JP3706358B2 - 気体流量・温度測定素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被計測流体の流量を測定する気体流量・温度測定素子に関し、例えば自動車の内燃機関の吸入空気流量を測定する流量センサに適用される気体流量・温度測定素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用エンジン等では、エンジン本体の燃焼室内で、燃料と吸入空気との混合気を燃焼させ、その燃焼圧からエンジンの回転出力を取り出すようにしており、燃料の噴射量等を高精度に演算するために吸入空気流量を検出することが要求されている。
【０００３】
この種の従来技術として、例えば特開昭６０−３６９１６号公報や「自動車エンジンの吸入空気量計測技術」（電気学会論文集 Vol.118-E, No.6, '98, P.300-303）に記載された熱式流量計が知られている。この従来の熱式流量計は、熱伝達変化により空気流量を検出する感熱抵抗体と、その時の空気温度を補償する空気温度補償抵抗体とが、ホルダに挿通支持された２本の導電支持体の先端にそれぞれ支持されて構成されている。そして、従来の熱式流量計は、感熱抵抗体および空気温度補償抵抗体が通路内に配設されるように、ホルダを通路に取り付けて、通路内を流通する空気の流量を計測している。
【０００４】
また、特開平８−２１９８３８号公報に記載された従来の空気流量測定装置では、ホルダに設けられた副通路内に配設されるように支持ピンに支持された感熱抵抗体と、ホルダと別体の支持部材に支持された空気温度補償抵抗体とを備えている。そして、従来の空気流量測定装置は、副通路および空気温度補償抵抗体が主通路内に配設されるように、ホルダおよび支持部材を主通路に取り付けて、主通路内を流通する空気の流量を計測している。
【０００５】
しかし、従来の熱式流量計では、感熱抵抗体および空気温度補償抵抗体が異なる導電支持体に支持されているので、部品点数が増えてしまい、部品コストおよび組み立てコストの低減が図れない、という問題があった。さらに、感熱抵抗体および空気温度補償抵抗体は空気が安定して流れる場所に近接して配設されることが望ましいが、感熱抵抗体および空気温度補償抵抗体が異なる導電支持体に支持されているので、両者を近接して配設するには限界があり、空気の流量の検出精度が悪化する、という問題がある。
また、従来の空気流量測定装置でも、感熱抵抗体と空気温度補償抵抗体とが別部材に支持されているので、従来の熱式流量計と同様な問題がある。
【０００６】
このような問題を改善できる従来の気体流量・温度測定素子が、例えば特開平６−２４９６９３号公報に記載されている。この従来の気体流量・温度測定素子では、エッチング技術、薄膜成膜技術等の微細加工技術を採用し、感熱抵抗体および空気温度補償抵抗体を珪素からなる同一基板上に近接して形成して構成されている。
【０００７】
図９は従来の流量センサに適用される気体流量・温度測定素子を示す上面図、図１０は図９のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【０００８】
各図において、窒化珪素よりなる絶縁性支持膜３が単結晶珪素によりなる平板状基板２の表面（第１面）上に形成され、流量検出部４および気体温度検出部５が被計測流体の流れ方向Ａと直交する方向に並ぶように配置されて絶縁性支持膜３上に形成されている。このとき、気体温度検出部５は平板状基板２の一端部側に配置されている。
流量検出用電極端子６ａ〜６ｄおよび気体温度検出用電極端子６ｅ、６ｆが平板状基板２の他端部側で絶縁性支持膜３上に形成され、流量検出用配線７ａ〜７ｄが電極端子６ａ〜６ｄと流量検出部４とを接続するように絶縁性支持膜３上に形成され、気体温度検出用配線７ｅ、７ｆが電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５とを接続するように絶縁性支持膜３上に形成されている。
また、窒化珪素よりなる絶縁性保護膜８が流量検出部４、気体温度検出部５、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線７ｅ、７ｆを覆うように絶縁性支持膜３上に被覆形成されている。
【０００９】
また、流量検出部４および気体温度検出部５のそれぞれの下部には、アルカリエッチングにより平板状基板２の裏面（第２面）から平板状基板２を部分的に除去して断面台形状のキャビティ９、１０が形成されている。これにより、流量検出部４および気体温度検出部５は、ダイアフラム構造をとり、流量検出部４および気体温度検出部５の熱容量が下がり、気体の流量や温度の変化に敏感に反応できる。
【００１０】
ここで、流量検出部４、気体温度検出部５、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線７ｅ、７ｆは、絶縁性支持膜３上に成膜された感熱抵抗膜である白金膜を、写真製版技術およびエッチング技術を用いてパターニングして形成されている。そして、流量検出部４および気体温度検出部５は櫛歯状パターンに形成され、流量検出用配線７ａ〜７ｄはそれぞれ電極端子６ａ〜６ｄと流量検出部４の櫛歯状パターンの端部とを略直線的に接続するように形成され、気体温度検出用配線７ｅ、７ｆはそれぞれ流量検出部４の側部を通って電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部とを接続するように形成されている。この気体温度検出用配線７ｅ、７ｆは、流量検出部４に沿って隣接して配線される第１配線部１１と、この第１配線部１１から気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部に至る第２配線部１２とを備えている。
【００１１】
このように構成された従来の気体流量・温度測定素子１は、電極端子６ａ〜６ｆがボンディングワイヤ（図示せず）を介して制御回路（図示せず）に電気的に接続され、流量検出部４と気体温度検出部５との配列方向が被計測流体である空気の流れ方向Ａと直交するように配設される。そして、絶縁性保護膜８上を流れる空気の温度が気体温度検出部５を介して検出される。
そして、加熱電流が流量検出部４に流され、流量検出部４が加熱される。この流量検出部４で発熱された熱は、流量検出部４上を流れる空気に伝達され、流量検出部４の温度が低下する。そして、空気の流量が大きくなれば、流量検出部４から空気に伝達される熱量が多くなり、流量検出部４の温度低下が大きくなる。一方、空気の流量が小さくなれば、流量検出部４から空気に伝達される熱量が少なくなり、流量検出部４の温度低下が小さくなる。
【００１２】
そこで、流量検出部４に流れる加熱電流が、流量検出部４の平均温度が気体温度検出部５で検出された空気の温度に対して所定の温度だけ高くなるように制御回路によって制御される。このように、流量検出部４に流される加熱電流が空気の流量の関数となり、この加熱電流を空気の質量流量信号として取り出して、空気の流量を検出している。従って、この種の流量センサにおいては、流量検出部４上を流れる空気の温度を正確に測定することが、空気の流量を正確に検出する上で極めて重要となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成された従来の気体流量・温度測定素子１では、流量検出部４および気体温度検出部５が平板状基板２上に配置されているので、流量検出部４および気体温度検出部５が単一の部材に支持され、部品点数の削減が図られ、部品コストおよび組み立てコストの低減が図れる。また、流量検出部４および気体温度検出部５を近接して配置できるので、小型化が図られるとともに、気体温度検出部５が流量検出部４上を流れる空気の温度を検出できる。そこで、流量検出部４上を流れる空気の温度に対して所定の温度だけ高くなるように流量検出部４の平均温度を制御でき、空気の流量の検出精度が向上される。
【００１４】
しかしながら、電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部とを接続する気体温度検出用配線７ｅ、７ｆの一部、即ち第１配線部１１が、流量検出部４に沿って近接して配置されてしまうので、流量検出部４で発熱された熱が絶縁性支持膜３および絶縁性保護膜８を介して第１配線部１１に熱伝導され、さらに流量検出部４で発熱された熱が空気を介して流量検出部４の下流側に配置された第１配線部１１に熱伝達される。そして、第１配線部１１に輸送された熱は、第２配線部１２を介して気体温度検出部５に熱伝導されるので、気体温度検出部５が空気の温度を正確に検出できなくなり、空気の流量の検出精度が悪化してしまう、という課題があった。
特に、気体流量・温度測定素子１を小型化する場合には、第１配線部１１と流量検出部４との間の距離を十分にとることができず、上述の空気の流量の検出精度の悪化が顕著となる。
【００１５】
この発明は、上記の課題を解消するためになされたもので、流量検出部に沿って近接して配置される第１配線部から気体温度検出部に至る第２配線部に高熱抵抗部を設けて、第１配線部から第２配線部を介して気体温度検出部に熱伝導される熱量を低減し、流量検出部で発生する熱の気体温度検出部への影響を抑えて、気体温度検出部による被計測流体の温度の検出精度を高め、流量検出精度の高い小型の気体流量・温度測定素子を提供することを目的とする。
また、流量検出部に沿って近接して配置される第１配線部の熱容量を高めて、流量検出部で発生する熱が第１配線部に熱伝導および熱伝達された際の第１配線部における温度上昇を抑え、第１配線部から第２配線部を介して気体温度検出部に熱伝達される熱量を低減し、流量検出部で発生する熱の気体温度検出部への影響を抑えて、気体温度検出部による被計測流体の温度の検出精度を高め、流量検出精度の高い小型の気体流量・温度測定素子を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、平板状基板と、上記平板状基板の表面に形成された感熱抵抗膜からなる流量検出部と、上記平板状基板の表面に上記流量検出部から離反して形成された感熱抵抗膜からなる気体温度検出部と、上記流量検出部を挟んで上記気体温度検出部に相対するように上記平板状基板の表面端部に形成された流量検出用および気体温度検出用の電極端子と、上記流量検出用電極端子と上記流量検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された流量検出用配線と、上記気体温度検出用電極端子と上記気体温度検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された気体温度検出用配線と、上記流量検出部および上記気体温度検出部のそれぞれの下部に上記平板状基板の裏面側から形成されたキャビティとを備えた気体流量・温度測定素子において、上記気体温度検出用配線は、上記流量検出部に沿って近接して該流量検出部と略等しい長さに配設された第１配線部と、該第１配線部から上記気体温度検出部に至るように配設された第２配線部とを有し、高熱抵抗部が上記第２配線部の少なくとも一部に形成されているものである。
【００１７】
また、上記高熱抵抗部は上記第２配線部の熱伝導断面積を小さくして構成されているものである。
【００１８】
また、上記高熱抵抗部は上記第１および第２配線部に対して熱伝導率の小さい材料で構成されているものである。
【００１９】
また、平板状基板と、上記平板状基板の表面に形成された感熱抵抗膜からなる流量検出部と、上記平板状基板の表面に上記流量検出部から離反して形成された感熱抵抗膜からなる気体温度検出部と、上記流量検出部を挟んで上記気体温度検出部に相対するように上記平板状基板の表面端部に形成された流量検出用および気体温度検出用の電極端子と、上記流量検出用電極端子と上記流量検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された流量検出用配線と、上記気体温度検出用電極端子と上記気体温度検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された気体温度検出用配線と、上記流量検出部および上記気体温度検出部のそれぞれの下部に上記平板状基板の裏面側から形成されたキャビティとを備えた気体流量・温度測定素子において、上記気体温度検出用配線は、上記流量検出部に沿って近接して該流量検出部と略等しい長さに配設された第１配線部と、該第１配線部から上記気体温度検出部に至るように配設された第２配線部とを有し、上記第１配線部が上記流量検出部および上記気体温度検出部に対して厚膜に形成されているものである。
【００２０】
また、上記流量検出用および気体温度検出用の電極端子が上記第１配線部と同材料で同膜厚に形成されているものである。
【００２１】
また、平板状基板と、上記平板状基板の表面に形成された感熱抵抗膜からなる流量検出部と、上記平板状基板の表面に上記流量検出部から離反して形成された感熱抵抗膜からなる気体温度検出部と、上記流量検出部を挟んで上記気体温度検出部に相対するように上記平板状基板の表面端部に形成された流量検出用および気体温度検出用の電極端子と、上記流量検出用電極端子と上記流量検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された流量検出用配線と、上記気体温度検出用電極端子と上記気体温度検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された気体温度検出用配線と、上記流量検出部および上記気体温度検出部のそれぞれの下部に上記平板状基板の裏面側から形成されたキャビティとを備えた気体流量・温度測定素子において、上記気体温度検出用配線は、上記流量検出部に沿って近接して該流量検出部と略等しい長さに配設された第１配線部と、該第１配線部から上記気体温度検出部に至るように配設された第２配線部とを有し、上記第１配線部の少なくとも一部が上記流量検出部および上記気体温度検出部に対して電気抵抗の温度依存性の小さい材料で構成されているものである。
【００２２】
また、電気抵抗の温度依存性の小さい材料で構成された上記第１配線部の部位が上記流量検出部および上記気体温度検出部に対して厚膜に形成されているものである。
【００２３】
