JP4752007B2 - 熱線流速センサ及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、熱線流速センサ及びその製造方法に関する。
熱線流速センサは、自動車や航空機等の速度制御に用いられ、ガス流が角速度によって偏向することにより熱線の電気抵抗が変化することを利用して、角速度の検出を行う。このような熱線流速センサの構造については、例えば特許文献１及び非特許文献１に開示されている。
非特許文献１には、絶縁体基部に支持された、プロングと呼ばれる１対の支持針の先端同士を熱線で接続することで構成された熱線流速センサの構成が開示されている。
図１７に、従来の熱線流速センサの原理的な構成を示す。図１７は、熱線流速センサのセンサ部の斜視図を模式的に表す。この熱線流速センサでは、基板１００上に４個のピン状の電極１０２、１０４、１０６、１０８がそれぞれ独立して植設される。一対の電極１０２、１０４間には、半田付けや溶接等で熱線１１０が張設される。また、一対の電極１０６、１０８間には、半田付けや溶接等で熱線１１２が張設される。
熱線１１０、１１２にはそれぞれ電流が流され、ガス流１１４が当てられる。そして、外部から与えられた角速度によりガス流１１４が偏向すると、熱線１１０、１１２に温度差が生じ、熱線１１０、１１２の電気抵抗の差が変化する。そこで、この電気抵抗の変化を検出することで、該変化に対応した角速度が検出可能となる。
また、特許文献１には、シリコン枠型基板の内面に内方に向けて突出する複数の突出アームの先端部に、その端部が自由端であるワイヤ部が設けられる構成を有する熱線流速センサが開示されている。
特開２００７−２０５８６２号公報 日本機械学会編集、「流体計測法」、財団法人日本機械学会、昭和６０年８月、ｐ．１０８−１３０
従来の熱線流速センサは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
非特許文献１に開示されている構成では、熱線が半田付け等を用いて張設されるため、作業の自動化が困難であり、人手で張設せざるを得ない。そのため、歩留まりが一定せずに、生産性が低く、コストを低下させることが難しい状況にある。また、熱線が微少な細線であるため、熱線流速センサの扱いが難しく、信頼性の向上が難しいという問題がある。
また特許文献１に開示された構成では、両端部が自由端であるワイヤ部を形成することで熱膨張及び熱収縮時の熱応力の発生を防止して検出精度及び感度を向上させることができるものの、依然として、熱線が微少な細線であるため、非特許文献１に開示された構成と同様に、熱線流速センサの扱いが難しく、信頼性の向上が難しいという問題がある。
そこで、本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高い検出精度で生産性及び信頼性を向上させることが可能な熱線流速センサ及びその製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明は、中空部を有する絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された導電層からなり、互いに絶縁されている第１及び第２の電極部と、前記絶縁基板上に形成された導電層からなり、前記中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されると共に前記第１及び第２の電極部を電気的に接続するワイヤ部とを含む熱線流速センサに関係する。
本発明によれば、熱線として機能するワイヤ部を人手で作成する必要がなく、所定の加工処理で熱線流速センサを製造できるので、歩留まりを向上させ、生産性を高めて低コスト化を図ることができる。また、ワイヤ部が、絶縁基板上に形成された導電層により構成されるため、微少な細線であっても、断線等を行う可能性が極めて小さくなり、高い検出精度で信頼性の低下を抑えることが可能となる。
更に、本発明によれば、ワイヤ部の強度が絶縁基板により補強されるため、ワイヤ部の金属材料として熱伝導率が高い金属を用いることができ、検出精度をより一層向上させることができるようになる。
また本発明は、第１及び第２の中空部を有する絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された導電層からなり、互いに絶縁されている第１〜第３の電極部と、前記絶縁基板上に形成された導電層からなり、前記第１の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されると共に前記第１及び第２の電極部を電気的に接続する第１のワイヤ部と、前記絶縁基板上に形成された導電層からなり、前記第２の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されると共に前記第２及び第３の電極部を電気的に接続する第２のワイヤ部とを含み、前記絶縁基板の主面において、前記第１のワイヤ部の向きと前記第２のワイヤ部の向きとが交差するように配置される熱線流速センサに関係する。
