JP2015194427A - Flow sensor and manufacturing method for flow sensor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flow sensor and manufacturing method for the flow sensor that can be manufactured by a simple method.SOLUTION: A flow sensor 10 comprises: a glass-made base substrate 20 that has a cavity (concavity part) 25 or through-hole formed on one surface (top surface); and a thin film 30 that includes a detection part 31 and is arranged on the one surface (top surface) of the base substrate 20, and the thin film 30 is formed on a support member. Thereby, the support member is a basis of the thin film 30, which in turn allows a simple method to adjust a thickness of the thin film 30 and to form the base substrate 30 without requiring a filler for filling the cavity (concavity part).

Description

本発明に係るいくつかの態様は、薄膜を備えるフローセンサおよびフローセンサの製造方法に関する。   Some embodiments according to the present invention relate to a flow sensor including a thin film and a method of manufacturing the flow sensor.

従来、この種のフローセンサとして、基体（シリコン基板）の上に、検出部（センシング部位）を構成する金属線を含む薄膜（支持膜）を備えるエアフローセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。このエアフローセンサの基体には、検出部を露出する凹部が設けられている。   Conventionally, as this type of flow sensor, an air flow sensor including a thin film (support film) including a metal wire constituting a detection unit (sensing part) on a base (silicon substrate) is known (for example, Patent Documents). 1). The base of the air flow sensor is provided with a recess that exposes the detection unit.

国際公開第０１／０４６７０８号International Publication No. 01/046708

ところで、腐食性物質を含む流体の速度を検出するために、基体の材料として、例えばガラスなど、腐食性物質に対して耐食性を有する材料を用いることが要求される。この場合、従来のフローセンサでは、基体に凹部を形成した後、当該凹部を充填材で充填し、凹部を充填した基体の上に薄膜を形成し、薄膜を形成した後に、凹部から充填材を除去していた。このように、凹部または貫通孔が形成されたガラス製の基体を備えるフローセンサは、その製造工程が非常に煩雑であった。   By the way, in order to detect the velocity of the fluid containing the corrosive substance, it is required to use a material having corrosion resistance against the corrosive substance, such as glass, as the material of the substrate. In this case, in the conventional flow sensor, after forming a recess in the substrate, the recess is filled with a filler, a thin film is formed on the substrate filled with the recess, and after forming the thin film, the filler is applied from the recess. It was removed. As described above, the manufacturing process of the flow sensor including the glass substrate in which the concave portion or the through hole is formed is very complicated.

本発明のいくつかの態様は上記の問題に鑑みてなされたものであり、簡易な方法で製造することのできるフローセンサおよびフローセンサの製造方法を提供することを目的の１つとする。   Some aspects of the present invention have been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a flow sensor that can be manufactured by a simple method and a method of manufacturing the flow sensor.

本発明の一態様におけるフローセンサは、一方の面に凹部または貫通孔が形成されたガラス製の基体と、検出部を含み、基体の一方の面上に配置される薄膜と、を備え、薄膜は、支持部材の上で形成される。   A flow sensor according to one embodiment of the present invention includes a glass substrate having a recess or a through hole formed on one surface thereof, and a thin film including a detection unit and disposed on one surface of the substrate. Is formed on the support member.

上記フローセンサにおいて、薄膜は、接着剤を介して基体の一方の面上に接合されてもよい。   In the above flow sensor, the thin film may be bonded to one surface of the substrate via an adhesive.

上記フローセンサにおいて、接着剤は、耐食性を有する接着剤であってもよい。   In the above flow sensor, the adhesive may be an adhesive having corrosion resistance.

上記フローセンサにおいて、薄膜は、基体の凹部または貫通孔に通ずる孔を含んでもよい。   In the above flow sensor, the thin film may include a hole communicating with the recess or the through hole of the base.

上記フローセンサにおいて、薄膜は、前記検出部を覆う層を含んでもよい。   In the flow sensor, the thin film may include a layer that covers the detection unit.

本発明の一態様におけるフローセンサの製造方法は、支持部材の上に、検出部を含む薄膜を形成する工程と、一方の面に凹部または貫通孔が形成されたガラス製の基体の一方の面上に、薄膜を配置する工程と、薄膜から前記支持部材を除去する工程と、を含む。   In one embodiment of the present invention, a method for manufacturing a flow sensor includes a step of forming a thin film including a detection portion on a support member, and one surface of a glass substrate in which a recess or a through hole is formed on one surface. The method includes a step of disposing a thin film and a step of removing the support member from the thin film.

上記フローセンサの製造方法において、配置する工程は、接着剤を介して基体の一方の面上に薄膜を接合する工程を含んでもよい。   In the flow sensor manufacturing method, the arranging step may include a step of bonding a thin film on one surface of the substrate via an adhesive.

上記フローセンサの製造方法において、接着剤は、耐食性を有する接着剤であってもよい。   In the above flow sensor manufacturing method, the adhesive may be an adhesive having corrosion resistance.

上記フローセンサの製造方法において、配置する工程は、基体の一方の面上に前記薄膜を直接接合する工程を含んでもよい。   In the flow sensor manufacturing method, the arranging step may include a step of directly bonding the thin film on one surface of the substrate.

本発明の一態様におけるフローセンサによれば、薄膜が支持部材の上で形成される。これにより、薄膜の形成の際に支持部材が土台となるので、基体の凹部を充填する充填材を必要とせずに、簡易な方法で薄膜の厚さを調整して形成することが可能になる。したがって、検出部の感度を制御することができ、簡易かつ安価な方法で製造することができ、フローセンサの感度を向上させることができる。   According to the flow sensor of one aspect of the present invention, the thin film is formed on the support member. As a result, since the support member becomes a base during the formation of the thin film, it is possible to adjust the thickness of the thin film by a simple method without requiring a filler for filling the concave portion of the substrate. . Therefore, the sensitivity of the detection unit can be controlled, and it can be manufactured by a simple and inexpensive method, and the sensitivity of the flow sensor can be improved.

本発明の一態様におけるフローセンサの製造方法によれば、支持部材の上に、検出部を含む薄膜を形成する工程と、一方の面に凹部または貫通孔が形成されたガラス製の基体の一方の面の上に、薄膜を配置する工程と、薄膜から支持部材を除去する工程と、を含む。これにより、薄膜の厚さを容易に調整することが可能になるとともに、フローセンサが備えない支持部材を、煩雑な工程を経ることなく、容易に取り除くことが可能になる。したがって、高い感度のフローセンサを、簡易かつ安価な方法で製造することができる。   According to the method for manufacturing a flow sensor in one embodiment of the present invention, a step of forming a thin film including a detection portion on a support member, and one of a glass substrate having a recess or a through-hole formed on one surface The process of arrange | positioning a thin film on the surface of this, and the process of removing a supporting member from a thin film are included. As a result, the thickness of the thin film can be easily adjusted, and the support member that the flow sensor does not have can be easily removed without going through complicated steps. Therefore, a highly sensitive flow sensor can be manufactured by a simple and inexpensive method.

一実施形態に係るフローセンサの一例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining an example of a flow sensor concerning one embodiment. 図１に示したＩＩ−ＩＩ線矢視方向断面図である。It is the II-II arrow directional cross-sectional view shown in FIG. 一実施形態に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the flow sensor which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the flow sensor which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the flow sensor which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the flow sensor which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the flow sensor which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the flow sensor which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the flow sensor which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the flow sensor which concerns on one Embodiment. 一実施形態の参考例に係るフローセンサの一例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining an example of a flow sensor concerning a reference example of one embodiment. 図１１に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視方向断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line III-III shown in FIG. 11. 一実施形態の参考例に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the flow sensor which concerns on the reference example of one Embodiment. 一実施形態の参考例に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the flow sensor which concerns on the reference example of one Embodiment. 一実施形態の参考例に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the flow sensor which concerns on the reference example of one Embodiment. 一実施形態の参考例に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the flow sensor which concerns on the reference example of one Embodiment. 一実施形態の参考例に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the flow sensor which concerns on the reference example of one Embodiment. 一実施形態の参考例に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the flow sensor which concerns on the reference example of one Embodiment. 一実施形態の参考例に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the flow sensor which concerns on the reference example of one Embodiment.

以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一また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、具体的な寸法など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。さらに、本願発明の技術的範囲は、当該実施形態に限定して解するべきではない。なお、以下の説明において、図面の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」という。   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. Furthermore, the technical scope of the present invention should not be understood as being limited to the embodiment. In the following description, the upper side of the drawing is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the left side as “left”, and the right side as “right”.