また、上記流量検出用および気体温度検出用の電極端子が電気抵抗の温度依存性の小さい材料で構成された上記第１配線部の部位と同材料で同膜厚に形成されているものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。なお、図において、従来の気体流量・温度測定素子１と同一又は相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。また、図１中、ハッチングは第１配線部２２および第２配線部２３の形成領域を示している。
【００２５】
図１において、気体流量・温度測定素子２０では、気体温度検出用配線２１が、流量検出部４に沿って近接して該流量検出部４と略等しい長さに配設された第１配線部２２と、第１配線部２２から気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部に至るように配設された第２配線部２３とを有し、電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５とを接続するように形成されている。そして、第２配線部２３の一部の幅が小さく形成され、熱の伝導方向と直交する断面積を小さくしている。そして、該断面積を小さくした部位は、熱抵抗が大きくなり、高熱抵抗部２４を構成している。
なお、他の構成は従来の気体流量・温度測定素子１と同様に構成されている。
【００２６】
ここで、この気体流量・温度測定素子２０の製造方法について説明する。
まず、窒化シリコンを、スパッタ、ＣＶＤ等の方法により、単結晶珪素からなる平板状基板２の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、平板状基板２上に絶縁性支持膜３を形成する。ついで、感熱抵抗材である白金を、蒸着やスパッタ等の方法により、絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば０．２μｍの厚さに成膜する。そして、写真製版、ウエットエッチング（あるいはドライエッチング）等の方法を用いて、白金膜をパターニングし、櫛歯状パターンの流量検出部４および気体温度検出部５、電極端子６ａ〜６ｆ、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線２１を形成する。この時、気体温度検出用配線２１を構成する第２配線部２３の一部の幅が小さく形成され、高熱抵抗部２４を形成している。
さらに、窒化シリコンを、スパッタ、ＣＶＤ等の方法により、絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、絶縁性保護膜８を形成する。その後、写真製版、ウエットエッチング（あるいはドライエッチング）等の方法を用いて、電極端子６ａ〜６ｆの上の絶縁性保護膜８を除去する。
【００２７】
ついで、平板状基板２の裏面の全面にレジストを塗布し、裏面保護膜（図示せず）を形成する。そして、写真製版等を用いて、裏面保護膜の一部を除去して、エッチングホール（図示せず）を形成する。その後、例えばアルカリエッチングを施して、平板状基板２の裏面側から絶縁性支持膜３に至るように平板状基板２を除去し、キャビティ９、１０を形成する。これにより、流量検出部４および気体温度検出部５がキャビティ９、１０上に形成される。そこで、流量検出部４および気体温度検出部５は、ダイアフラム構造をとり、流量検出部４および気体温度検出部５の熱容量が下がり、気体の流量や温度の変化に敏感に反応できる。ここでは、ＫＯＨ、ＴＭＡＨ(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide)、ＮａＯＨ等がエッチャントとして使用される。
【００２８】
このように作製された気体流量・温度測定素子２０は、従来の気体流量・温度測定素子１と同様に、絶縁性保護膜８が除去された電極端子６ａ〜６ｆの部位がボンディングワイヤ（図示せず）を介して制御回路（図示せず）に電気的に接続され、流量検出部４と気体温度検出部５との配列方向が被計測流体である空気の流れ方向Ａに対して直交するように配設される。そして、空気が絶縁性保護膜８上を流れ、空気の温度が気体温度検出部５を介して検出される。
そこで、流量検出部４に流れる加熱電流が、流量検出部４の平均温度が気体温度検出部５で検出された空気の温度に対して所定の温度だけ高くなるように制御回路によって制御される。そして、この加熱電流が空気の質量流量信号として取り出され、空気の流量を検出している。
【００２９】
この実施の形態１においても、流量検出部４で発熱された熱が、絶縁性支持膜３および絶縁性保護膜８を介して、流量検出部４に沿って近接して配置されている第１配線部２２に熱伝導され、さらに流量検出部４で発熱された熱が空気を介して流量検出部４の下流側に配置された第１配線部２２に熱伝達される。
しかしながら、第２配線部２３の一部が幅を小さく形成され、熱の伝導方向と直交する熱伝導断面積が小さな高熱抵抗部２４に構成されているので、流量検出部４から第１配線部２２に輸送された熱は、第２配線部２３の高熱抵抗部２４まで熱伝導されると、高熱抵抗部２４でその周囲および平板状基板２の裏面側に拡散され、第１配線部２２から第２配線部２３を介して気体温度検出部５に熱伝導される熱量が低減される。これにより、流量検出部４での発熱に起因する気体温度検出部５による空気の温度の検出精度の低下が抑えられ、空気の温度の検出精度が高められる。
【００３０】
このように、この実施の形態１においては、流量検出部４および気体温度検出部５が平板状基板２上に配置されているので、流量検出部４および気体温度検出部５が単一の部材に支持され、部品点数の削減が図られ、部品コストおよび組み立てコストの低減が図れる。また、流量検出部４および気体温度検出部５を近接して配置できるので、小型化が図られる。さらに、第２配線部２３の一部に高熱抵抗部２４が形成されているので、流量検出部４で発生する熱が第１および第２配線部２２、２３を介して気体温度検出部５に熱伝導されにくくなり、気体温度検出部５が流量検出部４上を流れる空気の温度を正確に検出できる。そこで、流量検出部４上を流れる空気の温度に対して所定の温度だけ高くなるように流量検出部４の平均温度を制御でき、空気の流量の検出精度が向上される。
【００３１】
また、この実施の形態１によれば、高熱抵抗部２４が第２配線部２３の一部の幅を小さくして形成されているので、絶縁性支持膜３上に成膜された白金膜をパターニングして流量検出部４、気体温度検出部５、電極端子６ａ〜６ｆ、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線２１を形成する際に、高熱抵抗部２４を同時に形成できる。つまり、製造工程を増やすことなく高熱抵抗部２４を形成することができ、気体流量・温度測定素子の生産性が高められる。
【００３２】
なお、上記実施の形態１では、感熱抵抗材として白金を用いるものとしているが、感熱抵抗材は白金に限定されるものではなく、固有抵抗変化の温度依存性が大きく、かつ、温度変化に対する線形性の高い材料であればよく、例えばニッケル、パーマロイ等を用いることができる。
また、上記実施の形態１における各構成要素は上記の膜厚に限定されるものではなく、仕様によって適宜設定されるものである。なお、他の実施の形態においても同様である。
【００３３】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
図２および図３において、気体温度検出用配線２１Ａが、流量検出部４に沿って近接して該流量検出部４と略等しい長さに配設された第１配線部２２と、第１配線部２２から気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部に至るように配設された第２配線部２３Ａとを有し、電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５の櫛歯状パターンの両端とを接続するように形成されている。そして、第２配線部２３Ａの膜厚は、第１配線部２２より薄く形成されている。
なお、この実施の形態２では、幅の狭い高熱抵抗部２４を有する第２配線部２３に代えて薄厚の第２配線部２３Ａを形成している点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３４】
ここで、この気体流量・温度測定素子２０Ａの製造方法について説明する。
まず、窒化シリコンを平板状基板２の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、平板状基板２上に絶縁性支持膜３を形成する。ついで、白金を絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば０．１μｍの厚さに成膜する。そして、写真製版技術を用いてレジストを第２配線部２３Ａの形成領域上に形成した後、白金を絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば０．１μｍの厚さに成膜する。
ついで、第２配線部２３Ａの形成領域上のレジストを除去した後、写真製版、ウエットエッチング（あるいはドライエッチング）等の方法を用いて、白金膜をパターニングし、櫛歯状パターンの流量検出部４および気体温度検出部５、電極端子６ａ〜６ｆ、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線２１Ａを形成する。
ついで、窒化シリコンを絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、絶縁性保護膜８を形成する。その後、電極端子６ａ〜６ｆの上の絶縁性保護膜８を除去する。さらに、上記実施の形態１と同様に、キャビティ９、１０を形成し、気体流量・温度測定素子２０Ａを得る。
【００３５】
このように作製された気体流量・温度測定素子２０Ａでは、第１配線部２２の膜厚が、上記実施の形態１と同様に０．２μｍに形成され、第２配線部２３Ａの膜厚が例えば０．１μｍに形成されている。そこで、第２配線部２３Ａにおける熱の伝導方向と直交する熱伝導断面積は、第１配線部２２における熱の伝導方向と直交する熱伝導断面積より小さくなる。従って、第２配線部２３Ａの熱抵抗が第１配線部２２に比べて大きくなり、第２配線部２３Ａの全体が高熱抵抗部を構成する。
【００３６】
この気体流量・温度測定素子２０Ａにおいても、流量検出部４で発熱された熱は、絶縁性支持膜３および絶縁性保護膜８を介して、流量検出部４に沿って近接して配置されている第１配線部２２に熱伝導され、さらに流量検出部４で発熱された熱が空気を介して流量検出部４の下流側に配置された第１配線部２２に熱伝達される。
そして、第２配線部２３Ａは、その膜厚が薄く形成され、熱の伝導方向と直交する断面積の小さな高熱抵抗部を構成しているので、流量検出部４から第１配線部２２に輸送された熱は、第２配線部２３Ａに熱伝導されると、その周囲および平板状基板２の裏面側に拡散され、気体温度検出部５側への熱伝導量が低減される。これにより、流量検出部４での発熱に起因する気体温度検出部５による空気の温度の検出精度の低下が抑えられ、空気の温度の検出精度が高められる。
【００３７】
なお、上記実施の形態２では、第２配線部全体の膜厚を薄く形成して第２配線部の全体を高熱抵抗部に構成するものとしているが、第２配線部の一部の膜厚を薄く形成し、第２配線部の一部を熱伝導断面積が小さな高熱抵抗部に構成するものとしてもよい。この場合、高熱抵抗部は第２配線部の熱伝導経路を横断するように形成することになる。
【００３８】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、第２配線部の熱伝導経路の少なくとも１部に高熱抵抗部を形成し、高熱抵抗部で熱の移動を抑えて気体温度検出部５に熱伝導する熱量を低減させるものであるが、この実施の形態３では、第１配線部２２Ｂに高熱容量部を形成し、流量検出部４から第１配線部２２Ｂに輸送された熱に起因する第１配線部２２Ｂの温度上昇を抑制して、気体温度検出部５に熱伝導する熱量を低減するものである。
【００３９】
図４はこの発明の実施の形態３に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
図４において、気体温度検出用配線２１Ｂが、流量検出部４に沿って近接して該流量検出部４と略等しい長さに配設された第１配線部２２Ｂと、第１配線部２２Ｂから気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部に至るように配設された第２配線部２３Ｂとを有し、電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５の櫛歯状パターンの両端とを接続するように形成されている。そして、第１配線部２２Ｂの膜厚は、流量検出部４、気体温度検出部５および第２配線部２３Ｂより厚く形成されて、高熱容量部を構成している。
【００４０】
ここで、この実施の形態３による気体流量・温度測定素子２０Ｂの製造方法について説明する。
まず、窒化シリコンを平板状基板２の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、平板状基板２上に絶縁性支持膜３を形成する。ついで、白金を絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば０．２μｍの厚さに成膜する。そして、写真製版技術を用いてレジストを第１配線部２２Ｂの形成領域上が開口するように形成した後、白金を絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば０．１μｍの厚さに成膜する。
ついで、レジストを除去した後、写真製版、ウエットエッチング（あるいはドライエッチング）等の方法を用いて、白金膜をパターニングし、櫛歯状パターンの流量検出部４および気体温度検出部５、電極端子６ａ〜６ｆ、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線２１Ｂを形成する。
その後、上記実施の形態２と同様にして、絶縁性保護膜８およびキャビティ９、１０を形成し、気体流量・温度測定素子２０Ｂを得る。
【００４１】
このように作製された気体流量・温度測定素子２０Ｂでは、流量検出部４、気体温度検出部５および第２配線部２３Ｂの膜厚が例えば０．２μｍに形成され、第１配線部２２Ｂの膜厚が例えば０．３μｍに形成されている。そこで、第１配線部２２Ｂの膜厚が厚く形成されているので、第１配線部２２Ｂは熱容量の大きな高熱容量部を構成する。
