JP4622114B2

JP4622114B2 - Flow sensor

Info

Publication number: JP4622114B2
Application number: JP2001035938A
Authority: JP
Inventors: 加納　　一彦; 敏雅山本; 泰河野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2021-02-13
Also published as: JP2002243517A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体プロセスにより製造されるフローセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体プロセスにより製造されるフローセンサは、基板の表面に絶縁膜や導体膜からなる薄膜層が形成され、薄膜層を残して基板に空洞部が設けられることにより、空洞部上に薄膜層からなる薄膜部が形成されている。
【０００３】
そして、この薄膜部における導体膜でヒータや測温体等が構成され、薄膜部の表面における流体の流れによるヒータの放熱量を測温体で検出することにより流量を検出するようになっている。
【０００４】
この様なフローセンサでは、薄膜部にヒータ等が形成されており、薄膜部では膜厚が薄いため熱容量が低いことから、ヒータのわずかな放熱量変化を検出することができ、応答性が高くなっていると共に、消費電力を低減することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、薄膜部は膜厚が薄いため強度が低くて破壊され易くなっている。特に、高流量の流体を測定する場合、薄膜部の表面側を流れる流体の速度が大きくなり薄膜部の表面側における圧力が低下するのに対して、薄膜部の裏面側ではほとんど流体が流れないため、薄膜部の表面側と裏面側における差圧が大きくなり、この圧力により薄膜部が破壊される恐れがある。
【０００６】
また、車両等の内燃機関の空燃比制御に用いられるフローセンサは例えばエアダクト内に配置されるため、空気脈動やバックファイヤ等によって薄膜部に対して急激に圧力が加わることがある。その結果、薄膜部の表面側と裏面側における差圧が大きくなり、薄膜部が破壊される恐れがある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、薄膜部の破壊を抑制することができるフローセンサを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、基板（１）の表面に形成された薄膜層（２〜４）と、基板の裏面側から薄膜層を残して形成された空洞部（６）と、空洞部上に残された薄膜層からなる薄膜部（７）と、薄膜層に対する基板の反対側と空洞部とを連通する基板表面に垂直な貫通孔（８）とを有することを特徴としている。
【０００９】
本発明では、貫通孔を設けることにより、薄膜部の表面側と裏面側との差圧を低減することができる。従って、薄膜部の破壊を抑制することができる。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明の様に、請求項１の発明の貫通孔の断面形状を略円形にすることができる。この場合、例えば薄膜部に貫通孔を形成すると貫通孔の側壁において応力が集中することを抑制できる。
【００１８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図に示す実施形態について説明する。図１は本実施形態のエアフローセンサ（以下、単にフローセンサという）１０の模式的な斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面に相当する部位の概略断面図である。また、図３は薄膜部７の周辺の上面図である。
【００２０】
基板１の表面には下部膜２と上部膜３と配線４とからなる薄膜層が形成され、下部膜２と上部膜３との間に膜構成の配線４が配置されている。ここで、基板１は例えばＳｉからなるものを用いることができる。また、下部膜２は、基板１側から順に例えばＳｉ₃Ｎ₄膜とＳｉＯ₂膜が積層されてなり、上部膜３は、基板１側から順に例えばＳｉＯ₂膜とＳｉ₃Ｎ₄膜が積層されてなる。また、配線４としては、Ｐｔ（白金）やポリシリコン、ＮｉＣｒ等を用いることができる。
【００２１】
基板１の裏面側にはＳｉ₃Ｎ₄膜等の絶縁膜５が設けられ、この絶縁膜５の開口部から薄膜層２〜４を残して空洞部６が形成されている。そして、空洞部６上に残された薄膜層２〜４によって薄膜部７が形成されている。この薄膜部７の平面形状は多角形になっており、本実施形態では正方形になっている。
【００２２】
また、この薄膜部７に蛇行状の配線４からなるヒータ４ａが形成されている。また、薄膜部７のうちヒータ４ａよりも図１の白抜き矢印で示される流体の順流方向の上流側において、蛇行状の配線４からなる測温体４ｂが形成されている。また、基板１上における測温体４ｂの上流側に、蛇行状の配線４からなる流体温度計４ｃが形成されている。また、ヒータ４ａ、測温体４ｂ、流体温度計４ｃと電気的に接続された配線４によって基板１の表面には電極取り出し部４ｄが形成されている。
【００２３】
また、薄膜部７において、薄膜層２〜４に対する基板１の反対側（以下、表面側という）と空洞部６とを連通する貫通孔８が形成されている。本実施形態では、薄膜部７の端部、具体的には、薄膜部７における測温体４ｂの上流側の端部に貫通孔８が形成されている。この貫通孔８の断面形状は略円形になっている。ここで略円形とは、貫通孔８の壁面において曲率が極端に大きい部位が存在しないような円を示し、楕円なども含まれるものとする。
【００２４】
