JP2010230390A - Flow sensor and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はフローセンサ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a flow sensor and a manufacturing method thereof.
例えば、半導体製造装置に使用するガス等の流体の流量を検出する流量測定装置(フローセンサ)として、流体に熱を付与して所定位置における流体の温度差を測定することにより流量を測定する熱式の流量測定装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 For example, as a flow measurement device (flow sensor) that detects the flow rate of a fluid such as a gas used in a semiconductor manufacturing apparatus, heat that measures the flow rate by applying heat to the fluid and measuring the temperature difference of the fluid at a predetermined position A flow rate measuring device of the type has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
フローセンサaを斜め上方から見下ろした斜視図を図3に示す。フローセンサaは、フローセンサチップ2と、下面3aがフローセンサチップ2の上面2aに接合され当該フローセンサチップ2と協働してガス等の被測定流体の微小な流路4を形成する流路形成部材3と、を備える。流路形成部材3は、透明なガラスチップから成る。流路4の両端部には、流路形成部材3の上面3bに開口する流体導入口4a、流体導出口4bが形成されている。つまり、被測定流体(以下「ガス」という)は、流路4の流体導入口4aから流路4内に導入され流体導出口4bから導出される。
FIG. 3 shows a perspective view of the flow sensor a as viewed from obliquely above. In the flow sensor a, a
フローセンサチップ2は、シリコン基板5を備える。シリコン基板5の上面には、図4及び5に示すように、窒化シリコン又は二酸化シリコンの絶縁膜(薄膜)6が形成されている。絶縁膜6の上面には、流路4の中央位置と対応する位置に流量検出部(センサ部)7が形成されている。流量検出部7は、窒化シリコン又は二酸化シリコンの絶縁膜8により被覆されている。なお、図3において絶縁膜6、8は、流量検出部7を分かりやすくするために透明に描いている。
The
フローセンサチップ2の上面2aの中央位置には、流量検出部7の下方位置に空洞状の凹部2cが形成されている。これにより、流量検出部7が形成されている絶縁膜6の凹部2cを覆う部位は、ダイアフラム形状に形成されて流量検出部7とシリコン基板5とが熱的に遮断される。流量検出部7は、熱式の検出部で絶縁膜6上に例えば白金(Pt)薄膜でできた発熱素子としてのヒータと、このヒータの上流側及び下流側に等間隔で配置された例えば白金薄膜でできた抵抗素子としての測温素子とにより構成されている。当該流量検出部7のヒータに通電すると、ヒータは、制御回路によりシリコン基板5上に設けられた周囲温度センサ(図示省略)で測定されたガスの温度よりもある一定温度高く加熱され、流路4を流れるガスを加熱する。
At the center position of the
流路4にガスが流れないときは、ヒータの上流側と下流側に均一の温度分布が形成され、上流側の測温素子と下流側の測温素子は、略等しい温度に対応する抵抗値を示す。一方、流路4にガスの流れがあるときには、ヒータの上流側と下流側の均一な温度分布が崩れ、上流側の温度が低くなり、下流側の温度が高くなる。そして、上流側の測温素子と下流側の測温素子により構成される例えばホイーストンブリッジ回路により測温素子の抵抗値差つまり温度差を検出して流路4内を流れるガスの流量を測定する。
When gas does not flow in the
流量検出部7のヒータ及び測温素子の信号取り出し配線としての各リードパターン7a〜7cは、フローセンサチップ2の上面2aとガラスチップ3の下面3aとの間を通してフローセンサ1の両側方(幅方向)に延出されている。また、ガラスチップ3の長手方向に沿う両側部の中央位置に切欠部3cが形成されており、リードパターン7a〜7cの先端の接続端部を露出させて外部の測定回路に接続可能とされている。
Each
流量検出部7と絶縁膜6,8は、フローセンサチップ2の上面2a上に位置し、また、リードパターン7a〜7cは、フローセンサチップ2の上面2aとガラスチップ3の下面3aとの間を通して側方に延出させた状態となる。よって、フローセンサチップ2の上面2aとガラスチップ3の下面3aとは、流量検出部7と絶縁膜6,8およびリードパターン7a〜7cにより、直接接合することができない。
The
このような構造のフローセンサチップ2の上面2aとガラスチップ3の下面3aとを接合し、かつ、流量検出部7及び絶縁膜6,8をフローセンサチップ2の上面2aに位置させ、リードパターン7a〜7cは、フローセンサチップ2の上面2aとガラスチップ3の下面3aとの間を通して側方に延出させた状態とし、かつ流路4の気密を確保して接合する接合部材として図4及び5に示すように低融点ガラス(例えば、フリットガラス)9を使用する。
The
フリットガラス9は、接合するフローセンサチップ2の上面2a又はガラスチップ3の下面3aの一方にスクリーン印刷等によって塗布される。フローセンサチップ2とガラスチップ3とは、当該フリットガラス9を加熱しながら圧力印加することによって接合される。ここで、図6は、フリットガラス9の形成領域を示す平面図である。図6に影付部で示すように、フリットガラス9は接合面の略全面に形成されていた。このフリットガラス9は、高価であるためコスト的に問題があった。また、スクリーン印刷後接合前に、塗布されたフリットガラス9の検査を行う必要がある。全面塗布の場合、検査対象箇所が多いため、検査に時間が掛かり、生産性に劣る問題があった。
The
本発明は、低コストかつ生産性に優れるフローセンサを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the flow sensor which is low cost and excellent in productivity.
