JP2562076B2 - Flow sensor - Google Patents

Flow sensor

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JP2562076B2
JP2562076B2 JP2209226A JP20922690A JP2562076B2 JP 2562076 B2 JP2562076 B2 JP 2562076B2 JP 2209226 A JP2209226 A JP 2209226A JP 20922690 A JP20922690 A JP 20922690A JP 2562076 B2 JP2562076 B2 JP 2562076B2
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JP
Japan
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heating element
temperature
flow velocity
temperature detector
velocity sensor
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昭司 上運天
光彦 長田
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Azbil Corp
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、気体の流速を測定する流速センサに係わ
り、特にダイアフラム構造の流速センサに関するもので
ある。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a flow velocity sensor for measuring the flow velocity of gas, and more particularly to a flow velocity sensor having a diaphragm structure.

[従来の技術] 一般に気体の流速測定には、各種の構造の流速センサ
が提案されており、その1つとして例えば特開昭60−14
2268号公報には、半導体製造技術を用いて製作された熱
式流速センサが提案されている。この熱式流速センサ
は、第6図に要部拡大平面図で示すように半導体基板1
にこの半導体基板1と熱的に絶縁する空隙部2を介して
薄膜状のブリッジ部3が形成されており、このブリッジ
部3上の表面中央部にはヒータエレメント4およびこの
ヒータエレメント4の両側に熱感知用の測温抵抗エレメ
ント5,6が形成されて構成されている。なお、7は空隙
部2に連通された開口である。
[Prior Art] Generally, flow velocity sensors of various structures have been proposed for measuring the flow velocity of gas, and one of them is disclosed in, for example, JP-A-60-14.
Japanese Patent No. 2268 proposes a thermal type flow velocity sensor manufactured by using semiconductor manufacturing technology. This thermal type flow sensor has a semiconductor substrate 1 as shown in FIG.
A thin film-shaped bridge portion 3 is formed through a void portion 2 that is thermally insulated from the semiconductor substrate 1, and a heater element 4 and both sides of the heater element 4 are formed in the center portion of the surface on the bridge portion 3. The temperature-measuring resistance elements 5 and 6 for heat detection are formed in the structure. In addition, 7 is an opening communicating with the void 2.

このように構成される流速センサは、ヒータエレメン
ト4に電流を流して加熱し、気体の流れの中に置いたと
きに矢印方向8から気体が移動すると、上流側の測温抵
抗エレメント5は気体の流れによって冷却されて降温
し、一方、下流側の測温抵抗エレメント6は温度が上昇
する。この結果、上流側の測温抵抗エレメント5と下流
側の測温抵抗エレメント6との間に温度差が生じ、抵抗
値が変化する。このため、上流側の測温抵抗エレメント
5と下流側の測温抵抗エレメント6とをホイートストン
ブリッジ回路に組み込み、その抵抗値の変化を電圧に変
換することにより、気体の流速に応じた電圧出力が得ら
れ、その結果、気体の流速を検出することができる。
The flow velocity sensor configured in this way heats the heater element 4 by applying an electric current, and when the gas is moved from the direction of the arrow 8 when placed in the gas flow, the temperature measuring resistance element 5 on the upstream side is gas The temperature of the temperature measuring resistance element 6 on the downstream side rises. As a result, a temperature difference occurs between the temperature measuring resistance element 5 on the upstream side and the temperature measuring resistance element 6 on the downstream side, and the resistance value changes. Therefore, by incorporating the upstream temperature measuring resistance element 5 and the downstream temperature measuring resistance element 6 into the Wheatstone bridge circuit and converting the change in the resistance value thereof into a voltage, a voltage output according to the flow velocity of the gas is obtained. As a result, the flow velocity of the gas can be detected.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の流速センサにおいて、ブリッジ
部3上の表面にヒータエレメント4の両側に配置された
と測温抵抗エレメント5,6は、その抵抗体パターンの全
体形状がヒータエレメント4とほぼ同等の矩形状を有し
て形成されているので、矢印方向8から例えば秒速2cm
程度の低流速の気体の流れに対して発生したヒータエレ
メント4を中心とする円弧状の温度分布の変化を効果的
に検出できないという問題があった。また、ヒータエレ
メント4の近傍に配置された測温抵抗エレメント5,6
は、ヒータエレメント4からの熱が大きく伝導され、測
温抵抗エレメント5,6の初期温度が不必要に高くなり、
ダストの付着による検出誤差の影響や上流側測温抵抗エ
レメント5と下流側測温抵抗エレメント6との間の温度
係数(TCR)ミスマッチドリフトなどの影響を受け易い
という問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional flow velocity sensor, when the temperature measuring resistance elements 5 and 6 are arranged on both sides of the heater element 4 on the surface of the bridge portion 3, the entire shape of the resistor pattern is changed. Since it is formed to have a rectangular shape that is almost the same as the heater element 4, for example, 2 cm / sec from the direction of arrow 8
There has been a problem that it is not possible to effectively detect a change in arc-shaped temperature distribution centered on the heater element 4 that occurs with respect to a gas flow having a low flow velocity. Further, the temperature measuring resistance elements 5, 6 arranged near the heater element 4
The heat from the heater element 4 is largely conducted, and the initial temperature of the resistance temperature detector elements 5 and 6 becomes unnecessarily high.
There is a problem that it is easily affected by the detection error due to the adhesion of dust and the temperature coefficient (TCR) mismatch drift between the upstream side temperature measuring resistance element 5 and the downstream side temperature measuring resistance element 6.

