JP2012208061A - Flow sensor - Google Patents

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康一 五十嵐
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flow sensor having a high reliability.SOLUTION: A flow sensor comprises: a first substrate 1 of which top surface is provided with a recess 8; a heating element 6 disposed in such a manner that it covers a part of the recess 8 of the first substrate 1; a protecting member 40 which protects the heating element 6; and a second substrate 14 which is disposed in such a manner that it covers the recess 8 of the first substrate 1 and the heating element 6 and is provided with an inflow port and an outflow port which respectively communicate with the recess 8 of the first substrate 1.

Description

本発明は流体の検査技術に係り、フローセンサに関する。   The present invention relates to a fluid inspection technique and relates to a flow sensor.

ガスの配管等においては、ガスの流量を正確に計測することが重要である。ガス等の流体の流量を計測する機器として、フローセンサがある。フローセンサを配管に設置する際に、必要となる工事を可能な限り省略するために、フローセンサそのものにパッケージ機能をもたせ、配管への設置を容易にしたものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   In gas piping or the like, it is important to accurately measure the gas flow rate. There is a flow sensor as a device for measuring the flow rate of a fluid such as gas. In order to eliminate the necessary work as much as possible when installing the flow sensor on the pipe, a flow sensor has been proposed that has a package function to facilitate installation on the pipe (for example, patents). Reference 1).

特開2009−109349号公報JP 2009-109349 A

しかし、従来のフローセンサは、活性ガス等に弱く、信頼性が低いという問題がある。そこで、本発明は、信頼性の高いフローセンサを提供することを目的の一つとする。   However, the conventional flow sensor has a problem that it is weak against active gas or the like and has low reliability. Therefore, an object of the present invention is to provide a highly reliable flow sensor.

本発明者は、鋭意研究の結果、従来の発熱体を用いるフローセンサは、発熱体が計測対象の流体に露出しているため、活性ガス等に弱いことを見出した。そこで、本発明の態様によれば、(a)上面に凹部が設けられた第1の基板と、(b)第1の基板の凹部の一部を覆うように配置された発熱素子と、(c)発熱素子を保護する保護部材と、(d)第1の基板の凹部及び発熱素子を覆うように配置され、それぞれ第1の基板の凹部に連通する流入口及び流出口が設けられた第2の基板と、を備えるフローセンサが提供される。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that a conventional flow sensor using a heating element is weak against an active gas or the like because the heating element is exposed to the fluid to be measured. Therefore, according to an aspect of the present invention, (a) a first substrate provided with a recess on the upper surface, (b) a heating element disposed so as to cover a part of the recess of the first substrate, c) a protective member that protects the heat generating element; and (d) a first member that is disposed so as to cover the concave portion and the heat generating element of the first substrate, and is provided with an inlet and an outlet that respectively communicate with the concave portion of the first substrate. There is provided a flow sensor comprising two substrates.

本発明によれば、信頼性の高いフローセンサを提供可能である。   According to the present invention, a highly reliable flow sensor can be provided.