このようなフローセンサ１０では、流体温度計４ｃから得られる流体温度よりも高い温度になるようにヒータ４ａを駆動する。そして、流体が流れることにより、図の白抜き矢印で示す順流においては、測温体４ｂは熱を奪われて温度が下がり、白抜き矢印の逆方向である逆流では熱が運ばれて温度が上がる。従って、この測温体４ｂと流体温度計４ｃとの温度差を電極取り出し部４ｄから電圧変化等として取り出すことで流体の流量及び流れ方向が検出される。
【００２５】
次に、この様なフローセンサ１０の製造方法を簡単に説明する。まず、基板１を用意し、基板１の表面に下部膜２を形成する。そして、下部膜２上に配線４となる膜（Ｐｔ膜等）を形成し、パターニングすることによりヒータ４ａ等の配線４を形成する。その後、配線４上に上部膜３を形成する。
【００２６】
続いて、基板１の裏面側に形成された絶縁膜５のうち空洞部６を形成する予定の部位を開口し、ＴＭＡＨ溶液やＫＯＨ溶液等を用いて、基板１の裏面側から下部膜２が露出するまで基板１をエッチングして空洞部６を形成する。
【００２７】
その後、基板１の表面側（上部膜３の上）にレジストを形成し、レジストのうち貫通孔８を形成する予定の部位を開口する。そして、薄膜層２〜４をエッチングすることにより貫通孔８を形成する。以上のようにしてフローセンサ１０が完成する。
【００２８】
本実施形態の様に貫通孔８を設けることにより、薄膜層２〜４の表面側と空洞部６との間で流体が流通することができる。従って、薄膜部７の表面側と裏面側との差圧を低減することができるため、薄膜部７の破壊を抑制することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、薄膜部７に貫通孔８を設けており、薄膜部７では膜厚が薄くなっているため、貫通孔８の深さは小さくて良い。従って、容易に貫通孔８を形成することができる。また、貫通孔８の断面形状を略円形にしているため、貫通孔８の側壁において応力が集中することを抑制できる。
（第２実施形態）
図４は本実施形態のフローセンサ１０の概略断面図であり、図５は薄膜部７の周辺の上面図である。本実施形態は、第１実施形態と比較して貫通孔８を設ける位置が異なるものである。以下、主として第１実施形態と異なる部分について述べ、図４及び図５中、図２及び図３と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００３０】
本実施形態では、貫通孔８が薄膜部７の平面形状に対するｎ回対称軸の次数の整数倍と同じ数だけ設けられている。ここで、ｎ回対称軸とは、ある幾何学的図形を回転毎に回転前の図形と重ねることができるようにして、等角度にｎ回回転させ、合計３６０°回転させる場合の回転対称軸を示し、このときのｎをｎ回対称軸の次数という。
【００３１】
具体的には、薄膜部７の平面形状が正方形になっており、対称軸の次数は２と４、つまり、２回対称軸と４回対称軸とが存在するため、貫通孔８は４個設けられている。また、貫通孔８は対称に配置されており、具体的には、薄膜部７の端部のうち正方形の各辺の中央付近に配置されている。
【００３２】
また、薄膜部７の端部は薄膜部７に応力が加わった場合に、応力が集中する部位の一つである。
【００３３】
本実施形態では、応力が集中する部位において貫通孔８を設けているため、貫通孔８が変形することにより応力の集中を緩和することができる。また、薄膜部７の平面形状に対して対称に貫通孔８を設けることにより、薄膜部７に加わる応力を均等に緩和することができる。従って薄膜部７の破壊を更に抑制することができる。その他、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００３４】
（第３実施形態）
図６は本実施形態のフローセンサ１０における薄膜部７の周辺の上面図である。本実施形態は、第１実施形態と比較して貫通孔８を設ける位置が異なるものである。以下、主として第１実施形態と異なる部分について述べ、図６中、図３と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００３５】
本実施形態では、薄膜部７のうち端部と中央部との間に貫通孔８が形成されている。この貫通孔８が形成されている部位は、薄膜部７が応力を受けて変形した際に、薄膜部７のうち曲がりによる応力が周囲よりも小さくなっている部位、つまり、曲率が周囲よりも小さくなる部位である。具体的には、薄膜部７の曲率が０になる部位に貫通孔８が形成されている。
【００３６】
一般に、薄膜部７が変形した際に薄膜部７に発生する応力には、薄膜部７の伸びによるものと薄膜部７の曲がりによるものとがある。このうち、薄膜部７の伸びによる応力とは、薄膜部７の全体の長さが変化すること、つまり薄膜部７における厚み方向の中央を通る仮想的な軸である中立軸の長さが変化することにより薄膜部７に一様に加わる応力である。また、薄膜部７の曲がりによる応力とは、薄膜部７の曲がりの程度に依存して曲率に比例し、薄膜部７に局部的に加わる応力である。
【００３７】
薄膜部７の伸びによる応力は、薄膜部７全体に加わるのに対して、薄膜部７の曲がりによる応力は、曲がっている部位に局部的に加わる。そのため、仮に、薄膜部７の曲がりによる応力が大きい部位に貫通孔８を設けると、応力が集中した薄膜部７の表面或は裏面における貫通孔８の壁面から亀裂が入り、貫通孔８が薄膜部７の破壊の起点となる恐れがある。
【００３８】
それに対して、本実施形態では薄膜部７のうち曲がりによる応力が周囲よりも小さくなっている部位に貫通孔８を設けているため、貫通孔８が薄膜部７の破壊の起点となることを抑制することができる。その他、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、薄膜部７の各部位における曲率はシミュレーション等により求めることができる。
【００３９】
（第４実施形態）
図７は本実施形態のフローセンサ１０の概略断面図であり、図８は薄膜部７の周辺の上面図である。本実施形態は、第１実施形態と比較して貫通孔８を設ける位置が異なるものである。以下、主として第１実施形態と異なる部分について述べ、図７及び図８中、図２及び図３と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