図１ないし図１０は、本発明に係るフローセンサおよびフローセンサの製造方法の一実施形態を示すためのものである。図１は、一実施形態に係るフローセンサの一例を説明する斜視図であり、図２は、図１に示したＩＩ−ＩＩ線矢視方向断面図である。本実施形態に係るフローセンサは、例えば熱式のフローセンサである。図１および図２に示すように、フローセンサ１０は、一方の面（図１および図２において上面）にキャビティ（凹部）２５が形成された基体２０と、基体２０の上面の上に配置される薄膜３０と、を備える。   1 to 10 are for illustrating an embodiment of a flow sensor and a method of manufacturing the flow sensor according to the present invention. FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of a flow sensor according to an embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II shown in FIG. The flow sensor according to the present embodiment is, for example, a thermal flow sensor. As shown in FIGS. 1 and 2, the flow sensor 10 is disposed on a base body 20 having a cavity (concave portion) 25 formed on one surface (upper surface in FIGS. 1 and 2), and an upper surface of the base body 20. A thin film 30.

薄膜３０は、例えば、下部層３０ａと、上部層３０ｂと、を含んで構成することが可能である。下部層３０ａおよび上部層３０ｂは、例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）などの材料で構成可能である。下部層３０ａおよび上部層３０ｂは、腐食性物質の流体、例えばＣｌ2、ＢＣｌ3、ＳＯｘ、ＮＯｘなどを含有する気体（ガス）に対して耐食性を有する。 The thin film 30 can be configured to include, for example, a lower layer 30a and an upper layer 30b. The lower layer 30a and the upper layer 30b can be made of a material such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) or silicon oxide (SiO 2 ), for example. The lower layer 30a and the upper layer 30b have corrosion resistance against a gas (gas) containing a fluid of a corrosive substance, for example, Cl 2 , BCl 3 , SOx, NOx and the like.

なお、下部層３０ａおよび上部層３０ｂの材料は、同一であってもよいし、異なるものであってもよい。   The material of the lower layer 30a and the upper layer 30b may be the same or different.

薄膜３０において、上部層３０ｂの一方の面（図２において下面）の上には、流体の速度（流速）を検出するためのセンサ回路（図示省略）が設けられる。センサ回路は、検出部３１、基体２０の一辺側に設けられた周囲温度センサ（抵抗素子）３５、電極パッド（図示省略）、およびこれらを電気的に接続する配線（図示省略）などを含んで構成することが可能である。   In the thin film 30, a sensor circuit (not shown) for detecting the fluid velocity (flow velocity) is provided on one surface (the lower surface in FIG. 2) of the upper layer 30b. The sensor circuit includes a detection unit 31, an ambient temperature sensor (resistive element) 35 provided on one side of the base 20, an electrode pad (not shown), and a wiring (not shown) for electrically connecting them. It is possible to configure.

検出部３１は、薄膜３０の中央部に設けられており、流体を加熱するヒータ（抵抗素子）３２と、このヒータ３２を挟んで両側（図１および図２において左側と右側）に配置され、ヒータ２２によって生ずる流体の温度差を測定するように構成された一組の温度センサ（抵抗素子）３３，３４と、を含んで構成される。これにより、流体の温度差から当該流体の速度（流速）を検出可能な熱式のフローセンサを容易に実現（構成）することができる。   The detection unit 31 is provided at the center of the thin film 30 and is disposed on both sides (the left side and the right side in FIGS. 1 and 2) with a heater (resistive element) 32 that heats the fluid and the heater 32 interposed therebetween, And a set of temperature sensors (resistive elements) 33 and 34 configured to measure the temperature difference of the fluid generated by the heater 22. Thus, a thermal flow sensor capable of detecting the velocity (flow velocity) of the fluid from the temperature difference of the fluid can be easily realized (configured).

下部層３０ａは、基体２０の上面の上に、全面にわたって形成されている。これにより、薄膜３０が含む検出部３１などを、基体２０から電気的に絶縁することが可能になる。   The lower layer 30a is formed on the entire upper surface of the base body 20. Thereby, the detection unit 31 included in the thin film 30 can be electrically insulated from the base body 20.

また、下部層３０ａは、上部層３０ｂの下面に設けられる、ヒータ３２、温度センサ（抵抗素子）３３，３４、および周囲温度センサ３５などを覆っている。このように、薄膜３０が、検出部３１および周囲温度センサ３５を覆う下部層３０ａを含むことにより、外部に対して検出部３１および周囲温度センサ３５を露出する（さらす）ことなく、保護することが可能になる。   The lower layer 30a covers a heater 32, temperature sensors (resistance elements) 33 and 34, an ambient temperature sensor 35, and the like provided on the lower surface of the upper layer 30b. Thus, the thin film 30 includes the lower layer 30a that covers the detection unit 31 and the ambient temperature sensor 35, thereby protecting the detection unit 31 and the ambient temperature sensor 35 without exposing (exposing) them to the outside. Is possible.

このような構成を備えるフローセンサ１０は、例えば図１および図２中にブロック矢印で示すように、測定対象である流体、例えばガスの流れる方向に沿って、温度センサ３３、ヒータ３２、および温度センサ３４が順に並ぶように配置される。この場合、温度センサ３３は、ヒータ３２よりも上流側（図１および図２において左側）に設けられた上流側温度センサとして機能し、温度センサ３４は、ヒータ３２よりも下流側（図１および図２において右側）に設けられた下流側温度センサとして機能する。このように、ヒータ３２に対して上流側に温度センサ３３を配置し、下流側に温度センサ３４を配置することにより、ヒータ３２に対して上流の流体の温度と下流の流体の温度とをそれぞれ測定することができ、ヒータ３２によって生ずる流体の温度差を、容易に測定することができる。   The flow sensor 10 having such a configuration includes, for example, a temperature sensor 33, a heater 32, and a temperature along a flowing direction of a fluid to be measured, for example, a gas, as indicated by a block arrow in FIGS. The sensors 34 are arranged in order. In this case, the temperature sensor 33 functions as an upstream temperature sensor provided upstream of the heater 32 (left side in FIGS. 1 and 2), and the temperature sensor 34 is downstream of the heater 32 (see FIGS. 1 and 2). It functions as a downstream temperature sensor provided on the right side in FIG. As described above, the temperature sensor 33 is disposed on the upstream side of the heater 32 and the temperature sensor 34 is disposed on the downstream side, whereby the temperature of the upstream fluid and the temperature of the downstream fluid with respect to the heater 32 are respectively determined. The temperature difference of the fluid generated by the heater 32 can be easily measured.

薄膜３０において、検出部３１が設けられる部分は、後述するように、熱容量が小さく、基体２０に対して断熱性を有する（熱的に絶縁されている）ダイアフラムを形成する。周囲温度センサ３５は、フローセンサ１０が設置される管路（図示省略）を流通する流体の温度を検出する。ヒータ３２は、周囲温度センサ３５が検出した流体の温度よりもヒータ３２の温度が一定温度高くなるように、駆動される。上流側温度センサ３３は、ヒータ３２よりも上流側の温度を検出するのに用いられ、下流側温度センサ３４は、ヒータ３２よりも下流側の温度を検出するのに用いられる。   In the thin film 30, a portion where the detection unit 31 is provided forms a diaphragm having a small heat capacity and a heat insulating property (thermally insulated) with respect to the base 20 as will be described later. The ambient temperature sensor 35 detects the temperature of the fluid flowing through a pipe line (not shown) where the flow sensor 10 is installed. The heater 32 is driven so that the temperature of the heater 32 is higher than the temperature of the fluid detected by the ambient temperature sensor 35. The upstream temperature sensor 33 is used to detect a temperature upstream of the heater 32, and the downstream temperature sensor 34 is used to detect a temperature downstream of the heater 32.

ここで、管路内のガスが静止している場合、ヒータ３２で加えられた熱は、上流方向及び下流方向へ対称的に拡散する。したがって、上流側温度センサ３３および下流側温度センサ３４の温度は等しくなり、上流側温度センサ３３および下流側温度センサ３４の電気抵抗は等しくなる。これに対し、管路内のガスが上流から下流に流れている場合、ヒータ３２で加えられた熱は、下流方向に運ばれる。したがって、上流側温度センサ３３の温度よりも、下流側温度センサ３４の温度が高くなる。   Here, when the gas in the pipe line is stationary, the heat applied by the heater 32 diffuses symmetrically in the upstream direction and the downstream direction. Therefore, the upstream temperature sensor 33 and the downstream temperature sensor 34 have the same temperature, and the upstream temperature sensor 33 and the downstream temperature sensor 34 have the same electrical resistance. On the other hand, when the gas in the pipeline flows from upstream to downstream, the heat applied by the heater 32 is carried in the downstream direction. Therefore, the temperature of the downstream temperature sensor 34 is higher than the temperature of the upstream temperature sensor 33.