本発明の第1の実施の形態に係るフローセンサの上面図である。It is a top view of the flow sensor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るフローセンサの図1のII−II方向から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the II-II direction of FIG. 1 of the flow sensor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るフローセンサの図1のIII−III方向から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the III-III direction of FIG. 1 of the flow sensor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るフローセンサの第1の工程断面図である。It is a 1st process sectional view of the flow sensor concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るフローセンサの第2の工程断面図である。It is a 2nd process sectional view of the flow sensor concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るフローセンサの第3の工程断面図である。It is a 3rd process sectional view of the flow sensor concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るフローセンサの第4の工程断面図である。It is a 4th process sectional view of the flow sensor concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るフローセンサの第5の工程断面図である。It is a 5th process sectional view of the flow sensor concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るフローセンサの第6の工程断面図である。It is a 6th process sectional view of the flow sensor concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るフローセンサの第7の工程断面図である。It is a 7th process sectional view of the flow sensor concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るフローセンサの第8の工程断面図である。It is an 8th process sectional view of the flow sensor concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るフローセンサの第9の工程断面図である。It is a 9th process sectional view of the flow sensor concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るフローセンサの第10の工程断面図である。It is a 10th process sectional view of the flow sensor concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るフローセンサの第11の工程断面図である。It is an 11th process sectional view of the flow sensor concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るフローセンサの第12の工程断面図である。It is a 12th process sectional view of the flow sensor concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態に係るフローセンサの断面図である。It is sectional drawing of the flow sensor which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るフローセンサの第1の工程断面図である。It is a 1st process sectional view of the flow sensor concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態に係るフローセンサの第2の工程断面図である。It is a 2nd process sectional view of the flow sensor concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態に係るフローセンサの第3の工程断面図である。It is a 3rd process sectional view of the flow sensor concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態に係るフローセンサの第4の工程断面図である。It is a 4th process sectional view of the flow sensor concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施の形態に係るフローセンサの断面図である。It is sectional drawing of the flow sensor which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るフローセンサの第1の工程断面図である。It is a 1st process sectional view of the flow sensor concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施の形態に係るフローセンサの第2の工程断面図である。It is a 2nd process sectional view of the flow sensor concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施の形態に係るフローセンサの工程底面図である。It is a process bottom view of a flow sensor concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施の形態に係るフローセンサの第3の工程断面図である。It is a 3rd process sectional view of the flow sensor concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施の形態に係るフローセンサの第4の工程断面図である。It is a 4th process sectional view of the flow sensor concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施の形態に係るフローセンサの第5の工程断面図である。It is a 5th process sectional view of the flow sensor concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施の形態に係るフローセンサの第6の工程断面図である。It is a 6th process sectional view of the flow sensor concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施の形態の変形例に係るフローセンサの第1の工程断面図である。It is 1st process sectional drawing of the flow sensor which concerns on the modification of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の変形例に係るフローセンサの第2の工程断面図である。It is 2nd process sectional drawing of the flow sensor which concerns on the modification of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係るフローセンサの断面図である。It is sectional drawing of the flow sensor which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係るフローセンサの第1の工程断面図である。It is a 1st process sectional view of the flow sensor concerning a 4th embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施の形態に係るフローセンサの第2の工程断面図である。It is a 2nd process sectional view of the flow sensor concerning a 4th embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施の形態に係るフローセンサの第3の工程断面図である。It is a 3rd process sectional view of the flow sensor concerning a 4th embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施の形態に係るフローセンサの第4の工程断面図である。It is a 4th process sectional view of the flow sensor concerning a 4th embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施の形態に係るフローセンサの第5の工程断面図である。It is a 5th process sectional view of the flow sensor concerning a 4th embodiment of the present invention. 本発明のその他の実施の形態に係るフローセンサの断面図である。It is sectional drawing of the flow sensor which concerns on other embodiment of this invention.

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Embodiments of the present invention will be described below. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in light of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

(第1の実施の形態)
第1の実施の形態に係るフローセンサは、図1乃至図3に示すように、上面に凹部8が設けられた第1の基板1と、第1の基板1の凹部8の一部を覆うように配置された発熱素子6と、発熱素子6を保護する保護部材40と、第1の基板1の凹部8及び発熱素子6を覆うように配置され、それぞれ第1の基板1の凹部8に連通する流入口12及び流出口13が設けられた第2の基板14と、を備える。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 to 3, the flow sensor according to the first embodiment covers the first substrate 1 provided with the recess 8 on the upper surface and a part of the recess 8 of the first substrate 1. The heating element 6 arranged in this way, the protective member 40 protecting the heating element 6, the recess 8 of the first substrate 1 and the heating element 6 are arranged so as to cover the recess 8 of the first substrate 1, respectively. And an inflow port 12 and a second substrate 14 provided with the outflow port 13.

第1の基板1の材料としては、パイレックス(登録商標)ガラス等が使用可能である。第1の基板1には凹部8が設けられており、凹部8の両側で発熱素子6をブリッジ状に保持している。発熱素子6には、シリコンフィラメントが使用可能である。第1の基板1には、それぞれ金属膜9を介して底面から上面に貫通する貫通電極2、3が設けられている。貫通電極2、3は、第1の基板1の凹部8の両側で、金属膜9を介して発熱素子6に接触している。   As a material of the first substrate 1, Pyrex (registered trademark) glass or the like can be used. A recess 8 is provided in the first substrate 1, and the heating element 6 is held in a bridge shape on both sides of the recess 8. A silicon filament can be used for the heating element 6. The first substrate 1 is provided with through-electrodes 2 and 3 penetrating from the bottom surface to the top surface with the metal film 9 interposed therebetween. The through electrodes 2 and 3 are in contact with the heating element 6 via the metal film 9 on both sides of the recess 8 of the first substrate 1.

