JP2532214Y2 - Gas rate sensor - Google Patents

Gas rate sensor

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JP2532214Y2
JP2532214Y2 JP7868391U JP7868391U JP2532214Y2 JP 2532214 Y2 JP2532214 Y2 JP 2532214Y2 JP 7868391 U JP7868391 U JP 7868391U JP 7868391 U JP7868391 U JP 7868391U JP 2532214 Y2 JP2532214 Y2 JP 2532214Y2
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gas flow
flow path
rate sensor
heat
gas
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智 樋山
瑞穂 土肥
隆志 細居
友行 西尾
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Honda Motor Co Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本考案は、センサ本体に角速度が
作用したときのセンサ本体のノズル孔からガス流路内に
噴出されているガス流の偏向状態を一対の感熱抵抗素子
からなるヒートワイヤに生じた各抵抗値の変化によって
検出するガスレートセンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a heat wire comprising a pair of heat-sensitive resistance elements, which detects the deflection state of a gas flow ejected from a nozzle hole of a sensor body into a gas flow path when an angular velocity acts on the sensor body. The present invention relates to a gas rate sensor that detects a change in each resistance value that occurs in a gas rate sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

【0003】最近、ノズル孔、ガス流路およびそのガス
流路内に設けられるヒートワイヤ対からなるセンサ本体
が、IC製造技術を利用した半導体基板のマイクロマシ
ニング加工によって形成された半導体式のガスレートセ
ンサが開発されている(特開平3−29858号公報参
照)。
Recently, a semiconductor type gas rate formed by micromachining a semiconductor substrate using an IC manufacturing technique has been used to form a sensor body comprising a nozzle hole, a gas flow path and a heat wire pair provided in the gas flow path. Sensors have been developed (see JP-A-3-29858).

【0004】そのセンサ本体としては、図5ないし図7
に示すように、それぞれ半導体基板にノズル孔3を形成
する半孔31とそれにつながるガス流路4を形成する半
溝41とがエッチングによって形成された下側半導体基
板1と上側半導体基板2とを、それぞれの半孔31およ
び半溝41をつき合せるように重ねて、両者を接着させ
ることによってノズル孔3およびガス流路4が構成され
ている。
FIGS. 5 to 7 show the main body of the sensor.
As shown in FIG. 5, the lower semiconductor substrate 1 and the upper semiconductor substrate 2 in which the semi-holes 31 forming the nozzle holes 3 and the semi-grooves 41 forming the gas flow paths 4 connected thereto are formed in the semiconductor substrate by etching, respectively. The nozzle hole 3 and the gas flow path 4 are formed by overlapping the respective half holes 31 and the half grooves 41 so as to abut each other and bonding them.

【0005】下側半導体基板1にはガス流路4にかかる
橋梁部6が形成され、その橋梁部6の上面には一対のヒ
ートワイヤ51,52がパターン成形されている。
The lower semiconductor substrate 1 is provided with a bridge 6 extending over the gas flow path 4, and a pair of heat wires 51 and 52 are formed on the upper surface of the bridge 6 by patterning.

【0006】図中、7は、一対のヒートワイヤ51,5
2の両側における下側半導体基板1上にパターン形成さ
れた電極部である。
In the figure, reference numeral 7 denotes a pair of heat wires 51,5.
2 are electrode portions pattern-formed on the lower semiconductor substrate 1 on both sides.

【0007】そして、このようなガスレートセンサで
は、ガス雰囲気中でマイクロポンプを駆動することによ
ってセンサ本体のノズル孔3からガス流路4内にガスを
噴出させて一対のヒートワイヤ51,52に向かってガ
ス流を生じさせておき、センサ本体に角速度が作用した
ときのガス流の偏向を、各ヒートワイヤ51,52に生
じた各抵抗値の変化としてとらえて、図8に示すよう
に、各ヒートワイヤ51,52および基準抵抗Rs1,
Rs2が各枝路に設けられた抵抗ブリッジ回路を用い
て、そのブリッジ回路の出力から角速度を求めるように
している。
In such a gas rate sensor, by driving a micropump in a gas atmosphere, gas is ejected from the nozzle hole 3 of the sensor body into the gas flow path 4 to form a pair of heat wires 51, 52. The gas flow is generated in advance, and the deflection of the gas flow when the angular velocity acts on the sensor body is taken as a change in each resistance value generated in each of the heat wires 51 and 52, as shown in FIG. Each of the heat wires 51 and 52 and the reference resistance Rs1,
Rs2 uses a resistance bridge circuit provided in each branch, and obtains the angular velocity from the output of the bridge circuit.