[課題を解決するための手段] このような課題を解決するために本発明による第1の
流速センサは、基台と、この基台の一部に空間を設けて
薄肉状に形成されたダイアフラム部と、このダイアフラ
ム部に形成された発熱体と、この発熱体の両側に形成さ
れた測温抵抗体とを備えた流速センサにおいて、この測
温抵抗体の長手方向の延長上にあるダイアフラムの輪郭
線がこの測温抵抗体の長手方向と垂直な方向に形成さ
れ、測温抵抗体は発熱体から遠ざかるに従い抵抗体パタ
ーン長を順次短くして形成したものである。
[Means for Solving the Problem] In order to solve such a problem, a first flow velocity sensor according to the present invention includes a base and a diaphragm formed in a thin shape by providing a space in a part of the base. In a flow velocity sensor including a portion, a heating element formed on the diaphragm portion, and a resistance temperature detector formed on both sides of the heating element, a diaphragm on a longitudinal extension of the resistance temperature detector A contour line is formed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the resistance temperature detector, and the resistance temperature detector is formed by successively shortening the resistance pattern length as it goes away from the heating element.

本発明による第2の流測センサは、測温抵抗体の発熱
体に近接した部分がこの発熱体の中央部を避けるように
窪ませて形成したものである。
The second flow measuring sensor according to the present invention is formed such that the portion of the resistance temperature detector close to the heating element is recessed so as to avoid the central portion of the heating element.

本発明による第3の流速センサは、測温抵抗体の周辺
部にこの測温抵抗体の放熱を補助する薄膜パターンを形
成したものである。
The third flow velocity sensor according to the present invention has a thin film pattern formed on the periphery of the resistance temperature detector to assist the heat dissipation of the resistance temperature detector.

本発明による第4の流速センサは、第3の流速センサ
において、薄膜パターンが測温抵抗体と同一材質で形成
したものである。
A fourth flow velocity sensor according to the present invention is the third flow velocity sensor, wherein the thin film pattern is formed of the same material as the resistance temperature detector.

[作用] 本発明による第1の流速センサにおいては、上流側測
温抵抗体および下流側測温抵抗体は、発熱体によって生
じた温度分布が気体の流れによって大きく変化する部分
のみに集中して配置される。
[Operation] In the first flow velocity sensor according to the present invention, the upstream temperature-measuring resistor and the downstream temperature-measuring resistor are concentrated only on the portion where the temperature distribution generated by the heating element largely changes due to the gas flow. Will be placed.

