JP3460749B2 - 検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、検出装置に関し、より
詳細には、雰囲気中に含まれる特定ガスや雰囲気の流
速，流量，または、雰囲気の温度や受光した赤外線の量
による熱的変化を抵抗値変化として検出し、検出信号が
周囲温度の影響を受けないように設けられた信号引き出
し配線パターンを有する熱伝導式ガス検出装置および赤
外線，温度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】熱伝導原理を利用したマイクロブリッジ
構造の湿度センサ，ガスセンサ，フローセンサ等の雰囲
気センサ、および温度センサは、発熱部又は受熱部を有
し、発熱部の動作温度により、それぞれ目的とする気体
の成分，濃度等の物性や流量，湿度等の物理量を選択的
に高感度に精度よく検出し、また、受熱部の抵抗変化か
ら雰囲気の温度，赤外線量などの物理量を検出する検出
装置である。しかし、センサの発熱部は、熱伝導性の物
質からなる熱容量を有する物体であるから、熱流によっ
て生ずる温度分布があり、発熱部のすべての部分の温度
を目的とする一定温度にコントロールすることは困難で
ある。

【０００３】例えば、ＳｎＯ₂，ＺｎＯ，Ｆｅ₂Ｏ₃…等
の金属酸化物半導体からなるガスの感応物質を有するガ
スセンサの場合、このガスセンサを用いてエタノール又
はイソブタンを選別して検出するとき、感応物質の温度
は、エタノール検出の場合の温度が２５０〜３５０
（℃）、イソブタン検出の場合の温度が３５０〜４５０
（℃）の範囲に定められている。

【０００４】発熱部と検出部とを一体にした構造で、こ
のような範囲の温度を保つようにコントロールすること
は困難で、発熱部と傍熱ヒータを組合わせる必要があ
る。しかし、傍熱ヒータ自体にも温度分布があり、例え
ば、中心位置では４００℃であっても、端部では１００
℃で、中心部と端部とでは大きい温度偏差が生ずる。感
応物質からなる検出部の温度分布が上記のように大きい
と、エタノールとイソブタンとを選別して検出すること
ができなくなり、ＬＰ（液化石油）ガスのガス洩れ警報
器として使用した場合、エタノールによってもガス洩れ
警報が発せられるので、警報の信頼性が損われる等の問
題があった。

【０００５】検出部の温度分布が不均一であることによ
る検出精度への悪影響を解決するために、本出願人は、
特開平６−１７４６７２号公報による「検出器の検出部
構造」，特開昭６２−２２０８５０号公報による「雰囲
気検出装置」を提案した。

【０００６】特開平６−１７４６７２号公報による検出
部構造は、電気的絶縁材料の張り出し部を基板上の空中
に張り出して設け、この張り出し部上に温度分布が均一
となる部分に感応物質を有する開口部を設けて、開口部
の感応物質以外の感応物質が持ち込まれない構造とした
ものである。

【０００７】特開昭６２−２２０８５０号公報による雰
囲気検出装置は、基板に形成された凹部上に電気的絶縁
物質の皮膜を架橋し、この架橋された薄膜絶縁体上に、
長手方向に延びるヒータ部材と、ヒータ部材と平行に延
在し、略中央が互いに分離された検出部材を設け、更
に、検出部材の分離された部分とヒータ部材の中央部と
の間にガス感応物質を積層したもので、感応物質の温度
分布が一定となるようにヒータ形状が工夫されている。

【０００８】また、発熱部と検出部とが別体構成ではな
く、発熱部と検出部とが兼用している構造および原理の
センサの場合は、構造上、発熱部自体が温度分布をもつ
ので、この温度分布影響が検出特性に現われるという問
題がある。