このような温度差は、上流側温度センサ３３の電気抵抗と下流側温度センサ３４の電気抵抗との間に差を生じさせる。下流側温度センサ３４の電気抵抗と上流側温度センサ３３の電気抵抗との差は、管路内のガスの速度や流量と相関関係がある。そのため、下流側温度センサ３３の電気抵抗と上流側温度センサ３４の電気抵抗との差を基に、管路を流れる流体の速度（流速）や流量を算出することができる。ヒータ３２、上流側温度センサ３３、および下流側温度センサ３４の電気抵抗の情報は、後述する導電性部材２１を通じて電気信号として取り出すことができる。   Such a temperature difference causes a difference between the electrical resistance of the upstream temperature sensor 33 and the electrical resistance of the downstream temperature sensor 34. The difference between the electrical resistance of the downstream temperature sensor 34 and the electrical resistance of the upstream temperature sensor 33 has a correlation with the gas velocity and flow rate in the pipe. Therefore, based on the difference between the electrical resistance of the downstream temperature sensor 33 and the electrical resistance of the upstream temperature sensor 34, the speed (flow velocity) and flow rate of the fluid flowing through the pipeline can be calculated. Information on the electrical resistance of the heater 32, the upstream temperature sensor 33, and the downstream temperature sensor 34 can be extracted as an electrical signal through the conductive member 21 described later.

図２に示すように、本実施形態では、フローセンサ１０の上を流体が流通し、フローセンサ１０が流体の速度（流速）を検出（測定）する。よって、フローセンサ１０において、薄膜３０の他方の面（図２において上面）が検出面（表面）であり、基体２０の他方の面（図２において下面）が検出面（表面）とは反対側の面（裏面）となる。   As shown in FIG. 2, in this embodiment, the fluid flows over the flow sensor 10, and the flow sensor 10 detects (measures) the velocity (flow velocity) of the fluid. Therefore, in the flow sensor 10, the other surface (upper surface in FIG. 2) of the thin film 30 is a detection surface (front surface), and the other surface (lower surface in FIG. 2) of the thin film 30 is opposite to the detection surface (front surface). It becomes the side (back side).

また、薄膜３０において、下部層３０ａおよび上部層３０ｂは、複数のスリット（孔）３６を含んでいる。図２に示すように、各スリット（孔）３６は、薄膜３０の一方の面（図２において上面）から他方の面（図２において下面）まで貫通しており、基体２０に形成されたキャビティ（凹部）２５に通じている。よって、スリット（孔）３６により、フローセンサ１０の検出面（表面）側と、基体２０に設けられたキャビティ（凹部）２５とが連通している。これにより、薄膜３０において検出部３１を含む部分、すなわち、ダイアフラムを、熱的に絶縁することが可能になるとともに、フローセンサ１０において、薄膜３０の上面、すなわちフローセンサ１０の検出面（表面）側における圧力と、薄膜３０の下面、すなわち基体２０のキャビティ（凹部）２５側における圧力との差（差圧）を小さくすることが可能になる。したがって、流体の圧力に変動が生じても、圧力変動の影響を低減することができる。   In the thin film 30, the lower layer 30 a and the upper layer 30 b include a plurality of slits (holes) 36. As shown in FIG. 2, each slit (hole) 36 penetrates from one surface (upper surface in FIG. 2) to the other surface (lower surface in FIG. 2), and is a cavity formed in the substrate 20. (Recess) 25 leads to. Therefore, the slit (hole) 36 communicates the detection surface (front surface) side of the flow sensor 10 with the cavity (concave portion) 25 provided in the base body 20. Thereby, the portion including the detection unit 31 in the thin film 30, that is, the diaphragm can be thermally insulated. In the flow sensor 10, the upper surface of the thin film 30, that is, the detection surface (surface) of the flow sensor 10. The difference (differential pressure) between the pressure on the side and the pressure on the lower surface of the thin film 30, that is, the pressure on the cavity (concave part) 25 side of the substrate 20 can be reduced. Therefore, even if the fluid pressure fluctuates, the influence of the pressure variation can be reduced.

図２に示すように、基体２０は、一方の面（図２において上面）に、断面形状が一例として舟形であるキャビティ（凹部）２５が形成されている。この基体２０のキャビティ（凹部）２５の上には、薄膜３０の検出部３１が配置されている。これにより、薄膜３０において検出部３１を含む部分は、基体２０および薄膜３０の他の部分と比較して、熱容量の小さいダイアフラムを形成する。   As shown in FIG. 2, the base body 20 is formed with a cavity (concave portion) 25 having a boat shape as an example in cross section on one surface (the upper surface in FIG. 2). On the cavity (concave portion) 25 of the base body 20, a detection unit 31 of the thin film 30 is disposed. Thereby, the part including the detection unit 31 in the thin film 30 forms a diaphragm having a smaller heat capacity than the base 20 and other parts of the thin film 30.

本実施形態では、基体２０にキャビティ（凹部）２５が形成される例を示したがこれに限定されない。基体２０は、有底構造のキャビティ（凹部）２５に代えて、底を有さない構造、例えば、貫通孔が形成されていてもよい。この場合、基体２０の貫通孔の上に、薄膜３０の検出部３１が配置され、薄膜３０において検出部３１を含む部分は、ダイアフラムを形成する。   In the present embodiment, an example in which the cavity (concave portion) 25 is formed in the base body 20 is shown, but the present invention is not limited to this. The base body 20 may be formed with a structure having no bottom, for example, a through hole, instead of the bottomed structure cavity (concave portion) 25. In this case, the detection part 31 of the thin film 30 is arrange | positioned on the through-hole of the base | substrate 20, and the part containing the detection part 31 in the thin film 30 forms a diaphragm.

また、基体２０は、導電性部材２１を含んでいる。導電性部材２１は、薄膜３０に含まれるセンサ回路の電極パッドを介して、検出部３１に電気的に接続している。また、導電性部材２１は、基体２０の上面から下面まで貫通している。これにより、フローセンサ１０の検出面（表面）とは反対側の面（裏面）から、検出部３１の電気信号を取り出すことが可能となる。   The base body 20 includes a conductive member 21. The conductive member 21 is electrically connected to the detection unit 31 via an electrode pad of a sensor circuit included in the thin film 30. Further, the conductive member 21 penetrates from the upper surface to the lower surface of the base body 20. Thereby, it becomes possible to take out the electric signal of the detection part 31 from the surface (back surface) on the opposite side to the detection surface (front surface) of the flow sensor 10.

導電性部材２１は、例えば、銅（Ｃｕ）、銅合金、タングステン（Ｗ）、タングステン合金などの導電性を有する部材が使用可能である。また、導電性部材２１は、例えば、接着剤中に電気の流路を形成する導電性フィラー（充填材）をバインダーに分散した導電性接着剤や、めっきなどを、後述する基体２０の貫通孔２０ａおよび薄膜３０の開口部３０ｃに充填して形成してもよい。   As the conductive member 21, for example, a conductive member such as copper (Cu), copper alloy, tungsten (W), or tungsten alloy can be used. In addition, the conductive member 21 is made of, for example, a conductive adhesive in which a conductive filler (filler) that forms an electric flow path in the adhesive is dispersed in a binder, plating, or the like. 20a and the opening 30c of the thin film 30 may be filled and formed.

基体２０の材料には、ガラス、具体的にはテンパックス（登録商標）、パイレックス（登録商標）、石英ガラスなどの硼珪酸ガラス（ホウケイ酸ガラス）などを用いる。このガラス製の基体２０は、腐食性物質の流体、例えばＣｌ2、ＢＣｌ3、ＳＯｘ、ＮＯｘなどを含有する気体（ガス）に対して耐食性を有する。 As the material of the substrate 20, glass, specifically, borosilicate glass (borosilicate glass) such as Tempax (registered trademark), Pyrex (registered trademark), or quartz glass is used. The glass substrate 20 has corrosion resistance against a gas (gas) containing a corrosive substance fluid such as Cl 2 , BCl 3 , SOx, NOx and the like.

一般に、ガラス製の基板は、他の基板、例えば、シリコン製の基板などと比較して、電気伝導度が低いために内部に貫通電極を簡便に形成できる、更に、エッチング法に加えてドリルまたはブラスト法などを用いた微細加工も可能であるため、成形が容易であり、形状設計の自由度が高い、という特徴を有する。よって、基体２０がガラス製であることにより、腐食性物質の流体に対して耐食性が高く、薄膜３０の温度上昇を抑制することができるフローセンサ１０を容易に実現（構成）することができる。   In general, a glass substrate has a lower electrical conductivity than other substrates such as a silicon substrate, so that a through electrode can be easily formed therein. Further, in addition to an etching method, a drill or Since microfabrication using a blast method or the like is possible, it is easy to mold and has a high degree of freedom in shape design. Therefore, since the base body 20 is made of glass, it is possible to easily realize (configure) the flow sensor 10 that has high corrosion resistance against the fluid of the corrosive substance and can suppress the temperature increase of the thin film 30.