本発明に係るフローセンサは、
流体の流れを検出する検出部が形成されたフローセンサチップと、
前記フローセンサチップと接合部材を介して接合され、前記フローセンサチップとともに前記流体を流す流路を形成する流路形成部材と、を備え、
前記接合部材が、前記流路の周囲部と、前記フローセンサチップと前記流路形成部材とが重なり合う重なり領域の周辺部と、に分割して形成されているものである。
これにより、低コストかつ生産性に優れるフローセンサを提供することができる。
The flow sensor according to the present invention includes:
A flow sensor chip in which a detection unit for detecting the flow of fluid is formed;
A flow path forming member that is bonded to the flow sensor chip via a bonding member and forms a flow path for flowing the fluid together with the flow sensor chip, and
The joining member is formed by being divided into a peripheral portion of the flow path and a peripheral portion of an overlapping region where the flow sensor chip and the flow path forming member overlap.
Thereby, the flow sensor which is low-cost and excellent in productivity can be provided.
矩形状の前記重なり領域の周辺部において、前記接合部材が、前記矩形の長辺を2分する第1の中心線に対し線対称に形成されていることが好ましい。また、前記接合部材が、前記矩形の短辺を2分する第2の中心線に対し線対称に形成されていることが好ましい。さらに、前記接合部材が、前記矩形の四隅に分割して形成されていることが好ましい。
前記接合部材は、低融点ガラスであることが好ましい。
In the periphery of the rectangular overlapping region, it is preferable that the joining member is formed symmetrically with respect to a first center line that bisects the long side of the rectangle. Moreover, it is preferable that the said joining member is formed in line symmetry with respect to the 2nd centerline which bisects the rectangular short side. Furthermore, it is preferable that the joining member is divided into four corners of the rectangle.
The joining member is preferably low-melting glass.
本発明に係るフローセンサの製造方法は、
流体の流れを検出する検出部が形成されたフローセンサチップと、
前記フローセンサチップと接合部材を介して接合され、前記フローセンサチップとともに前記流体を流す流路を構成する流路形成部材と、を備えたフローセンサの製造方法であって、
前記フローセンサチップ又は前記流路形成部材上に、前記接合部材を、前記流路の周囲部と、前記フローセンサチップと前記流路形成部材とが重なり合う重なり領域の周辺部と、に分割して塗布するステップと、
前記フローセンサチップと前記流路形成部材とを前記接合部材を介して接合するステップと、を備えるものである。
これにより、低コストかつ生産性に優れるフローセンサを提供することができる。
A manufacturing method of a flow sensor according to the present invention includes:
A flow sensor chip in which a detection unit for detecting the flow of fluid is formed;
A flow path forming member which is bonded to the flow sensor chip via a bonding member and forms a flow path for flowing the fluid together with the flow sensor chip,
On the flow sensor chip or the flow path forming member, the joining member is divided into a peripheral portion of the flow path and a peripheral portion of an overlapping region where the flow sensor chip and the flow path forming member overlap. Applying, and
Joining the flow sensor chip and the flow path forming member via the joining member.
Thereby, the flow sensor which is low-cost and excellent in productivity can be provided.
