JP3115669B2 - センサ - Google Patents
センサInfo
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Description
には、温度センサ、湿度センサ、ガスセンサ、フローセ
ンサ等として使用可能な雰囲気センサの構造に関する。
体の内部に電極と、電極を兼ねたヒータを内蔵し、該金
属酸化物半導体をヒータにより加熱した時に該金属酸化
物半導体の抵抗値が該金属酸化物半導体の表面でのガス
吸着によって下がることを利用したものが提案されてい
るが、消費電力が大きく、乾電池駆動には適さないとい
う問題があった。この点を改良すべく、架橋構造や片持
梁構造等、空気中に張り出させた橋架部を設け、この橋
架部の上に金属酸化物半導体を形成するようにし、もっ
て、熱容量を可及的に小さくして応答特性を上げ、且つ
消費電力を低下させる試みが成されている。
をもつ検出器を2個設け、一方の検出器を周囲雰囲気に
接触させてガス検出用として用い、他方の検出器を周囲
雰囲気に接触させない密封構造とし、この密封構造の検
出器にて周囲の温度を検出して温度補償をすることが行
なわれている。
54号公報に開示された絶対湿度センサの一例を示す平
面図及び断面図で、図示のように、シリコンからなる第
1の基板1に、薄膜抵抗発熱体よりなる検出素子3を設
置する凹部6,7を形成し、基板1の表面に絶縁保護膜
を形成した上、薄膜抵抗発熱体よりなる検出素子3を前
記凹部に架橋支持するよう設置する。
を小さくした検出素子3の熱が直接基板に熱伝導するの
を抑えて、基板で構成した空間の気体の熱伝導により熱
平衝を保ち、小電力化と応答の高速化を図ることができ
るようにしている。
位置に前記検出素子3用の空間を作るための凹部6,7
と、検出素子3のパッド部9を露出させるための切欠き
部を形成しておき、更に、基板2に接合用の低融点ガラ
スペースト5を図に斜線で示すパターンにスクリーン印
刷した上、前記ペースト中の溶剤を仮焼成で蒸発させ、
続いて参照素子の空間に封入する乾燥空気か一定の既知
の湿度の空気雰囲気中で、基板の1と2を対向させ、図
示のようにそれぞれの凹部で薄膜発熱体の検出素子3を
囲む空間を作る配置にした上、加熱で低融点ガラスを融
解して基板を接合させる。
と遮断され常に一定の雰囲気に保たれる。この気密封止
される雰囲気は必ずしも大気圧でなくてもよい。このと
き同時に形成される検出側の空間7は対向する位置に接
合部の隙間で形成した通気孔8が構成される。
は、2つの検出素子3に電力によって一定のエネルギー
を供給して自己加熱させると、それぞれ参照用空間6と
検出用空間7の水蒸気量、即ち、絶対湿度に対応する空
間の熱伝導度によって放熱し、一定の温度になって、そ
れぞれ一定の抵抗値をもつので、その差をブリッジ回路
の非平衝電位の出力として検出して絶対湿度を計測する
ことができる。
縁体より成る検出素子を架橋し、その上に発熱抵抗体を
橋架配設してガスを検出したり、湿度を検出したりする
例について説明したが、同様にして架橋された薄膜絶対
体の上に配設された発熱抵抗体の熱放射に伴う該発熱抵
抗体の抵抗値の変化から、気体の流速(流量)を計測す
るフローセンサ、周囲温度を検出する温度センサ等につ
いても種々提案されている。
縁体を架橋し、その上に発熱抵抗体を配設し、該発熱体
の抵抗値の変化を利用して周囲雰囲気の状態を検出する
ようにしたセンサは既に種々提案されているが、検出感
度を上げるためには、熱容量を小さくする必要があり、
そのためには、橋架部の構造を極力小さくする必要があ
る。
橋架部を支持する架橋支持部の機械的強度が弱くなり、
機械的な振動等によって該橋架支持部が切断されてしま
う等の問題があった。
もので、基板の凹部の上に形成された橋架薄膜絶縁体の
支持架橋部における破損の防止、更には、前記凹部に落
ち込んだゴミ等による詰りの影響をなくし、更には、該
凹部に落ち込んだゴミを容易に取り出させることのでき
るセンサを提供しようとするものである。
基板と、該基板に形成された凹部と、前記基板より前記
凹部の上に橋架された薄膜絶縁体と、該薄膜絶縁体上の
中央部に配設された検出素子より成り、該検出素子の抵
抗変化より周囲雰囲気の状態を検出するセンサにおい
て、前記凹部の検出素子の下方に錐状の凸起部を有する
こと、更には、(2)前記薄膜絶縁体の前記検出素子が
配設されている中央部以外は前記中央部より細く形成さ
れていることを特徴としたものである。以下、本発明の
実施例に基づいて説明する。
するための図で、(a)図は平面図、(b)図は(a)
図のB−B線断面図で、同図は、湿度計の一方のセンサ
(検出センサ)として使用する場合の一例を示す。図1
において、10はシリコン等の基板、11は該基板10
に形成された凹部、12は該凹部11の上に橋架された
薄膜絶縁体、13は該薄膜絶縁体12の中央部に配設さ
れた発熱抵抗体で、薄膜抵抗体12は中央部12aより
細い橋架支持部12bを介して前記凹部11の上部に延
長し、該凹部11の上部において橋架部12aを構成
し、該橋架部12aの上に発熱抵抗体13が配設されて
いる。他方のセンサ(基準センサ)も全く同様の構成さ
れるが、この場合は、発熱抵抗体13部が外気から遮断
されている。