そして、流量検出部４で発生する熱が絶縁性支持膜３および絶縁性保護膜８を介して、あるいは空気を介して第１配線部２２Ｂに輸送されると、第１配線部２２Ｂはその熱容量に応じて温度上昇することになるが、第１配線部２２Ｂの熱容量が大きくなっているので、上記実施の形態１、２に比べて、第１配線部２２Ｂの温度上昇は小さくなる。これにより、流量検出部４から第１配線部２２Ｂおよび第２配線部２３Ｂを介して気体温度検出部５に移動される熱量が小さくなり、気体温度検出部５による空気の温度検出精度の低下が抑えられる。
また、第１配線部２２Ｂの膜厚が厚く形成されているので、第１配線部２２Ｂの電気抵抗が小さくなる。そこで、電極端子６ｅ、６ｆ間の電気抵抗に対する第１配線部２２Ｂの電気抵抗の比率が小さくなり、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が高められる。
【００４２】
ここで、電極端子６ａ〜６ｆから他の基板に電気信号を取り出す方法として、一般的にワイヤボンディングが用いられている。このワイヤボンディングは、数十〜数百μｍの直径を有するボンディングワイヤを電極端子６ａ〜６ｆに金属的に接合するもので、ボンディングワイヤには、アルミニウム、金、銅等の材料、あるいはこれらの金属に添加元素を加えた材料が一般に用いられる。また、その接合は、超音波振動等の機械的エネルギーを印加することによって行われ、場合によっては基板加熱方式等で熱エネルギーを併用しながら行われる。
このワイヤボンディングは、接合に機械的エネルギーを用いているので、電極端子６ａ〜６ｆおよびその周辺、また電極端子６ａ〜６ｆの真下の平板状基板２にダメージが加わる。そこで、ワイヤボンディングによるダメージを抑制することが、ワイヤボンディング工程の生産安定性および気体流量・温度測定素子の信頼性を高める上で重要となる。
【００４３】
この実施の形態３において、電極端子６ａ〜６ｆを第１配線部２２Ｂと同等の膜厚に形成するようにしてもよい。この場合、電極端子６ａ〜６ｆの膜厚は上記実施の形態１、２に比べて厚くなり、ワイヤボンディングによるダメージの緩衝層として機能する。そこで、ワイヤボンディングによる電極端子６ａ〜６ｆおよびその周辺、さらに電極端子６ａ〜６ｆの真下の平板状基板２に加わるダメージが低減され、ワイヤボンディング工程の生産安定性および気体流量・温度測定素子の信頼性が高められる。
【００４４】
また、上記実施の形態３では、第２配線部２３Ｂが流量検出部４および気体温度検出部５と同じ膜厚に形成されているものとしているが、第２配線部２３Ｂを第１配線部２２Ｂと同じ膜厚に形成してもよい。この場合、第２配線部２２Ｂにおいても、熱伝導に起因する温度上昇が小さくなり、電気抵抗も小さくなり、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が一層高められる。
また、上記実施の形態３において、第２配線部２３Ｂの一部に高熱抵抗部を形成するようにしてもよい。この場合、第２配線部を介して気体温度検出部５に熱伝導される熱量が高熱抵抗部により低減され、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が一層高められる。
【００４５】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
図５において、気体温度検出用配線２１Ｃが、流量検出部４に沿って近接して該流量検出部４と略等しい長さに配設された第１配線部２２と、第１配線部２２から気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部に至るように配設された第２配線部２３Ｃとを有し、電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５の櫛歯状パターンの両端とを接続するように形成されている。そして、第１および第２配線部２２、２３Ｃの材料より低い熱伝導率を有する材料からなる高熱抵抗部２５が第２配線部２３Ｃの一部に形成されている。
なお、この実施の形態４では、幅の狭い高熱抵抗部２４を有する第２配線部２３に代えて低熱伝導率を有する材料からなる高熱抵抗部２５を有する第２配線部２３Ｃを形成している点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４６】
ここで、この気体流量・温度測定素子２０Ｃの製造方法について説明する。
まず、窒化シリコンを平板状基板２の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、平板状基板２上に絶縁性支持膜３を形成する。ついで、白金を絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば０．２μｍの厚さに成膜する。
ついで、写真製版、ウエットエッチング（あるいはドライエッチング）等の方法を用いて、白金膜をパターニングし、櫛歯状パターンの流量検出部４および気体温度検出部５、電極端子６ａ〜６ｆ、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線２１Ｃを形成する。この時、第２配線部２３Ｃの一部が熱伝導経路を横断するように除去される。
ついで、チタンを絶縁性支持膜３の表面に第２配線部２３Ｃの除去部分を連結するように例えば０．２μｍの厚さに成膜し、高熱抵抗部２５を作製する。
ついで、窒化シリコンを絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、絶縁性保護膜８を形成する。その後、電極端子６ａ〜６ｆの上の絶縁性保護膜８を除去する。さらに、上記実施の形態１と同様にして、キャビティ９、１０を形成し、気体流量・温度測定素子２０Ｃを得る。
【００４７】
このように作製された気体流量・温度測定素子２０Ｃでは、白金より熱伝導率の低いチタンで作製された高熱抵抗部２５が第２配線部２３Ｃの一部に熱伝導経路を横断するように形成されている。
そこで、流量検出部４から第１配線部２２に輸送された熱が、第２配線部２３Ｃの一部に形成された高熱抵抗部２５まで熱伝導されると、その周囲および平板状基板２の裏面側に拡散され、気体温度検出部５側への熱伝導量が低減される。これにより、流量検出部４での発熱に起因する気体温度検出部５による空気の温度の検出精度の低下が抑えられ、空気の温度の検出精度が高められる。
【００４８】
なお、上記実施の形態４において、高熱抵抗部２５の幅を第２配線部２３Ｃより狭く形成するようにしてもよい。これにより、高熱抵抗部２５の熱伝導経路断面積が小さくなり、その熱抵抗がさらに増大するので、第１配線部２２から第２配線部２３Ｃを介しての気体温度検出部５への熱移動をさらに低減することができる。
また、上記実施の形態４では、高熱抵抗部２５の材料にチタンを用いるものとしているが、高熱抵抗部２５の材料はチタンに限定されるものではなく、第１および第２配線部２２、２３Ｃの材料、ここでは白金より低い熱伝導率を有している材料であればよく、例えばタンタル、タングステン、モリブデン等を用いることができる。
【００４９】
実施の形態５．
図６はこの発明の実施の形態５に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
図６において、気体温度検出用配線２１Ｄが、流量検出部４に沿って近接して該流量検出部４と略等しい長さに配設された第１配線部２２Ｄと、第１配線部２２Ｄから気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部に至るように配設され、一部に高熱抵抗部２４が形成された第２配線部２３とを有し、電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５の櫛歯状パターンの両端とを接続するように形成されている。そして、第１配線部２２Ｄが流量検出部４および気体温度検出部５の材料、ここでは白金より抵抗の温度依存性が小さい材料で作製されている。
なお、この実施の形態５では、感熱抵抗材からなる第１配線部２２に代えて抵抗の温度依存性が小さい材料からなる第１配線部２２Ｄを形成している点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５０】
ここで、この気体流量・温度測定素子２０Ｄの製造方法について説明する。
まず、窒化シリコンを平板状基板２の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、平板状基板２上に絶縁性支持膜３を形成する。ついで、白金を絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば０．２μｍの厚さに成膜する。
ついで、写真製版、ウエットエッチング（あるいはドライエッチング）等の方法を用いて、白金膜をパターニングし、櫛歯状パターンの流量検出部４および気体温度検出部５、電極端子６ａ〜６ｆ、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線２１Ｄを形成する。この時、第１配線部２２Ｄに相当する部位が除去される。
ついで、アルミニウムを絶縁性支持膜３の表面に気体温度検出用配線２１Ｄの除去部分を連結するように例えば０．２μｍの厚さに成膜し、第１配線部２２Ｄを作製する。
ついで、窒化シリコンを絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、絶縁性保護膜８を形成する。その後、電極端子６ａ〜６ｆの上の絶縁性保護膜８を除去する。さらに、上記実施の形態１と同様にして、キャビティ９、１０を形成し、気体流量・温度測定素子２０Ｄを得る。
【００５１】
このように作製された気体流量・温度測定素子２０Ｄでは、第１配線部２２Ｄがアルミニウムで作製されているので、第１配線部２２Ｄは、白金で作製された流量検出部４および気体温度検出部５に比べて、抵抗の温度依存性が小さい。
そこで、流量検出部４で発生した熱が第１配線部２２Ｄに輸送されて、第１配線部２２Ｄの温度が上昇しても、第１配線部２２Ｄの抵抗変化は、気体温度検出部５の抵抗変化に比べて極めて小さい。従って、温度変化に起因する電極端子６ｅ、６ｆ間の抵抗変化に対する第１配線部２２Ｄの抵抗変化の比率が極めて小さく、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が高められる。
【００５２】
また、第１配線部２２Ｄが流量検出部４および気体温度検出部５と異なる材料で作製されているので、流量検出部４および気体温度検出部５の膜厚を厚くすることなく第１配線部２２Ｄの膜厚を厚くすることができる。そこで、流量検出部４および気体温度検出部５の感度を低下させることなく、第１配線部２２Ｄの抵抗を下げることができる。これにより、電極端子６ｅ、６ｆ間の電気抵抗に対する第１配線部２２Ｄの電気抵抗の比率が小さくなり、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が高められる。
【００５３】
また、高熱抵抗部２４が第２配線部２３の一部に形成されているので、第１配線部２２Ｄから第２配線部２３を介して気体温度検出部５への熱移動は高熱抵抗部２４で遮断され、気体温度検出部５側への熱伝導量が低減される。これにより、流量検出部４での発熱に起因する気体温度検出部５による空気の温度の検出精度の低下が抑えられ、空気の温度の検出精度が高められる。
【００５４】
なお、上記実施の形態５では、第１配線部２２Ｄの材料にアルミニウムを用いるものとしているが、第１配線部２２Ｄの材料はアルミニウムに限定されるものではなく、流量検出部４および気体温度検出部５の材料、ここでは白金より抵抗の温度依存性が小さい材料であればよく、例えば銅、金、銀等の金属、あるいはそれらのいずれかを主成分とする合金を用いることができる。
また、上記実施の形態５では、第１配線部２２Ｄの全領域をアルミニウムで作製するものとしているが、第１配線部２２Ｄの全領域をアルミニウムで作製する必要はなく、第１配線部２２Ｄの少なくとも一部をアルミニウムで作製すればよい。
【００５５】
また、上記実施の形態５では、第２配線部２３が流量検出部４および気体温度検出部５の材料（白金）と同じ材料で作製されているものとしているが、第２配線部２３を第１配線部２２Ｄと同じ材料で作製するようにしてもよい。この場合、温度変化に起因する電極端子６ｅ、６ｆ間の抵抗変化に対する第２配線部２３の抵抗変化の比率が極めて小さくなり、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が高められる。
【００５６】
実施の形態６．
図７はこの発明の実施の形態６に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面図である。
図７および図８において、気体温度検出用配線２１Ｅが、流量検出部４に沿って近接して該流量検出部４と略等しい長さに配設された第１配線部２２Ｅと、第１配線部２２Ｅから気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部に至るように配設され、一部に高熱抵抗部２４が形成された第２配線部２３とを有し、電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５の櫛歯状パターンの両端とを接続するように形成されている。そして、第１配線部２２Ｅおよび電極端子６ａ〜６ｆが流量検出部４および気体温度検出部５の材料、ここでは白金より抵抗の温度依存性が小さい材料で作製されている。
なお、この実施の形態６は、電極端子６ａ〜６ｆが第１配線部２２Ｅと同一材料で作製されている点を除いて、上記実施の形態５と同様に構成されている。
【００５７】
ここで、この気体流量・温度測定素子２０Ｅの製造方法について説明する。
まず、窒化シリコンを平板状基板２の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、平板状基板２上に絶縁性支持膜３を形成する。ついで、白金を絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば０．２μｍの厚さに成膜する。
ついで、写真製版、ウエットエッチング（あるいはドライエッチング）等の方法を用いて、白金膜をパターニングし、櫛歯状パターンの流量検出部４および気体温度検出部５、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線２１Ｅを形成する。この時、第１配線部２２Ｅおよび電極端子６ａ〜６ｆに相当する部位が除去される。