【0008】このようなガスレートセンサにあって、従
来では、図3に示すように、ガス流路4内に一対に並設
された各ヒートワイヤ51,52間を外部配線9によっ
て接続するようにしている。
In such a gas rate sensor, conventionally, as shown in FIG. 3, a pair of heat wires 51 and 52 arranged in parallel in a gas flow path 4 are connected by an external wiring 9. I have to.

【0009】すなわち、ガス流路4の内部において、一
方のヒートワイヤ51を電極部711,721間に接続
し、他方のヒートワイヤ52を電極部712,722間
に接続したうえで、電極部721,722間を外部配線
9によって接続している。
That is, inside the gas flow path 4, one heat wire 51 is connected between the electrode portions 711 and 721, and the other heat wire 52 is connected between the electrode portions 712 and 722. , 722 are connected by the external wiring 9.

【0010】ここで、711,712は抵抗ブリッジ回
路におけるバイアス電圧Vccが印加される電極部であ
る。また、721,722はその抵抗ブリッジ回路にお
ける中性点a,bの電極部であり、その電極部721,
722間から抵抗ブリッジ回路の出力Voutがとり出
されることになる。
Here, reference numerals 711 and 712 denote electrode portions to which a bias voltage Vcc is applied in the resistance bridge circuit. Numerals 721 and 722 denote electrode portions of neutral points a and b in the resistance bridge circuit.
The output Vout of the resistance bridge circuit is taken out from between 722.

【0011】図4に、従来の橋梁部6の上面に形成され
た各ヒートワイヤ51,52およびその内部配線のパタ
ーンを示している。
FIG. 4 shows the patterns of the heat wires 51 and 52 formed on the upper surface of the conventional bridge portion 6 and the internal wirings thereof.

【0012】しかして、各ヒートワイヤ51,52間を
接続する配線が長くなってその抵抗分が無視できなくな
り、その配線を通してヒートワイヤ51,52間に電流
が流れて、その配線における電圧降下分が問題となり、
また、その外部配線9の部分と各ヒートワイヤ51,5
2との温度環境の差による温度ドリフトなどが問題とな
って、抵抗ブリッジ回路におけるブリッジ条件が変化し
て、検出感度がふらついたり、検出誤差の要因となった
りしてしまう。
However, the length of the wiring connecting the heat wires 51 and 52 becomes long, and the resistance cannot be ignored. A current flows between the heat wires 51 and 52 through the wiring, and the voltage drop in the wiring is reduced. Becomes a problem,
Also, the portion of the external wiring 9 and each of the heat wires 51, 5
A temperature drift or the like due to a difference in temperature environment between the two causes a problem, and the bridge condition in the resistance bridge circuit changes, which causes fluctuation in detection sensitivity and causes a detection error.

【0013】[0013]

【考案が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、ガス流路内に一対に並設された各ヒートワイヤ間
を外部配線によって接続したのでは、その外部配線を通
して各ヒートワイヤに電流が流れて、その比較的長い配
線部分で生ずる電圧降下分が問題となり、また、その外
部配線と各ヒートワイヤ51,52との温度環境の差に
よる温度ドリフトなどが問題となって、抵抗ブリッジ回
路におけるブリッジ条件が変化してしまうことである。
The problem to be solved is that, when a pair of heat wires arranged in a gas flow path are connected by an external wire, a current is supplied to each heat wire through the external wire. Flows, the voltage drop generated in the relatively long wiring portion becomes a problem, and the temperature drift due to the difference in the temperature environment between the external wiring and each of the heat wires 51 and 52 becomes a problem. Is changed.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本考案は、ガス流路内に
一対に並設される各ヒートワイヤをガス流路内で直列接
続し、その接続点を抵抗ブリッジ回路の中性点として外
部に引き出すようにしている。
According to the present invention, a pair of heat wires arranged in parallel in a gas flow path are connected in series in the gas flow path, and the connection point is used as a neutral point of a resistance bridge circuit. I am trying to pull it out.

【0015】[0015]

【実施例】本考案によるガスレートセンサは、例えば、
前述した半導体式によるものにあって、図1に示すよう
に、下側半導体基板1の橋梁部6の上面に一対に設けら
れる各ヒートワイヤ51,52をガス流路4内において
直列接続し、その接続点mを図8に示す抵抗ブリッジ回
路の中性点として内部配線8によって外部に引き出すよ
うにしている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A gas rate sensor according to the present invention is, for example,
In the above-described semiconductor type, as shown in FIG. 1, a pair of heat wires 51 and 52 provided on the upper surface of the bridge portion 6 of the lower semiconductor substrate 1 are connected in series in the gas flow path 4, The connection point m is taken out to the outside by the internal wiring 8 as a neutral point of the resistance bridge circuit shown in FIG.