矩形状の前記重なり領域の周辺部において、前記接合部材を、前記矩形の長辺を2分する第1の中心線に対し線対称に、塗布することが好ましい。また、前記接合部材を、前記矩形の短辺を2分する第2の中心線に対し線対称に、塗布することが好ましい。さらに、前記接合部材を、前記矩形の四隅に分割して塗布することが好ましい。
前記接合部材は、低融点ガラスであることが好ましい。
It is preferable to apply the joining member in line symmetry with respect to a first center line that bisects the long side of the rectangle at the periphery of the rectangular overlapping region. Moreover, it is preferable that the joining member is applied symmetrically with respect to a second center line that bisects the rectangular short side. Furthermore, it is preferable that the joining member is divided and applied to the four corners of the rectangle.
The joining member is preferably low-melting glass.
本発明によれば、低コストかつ生産性に優れるフローセンサを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a flow sensor that is low in cost and excellent in productivity.
本発明に係るフローセンサの実施の形態について説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 An embodiment of a flow sensor according to the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.
本発明に係るフローセンサ1は、上述のフローセンサaの構成と略同様であるので重複する説明を省略するが、やはりフローセンサチップ2と、流路形成部材であるガラスチップ3と、を備える。特に、本実施の形態のフローセンサ1は、図1に示すように、フリットガラス9が、流路4の周囲に環状に形成された流路周囲部9aと、矩形上のフローセンサチップ2及びガラスチップ3の四隅に形成されたチップ周辺部9bとに分割して形成されていることを特徴とする。
Since the
すなわち、フリットガラス9が、流路4の周囲と、フローセンサチップ2とガラスチップ3とが重なり合う領域の周辺と、に離間して形成されている。さらに、チップ周辺部9bが矩形上のフローセンサチップ2及びガラスチップ3の四隅に分割して形成されている。なお、図1において絶縁膜6、8は省略されている。
That is, the
上述の通り、従来は、図6に示すようにフリットガラス9は接合面の略全面に形成されていた。そのため、コスト的に問題があった。また、スクリーン印刷後接合前における塗布されたフリットガラス9の検査において、検査対象箇所が多いため、検査に時間が掛かり、生産性に劣っていた。本実施の形態に係るフローセンサ1は、フリットガラス9が接合面の全面に形成されていないため、フリットガラス9の消費量を低減できる。また、フリットガラス9の塗布領域すなわち検査対象箇所の減少により、検査に要する時間も減り、生産性も向上する。
As described above, conventionally, as shown in FIG. 6, the
ここで、流路4の周囲に環状に形成された流路周囲部9aは、流体の漏れを防止する。従って、流路4の周囲の全体に亘り連続して形成されている必要がある。一方、矩形上のフローセンサチップ2及びガラスチップ3の四隅に形成されたチップ周辺部9bは、フローセンサチップ2やガラスチップ3へ外力が加わった場合、その外力を均等に分散させる機能を有している。
Here, the
ここで、チップ周辺部9bが形成されていないと、フローセンサチップ2やガラスチップ3の一方の周辺部へ外力が加わり、両者の間隔が狭くなると、反対側の周辺部では両者の間隔が極端に大きくなり、剥離もしくは破損する恐れがある。チップ周辺部9bを設けることにより、これを防止することができる。
Here, if the chip
また、図1に示すように、4つのチップ周辺部9bは、フローセンサチップ2及びガラスチップ3の長手方向の中心線に対して線対称に配置されていることが好ましい。また、4つのチップ周辺部9bは、フローセンサチップ2及びガラスチップ3の幅方向の中心線に対しても線対称に配置されていることが好ましい。これにより、より効果的に外力を均等に分散させることができる。
As shown in FIG. 1, the four chip
図2は、本発明に係る実施の形態のフローセンサの変形例を示す平面図である。図1における4つのチップ周辺部9bのうち、短辺上の2つ同士が連結されたように形成されている。すなわち、必ずしもチップ周辺部9bが矩形上のフローセンサチップ2及びガラスチップ3の四隅に分割して形成されている必要はない。図2では、チップ周辺部9bが2つに分割して形成されている。このような構成であっても同様の効果を得ることができる。
FIG. 2 is a plan view showing a modification of the flow sensor according to the embodiment of the present invention. Of the four chip
この場合も、2つのチップ周辺部9bは、フローセンサチップ2及びガラスチップ3の長手方向の中心線に対して線対称に配置されている。また、2つのチップ周辺部9bは、フローセンサチップ2及びガラスチップ3の幅方向の中心線に対しても線対称に配置されている。
Also in this case, the two chip
次に、フローセンサ1の製造工程について説明する。
まず、フローセンサチップ2上に形成された白金薄膜をパターニングし、検出部7を形成する。
次に、フリットガラス9を接合するフローセンサチップ2の上面2a又はガラスチップ3の下面3aの一方にスクリーン印刷等によって塗布する。ここで、フリットガラス9は、流路4の周囲と、フローセンサチップ2又はガラスチップ3の四隅とに分割して塗布される。
最後に、フローセンサチップ2、ガラスチップ3とフリットガラス9を加熱しながら、フリットガラス9を圧力印加することによって接合する。
Next, the manufacturing process of the
First, the platinum thin film formed on the
Next, the
Finally, the