本発明によれば、熱線として機能する第１及び第２のワイヤ部を人手で作成する必要がなく、所定の加工処理で熱線流速センサを製造できるので、歩留まりを向上させ、生産性を高めて低コスト化を図ることができる。また、第１及び第２のワイヤ部が、絶縁基板上に形成された導電層により構成されるため、微少な細線であっても、断線等を行う可能性が極めて小さくなり、高い検出精度で信頼性の低下を抑えることが可能となる。
また、本発明によれば、２つの検出軸について角速度の各成分を求めることができるので、より高精度に角速度を検出することができるようになる。
更に、本発明によれば、第１及び第２のワイヤ部の強度が絶縁基板により補強されるため、第１及び第２のワイヤ部の金属材料として熱伝導率が高い金属を用いることができ、検出精度をより一層向上させることができるようになる。
また本発明は、第１及び第２の中空部を有する絶縁基板と、前記絶縁基板の第１の主面上に形成された導電層からなり、互いに絶縁されている第１〜第３の電極部と、前記絶縁基板の前記第１の主面上に形成された導電層からなり、前記第１の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されると共に前記第１及び第２の電極部を電気的に接続する第１のワイヤ部と、前記絶縁基板の前記第１の主面上に形成された導電層からなり、前記第２の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されると共に前記第２及び第３の電極部を電気的に接続する第２のワイヤ部と、前記絶縁基板の第１の主面の裏面の第２の主面上に形成された導電層からなり、互いに絶縁されている第４〜第６の電極部と、前記絶縁基板の前記第２の主面上に形成された導電層からなり、前記第１の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されると共に前記第４及び第５の電極部を電気的に接続する第３のワイヤ部と、前記絶縁基板の前記第２の主面上に形成された導電層からなり、前記第２の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されると共に前記第５及び第６の電極部を電気的に接続する第４のワイヤ部とを含み、前記絶縁基板の第１の主面において、前記第１のワイヤ部の向きと前記第２のワイヤ部の向きとが交差するように配置され、前記絶縁基板の第２の主面において、前記第３のワイヤ部の向きと前記第４のワイヤ部の向きとが交差するように配置される熱線流速センサに関係する。
本発明によれば、熱線として機能する第１〜第４のワイヤ部を人手で作成する必要がなく、所定の加工処理で熱線流速センサを製造できるので、歩留まりを向上させ、生産性を高めて低コスト化を図ることができる。また、第１〜第４のワイヤ部が、絶縁基板上に形成された導電層により構成されるため、微少な細線であっても、断線等を行う可能性が極めて小さくなり、高い検出精度で信頼性の低下を抑えることが可能となる。
また、本発明によれば、２組の２つの検出軸について角速度の各成分を求めることができるので、より高精度に３次元で角速度を検出することができるようになる。
更に、本発明によれば、第１〜第４のワイヤ部の強度が絶縁基板により補強されるため、第１〜第４のワイヤ部の金属材料として熱伝導率が高い金属を用いることができ、検出精度をより一層向上させることができるようになる。
また本発明に係る熱線流速センサでは、前記絶縁基板が、ポリイミド基板であってもよい。
本発明によれば、低コストで薄い熱線流速センサを提供できるようになる。
また本発明に係る熱線流速センサでは、前記導電層の形成に金が用いられてもよい。
本発明によれば、導電層の熱伝導率を高くできるので、感度を向上させて検出精度を上げることができるようになる。
また本発明は、基板上に導電層が形成された絶縁基板に中空部を形成する中空部形成工程と、前記絶縁基板上に形成された導電層からなり、互いに絶縁されている第１及び第２の電極部を形成する電極部形成工程と、前記第１及び第２の電極部を電気的に接続するワイヤ部を前記中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成するワイヤ部形成工程とを含む熱線流速センサの製造方法に関係する。