本発明による第2の流速センサにおいては、上流側測
温抵抗体および下流側測温抵抗体が発熱体が発熱による
熱伝導を必要以上に受けなくなり、初期温度を低下させ
る。
In the second flow velocity sensor according to the present invention, the upstream temperature-measuring resistor and the downstream temperature-measuring resistor do not receive heat conduction due to the heat generation of the heating element more than necessary, thereby lowering the initial temperature.

本発明による第3および第4の流速センサにおいて
は、上流側測温抵抗体と下流側測温抵抗体との気体の流
れによって生じる温度変化が大きくなる。
In the third and fourth flow velocity sensors according to the present invention, the temperature change caused by the gas flow between the upstream temperature-measuring resistance element and the downstream temperature-measuring resistance element becomes large.

[実施例] 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明す
る。
Embodiments Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明による流速センサの一実施例を説明す
るための全体構成の概要を示す平面図であり、前述の図
と同一または相当部分には同一符号を付しその説明は省
略する。同図において、半導体基板1の表面中央部分に
は、この半導体基板1に対して空隙部2を介して熱的に
絶縁された薄膜状のダイアフラム部3aが形成されてお
り、このダイアフラム部3aの中央部分には、ヒータエレ
メント4が形成され、さらにこのヒータエレメント4の
両側にはそれぞれ独立した測温抵抗エレメント5,6が形
成されている。なお、これらの測温抵抗エレメント5,6
は、具体的には後述する第2図に拡大平面図で示すよう
にその抵抗体パターンが、ヒータエレメント4の抵抗体
パターンによって生じる温度分布が気体の流れによって
変化する部分のみに集中させて形成される構成となって
いる。また、この半導体基板1上の表面には、この半導
体基板1のエッチングのための多数のスリット11が開設
され、ヒータエレメント4および測温抵抗エレメント5,
6の周辺部を、その半導体基板1の表面に開設された多
数の細かいスリット11を介して例えば異方性エッチング
を行うことにより、内側に逆台形状の空気スペースを有
する空隙部2が形成されている。これによってこの空隙
部2の上部には、半導体基板1からダイアフラム状に空
間的に隔離され、この半導体基板1からヒータエレメン
ト4および両側の測温抵抗エレメント5,6が熱的に絶縁
されて支持されたダイアフラム部3aが形成される構造と
なっている。なお、111,112,113,114はダイアフラム部3
aにおいて、風上側から風下側に向かって各測温抵抗エ
レメント5,ヒータエレメント4,測温抵抗エレメント6の
配列前後に空隙部2と連通して連続的に開設されたスリ
ット部である。また、第2図に要部拡大平面図で示すよ
うにこのダイアフラム部3aに設けられた上流側の測温抵
抗エレメント5は、気体の流れる矢印方向8と交差する
長手方向の抵抗体パターン長が風上側から風下方向に向
かって順次長くなるように形成され、さらに上記同様に
下流側の測温抵抗エレメント6は、その長手方向の抵抗
体パターン長が風上側から風下方向に向かって順次短く
なるように形成されている。つまり上流側の測温抵抗エ
レメント5および下流側の測温抵抗エレメント6の外形
形状がヒータエレメント4を中心として半円ないしは台
形状を有して形成されている。さらにこれらの測温抵抗
エレメント5および測温抵抗エレメント6は、その抵抗
体パターンのハータエレメント4と近接する側の中央部
には抵抗体パターンが形成されておらず、さらに抵抗体
パターンがヒータエレメント4から一定の距離離間され
て形成されている。つまり上流側の測温抵抗エレメント
5は風上側に寄せて形成配置され、下流側の測温抵抗エ
レメント6は風下側に寄せて形成配置されてヒータエレ
メント4の両側が比較的広い湾曲状の平面領域12が形成
されている。この場合、測温抵抗エレメント5,6は、例
えば半導体基板1の寸法を1400μm角,ダイアフラム部
3aの四方角を500μmとしたとき、ヒータエレメント4
のエッジからの長さで80〜300μmの範囲内に形成され
ることが好ましい。
FIG. 1 is a plan view showing the outline of the overall configuration for explaining an embodiment of the flow velocity sensor according to the present invention. The same or corresponding parts as those in the above-mentioned drawings are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In the figure, a thin film diaphragm portion 3a that is thermally insulated from the semiconductor substrate 1 through a gap 2 is formed in the central portion of the surface of the semiconductor substrate 1. A heater element 4 is formed in the central portion, and independent temperature measuring resistance elements 5 and 6 are formed on both sides of the heater element 4, respectively. In addition, these resistance temperature elements 5, 6