パッシベーション膜等の保護部材40は発熱素子6の全面を覆っている。例えば、保護部材40の材料としては、フッ素系樹脂等の有機材料、並びに酸化ケイ素(SiO)及び窒化ケイ素(SiN)等の無機材料が使用可能である。   A protective member 40 such as a passivation film covers the entire surface of the heating element 6. For example, as the material of the protective member 40, an organic material such as a fluorine-based resin and an inorganic material such as silicon oxide (SiO) and silicon nitride (SiN) can be used.

第2の基板14の材料としても、パイレックス(登録商標)ガラス等が使用可能である。第2の基板14の底面には、凹部11が設けられている。第1の基板1と、第2の基板14と、は、例えば熱圧着接合により結合されている。これにより、発熱素子6の周囲に、第1の基板1に設けられた凹部8と、第2の基板14に設けられた凹部11と、からなる流体室が形成される。   Pyrex (registered trademark) glass or the like can also be used as the material of the second substrate 14. A recess 11 is provided on the bottom surface of the second substrate 14. The first substrate 1 and the second substrate 14 are coupled by, for example, thermocompression bonding. As a result, a fluid chamber is formed around the heat generating element 6. The fluid chamber includes the recess 8 provided in the first substrate 1 and the recess 11 provided in the second substrate 14.

流体室内部には、第2の基板14に設けられた流入口12を介して流体が注入される。注入された流体は、発熱素子6の上下を流れ、第2の基板14に設けられた流出口13を介してフローセンサの外部に排出される。   A fluid is injected into the fluid chamber through an inlet 12 provided in the second substrate 14. The injected fluid flows above and below the heat generating element 6 and is discharged to the outside of the flow sensor through the outlet 13 provided in the second substrate 14.

ここで、貫通電極2、3間に電圧を印加すると、発熱素子6に電流が流れ、ジュール熱が発生する。発熱素子6が発する熱は、フローセンサに注入された流体の流速に応じて奪われる。発熱素子6の電気抵抗は、発熱素子6の発熱温度に相関する。したがって、発熱素子6の電気抵抗の変化を計測することによって、発熱素子6の発熱温度の変化を計測することが可能であり、ひいては、発熱素子6の周囲を流れる流体の流速の変化を計測することが可能となる。   Here, when a voltage is applied between the through electrodes 2 and 3, a current flows through the heating element 6 and Joule heat is generated. The heat generated by the heating element 6 is deprived according to the flow rate of the fluid injected into the flow sensor. The electrical resistance of the heating element 6 correlates with the heating temperature of the heating element 6. Therefore, it is possible to measure the change in the heat generation temperature of the heat generating element 6 by measuring the change in the electrical resistance of the heat generating element 6, and consequently measure the change in the flow velocity of the fluid flowing around the heat generating element 6. It becomes possible.

次に、第1の実施の形態に係るフローセンサの製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the flow sensor according to the first embodiment will be described.

まず、第1の基板1を用意し、図4に示すように、エッチング法等により、第1の基板1の上面に凹部8を設ける。次に、図5に示すように、サンドブラスト法等により、第1の基板1に貫通孔16、17を設ける。また、図6に示すように、シリコン基板18を用意し、エピタキシャル成長により、シリコン基板18の表面にボロン高濃度層19を形成する。次に、図7に示すように、エッチング法等により、ボロン高濃度層19を適当な大きさに整形する。   First, a first substrate 1 is prepared, and a recess 8 is provided on the upper surface of the first substrate 1 by an etching method or the like as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 5, through holes 16 and 17 are provided in the first substrate 1 by a sandblast method or the like. Further, as shown in FIG. 6, a silicon substrate 18 is prepared, and a boron high concentration layer 19 is formed on the surface of the silicon substrate 18 by epitaxial growth. Next, as shown in FIG. 7, the boron high concentration layer 19 is shaped to an appropriate size by an etching method or the like.