本発明によれば、非常に簡素な方法で、細線化されたワイヤ部と、このワイヤ部の両端に接続される第１及び第２の電極部とを形成できるようになる。そして、熱線として機能するワイヤ部を人手で作成する必要がなく、所定の加工処理で熱線流速センサを製造できるので、歩留まりを向上させ、高い検出精度で生産性及び信頼性を向上させることが可能な熱線流速センサの製造方法を提供できるようになる。
また本発明は、基板上に導電層が形成された絶縁基板に第１及び第２の中空部を形成する中空部形成工程と、前記絶縁基板上に、導電層からなる互いに絶縁されている第１〜第３の電極部を形成する電極部形成工程と、前記絶縁基板上に、前記第１及び第２の電極部を電気的に接続する第１のワイヤ部を前記第１の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成すると共に、前記第２及び第３の電極部を電気的に接続する第２のワイヤ部を前記第２の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成するワイヤ部形成工程とを含み、前記ワイヤ部形成工程は、前記第１のワイヤ部の向きと前記第２のワイヤ部の向きとが交差するように形成する熱線流速センサの製造方法に関係する。
本発明によれば、非常に簡素な方法で、細線化された第１及び第２のワイヤ部と、これらのワイヤ部の両端に接続される第１〜第３の電極部とを形成できるようになる。そして、熱線として機能する第１及び第２のワイヤ部を人手で作成する必要がなく、所定の加工処理で熱線流速センサを製造できるので、歩留まりを向上させ、生産性を高めて低コスト化を図ることができる。
また本発明に係る熱線流速センサの製造方法では、前記中空部形成工程は、レーザを前記絶縁基板の主面の上方から照射することで中空部を形成し、前記ワイヤ部形成工程は、集束イオンビームを前記絶縁基板の主面の上方から照射することでワイヤ部を形成することができる。
本発明によれば、レーザではなく集束イオンビーム加工によりワイヤ部を形成するようにしたので、ワイヤ部の幅を微小化した細線として形成でき、発振状態を利用するレーザでは実現できない加工面の平坦化を可能として、検出精度が高い熱線流速センサの製造方法を提供できるようになる。
また本発明は、絶縁基板の第１の主面上に、導電層からなる互いに絶縁されている第１〜第３の電極部を形成する第１の主面電極部形成工程と、前記第１の主面において、前記第１及び第２の電極部を電気的に接続する第１のワイヤ部を前記絶縁基板の第１の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成すると共に、前記第２及び第３の電極部を電気的に接続する第２のワイヤ部を前記絶縁基板の第２の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成する第１の主面ワイヤ部形成工程と、前記絶縁基板の第１の主面の裏面の第２の主面上に、導電層からなる互いに絶縁されている第４〜第６の電極部を形成する第２の主面電極部形成工程と、前記第２の主面において、前記第４及び第５の電極部を電気的に接続する第３のワイヤ部を前記絶縁基板の第１の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成すると共に、前記第５及び第６の電極部を電気的に接続する第４のワイヤ部を前記絶縁基板の第２の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成する第２の主面ワイヤ部形成工程とを含む熱線流速センサの製造方法に関係する。
本発明によれば、非常に簡素な方法で、細線化された第１〜第４のワイヤ部と、これらのワイヤ部の両端に接続される第１〜第６の電極部とを形成できるようになる。そして、熱線として機能する第１〜第４のワイヤ部を人手で作成する必要がなく、所定の加工処理で熱線流速センサを製造できるので、歩留まりを向上させ、生産性を高めて低コスト化を図ることができる。
また本発明に係る熱線流速センサの製造方法では、前記第１及び第２の主面ワイヤ部形成工程は、集束イオンビームを前記絶縁基板の第１及び第２の主面の上方から照射することでワイヤ部を形成することができる。
本発明によれば、レーザではなく集束イオンビーム加工によりワイヤ部を形成するようにしたので、ワイヤ部の幅を微小化した細線として形成でき、発振状態を利用するレーザでは実現できない加工面の平坦化を可能として、検出精度が高い熱線流速センサの製造方法を提供できるようになる。