本実施形態では、基板１に貫通孔８が形成されている。具体的には、基板１の表面上の薄膜層２〜４のうち薄膜部７ではない部位から空洞部６の側壁面に向けて貫通孔８が形成されている。この様な貫通孔８を形成する場合は、例えば空洞部６を形成した後、薄膜層２〜４をエッチングした後、基板１をエッチングすれば良い。
【００４１】
上記各実施形態では薄膜部７に貫通孔８を形成している。しかし、フローセンサ１０はエアダクト等に配置されており、薄膜部７にゴミ等が衝突する恐れがある。この様な場合は、薄膜部７に貫通孔８を形成せずに薄膜部７全体でゴミによる衝撃を受けた方が有利であると思われる。従って、本実施形態の様に、基板１に貫通孔８を設けることにより、ゴミの衝撃に耐え、かつ、薄膜部７の表面側と裏面側における差圧を緩和して、薄膜部７の破壊を抑制することができる。
【００４２】
（他の実施形態）
図９は他の実施形態に係る薄膜部７の周辺の上面図である。図９に示すように、薄膜部７のほぼ中央部に貫通孔８を設けても良い。この部位は、薄膜部７のたわみによる応力が集中する部位である。これにより、貫通孔８が変形することにより応力の集中を緩和することができる。
【００４３】
なお、上記第２実施形態及び図９に示す他の実施形態では、薄膜部７における応力が集中する部位に貫通孔８を形成し、貫通孔８の変形により応力の集中を緩和している。但し、応力のうち特に薄膜部７の曲がりによる応力が大きい部位には、上記第３実施形態に示したように貫通孔８を形成しない様にする。
【００４４】
また、上記第２実施形態では、正方形となっている薄膜部７の各辺の中央付近に貫通孔８を形成しているが、各辺の中央付近ではなく角部に近い部位や角部に形成しても良い。また、薄膜部７の中心側に貫通孔８を形成しても良い。
【００４５】
上記第３及び第４実施形態では貫通孔８を１つのみ設けているが、複数個の貫通孔８を設けても良い。この場合、第２実施形態の様に各貫通孔８が対称に配置されるようにすると望ましい。
【００４６】
また、上記第２実施形態では貫通孔８を４個設けているが、平面形状が正方形の薄膜部７では２回対称軸も存在するため、２個の貫通孔８を対称に設けても同様の効果を得ることができる。また、貫通孔８を例えば８個設けるようにしても良い。
【００４７】
また、平面形状が略正六角形の薄膜部７ではｎ回対称軸の次数は３と６、つまり、３回対称軸と６回対称軸が存在するため、３個又は６個の貫通孔８を対称に配置すると望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るフローセンサの斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るフローセンサの概略断面図である。
【図３】第１実施形態に係るフローセンサの薄膜部付近の上面図である。
【図４】第２実施形態に係るフローセンサの概略断面図である。
【図５】第２実施形態に係るフローセンサの薄膜部付近の上面図である。
【図６】第３実施形態に係るフローセンサの薄膜部付近の上面図である。
【図７】第４実施形態に係るフローセンサの概略断面図である。
【図８】第４実施形態に係るフローセンサの薄膜部付近の上面図である。
【図９】他の実施形態に係るフローセンサの薄膜部付近の上面図である。
【符号の説明】
１…基板、２…下部膜、３…上部膜、４…配線、６…空洞部、７…薄膜部、
８…貫通孔。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flow sensor manufactured by a semiconductor process.
[0002]
[Prior art]
A flow sensor manufactured by a semiconductor process is formed of a thin film layer on a cavity portion by forming a thin film layer made of an insulating film or a conductor film on the surface of the substrate, and leaving a thin film layer in the substrate. A thin film portion is formed.
[0003]
The conductor film in the thin film portion constitutes a heater, a temperature measuring body, and the like, and the flow rate is detected by detecting the amount of heat released from the heater by the flow of fluid on the surface of the thin film portion. .
[0004]
In such a flow sensor, a heater or the like is formed in the thin film part, and since the heat capacity is low because the film thickness is thin in the thin film part, a slight change in the amount of heat released from the heater can be detected, and the responsiveness is high. In addition, power consumption can be reduced.