【０００９】発熱部と検出部とを兼用している構造原理
のセンサの種類には、 （１）発熱温度が周囲雰囲気の熱伝導変化によって影響
され、発熱体の抵抗値変化として検出される方式の、湿
度センサや、結露センサや、ガスマロマトクラフ。 （２）発熱体の周囲雰囲気が流れる量に応じた熱により
生ずる発熱体の抵抗値の変化として検出される方式の、
風速センサや、流量センサ。 （３）抵抗体の周囲の雰囲気温度を抵抗体の抵抗値とし
て検出する温度センサ，赤外線を受けて生ずる熱により
上昇する温度を抵抗体，半導体，熱電体等により電気的
信号として変換する赤外線センサ。 等がある。これら雰囲気センサの中で、代表として従来
の湿度センサについて述べる。

【００１０】図７は、従来の湿度センサの一例を説明す
るための構造図であり、図７（Ａ）は平面図、図７
（Ｂ）は図７（Ａ）の矢視Ｂ−Ｂ線断面図で、図中、４
１は基板、４２は絶縁薄膜、４３は凹部、４４は発熱抵
抗体である。

【００１１】図７に示した湿度センサは、自己温度補償
方式の湿度センサ例を示すもので、発熱抵抗体４４は、
低電力加熱したとき、湿度依存性が小さく、雰囲気温度
に依存した抵抗値を示し、高電力加熱のときは、湿度，
温度に応じて変化することを利用して温度依存分を減算
して湿度を求める湿度センサである。この湿度センサ
は、角形のシリコンＳｉ（１００）からなる基板４１に
酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）の絶縁薄膜４２を形成後、異
方性エッチングにより角形の凹部４３と、凹部４３上に
凹部４３の対角線と平行な辺をもち、支持部４２ｂで架
橋された四角な絶縁薄膜４２ａを形成し、更に、基板４
１上にパッド部４４ａ，４４ｂを有するジクザク状の白
金膜等からなる発熱抵抗体４４を成膜し、更に、発熱抵
抗体４４上に酸化シリコン（ＳｉＯ₂）被膜が成形され
ている。寸法としては、例えば、発熱抵抗体４４を挟ん
だ絶縁薄膜間の厚さｔが３μｍ、凹部４３上の発熱抵抗
体４４のリード４４ｃ間の長さＮ（Ｘ〜Ｘ₄間）は約３
００μｍ、対角線Ｍ（Ｘ₂〜Ｘ₃）間の長さが２６０μｍ
である。

【００１２】図８は、図７に示した湿度センサに８ｍ
Ａ，３.５Ｖの電力を印加したときの発熱抵抗体の温度
分布を示した図で、横軸は発熱抵抗体４４の位置、縦軸
は温度である。

【００１３】図８に示すように、図８に示した温度セン
サの凹部４３上に設けられた発熱抵抗体４４が８ｍＡ，
３.５Ｖの電力で加熱されたときの温度分布は、発熱抵
抗体４４の対角線（Ｘ₂〜Ｘ₃）の範囲では１００〜５０
０（℃）の温度分布をもっているが、リード４４ａ間
（Ｘ₁〜Ｘ₂）,（Ｘ₃〜Ｘ₄）の間では、１００℃から常
温迄連続的に低下している。次に、発熱抵抗体４４の温
度と関連のある湿度（絶対湿度）と発熱導率の関係につ
いて述べる。

【００１４】図９は、雰囲気温度に対する絶対湿度と熱
伝導率との関係の一例を説明するための図（第４２回応
用物理学会関係連合講演会 論文［自己温度補償方式に
よるマイクロヒータ温度センサ（２）］（1995年3月28
〜31日））であり、横軸は絶対温度（ｇ／ｍ³）、縦軸
は熱伝導度（Ｗ／ｍｋ）をあらわす。図９に示すよう
に、熱伝導率は、雰囲気温度の影響を受け、雰囲気温度
が７７３°ｋ（５００℃）のとき、絶対湿度０〜２００
（ｇ／ｍ³）の範囲で、熱伝導率は５４０×１０^-4〜６
５０×１０^-4（Ｗ／ｍｋ）に変化するが、雰囲気温度が
４７３°ｋ（２００℃）のとき、絶対湿度は略一定の値
３８０×１０^-4（Ｗ／ｍｋ）である。

