   It is an object of the present invention to provide a flow sensor that is further suitable for measuring the flow rate of a corrosive fluid while further improving responsiveness and sensitivity.

上述した課題を解決するために、本発明にかかるフローセンサは、裏面に流路形成用の凹み部を有し、表面に絶縁層を介して流量測定用のセンサ部を形成した金属製のセンサチップと、センサチップの裏面と一体化して被測定流体の流路を形成する金属製の流路形成部材とを備えたフローセンサであって、流路形成部材と、センサチップの凹み部の周囲とが一定の幅で当接するようになっており、当該当接部が溶接ビームの溶け込み深さとほぼ同等の幅の溶接部を形成していることを特徴としている。   In order to solve the above-described problems, a flow sensor according to the present invention is a metal sensor having a recess for forming a flow path on the back surface and a sensor portion for measuring a flow rate on the surface via an insulating layer. A flow sensor comprising a chip and a metal flow path forming member that forms a flow path of a fluid to be measured integrated with the back surface of the sensor chip, the flow sensor including the flow path forming member and the periphery of the recess of the sensor chip Are in contact with each other with a constant width, and the contact portion forms a weld portion having a width substantially equal to the penetration depth of the welding beam.

流路形成部材が、センサチップ裏面の凹み部の周囲全周にわたって当該凹み部の周囲と一定の幅で当接するようになって、当該当接部がセンサチップと流路形成部材との間の溶接部を形成している。そして、溶接部の幅が溶接ビームの深さとほぼ同等の幅となっている。これによって、溶接されていない当接部であるデッドスペースをなくすことができる。その結果、洗浄が容易になり、高い清浄度を要求される製品にも使用することができる。また、溶接時には、溶け込みの外側、内側ともに還元ガス雰囲気にすることにより、さらに清浄度の高い接合を行うことができる。   The flow path forming member comes into contact with the periphery of the recessed portion over the entire circumference of the recessed portion on the back surface of the sensor chip with a constant width, and the contact portion is between the sensor chip and the flow path forming member. A weld is formed. The width of the welded portion is substantially equal to the depth of the welding beam. Thereby, the dead space which is the contact part which is not welded can be eliminated. As a result, cleaning becomes easy and it can be used for products that require high cleanliness. Further, at the time of welding, joining with higher cleanliness can be performed by making the reducing gas atmosphere both inside and outside the penetration.

また、溶接の溶け込み量が最小限で済むので、熱歪を小さくすることができ、センサデバイスの損傷を小さくすることができる。   In addition, since the amount of welding penetration can be minimized, thermal strain can be reduced and damage to the sensor device can be reduced.

また、本発明の請求項2に記載のフローセンサは、裏面に流路形成用の凹み部を有し、表面に絶縁層を介して流量測定用のセンサ部を形成した金属製のセンサチップと、センサチップの裏面と一体化して被測定流体の流路を形成する金属製の流路形成部材とを備えたフローセンサであって、センサチップの凹み部の周囲に溶接ビームの溶け込み深さとほぼ同等の幅を有する土手状の溶接部が形成されていることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a flow sensor according to the present invention, comprising a metal sensor chip having a recess for forming a flow channel on the back surface and a sensor portion for measuring a flow rate on the surface through an insulating layer; A flow sensor having a metal flow path forming member that forms a flow path of the fluid to be measured integrated with the back surface of the sensor chip, and has a welding beam penetration depth around the recess of the sensor chip. A bank-like welded portion having an equivalent width is formed.

センサチップ裏面の凹み部の周囲に全周にわたって土手状の溶接部を形成し、これを流路形成部材に当接させてこの重ね合わせ部を溶接している。これによって、凹み部周囲近傍の全周にわたって溶け込むので、溶接されていない当接部であるデッドスペースをなくすことができる。その結果、洗浄が容易になり、高い清浄度を要求される製品にも使用することができる。また、溶接時には、溶け込みの外側、内側ともに還元ガス雰囲気にすることにより、さらに清浄度の高い接合を行うことができる。   A bank-like welded portion is formed around the recess on the back surface of the sensor chip, and this overlapped portion is welded by bringing it into contact with the flow path forming member. Thereby, since it melt | dissolves over the perimeter of a dent part circumference | surroundings, the dead space which is a contact part which is not welded can be eliminated. As a result, cleaning becomes easy and it can be used for products that require high cleanliness. Further, at the time of welding, joining with higher cleanliness can be performed by making the reducing gas atmosphere both inside and outside the penetration.

また、溶接の溶け込み量が最小限で済むので、熱歪を小さくすることができ、センサデバイスの損傷を小さくすることができる。   In addition, since the amount of welding penetration can be minimized, thermal strain can be reduced and damage to the sensor device can be reduced.

また、本発明の請求項3に記載のフローセンサは、裏面に流路形成用の凹み部を有し、表面に流量測定用のセンサ部を形成した金属製のセンサチップと、センサチップの裏面と一体化して被測定流体の流路を形成する金属製の流路形成部材とを備えたフローセンサであって、流路形成部材の、センサチップの凹み部の周囲に対応する位置に溶接ビームの深さとほぼ同等の幅を有する土手状の溶接部が形成されていることを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a flow sensor according to a third aspect of the present invention, comprising a metal sensor chip having a flow path forming recess on the back surface and a flow rate measuring sensor section formed on the surface, and the back surface of the sensor chip. And a metal flow path forming member that forms a flow path of the fluid to be measured, and a welding beam at a position corresponding to the periphery of the recess of the sensor chip of the flow path forming member A bank-like welded portion having a width substantially equal to the depth of is formed.

請求項2に記載のフローセンサのようにセンサチップの凹み部の外周周囲に土手状の溶接部を形成する代わりに、流路形成部材の、センサチップの凹み部の周囲に対応する位置に溶接ビームの深さとほぼ同等の幅を有する土手状の溶接部を形成し、これにセンサチップを当接させてこの重ね合わせ部を溶接している。これによっても、凹み部周囲の全周にわたって溶け込むので、溶接されていない当接部であるデッドスペースをなくすことができる。その結果、洗浄が容易になり、高い清浄度を要求される製品にも使用することができる。   Instead of forming a bank-shaped weld around the outer periphery of the recess of the sensor chip as in the flow sensor according to claim 2, the flow path forming member is welded to a position corresponding to the periphery of the recess of the sensor chip. A bank-like welded portion having a width substantially equal to the beam depth is formed, and a sensor chip is brought into contact with the welded portion to weld the overlapped portion. Also by this, since it melt | dissolves over the perimeter of a dent part, the dead space which is a contact part which is not welded can be eliminated. As a result, cleaning becomes easy and it can be used for products that require high cleanliness.

上述した構成を有することで、センサチップにデッドスペースを生じさせることなく、必要最小限の熱量でセンサチップを流路形成部材に溶接することができる。そのため、センサデバイスへの入熱を最小限に抑えることができ、センサデバイスの出力特性を安定化させることができる。   By having the above-described configuration, the sensor chip can be welded to the flow path forming member with a minimum amount of heat without causing a dead space in the sensor chip. Therefore, heat input to the sensor device can be minimized, and the output characteristics of the sensor device can be stabilized.

また、センサチップと流路形成部材との当接部にデッドスペースが生じないので、従来のようにデッドスペースに溶接カスやパージ用の窒素ガスなどの残留物が残ることがなくなり、それらがその後のフローセンサ使用中に不純物として被測定流体中に混入するおそれもない。   In addition, since there is no dead space at the contact portion between the sensor chip and the flow path forming member, residues such as welding residue and purge nitrogen gas do not remain in the dead space as in the past. There is no possibility of being mixed into the fluid to be measured as impurities during use of the flow sensor.

以下、本発明の一実施形態にかかるフローセンサについて説明する。   Hereinafter, a flow sensor according to an embodiment of the present invention will be described.

本発明の第1の実施形態にかかるフローセンサ1は、図1乃至図3に示すように、裏面に流路形成用の凹み部112を有し、表面に酸化膜(絶縁層)120を介して流量測定用のセンサデバイス125が形成されたステンレス製のセンサチップ110と、センサチップ110の裏面と一体化して流路を形成する金属製の流路形成部材130とを備えている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the flow sensor 1 according to the first embodiment of the present invention has a recess 112 for forming a flow path on the back surface and an oxide film (insulating layer) 120 on the surface. The sensor chip 110 made of stainless steel on which the sensor device 125 for flow rate measurement is formed, and the metal channel forming member 130 that forms a channel by integrating with the back surface of the sensor chip 110 are provided.

そして、かかるフローセンサ1は、図11に示したセンサチップ810と同一構造のセンサチップ110を同図に示した流路形成部材830と異なる形状の流路形成部材130に溶接することを特徴としている。   The flow sensor 1 is characterized in that a sensor chip 110 having the same structure as the sensor chip 810 shown in FIG. 11 is welded to a flow path forming member 130 having a shape different from that of the flow path forming member 830 shown in FIG. Yes.