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the thin film portion is thin, its strength is low and it is easily destroyed. In particular, when measuring a high flow rate fluid, the velocity of the fluid flowing on the surface side of the thin film portion increases and the pressure on the surface side of the thin film portion decreases, whereas almost no fluid flows on the back side of the thin film portion. Therefore, the differential pressure between the front surface side and the back surface side of the thin film portion becomes large, and the thin film portion may be destroyed by this pressure.
[0006]
Moreover, since the flow sensor used for air-fuel ratio control of internal combustion engines, such as a vehicle, is arrange | positioned in an air duct, for example, a pressure may be suddenly applied with respect to a thin film part by an air pulsation, a backfire, etc. As a result, the differential pressure between the front surface side and the back surface side of the thin film portion increases, and the thin film portion may be destroyed.
[0007]
An object of this invention is to provide the flow sensor which can suppress destruction of a thin film part in view of the said problem.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the thin film layer (2-4) formed on the surface of the substrate (1) and the cavity formed by leaving the thin film layer from the back surface side of the substrate. (6), a thin film portion (7) made of a thin film layer left on the cavity, and a through hole (8) perpendicular to the substrate surface that communicates the opposite side of the substrate to the thin film layer and the cavity. It is characterized by that.
[0009]
In the present invention, by providing the through hole, the differential pressure between the front surface side and the back surface side of the thin film portion can be reduced. Therefore, destruction of the thin film portion can be suppressed.
[0017]
Further, like the invention described in claim 2 , the cross-sectional shape of the through hole of the invention of claim 1 can be made substantially circular. In this case, for example, if a through hole is formed in the thin film portion, it is possible to suppress the concentration of stress on the side wall of the through hole.
[0018]
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments shown in the drawings will be described. FIG. 1 is a schematic perspective view of an air flow sensor (hereinafter simply referred to as a flow sensor) 10 of the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a portion corresponding to a cross section taken along the line AA of FIG. FIG. 3 is a top view of the periphery of the thin film portion 7.