また本発明に係る熱線流速センサの製造方法では、前記絶縁基板が、ポリイミド基板であってもよい。
本発明によれば、低コストで薄い熱線流速センサの製造方法を提供できるようになる。
また本発明に係る熱線流速センサの製造方法では、前記導電層の形成に金が用いられてもよい。
本発明によれば、導電層の熱伝導率を高くできるので、感度を向上させて検出精度を上げる熱線流速センサの製造方法を提供できるようになる。
以下、本発明に係る熱線流速センサ及びその製造方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成のすべてが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
〔実施形態１〕
図１に、本発明に係る実施形態１の熱線流速センサを含む角速度検出装置の構成の概要の斜視図を示す。
この角速度検出装置１０は、円筒状のガス流路管１２と、ガス流路管１２にガス流を供給するガス流供給装置２０と、ガス流路管１２内に配置される熱線流速センサ５０と、角速度検出処理装置３０とを含む。
ガス流供給装置２０は、ノズル２２を有し、例えば圧電素子を駆動することでノズル２２からガス流路管１２内にガス流を供給する。熱線流速センサ５０は、熱線（図１では図示せず）を有し、この熱線に電流を流した状態でノズル２２からのガス流が当てられる。角速度検出処理装置３０は、熱線流速センサ５０が有する熱線の両端の信号（電流又は電圧）の変化に基づいて角速度の検出処理を行う。
このような構成の角速度検出装置１０は、熱線流速センサ５０が有する熱線に電流を流した状態でガス流を供給しておき、例えばガス流路管１２（角速度検出装置１０）に角速度ωが与えられたときのガス流の偏向により熱線の電気抵抗が変化することを利用して角速度ωを検出することができる。
図２に、実施形態１における熱線流速センサ５０の構成の概要を示す。図２は、図１の熱線流速センサ５０の上面図を表す。
図３に、図２のＡ−Ａ線断面図を模式的に示す。
図２及び図３に示すように、熱線流速センサ５０は、絶縁基板５２の主面に形成される。絶縁基板５２の主面上には導電層５４が形成され、この導電層５４により電極部や熱線として機能するワイヤ部（センサ部）が形成される。絶縁基板５２は、例えばポリイミド基板とすることができる。これにより、熱線流速センサ５０を低コストで薄く製造できるようになる。導電層５４は、例えば金メッキとすることができる。なお、絶縁基板５２の主面と導電層５４との間に、他の金属物質を含有する層を介在させてもよい。
絶縁基板５２の熱膨張係数と導電層５４の熱膨張係数はほぼ等しいことが望ましい。こうすることで、ガス流の偏向によって応力が発生することに起因したワイヤ部の断線等の破損による信頼性の低下を抑えることができるようになる。
このような熱線流速センサ５０は、上面視において、ガス流の向きに対向するように設けられた先端部を有し、この先端部が台形の形状をなしている。熱線流速センサ５０の熱線は、この先端部に設けられる。先端部の一辺（台形の短辺）がガス流の向きと垂直に交差する場合、ガス流の向きと垂直な方向に対し先端部を構成する２つの斜辺（台形の斜辺）のなす角度をθ１、θ２とすると、θ１、θ２は共に同じ角度であることが望ましい。より具体的には、θ１、θ２が共に４５度であることが望ましい。こうすることで、熱線流速センサ５０の左右均等にガス流が流れ、ガス流の不均一な流れによる検出精度の低下を抑えることが可能となる。
絶縁基板５２上には、熱線流速センサ５０の先端部を除き、上面視において、互いに絶縁された２つの電極部が形成される。従って、図３に示すように２つの電極部間は、金メッキが除去された溝部７０が設けられている。これらの電極部が、先端部に形成される熱線の両端に電気的に接続される。また、これらの電極部間の電圧が信号線８０、８２を介して角速度検出処理装置３０に出力される。
図４に、実施形態１における熱線流速センサ５０の先端部の構成の概要を示す。図４は、図２の熱線流速センサ５０の先端部の上面図を表す。
図４に示すように、実施形態１における熱線流速センサ５０は、中空部５６を有する絶縁基板５２と、絶縁基板５２上に形成された導電層５４からなり互いに絶縁されている第１及び第２の電極部６０、６２と、熱線として機能するワイヤ部５８とを有する。ワイヤ部５８は、絶縁基板５２上に形成された導電層５４からなり、中空部５６の開口領域の周囲の一部に沿って配置されると共に第１及び第２の電極部６０、６２を電気的に接続する。ここで、中空部５６の開口領域は、絶縁基板５２の主面における中空部５６の切断面の領域である。