図8に示すように、ボロン高濃度層19が凹部8の一部、及び貫通孔16、17を覆うように、第1の基板1と、ボロン高濃度層19と、を陽極接合により結合する。なお、第1の基板1と、ボロン高濃度層19と、を直接接合で結合してもよい。次に、ヒドラジンや水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)等のアルカリ液を用いて、シリコン基板18を除去し、図9に示すように、ボロン高濃度層19を発熱素子6とする。その後、図10に示すように、スピン塗布法、ディッピング法、スパッタ法、蒸着法、化学気相成長(CVD)法、又は原子層堆積(ALD)法等の任意の方法によって、発熱素子6表面に保護部材40を形成する。   As shown in FIG. 8, the first substrate 1 and the boron high concentration layer 19 are bonded by anodic bonding so that the boron high concentration layer 19 covers a part of the recess 8 and the through holes 16 and 17. . Note that the first substrate 1 and the boron high concentration layer 19 may be directly bonded. Next, the silicon substrate 18 is removed using an alkaline solution such as hydrazine or tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and the boron high-concentration layer 19 is used as the heating element 6 as shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG. 10, the surface of the heating element 6 is formed by any method such as spin coating, dipping, sputtering, vapor deposition, chemical vapor deposition (CVD), or atomic layer deposition (ALD). A protective member 40 is formed on the substrate.

第2の基板14を用意し、図11に示すように、エッチング法等により、第2の基板14の底面に凹部11を設ける。また、図12に示すように、サンドブラスト法等により、第2の基板14に流入口12及び流出口13を設ける。次に、図13に示すように、発熱素子6が配置された第1の基板1と、第2の基板14と、を、熱圧着接合により結合する。その後、図14に示すように、スパッタ法等により、第1の基板1の底面と、貫通孔16、17の内部と、に金属膜9を成膜する。   A second substrate 14 is prepared, and as shown in FIG. 11, the recess 11 is provided on the bottom surface of the second substrate 14 by an etching method or the like. Further, as shown in FIG. 12, the inlet 12 and the outlet 13 are provided in the second substrate 14 by a sandblast method or the like. Next, as shown in FIG. 13, the 1st board | substrate 1 with which the heat generating element 6 is arrange | positioned, and the 2nd board | substrate 14 are couple | bonded by thermocompression bonding. Thereafter, as shown in FIG. 14, a metal film 9 is formed on the bottom surface of the first substrate 1 and the insides of the through holes 16 and 17 by sputtering or the like.

図15に示すように、第1の基板1に溝10の加工をダイシング法等で行うことにより、金属膜9を分割し、電気的に分離する。その後、貫通孔16、17内部に金属を充填して、それぞれ発熱素子6に通電する図2に示した貫通電極2、3を形成し、第1の実施の形態に係るフローセンサの製造方法を終了する。なお、この金属膜9の分離・分割は、フォトリソグラフィやハードマスクなどで行なうこともできる。   As shown in FIG. 15, the metal film 9 is divided and electrically separated by processing the grooves 10 in the first substrate 1 by a dicing method or the like. Thereafter, the through holes 16 and 17 are filled with metal to form the through electrodes 2 and 3 shown in FIG. 2 that respectively energize the heating elements 6, and the flow sensor manufacturing method according to the first embodiment is performed. finish. The separation / division of the metal film 9 can also be performed by photolithography or a hard mask.

以上説明した第1の実施の形態に係るフローセンサによれば、発熱素子6が保護部材40で覆われているため、不活性な流体のみならず、活性な流体の流量をも安定して計測することが可能となる。また、発熱素子6を保護部材40で覆うことにより、耐電圧を向上させることも可能となる。さらに、発熱素子6を保護部材40で覆うことにより、ごみの付着による発熱素子6の出力のドリフトを抑制することが可能となる。   According to the flow sensor according to the first embodiment described above, since the heating element 6 is covered with the protective member 40, not only the inactive fluid but also the flow rate of the active fluid is stably measured. It becomes possible to do. In addition, the withstand voltage can be improved by covering the heating element 6 with the protective member 40. Furthermore, by covering the heat generating element 6 with the protective member 40, it is possible to suppress the drift of the output of the heat generating element 6 due to the adhesion of dust.