[0020]
A thin film layer composed of a lower film 2, an upper film 3 and a wiring 4 is formed on the surface of the substrate 1, and a wiring 4 having a film configuration is disposed between the lower film 2 and the upper film 3. Here, the substrate 1 may be made of, for example, Si. The lower film 2 is formed by laminating, for example, a Si ₃ N ₄ film and a SiO ₂ film in order from the substrate 1 side, and the upper film 3 is formed by laminating, for example, a SiO ₂ film and a Si ₃ N ₄ film in order from the substrate 1 side. Being done. As the wiring 4, Pt (platinum), polysilicon, NiCr, or the like can be used.
[0021]
An insulating film 5 such as a Si ₃ N ₄ film is provided on the back side of the substrate 1, and a cavity 6 is formed leaving the thin film layers 2 to 4 from the opening of the insulating film 5. The thin film portion 7 is formed by the thin film layers 2 to 4 left on the cavity portion 6. The planar shape of the thin film portion 7 is a polygon, and is a square in this embodiment.
[0022]
In addition, a heater 4 a made up of meandering wiring 4 is formed in the thin film portion 7. Further, a temperature measuring body 4b made of meandering wiring 4 is formed in the thin film portion 7 upstream of the heater 4a in the forward flow direction of the fluid indicated by the white arrow in FIG. In addition, a fluid thermometer 4c including a meandering wiring 4 is formed on the substrate 1 upstream of the temperature measuring element 4b. Further, an electrode extraction portion 4d is formed on the surface of the substrate 1 by the wiring 4 electrically connected to the heater 4a, the temperature measuring body 4b, and the fluid thermometer 4c.
[0023]
Further, in the thin film portion 7, a through-hole 8 is formed that communicates the opposite side (hereinafter referred to as the surface side) of the substrate 1 with respect to the thin film layers 2 to 4 and the cavity portion 6. In this embodiment, the through-hole 8 is formed in the edge part of the thin film part 7, specifically, the upstream edge part of the temperature measuring body 4b in the thin film part 7. FIG. The cross-sectional shape of the through hole 8 is substantially circular. Here, “substantially circular” refers to a circle in which there is no portion having an extremely large curvature on the wall surface of the through-hole 8, and includes an ellipse and the like.
[0024]
In such a flow sensor 10, the heater 4a is driven so that the temperature is higher than the fluid temperature obtained from the fluid thermometer 4c. As the fluid flows, in the forward flow indicated by the white arrow in the figure, the temperature measuring body 4b is deprived of heat and the temperature decreases, and in the reverse flow in the reverse direction of the white arrow, the heat is carried and the temperature is reduced. Go up. Therefore, the flow rate and the flow direction of the fluid are detected by extracting the temperature difference between the temperature measuring body 4b and the fluid thermometer 4c as a voltage change or the like from the electrode extraction portion 4d.
[0025]
Next, a method for manufacturing such a flow sensor 10 will be briefly described. First, the substrate 1 is prepared, and the lower film 2 is formed on the surface of the substrate 1. Then, a film (Pt film or the like) to be the wiring 4 is formed on the lower film 2 and patterned to form the wiring 4 such as the heater 4a. Thereafter, the upper film 3 is formed on the wiring 4.
[0026]
Subsequently, a portion of the insulating film 5 formed on the back surface side of the substrate 1 is opened at a site where the cavity 6 is to be formed, and the lower film 2 is formed from the back surface side of the substrate 1 using a TMAH solution, a KOH solution, or the like. The substrate 1 is etched until it is exposed to form the cavity 6.
[0027]
Thereafter, a resist is formed on the surface side of the substrate 1 (on the upper film 3), and a portion of the resist where a through hole 8 is to be formed is opened. And the through-hole 8 is formed by etching the thin film layers 2-4. The flow sensor 10 is completed as described above.
[0028]
By providing the through hole 8 as in the present embodiment, fluid can flow between the surface side of the thin film layers 2 to 4 and the cavity 6. Therefore, since the differential pressure between the front surface side and the back surface side of the thin film portion 7 can be reduced, the destruction of the thin film portion 7 can be suppressed.
[0029]
Further, in the present embodiment, the through hole 8 is provided in the thin film portion 7, and the thickness of the thin film portion 7 is thin, so the depth of the through hole 8 may be small. Therefore, the through hole 8 can be easily formed. Further, since the cross-sectional shape of the through hole 8 is substantially circular, it is possible to suppress stress concentration on the side wall of the through hole 8.