【００１５】湿度センサによる湿度検出は、発熱抵抗体
４４が近傍の湿度雰囲気を発熱抵抗体４４とほぼ同程度
の温度に加熱して、雰囲気との間で熱交換，熱伝導を行
うメカニズムであるから、発熱抵抗体４４の温度そのも
のは、検出出力感度に反映される。

【００１６】図１０は、従来の流量センサを説明するた
めの図で、図１０（Ａ）は平面図、図１０（Ｂ）は図１
０（Ａ）の矢視Ｂ−Ｂ線断面図であり、図中、５１は基
板、５２は薄膜絶縁体、５３は溝、５４はスリット、５
５，５７は検出部、５６はヒータ部である。

【００１７】図１０に示した流量センサは、表面に薄膜
絶縁体５２を有する矩形状の基板５１中央の長辺方向に
一様な幅の溝５３を設け、溝５３中央部の薄膜絶縁体５
２に溝５３に沿って設けられた一対の検出部５５，５７
と、検出部５５，５７に対し各々所定幅Ｌのスリット５
４に挟まれてヒータ部５６等により構成されている。

【００１８】図１０に示した流量センサのヒータ部５７
は、所定の一定電力で加熱されており、気体が矢印Ｆ方
向に流れると、溝５３を通って流入した気体は、順次、
検出部５５，ヒータ部５６，検出部５７を通り流出す
る。このとき、検出部５５は流入した気体の温度を抵抗
値として検出するが、検出部５７はヒータ部５６により
加熱された気体流れからの熱伝導により加熱され、流れ
に応じた抵抗値を示し検出部５５と５７との抵抗値差か
ら当該気体の流量が計測される。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭６２−２２
０８５０号公報，特開平６−１７４６７２号公報，図
７，図１０に示した熱伝導原理を利用した発熱部又は受
熱部を有するマイクロブリッジ構造の雰囲気センサは、
Ｓｉ等の熱伝導性基板の空洞部又は溝に架橋支持又は片
持支持された薄膜絶縁体を有し、空洞上の薄膜絶縁体上
に発熱部、又は、発熱部と発熱部に隣接して設けられた
検出部があり、これらの発熱部，検出部パターンのパッ
ト部は、架橋又は片持支持部を介して基板上に設けられ
ている。

【００２０】雰囲気センサには、発熱部と検出とが兼用
された方式、又は、発熱部と検出部とが分離した方式が
あるが、その何れの場合も、高感度，高精度な検出を行
うためには、発熱部，検出部の温度が均一な分布をもっ
ていなければならない。しかし、基板と基板の空洞上又
は溝上に設けられた検出部，加熱部との間はリードで接
続されて、その間では、温度傾斜を有している。検出
部，加熱部は熱効率を高め、高感度にするため、温度抵
抗係数の大きい抵抗体が用いられている。必然的に周囲
温度影響を受け易く、均一な温度分布にすることは困難
である。特開昭６２−２２０８５０号公報による雰囲気
検出装置，特開平６−１７４６７２号公報による検出器
の検出部構造は、検出部の温度分布を均一にする構造を
もっているが、何れの場合もリード上に設けられた検出
部と基板との間が離間しており、この間に温度傾斜が生
ずる。しかし、前述した提案では、温度傾斜影響は打ち
消されていない。また、ボロメータやサーモパイルの原
理を用いたマイクロブリッジ構造の赤外線センサや、温
度センサの場合も、同様に温度分布の問題がある。