以下、センサチップ110と流路形成部材130の構造について説明する。センサチップ110は、特にSUS316Lなどのステンレスでできており、本実施形態の場合、図1(a),(b)に示すように、板厚が0.6mm程度の薄くて細長い矩形の板状に形成され、センサチップ110の裏面側中央部には、凹み部112が形成されている。凹み部112は平面視において半円状の両端部112a,112bと当該両端部をつなぐ2本の直線部112c,112dとからなるいわゆる陸上競技のトラック外周部に近似した長円形状(以下、単に「長円形状」とする)を有している。そして、半円状の両端部はセンサチップ110を後述する流路形成部材130に位置決めしたとき、流路形成部材130の2つの流路138,139が凹み部両端に位置するような寸法でセンサチップ110に形成されている。すなわち、凹み部112の長手方向の長さは流路形成部材130の2つの流路138,139の穿設された間隔に対応している。また、凹み部112の平行する直線部112c,112dの間隔、すなわち凹み部112の幅は2つの流路138,139の直径に僅かに大きい程度の寸法となっている(図3(a)参照)。   Hereinafter, the structure of the sensor chip 110 and the flow path forming member 130 will be described. The sensor chip 110 is made of stainless steel such as SUS316L, and in the case of this embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, a thin and long rectangular plate having a thickness of about 0.6 mm. A recess 112 is formed in the center of the back side of the sensor chip 110. The recess 112 has an oval shape (hereinafter simply referred to as a track outer periphery of a so-called athletics) composed of semicircular end portions 112a and 112b and two straight portions 112c and 112d connecting the both end portions in plan view. "Oval shape"). The semicircular end portions have such dimensions that the two flow paths 138 and 139 of the flow path forming member 130 are positioned at both ends of the recess when the sensor chip 110 is positioned on the flow path forming member 130 described later. It is formed on the chip 110. That is, the length of the recess 112 in the longitudinal direction corresponds to the distance between the two flow paths 138 and 139 of the flow path forming member 130. Further, the interval between the parallel straight portions 112c and 112d of the recess 112, that is, the width of the recess 112 is a dimension that is slightly larger than the diameter of the two flow paths 138 and 139 (see FIG. 3A). ).

そして、凹み部112によってセンサチップ110に薄肉部113が形成されている。薄肉部113は、肉厚が50μmから150μm程度で、ダイヤフラム構造のセンサ部をなしている。なお、薄肉部113の流れの方向と垂直方向の長さは(幅)は強度の点で1mmから3mm程度が好ましい。   A thin portion 113 is formed in the sensor chip 110 by the recess 112. The thin portion 113 has a thickness of about 50 μm to 150 μm and forms a diaphragm structure sensor portion. The length in the direction perpendicular to the flow direction of the thin portion 113 (width) is preferably about 1 mm to 3 mm in terms of strength.

センサチップ110の凹み部112及びその周囲はフォトリソグラフィー技術とエッチング技術、エンドミルまたその複合技術によって形成される。フォトリソグラフィー技術とエッチング技術による場合は、まず、ステンレス製のウエハの裏面全体にレジストをスピンコートなどによって塗布するか、ドライフィルムレジストを貼り付け、紫外線(又は、電子線)を照射してレジストにマスクパターンを転写露光する。次いで、露光されたレジストを現像液で現像し、レジストの不要部分を除去する。露光された部分を残すか除去するかによってネガ型レジスト又はポジ型レジストを選択する。レジストが除去された部分はウエハが露出しており、この導出している部分をウエットエッチング又はドライエッチングによって厚さが50μm〜150μm程度になるまで除去する。そして、残っているレジストを剥離、除去して洗浄すると、薄肉部113(凹み部112)が形成される。ウエットエッチングの場合は、エッチング液に浸漬又はスプレーして少しずつ溶解させる。ドライエッチングの場合は、スパッタ、プラズマ等によってイオンや電子をウエハの裏面に照射し、少しずつ削っていくことで形成することができる。   The recess 112 of the sensor chip 110 and its periphery are formed by photolithography and etching techniques, an end mill, or a composite technique thereof. In the case of photolithography and etching techniques, first, a resist is applied to the entire back surface of a stainless steel wafer by spin coating or the like, or a dry film resist is applied, and ultraviolet (or electron beam) is irradiated to the resist. The mask pattern is transferred and exposed. Next, the exposed resist is developed with a developer, and unnecessary portions of the resist are removed. A negative resist or a positive resist is selected depending on whether to leave or remove the exposed portion. The portion where the resist has been removed exposes the wafer, and the portion thus derived is removed by wet etching or dry etching until the thickness reaches about 50 μm to 150 μm. Then, when the remaining resist is peeled off, removed, and washed, a thin portion 113 (recessed portion 112) is formed. In the case of wet etching, it is immersed or sprayed in an etching solution and gradually dissolved. In the case of dry etching, it can be formed by irradiating the back surface of the wafer with ions or electrons by sputtering, plasma, or the like and scraping it little by little.

一方、センサチップ110の薄肉部113の被測定流体と接しない反対側面は鏡面研磨され、酸化膜(電気絶縁膜)120が全面にわたって形成されている。また、酸化膜120の表面には、複数の電極パット及び配線用金属薄膜を含む流速検出手段と周囲温度検出手段からなるセンサデバイス(センサ部)125が周知の薄膜成型技術によって形成されている。これは、例えば、白金等の材料を電気絶縁膜の表面に蒸着し、所定のパターンにエッチングすることにより形成され、流速検出手段と周囲温度検出手段が電極パットに配線用金属薄膜を介してそれぞれ電気的に接続されている。さらに各電極パットは、センサチップ110と流路形成部材130を溶接後にセンサチップ110の上方にスペーサを介して設けたプリント配線板の電極端子に図示を省略したボンディングワイヤを介して接続される(図10におけるスペーサ840、プリント基板850参照)。   On the other hand, the opposite side surface of the thin portion 113 of the sensor chip 110 that is not in contact with the fluid to be measured is mirror-polished to form an oxide film (electrical insulating film) 120 over the entire surface. On the surface of the oxide film 120, a sensor device (sensor unit) 125 including a flow rate detecting means including a plurality of electrode pads and a metal thin film for wiring and an ambient temperature detecting means is formed by a well-known thin film molding technique. This is formed, for example, by depositing a material such as platinum on the surface of the electric insulating film and etching it into a predetermined pattern. The flow rate detecting means and the ambient temperature detecting means are respectively connected to the electrode pad via the wiring metal thin film. Electrically connected. Further, each electrode pad is connected to an electrode terminal of a printed wiring board provided via a spacer above the sensor chip 110 after welding the sensor chip 110 and the flow path forming member 130 via a bonding wire (not shown). (See spacer 840 and printed circuit board 850 in FIG. 10).

酸化膜120は、例えば厚さが数千オングストロームから数μm程度の薄い酸化シリコン(SiO)膜、窒化シリコン膜、アルミナ、ポリイミド膜等によって形成されている。酸化シリコン膜は、例えばスパッタリング、CVDあるいはSOG(スピンオングラス)等により形成することができる。窒化シリコン膜は、スパッタリングやCVD等によって形成することができる。 The oxide film 120 is formed of, for example, a thin silicon oxide (SiO 2 ) film, silicon nitride film, alumina, polyimide film or the like having a thickness of about several thousand angstroms to several μm. The silicon oxide film can be formed by, for example, sputtering, CVD, or SOG (spin on glass). The silicon nitride film can be formed by sputtering, CVD, or the like.

酸化膜120に形成された流速検出手段と周囲温度検出手段は、図8に示すように、1つの発熱体HTを用いた構成を有し、定温度差回路を用いることによって流速を電圧信号に変換することができる。この定温度差回路は、同図に示すように、抵抗R1,R2,発熱体(抵抗ヒータ)HT,抵抗R3及び周囲温度センサTSから構成されたブリッジ回路と、抵抗R1と発熱体HTの中点電圧を反転入力とするとともに抵抗R2と抵抗R3の中点電圧を非反転入力とするオペアンプOP1とを備え、このオペアンプOP1の出力はブリッジ回路を構成する抵抗R1,R2の一端に共通に接続されている。ここで、抵抗R1,R2,R3は、周囲温度センサTSよりも発熱体HTが常にある一定温度だけ高くなるように抵抗値が設定されている。   As shown in FIG. 8, the flow velocity detection means and the ambient temperature detection means formed on the oxide film 120 have a configuration using one heating element HT, and the flow velocity is converted into a voltage signal by using a constant temperature difference circuit. Can be converted. As shown in the figure, this constant temperature difference circuit includes resistors R1, R2, a heating element (resistance heater) HT, a resistor R3, an ambient temperature sensor TS, a bridge circuit, and a resistor R1 and a heating element HT. An operational amplifier OP1 having a point voltage as an inverting input and a midpoint voltage of the resistor R2 and the resistor R3 as a non-inverting input is provided. The output of the operational amplifier OP1 is commonly connected to one end of the resistors R1 and R2 constituting the bridge circuit. Has been. Here, the resistance values of the resistors R1, R2, and R3 are set so that the heating element HT is always higher than the ambient temperature sensor TS by a certain temperature.