ついで、アルミニウムを絶縁性支持膜３の表面に気体温度検出用配線２１Ｅの除去部分を連結するように、かつ、電極端子６ａ〜６ｆの形成領域に例えば０．２μｍの厚さに成膜する。
ついで、窒化シリコンを絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、絶縁性保護膜８を形成する。その後、電極端子６ａ〜６ｆの上の絶縁性保護膜８を除去する。さらに、上記実施の形態５と同様にして、キャビティ９、１０を形成し、気体流量・温度測定素子２０Ｅを得る。
【００５８】
このように作製された気体流量・温度測定素子２０Ｅでは、第１配線部２２Ｅがアルミニウムで作製されているので、上記実施の形態５と同様に、温度変化に起因する電極端子６ｅ、６ｆ間の抵抗変化に対する第１配線部２２Ｅの抵抗変化の比率が極めて小さく、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が高められる。また、上記実施の形態５と同様に、流量検出部４および気体温度検出部５の膜厚を厚くすることなく第１配線部２２Ｅの膜厚を厚くすることができ、流量検出部４および気体温度検出部５の感度を低下させることなく、第１配線部２２Ｅの抵抗を下げることができる。そこで、電極端子６ｅ、６ｆ間の電気抵抗に対する第１配線部２２Ｅの電気抵抗の比率が小さくなり、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が高められる。
【００５９】
また、高熱抵抗部２４が第２配線部２３の一部に形成されているので、上記実施の形態５と同様に、流量検出部４での発熱に起因する気体温度検出部５による空気の温度の検出精度の低下が抑えられ、空気の温度の検出精度が高められる。
【００６０】
また、電極端子６ａ〜６ｆが白金に比べて硬度が低いアルミニウムで作製されているので、電極端子６ａ〜６ｆにワイヤボンディングした際、電極端子６ａ〜６ｆが緩衝層として機能し、平板状基板２へのダメージを低減することができる。また、電極端子６ａ〜６ｆを形成するアルミニウムはボンディングワイヤと同等の硬度を有しているので、ボンディングの安定性が向上される。このことにより、生産性および信頼性の高い気体流量・温度測定素子が得られる。
また、電極端子６ａ〜６ｆが流量検出部４および気体温度検出部５と異なる材料で作製されているので、流量検出部４および気体温度検出部５の膜厚を厚くすることなく電極端子６ａ〜６ｆの膜厚を厚くすることができる。そこで、流量検出部４および気体温度検出部５の感度を低下させることなく、ワイヤボンディングによる平板状基板２のダメージを低減させることができる。
【００６１】
なお、上記実施の形態６では、第１配線部２２Ｅおよび電極端子６ａ〜６ｆの材料にアルミニウムを用いるものとしているが、第１配線部２２Ｅおよび電極端子６ａ〜６ｆの材料はアルミニウムに限定されるものではなく、流量検出部４および気体温度検出部５の材料、ここでは白金より抵抗の温度依存性が小さい材料であればよい。そして、ワイヤボンディングによる平板状基板２のダメージを低減させることを考慮すれば、電極端子６ａ〜６ｆは平板状基板２より硬度が低く、一般的な金やアルミニウムを主成分としたボンディングワイヤと同等の硬度を有していることが望ましく、例えば銅、金、銀等の金属、あるいはそれらのいずれかを主成分とする合金を用いることができる。
【００６２】
また、上記実施の形態６では、第２配線部２３が流量検出部４および気体温度検出部５の材料（白金）と同じ材料で作製されているものとしているが、第２配線部２３を第１配線部２２Ｅと同じ材料で作製するようにしてもよい。この場合、温度変化に起因する電極端子６ｅ、６ｆ間の抵抗変化に対する第２配線部２３の抵抗変化の比率が極めて小さくなり、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が高められる。
【００６３】
なお、上記各実施の形態では、流量検出部４と気体温度検出部５とが平板状基板２上に形成されている気体流量・温度測定素子について説明しているが、この発明は、これに限定されるものではない。例えば、特開平８−２１９８３８号公報に記載された従来技術では、流量検出用感熱抵抗体の空気温度特性を補償するための空気温度補償用抵抗素子と、内燃機関の燃料制御に用いるための空気温度を測定するための感熱抵抗素子とを別部材に支持しているが、これらの流量検出用感熱抵抗体、空気温度補償用抵抗素子および感熱抵抗素子を平板状基板２上に形成し、流量検出用感熱抵抗体に近接する配線部に上記各実施の形態の構成を適用するようにしてもよい。この場合、本願と同様の効果が得られるとともに、システムの一層の小型化が図られる。
【００６４】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されているような効果を奏する。
【００６５】
この発明によれば、平板状基板と、上記平板状基板の表面に形成された感熱抵抗膜からなる流量検出部と、上記平板状基板の表面に上記流量検出部から離反して形成された感熱抵抗膜からなる気体温度検出部と、上記流量検出部を挟んで上記気体温度検出部に相対するように上記平板状基板の表面端部に形成された流量検出用および気体温度検出用の電極端子と、上記流量検出用電極端子と上記流量検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された流量検出用配線と、上記気体温度検出用電極端子と上記気体温度検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された気体温度検出用配線と、上記流量検出部および上記気体温度検出部のそれぞれの下部に上記平板状基板の裏面側から形成されたキャビティとを備えた気体流量・温度測定素子において、上記気体温度検出用配線は、上記流量検出部に沿って近接して該流量検出部と略等しい長さに配設された第１配線部と、該第１配線部から上記気体温度検出部に至るように配設された第２配線部とを有し、高熱抵抗部が上記第２配線部の少なくとも一部に形成されている。そこで、流量検出部から第１配線部および第２配線部を介して気体温度検出部に熱移動が高熱抵抗部で抑えられるので、気体温度検出部による空気の温度検出精度が高められ、流量検出精度の高い小型の気体流量・温度測定素子が得られる。
【００６６】
また、上記高熱抵抗部は上記第２配線部の熱伝導断面積を小さくして構成されているので、高熱抵抗部を簡易に作製できる。
【００６７】
また、上記高熱抵抗部は上記第１および第２配線部に対して熱伝導率の小さい材料で構成されているので、高熱抵抗部を簡易に作製できる。
【００６８】
また、平板状基板と、上記平板状基板の表面に形成された感熱抵抗膜からなる流量検出部と、上記平板状基板の表面に上記流量検出部から離反して形成された感熱抵抗膜からなる気体温度検出部と、上記流量検出部を挟んで上記気体温度検出部に相対するように上記平板状基板の表面端部に形成された流量検出用および気体温度検出用の電極端子と、上記流量検出用電極端子と上記流量検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された流量検出用配線と、上記気体温度検出用電極端子と上記気体温度検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された気体温度検出用配線と、上記流量検出部および上記気体温度検出部のそれぞれの下部に上記平板状基板の裏面側から形成されたキャビティとを備えた気体流量・温度測定素子において、上記気体温度検出用配線は、上記流量検出部に沿って近接して該流量検出部と略等しい長さに配設された第１配線部と、該第１配線部から上記気体温度検出部に至るように配設された第２配線部とを有し、上記第１配線部が上記流量検出部および上記気体温度検出部に対して厚膜に形成されている。そこで、第１配線部の熱容量が大きくなり、流量検出部からの熱輸送に起因する第１配線部の温度上昇が小さいので、気体温度検出部による空気の温度検出精度が高められ、流量検出精度の高い小型の気体流量・温度測定素子が得られる。
【００６９】
また、上記流量検出用および気体温度検出用の電極端子が上記第１配線部と同材料で同膜厚に形成されているので、電極端子へのワイヤボンディングに起因する平板状基板へのダメージが低減される。
【００７０】
また、平板状基板と、上記平板状基板の表面に形成された感熱抵抗膜からなる流量検出部と、上記平板状基板の表面に上記流量検出部から離反して形成された感熱抵抗膜からなる気体温度検出部と、上記流量検出部を挟んで上記気体温度検出部に相対するように上記平板状基板の表面端部に形成された流量検出用および気体温度検出用の電極端子と、上記流量検出用電極端子と上記流量検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された流量検出用配線と、上記気体温度検出用電極端子と上記気体温度検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された気体温度検出用配線と、上記流量検出部および上記気体温度検出部のそれぞれの下部に上記平板状基板の裏面側から形成されたキャビティとを備えた気体流量・温度測定素子において、上記気体温度検出用配線は、上記流量検出部に沿って近接して該流量検出部と略等しい長さに配設された第１配線部と、該第１配線部から上記気体温度検出部に至るように配設された第２配線部とを有し、上記第１配線部の少なくとも一部が上記流量検出部および上記気体温度検出部に対して電気抵抗の温度依存性の小さい材料で構成されている。そこで、温度変化に起因する気体温度検出用電極端子間の抵抗変化に対する第１配線部の抵抗変化の比率が小さくなるので、気体温度検出部による空気の温度検出精度が高められ、流量検出精度の高い小型の気体流量・温度測定素子が得られる。
【００７１】
また、電気抵抗の温度依存性の小さい材料で構成された上記第１配線部の部位が上記流量検出部および上記気体温度検出部に対して厚膜に形成されているので、第１配線部の電気抵抗が小さくなり、気体温度検出用電極端子間の電気抵抗に対する第１配線部の電気抵抗の比率が小さくなり、気体温度検出部による空気の温度検出精度が高められる。
【００７２】
また、上記流量検出用および気体温度検出用の電極端子が電気抵抗の温度依存性の小さい材料で構成された上記第１配線部の部位と同材料で同膜厚に形成されているので、電極端子へのワイヤボンディングに起因する平板状基板へのダメージが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
【図２】 この発明の実施の形態２に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態３に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
【図５】 この発明の実施の形態４に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
【図６】 この発明の実施の形態５に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
【図７】 この発明の実施の形態６に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
【図８】 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面図である。
【図９】 従来の気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
【図１０】 図９のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【符号の説明】
２ 平板状基板、４ 流量検出部、５ 気体温度検出部、６ａ〜６ｆ 電極端子、７ａ〜７ｄ 流量検出用配線、９、１０ キャビティ、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ 気体流量・温度測定素子、２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ 気体温度検出用配線、２２、２２Ｂ、２２Ｄ、２２Ｅ 第１配線部、２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ 第２配線部、２４、２５ 高熱抵抗部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、被計測流体の流量を測定する気体流量・温度測定素子に関し、例えば自動車の内燃機関の吸入空気流量を測定する流量センサに適用される気体流量・温度測定素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用エンジン等では、エンジン本体の燃焼室内で、燃料と吸入空気との混合気を燃焼させ、その燃焼圧からエンジンの回転出力を取り出すようにしており、燃料の噴射量等を高精度に演算するために吸入空気流量を検出することが要求されている。
【０００３】
この種の従来技術として、例えば特開昭６０−３６９１６号公報や「自動車エンジンの吸入空気量計測技術」（電気学会論文集 Vol.118-E, No.6, '98, P.300-303）に記載された熱式流量計が知られている。この従来の熱式流量計は、熱伝達変化により空気流量を検出する感熱抵抗体と、その時の空気温度を補償する空気温度補償抵抗体とが、ホルダに挿通支持された２本の導電支持体の先端にそれぞれ支持されて構成されている。そして、従来の熱式流量計は、感熱抵抗体および空気温度補償抵抗体が通路内に配設されるように、ホルダを通路に取り付けて、通路内を流通する空気の流量を計測している。
【０００４】
また、特開平８−２１９８３８号公報に記載された従来の空気流量測定装置では、ホルダに設けられた副通路内に配設されるように支持ピンに支持された感熱抵抗体と、ホルダと別体の支持部材に支持された空気温度補償抵抗体とを備えている。そして、従来の空気流量測定装置は、副通路および空気温度補償抵抗体が主通路内に配設されるように、ホルダおよび支持部材を主通路に取り付けて、主通路内を流通する空気の流量を計測している。
【０００５】
しかし、従来の熱式流量計では、感熱抵抗体および空気温度補償抵抗体が異なる導電支持体に支持されているので、部品点数が増えてしまい、部品コストおよび組み立てコストの低減が図れない、という問題があった。さらに、感熱抵抗体および空気温度補償抵抗体は空気が安定して流れる場所に近接して配設されることが望ましいが、感熱抵抗体および空気温度補償抵抗体が異なる導電支持体に支持されているので、両者を近接して配設するには限界があり、空気の流量の検出精度が悪化する、という問題がある。