(第2の実施の形態)
図16に示すように、第2の実施の形態に係るフローセンサにおいて、発熱素子7は、保護部材としてのガラス基板41に埋め込まれている。発熱素子7を埋め込まれたガラス基板41は、ガラス基板42と貼りあわされている。ガラス基板42には、貫通電極106、206が設けられている。ガラス基板42の貫通電極106、206を介して、発熱素子7は、第1の基板1の貫通電極2、3に電気的に接続される。第2の実施の形態に係るフローセンサのその他の構成要素は、第1の実施の形態に係るフローセンサと同様である。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 16, in the flow sensor according to the second embodiment, the heating element 7 is embedded in a glass substrate 41 as a protective member. The glass substrate 41 in which the heating element 7 is embedded is bonded to the glass substrate 42. The glass substrate 42 is provided with through electrodes 106 and 206. The heating element 7 is electrically connected to the through electrodes 2 and 3 of the first substrate 1 through the through electrodes 106 and 206 of the glass substrate 42. Other components of the flow sensor according to the second embodiment are the same as those of the flow sensor according to the first embodiment.

第2の実施の形態に係るフローセンサを製造する際、凹部が設けられたガラス基板41を用意し、ガラス基板41の凹部に導電物質を充填して、図17に示すように、発熱素子7をガラス基板41の内部に形成する。また、貫通孔が設けられたガラス基板42を用意し、ガラス基板42の貫通孔を導電物質で充填して、図18に示すように、貫通電極106、206をガラス基板42に形成する。その後、図19に示すように、発熱素子7と、貫通電極106、206と、が電気的に接触するように、ガラス基板41と、ガラス基板42と、を貼りあわせる。さらに、図20に示すように、第1の実施の形態に係るフローセンサの製造方法と同様に加工した第1の基板1に、ガラス基板41、42にはさまれた発熱素子7を配置する。その後、第1の実施の形態と同様の工程により、第2の実施の形態に係るフローセンサを製造する。   When manufacturing the flow sensor according to the second embodiment, a glass substrate 41 provided with a recess is prepared, and the recess of the glass substrate 41 is filled with a conductive material. As shown in FIG. Is formed inside the glass substrate 41. Further, a glass substrate 42 provided with through holes is prepared, and the through holes of the glass substrate 42 are filled with a conductive material, so that the through electrodes 106 and 206 are formed on the glass substrate 42 as shown in FIG. After that, as shown in FIG. 19, the glass substrate 41 and the glass substrate 42 are bonded so that the heating element 7 and the through electrodes 106 and 206 are in electrical contact. Further, as shown in FIG. 20, the heating element 7 sandwiched between the glass substrates 41 and 42 is disposed on the first substrate 1 processed in the same manner as the flow sensor manufacturing method according to the first embodiment. . Thereafter, the flow sensor according to the second embodiment is manufactured by the same process as that of the first embodiment.

シリコンフィラメント等からなる図16に示す発熱素子7を、ガラス基板41、42ではさむことにより、フローセンサの機械的強度を上げることが可能となる。また、発熱素子7が硬いガラス基板41、42で覆われているため、第1の基板1に貫通電極2、3を形成することが容易になる。なお、ガラス基板の代わりに、サファイア基板等で発熱素子7を保護してもよい。   By sandwiching the heating element 7 shown in FIG. 16 made of silicon filament or the like between the glass substrates 41 and 42, the mechanical strength of the flow sensor can be increased. Further, since the heating element 7 is covered with the hard glass substrates 41 and 42, it is easy to form the through electrodes 2 and 3 on the first substrate 1. In addition, you may protect the heat generating element 7 with a sapphire substrate etc. instead of a glass substrate.

(第3の実施の形態)
図21に示すように、第3の実施の形態に係るフローセンサにおいて、発熱素子37は、第1の基板1に接する保護部材としてのガラス基板44に埋め込まれている。発熱素子7を埋め込まれたガラス基板44上には、平坦なガラス基板43が貼りあわされている。ガラス基板44には、貫通電極126、226が設けられている。ガラス基板44の貫通電極126、226を介して、発熱素子7は、第1の基板1の貫通電極2、3に電気的に接続される。第3の実施の形態に係るフローセンサのその他の構成要素は、第2の実施の形態に係るフローセンサと同様である。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 21, in the flow sensor according to the third embodiment, the heating element 37 is embedded in a glass substrate 44 as a protective member in contact with the first substrate 1. A flat glass substrate 43 is pasted on the glass substrate 44 in which the heating elements 7 are embedded. The glass substrate 44 is provided with through electrodes 126 and 226. The heating element 7 is electrically connected to the through electrodes 2 and 3 of the first substrate 1 through the through electrodes 126 and 226 of the glass substrate 44. Other components of the flow sensor according to the third embodiment are the same as those of the flow sensor according to the second embodiment.