Specifically, as shown in an enlarged plan view in FIG. 2 described later, the resistor pattern is formed by concentrating only on the portion where the temperature distribution generated by the resistor pattern of the heater element 4 changes due to the gas flow. It is configured to be. Further, a large number of slits 11 for etching the semiconductor substrate 1 are formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and the heater element 4 and the temperature measuring resistance element 5,
By performing anisotropic etching, for example, on the peripheral portion of 6 through a large number of fine slits 11 formed in the surface of the semiconductor substrate 1, a void 2 having an inverted trapezoidal air space is formed inside. ing. As a result, the upper portion of the void 2 is spatially separated from the semiconductor substrate 1 in a diaphragm shape, and the heater element 4 and the temperature measuring resistance elements 5 and 6 on both sides are thermally insulated and supported from the semiconductor substrate 1. The structure is such that the diaphragm part 3a is formed. In addition, 11 1 , 11 2 , 11, 3 and 11 4 are diaphragm parts 3
In a, a slit portion is continuously opened from the windward side to the leeward side in front of and behind the arrangement of the temperature measuring resistance element 5, the heater element 4, and the temperature measuring resistance element 6 in communication with the void portion 2. Further, as shown in the enlarged plan view of the main part in FIG. 2, the temperature measuring resistance element 5 on the upstream side provided in the diaphragm portion 3a has a resistance pattern length in the longitudinal direction intersecting with the arrow direction 8 in which the gas flows. The temperature-measuring resistance element 6 on the downstream side is formed such that the length of the resistor pattern in the longitudinal direction becomes shorter from the windward side toward the leeward direction. Is formed. That is, the outer shape of the temperature measuring resistance element 5 on the upstream side and the temperature measuring resistance element 6 on the downstream side are formed to have a semicircle or a trapezoidal shape with the heater element 4 as the center. Furthermore, in the temperature measuring resistance element 5 and the temperature measuring resistance element 6, the resistor pattern is not formed in the central portion of the resistor pattern on the side close to the harter element 4, and the resistor pattern is the heater element. It is formed so as to be separated from the No. 4 by a certain distance. That is, the upstream side temperature measuring resistance element 5 is formed and arranged close to the windward side, and the downstream side temperature measuring resistance element 6 is formed and arranged close to the leeward side, and both sides of the heater element 4 are relatively wide curved planes. Region 12 is formed. In this case, the temperature measuring resistance elements 5 and 6 are, for example, the semiconductor substrate 1 having a size of 1400 μm square and a diaphragm portion.
When the square of 3a is 500 μm, the heater element 4
It is preferable that the length from the edge of is formed within the range of 80 to 300 μm.