次に、図１および図２に示したフローセンサ１０の製造方法の一例を説明する。   Next, an example of a manufacturing method of the flow sensor 10 shown in FIGS. 1 and 2 will be described.

図３ないし図１０は、一実施形態に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。まず、支持部材の上に薄膜３０を形成する。すなわち、図３に示すように、支持部材Ｓを用意する。   3 to 10 are side cross-sectional views for explaining an example of the manufacturing method of the flow sensor according to the embodiment. First, the thin film 30 is formed on the support member. That is, as shown in FIG. 3, a support member S is prepared.

支持部材Ｓは、薄膜３０を安定して形成するための土台となる部材である。支持部材Ｓの材料には、例えば、シリコン（Ｓｉ）、シリコン（Ｓｉ）に二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）をコーティングしたもの、ガラス、などが用いられる。 The support member S is a member that serves as a base for stably forming the thin film 30. As the material of the support member S, for example, silicon (Si), silicon (Si) coated with silicon dioxide (SiO 2 ), glass, or the like is used.

本実施形態では、支持部材Ｓとしてシリコン製の基板を用いる。   In the present embodiment, a silicon substrate is used as the support member S.

次に、図４に示すように、支持部材Ｓの上面の上に、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）などの上部層３０ｂを全面にわたって形成する。 Next, as shown in FIG. 4, an upper layer 30 b such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) or silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the entire upper surface of the support member S.

次に、図５に示すように、上部層３０ｂの上面に、スパッタリング法、ＭＯＣＶＤ法、真空蒸着法などの方法により、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などの金属を付着させ、検出部３１、周囲温度センサ３５、電極パッド、配線など、センサ回路を構成する各要素を形成（パターニング）する。   Next, as shown in FIG. 5, platinum (Pt), gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu) is formed on the upper surface of the upper layer 30b by a method such as sputtering, MOCVD, or vacuum deposition. Each element constituting the sensor circuit such as the detection unit 31, the ambient temperature sensor 35, the electrode pad, and the wiring is formed (patterned).

次に、図６に示すように、検出部３１を含むセンサ回路の各要素の上に、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）などの下部層３０ａを形成する。下部層３０ａおよび上部層３０ｂの厚さ、すなわち、薄膜３０の厚さは、１ないし２［μｍ］程度である。 Next, as illustrated in FIG. 6, a lower layer 30 a such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) or silicon oxide (SiO 2 ) is formed on each element of the sensor circuit including the detection unit 31. The thickness of the lower layer 30a and the upper layer 30b, that is, the thickness of the thin film 30 is about 1 to 2 [μm].

次に、図７に示すように、下部層３０ａおよび上部層３０ｂにおける所定位置を、マスクなどを用いてエッチングし、支持部材Ｓの上面に通ずる各スリット（孔）３６を形成する。また、下部層３０ａにおいて、センサ回路の電極パッド（図示省略）に対応する位置を、マスクなどを用いてエッチングし、上部層３０ｂの上面に通ずる開口部３０ｃを形成する。   Next, as shown in FIG. 7, predetermined positions in the lower layer 30 a and the upper layer 30 b are etched using a mask or the like to form each slit (hole) 36 that communicates with the upper surface of the support member S. Further, in the lower layer 30a, positions corresponding to electrode pads (not shown) of the sensor circuit are etched using a mask or the like to form an opening 30c that communicates with the upper surface of the upper layer 30b.

このようにして、検出部３１を含む薄膜３０が形成（製造）される。   In this way, the thin film 30 including the detection unit 31 is formed (manufactured).

ここで、図１および図２に示したように、薄膜３０は基体２０のキャビティ（凹部）２５が形成された面の上に配置される。そのため、薄膜３０の厚さは、検出部３１を含む部分が形成するダイアフラムの厚さ、すなわち、検出部３１の感度に影響を及ぼすことになり、薄膜３０は、高い精度で所定の厚さに形成することが求められる。   Here, as shown in FIGS. 1 and 2, the thin film 30 is disposed on the surface of the base 20 on which the cavity (recess) 25 is formed. Therefore, the thickness of the thin film 30 affects the thickness of the diaphragm formed by the portion including the detection unit 31, that is, the sensitivity of the detection unit 31, and the thin film 30 has a predetermined thickness with high accuracy. It is required to form.

従来のフローセンサでは、例えば、基体２０にキャビティ（凹部）２５を形成した後、キャビティ（凹部）２５を、ワックス、焼結した金属、シリコン（Ｓｉ）などの充填材で充填し、キャビティ（凹部）２５を充填した基体２０の上に、薄膜３０を形成していた。そのため、充填材にワックスを使用する場合、検出部３１を含むセンサ回路の形成の際に使用する半導体装置を汚染するおそれがあり、周辺環境への汚染が懸念される。また、充填材に焼結した金属やシリコン（Ｓｉ）を使用する場合、基体２０のキャビティ（凹部）２５に充填し、薄膜３０を形成後に除去するまでの工程が非常に煩雑であり、製造コストが高価になってしまう。   In the conventional flow sensor, for example, after the cavity (recess) 25 is formed in the base body 20, the cavity (recess) 25 is filled with a filler such as wax, sintered metal, silicon (Si), and the like. The thin film 30 was formed on the substrate 20 filled with 25). For this reason, when wax is used as the filler, there is a risk of contaminating the semiconductor device used when forming the sensor circuit including the detection unit 31, and there is a concern about contamination of the surrounding environment. Also, when using sintered metal or silicon (Si) as the filler, the process from filling the cavity (recessed portion) 25 of the substrate 20 and removing the thin film 30 after forming is very complicated, and the manufacturing cost is low. Becomes expensive.

これに対し、本実施形態のフローセンサ１０では、薄膜３０は、支持部材Ｓの上で形成される。これにより、薄膜３０の形成の際に支持部材Ｓが土台となるので、基体２０のキャビティ（凹部）２５を充填する充填材を必要とせずに、簡易な方法で薄膜３０の厚さを調整して形成することが可能になる   On the other hand, in the flow sensor 10 of the present embodiment, the thin film 30 is formed on the support member S. As a result, since the support member S becomes a base when the thin film 30 is formed, the thickness of the thin film 30 is adjusted by a simple method without requiring a filler for filling the cavity (concave portion) 25 of the base body 20. Can be formed

一方、基体２０の元となる板状の部材として、ガラス製の板状の第２ウエハＢを用意し、図８に示すように、第２ウエハＢの一方の面（図８において上面）の中央部に、ドリルまたはブラスト法などを用いた機械加工により凹みを形成する。これにより、図１および図２に示した基体２０のキャビティ（凹部）２５が形成される。また、第２ウエハＢにおいて、後述の薄膜３０を第２ウエハＢの面の上に配置する際に、薄膜３０の下部層３０ａに設けられた開口部３０ｃに対応する位置に、第２ウエハＢの一方の面から他方の面（図８において下面）まで貫通する貫通孔２０ａを形成する。   On the other hand, a glass plate-like second wafer B is prepared as a plate-like member from which the substrate 20 is based. As shown in FIG. 8, one surface (the upper surface in FIG. 8) of the second wafer B is prepared. A recess is formed in the center by machining using a drill or blast method. Thereby, the cavity (concave portion) 25 of the base body 20 shown in FIGS. 1 and 2 is formed. Further, in the second wafer B, when a thin film 30 to be described later is disposed on the surface of the second wafer B, the second wafer B is positioned at a position corresponding to the opening 30c provided in the lower layer 30a of the thin film 30. A through hole 20a penetrating from one surface to the other surface (lower surface in FIG. 8) is formed.

次に、図７に示す薄膜３０を上下逆さまに配置し、図９に示すように、第２ウエハＢの一方の面（図９において上面）の上に、薄膜３０の他方の面（図９において下面）を配置する。   Next, the thin film 30 shown in FIG. 7 is arranged upside down, and as shown in FIG. 9, the other surface of the thin film 30 (FIG. 9) is formed on one surface (the upper surface in FIG. 9) of the second wafer B. In FIG.