第3の実施の形態に係るフローセンサを製造する際、まず、図22に示すように、平坦なガラス基板43を用意する。次に、図23に示すように、スパッタ法や蒸着法により、発熱体37となる金属膜をガラス基板43の底面に形成する。図24に示すように、発熱体37の長さを確保するために、フォトリソグラフィ法及びエッチング法により、発熱体37をメアンダ状に整形してもよい。   When manufacturing the flow sensor according to the third embodiment, first, a flat glass substrate 43 is prepared as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 23, a metal film to be the heating element 37 is formed on the bottom surface of the glass substrate 43 by sputtering or vapor deposition. As shown in FIG. 24, in order to secure the length of the heating element 37, the heating element 37 may be shaped into a meander shape by a photolithography method and an etching method.

図25に示すように、凹部と、二つの貫通孔が設けられたガラス基板44を用意する。次に、図26に示すように、ガラス基板44の凹部の内部に発熱体37が格納されるように、ガラス基板44と、ガラス基板43と、を直接接合により結合する。その後、図27に示すように、ガラス基板44の貫通孔を導電物質で充填して、それぞれ発熱体37と電気的に接触する貫通電極126、226をガラス基板44に形成する。さらに、図28に示すように、第1の実施の形態に係るフローセンサの製造方法と同様に加工した第1の基板1に、ガラス基板43、44にはさまれた発熱素子7を配置する。その後、第1の実施の形態と同様の工程により、第3の実施の形態に係るフローセンサを製造する。   As shown in FIG. 25, a glass substrate 44 provided with a recess and two through holes is prepared. Next, as shown in FIG. 26, the glass substrate 44 and the glass substrate 43 are bonded by direct bonding so that the heating element 37 is stored inside the recess of the glass substrate 44. Thereafter, as shown in FIG. 27, the through holes of the glass substrate 44 are filled with a conductive material, and through electrodes 126 and 226 that are in electrical contact with the heating elements 37 are formed on the glass substrate 44. Further, as shown in FIG. 28, the heating element 7 sandwiched between the glass substrates 43 and 44 is disposed on the first substrate 1 processed in the same manner as the flow sensor manufacturing method according to the first embodiment. . Thereafter, the flow sensor according to the third embodiment is manufactured by the same process as that of the first embodiment.

第3の実施の形態に係るフローセンサにおいても、機械的強度の向上を図ることが可能となる。   Also in the flow sensor according to the third embodiment, it is possible to improve the mechanical strength.

(第3の実施の形態に変形例)
第3の実施の形態の変形例に係るフローセンサの製造方法を説明する。まず、第3の実施の形態と同様に、図26に示すように、ガラス基板44の凹部の内部に発熱体37が格納されるように、ガラス基板44と、ガラス基板43と、を直接接合により結合する。次に、ガラス基板44に貫通電極を形成することなく、図29に示すように、第1の実施の形態に係るフローセンサの製造方法と同様に加工した第1の基板1に、ガラス基板43、44にはさまれた発熱素子7を配置する。ガラス基板44の二つの貫通孔は、それぞれ第1の基板1の貫通孔16、17に連通する。その後、ガラス基板44の二つの貫通孔及び第1の基板1の貫通孔16、17を導電材で充填し、図30に示すように、第1の基板1の底面から発熱素子7までそれぞれ貫通する貫通電極102、103を形成する。
(Modification to the third embodiment)
A method for manufacturing a flow sensor according to a modification of the third embodiment will be described. First, as in the third embodiment, as shown in FIG. 26, the glass substrate 44 and the glass substrate 43 are directly bonded so that the heating element 37 is housed in the recess of the glass substrate 44. Connect by. Next, without forming the through electrode on the glass substrate 44, as shown in FIG. 29, the glass substrate 43 is formed on the first substrate 1 processed in the same manner as the flow sensor manufacturing method according to the first embodiment. , 44 is disposed between the heating elements 7. The two through holes of the glass substrate 44 communicate with the through holes 16 and 17 of the first substrate 1, respectively. Thereafter, the two through holes of the glass substrate 44 and the through holes 16 and 17 of the first substrate 1 are filled with a conductive material, and each of the through holes extends from the bottom surface of the first substrate 1 to the heating element 7 as shown in FIG. Through electrodes 102 and 103 are formed.