このような構成によると、測温抵抗エレメント5,6
は、その外形形状が半円ないしは台形状有して形成した
ことによって矢印方向8からの気体の流れによる温度変
化の大きい部分のみに有効的に配置され、無駄な部分が
なくなることにより、検出感度を大幅に向上させること
ができる。また、測温抵抗エレメント5,6の外形形状に
加えてヒータエレメント4の周辺部に比較的広い湾曲状
の平面領域12を設けたことにより、ヒータエレメント4
の発熱が測温抵抗エレメント5,6に必要以上に伝導され
なくなり、初期温度をさらに低下させるので、低流速域
における検出感度をより一層向上させることができると
ともにダストの付着による検出誤差の影響や上流側測温
抵抗エレメント5と下流側測温抵抗エレメント6との間
の温度係数(TCR)ミスマッチドリフトなどの影響を受
けにくくなる。さらにヒータエレメント4と測温抵抗エ
レメント5,6との間にその抵抗体パターンの長さ方向に
沿ってスリット部112,113を設けたことにより、上記効
果をさらに向上させることができる。
With this configuration, the resistance temperature detector elements 5, 6
Since the outer shape is formed in a semicircle or trapezoidal shape, the outer shape is effectively arranged only in the portion where the temperature change due to the gas flow from the arrow direction 8 is large, and the useless portion is eliminated. Can be significantly improved. Further, in addition to the outer shape of the temperature measuring resistance elements 5 and 6, the heater element 4 is provided with the relatively wide curved planar area 12 in the peripheral portion thereof.
Since the heat generated by the sensor is not conducted to the resistance temperature detector elements 5 and 6 more than necessary and the initial temperature is further lowered, the detection sensitivity in the low flow velocity region can be further improved and the influence of detection error due to dust adhesion and It is less likely to be affected by temperature coefficient (TCR) mismatch drift between the upstream side temperature measuring resistance element 5 and the downstream side temperature measuring resistance element 6. Further, by providing slits 11 2 and 11 3 between the heater element 4 and the temperature measuring resistance elements 5 and 6 along the length direction of the resistor pattern, the above effect can be further improved.

第3図は本発明による流速センサの他の実施例による
構成を示す要部平面図であり、前述の図と同一または相
当部分には同一符号を付し、その説明は省略する。同図
において、第2図と異なる点は、上流側測温抵抗エレメ
ント5および下流側測温抵抗エレメント6のヒータエレ
メント4の長さ方向両端部には、複数の棒状パターンの
集合体からなる抵抗体パターン13が形成配置されてい
る。これらの抵抗体パターン13は、測温抵抗エレメント
5,6の形成と同一工程で例えばパーマロイまたは白金な
どにより形成されている。
FIG. 3 is a plan view of an essential part showing the structure of another embodiment of the flow velocity sensor according to the present invention. The same or corresponding parts as those in the above-mentioned drawings are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the figure, the difference from FIG. 2 is that the resistances composed of an assembly of a plurality of rod-shaped patterns are provided at both ends in the length direction of the heater element 4 of the upstream side temperature measuring resistance element 5 and the downstream side temperature measuring resistance element 6. A body pattern 13 is formed and arranged. These resistor patterns 13 are temperature measuring resistance elements.
It is formed of, for example, permalloy or platinum in the same step as the formation of 5, 6.

このような構成によると、測温抵抗エレメント5,6
は、ダイアフラム部3a上の気体の流れによって生じる温
度変化の大きい部分にのみに形成配置されて抵抗変化率
が大きくなり、さらにその周囲のある程度の温度変化の
ある部分に抵抗体パターン13を配置することで冷却フィ
ンとしての放熱機能が得られ、測温抵抗エレメント5,6
の温度変化がさらに良好となる。また、両側の測温抵抗
エレメント5,6の端部に抵抗体パターン13を配設したこ
とにより、測温抵抗エレメント5,6の初期温度をさらに
低下させることができるので、ダストの付着による検出
誤差の影響や上流側測温抵抗エレメント5と下流側測温
抵抗エレメント6との間の温度係数(TCR)ミスマッチ
ドリフトなどの影響をさらに受けにくくなる。
With this configuration, the resistance temperature detector elements 5, 6
Is formed and arranged only in a portion where the temperature change caused by the gas flow on the diaphragm portion 3a is large, and the resistance change rate is large, and further, the resistor pattern 13 is arranged in the surrounding portion where there is a certain temperature change. As a result, the heat dissipation function as a cooling fin is obtained, and the temperature measuring resistance elements 5, 6
The change in temperature becomes even better. Further, by disposing the resistor pattern 13 on the ends of the temperature measuring resistance elements 5 and 6 on both sides, the initial temperature of the temperature measuring resistance elements 5 and 6 can be further lowered, so that detection due to dust adhesion It is even less susceptible to the effects of errors and the temperature coefficient (TCR) mismatch drift between the upstream temperature measuring resistance element 5 and the downstream temperature measuring resistance element 6.