【００２１】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたもので、加熱部又は検出部の信号検出位置を均
一な温度分布をもったパターンの両端領域として、検出
感度および精度を高めることを目的とするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）発熱体パターンを含む薄膜層が、
空洞部上に架橋支持又は片持支持された基板において、
前記発熱体パターンの両端付近にそれぞれ接続された引
き出し配線パターンを設け、該引き出し配線パターン間
で信号を検出する構造としたこと、更には、（２）前記
（１）において、前記発熱体パターンと、前記引き出し
配線パターンは、前記基板の空洞部上において、電気的
に接続したこと、更には、（３）前記（１）又は（２）
において、前記引き出し配線パターンは、熱容量が前記
発熱体パターンを加熱駆動するための該発熱体パターン
のリードよりも小さく、熱伝導率が小さい材料としたこ
と、更には、（４）前記（１）又は（２）又は（３）に
おいて、前記発熱体パターンの加熱温度が、周囲雰囲気
の熱伝導率変化または周囲雰囲気の流量に応じた熱移動
の変化量を該発熱体パターンの抵抗変化として検出する
湿度センサ，結露センサ，ガスクロマトグラフ、または
風速センサ，流量センサであること、更には、（５）前
記（１）又は（２）又は（３）において、周囲の雰囲気
温度、または赤外線を受けて前記発熱体パターンの抵抗
値が変化する抵抗値として検出される温度センサまたは
赤外線センサとしたことを特徴とするものである。

【００２３】

【作用】半導体基板に形成された空洞上に架橋支持又は
片持支持された薄膜絶縁体上に発熱体パターンを設けた
マイクロブリッジ構造の雰囲気センサにおいて、発熱体
パターンが加熱されたとき、発熱体パターンの温度分布
が不均一であるために生ずる感度，精度が低下すること
がないように、発熱体パターンを加熱するためのリード
以外に、発熱体パターンの温度が均一な範囲である両端
付近に他のリードを接続して均一な温度の加熱部（又は
検出部）の信号を検出する。

【００２４】

【実施例】

実施例１（請求項１に対応） 図１は、本発明による検出装置の一例を説明するための
平面図であり、図中、１は基板、２は薄膜絶縁体、３は
空洞、４は発熱体パターン、５は引き出し配線パター
ン、６は接続部である。

【００２５】図１に示した検出装置は、図７に示した自
己温度補償方式の湿度センサに、本発明による引き出し
配線パターン５を設けたもので、角形形状のＳｉ（１０
０）基板１の上面に薄膜絶縁体２を形成後、薄膜絶縁体
２上に蒸着，ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition），
スパッタリングなどの方法により、発熱体パターン４を
形成するための白金（Ｐｔ）等の酸化に安定な金属を成
膜する。次に、フォトリソグラフィ，異方性エッチング
などにより、空洞３の上部に四角状の薄膜絶縁体２ａと
架橋部２ｂを形成する。

【００２６】薄膜絶縁体２ａには、四角状の薄膜絶縁体
２ａの辺に平行したジクザク形状の発熱体パターン４を
設け、発熱体パターン４の両端は、各々基板１に設けた
パッド部４ｃ，４ｄと接続している。引き出し配線パタ
ーン５は、発熱体パターン４の最外周に対して、更に外
側の位置に配置し、発熱体パターン４の最外周の辺と前
の外周の辺とが交わる位置のコンタクト部６で発熱体パ
ターン４と接続し、基板１上のパット部４ｃ近傍にパッ
ド部５ａを設けている。同様に、パッド部４ｄ側の発熱
体パターン４の最外周の辺の更に外側の位置に引き出し
配線パターン５を設け、基板１上のパッド部４ａブ傍に
パッド部４ｄを設けている。また、パッド部５ａ，５
ｂ，４ｃ，４ｄには、各々リードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが接続
している。

【００２７】図２は、図１に示した検出装置の駆動検出
回路の一例を説明するためのブロック回路であり、図
中、７はヒータ電源、８は検出回路で、図１と同様の作
用をする部分には、図１の場合と同じ参照番号が付して
ある。

【００２８】ヒータ電源７は、例えば定電流電源で、検
出装置の発熱体パターン４のリードＣ，Ｄに接続され、
発熱体パターン４を加熱駆動する。検出回路８は、引き
出し配線パターン５のリードＡ，Ｂに接続されてリード
Ａ，Ｂ間の電圧信号を検出する。

