JP2021148603A - 熱式フローセンサ - Google Patents
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Abstract
Description
図1から図5を参照して、実施の形態1の熱式フローセンサ1を説明する。熱式フローセンサ1は、ベース部材2と、カバー4とを主に備える。
図8及び図9を参照して、基板10上に第3絶縁膜12を形成する。基板10は、例えば、シリコン基板である。第3絶縁膜12は、例えば、二酸化シリコン膜である。第3絶縁膜12は、例えば、化学気相堆積(CVD)法によって形成される。フォトリソグラフィー法などを用いて、第3絶縁膜12に開口12aを形成する。第3絶縁膜12の開口12a内と第3絶縁膜12の表面の一部上とに、犠牲層58を形成する。犠牲層58は、例えば、ポリシリコン層で形成されている。犠牲層58は、例えば、化学気相堆積(CVD)法によって形成される。
図22から図24を参照して、SOI基板40を用意する。SOI基板40は、シリコン基板41と、シリコン基板41上に設けられている二酸化シリコン膜42と、二酸化シリコン膜42上に設けられているシリコン膜43とを含む。二酸化シリコン膜42は、シリコン基板41とシリコン膜43との間にある。SOI基板40は、第1側面4eと、第2側面4fと、第3主面4gとを含む。
本実施の形態の第1変形例では、第2温度センサ22と第2パッド25と第2配線28とが省略されている。出力読み取り部56(図6を参照)は、流路50(主流路部50a)に流体が流れていない時の第1温度センサ21の第1出力と、流路50(主流路部50a)に流体が流れている時の第1温度センサ21の第2出力とを読み取る。流量算出部57(図6を参照)は、第1温度センサ21の第1出力と第2出力とから、流路50を流れる流体の流量を算出する。流量算出部57は、例えば、第2出力と第1出力との間の差分を算出し、この差分から、流体の流量を算出する。
本実施の形態の熱式フローセンサ1は、ベース部材2と、カバー4とを備える。ベース部材2は、第1方向(x方向)と第1方向(x方向)に垂直な第2方向(y方向)とに延在している第1主面2aを含む。ベース部材2は、ヒータ20を含む。カバー4は、ベース部材2の第1主面2aに固定されている。カバー4は、シリコン基板41と、シリコン基板41上に設けられている二酸化シリコン膜42と、二酸化シリコン膜42上に設けられているシリコン膜43とを含むSOI基板40で形成されている。シリコン膜43には、凹部44が形成されている。凹部44の底面は、シリコン膜43から露出している二酸化シリコン膜42の露出面で規定されている。凹部44の側面は、シリコン膜43で規定されている。流路50のうち第1主面2aに沿って延在する主流路部50aは、凹部44の底面を規定する二酸化シリコン膜42の露出面と、凹部44の側面を規定するシリコン膜43と、第1主面2aとによって規定されている。第1主面2aの平面視において、主流路部50aの第1長手方向は、第1方向(x方向)である。カバー4に、流路50の入口51と出口52とが形成されている。第1方向(x方向)及び第2方向(y方向)に垂直な第3方向(z方向)において、ヒータ20は主流路部50aに対向している。
図34から図36を参照して、実施の形態2の熱式フローセンサ1bを説明する。本実施の形態の熱式フローセンサ1bは、実施の形態1の熱式フローセンサ1と同様の構成を備えているが、以下の点で主に異なっている。
図52から図54を参照して、実施の形態3の熱式フローセンサ1cを説明する。本実施の形態の熱式フローセンサ1cは、実施の形態1の熱式フローセンサ1と同様の構成を備えているが、以下の点で主に異なっている。
Claims (17)
- 第1方向と前記第1方向に垂直な第2方向とに延在している第1主面を含むベース部材と、
前記第1主面に固定されているカバーとを備え、
前記ベース部材は、ヒータを含み、
前記カバーは、シリコン基板と、前記シリコン基板上に設けられている二酸化シリコン膜と、前記二酸化シリコン膜上に設けられているシリコン膜とを含むSOI基板で形成されており、
前記シリコン膜には凹部が形成されており、前記凹部の底面は前記シリコン膜から露出している前記二酸化シリコン膜の露出面で規定されており、前記凹部の側面は前記シリコン膜で規定されており、
流路のうち前記第1主面に沿って延在する主流路部は、前記凹部の前記底面を規定する前記二酸化シリコン膜の前記露出面と、前記凹部の前記側面を規定する前記シリコン膜と、前記第1主面とによって規定されており、
前記第1主面の平面視において、前記主流路部の第1長手方向は、前記第1方向であり、
前記カバーに、前記流路の入口と出口とが形成されており、
前記第1方向及び前記第2方向に垂直な第3方向において、前記ヒータは前記主流路部に対向している、熱式フローセンサ。 - 前記ベース部材は、第2主面を含む基板と、前記第2主面上に設けられている第1絶縁膜とをさらに含み、
前記ヒータは、前記第1絶縁膜上に設けられており、
前記第1絶縁膜は、前記ヒータと前記基板との間に配置されている、請求項1に記載の熱式フローセンサ。 - 前記ベース部材は、第1温度センサまたは第2温度センサの少なくとも一つをさらに含み、
前記第1温度センサまたは前記第2温度センサの前記少なくとも一つは、前記第1絶縁膜上に設けられており、
前記第1温度センサは、前記ヒータに対して前記流路の前記入口に近位して配置されており、
前記第2温度センサは、前記ヒータに対して前記流路の前記出口に近位して配置されており、