以上説明した通り、本実施の形態では、フリットガラス9が、流路4の周囲に環状に形成された流路周囲部9aと、矩形上のフローセンサチップ2及びガラスチップ3の四隅に形成されたチップ周辺部9bとに分割して形成されている。そのため、低コストかつ生産性に優れるフローセンサを提供することができる。
As described above, in this embodiment, the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 フローセンサ
2 フローセンサチップ、2a フローセンサチップの上面、2c フローセンサチップの凹部
3 ガラスチップ(流路形成部材)、3a ガラスチップの下面、3b ガラスチップの上面、3c ガラスチップの切欠部
4 流路、4a 流体導入口、4b 流体導出口
5 シリコン基板
6、8 絶縁膜
7 流量検出部
7a〜7c リードパターン
9 フリットガラス(接合部材)、9a 流路周囲部、9b チップ周辺部
a フローセンサ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記フローセンサチップと接合部材を介して接合され、前記フローセンサチップとともに前記流体を流す流路を形成する流路形成部材と、を備え、
前記接合部材が、前記流路の周囲部と、前記フローセンサチップと前記流路形成部材とが重なり合う重なり領域の周辺部と、に分割して形成されているフローセンサ。 A flow sensor chip in which a detection unit for detecting the flow of fluid is formed;
A flow path forming member that is bonded to the flow sensor chip via a bonding member and forms a flow path for flowing the fluid together with the flow sensor chip, and
The flow sensor in which the joining member is divided into a peripheral portion of the flow path and a peripheral portion of an overlapping region where the flow sensor chip and the flow path forming member overlap.
前記重なり領域の周辺部に形成された前記接合部材が、前記矩形の長辺を2分する第1の中心線に対し線対称に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のフローセンサ。 The overlapping region is rectangular,
2. The flow according to claim 1, wherein the joining member formed in a peripheral portion of the overlapping region is formed in line symmetry with respect to a first center line that bisects the long side of the rectangle. Sensor.
前記重なり領域の周辺部に形成された前記接合部材が、前記矩形の短辺を2分する第2の中心線に対し線対称に形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のフローセンサ。 The overlapping region is rectangular,
The said joining member formed in the peripheral part of the said overlap area | region is formed in line symmetry with respect to the 2nd centerline which bisects the rectangular short side. Flow sensor.
前記重なり領域の周辺部に形成された前記接合部材が、前記矩形の四隅に分割して形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のフローセンサ。 The overlapping region is rectangular,
The flow sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the joining member formed in a peripheral portion of the overlapping region is formed by being divided into four corners of the rectangle.
前記フローセンサチップと接合部材を介して接合され、前記フローセンサチップとともに前記流体を流す流路を構成する流路形成部材と、を備えたフローセンサの製造方法であって、
前記フローセンサチップ又は前記流路形成部材上に、前記接合部材を、前記流路の周囲部と、前記フローセンサチップと前記流路形成部材とが重なり合う重なり領域の周辺部と、に分割して塗布するステップと、
前記フローセンサチップと前記流路形成部材とを前記接合部材を介して接合するステップと、を備えるフローセンサの製造方法。 A flow sensor chip in which a detection unit for detecting the flow of fluid is formed;
A flow path forming member which is bonded to the flow sensor chip via a bonding member and forms a flow path for flowing the fluid together with the flow sensor chip,
On the flow sensor chip or the flow path forming member, the joining member is divided into a peripheral portion of the flow path and a peripheral portion of an overlapping region where the flow sensor chip and the flow path forming member overlap. Applying, and
Joining the flow sensor chip and the flow path forming member via the joining member.
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