第２ウエハＢの上面に薄膜３０を固定するために、第２ウエハＢの上面と薄膜３０の下面とを接合するようにしてもよい。接合方法としては、例えば、拡散接合や、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを用いたイオンビームを接合する両面に照射して活性化してから接合する表面活性化接合（常温接合）など、第２ウエハＢの上面に薄膜３０を直接接合する方法、金や銀などのろう材を接合する両面に付けてから接合するろう付け、陽極接合、接着剤を使用した接着などが挙げられる。   In order to fix the thin film 30 to the upper surface of the second wafer B, the upper surface of the second wafer B and the lower surface of the thin film 30 may be bonded. Examples of the bonding method include diffusion bonding, and surface activated bonding (room temperature bonding) in which ion beams using an inert gas such as argon (Ar) are irradiated and activated and then bonded. 2 A method of directly bonding the thin film 30 to the upper surface of the wafer B, a brazing method in which a brazing material such as gold or silver is bonded to both surfaces and then bonding, an anodic bonding, an adhesion using an adhesive, and the like.

なお、本出願における「接合」という用語は、物と物とをつなぎ合わせる広義の接合を意味し、接着やろう付けなどを含む概念である。よって、「接合」という用語は、接着剤を用いる方法を除外する意味ではない。   In addition, the term “joining” in the present application means a broad sense of joining objects to each other, and is a concept including adhesion and brazing. Thus, the term “joining” does not exclude the use of adhesives.

接着剤を使用する場合、接着剤は、薄膜３０をガラス製の第２ウエハＢ（基体２０）に接合可能であればよく、その成分や種類を問わない。なお、接着剤は、例えば、サイトップ（登録商標）など、腐食性物質に対して耐食性を有するものが好ましい。これにより、腐食性物質を含む流体の速度（流速）を検出（測定）する場合に、フローセンサ１０を好適に用いることができる。   In the case of using an adhesive, the adhesive is not particularly limited as long as the thin film 30 can be bonded to the second wafer B (substrate 20) made of glass. The adhesive preferably has a corrosion resistance against corrosive substances such as Cytop (registered trademark). Thereby, when detecting (measuring) the velocity (flow velocity) of a fluid containing a corrosive substance, the flow sensor 10 can be suitably used.

次に、図９に示す第２ウエハＢの貫通孔２０ａおよび薄膜３０の開口部３０ｃに、図１０に示すように、導電性部材２１を埋め込んで、薄膜３０に設けられたセンサ回路の電極パッドに電気的に接続させる。   Next, as shown in FIG. 10, the conductive member 21 is embedded in the through hole 20a of the second wafer B and the opening 30c of the thin film 30 shown in FIG. Electrically connect to

導電性部材２１として導電性接着剤を用いる場合、第２ウエハＢの貫通孔２０ａおよび薄膜３０の開口部３０ｃに導電性接着剤を注入して充填し、所定温度で所定時間加熱して導電性接着剤に含まれるバインダーを硬化、収縮させる。   When a conductive adhesive is used as the conductive member 21, the conductive adhesive is injected and filled into the through-hole 20a of the second wafer B and the opening 30c of the thin film 30, and heated at a predetermined temperature for a predetermined time. The binder contained in the adhesive is cured and contracted.

このようにして、一方の面（図１０において上面）にキャビティ（凹部）２５が形成され、導電性部材２１を有するガラス製の基体２０が形成（製造）される。   In this way, the cavity (recessed portion) 25 is formed on one surface (the upper surface in FIG. 10), and the glass substrate 20 having the conductive member 21 is formed (manufactured).

最後に、薄膜３０を支持する支持部材Ｓを、例えばアルカリ溶液で溶解し、薄膜３０から支持部材Ｓを除去する。これにより、フローセンサ１０が備えない支持部材Ｓを、煩雑な工程を経ることなく、容易に取り除くことができる。   Finally, the support member S that supports the thin film 30 is dissolved, for example, with an alkaline solution, and the support member S is removed from the thin film 30. Thereby, the supporting member S which the flow sensor 10 does not have can be easily removed without going through a complicated process.

このようにして、図１および図２に示したフローセンサ１０が製造される。   In this way, the flow sensor 10 shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured.

本実施形態では、フローセンサ１０の一例として熱式のフローセンサを示したが、これに限定されず、他の方式のフローセンサであってもよい。   In the present embodiment, a thermal type flow sensor is shown as an example of the flow sensor 10, but the present invention is not limited to this, and another type of flow sensor may be used.

また、本実施形態では、薄膜３０が下部層３０ａおよび上部層３０ｂの２つの層を含む例を示したがこれに限定されず、薄膜３０は、１つ、または、３つ以上の層を含んでいてもよい。   In the present embodiment, the thin film 30 includes two layers of the lower layer 30a and the upper layer 30b. However, the present invention is not limited to this, and the thin film 30 includes one layer or three or more layers. You may go out.

また、本実施形態では、基体２０が２つの導電性部材２１を含む例を示したが、これに限定されず、基体２０は、１つ、または、３つ以上の導電性部材２１を含んでいてもよい。   Moreover, in this embodiment, although the base | substrate 20 showed the example containing the two electroconductive members 21, it is not limited to this, The base | substrate 20 contains the electroconductive member 21 of 1 or 3 or more. May be.

さらに、本実施形態では、薄膜３０を形成した後に、第２ウエハＢにキャビティ（凹部）２５および貫通孔２０ａを形成する例を示したが、これに限定されない。第２ウエハＢにおけるキャビティ（凹部）２５および貫通孔２０ａの形成は、例えば、薄膜３０を形成する前に行ってよいし、薄膜３０の形成と同時に（並行して）行ってもよい。   Furthermore, in the present embodiment, the example in which the cavity (concave portion) 25 and the through hole 20a are formed in the second wafer B after the thin film 30 is formed is shown, but the present invention is not limited to this. The formation of the cavity (concave portion) 25 and the through hole 20a in the second wafer B may be performed, for example, before the thin film 30 is formed, or may be performed simultaneously (in parallel) with the formation of the thin film 30.

このように、本実施形態のフローセンサ１０によれば、薄膜３０が支持部材Ｓの上で形成される。これにより、薄膜３０の形成の際に支持部材Ｓが土台となるので、基体２０のキャビティ（凹部）２５を充填する充填材を必要とせずに、簡易な方法で薄膜３０の厚さを調整して形成することが可能になる。したがって、検出部３１の感度を制御することができ、簡易かつ安価な方法で製造することができ、フローセンサ１０の感度を向上させることができる。   Thus, according to the flow sensor 10 of the present embodiment, the thin film 30 is formed on the support member S. As a result, since the support member S becomes a base when the thin film 30 is formed, the thickness of the thin film 30 is adjusted by a simple method without requiring a filler for filling the cavity (concave portion) 25 of the base body 20. Can be formed. Therefore, the sensitivity of the detection unit 31 can be controlled, the sensor can be manufactured by a simple and inexpensive method, and the sensitivity of the flow sensor 10 can be improved.

また、本実施形態のフローセンサ１０の製造方法によれば、支持部材Ｓの上に、検出部３１を含む薄膜３０を形成する工程と、一方の面にキャビティ（凹部）２５または貫通孔が形成された基体２０の一方の面の上に、薄膜３０を配置する工程と、薄膜３０から支持部材Ｓを除去する工程と、を含む。これにより、薄膜３０の厚さを容易に調整することが可能になるとともに、フローセンサ１０が備えない支持部材Ｓを、煩雑な工程を経ることなく、容易に取り除くことが可能になる。したがって、高い感度のフローセンサ１０を、簡易かつ安価な方法で製造することができる。   Further, according to the manufacturing method of the flow sensor 10 of the present embodiment, the step of forming the thin film 30 including the detection unit 31 on the support member S, and the cavity (recess) 25 or the through hole is formed on one surface. A step of disposing the thin film 30 on one surface of the substrate 20 and a step of removing the support member S from the thin film 30. Accordingly, the thickness of the thin film 30 can be easily adjusted, and the support member S that the flow sensor 10 does not have can be easily removed without going through complicated steps. Therefore, the highly sensitive flow sensor 10 can be manufactured by a simple and inexpensive method.

（参考例）
図１１ないし図１９は、本発明に係るフローセンサおよびフローセンサの製造方法の一実施形態の参考例を示すためのものである。なお、特に記載がない限り、上記の一実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。また、上記の一実施形態と類似する構成部分は類似の符号をもって表し、その詳細な説明を省略する。さらに、図示しない構成部分は、上記の一実施形態と同様とする。 (Reference example)
11 to 19 are for illustrating a reference example of an embodiment of a flow sensor and a flow sensor manufacturing method according to the present invention. Unless otherwise specified, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In addition, components similar to those in the above-described embodiment are denoted by similar symbols, and detailed description thereof is omitted. Further, the components not shown are the same as those in the above-described embodiment.