前記第3方向において、前記第1温度センサまたは前記第2温度センサの前記少なくとも一つは前記主流路部に対向している、請求項2に記載の熱式フローセンサ。 - 前記第1絶縁膜に、第1スリットまたは第2スリットの少なくとも一つが設けられており、
前記第1スリットまたは前記第2スリットの少なくとも一つの第2長手方向は、前記第2方向であり、
前記第1スリットは、前記ヒータと前記第1温度センサとの間に設けられており、
前記第2スリットは、前記ヒータと前記第2温度センサとの間に設けられている、請求項3に記載の熱式フローセンサ。 - 前記第2方向における前記第1スリットまたは前記第2スリットの前記少なくとも一つの第1両端は、前記第2方向における前記ヒータの第2両端よりも、前記第2方向における前記主流路部の中心線から遠位している、請求項4に記載の熱式フローセンサ。
- 前記基板のうち、前記ヒータと前記第1温度センサまたは前記第2温度センサの前記少なくとも一つとに対応する部分に、空洞が設けられており、
前記空洞の開口部は、前記基板の前記第2主面に形成されており、
前記空洞は、前記第1スリットまたは前記第2スリットの前記少なくとも一つに連通している、請求項4に記載の熱式フローセンサ。 - 前記第2方向における前記第1スリットまたは前記第2スリットの前記少なくとも一つの第1両端は、前記第2方向における前記空洞の前記開口部の両端縁よりも、前記第2方向における前記主流路部の中心線から遠位している、請求項6に記載の熱式フローセンサ。
- 前記第1絶縁膜は、第1二酸化シリコン層と第1窒化シリコン層とを含み、
前記第1窒化シリコン層の第1厚さに対する前記第1二酸化シリコン層の第2厚さの第1の比は、1.0より大きくかつ5.5以下である、請求項2から請求項7のいずれか一項に記載の熱式フローセンサ。 - 前記ベース部材は、前記ヒータを覆う第2絶縁膜をさらに含む、請求項2から請求項8のいずれか一項に記載の熱式フローセンサ。
- 前記ベース部材は、前記ヒータを覆う第2絶縁膜をさらに含み、
前記第1スリットまたは前記第2スリットの前記少なくとも一つは、前記第2絶縁膜にさらに設けられている、請求項4から請求項7のいずれか一項に記載の熱式フローセンサ。 - 前記第2絶縁膜は、第2二酸化シリコン層と第2窒化シリコン層とを含み、
前記第2窒化シリコン層の第3厚さに対する前記第2二酸化シリコン層の第4厚さの第2の比は、1.0より大きくかつ5.5以下である、請求項9または請求項10に記載の熱式フローセンサ。 - 前記ベース部材は、第1パッドと、第1配線とをさらに含み、
前記第1配線は、前記ヒータと前記第1パッドとに接続されており、
前記第1主面の前記平面視において、前記第1パッドは前記カバーから露出している、請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の熱式フローセンサ。 - 前記ベース部材は、第1パッドと、第2パッドと、第1配線と、第2配線とをさらに含み、
前記第1配線は、前記ヒータと前記第1パッドとに接続されており、
前記第2配線は、前記第1温度センサまたは前記第2温度センサの前記少なくとも一つと前記第2パッドとに接続されており、
前記第1主面の前記平面視において、前記第1パッドと前記第2パッドとは前記カバーから露出している、請求項3から請求項7のいずれか一項に記載の熱式フローセンサ。 - 前記ベース部材は、第1パッドと、第1配線とをさらに含み、
前記第1配線は、前記ヒータと前記第1パッドとに接続されており、
前記カバーは、第1貫通電極をさらに含み、
前記第1貫通電極は、前記第3方向において前記カバーを貫通しており、かつ、前記第1パッドに電気的に接続されている、請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の熱式フローセンサ。 - 前記ベース部材は、第1パッドと、第2パッドと、第1配線と、第2配線とをさらに含み、
前記第1配線は、前記ヒータと前記第1パッドとに接続されており、
前記第2配線は、前記第1温度センサまたは前記第2温度センサの前記少なくとも一つと前記第2パッドとに接続されており、
前記カバーは、第1貫通電極と、第2貫通電極とをさらに含み、
前記第1貫通電極は、前記第3方向において前記カバーを貫通しており、かつ、前記第1パッドに電気的に接続されており、
前記第2貫通電極は、前記第3方向において前記カバーを貫通しており、かつ、前記第2パッドに電気的に接続されている、請求項3から請求項7のいずれか一項に記載の熱式フローセンサ。 - 前記カバーは、前記第1方向における前記カバーの両端面を規定する第1側面と第2側面とを含み、
前記流路の前記入口は、前記第1側面に設けられており、
前記流路の前記出口は、前記第2側面に設けられており、
前記第1主面の前記平面視において、前記流路は直線形状を有している、請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の熱式フローセンサ。 - 前記カバーは、前記ベース部材から遠位する第3主面を含み、
前記流路の前記入口と前記出口とは、前記第3主面に設けられており、
前記流路の第1副流路と第2副流路とは、前記カバーの前記シリコン基板と前記二酸化シリコン膜とに設けられており、
前記第1副流路は、前記入口と前記主流路部とに連通しており、
前記第2副流路は、前記出口と前記主流路部とに連通している、請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の熱式フローセンサ。
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