【００２９】図１に示した検出装置を図２の駆動検出回
路に接続した場合、リードＡ，Ｂ間には殆ど電流は流れ
ないが、引き出し配線パターン５は発熱体パターン４と
コンタクト部６で接続しているので、コンタクト部６の
温度は発熱体パターン４の温度と略々等しく、均熱分布
領域として定められたコンタクト部６間の温度分布の均
一化が損われることがないので、温度依存性が相対的に
小さく、より高感度の特性が得られる。また、区間（Ａ
〜Ｂ）の検出領域は熱容量の大きい基板１から離間して
いるため、基板１の持っている温度により影響されにく
く、高速応答で雰囲気の温度・湿度の検出がより正確に
なる。

【００３０】実施例２（請求項２に対応） 図３は、本発明による検出装置の他の実施例を説明する
ための平面図であり、図中、９は引き出し配線パターン
であり、図１と同様の作用をする部分には、図１の場合
と同じ参照番号が付されてある。

【００３１】図３に示した検出装置は、図１に示した実
施例１による引き出し配線パターン９が空洞３上に配置
された四角形状の加熱パターン４の最外周に対し、更に
外側に配置され、発熱体パターン４を支持する薄膜絶縁
体２の支持部２ｂ側からパッド部５ａ，５ｂに達してパ
ターニングされているのに対し、図３に示した実施例２
による引き出し配線パターン９は、空洞３の上部で発熱
体パターン４，コンタクト部６と電気的に接続し、薄膜
絶縁体２の支持部２ｃ上部を通り、基板１上に設けられ
たパッド部９ａ，９ｂに達し、パッド部９ａ，９ｂ上の
リードＡ，Ｂを接続している。

【００３２】図４は、図３の検出装置を用いて温，湿度
を検出するブロック回路の一例を説明するための図であ
り、図中、２１はヒータ電源、２２は温湿検出部、２
３，２４は温度検出部である。

【００３３】発熱体パターン４のリードＣ，Ｄは、ヒー
タ電源２１に接続され、引き出し配線パターン９のリー
ドＡ，Ｂは温湿検出器２２に接続される。また、接続さ
れた引き出し配線パターン９の一方のリードＡと発熱体
パターン４の一方のリードＣとは、温度検出部２３に接
続され、接続された引き出しと引き出し配線パターン９
の他方のリードと発熱体パターン４の他方のリードＤと
は、温度検出部２４に接続される。

【００３４】図４において、ヒータ電源２１がＯＮさ
れ、リードＣ，Ｄ間にヒータ電源２１から、例えば、８
ｍＡの電流が流れると、リードＡ−Ｂ間には３Ｖの電圧
が発生し、高温に熱せられる。このとき、同時にリード
Ｃ−Ａ間およびＢ−Ｄ間にも８ｍＡの電流が流れて加熱
されるが、回路パターンが短かいので、抵抗が小さく、
更にリードが低温な基板１上にあるので、温度は上らな
い。従って、温度検出部２３，２４で検出された温度
は、リードＡ−Ｂ間に４ｍＡ加えた場合、低温度状態で
あり、温湿検出部２２の出力から温度検出部２３又は２
４の温度、或いは温度検出部２３，２４の平均温度を減
算することにより、湿度を求めることができる。

【００３５】上述のように、引き出し配線パターン９を
空洞３上部で発熱体パターン４の温度の均熱分布範囲に
接続され、しかも、発熱体パターン４の均熱範囲外の外
部接続区間では、低抵抗で、しかも熱容量が小さいの
で、高精度な湿度等の物理量検出が可能となる。更に
は、加熱パターン４は、基板１に対し四ヵ所で支持され
る構造であるため、安定で外部振動影響が小さく、精度
維持が可能となる。次に、湿度センサ以外の雰囲気セン
サとして流量センサの例について述べる。

【００３６】図５は、本発明による流量センサを説明す
るための図であり、図中、１１は基板、１２は薄膜絶縁
体、１３は溝、１４はスリット、１５，１７は流量信号
検出部、１６はヒータ、１８は雰囲気温度検出用の引き
出し配線パターン、１９はヒータ温度モニタ用引き出し
配線パターン、２０は流量検出用の引き出し配線パター
ンである。