れのセンサにも適用できるもので、図示のように、凹部
11の中央部に凸起部14を有することを特徴とする。
この凸起部14は、凹部11の深さと等しいか、それよ
りやや低く形成されており、これによって、薄膜絶縁体
の橋架部12aが下方に押されても、該凸起部14で受
けるので、該橋架部12aにそれ以上の応力が加わら
ず、薄膜絶縁体12を機械的な破損から防止することが
できる。
することによって形成するが、このエッチングは、例え
ば、Si基板10の上面を異方性エッチングすることに
よって形成することができる。
法を説明するための図で、(a)図は初期平面図、
(b)図は(a)図のB−B線断面図で、(a),
(b)図に示すように、まず、シリコン等の基板10の
上に薄膜絶縁体12、発熱抵抗体13を配設した後、薄
膜絶縁体12に、これから形成しようとする凹部の大き
さに見合った位置(図示の場合、四角形の凹部の四隅)
に切欠き部12′を設ける。この切欠き部12′よりN
aOH,KaOH液等で異方性エッチングすると、シリ
コン基板10の(111)面はほとんどエッチングされ
ず、(c),(d)図に示すように、(111)面に沿
って斜め下方にエッチングされていき、(d)図に示す
ように、中央部の凸起部14が薄膜絶縁体12からわず
かに離れた時(凸起部14の高さが凹部11の深さより
やや低くなった時)にエッチングを止める。(e)図
は、(d)図のE−E線方向から見た図で、上述のごと
くすることによって、薄膜絶縁体の橋架部12aの下に
凸起部14を形成することができ、これによって、薄膜
絶縁体12が下方に押されても、該凸起部14によっ
て、所定量以上に押し下げることができず、従って、薄
膜絶縁体12の破損を防止することができる。
エッチング加工すると、これら凹部や凸部の周囲が上方
開口部が広くなるように傾斜面に形成され、しかも、凹
部のほぼ中央部に凸起部があるため、凹部内に入ったゴ
ミは、薄膜絶縁体12の橋架部12aの下に集まるよう
なことはなく、従って、ゴミなどのつまりによる影響が
なく、しかも、架橋支持部12bが橋架部12aに対し
細くなっているので凹部内に入ったゴミを容易に取り出
すことができる。
と、基板に形成された凹部の上に片持梁式に張り出し
て、或いは、両持梁式に架橋されて形成された薄膜絶縁
体の破損を防止し、更には、前記凹部内に入った切削屑
等のゴミが凹部周辺に集まり、ゴミのつまりによる影響
がなく、しかも、凹部内に入ったゴミを容易に取り出す
ことのできるセンサを提供することができる。
めの構成図で、(a)図は平面図、(b)図は(a)図
のB−B線断面図である。
るための工程図である。
で、(a)図は平面図、(b)図は(a)図のb−b線
断面図である。
橋架部、12b…橋架支持部、13…発熱抵抗体、14
…凸起部、11a,14a…側壁。
Claims (2)
- 【請求項1】 基板と、該基板に形成された凹部と、前
記基板より前記凹部の上に橋架された薄膜絶縁体と、該
薄膜絶縁体上の中央部に配設された検出素子より成り、
該検出素子の抵抗変化より周囲雰囲気の状態を検出する
センサにおいて、前記凹部の検出素子の下方に錐状の凸
起部を有することを特徴とするセンサ。 - 【請求項2】 前記薄膜絶縁体の前記検出素子が配設さ
れている中央部以外は前記中央部より細く形成されてい
ることを特徴とする請求項1記載のセンサ。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP03359713A JP3115669B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | センサ |
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JP03359713A JP3115669B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | センサ |
Publications (2)
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JPH06258268A JPH06258268A (ja) | 1994-09-16 |
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Family
ID=18465924
Family Applications (1)
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JP03359713A Expired - Fee Related JP3115669B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (3)
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-
1991
- 1991-12-27 JP JP03359713A patent/JP3115669B2/ja not_active Expired - Fee Related
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