この状態で流体を所定の方向に流すと、発熱体HTは流体によって熱が奪われて発熱体HTの抵抗値が下がり、ブリッジ回路の平衡状態が失われる。しかしながら、オペアンプOP1によってその反転入力・非反転入力間に生じる電圧に応じた電圧がブリッジ回路に加えられるので、流体によって奪われた熱を補償するように発熱体HTの発熱量が増加する。その結果、発熱体HTの抵抗値が上昇することにより、ブリッジ回路は平衡状態に戻る。したがって、平衡状態にあるブリッジ回路にはその流速に応じた電圧が加えられていることになる。図8の定温度差回路は、このときブリッジ回路に加えられている電圧のうち、発熱体HTの端子間電圧を電圧出力として出力するものである。   When the fluid is allowed to flow in a predetermined direction in this state, the heat generating element HT is deprived of heat by the fluid, the resistance value of the heat generating element HT is lowered, and the equilibrium state of the bridge circuit is lost. However, since a voltage corresponding to the voltage generated between the inverting input and the non-inverting input is applied to the bridge circuit by the operational amplifier OP1, the amount of heat generated by the heating element HT increases so as to compensate for the heat taken away by the fluid. As a result, the resistance value of the heating element HT increases, so that the bridge circuit returns to an equilibrium state. Therefore, a voltage corresponding to the flow velocity is applied to the bridge circuit in an equilibrium state. The constant temperature difference circuit in FIG. 8 outputs the voltage between the terminals of the heating element HT among the voltages applied to the bridge circuit at this time as a voltage output.

このように発熱体HTの温度が周囲温度センサTSで計測される周囲温度よりある一定温度高くなるように定温度差回路が電流又は電圧を制御して温度差を一定に保ち、その電圧、電流あるいは電力変化を検出することにより流体の流速又は流量を計測可能としている。   Thus, the constant temperature difference circuit controls the current or voltage so that the temperature of the heating element HT is higher than the ambient temperature measured by the ambient temperature sensor TS to keep the temperature difference constant. Alternatively, the flow rate or flow rate of the fluid can be measured by detecting a power change.

一方、図2に示す流路形成部材130は、センサチップ110と同様にステンレス製の細長い金属板からなり、表面中央に外形がセンサチップ110の平面視矩形状の外形と合致した平面視矩形状の第1の凸部131を有している。そして、第1の凸部上面には平面視でセンサチップ110の凹み部112の長円よりも全長、幅、及び端部半円状部の曲率半径が一定量だけ大きい長円状の第2の凸部132が形成されている。また、第2の凸部132の上面には2つの流路138,139が所定間隔隔てて形成されている。これによって、流路形成部材130の第2の凸部132にセンサチップ110を載置したとき、センサチップ110の凹み部周囲と流路形成部材130の第2の凸部132とが図3(a)のハッチングで示す領域において当接するようになる。以下、この領域を「当接領域A」とする。当接領域Aは第1の長円A1とこれより大きい第2の長円A2とで挟まれるいわゆる陸上競技のトラック形状に近似した(以下、「トラック状」とする)一定の幅を備えた領域である。そして、センサチップ110が流路形成部材130に当接するようになった当接領域Aの幅はレーザービーム溶接による溶け込み深さとほぼ合致する幅となっている。   On the other hand, the flow path forming member 130 shown in FIG. 2 is made of an elongated metal plate made of stainless steel like the sensor chip 110 and has a rectangular shape in plan view whose outer shape matches the rectangular shape in plan view of the sensor chip 110 at the center of the surface. The first convex portion 131 is provided. Then, the upper surface of the first convex portion has an elliptical second shape whose overall length, width, and radius of curvature of the semicircular end portion are larger than the elliptical shape of the concave portion 112 of the sensor chip 110 in plan view. The convex part 132 is formed. In addition, two flow paths 138 and 139 are formed on the upper surface of the second convex portion 132 at a predetermined interval. Thus, when the sensor chip 110 is placed on the second convex portion 132 of the flow path forming member 130, the periphery of the concave portion of the sensor chip 110 and the second convex portion 132 of the flow path forming member 130 are shown in FIG. It comes to contact | abut in the area | region shown by the hatching of a). Hereinafter, this area is referred to as “contact area A”. The contact area A has a certain width that approximates the track shape of a so-called track and field event (hereinafter referred to as “track shape”) sandwiched between the first ellipse A1 and the second ellipse A2 that is larger than the first ellipse A1. It is an area. The width of the contact area A in which the sensor chip 110 comes into contact with the flow path forming member 130 is substantially the same as the penetration depth by laser beam welding.

以下、センサチップ110と流路形成部材130との接合の仕方について説明する。ます、流路形成部材130の第2の凸部132にセンサチップ110を上述したトラック状の当接領域Aが両者間に形成されるように位置決めする。そして、この状態で当接領域の外縁部全周にわたって図3の矢印LB1で示す方向からレーザービームを照射する。これによって、センサチップ110と流路形成部材130とは当接領域Aにおいて溶融して両者が接合され、センサチップ110と流路形成部材130との間に閉塞された流路を形成する。なお、溶接時には、溶け込みの外側、内側ともに還元ガス雰囲気にすることが好ましい。これによって、清浄度の高い接合部を得ることができる。   Hereinafter, a method of joining the sensor chip 110 and the flow path forming member 130 will be described. First, the sensor chip 110 is positioned on the second convex portion 132 of the flow path forming member 130 so that the above-described track-shaped contact region A is formed between the two. In this state, the laser beam is irradiated from the direction indicated by the arrow LB1 in FIG. 3 over the entire outer edge of the contact area. As a result, the sensor chip 110 and the flow path forming member 130 are melted in the contact area A and joined together to form a closed flow path between the sensor chip 110 and the flow path forming member 130. In welding, it is preferable to make a reducing gas atmosphere both inside and outside the penetration. As a result, it is possible to obtain a joint with high cleanliness.

このようにして溶接した溶接の溶け込み深さの状態を図3(a)のハッチング及び図3(b)の黒三角印として示す。同図から示すように、当接領域Aの幅(図3(a)の太線ハッチング部の幅)がレーザービーム溶接による溶け込み深さ(図3(b)の黒三角で表す溶け込み深さ)とほぼ合致して、結果的に当接領域Aが溶け込み領域WDと一致していることが分かる。   The state of the penetration depth of the welds thus welded is shown as hatching in FIG. 3 (a) and black triangle marks in FIG. 3 (b). As shown in the figure, the width of the contact area A (the width of the thick hatched portion in FIG. 3A) is the penetration depth by laser beam welding (the penetration depth represented by the black triangle in FIG. 3B). It can be seen that the contact area A coincides with the penetration area WD as a result.

続いて、以上のように製造されたフローセンサ1の作用について説明する。上述したように流路形成部材130の第2の凸部132とセンサチップ110の間にはトラック状に形成されかつ幅がレーザービーム溶接による溶け込み深さとほぼ合致した溶接の溶け込み部WD(実質的に当接領域Aと同一であって図3(a)における細かいハッチング領域)が全周にわたって形成される。なお、本実施形態にかかるフローセンサ1の場合、溶け込み深さが厚さ0.6mmのセンサチップ110の半分程度(0.3mm程度)の深さとなっている。そして、この領域近傍には不純物が入り込んで残留する図13に示したようないわゆるデッドスペースDSが生じていない(図3(a)において図13(a)に対応する粗いハッチング領域無し)。すなわち、フローセンサ1には幾何学的には容積はゼロであるが現実にはわずかな隙間ができたデッドスペースDSが生じていない。デッドスペースDSをなくすことができると洗浄が容易になり、高い清浄度を要求される製品にも使用可能となる。すなわち、プロセス流体の滞留が生じにくくなるので、パージ特性が改善し、半導体産業に用いられる質量流量計などの高い清浄度を要求される製品に好適に使用できるようになる。   Then, the effect | action of the flow sensor 1 manufactured as mentioned above is demonstrated. As described above, a weld penetration portion WD (substantially) formed in a track shape between the second convex portion 132 of the flow path forming member 130 and the sensor chip 110 and having a width substantially matching the penetration depth by laser beam welding. The fine hatching area in FIG. 3A that is the same as the contact area A is formed over the entire circumference. In the case of the flow sensor 1 according to the present embodiment, the penetration depth is about half (about 0.3 mm) of the sensor chip 110 having a thickness of 0.6 mm. In addition, a so-called dead space DS as shown in FIG. 13 in which impurities enter and remain in the vicinity of this region does not occur (in FIG. 3A, there is no rough hatching region corresponding to FIG. 13A). That is, the flow sensor 1 is geometrically zero in volume, but does not actually have a dead space DS with a slight gap. If the dead space DS can be eliminated, cleaning becomes easy and the product can be used for products that require high cleanliness. That is, the retention of the process fluid is less likely to occur, so the purge characteristics are improved, and the process fluid can be suitably used for products that require high cleanliness such as mass flow meters used in the semiconductor industry.