【００３７】図５に示した流量センサは、表面に薄膜絶
縁体１２を有する矩形状の基板１１中央に長辺方向に一
様な幅の溝１３を設け、溝１３中央部の薄膜絶縁体１２
に、流れ方向矢印Ｆ側から順次スリット１４で区画され
た金属薄膜からなるＵ字状の流量信号検出部１５，ヒー
タ１６，流量信号検出部１７を設けたものである。ま
た、上流側のＵ字状流量信号検出部１５の開口近傍から
は、各々雰囲気温度検出用引き出し配線パターン１８が
接続され、同様に、下流側のＵ字状の流量信号検出部１
７にも各々流量検出用引き出し配線パターン２０が接続
されている。また、ヒータ１６には、ヒータ温度モニタ
用引き出し配線パターン１９が接続されている。

【００３８】図５に示した流量センサは、まず、ヒータ
１６の端子１６ａにヒータ電源（図示せず）を接続して
矢印Ｆ方向に流れた気体を一定の電力で加熱し、加熱さ
れた気体から熱伝導により加熱され、流量に応じて抵抗
が変化する流量信号検出部１７の信号を流量検出用引き
出し配線パターン２０から取り出す。同時に、ヒータ１
６の加熱により、熱影響を受けず流れる雰囲気温度を流
量信号検出部１５に接続された雰囲気温度検出用引き出
し配線パターン１８を介して取り出し、流量信号検出用
引き出し配線パターン２０との差信号に基づいて流量を
検出する。

【００３９】図５に示した流量センサは、流量信号検出
部１５と１７の温度差に比例した抵抗値の差を電圧信号
として検出するが、流量信号検出部１５，１７各々の端
子１５ａ，１７ａは、温度差のある基板１１に設けられ
ているので、端子１５ａ，１７ａ近傍の流量信号検出部
１５，１７の温度は溝１３上の温度よりも低く、流量に
応じた温度とはならず、これが検出誤差要因となってい
るが、雰囲気温度検出用引き出し配線パターン１８およ
び流量信号検出用引き出し配線パターン２０は、各々流
量信号検出部１５，１７の均熱温度分布の部分に接合さ
れているので、前記誤差要因は除かれ、高精度な気体流
量が検出される。また、ヒータ温度１６もヒータ温度モ
ニタ１９により温度分布影響を受けずにモニタできる。

【００４０】以上、本発明による雰囲気センサに設けら
れた各々の引き出し配線部は、発熱体パターン等の均熱
範囲に接続されているが、非加熱要素であるため、発熱
体パターンにとっては負荷熱容量となっている。この結
果、引き出し配線パターンは接続近傍のヒータ温度を低
下させる要因となっている。このような引き出し配線パ
ターンの熱容量を低下させ、発熱体パターン等の熱放散
をできるだけ少なくするためには、引き出し配線パター
ンは、下記の条件をもっていなければならない。

【００４１】(１)引き出し配線部のパターン幅，厚さを
ヒータパターンより小さくし、熱容量を下げる。また、
引き出し配線パターンには、電流が殆ど流れず、ヒータ
に要求される許容電流密度とは無関係で、発生電圧を検
出できることであることから、導電性機能さえあれば良
い。 (２)ヒータからの熱流を少なくするために、熱伝導率の
小さな材料を選択する。引き出し配線材料として、例え
ば、Ｗ，Ｍｏ，Ｐｔ，ＰｔＩｒ等の発熱体よりも熱伝導
率が１桁小さいＩＴＯ（Indium Tin Oxide），Ｎｉ−Ｃ
ｒ，ステンレス合金が用いられる（請求項３に対応）。

【００４２】従来の発熱体パターンは、発熱体パターン
からの熱放散するのを防止するため、断面形状は極端に
細くしたパターンであり、しかも、強度が要求されてい
た。しかし、上述の如く引き出し配線パターンを設ける
ことにより、上述の発熱体パターンに要求された制限が
緩和され、自由度の大きい発熱体パターンの設計が可能
となり、更に高強度が要求される分野への応用も広が
る。