また、従来の空気流量測定装置でも、感熱抵抗体と空気温度補償抵抗体とが別部材に支持されているので、従来の熱式流量計と同様な問題がある。
【０００６】
このような問題を改善できる従来の気体流量・温度測定素子が、例えば特開平６−２４９６９３号公報に記載されている。この従来の気体流量・温度測定素子では、エッチング技術、薄膜成膜技術等の微細加工技術を採用し、感熱抵抗体および空気温度補償抵抗体を珪素からなる同一基板上に近接して形成して構成されている。
【０００７】
図９は従来の流量センサに適用される気体流量・温度測定素子を示す上面図、図１０は図９のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【０００８】
各図において、窒化珪素よりなる絶縁性支持膜３が単結晶珪素によりなる平板状基板２の表面（第１面）上に形成され、流量検出部４および気体温度検出部５が被計測流体の流れ方向Ａと直交する方向に並ぶように配置されて絶縁性支持膜３上に形成されている。このとき、気体温度検出部５は平板状基板２の一端部側に配置されている。
流量検出用電極端子６ａ〜６ｄおよび気体温度検出用電極端子６ｅ、６ｆが平板状基板２の他端部側で絶縁性支持膜３上に形成され、流量検出用配線７ａ〜７ｄが電極端子６ａ〜６ｄと流量検出部４とを接続するように絶縁性支持膜３上に形成され、気体温度検出用配線７ｅ、７ｆが電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５とを接続するように絶縁性支持膜３上に形成されている。
また、窒化珪素よりなる絶縁性保護膜８が流量検出部４、気体温度検出部５、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線７ｅ、７ｆを覆うように絶縁性支持膜３上に被覆形成されている。
【０００９】
また、流量検出部４および気体温度検出部５のそれぞれの下部には、アルカリエッチングにより平板状基板２の裏面（第２面）から平板状基板２を部分的に除去して断面台形状のキャビティ９、１０が形成されている。これにより、流量検出部４および気体温度検出部５は、ダイアフラム構造をとり、流量検出部４および気体温度検出部５の熱容量が下がり、気体の流量や温度の変化に敏感に反応できる。
【００１０】
ここで、流量検出部４、気体温度検出部５、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線７ｅ、７ｆは、絶縁性支持膜３上に成膜された感熱抵抗膜である白金膜を、写真製版技術およびエッチング技術を用いてパターニングして形成されている。そして、流量検出部４および気体温度検出部５は櫛歯状パターンに形成され、流量検出用配線７ａ〜７ｄはそれぞれ電極端子６ａ〜６ｄと流量検出部４の櫛歯状パターンの端部とを略直線的に接続するように形成され、気体温度検出用配線７ｅ、７ｆはそれぞれ流量検出部４の側部を通って電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部とを接続するように形成されている。この気体温度検出用配線７ｅ、７ｆは、流量検出部４に沿って隣接して配線される第１配線部１１と、この第１配線部１１から気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部に至る第２配線部１２とを備えている。
【００１１】
このように構成された従来の気体流量・温度測定素子１は、電極端子６ａ〜６ｆがボンディングワイヤ（図示せず）を介して制御回路（図示せず）に電気的に接続され、流量検出部４と気体温度検出部５との配列方向が被計測流体である空気の流れ方向Ａと直交するように配設される。そして、絶縁性保護膜８上を流れる空気の温度が気体温度検出部５を介して検出される。
そして、加熱電流が流量検出部４に流され、流量検出部４が加熱される。この流量検出部４で発熱された熱は、流量検出部４上を流れる空気に伝達され、流量検出部４の温度が低下する。そして、空気の流量が大きくなれば、流量検出部４から空気に伝達される熱量が多くなり、流量検出部４の温度低下が大きくなる。一方、空気の流量が小さくなれば、流量検出部４から空気に伝達される熱量が少なくなり、流量検出部４の温度低下が小さくなる。
【００１２】
そこで、流量検出部４に流れる加熱電流が、流量検出部４の平均温度が気体温度検出部５で検出された空気の温度に対して所定の温度だけ高くなるように制御回路によって制御される。このように、流量検出部４に流される加熱電流が空気の流量の関数となり、この加熱電流を空気の質量流量信号として取り出して、空気の流量を検出している。従って、この種の流量センサにおいては、流量検出部４上を流れる空気の温度を正確に測定することが、空気の流量を正確に検出する上で極めて重要となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成された従来の気体流量・温度測定素子１では、流量検出部４および気体温度検出部５が平板状基板２上に配置されているので、流量検出部４および気体温度検出部５が単一の部材に支持され、部品点数の削減が図られ、部品コストおよび組み立てコストの低減が図れる。また、流量検出部４および気体温度検出部５を近接して配置できるので、小型化が図られるとともに、気体温度検出部５が流量検出部４上を流れる空気の温度を検出できる。そこで、流量検出部４上を流れる空気の温度に対して所定の温度だけ高くなるように流量検出部４の平均温度を制御でき、空気の流量の検出精度が向上される。
【００１４】
しかしながら、電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部とを接続する気体温度検出用配線７ｅ、７ｆの一部、即ち第１配線部１１が、流量検出部４に沿って近接して配置されてしまうので、流量検出部４で発熱された熱が絶縁性支持膜３および絶縁性保護膜８を介して第１配線部１１に熱伝導され、さらに流量検出部４で発熱された熱が空気を介して流量検出部４の下流側に配置された第１配線部１１に熱伝達される。そして、第１配線部１１に輸送された熱は、第２配線部１２を介して気体温度検出部５に熱伝導されるので、気体温度検出部５が空気の温度を正確に検出できなくなり、空気の流量の検出精度が悪化してしまう、という課題があった。
特に、気体流量・温度測定素子１を小型化する場合には、第１配線部１１と流量検出部４との間の距離を十分にとることができず、上述の空気の流量の検出精度の悪化が顕著となる。
【００１５】
この発明は、上記の課題を解消するためになされたもので、流量検出部に沿って近接して配置される第１配線部から気体温度検出部に至る第２配線部に高熱抵抗部を設けて、第１配線部から第２配線部を介して気体温度検出部に熱伝導される熱量を低減し、流量検出部で発生する熱の気体温度検出部への影響を抑えて、気体温度検出部による被計測流体の温度の検出精度を高め、流量検出精度の高い小型の気体流量・温度測定素子を提供することを目的とする。
また、流量検出部に沿って近接して配置される第１配線部の熱容量を高めて、流量検出部で発生する熱が第１配線部に熱伝導および熱伝達された際の第１配線部における温度上昇を抑え、第１配線部から第２配線部を介して気体温度検出部に熱伝達される熱量を低減し、流量検出部で発生する熱の気体温度検出部への影響を抑えて、気体温度検出部による被計測流体の温度の検出精度を高め、流量検出精度の高い小型の気体流量・温度測定素子を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、平板状基板と、上記平板状基板の表面に形成された感熱抵抗膜からなる流量検出部と、上記平板状基板の表面に上記流量検出部から離反して形成された感熱抵抗膜からなる気体温度検出部と、上記流量検出部を挟んで上記気体温度検出部に相対するように上記平板状基板の表面端部に形成された流量検出用および気体温度検出用の電極端子と、上記流量検出用電極端子と上記流量検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された流量検出用配線と、上記気体温度検出用電極端子と上記気体温度検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された気体温度検出用配線と、上記流量検出部および上記気体温度検出部のそれぞれの下部に上記平板状基板の裏面側から形成されたキャビティとを備えた気体流量・温度測定素子において、上記気体温度検出用配線は、上記流量検出部に沿って近接して該流量検出部と略等しい長さに配設された第１配線部と、該第１配線部から上記気体温度検出部に至るように配設された第２配線部とを有し、高熱抵抗部が上記第２配線部の少なくとも一部に形成されているものである。
【００１７】
また、上記高熱抵抗部は上記第２配線部の熱伝導断面積を小さくして構成されているものである。
【００１８】
また、上記高熱抵抗部は上記第１および第２配線部に対して熱伝導率の小さい材料で構成されているものである。
【００１９】
また、平板状基板と、上記平板状基板の表面に形成された感熱抵抗膜からなる流量検出部と、上記平板状基板の表面に上記流量検出部から離反して形成された感熱抵抗膜からなる気体温度検出部と、上記流量検出部を挟んで上記気体温度検出部に相対するように上記平板状基板の表面端部に形成された流量検出用および気体温度検出用の電極端子と、上記流量検出用電極端子と上記流量検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された流量検出用配線と、上記気体温度検出用電極端子と上記気体温度検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された気体温度検出用配線と、上記流量検出部および上記気体温度検出部のそれぞれの下部に上記平板状基板の裏面側から形成されたキャビティとを備えた気体流量・温度測定素子において、上記気体温度検出用配線は、上記流量検出部に沿って近接して該流量検出部と略等しい長さに配設された第１配線部と、該第１配線部から上記気体温度検出部に至るように配設された第２配線部とを有し、上記第１配線部が上記流量検出部および上記気体温度検出部に対して厚膜に形成されているものである。
【００２０】
また、上記流量検出用および気体温度検出用の電極端子が上記第１配線部と同材料で同膜厚に形成されているものである。
【００２１】
また、平板状基板と、上記平板状基板の表面に形成された感熱抵抗膜からなる流量検出部と、上記平板状基板の表面に上記流量検出部から離反して形成された感熱抵抗膜からなる気体温度検出部と、上記流量検出部を挟んで上記気体温度検出部に相対するように上記平板状基板の表面端部に形成された流量検出用および気体温度検出用の電極端子と、上記流量検出用電極端子と上記流量検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された流量検出用配線と、上記気体温度検出用電極端子と上記気体温度検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された気体温度検出用配線と、上記流量検出部および上記気体温度検出部のそれぞれの下部に上記平板状基板の裏面側から形成されたキャビティとを備えた気体流量・温度測定素子において、上記気体温度検出用配線は、上記流量検出部に沿って近接して該流量検出部と略等しい長さに配設された第１配線部と、該第１配線部から上記気体温度検出部に至るように配設された第２配線部とを有し、上記第１配線部の少なくとも一部が上記流量検出部および上記気体温度検出部に対して電気抵抗の温度依存性の小さい材料で構成されているものである。
【００２２】
また、電気抵抗の温度依存性の小さい材料で構成された上記第１配線部の部位が上記流量検出部および上記気体温度検出部に対して厚膜に形成されているものである。
【００２３】
また、上記流量検出用および気体温度検出用の電極端子が電気抵抗の温度依存性の小さい材料で構成された上記第１配線部の部位と同材料で同膜厚に形成されているものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。なお、図において、従来の気体流量・温度測定素子１と同一又は相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。また、図１中、ハッチングは第１配線部２２および第２配線部２３の形成領域を示している。
【００２５】
図１において、気体流量・温度測定素子２０では、気体温度検出用配線２１が、流量検出部４に沿って近接して該流量検出部４と略等しい長さに配設された第１配線部２２と、第１配線部２２から気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部に至るように配設された第２配線部２３とを有し、電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５とを接続するように形成されている。そして、第２配線部２３の一部の幅が小さく形成され、熱の伝導方向と直交する断面積を小さくしている。そして、該断面積を小さくした部位は、熱抵抗が大きくなり、高熱抵抗部２４を構成している。
なお、他の構成は従来の気体流量・温度測定素子１と同様に構成されている。
【００２６】
ここで、この気体流量・温度測定素子２０の製造方法について説明する。
まず、窒化シリコンを、スパッタ、ＣＶＤ等の方法により、単結晶珪素からなる平板状基板２の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、平板状基板２上に絶縁性支持膜３を形成する。ついで、感熱抵抗材である白金を、蒸着やスパッタ等の方法により、絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば０．２μｍの厚さに成膜する。そして、写真製版、ウエットエッチング（あるいはドライエッチング）等の方法を用いて、白金膜をパターニングし、櫛歯状パターンの流量検出部４および気体温度検出部５、電極端子６ａ〜６ｆ、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線２１を形成する。この時、気体温度検出用配線２１を構成する第２配線部２３の一部の幅が小さく形成され、高熱抵抗部２４を形成している。