なお、それぞれの棒状の抵抗体パターン13の一端を測
温抵抗エレメント5,6に接続して形成しても良く、この
構成によると、抵抗体パターン13と測温抵抗エレメント
5,6との熱伝導が良くなるため、測温抵抗5,6の抵抗値に
ほとんど影響を与えずに上述した効果をさらに高めるこ
とができる。
It should be noted that one end of each rod-shaped resistor pattern 13 may be formed by being connected to the temperature measuring resistance elements 5 and 6. According to this configuration, the resistor pattern 13 and the temperature measuring resistance element are formed.
Since the heat conduction between the temperature measuring resistors 5 and 6 is improved, the above-mentioned effect can be further enhanced without substantially affecting the resistance values of the temperature measuring resistors 5 and 6.

第4図は本発明による流速センサのさらに他の実施例
による構成を示す要部平面図であり、前述の図と同一ま
たは相当部分には同一符号を付しその説明は省略する。
同図において、第3図と異なる点は、上流側測温抵抗エ
レメント5の風上側および下流側測温抵抗エレメント6
の風下側には、上記抵抗体パターン13と同一構成の抵抗
体パターン14が形成配置されている。
FIG. 4 is a plan view of an essential part showing a configuration of a flow velocity sensor according to still another embodiment of the present invention. The same or corresponding parts as those in the above-mentioned drawings are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
In the figure, the difference from FIG. 3 is that the upstream side temperature measuring resistance element 5 is located on the windward side and the downstream side temperature measuring resistance element 6 is arranged.
A resistor pattern 14 having the same structure as the resistor pattern 13 is formed and disposed on the leeward side.

このような構成によると、第3図に示す流速センサと
同様の効果をさらに高めるとともにダイアフラム部3aの
機械的強度を補強することができる。なお、第5図に示
すように板状の抵抗体パターン15を形成しても上記同様
の作用効果が得られる なお、前述した実施例においては、半導体基板の一部
に空隙部を設けて形成した薄膜部構造を、ダイアフラム
構造とした場合について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、マイクロブリッジ構造に適用し
ても前述とほぼ同等の効果が得られることは言うまでも
ない。
With such a configuration, the same effect as that of the flow velocity sensor shown in FIG. 3 can be further enhanced and the mechanical strength of the diaphragm portion 3a can be reinforced. In addition, even if the plate-shaped resistor pattern 15 is formed as shown in FIG. 5, the same operation and effect as described above can be obtained. In the above-described embodiment, the semiconductor substrate is provided with a void portion. The case where the thin film portion structure is a diaphragm structure has been described, but it goes without saying that the present invention is not limited to this, and even if it is applied to a microbridge structure, almost the same effect as described above can be obtained.

また、前述した実施例においては、基台として半導体
基板を用いた場合について説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、例えばアルミニウム,ステン
レスなどの金属基板を用い、ダイアフラム部をSiO2,Si3
N4などの絶縁膜で形成しても上述と同様な効果が得られ
ることは言うまでもない。
Further, in the above-described embodiments, the case where the semiconductor substrate is used as the base has been described, but the present invention is not limited to this, and for example, a metal substrate such as aluminum or stainless steel is used, and the diaphragm portion is made of SiO 2. 2 , Si 3
Needless to say, the same effect as described above can be obtained by forming the insulating film such as N 4 .