【００４３】以上、引き出し配線パターン４，９，１
７，１８，１９を有する雰囲気センサとして、湿度セン
サ，流量センサについて述べたが、流量センサは、風速
センサとしても用いられる。また、引き出し配線パター
ンを設けるのは、他の熱伝導式の気体検出センサにも適
用できるものであり、例えば、相対湿度が１００％に近
くなった露結状態を急激な抵抗変化として検出する露セ
ンサ，その他ガスクロマトグラフにおいて、カラムを通
過した検出目的のガスを熱伝導型検出法で検出するガス
クロマトグラフの検出装置等にも利用できる（請求項４
に対応）。

【００４４】また、受熱部を有する検出装置として、赤
外線センサや温度センサ等があげられる。ここで、赤外
線センサの例を説明する。図６は、本発明による赤外線
センサの一例を説明するための図で、図６（Ａ）は平面
図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の矢視Ｂ−Ｂ線断面であ
り、図中、３１は基板、３２は薄膜絶縁体、３３は空
洞、３４は抵抗体、３５は引き出し配線パターン、３６
は赤外線吸収層である。

【００４５】図６に示した赤外線センサは、Ｓｉ（１０
０）の基板３１上に薄膜絶縁体３２を形成したあと、異
方性エッチングにより空洞３３を設けるとともに、空洞
３３上に円形状の抵抗体薄膜３２ａおよび抵抗体薄膜３
２ａを基板３１に十字状に架橋支持して、予め絶縁体薄
膜３２上に成膜された抵抗の温度係数が大きい導電材
料、例えば、ＮｉＣｒにより円形状のジクザク構造をも
った抵抗体３４、および、リードパターン３４ａおよび
基板３２上にパッド部３４ｅ，３４ｆを設け、更に、円
形状ジクザク構造の最外周辺に折り曲げられる位置に引
き出し配線パターン３５を設け、基板３２上にパッド部
３５とリードＧおよびパッド部３５ｂとリード線Ｈを設
ける。次に、円形状の抵抗体３４の上面にＳｉＯ₂等の
絶縁皮膜３２を形成し、更にその上面に黒色微粉状白金
の白金黒等の赤外線吸収層３６を塗布している。

【００４６】図６に示した赤外線センサは、赤外線を赤
外線吸収層３６で受けて熱交換し、得られた熱により加
熱された抵抗体３４の抵抗値によって赤外線量を検知す
るもので、抵抗体３４に対して抵抗体３４と低温側のリ
ード３４ａとの接続部近傍は熱伝導による温度低下が生
ずるが、引き出し配線パターン３５は、熱伝導率，熱容
量が小さく、抵抗体３４の均熱温度分布領域に接続され
ているので、赤外線吸収層３６で吸収された赤外線量に
比例した熱量が吸収され、正確な赤外線検出が可能とな
る。

【００４７】また、抵抗体３４の抵抗値から温度を検知
する温度計は、図６に示した赤外線吸収層を除くことに
より構成されるので、引き出し配線パターン３５は赤外
線センサの場合と同様の作用により検出精度が向上する
（請求項５に対応）。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、以下に示す効果がある。 請求項１に対応する効果：発熱体パターンを有するマイ
クロブリッジ構造の雰囲気センサにおいて、発熱体パタ
ーンの均一な温度分布をもった両端付近から各々引き出
し配線パターンを設けたので、高温側の発熱体パターン
と低温側の端子部との間の熱伝導による温度差による悪
影響を受けることなく、高精度で高応答性の雰囲気セン
サを得ることができる。 請求項２に対応する効果：基板に設けられた空洞５上の
発熱体パターンに、発熱体パターンのリードパターンと
は別に、引き出し配線パターンを空洞部上で発熱体パタ
ーンの均熱範囲内に接続したので、請求項１と同じ効果
が得られるとともに、引き出し配線パターンのリードパ
ターンを発熱体パターンのリードパターンと異なる位置
に設けることができるので、支持部剛性が高く、外乱影
響を受けにくくすることができる。 請求項３に対応する効果：引き出し配線パターンの断面
積を発熱体パターンの断面積より小さくして、熱容量を
小さくし、しかも、熱伝導率の小さい材料としたので、
引き出し配線パターンが発熱体パターンに与える熱影響
が小さく、引き出し配線パターンを設けた効果がより向
上する。 請求項４に対応する効果：前記請求項１〜３の効果を有
するので、高精度で応答性の優れた湿度センサ，結露セ
ンサ，ガスクロストグラフ，流量センサ、風速計が得ら
れる。 請求項５に対応する効果：受熱部を有するセンサに対し
ても引き出し配線パターンを設けたので、請求項１〜３
と同様な効果が得られる高精度な赤外線センサ，温度セ
ンサが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による検出装置の一例を説明するため
の平面図である。