さらに、窒化シリコンを、スパッタ、ＣＶＤ等の方法により、絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、絶縁性保護膜８を形成する。その後、写真製版、ウエットエッチング（あるいはドライエッチング）等の方法を用いて、電極端子６ａ〜６ｆの上の絶縁性保護膜８を除去する。
【００２７】
ついで、平板状基板２の裏面の全面にレジストを塗布し、裏面保護膜（図示せず）を形成する。そして、写真製版等を用いて、裏面保護膜の一部を除去して、エッチングホール（図示せず）を形成する。その後、例えばアルカリエッチングを施して、平板状基板２の裏面側から絶縁性支持膜３に至るように平板状基板２を除去し、キャビティ９、１０を形成する。これにより、流量検出部４および気体温度検出部５がキャビティ９、１０上に形成される。そこで、流量検出部４および気体温度検出部５は、ダイアフラム構造をとり、流量検出部４および気体温度検出部５の熱容量が下がり、気体の流量や温度の変化に敏感に反応できる。ここでは、ＫＯＨ、ＴＭＡＨ(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide)、ＮａＯＨ等がエッチャントとして使用される。
【００２８】
このように作製された気体流量・温度測定素子２０は、従来の気体流量・温度測定素子１と同様に、絶縁性保護膜８が除去された電極端子６ａ〜６ｆの部位がボンディングワイヤ（図示せず）を介して制御回路（図示せず）に電気的に接続され、流量検出部４と気体温度検出部５との配列方向が被計測流体である空気の流れ方向Ａに対して直交するように配設される。そして、空気が絶縁性保護膜８上を流れ、空気の温度が気体温度検出部５を介して検出される。
そこで、流量検出部４に流れる加熱電流が、流量検出部４の平均温度が気体温度検出部５で検出された空気の温度に対して所定の温度だけ高くなるように制御回路によって制御される。そして、この加熱電流が空気の質量流量信号として取り出され、空気の流量を検出している。
【００２９】
この実施の形態１においても、流量検出部４で発熱された熱が、絶縁性支持膜３および絶縁性保護膜８を介して、流量検出部４に沿って近接して配置されている第１配線部２２に熱伝導され、さらに流量検出部４で発熱された熱が空気を介して流量検出部４の下流側に配置された第１配線部２２に熱伝達される。
しかしながら、第２配線部２３の一部が幅を小さく形成され、熱の伝導方向と直交する熱伝導断面積が小さな高熱抵抗部２４に構成されているので、流量検出部４から第１配線部２２に輸送された熱は、第２配線部２３の高熱抵抗部２４まで熱伝導されると、高熱抵抗部２４でその周囲および平板状基板２の裏面側に拡散され、第１配線部２２から第２配線部２３を介して気体温度検出部５に熱伝導される熱量が低減される。これにより、流量検出部４での発熱に起因する気体温度検出部５による空気の温度の検出精度の低下が抑えられ、空気の温度の検出精度が高められる。
【００３０】
このように、この実施の形態１においては、流量検出部４および気体温度検出部５が平板状基板２上に配置されているので、流量検出部４および気体温度検出部５が単一の部材に支持され、部品点数の削減が図られ、部品コストおよび組み立てコストの低減が図れる。また、流量検出部４および気体温度検出部５を近接して配置できるので、小型化が図られる。さらに、第２配線部２３の一部に高熱抵抗部２４が形成されているので、流量検出部４で発生する熱が第１および第２配線部２２、２３を介して気体温度検出部５に熱伝導されにくくなり、気体温度検出部５が流量検出部４上を流れる空気の温度を正確に検出できる。そこで、流量検出部４上を流れる空気の温度に対して所定の温度だけ高くなるように流量検出部４の平均温度を制御でき、空気の流量の検出精度が向上される。
【００３１】
また、この実施の形態１によれば、高熱抵抗部２４が第２配線部２３の一部の幅を小さくして形成されているので、絶縁性支持膜３上に成膜された白金膜をパターニングして流量検出部４、気体温度検出部５、電極端子６ａ〜６ｆ、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線２１を形成する際に、高熱抵抗部２４を同時に形成できる。つまり、製造工程を増やすことなく高熱抵抗部２４を形成することができ、気体流量・温度測定素子の生産性が高められる。
【００３２】
なお、上記実施の形態１では、感熱抵抗材として白金を用いるものとしているが、感熱抵抗材は白金に限定されるものではなく、固有抵抗変化の温度依存性が大きく、かつ、温度変化に対する線形性の高い材料であればよく、例えばニッケル、パーマロイ等を用いることができる。
また、上記実施の形態１における各構成要素は上記の膜厚に限定されるものではなく、仕様によって適宜設定されるものである。なお、他の実施の形態においても同様である。
【００３３】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
図２および図３において、気体温度検出用配線２１Ａが、流量検出部４に沿って近接して該流量検出部４と略等しい長さに配設された第１配線部２２と、第１配線部２２から気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部に至るように配設された第２配線部２３Ａとを有し、電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５の櫛歯状パターンの両端とを接続するように形成されている。そして、第２配線部２３Ａの膜厚は、第１配線部２２より薄く形成されている。
なお、この実施の形態２では、幅の狭い高熱抵抗部２４を有する第２配線部２３に代えて薄厚の第２配線部２３Ａを形成している点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３４】
ここで、この気体流量・温度測定素子２０Ａの製造方法について説明する。
まず、窒化シリコンを平板状基板２の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、平板状基板２上に絶縁性支持膜３を形成する。ついで、白金を絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば０．１μｍの厚さに成膜する。そして、写真製版技術を用いてレジストを第２配線部２３Ａの形成領域上に形成した後、白金を絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば０．１μｍの厚さに成膜する。
ついで、第２配線部２３Ａの形成領域上のレジストを除去した後、写真製版、ウエットエッチング（あるいはドライエッチング）等の方法を用いて、白金膜をパターニングし、櫛歯状パターンの流量検出部４および気体温度検出部５、電極端子６ａ〜６ｆ、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線２１Ａを形成する。
ついで、窒化シリコンを絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、絶縁性保護膜８を形成する。その後、電極端子６ａ〜６ｆの上の絶縁性保護膜８を除去する。さらに、上記実施の形態１と同様に、キャビティ９、１０を形成し、気体流量・温度測定素子２０Ａを得る。
【００３５】
このように作製された気体流量・温度測定素子２０Ａでは、第１配線部２２の膜厚が、上記実施の形態１と同様に０．２μｍに形成され、第２配線部２３Ａの膜厚が例えば０．１μｍに形成されている。そこで、第２配線部２３Ａにおける熱の伝導方向と直交する熱伝導断面積は、第１配線部２２における熱の伝導方向と直交する熱伝導断面積より小さくなる。従って、第２配線部２３Ａの熱抵抗が第１配線部２２に比べて大きくなり、第２配線部２３Ａの全体が高熱抵抗部を構成する。
【００３６】
この気体流量・温度測定素子２０Ａにおいても、流量検出部４で発熱された熱は、絶縁性支持膜３および絶縁性保護膜８を介して、流量検出部４に沿って近接して配置されている第１配線部２２に熱伝導され、さらに流量検出部４で発熱された熱が空気を介して流量検出部４の下流側に配置された第１配線部２２に熱伝達される。
そして、第２配線部２３Ａは、その膜厚が薄く形成され、熱の伝導方向と直交する断面積の小さな高熱抵抗部を構成しているので、流量検出部４から第１配線部２２に輸送された熱は、第２配線部２３Ａに熱伝導されると、その周囲および平板状基板２の裏面側に拡散され、気体温度検出部５側への熱伝導量が低減される。これにより、流量検出部４での発熱に起因する気体温度検出部５による空気の温度の検出精度の低下が抑えられ、空気の温度の検出精度が高められる。
【００３７】
なお、上記実施の形態２では、第２配線部全体の膜厚を薄く形成して第２配線部の全体を高熱抵抗部に構成するものとしているが、第２配線部の一部の膜厚を薄く形成し、第２配線部の一部を熱伝導断面積が小さな高熱抵抗部に構成するものとしてもよい。この場合、高熱抵抗部は第２配線部の熱伝導経路を横断するように形成することになる。
【００３８】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、第２配線部の熱伝導経路の少なくとも１部に高熱抵抗部を形成し、高熱抵抗部で熱の移動を抑えて気体温度検出部５に熱伝導する熱量を低減させるものであるが、この実施の形態３では、第１配線部２２Ｂに高熱容量部を形成し、流量検出部４から第１配線部２２Ｂに輸送された熱に起因する第１配線部２２Ｂの温度上昇を抑制して、気体温度検出部５に熱伝導する熱量を低減するものである。
【００３９】
図４はこの発明の実施の形態３に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
図４において、気体温度検出用配線２１Ｂが、流量検出部４に沿って近接して該流量検出部４と略等しい長さに配設された第１配線部２２Ｂと、第１配線部２２Ｂから気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部に至るように配設された第２配線部２３Ｂとを有し、電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５の櫛歯状パターンの両端とを接続するように形成されている。そして、第１配線部２２Ｂの膜厚は、流量検出部４、気体温度検出部５および第２配線部２３Ｂより厚く形成されて、高熱容量部を構成している。
【００４０】
ここで、この実施の形態３による気体流量・温度測定素子２０Ｂの製造方法について説明する。
まず、窒化シリコンを平板状基板２の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、平板状基板２上に絶縁性支持膜３を形成する。ついで、白金を絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば０．２μｍの厚さに成膜する。そして、写真製版技術を用いてレジストを第１配線部２２Ｂの形成領域上が開口するように形成した後、白金を絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば０．１μｍの厚さに成膜する。
ついで、レジストを除去した後、写真製版、ウエットエッチング（あるいはドライエッチング）等の方法を用いて、白金膜をパターニングし、櫛歯状パターンの流量検出部４および気体温度検出部５、電極端子６ａ〜６ｆ、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線２１Ｂを形成する。
その後、上記実施の形態２と同様にして、絶縁性保護膜８およびキャビティ９、１０を形成し、気体流量・温度測定素子２０Ｂを得る。
【００４１】
このように作製された気体流量・温度測定素子２０Ｂでは、流量検出部４、気体温度検出部５および第２配線部２３Ｂの膜厚が例えば０．２μｍに形成され、第１配線部２２Ｂの膜厚が例えば０．３μｍに形成されている。そこで、第１配線部２２Ｂの膜厚が厚く形成されているので、第１配線部２２Ｂは熱容量の大きな高熱容量部を構成する。
そして、流量検出部４で発生する熱が絶縁性支持膜３および絶縁性保護膜８を介して、あるいは空気を介して第１配線部２２Ｂに輸送されると、第１配線部２２Ｂはその熱容量に応じて温度上昇することになるが、第１配線部２２Ｂの熱容量が大きくなっているので、上記実施の形態１、２に比べて、第１配線部２２Ｂの温度上昇は小さくなる。これにより、流量検出部４から第１配線部２２Ｂおよび第２配線部２３Ｂを介して気体温度検出部５に移動される熱量が小さくなり、気体温度検出部５による空気の温度検出精度の低下が抑えられる。
また、第１配線部２２Ｂの膜厚が厚く形成されているので、第１配線部２２Ｂの電気抵抗が小さくなる。そこで、電極端子６ｅ、６ｆ間の電気抵抗に対する第１配線部２２Ｂの電気抵抗の比率が小さくなり、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が高められる。
【００４２】
ここで、電極端子６ａ〜６ｆから他の基板に電気信号を取り出す方法として、一般的にワイヤボンディングが用いられている。このワイヤボンディングは、数十〜数百μｍの直径を有するボンディングワイヤを電極端子６ａ〜６ｆに金属的に接合するもので、ボンディングワイヤには、アルミニウム、金、銅等の材料、あるいはこれらの金属に添加元素を加えた材料が一般に用いられる。また、その接合は、超音波振動等の機械的エネルギーを印加することによって行われ、場合によっては基板加熱方式等で熱エネルギーを併用しながら行われる。
このワイヤボンディングは、接合に機械的エネルギーを用いているので、電極端子６ａ〜６ｆおよびその周辺、また電極端子６ａ〜６ｆの真下の平板状基板２にダメージが加わる。そこで、ワイヤボンディングによるダメージを抑制することが、ワイヤボンディング工程の生産安定性および気体流量・温度測定素子の信頼性を高める上で重要となる。
【００４３】
この実施の形態３において、電極端子６ａ〜６ｆを第１配線部２２Ｂと同等の膜厚に形成するようにしてもよい。この場合、電極端子６ａ〜６ｆの膜厚は上記実施の形態１、２に比べて厚くなり、ワイヤボンディングによるダメージの緩衝層として機能する。そこで、ワイヤボンディングによる電極端子６ａ〜６ｆおよびその周辺、さらに電極端子６ａ〜６ｆの真下の平板状基板２に加わるダメージが低減され、ワイヤボンディング工程の生産安定性および気体流量・温度測定素子の信頼性が高められる。
【００４４】