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the flow sensor 10 of the present embodiment, and FIG. 5 is a top view of the periphery of the thin film portion 7. This embodiment differs in the position which provides the through-hole 8 compared with 1st Embodiment. In the following, parts different from the first embodiment will be mainly described, and in FIGS. 4 and 5, the same parts as those in FIGS.
[0030]
In this embodiment, the same number of through holes 8 as the integer multiple of the order of the n-fold symmetry axis with respect to the planar shape of the thin film portion 7 are provided. Here, the n-fold symmetry axis means a rotation symmetry axis in the case where a certain geometric figure is overlapped with the figure before the rotation every rotation, and is rotated n times at the same angle and rotated 360 degrees in total. Where n is the order of the n-fold symmetry axis.
[0031]
Specifically, the planar shape of the thin film portion 7 is square, and the order of the symmetry axis is 2 and 4, that is, there are two-fold symmetry axes and four-fold symmetry axes, so there are four through holes 8. Is provided. Further, the through holes 8 are arranged symmetrically, and specifically, are arranged near the center of each side of the square among the end portions of the thin film portion 7.
[0032]
Further, the end of the thin film portion 7 is one of the portions where stress is concentrated when stress is applied to the thin film portion 7.
[0033]
In this embodiment, since the through-hole 8 is provided in the site | part where stress concentrates, stress concentration can be relieve | moderated when the through-hole 8 deform | transforms. In addition, by providing the through holes 8 symmetrically with respect to the planar shape of the thin film portion 7, the stress applied to the thin film portion 7 can be alleviated evenly. Therefore, the destruction of the thin film portion 7 can be further suppressed. In addition, the same effects as those of the first embodiment can be exhibited.
[0034]
(Third embodiment)
FIG. 6 is a top view of the periphery of the thin film portion 7 in the flow sensor 10 of the present embodiment. This embodiment differs in the position which provides the through-hole 8 compared with 1st Embodiment. In the following, parts different from the first embodiment will be mainly described, and in FIG. 6, the same parts as those in FIG.
[0035]
In the present embodiment, the through hole 8 is formed between the end portion and the center portion of the thin film portion 7. When the thin film portion 7 is deformed by receiving stress, the portion where the through hole 8 is formed is a portion of the thin film portion 7 where the stress due to bending is smaller than the surroundings, that is, the curvature is higher than the surroundings. It is a smaller part. Specifically, the through-hole 8 is formed in a portion where the curvature of the thin film portion 7 becomes zero.
[0036]
In general, the stress generated in the thin film portion 7 when the thin film portion 7 is deformed includes an elongation caused by the thin film portion 7 and a bending caused by the thin film portion 7. Among these, the stress due to the elongation of the thin film portion 7 means that the entire length of the thin film portion 7 changes, that is, the length of the neutral axis that is a virtual axis passing through the center of the thin film portion 7 in the thickness direction changes. Thus, the stress is uniformly applied to the thin film portion 7. The stress due to the bending of the thin film portion 7 is a stress that is proportional to the curvature depending on the degree of bending of the thin film portion 7 and is locally applied to the thin film portion 7.
[0037]
The stress due to the elongation of the thin film portion 7 is applied to the entire thin film portion 7, whereas the stress due to the bending of the thin film portion 7 is locally applied to the bent portion. Therefore, if the through hole 8 is provided in a portion where the stress due to the bending of the thin film portion 7 is large, a crack is generated from the wall surface of the through hole 8 on the front surface or the back surface of the thin film portion 7 where the stress is concentrated. There is a risk of starting the destruction of the part 7.
[0038]
On the other hand, in the present embodiment, since the through hole 8 is provided in a portion of the thin film portion 7 where the stress due to bending is smaller than the surroundings, the through hole 8 serves as a starting point for the destruction of the thin film portion 7. Can be suppressed. In addition, the same effects as those of the first embodiment can be exhibited. In addition, the curvature in each site | part of the thin film part 7 can be calculated | required by simulation etc.