【図２】 図１に示した検出装置の駆動検出回路の一例
を説明するためのブロック回路である。

【図３】 本発明による検出装置の他の実施例を説明す
るための平面図である。

【図４】 図３の検出装置を用いて温，湿度を検出する
ブロック回路の一例を説明するための図である。

【図５】 本発明による流量センサを説明するための図
である。

【図６】 本発明による赤外線センサの一例を説明する
ための図である。

【図７】 従来の湿度センサの一例を説明するための構
造図である。

【図８】 図７に示した湿度センサに８ｍＡ，３.５Ｖ
の電力を印加したときの発熱抵抗体の温度分布を示した
図である。

【図９】 雰囲気温度に対する絶対湿度と熱伝導率との
関係を示す図である。

【図１０】 従来の流量センサを説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１…基板、２…絶縁体薄膜、３…空洞、４…加熱体パタ
ーン、５…引き出し配線パターン、６…接続部、７…ヒ
ータ電源、８…検出回路、９…引き出し配線パターン、
１１…基板、１２…絶縁体薄膜、１３…溝、１４…スリ
ット、１５，１７…流量信号検出部、１８…雰囲気温度
検出引き出し線パターン、１９…ヒータ温度モニタ用引
き出し線パターン、２０…流量検出引き出し線パター
ン、２１…ヒータ電源、２２…温湿検出部、２３，２４
…温度検出部、４１…基板、４２…絶縁薄膜、４３…凹
部、４４…発熱抵抗体、５１…基板、５２…絶縁体皮
膜、５３…溝、５４…スリット、５５，５７…検出部、
５６…ヒータ部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01P 5/12 G01N 27/18

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱体パターンを含む薄膜層が、空洞部
   上に架橋支持又は片持支持された基板において、前記発
   熱体パターンの両端付近にそれぞれ接続された引き出し
   配線パターンを設け、該引き出し配線パターン間で信号
   を検出する構造としたことを特徴とする検出装置。
2. 【請求項２】 前記発熱体パターンと、前記引き出し配
   線パターンは、前記基板の空洞部上において、電気的に
   接続したことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
3. 【請求項３】 前記引き出し配線パターンは、熱容量が
   前記発熱体パターンを加熱駆動するための該発熱体パタ
   ーンのリードよりも小さく、熱伝導率が小さい材料とし
   たことを特徴とする請求項１又は２に記載の検出装置。
4. 【請求項４】 前記発熱体パターンの加熱温度が、周囲
   雰囲気の熱伝導率変化または周囲雰囲気の流量に応じた
   熱移動の変化量を該発熱体パターンの抵抗変化として検
   出する湿度センサ，結露センサ，ガスクロマトグラフ、
   または風速センサ，流量センサであることを特徴とする
   請求項１又は２又は３に記載の検出装置。
5. 【請求項５】 周囲の雰囲気温度、または赤外線を受け
   て前記発熱体パターンの抵抗値が変化する抵抗値として
   検出される温度センサまたは赤外線センサとしたことを
   特徴とする請求項１又は２又は３に記載の検出装置。