【0016】その内部配線8は、各ヒートワイヤ51,
52とともに橋梁部6の上面にパターン成形される。
The internal wiring 8 includes heat wires 51,
The pattern is formed on the upper surface of the bridge portion 6 together with 52.

【0017】図2に、橋梁部6の上面に形成された各ヒ
ートワイヤ51,52および内部配線8のパターンの一
例を示している。
FIG. 2 shows an example of a pattern of the heat wires 51 and 52 and the internal wiring 8 formed on the upper surface of the bridge portion 6.

【0018】その際、例えば、橋梁部6の上面に白金な
どの金属を蒸着したうえで、その金属をエッチングする
ことによって所定のパターンが形成される。
At this time, for example, a predetermined pattern is formed by depositing a metal such as platinum on the upper surface of the bridge portion 6 and then etching the metal.

【0019】図1中、711,712は抵抗ブリッジ回
路におけるバイアス電圧Vccが印加される電極部であ
る。また、721,722はその抵抗ブリッジ回路にお
ける中性点a,bの電極部であり、その電極部721,
722間から抵抗ブリッジ回路の出力Voutがとり出
されることになる
In FIG. 1, reference numerals 711 and 712 denote electrode portions to which a bias voltage Vcc is applied in a resistance bridge circuit. Numerals 721 and 722 denote electrode portions of neutral points a and b in the resistance bridge circuit.
The output Vout of the resistor bridge circuit is taken out from between 722

【0020】なお、特に図示しないが、センサ本体の外
部において、電極部711と電極部721との間に基準
抵抗Rs1が、電極部712と電極部722との間に基
準抵抗Rs2が接続されることによって抵抗ブリッジ回
路が形成されることになる。
Although not particularly shown, a reference resistor Rs1 is connected between the electrode portion 711 and the electrode portion 721 and a reference resistor Rs2 is connected between the electrode portion 712 and the electrode portion 722 outside the sensor body. As a result, a resistance bridge circuit is formed.

【0021】しかして、本考案によれば、各ヒートワイ
ヤ51,52をガス流路4内で直列接続しているので、
各ヒートワイヤ51,52間の結線が最短になって、電
極部711,712間にバイアス電圧が印加されて各ヒ
ートワイヤ51,52に電流が流れたときのその結線部
分における電圧降下分を無視することができ、それが検
出誤差の要因となるようなことが全く問題にならなくな
る。
According to the present invention, since the heat wires 51 and 52 are connected in series in the gas flow path 4,
The connection between the heat wires 51 and 52 becomes the shortest, and a voltage drop at the connection portion when a bias voltage is applied between the electrode portions 711 and 712 and a current flows through the heat wires 51 and 52 is ignored. It does not matter at all that it causes a detection error.

【0022】また、本考案によれば、各ヒートワイヤ5
1,52の接続点mを抵抗ブリッジ回路の中性点として
外部に引き出すようにしているので、各ヒートワイヤ5
1,52の接続点mを外部に引き出す内部配線8には、
それが抵抗ブリッジ回路の中性線となってブリッジ平衡
時に電流が流れず、その内部配線8における電圧降下分
が何ら問題にならなくなる。
According to the present invention, each heat wire 5
Since the connection points m of 1, 52 are drawn out to the outside as neutral points of the resistance bridge circuit, each heat wire 5
The internal wiring 8 for drawing out the connection points m of 1, 52 to the outside includes:
This becomes the neutral line of the resistance bridge circuit, so that no current flows when the bridge is balanced, and the voltage drop in the internal wiring 8 does not matter at all.

【0023】さらに、本考案によれば、ガス流の偏向に
よる各ヒートワイヤ51,52の抵抗値の変化を検出す
るための抵抗ブリッジ回路における主要な配線部分がガ
ス流路内にあるので、その配線部分と各ヒートワイヤ5
1,52との温度環境の差による温度ドリフトの問題を
生ずるようなことがなくなり、ブリッジ条件が安定す
る。
Further, according to the present invention, the main wiring portion in the resistance bridge circuit for detecting a change in the resistance value of each of the heat wires 51 and 52 due to the deflection of the gas flow is located in the gas flow path. Wiring part and each heat wire 5
The problem of the temperature drift due to the difference in the temperature environment between the first and second temperature environments is eliminated, and the bridge condition is stabilized.