また、上記実施の形態３では、第２配線部２３Ｂが流量検出部４および気体温度検出部５と同じ膜厚に形成されているものとしているが、第２配線部２３Ｂを第１配線部２２Ｂと同じ膜厚に形成してもよい。この場合、第２配線部２２Ｂにおいても、熱伝導に起因する温度上昇が小さくなり、電気抵抗も小さくなり、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が一層高められる。
また、上記実施の形態３において、第２配線部２３Ｂの一部に高熱抵抗部を形成するようにしてもよい。この場合、第２配線部を介して気体温度検出部５に熱伝導される熱量が高熱抵抗部により低減され、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が一層高められる。
【００４５】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
図５において、気体温度検出用配線２１Ｃが、流量検出部４に沿って近接して該流量検出部４と略等しい長さに配設された第１配線部２２と、第１配線部２２から気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部に至るように配設された第２配線部２３Ｃとを有し、電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５の櫛歯状パターンの両端とを接続するように形成されている。そして、第１および第２配線部２２、２３Ｃの材料より低い熱伝導率を有する材料からなる高熱抵抗部２５が第２配線部２３Ｃの一部に形成されている。
なお、この実施の形態４では、幅の狭い高熱抵抗部２４を有する第２配線部２３に代えて低熱伝導率を有する材料からなる高熱抵抗部２５を有する第２配線部２３Ｃを形成している点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４６】
ここで、この気体流量・温度測定素子２０Ｃの製造方法について説明する。
まず、窒化シリコンを平板状基板２の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、平板状基板２上に絶縁性支持膜３を形成する。ついで、白金を絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば０．２μｍの厚さに成膜する。
ついで、写真製版、ウエットエッチング（あるいはドライエッチング）等の方法を用いて、白金膜をパターニングし、櫛歯状パターンの流量検出部４および気体温度検出部５、電極端子６ａ〜６ｆ、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線２１Ｃを形成する。この時、第２配線部２３Ｃの一部が熱伝導経路を横断するように除去される。
ついで、チタンを絶縁性支持膜３の表面に第２配線部２３Ｃの除去部分を連結するように例えば０．２μｍの厚さに成膜し、高熱抵抗部２５を作製する。
ついで、窒化シリコンを絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、絶縁性保護膜８を形成する。その後、電極端子６ａ〜６ｆの上の絶縁性保護膜８を除去する。さらに、上記実施の形態１と同様にして、キャビティ９、１０を形成し、気体流量・温度測定素子２０Ｃを得る。
【００４７】
このように作製された気体流量・温度測定素子２０Ｃでは、白金より熱伝導率の低いチタンで作製された高熱抵抗部２５が第２配線部２３Ｃの一部に熱伝導経路を横断するように形成されている。
そこで、流量検出部４から第１配線部２２に輸送された熱が、第２配線部２３Ｃの一部に形成された高熱抵抗部２５まで熱伝導されると、その周囲および平板状基板２の裏面側に拡散され、気体温度検出部５側への熱伝導量が低減される。これにより、流量検出部４での発熱に起因する気体温度検出部５による空気の温度の検出精度の低下が抑えられ、空気の温度の検出精度が高められる。
【００４８】
なお、上記実施の形態４において、高熱抵抗部２５の幅を第２配線部２３Ｃより狭く形成するようにしてもよい。これにより、高熱抵抗部２５の熱伝導経路断面積が小さくなり、その熱抵抗がさらに増大するので、第１配線部２２から第２配線部２３Ｃを介しての気体温度検出部５への熱移動をさらに低減することができる。
また、上記実施の形態４では、高熱抵抗部２５の材料にチタンを用いるものとしているが、高熱抵抗部２５の材料はチタンに限定されるものではなく、第１および第２配線部２２、２３Ｃの材料、ここでは白金より低い熱伝導率を有している材料であればよく、例えばタンタル、タングステン、モリブデン等を用いることができる。
【００４９】
実施の形態５．
図６はこの発明の実施の形態５に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
図６において、気体温度検出用配線２１Ｄが、流量検出部４に沿って近接して該流量検出部４と略等しい長さに配設された第１配線部２２Ｄと、第１配線部２２Ｄから気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部に至るように配設され、一部に高熱抵抗部２４が形成された第２配線部２３とを有し、電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５の櫛歯状パターンの両端とを接続するように形成されている。そして、第１配線部２２Ｄが流量検出部４および気体温度検出部５の材料、ここでは白金より抵抗の温度依存性が小さい材料で作製されている。
なお、この実施の形態５では、感熱抵抗材からなる第１配線部２２に代えて抵抗の温度依存性が小さい材料からなる第１配線部２２Ｄを形成している点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５０】
ここで、この気体流量・温度測定素子２０Ｄの製造方法について説明する。
まず、窒化シリコンを平板状基板２の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、平板状基板２上に絶縁性支持膜３を形成する。ついで、白金を絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば０．２μｍの厚さに成膜する。
ついで、写真製版、ウエットエッチング（あるいはドライエッチング）等の方法を用いて、白金膜をパターニングし、櫛歯状パターンの流量検出部４および気体温度検出部５、電極端子６ａ〜６ｆ、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線２１Ｄを形成する。この時、第１配線部２２Ｄに相当する部位が除去される。
ついで、アルミニウムを絶縁性支持膜３の表面に気体温度検出用配線２１Ｄの除去部分を連結するように例えば０．２μｍの厚さに成膜し、第１配線部２２Ｄを作製する。
ついで、窒化シリコンを絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、絶縁性保護膜８を形成する。その後、電極端子６ａ〜６ｆの上の絶縁性保護膜８を除去する。さらに、上記実施の形態１と同様にして、キャビティ９、１０を形成し、気体流量・温度測定素子２０Ｄを得る。
【００５１】
このように作製された気体流量・温度測定素子２０Ｄでは、第１配線部２２Ｄがアルミニウムで作製されているので、第１配線部２２Ｄは、白金で作製された流量検出部４および気体温度検出部５に比べて、抵抗の温度依存性が小さい。
そこで、流量検出部４で発生した熱が第１配線部２２Ｄに輸送されて、第１配線部２２Ｄの温度が上昇しても、第１配線部２２Ｄの抵抗変化は、気体温度検出部５の抵抗変化に比べて極めて小さい。従って、温度変化に起因する電極端子６ｅ、６ｆ間の抵抗変化に対する第１配線部２２Ｄの抵抗変化の比率が極めて小さく、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が高められる。
【００５２】
また、第１配線部２２Ｄが流量検出部４および気体温度検出部５と異なる材料で作製されているので、流量検出部４および気体温度検出部５の膜厚を厚くすることなく第１配線部２２Ｄの膜厚を厚くすることができる。そこで、流量検出部４および気体温度検出部５の感度を低下させることなく、第１配線部２２Ｄの抵抗を下げることができる。これにより、電極端子６ｅ、６ｆ間の電気抵抗に対する第１配線部２２Ｄの電気抵抗の比率が小さくなり、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が高められる。
【００５３】
また、高熱抵抗部２４が第２配線部２３の一部に形成されているので、第１配線部２２Ｄから第２配線部２３を介して気体温度検出部５への熱移動は高熱抵抗部２４で遮断され、気体温度検出部５側への熱伝導量が低減される。これにより、流量検出部４での発熱に起因する気体温度検出部５による空気の温度の検出精度の低下が抑えられ、空気の温度の検出精度が高められる。
【００５４】
なお、上記実施の形態５では、第１配線部２２Ｄの材料にアルミニウムを用いるものとしているが、第１配線部２２Ｄの材料はアルミニウムに限定されるものではなく、流量検出部４および気体温度検出部５の材料、ここでは白金より抵抗の温度依存性が小さい材料であればよく、例えば銅、金、銀等の金属、あるいはそれらのいずれかを主成分とする合金を用いることができる。
また、上記実施の形態５では、第１配線部２２Ｄの全領域をアルミニウムで作製するものとしているが、第１配線部２２Ｄの全領域をアルミニウムで作製する必要はなく、第１配線部２２Ｄの少なくとも一部をアルミニウムで作製すればよい。
【００５５】
また、上記実施の形態５では、第２配線部２３が流量検出部４および気体温度検出部５の材料（白金）と同じ材料で作製されているものとしているが、第２配線部２３を第１配線部２２Ｄと同じ材料で作製するようにしてもよい。この場合、温度変化に起因する電極端子６ｅ、６ｆ間の抵抗変化に対する第２配線部２３の抵抗変化の比率が極めて小さくなり、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が高められる。
【００５６】
実施の形態６．
図７はこの発明の実施の形態６に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面図である。
図７および図８において、気体温度検出用配線２１Ｅが、流量検出部４に沿って近接して該流量検出部４と略等しい長さに配設された第１配線部２２Ｅと、第１配線部２２Ｅから気体温度検出部５の櫛歯状パターンの端部に至るように配設され、一部に高熱抵抗部２４が形成された第２配線部２３とを有し、電極端子６ｅ、６ｆと気体温度検出部５の櫛歯状パターンの両端とを接続するように形成されている。そして、第１配線部２２Ｅおよび電極端子６ａ〜６ｆが流量検出部４および気体温度検出部５の材料、ここでは白金より抵抗の温度依存性が小さい材料で作製されている。
なお、この実施の形態６は、電極端子６ａ〜６ｆが第１配線部２２Ｅと同一材料で作製されている点を除いて、上記実施の形態５と同様に構成されている。
【００５７】
ここで、この気体流量・温度測定素子２０Ｅの製造方法について説明する。
まず、窒化シリコンを平板状基板２の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、平板状基板２上に絶縁性支持膜３を形成する。ついで、白金を絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば０．２μｍの厚さに成膜する。
ついで、写真製版、ウエットエッチング（あるいはドライエッチング）等の方法を用いて、白金膜をパターニングし、櫛歯状パターンの流量検出部４および気体温度検出部５、流量検出用配線７ａ〜７ｄおよび気体温度検出用配線２１Ｅを形成する。この時、第１配線部２２Ｅおよび電極端子６ａ〜６ｆに相当する部位が除去される。
ついで、アルミニウムを絶縁性支持膜３の表面に気体温度検出用配線２１Ｅの除去部分を連結するように、かつ、電極端子６ａ〜６ｆの形成領域に例えば０．２μｍの厚さに成膜する。
ついで、窒化シリコンを絶縁性支持膜３の表面の全面に例えば１μｍの厚さに成膜して、絶縁性保護膜８を形成する。その後、電極端子６ａ〜６ｆの上の絶縁性保護膜８を除去する。さらに、上記実施の形態５と同様にして、キャビティ９、１０を形成し、気体流量・温度測定素子２０Ｅを得る。
【００５８】
このように作製された気体流量・温度測定素子２０Ｅでは、第１配線部２２Ｅがアルミニウムで作製されているので、上記実施の形態５と同様に、温度変化に起因する電極端子６ｅ、６ｆ間の抵抗変化に対する第１配線部２２Ｅの抵抗変化の比率が極めて小さく、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が高められる。また、上記実施の形態５と同様に、流量検出部４および気体温度検出部５の膜厚を厚くすることなく第１配線部２２Ｅの膜厚を厚くすることができ、流量検出部４および気体温度検出部５の感度を低下させることなく、第１配線部２２Ｅの抵抗を下げることができる。そこで、電極端子６ｅ、６ｆ間の電気抵抗に対する第１配線部２２Ｅの電気抵抗の比率が小さくなり、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が高められる。
【００５９】
また、高熱抵抗部２４が第２配線部２３の一部に形成されているので、上記実施の形態５と同様に、流量検出部４での発熱に起因する気体温度検出部５による空気の温度の検出精度の低下が抑えられ、空気の温度の検出精度が高められる。
【００６０】
また、電極端子６ａ〜６ｆが白金に比べて硬度が低いアルミニウムで作製されているので、電極端子６ａ〜６ｆにワイヤボンディングした際、電極端子６ａ〜６ｆが緩衝層として機能し、平板状基板２へのダメージを低減することができる。また、電極端子６ａ〜６ｆを形成するアルミニウムはボンディングワイヤと同等の硬度を有しているので、ボンディングの安定性が向上される。このことにより、生産性および信頼性の高い気体流量・温度測定素子が得られる。
また、電極端子６ａ〜６ｆが流量検出部４および気体温度検出部５と異なる材料で作製されているので、流量検出部４および気体温度検出部５の膜厚を厚くすることなく電極端子６ａ〜６ｆの膜厚を厚くすることができる。そこで、流量検出部４および気体温度検出部５の感度を低下させることなく、ワイヤボンディングによる平板状基板２のダメージを低減させることができる。