このようにデッドスペースDSを無くすことに加えて、溶接の溶け込み量を小さくすることができるので、熱歪を抑えてセンサデバイスの損傷を回避することが可能となる。また、デッドスペースDSの外側に溶接による固着部が生じるような従来の構造を有していないので、従来のように被測定流体からセンサチップ110のダイヤフラム部に圧力がかかり、これに応じてセンサチップ110と流路形成部材130との溶接接合部を支点としてその内側のデッドスペースDSの隙間が大きくなったり小さくなったりする不都合が生じない。そのため、このようなセンサチップの変形現象に伴ってセンサチップと流路形成部材との接触面積が変化することでセンサチップ110から流路形成部材130に熱が伝達しなくなるという不都合も生じない。その結果、これに起因するフローセンサ全体の熱伝達系のくずれが生じることもない。これによって、センサデバイスの感度を常に良好に保つことができ、フローセンサの出力特性を高レベルに維持することができる。   Thus, in addition to eliminating the dead space DS, the amount of welding penetration can be reduced, so that thermal strain can be suppressed and damage to the sensor device can be avoided. Further, since it does not have a conventional structure in which a fixed portion is formed by welding outside the dead space DS, pressure is applied to the diaphragm portion of the sensor chip 110 from the fluid to be measured as in the conventional case, and the sensor is accordingly detected. There is no inconvenience that the gap of the inner dead space DS becomes larger or smaller with the welded joint between the tip 110 and the flow path forming member 130 as a fulcrum. Therefore, there is no inconvenience that heat does not transfer from the sensor chip 110 to the flow path forming member 130 by changing the contact area between the sensor chip and the flow path forming member in accordance with the deformation phenomenon of the sensor chip. As a result, the heat transfer system of the entire flow sensor due to this does not break. As a result, the sensitivity of the sensor device can always be kept good, and the output characteristics of the flow sensor can be maintained at a high level.

続いて、本発明の第2の実施形態にかかるフローセンサについて説明する。なお、本発明の第1の実施形態にかかるフローセンサと同等の構成については対応する符号を図面に付して詳細な説明を省略する。   Subsequently, a flow sensor according to a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about the structure equivalent to the flow sensor concerning the 1st Embodiment of this invention, corresponding code | symbol is attached | subjected to drawing and detailed description is abbreviate | omitted.

本発明の第2の実施形態にかかるフローセンサ2は、図4に示すように、裏面に流路形成用の凹み部212を有し、表面に酸化膜(絶縁膜)220を介して流量測定用のセンサデバイス225が形成されたステンレス製のセンサチップ210と、センサチップ210の裏面と一体化して流路を形成する金属製の流路形成部材230とを備えている。   As shown in FIG. 4, the flow sensor 2 according to the second embodiment of the present invention has a recess 212 for forming a flow channel on the back surface, and measures the flow rate via an oxide film (insulating film) 220 on the front surface. The sensor chip 210 made of stainless steel in which the sensor device 225 for use is formed, and a metal flow path forming member 230 that forms a flow path integrally with the back surface of the sensor chip 210 are provided.

そして、かかるフローセンサ2は、図12に示した流路形成部材830と同一構造の流路形成部材230に図1に示したセンサチップ110と異なる形状のセンサチップ210を溶接することを特徴としている。   The flow sensor 2 is characterized in that a sensor chip 210 having a shape different from that of the sensor chip 110 shown in FIG. 1 is welded to a flow path forming member 230 having the same structure as the flow path forming member 830 shown in FIG. Yes.

以下、センサチップ210と流路形成部材230の構造について説明する。センサチップ210は、第1の実施形態にかかるセンサチップ110と基本的構成は共通するが、センサチップ210の凹み部212の周囲には、図4(a)に示すように、溶接ビームの溶け込み深さとほぼ同等の幅を有する土手状の溶接部215がいわゆるトラック状に形成されている。土手状の溶接部215の幅はセンサチップ210の厚さの半分程度であり、本実施形態の場合、0.3mm程度であって上述したように溶接の溶け込み量とほぼ等しくなっている。   Hereinafter, the structure of the sensor chip 210 and the flow path forming member 230 will be described. The sensor chip 210 has the same basic configuration as that of the sensor chip 110 according to the first embodiment. However, as shown in FIG. 4A, the welding beam is melted around the recess 212 of the sensor chip 210. A bank-like welded portion 215 having a width substantially equal to the depth is formed in a so-called track shape. The width of the bank-like welded portion 215 is about half of the thickness of the sensor chip 210, and in the case of the present embodiment, it is about 0.3 mm and is substantially equal to the welding penetration amount as described above.

一方、図4(b)に部分的に示す流路形成部材230は、センサチップ210と同様にステンレス製の細長い金属板からなり、表面中央に外形がセンサチップ210の平面視矩形状の外形とほぼ一致するように突設した平面視矩形状の凸部231と、凸部231に穿設された2つの流路238,239を有している。   On the other hand, the flow path forming member 230 partially shown in FIG. 4B is made of an elongated metal plate made of stainless steel like the sensor chip 210, and has an outer shape with a rectangular shape in plan view of the sensor chip 210 at the center of the surface. The projection 231 has a rectangular shape in plan view and protrudes so as to substantially match, and two channels 238 and 239 are formed in the projection 231.

そして、流路形成部材230の流路238,239の凸部側開口部周囲をセンサチップ210の溶接部215が囲うようにセンサチップ210を流路形成部材230の凸部231に位置決めする。これによって、センサチップ210はその溶接部215においてのみ流路形成部材230に当接する。そして、この当接領域は第1の実施形態と同様に全周にわたって溶接ビームの溶け込み深さとほぼ同等の幅を有するトラック状の当接領域Aとなる。次いで、当接領域Aの外周縁部全周に図4(c)に矢印LB2で示すようにレーザービームを照射することで、溶接ビームの溶け込み深さとほぼ同等の幅を有するトラック状の溶接領域WDを形成させ、センサチップ210を流路形成部材230に接合する。これによって、センサチップ210の一方の面にセンサデバイスが形成され、他方の面すなわちセンサチップ210と流路形成部材230とで形成された流路に被測定流体を流すことが可能なフローセンサ2を得ることができる。   Then, the sensor chip 210 is positioned on the convex portion 231 of the flow path forming member 230 so that the welded portion 215 of the sensor chip 210 surrounds the convex portion side openings around the flow paths 238 and 239 of the flow path forming member 230. As a result, the sensor chip 210 contacts the flow path forming member 230 only at the welded portion 215. Then, this contact region becomes a track-shaped contact region A having a width substantially equal to the penetration depth of the welding beam over the entire circumference as in the first embodiment. Next, the entire circumference of the outer peripheral edge of the contact area A is irradiated with a laser beam as indicated by an arrow LB2 in FIG. 4C, so that a track-like welding area having a width substantially equal to the penetration depth of the welding beam. WD is formed and the sensor chip 210 is joined to the flow path forming member 230. As a result, the sensor device is formed on one surface of the sensor chip 210, and the flow sensor 2 can flow the fluid to be measured through the other surface, that is, the flow path formed by the sensor chip 210 and the flow path forming member 230. Can be obtained.

以上のように溶接されたフローセンサ2は第1の実施形態と同様に流路形成部材230とセンサチップ210との間に不純物が入り込んで残留するいわゆるデッドスペースDSが生じていない。このようにデッドスペースDSを無くすこととに加えて溶接の溶け込み量を小さくすることができるので、熱歪を抑えてセンサデバイスの損傷を回避することができる。また、デッドスペースDSをほぼゼロにできると洗浄が容易になり、高い清浄度を要求される製品にも使用可能となる。   In the flow sensor 2 welded as described above, a so-called dead space DS in which impurities enter and remain between the flow path forming member 230 and the sensor chip 210 is not generated as in the first embodiment. Thus, in addition to eliminating the dead space DS, the amount of welding penetration can be reduced, so that thermal strain can be suppressed and damage to the sensor device can be avoided. Further, if the dead space DS can be made almost zero, cleaning becomes easy and it can be used for products that require high cleanliness.