[0039]
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the flow sensor 10 of the present embodiment, and FIG. 8 is a top view of the periphery of the thin film portion 7. This embodiment differs in the position which provides the through-hole 8 compared with 1st Embodiment. In the following, parts different from those of the first embodiment will be mainly described, and in FIGS. 7 and 8, the same parts as those in FIGS.
[0040]
In the present embodiment, a through hole 8 is formed in the substrate 1. Specifically, a through hole 8 is formed from a portion of the thin film layers 2 to 4 on the surface of the substrate 1 that is not the thin film portion 7 toward the side wall surface of the cavity portion 6. When such a through-hole 8 is formed, for example, the substrate 1 may be etched after the thin film layers 2 to 4 are etched after the cavity 6 is formed.
[0041]
In each of the above embodiments, the through hole 8 is formed in the thin film portion 7. However, the flow sensor 10 is disposed in an air duct or the like, and there is a possibility that dust or the like may collide with the thin film portion 7. In such a case, it seems that it is more advantageous that the thin film part 7 as a whole is impacted by dust without forming the through hole 8 in the thin film part 7. Therefore, as in the present embodiment, by providing the through-hole 8 in the substrate 1, it can withstand the impact of dust and reduce the differential pressure between the front surface side and the back surface side of the thin film portion 7, thereby destroying the thin film portion 7. Can be suppressed.
[0042]
(Other embodiments)
FIG. 9 is a top view of the periphery of the thin film portion 7 according to another embodiment. As shown in FIG. 9, a through hole 8 may be provided in the substantially central portion of the thin film portion 7. This part is a part where stress due to the deflection of the thin film portion 7 is concentrated. Thereby, concentration of stress can be relieved when the through-hole 8 deform | transforms.
[0043]
In the second embodiment and the other embodiments shown in FIG. 9, the through hole 8 is formed in a portion where the stress is concentrated in the thin film portion 7, and the stress concentration is mitigated by the deformation of the through hole 8. However, as shown in the third embodiment, the through hole 8 is not formed in a portion where the stress due to the bending of the thin film portion 7 is particularly large.
[0044]
Moreover, in the said 2nd Embodiment, although the through-hole 8 is formed in the center vicinity of each edge | side of the thin film part 7 which is a square, it is not near the center of each edge | side, but the site | part and corner | angular part near a corner | angular part. It may be formed. Further, the through hole 8 may be formed on the center side of the thin film portion 7.
[0045]
In the third and fourth embodiments, only one through hole 8 is provided, but a plurality of through holes 8 may be provided. In this case, it is desirable to arrange the through holes 8 symmetrically as in the second embodiment.
[0046]
In the second embodiment, four through-holes 8 are provided. However, since the thin film portion 7 having a square planar shape also has a two-fold symmetry axis, the two through-holes 8 are provided symmetrically. The effect of can be obtained. Further, for example, eight through holes 8 may be provided.
[0047]
Further, in the thin-film portion 7 having a substantially regular hexagonal plane shape, the order of the n-fold symmetry axis is 3 and 6, that is, the three-fold symmetry axis and the six-fold symmetry axis exist. It is desirable to arrange them symmetrically.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a flow sensor according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the flow sensor according to the first embodiment.
FIG. 3 is a top view of the vicinity of a thin film portion of the flow sensor according to the first embodiment.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a flow sensor according to a second embodiment.
FIG. 5 is a top view of the vicinity of a thin film portion of a flow sensor according to a second embodiment.
FIG. 6 is a top view of the vicinity of a thin film portion of a flow sensor according to a third embodiment.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a flow sensor according to a fourth embodiment.
FIG. 8 is a top view of the vicinity of a thin film portion of a flow sensor according to a fourth embodiment.
FIG. 9 is a top view of the vicinity of a thin film portion of a flow sensor according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Lower film, 3 ... Upper film, 4 ... Wiring, 6 ... Hollow part, 7 ... Thin film part,
8 ... through hole.

Claims

The thin film layer (2-4) formed on the surface of the substrate (1), the cavity (6) formed leaving the thin film layer from the back side of the substrate, and the remaining on the cavity A thin film portion (7) formed of a thin film layer; and a through hole (8) perpendicular to the substrate surface that communicates the opposite side of the substrate to the thin film layer and the cavity portion, and the through hole is formed in the substrate . flow sensor according to claim and Turkey have been formed.

The flow sensor according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of the through hole is substantially circular .