【００６１】
なお、上記実施の形態６では、第１配線部２２Ｅおよび電極端子６ａ〜６ｆの材料にアルミニウムを用いるものとしているが、第１配線部２２Ｅおよび電極端子６ａ〜６ｆの材料はアルミニウムに限定されるものではなく、流量検出部４および気体温度検出部５の材料、ここでは白金より抵抗の温度依存性が小さい材料であればよい。そして、ワイヤボンディングによる平板状基板２のダメージを低減させることを考慮すれば、電極端子６ａ〜６ｆは平板状基板２より硬度が低く、一般的な金やアルミニウムを主成分としたボンディングワイヤと同等の硬度を有していることが望ましく、例えば銅、金、銀等の金属、あるいはそれらのいずれかを主成分とする合金を用いることができる。
【００６２】
また、上記実施の形態６では、第２配線部２３が流量検出部４および気体温度検出部５の材料（白金）と同じ材料で作製されているものとしているが、第２配線部２３を第１配線部２２Ｅと同じ材料で作製するようにしてもよい。この場合、温度変化に起因する電極端子６ｅ、６ｆ間の抵抗変化に対する第２配線部２３の抵抗変化の比率が極めて小さくなり、気体温度検出部５による空気の温度検出精度が高められる。
【００６３】
なお、上記各実施の形態では、流量検出部４と気体温度検出部５とが平板状基板２上に形成されている気体流量・温度測定素子について説明しているが、この発明は、これに限定されるものではない。例えば、特開平８−２１９８３８号公報に記載された従来技術では、流量検出用感熱抵抗体の空気温度特性を補償するための空気温度補償用抵抗素子と、内燃機関の燃料制御に用いるための空気温度を測定するための感熱抵抗素子とを別部材に支持しているが、これらの流量検出用感熱抵抗体、空気温度補償用抵抗素子および感熱抵抗素子を平板状基板２上に形成し、流量検出用感熱抵抗体に近接する配線部に上記各実施の形態の構成を適用するようにしてもよい。この場合、本願と同様の効果が得られるとともに、システムの一層の小型化が図られる。
【００６４】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されているような効果を奏する。
【００６５】
この発明によれば、平板状基板と、上記平板状基板の表面に形成された感熱抵抗膜からなる流量検出部と、上記平板状基板の表面に上記流量検出部から離反して形成された感熱抵抗膜からなる気体温度検出部と、上記流量検出部を挟んで上記気体温度検出部に相対するように上記平板状基板の表面端部に形成された流量検出用および気体温度検出用の電極端子と、上記流量検出用電極端子と上記流量検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された流量検出用配線と、上記気体温度検出用電極端子と上記気体温度検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された気体温度検出用配線と、上記流量検出部および上記気体温度検出部のそれぞれの下部に上記平板状基板の裏面側から形成されたキャビティとを備えた気体流量・温度測定素子において、上記気体温度検出用配線は、上記流量検出部に沿って近接して該流量検出部と略等しい長さに配設された第１配線部と、該第１配線部から上記気体温度検出部に至るように配設された第２配線部とを有し、高熱抵抗部が上記第２配線部の少なくとも一部に形成されている。そこで、流量検出部から第１配線部および第２配線部を介して気体温度検出部に熱移動が高熱抵抗部で抑えられるので、気体温度検出部による空気の温度検出精度が高められ、流量検出精度の高い小型の気体流量・温度測定素子が得られる。
【００６６】
また、上記高熱抵抗部は上記第２配線部の熱伝導断面積を小さくして構成されているので、高熱抵抗部を簡易に作製できる。
【００６７】
また、上記高熱抵抗部は上記第１および第２配線部に対して熱伝導率の小さい材料で構成されているので、高熱抵抗部を簡易に作製できる。
【００６８】
また、平板状基板と、上記平板状基板の表面に形成された感熱抵抗膜からなる流量検出部と、上記平板状基板の表面に上記流量検出部から離反して形成された感熱抵抗膜からなる気体温度検出部と、上記流量検出部を挟んで上記気体温度検出部に相対するように上記平板状基板の表面端部に形成された流量検出用および気体温度検出用の電極端子と、上記流量検出用電極端子と上記流量検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された流量検出用配線と、上記気体温度検出用電極端子と上記気体温度検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された気体温度検出用配線と、上記流量検出部および上記気体温度検出部のそれぞれの下部に上記平板状基板の裏面側から形成されたキャビティとを備えた気体流量・温度測定素子において、上記気体温度検出用配線は、上記流量検出部に沿って近接して該流量検出部と略等しい長さに配設された第１配線部と、該第１配線部から上記気体温度検出部に至るように配設された第２配線部とを有し、上記第１配線部が上記流量検出部および上記気体温度検出部に対して厚膜に形成されている。そこで、第１配線部の熱容量が大きくなり、流量検出部からの熱輸送に起因する第１配線部の温度上昇が小さいので、気体温度検出部による空気の温度検出精度が高められ、流量検出精度の高い小型の気体流量・温度測定素子が得られる。
【００６９】
また、上記流量検出用および気体温度検出用の電極端子が上記第１配線部と同材料で同膜厚に形成されているので、電極端子へのワイヤボンディングに起因する平板状基板へのダメージが低減される。
【００７０】
また、平板状基板と、上記平板状基板の表面に形成された感熱抵抗膜からなる流量検出部と、上記平板状基板の表面に上記流量検出部から離反して形成された感熱抵抗膜からなる気体温度検出部と、上記流量検出部を挟んで上記気体温度検出部に相対するように上記平板状基板の表面端部に形成された流量検出用および気体温度検出用の電極端子と、上記流量検出用電極端子と上記流量検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された流量検出用配線と、上記気体温度検出用電極端子と上記気体温度検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された気体温度検出用配線と、上記流量検出部および上記気体温度検出部のそれぞれの下部に上記平板状基板の裏面側から形成されたキャビティとを備えた気体流量・温度測定素子において、上記気体温度検出用配線は、上記流量検出部に沿って近接して該流量検出部と略等しい長さに配設された第１配線部と、該第１配線部から上記気体温度検出部に至るように配設された第２配線部とを有し、上記第１配線部の少なくとも一部が上記流量検出部および上記気体温度検出部に対して電気抵抗の温度依存性の小さい材料で構成されている。そこで、温度変化に起因する気体温度検出用電極端子間の抵抗変化に対する第１配線部の抵抗変化の比率が小さくなるので、気体温度検出部による空気の温度検出精度が高められ、流量検出精度の高い小型の気体流量・温度測定素子が得られる。
【００７１】
また、電気抵抗の温度依存性の小さい材料で構成された上記第１配線部の部位が上記流量検出部および上記気体温度検出部に対して厚膜に形成されているので、第１配線部の電気抵抗が小さくなり、気体温度検出用電極端子間の電気抵抗に対する第１配線部の電気抵抗の比率が小さくなり、気体温度検出部による空気の温度検出精度が高められる。
【００７２】
また、上記流量検出用および気体温度検出用の電極端子が電気抵抗の温度依存性の小さい材料で構成された上記第１配線部の部位と同材料で同膜厚に形成されているので、電極端子へのワイヤボンディングに起因する平板状基板へのダメージが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
【図２】 この発明の実施の形態２に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態３に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
【図５】 この発明の実施の形態４に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
【図６】 この発明の実施の形態５に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
【図７】 この発明の実施の形態６に係る気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
【図８】 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面図である。
【図９】 従来の気体流量・温度測定素子を示す上面図である。
【図１０】 図９のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【符号の説明】
２ 平板状基板、４ 流量検出部、５ 気体温度検出部、６ａ〜６ｆ 電極端子、７ａ〜７ｄ 流量検出用配線、９、１０ キャビティ、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ 気体流量・温度測定素子、２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ 気体温度検出用配線、２２、２２Ｂ、２２Ｄ、２２Ｅ 第１配線部、２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ 第２配線部、２４、２５ 高熱抵抗部。
Claims (8)
- 平板状基板と、上記平板状基板の表面に形成された感熱抵抗膜からなる流量検出部と、上記平板状基板の表面に上記流量検出部から離反して形成された感熱抵抗膜からなる気体温度検出部と、上記流量検出部を挟んで上記気体温度検出部に相対するように上記平板状基板の表面端部に形成された流量検出用および気体温度検出用の電極端子と、上記流量検出用電極端子と上記流量検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された流量検出用配線と、上記気体温度検出用電極端子と上記気体温度検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された気体温度検出用配線と、上記流量検出部および上記気体温度検出部のそれぞれの下部に上記平板状基板の裏面側から形成されたキャビティとを備えた気体流量・温度測定素子において、
上記気体温度検出用配線は、上記流量検出部に沿って近接して該流量検出部と略等しい長さに配設された第１配線部と、該第１配線部から上記気体温度検出部に至るように配設された第２配線部とを有し、高熱抵抗部が上記第２配線部の少なくとも一部に形成されていることを特徴とする気体流量・温度測定素子。 - 上記高熱抵抗部は上記第２配線部の熱伝導断面積を小さくして構成されていることを特徴とする請求項１記載の気体流量・温度測定素子。
- 上記高熱抵抗部は上記第１および第２配線部に対して熱伝導率の小さい材料で構成されていることを特徴とする請求項１記載の気体流量・温度測定素子。
- 平板状基板と、上記平板状基板の表面に形成された感熱抵抗膜からなる流量検出部と、上記平板状基板の表面に上記流量検出部から離反して形成された感熱抵抗膜からなる気体温度検出部と、上記流量検出部を挟んで上記気体温度検出部に相対するように上記平板状基板の表面端部に形成された流量検出用および気体温度検出用の電極端子と、上記流量検出用電極端子と上記流量検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された流量検出用配線と、上記気体温度検出用電極端子と上記気体温度検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された気体温度検出用配線と、上記流量検出部および上記気体温度検出部のそれぞれの下部に上記平板状基板の裏面側から形成されたキャビティとを備えた気体流量・温度測定素子において、
上記気体温度検出用配線は、上記流量検出部に沿って近接して該流量検出部と略等しい長さに配設された第１配線部と、該第１配線部から上記気体温度検出部に至るように配設された第２配線部とを有し、上記第１配線部が上記流量検出部および上記気体温度検出部に対して厚膜に形成されていることを特徴とする気体流量・温度測定素子。 - 上記流量検出用および気体温度検出用の電極端子が上記第１配線部と同材料で同膜厚に形成されていることを特徴とする請求項４記載の気体流量・温度測定素子。
- 平板状基板と、上記平板状基板の表面に形成された感熱抵抗膜からなる流量検出部と、上記平板状基板の表面に上記流量検出部から離反して形成された感熱抵抗膜からなる気体温度検出部と、上記流量検出部を挟んで上記気体温度検出部に相対するように上記平板状基板の表面端部に形成された流量検出用および気体温度検出用の電極端子と、上記流量検出用電極端子と上記流量検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された流量検出用配線と、上記気体温度検出用電極端子と上記気体温度検出部とを接続するように上記平板状基板の表面に形成された気体温度検出用配線と、上記流量検出部および上記気体温度検出部のそれぞれの下部に上記平板状基板の裏面側から形成されたキャビティとを備えた気体流量・温度測定素子において、
上記気体温度検出用配線は、上記流量検出部に沿って近接して該流量検出部と略等しい長さに配設された第１配線部と、該第１配線部から上記気体温度検出部に至るように配設された第２配線部とを有し、上記第１配線部の少なくとも一部が上記流量検出部および上記気体温度検出部に対して電気抵抗の温度依存性の小さい材料で構成されていることを特徴とする気体流量・温度測定素子。 - 電気抵抗の温度依存性の小さい材料で構成された上記第１配線部の部位が上記流量検出部および上記気体温度検出部に対して厚膜に形成されていることを特徴とする請求項６記載の気体流量・温度測定素子。
- 上記流量検出用および気体温度検出用の電極端子が電気抵抗の温度依存性の小さい材料で構成された上記第１配線部の部位と同材料で同膜厚に形成されていることを特徴とする請求項７記載の気体流量・温度測定素子。
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