また、従来のような被測定流体から受けるセンサチップ225の変形現象が生じないので、これに起因するフローセンサ全体の熱伝達系のくずれが生じることもない。これによって、センサデバイス225の感度を常に良好に保つことができ、フローセンサ2の出力特性を高レベルに維持することができる。   Further, since the deformation phenomenon of the sensor chip 225 received from the fluid to be measured as in the conventional case does not occur, the heat transfer system of the entire flow sensor due to this phenomenon does not occur. As a result, the sensitivity of the sensor device 225 can always be kept good, and the output characteristics of the flow sensor 2 can be maintained at a high level.

続いて、本発明の第3の実施形態にかかるフローセンサについて説明する。なお、上述した実施形態にかかるフローセンサと同等の構成については対応する符号を図面に付して詳細な説明を省略する。   Subsequently, a flow sensor according to a third embodiment of the present invention will be described. In addition, about the structure equivalent to the flow sensor concerning embodiment mentioned above, a corresponding code | symbol is attached | subjected to drawing and detailed description is abbreviate | omitted.

本発明の第3の実施形態にかかるフローセンサ3は、図5に示すように、裏面に流路形成用の凹み部312を有し、表面に酸化膜(絶縁膜)320を介して流量測定用のセンサデバイス325が形成されたステンレス製のセンサチップ310と、センサチップ310の裏面と一体化して流路を形成する金属製の流路形成部材330とを備えている。   As shown in FIG. 5, the flow sensor 3 according to the third embodiment of the present invention has a recess portion 312 for forming a flow path on the back surface, and measures the flow rate via an oxide film (insulating film) 320 on the front surface. For example, a sensor chip 310 made of stainless steel on which a sensor device 325 is formed, and a metal channel forming member 330 that forms a channel by being integrated with the back surface of the sensor chip 310.

そして、かかるフローセンサ3は、第1の実施形態にかかる流路形成部材130と同一構造の流路形成部材330に第2の実施形態にかかるセンサチップ210と同一形状のセンサチップ310を溶接することを特徴としている。   The flow sensor 3 welds the sensor chip 310 having the same shape as the sensor chip 210 according to the second embodiment to the flow path forming member 330 having the same structure as the flow path forming member 130 according to the first embodiment. It is characterized by that.

以下、センサチップ310と流路形成部材330の構造について説明する。センサチップ310は、第2の実施形態にかかるセンサチップ210と同様に、センサチップ310の凹み部312の周囲に、図5(a)に示すような溶接ビームの溶け込み深さとほぼ同等の幅を有する土手状の溶接部315がトラック状に形成されている。なお、土手状の溶接部315の幅はセンサチップ310の厚さの半分程度であり、本実施形態の場合、0.3mm程度であって上述したように溶接の溶け込み量とほぼ等しくなっている。   Hereinafter, the structure of the sensor chip 310 and the flow path forming member 330 will be described. Like the sensor chip 210 according to the second embodiment, the sensor chip 310 has a width substantially equal to the penetration depth of the welding beam as shown in FIG. 5A around the recess 312 of the sensor chip 310. A bank-like welded portion 315 having a track shape is formed. The width of the bank-like welded portion 315 is about half of the thickness of the sensor chip 310, and in the case of the present embodiment, it is about 0.3 mm and is substantially equal to the welding penetration amount as described above. .

一方、図5(b)に部分的に示す流路形成部材330は、第1の実施形態にかかる流路形成部材130と同様に、ステンレス製の細長い金属板からなり、表面中央に外形がセンサチップ310の平面視矩形状の外形と合致した平面視矩形状の第1の凸部331を有している。そして、第1の凸部上面には平面視でセンサチップ310の凹み部312の長円よりも長さ、幅、及び曲率半径が一定量だけ大きい長円状の第2の凸部332が形成されている。また、第2の凸部332の上面には上述した2つの流路338,339が所定間隔で穿設されている。これによって、流路形成部材330の第2の凸部332にセンサチップ310を載置したとき、センサチップ310の溶接部315と流路形成部材330の第2の凸部332とが図5(a)のトラック状をなす当接領域Aで当接するようになる。なお、このトラック状領域の幅は上述の実施形態と同様にレーザービーム溶接による溶け込み深さとほぼ合致する幅となっている。   On the other hand, the flow path forming member 330 partially shown in FIG. 5B is made of a long and narrow stainless steel plate, like the flow path forming member 130 according to the first embodiment, and has an outer shape at the center of the surface. The chip 310 has a first convex portion 331 having a rectangular shape in plan view that matches the outer shape of the rectangular shape in plan view. Then, on the upper surface of the first convex portion, an oval second convex portion 332 having a length, a width, and a radius of curvature larger than the ellipse of the concave portion 312 of the sensor chip 310 in a plan view is formed. Has been. Further, the above-described two flow paths 338 and 339 are formed at predetermined intervals on the upper surface of the second convex portion 332. Thus, when the sensor chip 310 is placed on the second convex portion 332 of the flow path forming member 330, the welded portion 315 of the sensor chip 310 and the second convex portion 332 of the flow path forming member 330 are shown in FIG. The contact is made in the contact area A having the track shape of a). The width of the track-like region is substantially the same as the penetration depth by laser beam welding as in the above-described embodiment.

フローセンサ310と流路形成部材330を接合するときは、まず流路形成部材330の第2の凸部332にセンサチップ310の溶接部315が合致するようにセンサチップ310を流路形成部材330に位置決めする。これによって、両者は第1の実施形態と同様に全周にわたって溶接ビームの溶け込み深さとほぼ同等の幅を有するトラック状の当接領域Aで接触する。次いで、当接領域Aの外周縁部全周に図5(c)に矢印LB3で示すようにレーザービームを照射することで、溶接ビームの溶け込み深さとほぼ同等の幅を有するトラック状の溶接領域WDを形成させ、センサチップ310を流路形成部材330に接合する。これによって、センサチップ310の一方の面にセンサデバイス325が形成され、他方の面すなわちセンサチップ310と流路形成部材330とで形成された流路に被測定流体を流すことが可能なフローセンサ3を得ることができる。   When the flow sensor 310 and the flow path forming member 330 are joined, first, the sensor chip 310 is attached to the flow path forming member 330 such that the welded portion 315 of the sensor chip 310 matches the second convex portion 332 of the flow path forming member 330. Position to. As a result, both contact with each other in the track-like contact area A having a width substantially equal to the penetration depth of the welding beam over the entire circumference as in the first embodiment. Next, the entire circumference of the outer peripheral edge of the contact area A is irradiated with a laser beam as shown by an arrow LB3 in FIG. 5C, so that a track-shaped welding area having a width substantially equal to the penetration depth of the welding beam. WD is formed and the sensor chip 310 is joined to the flow path forming member 330. As a result, the sensor device 325 is formed on one surface of the sensor chip 310, and the flow sensor capable of flowing the fluid to be measured through the other surface, that is, the flow path formed by the sensor chip 310 and the flow path forming member 330. 3 can be obtained.

以上のように溶接されたフローセンサ3は第1の実施形態と同様に流路形成部材330とセンサチップ310との間に不純物が入り込んで残留するいわゆるデッドスペースDSが生じていない。このようにデッドスペースDSを無くすことに加えて溶接の溶け込み量を小さくすることができるので、熱歪を抑えてセンサデバイス325の損傷を回避することができる。また、デッドスペースDSをほぼゼロにできると洗浄が容易になり、高い清浄度を要求される製品にも使用可能となる。   In the flow sensor 3 welded as described above, a so-called dead space DS in which impurities enter and remain between the flow path forming member 330 and the sensor chip 310 does not occur as in the first embodiment. Thus, in addition to eliminating the dead space DS, the amount of welding penetration can be reduced, so that thermal strain can be suppressed and damage to the sensor device 325 can be avoided. Further, if the dead space DS can be made almost zero, cleaning becomes easy and it can be used for products that require high cleanliness.

また、従来のような被測定流体から受けるセンサチップ325の変形現象が生じないので、これに起因するフローセンサ全体の熱伝達系のくずれが生じることもない。これによって、センサデバイス325の感度を常に良好に保つことができ、フローセンサ3の出力特性を高レベルに維持することができる。   Further, since the deformation phenomenon of the sensor chip 325 received from the fluid to be measured as in the conventional case does not occur, the heat transfer system of the entire flow sensor due to this phenomenon does not occur. As a result, the sensitivity of the sensor device 325 can always be kept good, and the output characteristics of the flow sensor 3 can be maintained at a high level.