発熱素子7がガラス基板で保護されているため、第1の基板1の底面から直接、発熱素子7までそれぞれ貫通する貫通電極102、103を形成することが容易となる。   Since the heat generating element 7 is protected by the glass substrate, it is easy to form the through electrodes 102 and 103 that penetrate from the bottom surface of the first substrate 1 directly to the heat generating element 7, respectively.

(第4の実施の形態)
図31に示すように、第4の実施の形態に係るフローセンサにおいて、発熱素子37は、第1の基板1上に配置された平坦なガラス基板46と、平坦なガラス基板43と、で挟まれている。また、ガラス基板46と、ガラス基板43と、の間において、発熱素子37は充填部材47で囲まれている。ガラス基板46には、貫通電極126、226が設けられている。ガラス基板46の貫通電極126、226を介して、発熱素子7は、第1の基板1の貫通電極2、3に電気的に接続される。第4の実施の形態に係るフローセンサのその他の構成要素は、第2の実施の形態に係るフローセンサと同様である。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 31, in the flow sensor according to the fourth embodiment, the heating element 37 is sandwiched between a flat glass substrate 46 disposed on the first substrate 1 and a flat glass substrate 43. It is. Further, the heating element 37 is surrounded by a filling member 47 between the glass substrate 46 and the glass substrate 43. The glass substrate 46 is provided with through electrodes 126 and 226. The heating element 7 is electrically connected to the through electrodes 2 and 3 of the first substrate 1 through the through electrodes 126 and 226 of the glass substrate 46. Other components of the flow sensor according to the fourth embodiment are the same as those of the flow sensor according to the second embodiment.

第4の実施の形態に係るフローセンサを製造する際、まず、図32に示すように、二つの貫通孔が設けられたガラス基板46を用意する。次に、図23で説明したように底面に発熱体37が形成されたガラス基板43を用意し、図33に示すように、発熱体37の底面と、ガラス基板46の上面と、を貼り合わせる。その後、ガラス基板46と、ガラス基板43と、の間に、接着剤や溶融したガラスフリット等を充填し、図34に示すように、充填部材47を形成する。   When manufacturing the flow sensor according to the fourth embodiment, first, as shown in FIG. 32, a glass substrate 46 provided with two through holes is prepared. Next, as described in FIG. 23, a glass substrate 43 having a heating element 37 formed on the bottom surface is prepared, and the bottom surface of the heating element 37 and the upper surface of the glass substrate 46 are bonded together as shown in FIG. . Thereafter, an adhesive or molten glass frit is filled between the glass substrate 46 and the glass substrate 43 to form a filling member 47 as shown in FIG.

図35に示すように、ガラス基板46の貫通孔を導電物質で充填して、それぞれ発熱体37と電気的に接触する貫通電極126、226をガラス基板44に形成する。さらに、図36に示すように、第1の実施の形態に係るフローセンサの製造方法と同様に加工した第1の基板1に、ガラス基板43、46にはさまれた発熱素子7を配置する。その後、第1の実施の形態と同様の工程により、第4の実施の形態に係るフローセンサを製造する。   As shown in FIG. 35, the through holes of the glass substrate 46 are filled with a conductive material, and through electrodes 126 and 226 that are in electrical contact with the heating elements 37 are formed on the glass substrate 44. Furthermore, as shown in FIG. 36, the heating element 7 sandwiched between the glass substrates 43 and 46 is arranged on the first substrate 1 processed in the same manner as the flow sensor manufacturing method according to the first embodiment. . Thereafter, the flow sensor according to the fourth embodiment is manufactured by the same process as that of the first embodiment.

第4の実施の形態に係るフローセンサにおいても、機械的強度の向上を図ることが可能となる。   Also in the flow sensor according to the fourth embodiment, it is possible to improve the mechanical strength.