また、前述した実施例においては、ダイアフラム部の
形成に異方性エッチングを用いた場合について説明した
が、例えば弗酸と硝酸との混合液による等方性エッチン
グなどによるエッチング方法を用いても同様に形成でき
ることは勿論である。
Further, in the above-described embodiments, the case where anisotropic etching is used for forming the diaphragm portion has been described, but the same applies even if an etching method such as isotropic etching with a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid is used. Of course, it can be formed.

また、ダイアフラム部の形成方法は、エッチングに限
られるものではなく、エンドミル レーザなどによる加
工でも形成可能であり、もしくは基板とダイアフラム部
とを別々に製作し、両者を張り合わせても同様に形成で
きることは勿論である。
Further, the method of forming the diaphragm portion is not limited to etching, and it can be formed by processing with an end mill laser or the like, or the substrate and the diaphragm portion can be manufactured separately and then the same can be formed. Of course.

[発明の効果] 以上、説明したように本発明による流速センサによれ
ば、測温抵抗体の長手方向の延長上にあるダイアフラム
の輪郭線がこの測温抵抗体の長手方向と垂直な方向に形
成され、測温抵抗体は発熱体から遠ざかるに従い抵抗体
パターン長を順次短くて形成したことにより、両者の測
温抵抗体は気体の流れによって発生する温度変化の大き
い部分のみに集中して配置されるので、抵抗変化率が大
きくなり、検出感度を大幅に向上させることができる。
また、発熱体の両側に形成された測温抵抗体は、発熱体
に近接した部分がこの発熱体の中央部を避けるように窪
ませて形成したことにより、発熱体の熱が必要以上に伝
導されなくなり、両側の測温抵抗体の初期温度を低下さ
せ、ダストによる影響およびTCRミスマッチドリフトな
どの影響を受け難くなるとともに検出感度をさらに向上
させることができる。さらに発熱体の両側に形成された
測温抵抗体を発熱体から遠ざけて配置したことにより、
その効果が顕著に得られる。また、両側の測温抵抗体の
周辺部にこの測温抵抗体の放熱を補助する薄膜パターン
を設けたことにより、各測温抵抗体間の温度変化がさら
に効率良く得られるとともに初期温度をさらに一層低下
させることができるなどの極めて優れた効果が得られ
る。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the flow velocity sensor of the present invention, the contour line of the diaphragm on the extension of the resistance temperature detector in the longitudinal direction is in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the resistance temperature detector. Since the resistance temperature detectors are formed by gradually shortening the resistance pattern length as they move away from the heating element, both resistance temperature detectors are concentrated only in the part where the temperature change caused by the gas flow is large. As a result, the rate of change in resistance increases, and the detection sensitivity can be greatly improved.
Further, the resistance temperature detectors formed on both sides of the heating element are formed so that the portions close to the heating element are recessed so as to avoid the central portion of the heating element, so that the heat of the heating element is conducted more than necessary. This reduces the initial temperature of the resistance temperature detectors on both sides, reduces the influence of dust and TCR mismatch drift, and further improves the detection sensitivity. Furthermore, by placing the resistance temperature detectors formed on both sides of the heating element away from the heating element,
The effect is remarkably obtained. In addition, by providing a thin film pattern around the resistance temperature detectors on both sides to assist the heat dissipation of the resistance temperature detectors, the temperature change between the resistance temperature detectors can be obtained more efficiently and the initial temperature can be further improved. An extremely excellent effect such as further reduction can be obtained.