これに加えて、レーザー溶接する周面が流路形成部材330における第2の凸部332の高さとセンサチップ310における溶接部315の高さとを合わせた幅(図5(c)における高さH1参照)を有する領域として形成されているので、上述の実施形態にかかるフローセンサ1,2よりもレーザー溶接する周面領域が広くなり、レーザー溶接作業がやり易くなるという付加的なメリットが生じる。   In addition to this, the peripheral surface to be laser-welded is a width (height H1 in FIG. 5C) obtained by combining the height of the second convex portion 332 in the flow path forming member 330 and the height of the welded portion 315 in the sensor chip 310. Therefore, the peripheral surface area to be laser-welded is wider than the flow sensors 1 and 2 according to the above-described embodiment, and the additional merit that the laser welding work is facilitated is generated.

続いて、本発明の第4の実施形態にかかるフローセンサについて説明する。なお、上述した実施形態にかかるフローセンサと同等の構成については対応する符号を図面に付して詳細な説明を省略する。   Subsequently, a flow sensor according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In addition, about the structure equivalent to the flow sensor concerning embodiment mentioned above, a corresponding code | symbol is attached | subjected to drawing and detailed description is abbreviate | omitted.

本発明の第4の実施形態にかかるフローセンサは、図6に示すように、裏面に流路形成用の凹み部412を有し、表面に酸化膜(絶縁膜)420を介して流量測定用のセンサデバイス425が形成されたステンレス製のセンサチップ410と、センサチップ410の裏面と一体化して流路を形成する金属製の流路形成部材430とを備えている。   As shown in FIG. 6, the flow sensor according to the fourth embodiment of the present invention has a recess 412 for forming a flow channel on the back surface, and is used for flow measurement via an oxide film (insulating film) 420 on the front surface. The sensor chip 410 made of stainless steel on which the sensor device 425 is formed, and a metal flow path forming member 430 that forms a flow path integrally with the back surface of the sensor chip 410 are provided.

そして、かかるフローセンサ4は、第3の実施形態にかかる流路形成部材330と異なる構造の流路形成部材430に第1の実施形態にかかるセンサチップ110と同一構造のセンサチップ410を溶接することを特徴としている。   The flow sensor 4 welds the sensor chip 410 having the same structure as the sensor chip 110 according to the first embodiment to the flow path forming member 430 having a structure different from that of the flow path forming member 330 according to the third embodiment. It is characterized by that.

センサチップ410は、板厚が0.6mm程度の薄くて細長い矩形の板状に形成され、センサチップ410の裏面側中央部には、凹み部412が形成されている。凹み部412の平面視における形状は長円形状を有している。   The sensor chip 410 is formed in a thin and elongated rectangular plate shape with a plate thickness of about 0.6 mm, and a recess 412 is formed at the center of the back side of the sensor chip 410. The shape of the recess 412 in plan view has an oval shape.

一方、図6(b)に部分的に示す流路形成部材430は、上述の実施形態にかかる流路形成部材と同様に、ステンレス製の細長い金属板からなり、表面中央に外形がセンサチップ410の平面視矩形状の外形と合致した平面視矩形状の凸部431が形成されている。また、凸部上面には平面視でセンサチップ410の凹み部412よりも長さ、幅、及び曲率半径が一定量だけ大きい土手状の溶接凸部435が形成されている点で上述の実施形態にかかる流路形成部材と構成が異なる。また、溶接凸部435の内側には2つの流路438,439が所定間隔で穿設されている。これによって、流路形成部材430の溶接凸部435にセンサチップ410を載置したとき、センサチップ410の凹み部周囲と流路形成部材430の溶接凸部435とが図6(b)のトラック状の当接領域Aで当接するようになる。そして、この当接領域Aの溶接幅は上述の実施形態と同様にレーザービーム溶接による溶け込み深さとほぼ合致する幅となっている。   On the other hand, the flow path forming member 430 partially shown in FIG. 6B is made of a long and narrow stainless steel plate, like the flow path forming member according to the above-described embodiment, and has an outer shape at the center of the surface. A convex portion 431 having a rectangular shape in plan view that matches the outer shape of the rectangular shape in plan view is formed. In addition, the above-described embodiment is such that a bank-like welded convex portion 435 having a length, a width, and a radius of curvature larger than the concave portion 412 of the sensor chip 410 in a plan view is formed on the upper surface of the convex portion. The configuration differs from that of the flow path forming member. In addition, two flow paths 438 and 439 are formed at predetermined intervals inside the welding projection 435. Accordingly, when the sensor chip 410 is placed on the welding convex portion 435 of the flow path forming member 430, the periphery of the concave portion of the sensor chip 410 and the welding convex portion 435 of the flow path forming member 430 are tracked as shown in FIG. It comes to contact in the contact area A. The welding width of the contact area A is a width that substantially matches the penetration depth by laser beam welding, as in the above-described embodiment.

センサチップ410を流路形成部材430に接合させるにあたって、流路形成部材430の溶接凸部435にセンサチップ410の凹み部周囲が当接するようにセンサチップ410を流路形成部材440に位置決めする。これによって、両者は第1の実施形態と同様に全周にわたって溶接ビームの溶け込み深さとほぼ同等の幅を有するトラック状の当接領域Aで接触する。次いで、当接領域Aの外周縁部全周に図6(c)に矢印LB4で示すようにレーザービームを照射することで、溶接ビームの溶け込み深さとほぼ同等の幅を有するトラック状の溶接領域WDを形成させ、センサチップ410を流路形成部材430に接合する。これによって、センサチップ410の一方の面にセンサデバイス425が形成され、他方の面すなわちセンサチップ410と流路形成部材430とで形成された流路に被測定流体を流すことが可能なフローセンサ4を得ることができる。   In joining the sensor chip 410 to the flow path forming member 430, the sensor chip 410 is positioned on the flow path forming member 440 such that the periphery of the recess of the sensor chip 410 abuts on the welding convex portion 435 of the flow path forming member 430. As a result, both contact with each other in the track-like contact area A having a width substantially equal to the penetration depth of the welding beam over the entire circumference as in the first embodiment. Next, the entire circumference of the outer peripheral edge of the contact area A is irradiated with a laser beam as shown by an arrow LB4 in FIG. 6C, so that a track-like welding area having a width substantially equal to the penetration depth of the welding beam. WD is formed and the sensor chip 410 is joined to the flow path forming member 430. As a result, the sensor device 425 is formed on one surface of the sensor chip 410, and the flow sensor capable of flowing the fluid to be measured through the other surface, that is, the flow path formed by the sensor chip 410 and the flow path forming member 430. 4 can be obtained.

以上のように溶接されたフローセンサ4は第1の実施形態と同様に流路形成部材430とセンサチップ410との間に不純物が入り込んで残留するいわゆるデッドスペースDSが生じていない。このようにデッドスペースDSを無くすことに加えて、溶接の溶け込み量を小さくすることができるので、熱歪を抑えてセンサデバイス425の損傷を回避することができる。また、デッドスペースDSをほぼゼロにできると洗浄が容易になり、高い清浄度を要求される製品にも使用可能となる。   In the flow sensor 4 welded as described above, a so-called dead space DS in which impurities enter and remain between the flow path forming member 430 and the sensor chip 410 does not occur as in the first embodiment. Thus, in addition to eliminating the dead space DS, the amount of welding penetration can be reduced, so that thermal strain can be suppressed and damage to the sensor device 425 can be avoided. Further, if the dead space DS can be made almost zero, cleaning becomes easy and it can be used for products that require high cleanliness.

また、従来のような被測定流体から受けるセンサチップ410の変形現象が生じないので、これに起因するフローセンサ全体の熱伝達系のくずれが生じることもない。これによって、センサデバイス425の感度を常に良好に保つことができ、フローセンサ4の出力特性を高レベルに維持することができる。   Further, since the deformation phenomenon of the sensor chip 410 received from the fluid to be measured as in the conventional case does not occur, the heat transfer system of the entire flow sensor due to this phenomenon does not occur. As a result, the sensitivity of the sensor device 425 can always be kept good, and the output characteristics of the flow sensor 4 can be maintained at a high level.

続いて、本発明の第5の実施形態にかかるフローセンサについて説明する。なお、本発明の第5の実施形態にかかるフローセンサと同等の構成については対応する符号を図面に付して詳細な説明を省略する。   Subsequently, a flow sensor according to a fifth embodiment of the present invention will be described. In addition, about the structure equivalent to the flow sensor concerning the 5th Embodiment of this invention, corresponding code | symbol is attached | subjected to drawing and detailed description is abbreviate | omitted.

本発明の第5の実施形態にかかるフローセンサ5は、図7に示すように、裏面に流路形成用の凹み部512を有し、表面に酸化膜(絶縁層)520を介して流量測定用の検出部525が形成されたステンレス製のセンサチップ510と、センサチップ510の裏面と一体化して流路を形成する金属製の流路形成部材530とを備えている。   As shown in FIG. 7, the flow sensor 5 according to the fifth embodiment of the present invention has a recess 512 for forming a flow channel on the back surface, and measures the flow rate through an oxide film (insulating layer) 520 on the front surface. The sensor chip 510 made of stainless steel on which the detection unit 525 is formed and the metal flow path forming member 530 that forms a flow path integrally with the back surface of the sensor chip 510 are provided.