図１１は、一実施形態の参考例に係るフローセンサの一例を説明する斜視図であり、図１２は、図１１に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視方向断面図である。図１１および図１２に示すように、フローセンサ１０Ａは、一方の面（図１１および図１２において上面）にキャビティ（凹部）２５が形成された基体２０と、基体２０の上面の上に配置される基板３０Ａと、を備える。   FIG. 11 is a perspective view illustrating an example of a flow sensor according to a reference example of one embodiment, and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line III-III shown in FIG. As shown in FIGS. 11 and 12, the flow sensor 10 </ b> A is disposed on a base body 20 having a cavity (concave part) 25 formed on one surface (upper surface in FIGS. 11 and 12), and the upper surface of the base body 20. 30A.

基板３０Ａは、一実施形態の薄膜３０と同様に、検出部３１を含んでいる。すなわち、基板３０Ａにおいて、一方の面（図１１および図１２において下面）の上には、流体の速度（流速）を検出するためのセンサ回路（図示省略）が設けられる。センサ回路は、検出部３１、基体２０の一辺側に設けられた周囲温度センサ（抵抗素子）３５、電極パッド（図示省略）、およびこれらを電気的に接続する配線（図示省略）などを含んで構成することが可能である。   The substrate 30A includes a detection unit 31 as in the thin film 30 of the embodiment. That is, a sensor circuit (not shown) for detecting the fluid velocity (flow velocity) is provided on one surface (the lower surface in FIGS. 11 and 12) of the substrate 30A. The sensor circuit includes a detection unit 31, an ambient temperature sensor (resistive element) 35 provided on one side of the base 20, an electrode pad (not shown), and a wiring (not shown) for electrically connecting them. It is possible to configure.

基板３０Ａは、保護膜３９を含んでいる。保護膜３９は、例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）などの材料で構成可能である。保護膜３９は、例えば、基板３０Ａの下面の全面にわたって形成されており、ヒータ３２、温度センサ（抵抗素子）３３，３４、および周囲温度センサ３５などを覆っている。このように、基板３０Ａが、検出部３１および周囲温度センサ３５を覆う保護膜３９を含むことにより、外部に対して検出部３１および周囲温度センサ３５を露出する（さらす）ことなく、保護することが可能となる。 The substrate 30A includes a protective film 39. The protective film 39 can be made of a material such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) or silicon oxide (SiO 2 ). The protective film 39 is formed over the entire lower surface of the substrate 30A, for example, and covers the heater 32, temperature sensors (resistive elements) 33 and 34, the ambient temperature sensor 35, and the like. As described above, the substrate 30A includes the protective film 39 that covers the detection unit 31 and the ambient temperature sensor 35, thereby protecting the detection unit 31 and the ambient temperature sensor 35 from being exposed (exposed) to the outside. Is possible.

また、基板３０Ａは、孔３７，３８を含んでいる。図１２に示すように、孔３７，３８は、基板３０Ａの上面から保護膜３９の下面まで貫通しており、基体２０に形成されたキャビティ（凹部）２５に通じている。よって、孔３７，３８により、フローセンサ１０Ａの検出面（表面）側と、基体２０に設けられたキャビティ（凹部）２５とが連通している。これにより、基板３０Ａにおいて検出部３１を含む部分、すなわち、ダイアフラムを熱的に絶縁することが可能になるとともに、フローセンサ１０Ａにおいて、基板３０Ａの上面、すなわちフローセンサ１０Ａの検出面（表面）側における圧力と、基板３０Ａの下面、すなわち基体２０のキャビティ（凹部）２５側における圧力との差（差圧）を小さくすることが可能になる。したがって、流体の圧力に変動が生じても、圧力変動の影響を低減することができる。   The substrate 30 </ b> A includes holes 37 and 38. As shown in FIG. 12, the holes 37 and 38 penetrate from the upper surface of the substrate 30 </ b> A to the lower surface of the protective film 39, and communicate with a cavity (concave portion) 25 formed in the base body 20. Therefore, the detection surface (front surface) side of the flow sensor 10 </ b> A and the cavity (concave portion) 25 provided in the base body 20 communicate with each other through the holes 37 and 38. This makes it possible to thermally insulate the portion including the detection unit 31 in the substrate 30A, that is, the diaphragm, and in the flow sensor 10A, the upper surface of the substrate 30A, that is, the detection surface (front surface) side of the flow sensor 10A. It is possible to reduce the difference (differential pressure) between the pressure at the bottom surface of the substrate 30A, that is, the pressure at the cavity (concave portion) 25 side of the substrate 20. Therefore, even if the fluid pressure fluctuates, the influence of the pressure variation can be reduced.

孔３７，３８は、検出部３１を挟んで検出部３１の両側（図１１および図１２において左側と右側）に形成されている。孔３７は検出部３１に対して上流側（図１１および図１２において左側）に配置されて上流側孔として機能し、孔３８は検出部３１に対して下流側（図１１および図１２において右側）に配置されて下流側孔として機能する。   The holes 37 and 38 are formed on both sides (the left side and the right side in FIGS. 11 and 12) of the detection unit 31 with the detection unit 31 in between. The hole 37 is disposed upstream of the detection unit 31 (left side in FIGS. 11 and 12) and functions as an upstream hole, and the hole 38 is downstream of the detection unit 31 (right side in FIGS. 11 and 12). ) And functions as a downstream hole.

基板３０Ａの材料には、基体２０と同様に、ガラス、具体的にはテンパックス（登録商標）、パイレックス（登録商標）、石英ガラスなどの硼珪酸ガラス（ホウケイ酸ガラス）などを用いる。このガラス製の基板３０Ａは、腐食性物質の流体、例えばＣｌ2、ＢＣｌ3、ＳＯｘ、ＮＯｘなどを含有する気体（ガス）に対して耐食性を有する。これにより、腐食性物質の流体に対して耐食性が高く、基板３０Ａの温度上昇を抑制することができるフローセンサ１０Ａを容易に実現（構成）することができる。 As the material of the substrate 30A, glass, specifically, borosilicate glass (borosilicate glass) such as Tempax (registered trademark), Pyrex (registered trademark), and quartz glass is used as in the base 20. The glass substrate 30A has corrosion resistance to a gas (gas) containing a corrosive substance fluid such as Cl 2 , BCl 3 , SOx, NOx, and the like. Accordingly, it is possible to easily realize (configure) the flow sensor 10A that has high corrosion resistance against the corrosive substance fluid and can suppress the temperature rise of the substrate 30A.

なお、基体２０および基板３０Ａの材料は、同一種類のガラスであってもよいし、異なる種類のガラスであってもよい。   The base 20 and the substrate 30A may be made of the same type of glass or different types of glass.

次に、図１１および図１２に示したフローセンサ１０Ａの製造方法の一例を説明する。   Next, an example of a manufacturing method of the flow sensor 10A shown in FIGS. 11 and 12 will be described.

図１３ないし図１９は、一実施形態の参考例に係るフローセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。まず、支持部材の上に基板３０Ａを形成する。すなわち、図１３に示すように、基板３０Ａの元となる板状の部材として、ガラス製の第１ウエハＡを用意し、支持部材Ｓの一方の面（図１３において上面）の上に第１ウエハＡを配置する。第１ウエハＡは、例えば、５００［μｍ］程度の厚さを有している。   13 to 19 are side cross-sectional views for explaining an example of a manufacturing method of a flow sensor according to a reference example of one embodiment. First, the substrate 30A is formed on the support member. That is, as shown in FIG. 13, a first wafer A made of glass is prepared as a plate-like member that is the base of the substrate 30A, and the first member is placed on one surface (the upper surface in FIG. 13) of the support member S. Wafer A is placed. The first wafer A has a thickness of about 500 [μm], for example.

支持部材Ｓは、第１ウエハＡを固定して支持しており、基板３０を安定して形成するための土台となる部材である。支持部材Ｓの材料には、例えば、シリコン（Ｓｉ）、シリコン（Ｓｉ）に二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）をコーティングしたもの、ガラス、などが用いられる。 The support member S is a member that fixes and supports the first wafer A and serves as a base for stably forming the substrate 30. As the material of the support member S, for example, silicon (Si), silicon (Si) coated with silicon dioxide (SiO 2 ), glass, or the like is used.