(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施の形態及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、図37に示すように、発熱素子7をガラス基板41、42等の硬い保護部材で覆った場合、貫通電極を第1の基板1に設けなくとも、ワイヤ116、216で発熱素子7に通電してもよい。これにより、フローセンサの製造コストを下げることも可能となる。この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the embodiment. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, embodiments, and operation techniques should be apparent to those skilled in the art. For example, as shown in FIG. 37, when the heating element 7 is covered with a hard protective member such as a glass substrate 41, 42, the through-electrode is not provided on the first substrate 1, and the heating element 7 is formed by the wires 116, 216. It may be energized. As a result, the manufacturing cost of the flow sensor can be reduced. Thus, it should be understood that the present invention includes various embodiments and the like not described herein.

1 第1の基板
2、3 貫通電極
6、7、37 発熱素子
8、11 凹部
9 金属膜
10 ダイシング溝
12 流入口
13 流出口
14 第2の基板
16、17 貫通孔
18 シリコン基板
19 ボロン高濃度層
40 保護部材
41、42、43、44、46 ガラス基板
47 充填部材
102、103、106、206、126、226 貫通電極
116、216 ワイヤ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st board | substrate 2, 3 Through-electrode 6, 7, 37 Heating element 8, 11 Recess 9 Metal film 10 Dicing groove 12 Inlet 13 Outlet 14 Second board | substrate 16, 17 Through-hole 18 Silicon substrate 19 Boron high concentration Layer 40 Protective member 41, 42, 43, 44, 46 Glass substrate 47 Filling member 102, 103, 106, 206, 126, 226 Through electrode 116, 216 Wire

Claims (6)

上面に凹部が設けられた第1の基板と、
前記第1の基板の凹部の一部を覆うように配置された発熱素子と、
前記発熱素子を保護する保護部材と、
前記第1の基板の凹部及び前記発熱素子を覆うように配置され、それぞれ前記第1の基板の凹部に連通する流入口及び流出口が設けられた第2の基板と、
を備えるフローセンサ。
A first substrate having a recess on the upper surface;
A heating element arranged to cover a part of the recess of the first substrate;
A protective member for protecting the heating element;
A second substrate provided so as to cover the concave portion of the first substrate and the heating element, and provided with an inlet and an outlet that respectively communicate with the concave portion of the first substrate;
A flow sensor comprising:
前記第1の基板に少なくとも2つの貫通孔が設けられており、前記発熱素子が前記貫通孔から露出する、請求項1に記載のフローセンサ。   The flow sensor according to claim 1, wherein at least two through holes are provided in the first substrate, and the heating element is exposed from the through holes. 前記第1の基板の前記少なくとも2つの貫通孔を介して前記発熱素子に接続された配線を更に備える、請求項2のフローセンサ。   The flow sensor according to claim 2, further comprising a wiring connected to the heat generating element through the at least two through holes of the first substrate. 前記保護部材がガラス基板である、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のフローセンサ。   The flow sensor according to claim 1, wherein the protective member is a glass substrate. 前記保護部材がサファイア基板である、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のフローセンサ。   The flow sensor according to claim 1, wherein the protective member is a sapphire substrate. 前記保護部材がパッシベーション膜である、請求項1に記載のフローセンサ。   The flow sensor according to claim 1, wherein the protective member is a passivation film.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10393557B2 (en) 2015-01-09 2019-08-27 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Thermal fluid flow sensor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09178524A (en) * 1995-12-22 1997-07-11 Aisan Ind Co Ltd Sensor for intake air flow rate measuring apparatus
JP2003042824A (en) * 2001-07-27 2003-02-13 Denso Corp Flow sensor
JP2006519997A (en) * 2003-03-12 2006-08-31 ローズマウント インコーポレイテッド Flow device with multi-sensor
JP2009109349A (en) * 2007-10-30 2009-05-21 Yokogawa Electric Corp Flow sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09178524A (en) * 1995-12-22 1997-07-11 Aisan Ind Co Ltd Sensor for intake air flow rate measuring apparatus
JP2003042824A (en) * 2001-07-27 2003-02-13 Denso Corp Flow sensor
JP2006519997A (en) * 2003-03-12 2006-08-31 ローズマウント インコーポレイテッド Flow device with multi-sensor
JP2009109349A (en) * 2007-10-30 2009-05-21 Yokogawa Electric Corp Flow sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10393557B2 (en) 2015-01-09 2019-08-27 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Thermal fluid flow sensor

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