そして、かかるフローセンサ5は、第4の実施形態にかかる流路形成部材430と同一構造の流路形成部材530に第2の実施形態にかかるセンサチップ210と同一構造のセンサチップ510を溶接することを特徴としている。   The flow sensor 5 welds the sensor chip 510 having the same structure as the sensor chip 210 according to the second embodiment to the flow path forming member 530 having the same structure as the flow path forming member 430 according to the fourth embodiment. It is characterized by that.

センサチップ510には、第2の実施形態にかかるセンサチップと同様に凹み部512の周囲に、図7(a)に示すような溶接ビームの溶け込み深さとほぼ同等の幅を有する土手状の溶接部515がトラック状に形成されている。土手状の溶接部515の幅はセンサチップ510の厚さの半分程度であり、本実施形態の場合、0.3mm程度であって上述したように溶接の溶け込み量とほぼ等しくなっている。   As with the sensor chip according to the second embodiment, the sensor chip 510 has a bank-like weld having a width substantially equal to the penetration depth of the welding beam as shown in FIG. A portion 515 is formed in a track shape. The width of the bank-like welded portion 515 is about half of the thickness of the sensor chip 510, and in the case of the present embodiment, it is about 0.3 mm and is substantially equal to the welding penetration amount as described above.

一方、図7(b)に部分的に示す流路形成部材530は、第4の実施形態にかかる流路形成部材430と同様に、ステンレス製の細長い金属板からなり、表面中央に外形がセンサチップ510の平面視矩形状の外形と合致した平面視矩形状の凸部531を有している。そして、凸部上面には平面視でセンサチップ510の土手状の溶接部515と長さ、幅、及び曲率半径が一致する土手状の溶接部535がトラック状に形成されている。また、溶接部535で囲まれる領域には2つの流路538,539が所定間隔で穿設されている。これによって、流路形成部材530にセンサチップ510を適所に位置決めすると、センサチップ510の溶接部515と流路形成部材530の溶接部535とが図7(a)のトラック状をなす当接領域Aで接触するようになる。そして、この幅は上述の実施形態と同様にレーザービーム溶接による溶け込み深さとほぼ合致する幅となっている。   On the other hand, the flow path forming member 530 partially shown in FIG. 7B is made of a long and narrow stainless steel plate, like the flow path forming member 430 according to the fourth embodiment, and has an outer shape at the center of the surface. A convex portion 531 having a rectangular shape in plan view that matches the outer shape of the chip 510 having a rectangular shape in plan view is provided. A bank-like welded portion 535 having a length, a width, and a curvature radius that matches the bank-like welded portion 515 of the sensor chip 510 in a plan view is formed in a track shape on the upper surface of the convex portion. In addition, two flow paths 538 and 539 are formed at predetermined intervals in a region surrounded by the welded portion 535. As a result, when the sensor chip 510 is positioned at an appropriate position on the flow path forming member 530, the contact portion where the welded portion 515 of the sensor chip 510 and the welded portion 535 of the flow path forming member 530 form the track shape of FIG. A comes in contact. And this width | variety is a width | variety which corresponds substantially with the penetration depth by laser beam welding similarly to the above-mentioned embodiment.

センサチップ510を流路形成部材530に接合するにあたって、まず流路形成部材530の溶接部535にセンサチップ510の溶接部515が合致するようにセンサチップ510を流路形成部材530に位置決めする。これによって、両者は第1の実施形態と同様に全周にわたって溶接ビームの溶け込み深さとほぼ同等の幅を有するトラック状の当接領域Aで接触する。次いで、当接領域Aの外周縁部全周に図7(c)に矢印LB5で示すようにレーザービームを照射することで、溶接ビームの溶け込み深さとほぼ同等の幅を有するトラック状の溶接領域WDを形成させ、センサチップ510を流路形成部材530に接合する。これによって、センサチップ510の一方の面にセンサデバイス525が形成され、他方の面すなわちセンサチップ510と流路形成部材530とで形成された流路に被測定流体を流すことが可能なフローセンサ5を得ることができる。   In joining the sensor chip 510 to the flow path forming member 530, first, the sensor chip 510 is positioned on the flow path forming member 530 so that the welded portion 515 of the sensor chip 510 matches the welded portion 535 of the flow path forming member 530. As a result, both contact with each other in the track-like contact area A having a width substantially equal to the penetration depth of the welding beam over the entire circumference as in the first embodiment. Next, the entire circumference of the outer peripheral edge of the contact area A is irradiated with a laser beam as shown by an arrow LB5 in FIG. 7C, so that a track-like welding area having a width substantially equal to the penetration depth of the welding beam. WD is formed and the sensor chip 510 is joined to the flow path forming member 530. Accordingly, the sensor device 525 is formed on one surface of the sensor chip 510, and the flow sensor capable of flowing the fluid to be measured through the other surface, that is, the flow path formed by the sensor chip 510 and the flow path forming member 530. 5 can be obtained.

以上のように溶接されたフローセンサ5は第1乃至第4実施形態と同様に流路形成部材530とセンサチップ510との間に不純物が入り込んで残留するいわゆるデッドスペースDSが生じていない。このようにデッドスペースDSを無くすことに加えて溶接の溶け込み量を小さくすることができるので、熱歪を抑えてセンサデバイス525の損傷を回避することができる。また、デッドスペースDSをほぼゼロにできると洗浄が容易になり、高い清浄度を要求される製品にも使用可能となる。   As in the first to fourth embodiments, the flow sensor 5 welded as described above has no so-called dead space DS in which impurities enter and remain between the flow path forming member 530 and the sensor chip 510. Thus, in addition to eliminating the dead space DS, the amount of welding penetration can be reduced, so that thermal strain can be suppressed and damage to the sensor device 525 can be avoided. Further, if the dead space DS can be made almost zero, cleaning becomes easy and it can be used for products that require high cleanliness.

また、従来のような被測定流体から受けるセンサチップ510の変形現象が生じないので、これに起因するフローセンサ全体の熱伝達系のくずれが生じることもない。これによって、センサデバイス525の感度を常に良好に保つことができ、フローセンサ5の出力特性を高レベルに維持することができる。   Further, since the deformation phenomenon of the sensor chip 510 received from the fluid to be measured as in the conventional case does not occur, the heat transfer system of the entire flow sensor due to this phenomenon does not occur. As a result, the sensitivity of the sensor device 525 can always be kept good, and the output characteristics of the flow sensor 5 can be maintained at a high level.

これに加えて、レーザー溶接する周面が流路形成部材530における溶接部535の高さとセンサチップ510における溶接部515の高さとを合わせた幅(図7(c)における高さH2参照)を有する領域として形成されているので、上述の第1、第2、及び第4実施形態にかかるフローセンサ1,2,4よりもレーザー溶接する周面領域が広くなり、レーザー溶接作業がやり易くなるという付加的なメリットが生じる。   In addition to this, the peripheral surface to be laser-welded has a width (see height H2 in FIG. 7C) obtained by combining the height of the welded portion 535 in the flow path forming member 530 and the height of the welded portion 515 in the sensor chip 510. Since it is formed as a region having a peripheral surface region to be laser-welded becomes wider than the flow sensors 1, 2, and 4 according to the first, second, and fourth embodiments described above, it is easy to perform laser welding work. An additional merit is generated.

本実施形態に関するフローセンサは、流路中を流れる腐食性流体の流速又は流量を計測するのに特に適しているが、これに限定されることはなく、例えば粉塵等が多く含まれる気体の測定であってセンサデバイス部を直接被測定流体に接触させることのできないような場合の流量測定にも適用可能である。   The flow sensor according to the present embodiment is particularly suitable for measuring the flow velocity or flow rate of the corrosive fluid flowing in the flow path, but is not limited to this, for example, measurement of gas containing a lot of dust and the like. Thus, the present invention can also be applied to flow rate measurement in the case where the sensor device unit cannot be brought into direct contact with the fluid to be measured.