本参考例では、支持部材Ｓの材料としてガラスを用いる。ガラス製の支持部材Ｓの一方の面（図１３において上面）と、ガラス製の第１ウエハＡ（基板３０Ａ）の一方の面（図１３において下面）とは、金（Ａｕ）Ｋを介して共晶接合されている。このように、基板３０Ａの元となる第１ウエハＡとガラス製の支持部材Ｓとを金（Ａｕ）Ｋを介して共晶接合することにより、第１ウエハＡおよび支持部材Ｓのガラスの種類を問わずに接合することが可能になる。したがって、支持部材Ｓは、基板３０Ａの元となる第１ウエハＡを安定して支持することができる。   In this reference example, glass is used as the material of the support member S. One surface (upper surface in FIG. 13) of the glass support member S and one surface (lower surface in FIG. 13) of the first glass wafer A (substrate 30A) are placed via gold (Au) K. Eutectic bonding. In this way, the glass type of the first wafer A and the support member S is obtained by eutectic bonding of the first wafer A that is the base of the substrate 30A and the glass support member S via gold (Au) K. It becomes possible to join regardless of. Therefore, the support member S can stably support the first wafer A that is the base of the substrate 30A.

次に、図１４に示すように、第１ウエハＡの他方の面（図１４において上面）を研磨して、図１４において破線で示す部分を削り、第１ウエハＡを所定の厚さに調整する。調整後の第１ウエハＡの厚さは、例えば、１ないし２［μｍ］程度である。   Next, as shown in FIG. 14, the other surface (the upper surface in FIG. 14) of the first wafer A is polished, and the portion indicated by the broken line in FIG. 14 is shaved to adjust the first wafer A to a predetermined thickness. To do. The thickness of the first wafer A after adjustment is, for example, about 1 to 2 [μm].

次に、図１５に示すように、第１ウエハＡの他方の面（図１５において上面）に、スパッタリング法、ＭＯＣＶＤ法、真空蒸着法などの方法により、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などの金属を付着させ、検出部３１、周囲温度センサ３５、電極パッド、配線など、センサ回路を構成する各要素を形成（パターニング）する。   Next, as shown in FIG. 15, platinum (Pt), gold (Au), and the like are formed on the other surface (the upper surface in FIG. 15) of the first wafer A by a method such as sputtering, MOCVD, or vacuum deposition. A metal such as aluminum (Al) or copper (Cu) is attached to form (pattern) each element constituting the sensor circuit such as the detection unit 31, the ambient temperature sensor 35, the electrode pad, and the wiring.

次に、図１６に示すように、検出部３１を含むセンサ回路の各要素の上に、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）などの保護膜３９を形成する。 Next, as shown in FIG. 16, a protective film 39 such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) or silicon oxide (SiO 2 ) is formed on each element of the sensor circuit including the detection unit 31.

次に、図１７に示すように、保護膜３９および第１ウエハＡにおける所定位置を、マスクなどを用いてエッチングし、金Ｋの上面に通ずる孔３７および孔３８を形成する。また、保護膜３９において、センサ回路の電極パッド（図示省略）に対応する位置を、マスクなどを用いてエッチングし、第１ウエハＡの上面に通ずる開口部３９ａを形成する。   Next, as shown in FIG. 17, the protective film 39 and predetermined positions on the first wafer A are etched using a mask or the like to form a hole 37 and a hole 38 that communicate with the upper surface of the gold K. Further, a position corresponding to the electrode pad (not shown) of the sensor circuit in the protective film 39 is etched using a mask or the like to form an opening 39a that communicates with the upper surface of the first wafer A.

このようにして、検出部３１を含むガラス製の基板３０Ａが形成（製造）される。   In this manner, a glass substrate 30A including the detection unit 31 is formed (manufactured).

ここで、図１１および図１２に示したように、基板３０Ａは基体２０のキャビティ（凹部）２５が形成された面の上に配置される。そのため、基板３０Ａの厚さは、検出部３１を含む部分が形成するダイアフラムの厚さ、すなわち、検出部３１の感度、さらには、ダイアフラムの強度に影響を及ぼすことになり、基板３０Ａは、高い精度で所定の厚さに形成することが求められる。   Here, as shown in FIGS. 11 and 12, the substrate 30 </ b> A is disposed on the surface of the base body 20 where the cavity (concave portion) 25 is formed. Therefore, the thickness of the substrate 30A affects the thickness of the diaphragm formed by the portion including the detection unit 31, that is, the sensitivity of the detection unit 31, and further the strength of the diaphragm. It is required to form a predetermined thickness with accuracy.

本参考例のフローセンサ１０Ａでは、基板３０Ａは、支持部材Ｓの上で形成される。これにより、基板３０Ａの形成の際に支持部材Ｓが土台となるので、基体２０のキャビティ（凹部）２５を充填する充填材を必要とせずに、例えば、支持部材Ｓの上で基板３０Ａの元となる第１ウエハＡを研磨することで、簡易な方法で薄膜３０Ａの厚さを調整して形成することが可能になる。   In the flow sensor 10A of the present reference example, the substrate 30A is formed on the support member S. As a result, since the support member S becomes a base when the substrate 30A is formed, for example, the base material of the substrate 30A can be formed on the support member S without using a filler for filling the cavity (concave portion) 25 of the base body 20. By polishing the first wafer A, the thickness of the thin film 30A can be adjusted and formed by a simple method.

一方、上記した一実施形態のフローセンサの製造方法において、図８を用いて説明した工程を行い、第２ウエハＢの一方の面（図８において上面）の中央部にキャビティ（凹部）２５を形成し、第２ウエハＢにおいて、後述の基板３０Ａを第２ウエハＢの面の上に配置する際に、基板３０Ａの保護膜３９に設けられた開口部３９ａに対応する位置に、貫通孔２０ａを形成する。   On the other hand, in the flow sensor manufacturing method according to the above-described embodiment, the process described with reference to FIG. 8 is performed, and a cavity (concave portion) 25 is formed at the center of one surface (the upper surface in FIG. 8) of the second wafer B. In the second wafer B, the through-hole 20a is formed at a position corresponding to the opening 39a provided in the protective film 39 of the substrate 30A when a substrate 30A described later is disposed on the surface of the second wafer B. Form.

次に、図１７に示す基板３０Ａを上下逆さまに配置し、図１８に示すように、第２ウエハＢの一方の面（図１８において上面）の上に、基板３０Ａの他方の面（図１８において下面）を配置する。   Next, the substrate 30A shown in FIG. 17 is arranged upside down. As shown in FIG. 18, the other surface (FIG. 18) of the substrate 30A is placed on one surface (the upper surface in FIG. 18) of the second wafer B. In FIG.

第２ウエハＢの上面に基板３０Ａを固定するために、第２ウエハＢの上面と基板３０の下面とを接合するようにしてもよい。接合方法としては、例えば、拡散接合や、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを用いたイオンビームを接合する両面に照射して活性化してから接合する表面活性化接合（常温接合）など、第２ウエハＢの上面に基板３０Ａを直接接合する方法、金や銀などのろう材を接合する両面に付けてから接合するろう付け、陽極接合、接着剤を使用した接着などが挙げられる。   In order to fix the substrate 30A to the upper surface of the second wafer B, the upper surface of the second wafer B and the lower surface of the substrate 30 may be bonded. Examples of the bonding method include diffusion bonding, and surface activated bonding (room temperature bonding) in which ion beams using an inert gas such as argon (Ar) are irradiated and activated and then bonded. 2 A method of directly bonding the substrate 30A to the upper surface of the wafer B, a brazing method in which a brazing material such as gold or silver is bonded to both surfaces and then bonding, an anodic bonding, an adhesion using an adhesive, and the like.

接着剤を使用する場合、接着剤は、基板３０Ａをガラス製の第２ウエハＢ（基体２０）に接合可能であればよく、その成分や種類を問わない。なお、接着剤は、例えば、サイトップ（登録商標）など、腐食性物質に対して耐食性を有するものが好ましい。これにより、腐食性物質を含む流体の速度（流速）を検出（測定）する場合に、フローセンサ１０Ａを好適に用いることができる。   When the adhesive is used, the adhesive is not particularly limited as long as it can join the substrate 30A to the second wafer B (base 20) made of glass. The adhesive preferably has a corrosion resistance against corrosive substances such as Cytop (registered trademark). Thereby, when detecting (measuring) the velocity (flow velocity) of a fluid containing a corrosive substance, the flow sensor 10A can be suitably used.

次に、図１８に示す第２ウエハＢの貫通孔２０ａおよび基板３０Ａの開口部３９ａに、図１９に示すように、導電性部材２１を埋め込んで、基板３０Ａに設けられたセンサ回路の電極パッドに電気的に接続させる。   Next, as shown in FIG. 19, the conductive member 21 is embedded in the through hole 20a of the second wafer B and the opening 39a of the substrate 30A shown in FIG. 18, and the electrode pad of the sensor circuit provided on the substrate 30A. Electrically connect to

導電性部材２１として導電性接着剤を用いる場合、第２ウエハＢの貫通孔２０ａおよび基板３０Ａの開口部３９ａに導電性接着剤を注入して充填し、所定温度で所定時間加熱して導電性接着剤に含まれるバインダーを硬化、収縮させる。   When a conductive adhesive is used as the conductive member 21, the conductive adhesive is injected and filled into the through-hole 20a of the second wafer B and the opening 39a of the substrate 30A, and heated to a predetermined temperature for a predetermined time. The binder contained in the adhesive is cured and contracted.