【0024】[0024]

【考案の効果】以上、本考案によるガスレートセンサに
あっては、ガス流路内に一対に並設される各ヒートワイ
ヤをガス流路内で直列接続し、その接続点を抵抗ブリッ
ジ回路の中性点として外部に引き出すようにしたもの
で、温度ドリフトや電圧降下の問題を生ずることがない
ように、各ヒートワイヤ間を同じ温度環境下にあるガス
流路内で最短に結線させることができ、また、各ヒート
ワイヤの接続点を外部に引き出す配線部分には、それが
抵抗ブリッジ回路の中性線となつてブリッジ平衡時に電
流が流れないので、その配線部分における電圧降下が何
ら問題となることがなく、安定した感度でもって、精度
良くセンサ本体に作用する角速度の検出を行わせること
ができるという利点を有している。
As described above, in the gas rate sensor according to the present invention, a pair of heat wires arranged in parallel in the gas flow path are connected in series in the gas flow path, and the connection point is connected to the resistance bridge circuit. It is designed to be pulled out to the outside as a neutral point, so that each heat wire can be connected as short as possible in the gas flow path under the same temperature environment so that there is no problem of temperature drift or voltage drop. In addition, since the current flowing through the wiring part that draws out the connection point of each heat wire to the outside does not flow when the bridge is balanced because it becomes the neutral wire of the resistance bridge circuit, there is no problem with the voltage drop in that wiring part. This has the advantage that the angular velocity acting on the sensor body can be detected accurately with stable sensitivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本考案の一実施例によるガスレートセンサにお
けるヒートワイヤ対の結線状態を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a connection state of a heat wire pair in a gas rate sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例におけるヒートワイヤ対およびその内
部配線のパターンの一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a pattern of a heat wire pair and its internal wiring in the embodiment.

【図3】従来のガスレートセンサにおけるヒートワイヤ
対の結線状態を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a connection state of a heat wire pair in a conventional gas rate sensor.

【図4】従来のガスレートセンサにおけるヒートワイヤ
対およびその内部配線のパターンを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a pattern of a heat wire pair and its internal wiring in a conventional gas rate sensor.

【図5】半導体式のガスレートセンサにおけるセンサ本
体の斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a sensor body of the semiconductor type gas rate sensor.

【図6】半導体式のガスレートセンサのセンサ本体にお
ける下側半導体基板の平面図である。
FIG. 6 is a plan view of a lower semiconductor substrate in a sensor body of the semiconductor type gas rate sensor.

【図7】半導体式のガスレートセンサにおけるセンサ本
体の正断面図である。
FIG. 7 is a front sectional view of a sensor main body in the semiconductor type gas rate sensor.

【図8】ガスレートセンサにおける抵抗ブリッジ回路を
示す電気回路図である。
FIG. 8 is an electric circuit diagram showing a resistance bridge circuit in the gas rate sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 下側半導体基板 2 上側半導体基板 3 ノズル孔 4 ガス流路 51 ヒートワイヤ 52 ヒートワイヤ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower semiconductor substrate 2 Upper semiconductor substrate 3 Nozzle hole 4 Gas flow path 51 Heat wire 52 Heat wire

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 センサ本体に角速度が作用したときのセ
ンサ本体におけるノズル孔からガス流路内に噴出されて
いるガス流の偏向にもとづいて、そのガス流路内に並設
された一対の感熱抵抗素子からなるヒートワイヤに生じ
た各抵抗値の変化を、各ヒートワイヤおよび基準抵抗が
各枝路に設けられた抵抗ブリッジ回路により検出して角
速度を求めるガスレートセンサにおいて、各ヒートワイ
ヤをガス流路内で直列接続し、その接続点を抵抗ブリッ
ジ回路の中性点として外部に引き出すようにしたことを
特徴とするガスレートセンサ。
1. A pair of heat-sensing devices arranged in a gas flow path based on deflection of a gas flow ejected into a gas flow path from a nozzle hole in the sensor main body when an angular velocity acts on the sensor main body. In a gas rate sensor for detecting an angular velocity by detecting a change in each resistance value generated in a heat wire composed of a resistance element by a resistance bridge circuit provided in each branch and each heat wire, a reference is made to each heat wire by a gas. A gas rate sensor, wherein the gas rate sensor is connected in series in a flow path, and the connection point is drawn out to the outside as a neutral point of a resistance bridge circuit.
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