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

第1図は本発明による流速センサの一実施例による構成
を示す平面図、第2図は第1図の要部拡大平面図、第3
図は本発明による流速センサの他の実施例による構成を
示す平面図、第4図は本発明による流速センサのさらに
他の実施例による構成を示す平面図、第5図は本発明に
よる流速センサの他の実施例による構成を示す平面図、
第6図は従来の流速センサの構成を示す要部平面図であ
る。 1……半導体基板、2……空隙部、3a……ダイアフラム
部、4……ヒータエレメント、5……上流側測温抵抗エ
レメント、6……下流側測温抵抗エレメント、8……矢
印方向、11……スリット、111,112,113,114……スリッ
ト部、12……平面領域、13,14,15……抵抗体パターン。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of an embodiment of a flow velocity sensor according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged plan view of an essential part of FIG. 1, and FIG.
FIG. 4 is a plan view showing the structure of a flow velocity sensor according to another embodiment of the present invention, FIG. 4 is a plan view showing the structure of a flow velocity sensor according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a flow velocity sensor according to the present invention. The top view which shows the structure by the other Example of this.
FIG. 6 is a plan view of relevant parts showing the structure of a conventional flow velocity sensor. 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Air gap, 3a ... Diaphragm, 4 ... Heater element, 5 ... Upstream temperature measuring resistance element, 6 ... Downstream temperature measuring resistance element, 8 ... Arrow direction, 11 …… Slit, 11 1 , 11 2 , 11 3 , 11 4 …… Slit part, 12 …… Plane area, 13,14,15 …… Resistor pattern.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基台と、前記基台の一部に空間を設けて薄
肉状に形成されたダイアフラム部と、前記ダイアフラム
部に形成された発熱体と、前記発熱体の両側に形成され
た測温抵抗体とを備えた流速センサにおいて、 前記測温抵抗体の外周の輪郭の前記発熱体に面していな
い側の形状を、前記発熱体が作る温度分布の形状に合わ
せて形成したことを特徴とする流速センサ。
1. A base, a diaphragm portion formed in a thin shape with a space provided in a part of the base, a heating element formed on the diaphragm portion, and formed on both sides of the heating element. In a flow velocity sensor including a resistance temperature detector, the shape of the outer contour of the resistance temperature detector on the side not facing the heating element is formed according to the shape of the temperature distribution created by the heating element. Flow rate sensor characterized by.
【請求項2】基台と、前記基台の一部に空間を設けて薄
肉状に形成されたダイアフラム部と、前記ダイアフラム
部に形成された発熱体と、前記発熱体の両側に形成され
た測温抵抗体とを備えた流速センサにおいて、 前記測温抵抗体の前記発熱体に面した辺の中央部付近の
抵抗体パターンが他の部分よりも前記発熱体から離して
形成されたことを特徴とする流速センサ。
2. A base, a diaphragm portion formed in a thin shape with a space provided in a part of the base, a heating element formed on the diaphragm portion, and formed on both sides of the heating element. In a flow velocity sensor including a resistance temperature detector, a resistor pattern near a central portion of a side of the resistance temperature detector facing the heating element is formed farther from the heating element than other portions. A characteristic flow velocity sensor.
【請求項3】基台と、前記基台の一部に空間を設けて薄
肉状に形成されたダイアフラム部と、前記ダイアフラム
部に形成された発熱体と、前記発熱体の両側に形成され
た測温抵抗体とを備えた流速センサにおいて、 前記測温抵抗体の周辺部に前記測温抵抗体の放熱を補助
する薄膜パターンが形成されたことを特徴とする流速セ
ンサ。
3. A base, a diaphragm portion thinly formed with a space provided in a part of the base, a heating element formed on the diaphragm portion, and formed on both sides of the heating element. A flow velocity sensor including a resistance temperature detector, wherein a thin film pattern for assisting heat dissipation of the resistance temperature detector is formed in a peripheral portion of the resistance temperature detector.
【請求項4】請求項3において、前記薄膜パターンは、
前記測温抵抗体と同一材質で形成されたことを特徴とす
る流速センサ。
4. The thin film pattern according to claim 3,
A flow velocity sensor formed of the same material as the resistance temperature detector.
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