このようにして、一方の面（図１９において上面）にキャビティ（凹部）２５が形成され、導電性部材２１を含むガラス製の基体２０が形成（製造）される。   In this way, the cavity (concave portion) 25 is formed on one surface (the upper surface in FIG. 19), and the glass substrate 20 including the conductive member 21 is formed (manufactured).

最後に、基板３０Ａと支持部材Ｓとを接合する金Ｋを、例えばヨウ素（Ｉ）などのエッチング液で溶解し、基板３０Ａから支持部材Ｓを除去する。これにより、フローセンサ１０Ａが備えない支持部材Ｓを、煩雑な工程を経ることなく、容易に取り除くことができる。   Finally, the gold K that joins the substrate 30A and the support member S is dissolved, for example, with an etching solution such as iodine (I), and the support member S is removed from the substrate 30A. Thereby, the support member S which the flow sensor 10A does not have can be easily removed without going through complicated steps.

このようにして、図１１および図１２に示したフローセンサ１０Ａが製造される。   In this way, the flow sensor 10A shown in FIGS. 11 and 12 is manufactured.

本参考例では、基板３０Ａを形成した後に、第２ウエハＢにキャビティ（凹部）２５および貫通孔２０ａを形成する例を示したが、これに限定されない。第２ウエハＢにおけるキャビティ（凹部）２５および貫通孔２０ａの形成は、例えば、基板３０Ａを形成する前に行ってよいし、基板３０Ａの形成と同時に（並行して）行ってもよい。   In this reference example, the cavity (concave portion) 25 and the through hole 20a are formed in the second wafer B after the substrate 30A is formed. However, the present invention is not limited to this. The formation of the cavity (concave portion) 25 and the through hole 20a in the second wafer B may be performed, for example, before forming the substrate 30A, or may be performed simultaneously (in parallel) with the formation of the substrate 30A.

このように、本参考例のフローセンサ１０Ａによれば、基板３０Ａが支持部材Ｓの上で形成される。これにより、基板３０Ａの形成の際に支持部材Ｓが土台となるので、基体２０のキャビティ（凹部）２５を充填する充填材を必要とせずに、例えば、支持部材Ｓの上で基板３０Ａの元となる第１ウエハＡを研磨することで、簡易な方法で薄膜３０Ａの厚さを調整して形成することが可能になる。したがって、検出部３１の感度および強度の両方を制御することができ、簡易かつ安価な方法で製造することができ、フローセンサ１０Ａの感度を向上させることができる。   Thus, according to the flow sensor 10A of the present reference example, the substrate 30A is formed on the support member S. As a result, since the support member S becomes a base when the substrate 30A is formed, for example, the base material of the substrate 30A can be formed on the support member S without using a filler for filling the cavity (concave portion) 25 of the base body 20. By polishing the first wafer A, the thickness of the thin film 30A can be adjusted and formed by a simple method. Therefore, both the sensitivity and intensity of the detection unit 31 can be controlled, and it can be manufactured by a simple and inexpensive method, and the sensitivity of the flow sensor 10A can be improved.

また、本参考例のフローセンサ１０Ａの製造方法によれば、支持部材Ｓの上に、検出部３１を含むガラス製の基板３０Ａを形成する工程と、一方の面にキャビティ（凹部）２５または貫通孔が形成された基体２０の一方の面の上に、基板３０Ａを配置する工程と、基板３０Ａから支持部材Ｓを除去する工程と、を含む。これにより、基板３０Ａの厚さを容易に調整することが可能になるとともに、フローセンサ１０Ａが備えない支持部材Ｓを、煩雑な工程を経ることなく、容易に取り除くことが可能になる。したがって、高い感度のフローセンサ１０Ａを、簡易かつ安価な方法で製造することができる。   Moreover, according to the manufacturing method of the flow sensor 10A of the present reference example, the step of forming the glass substrate 30A including the detection unit 31 on the support member S, and the cavity (recess) 25 or the through-hole on one surface It includes a step of disposing the substrate 30A on one surface of the base body 20 in which the holes are formed, and a step of removing the support member S from the substrate 30A. Thereby, the thickness of the substrate 30A can be easily adjusted, and the support member S that the flow sensor 10A does not have can be easily removed without going through complicated steps. Therefore, the flow sensor 10A with high sensitivity can be manufactured by a simple and inexpensive method.

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されることなく種々に変形して適用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 variously modified and applied.

また、上記発明の実施形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、または変更もしくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせまたは変更もしくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   In addition, the examples and application examples described through the embodiments of the present invention can be used in combination as appropriate according to the application, or can be used with modifications or improvements, and the present invention is limited to the description of the above-described embodiments. Is not to be done. It is apparent from the description of the scope of claims that the embodiments added with such combinations or changes or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.

１０，１０Ａ…フローセンサ
２０…基体
２１…導電性部材
２５…キャビティ（凹部）
３０…薄膜
３０Ａ…基板
３０ａ…下部層
３０ｂ…上部層
３１…検出部
３２…ヒータ（抵抗素子）
３３…上流側温度センサ（抵抗素子）
３４…下流側温度センサ（抵抗素子）
３６…スリット（孔）
３７…上流側孔
３８…下流側孔
３９…保護膜
Ｓ…支持部材
Ｋ…金 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,10A ... Flow sensor 20 ... Base | substrate 21 ... Conductive member 25 ... Cavity (recessed part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Thin film 30A ... Board | substrate 30a ... Lower layer 30b ... Upper layer 31 ... Detection part 32 ... Heater (resistive element)
33 ... Upstream temperature sensor (resistive element)
34 ... Downstream temperature sensor (resistive element)
36 ... Slit (hole)
37 ... Upstream side hole 38 ... Downstream side hole 39 ... Protective film S ... Support member K ... Gold

Claims (9)

一方の面に凹部または貫通孔が形成されたガラス製の基体と、
検出部を含み、前記基体の前記一方の面上に配置される薄膜と、を備え、
前記薄膜は、支持部材の上で形成される、
フローセンサ。 A glass substrate having a recess or a through hole formed on one surface;
A thin film that includes a detector and is disposed on the one surface of the base body,
The thin film is formed on a support member;
Flow sensor. 前記薄膜は、接着剤を介して前記基体の前記一方の面上に接合される、
請求項１に記載のフローセンサ。 The thin film is bonded onto the one surface of the substrate via an adhesive;
The flow sensor according to claim 1. 前記接着剤は、耐食性を有する接着剤である、
請求項２に記載のフローセンサ。 The adhesive is an adhesive having corrosion resistance,
The flow sensor according to claim 2. 前記薄膜は、前記基体の前記凹部または貫通孔に通ずる孔を含む、
請求項１ないし３のいずれかに記載のフローセンサ。 The thin film includes a hole communicating with the concave portion or the through hole of the base.
The flow sensor according to claim 1. 前記薄膜は、前記検出部を覆う層を含む、
請求項１ないし４のいずれかに記載のフローセンサ。 The thin film includes a layer covering the detection unit,
The flow sensor according to claim 1. 支持部材の上に、検出部を含む薄膜を形成する工程と、
一方の面に凹部または貫通孔が形成されたガラス製の基体の前記一方の面上に、前記薄膜を配置する工程と、
前記薄膜から前記支持部材を除去する工程と、を含む、
フローセンサの製造方法。 Forming a thin film including a detection unit on the support member;
Disposing the thin film on the one surface of the glass substrate having a recess or a through hole formed on one surface;
Removing the support member from the thin film.
A manufacturing method of a flow sensor. 前記配置する工程は、接着剤を介して前記基体の前記一方の面上に前記薄膜を接合する工程を含む、
請求項６に記載のフローセンサの製造方法。 The step of arranging includes the step of bonding the thin film on the one surface of the base via an adhesive,
A method for manufacturing the flow sensor according to claim 6. 前記接着剤は、耐食性を有する接着剤である、
請求項７に記載のフローセンサの製造方法。 The adhesive is an adhesive having corrosion resistance,
A method for manufacturing the flow sensor according to claim 7. 前記配置する工程は、前記基体の前記一方の面上に前記薄膜を直接接合する工程を含む、
請求項６に記載のフローセンサの製造方法。 The step of arranging includes the step of directly bonding the thin film on the one surface of the substrate.
A method for manufacturing the flow sensor according to claim 6.
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