本発明の第1の実施形態にかかるフローセンサのセンサチップを凹み部側から見た平面図(図1(a))及び長手方向中心線に沿った断面図(図1(b))である。It is the top view (Drawing 1 (a)) which looked at the sensor chip of the flow sensor concerning a 1st embodiment of the present invention from the dent part side, and the sectional view (Drawing 1 (b)) along the longitudinal direction center line. . 本発明の第1の実施形態にかかるフローセンサの流路形成部材を部分的に示した平面図(図2(a))、及び図2(a)の長手方向中心線に沿った一部断面図(図2(b))である。The top view (Drawing 2 (a)) which showed the channel formation member of the flow sensor concerning a 1st embodiment of the present invention partially, and a partial section along the longitudinal direction center line of Drawing 2 (a) It is a figure (FIG.2 (b)). 図1に示したセンサチップを図2に示した流路形成部材に溶接した場合の溶け込み深さをセンサチップの上方から透過的に示した図(図3(a))、及び図3(a)の長手方向中心線に沿って示した断面図(図3(b))である。FIG. 3A is a view transparently showing the penetration depth from above the sensor chip when the sensor chip shown in FIG. 1 is welded to the flow path forming member shown in FIG. ) Is a cross-sectional view taken along the longitudinal center line (FIG. 3B). 本発明の第2の実施形態にかかるフローセンサを示した図であり、センサチップを凹み部側から見た平面図(図4(a))、流路形成部材を部分的に示した平面図(図4(b))、及びセンサチップを流路形成部材に溶接した状態を長手方向中心線に沿って示した断面図(図4(c))である。It is the figure which showed the flow sensor concerning the 2nd Embodiment of this invention, the top view (FIG.4 (a)) which looked at the sensor chip from the dent part side, and the top view which showed the flow-path formation member partially (FIG. 4B), and a sectional view (FIG. 4C) showing a state in which the sensor chip is welded to the flow path forming member along the longitudinal center line. 本発明の第3の実施形態にかかるフローセンサを示した図であり、センサチップを凹み部側から見た平面図(図5(a))、流路形成部材を部分的に示した平面図(図5(b))、及びセンサチップを流路形成部材に溶接した状態を長手方向中心線に沿って示した断面図(図5(c))である。It is the figure which showed the flow sensor concerning the 3rd Embodiment of this invention, and is the top view (FIG.5 (a)) which looked at the sensor chip from the dent part side, The top view which showed the flow-path formation member partially (FIG. 5B), and a cross-sectional view (FIG. 5C) showing a state in which the sensor chip is welded to the flow path forming member along the longitudinal center line. 本発明の第4の実施形態にかかるフローセンサを示した図であり、センサチップを凹み部側から見た平面図(図6(a))、流路形成部材を部分的に示した平面図(図6(b))、及びセンサチップを流路形成部材に溶接した状態を長手方向中心線に沿って示した断面図(図6(c))である。It is the figure which showed the flow sensor concerning the 4th Embodiment of this invention, the top view (FIG. 6 (a)) which looked at the sensor chip from the dent part side, and the top view which showed the flow-path formation member partially (FIG. 6B), and a cross-sectional view (FIG. 6C) showing a state in which the sensor chip is welded to the flow path forming member along the longitudinal center line. 本発明の第5の実施形態にかかるフローセンサを示した図であり、センサチップを凹み部側から見た平面図(図7(a))、流路形成部材を部分的に示した平面図(図7(b))、及びセンサチップを流路形成部材に溶接した状態を長手方向中心線に沿って示した断面図(図7(c))である。It is the figure which showed the flow sensor concerning the 5th Embodiment of this invention, and the top view (FIG.7 (a)) which looked at the sensor chip from the dent part side, The top view which showed the flow-path formation member partially It is sectional drawing (FIG.7 (c)) which showed the state which welded the sensor chip to the flow-path formation member (FIG.7 (b)) and the longitudinal direction centerline. 本発明の第1乃至第5の実施形態にかかるフローセンサのセンサデバイスを示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the sensor device of the flow sensor concerning the 1st thru | or 5th embodiment of this invention. 従来のフローセンサの構造を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the structure of the conventional flow sensor. 図9に示すフローセンサの改良型フローセンサを示した断面図である。It is sectional drawing which showed the improved flow sensor of the flow sensor shown in FIG. 図10に示したフローセンサのセンサチップをその凹み部側から見た平面図(図11(a))、及び長手方向中心線に沿った断面図(図11(b))である。It is the top view (Drawing 11 (a)) which looked at the sensor chip of the flow sensor shown in Drawing 10 from the dent side, and the sectional view (Drawing 11 (b)) along the longitudinal direction center line. 図10に示したフローセンサの流路形成部材の部分的平面図(図12(a))、及び部分的断面図(図12(b))である。FIG. 12 is a partial plan view (FIG. 12A) and a partial cross-sectional view (FIG. 12B) of the flow path forming member of the flow sensor shown in FIG. 10. 図11に示したセンサチップを図12に示した流路形成部材に溶接した場合の溶け込み深さをセンサチップの上方から透過的に示した平面図(図13(a))、及び長手方向中心線に沿って示した断面図(図13(b))である。FIG. 13A is a plan view transparently showing the penetration depth from above the sensor chip when the sensor chip shown in FIG. 11 is welded to the flow path forming member shown in FIG. It is sectional drawing (FIG.13 (b)) shown along the line. 図13の溶け込み深さよりも深く溶け込んだ状態をセンサチップの上方から示した平面図(図14(a))、及び長手方向中心線に沿って示した断面図(図14(b))である。It is the top view (Drawing 14 (a)) which showed the state which melted deeper than the penetration depth of Drawing 13 from the upper part of a sensor chip, and the sectional view (Drawing 14 (b)) shown along the longitudinal direction center line. .

符号の説明Explanation of symbols

1〜5 フローセンサ
110,210,310,410,510 センサチップ
112,212,312,412,512 凹み部
120,220,320,420,520 酸化膜
125,225,325,425,525 センサデバイス
130,230,330,430,530 流路形成部材
131,231,331,431,531 凸部
132,332 凸部
138,139,238,239,338,339,438,439,538,539 流路
215,315,515 溶接部
435,535 溶接部
1-5 Flow sensor 110, 210, 310, 410, 510 Sensor chip 112, 212, 312, 412, 512 Recessed part 120, 220, 320, 420, 520 Oxide film 125, 225, 325, 425, 525 Sensor device 130 , 230, 330, 430, 530 Channel forming member 131, 231, 331, 431, 531 Convex part 132, 332 Convex part 138, 139, 238, 239, 338, 339, 438, 439, 538, 539 Channel 215 , 315,515 Welded part 435,535 Welded part

Claims (3)

裏面に流路形成用の凹み部を有し、表面に絶縁層を介して流量測定用のセンサ部を形成した金属製のセンサチップと、前記センサチップの裏面と一体化して被測定流体の流路を形成する金属製の流路形成部材とを備えたフローセンサであって、
前記流路形成部材と前記センサチップの凹み部の周囲とが一定の幅で当接するようになっており、当該当接部が溶接ビームの溶け込み深さとほぼ同等の幅の溶接部を形成していることを特徴とするフローセンサ。
A metal sensor chip having a recess for forming a flow path on the back surface and a sensor unit for flow rate measurement formed on the front surface via an insulating layer, and the flow of the fluid to be measured integrated with the back surface of the sensor chip A flow sensor comprising a metal flow path forming member that forms a path,
The flow path forming member and the periphery of the recess of the sensor chip are in contact with each other with a constant width, and the contact portion forms a weld portion having a width substantially equal to the penetration depth of the welding beam. A flow sensor characterized by
裏面に流路形成用の凹み部を有し、表面に絶縁層を介して流量測定用のセンサ部を形成した金属製のセンサチップと、前記センサチップの裏面と一体化して被測定流体の流路を形成する金属製の流路形成部材とを備えたフローセンサであって、
前記センサチップの凹み部の周囲に溶接ビームの溶け込み深さとほぼ同等の幅を有する土手状の溶接部が形成されていることを特徴とするフローセンサ。
A metal sensor chip having a recess for forming a flow path on the back surface and a sensor unit for flow rate measurement formed on the front surface via an insulating layer, and the flow of the fluid to be measured integrated with the back surface of the sensor chip A flow sensor comprising a metal flow path forming member that forms a path,
A flow sensor characterized in that a bank-like welded portion having a width substantially equal to the penetration depth of the welding beam is formed around the recess of the sensor chip.
裏面に流路形成用の凹み部を有し、表面に絶縁層を介して流量測定用のセンサ部を形成した金属製のセンサチップと、前記センサチップの裏面と一体化して被測定流体の流路を形成する金属製の流路形成部材とを備えたフローセンサであって、
前記流路形成部材の、前記センサチップの凹み部の周囲に対応する位置に溶接ビームの深さとほぼ同等の幅を有する土手状の溶接部を形成したことを特徴とするフローセンサ。
A metal sensor chip having a recess for forming a flow path on the back surface and a sensor unit for flow rate measurement formed on the front surface via an insulating layer, and the flow of the fluid to be measured integrated with the back surface of the sensor chip A flow sensor comprising a metal flow path forming member that forms a path,
A flow sensor characterized in that a bank-like welded portion having a width substantially equal to the depth of the welding beam is formed at a position corresponding to the periphery of the recessed portion of the sensor chip of the flow path forming member.
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