また、図４では、絶縁基板５２上に、ワイヤ部５８と絶縁されている先端部の端部６４が設けられている。即ち、端部６４とワイヤ部５８との間に溝部８４が設けられる共に、中空部５６の内壁がワイヤ部５８の側面を構成することで、ワイヤ部５８の細線化を実現している。なお、実施形態１では、先端部の端部６４が省略された構成であっても良い。
図５に、図４の熱線流速センサ５０の斜視図を模式的に示す。図５において、図４と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図５に示すように、ワイヤ部５８は、ガス流供給装置２０からのガス流の向き（検出軸の向き）と交差する向きで配置される。第１及び第２の電極部６０、６２は、図示しない信号線を介して角速度検出処理装置３０に接続され、該信号線を介して定常的に電流が供給されており、この電流によりワイヤ部５８はその電気抵抗によって発熱している。従って、入力角速度ωによってガス流が偏向してガス流の向きの検出成分ｖｘが変化し、ワイヤ部５８は検出成分ｖｘに応じて温度が変化する。そのため、ワイヤ部５８は、変化した温度に対応して電気抵抗が変化する。角速度検出処理装置３０は、この電気抵抗の変化をワイヤ部５８の電流変化（電圧変化）として検出し、この変化分に応じた入力角速度ωを検出することができる。
このように実施形態１の熱線流速センサ５０は、ワイヤ部５８が伸びる向きと垂直な向きを検出軸として、ガス流の向きを構成する成分ｖｘを検出することができる。角速度検出処理装置３０は、検出された成分ｖｘに基づき、入力角速度ωを求めることができる。
図６に、図１の角速度検出処理装置３０の構成例の回路図の一例を示す。図６において、図１又は図４と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図６において、熱線流速センサ５０のワイヤ部５８の電気抵抗をＲ０とすると、角速度検出処理装置３０は、ワイヤ部５８と直列に接続される抵抗素子Ｒｓ０１、ワイヤ部５８及び抵抗素子Ｒｓ０１からなる直列抵抗と並列に接続される抵抗素子Ｒｓ１１、Ｒｓ１２を有する。また角速度検出処理装置３０は、ワイヤ部５８及び抵抗素子Ｒｓ０１からなる直列抵抗と抵抗素子Ｒｓ１１、Ｒｓ１２からなる直列抵抗とに電圧を供給する直流電源ＤＣと、ワイヤ部５８及び抵抗素子Ｒｓ０１からなる直列抵抗の接続ノードＮＤ１と抵抗素子Ｒｓ１１、Ｒｓ１２からなる直列抵抗の接続ノードＮＤ２との間の電圧ΔＶを増幅する差動増幅器ＤＩＦ１とを含む。
ワイヤ部５８及び抵抗素子Ｒｓ０１からなる直列抵抗と抵抗素子Ｒｓ１１、Ｒｓ１２からなる直列抵抗とに電流が供給された状態で、入力角速度ωのｘ成分が０のとき、接続ノードＮＤ１、ＮＤ２間の電圧ΔＶが０となるように、抵抗素子Ｒｓ０１、Ｒｓ１１、Ｒｓ１２の抵抗値が設定されている。従って、入力角速度ωのｘ成分が０のとき、ワイヤ部５８の温度変化がなく、電圧ΔＶが０となる。これに対して、入力角速度ωのｘ成分が与えられると、ノズル２２からのガス流にコリオリ力が働き、ガス流の向きが偏向してワイヤ部５８の温度が変化する。
ガス流の速度をｖ、入力角速度のｘ成分をω、コリオリ力の加速度をαとすると、ガス流の偏向量が微小な範囲では次式のように近似できる。
α＝２×ｖ×ω
ここで、ガス流の偏向量が微小な範囲での偏向量をδ、微小な時間をΔｔとすると、偏向量を次式で近似できる。
δ＝ｖ・Δｔ×ω・Δｔ
ノズル２２の先端からワイヤ部５８までの距離をＬとすると、Δｔは次式のようになる。
Δｔ＝Ｌ／ｖ
従って、ガス流の偏向量δは、次式のようになる。
δ＝ｖ・（Ｌ／ｖ）×ω・（Ｌ／ｖ）＝ωＬ２／ｖ
このようにガス流の偏向量δは、入力角速度ωのｘ成分（検出軸の成分）に比例し、偏向量δに応じて温度変化するワイヤ部５８の電気抵抗が変化し、ワイヤ部５８に流れる電流も変化する。その結果、接続ノードＮＤ１の電圧が変化し、接続ノードＮＤ１、ＮＤ２間の電圧ΔＶが変化し、電圧Ｖｄが検出される。この電圧Ｖｄに基づいて偏向量δが特定できれば、入力角速度ω（そのｘ成分）を検出できる。
以上のような構成の熱線流速センサ５０によれば、熱線として機能するワイヤ部５８を人手で作成する必要がなく、所定の加工処理で熱線流速センサ５０を製造できるので、歩留まりを向上させ、生産性を高めて低コスト化を図ることができる。また、熱線として機能するワイヤ部５８が、絶縁基板上に形成された導電層により構成されるため、微少な細線であっても、断線等を行う可能性が極めて小さくなり、高い検出精度で信頼性の低下を抑えることが可能となる。
更に、実施形態１によれば、ワイヤ部５８の強度が絶縁基板により補強されるため、ワイヤ部５８の金属材料として白金（Ｐｔ）より熱伝導率が高い金（Ａｕ）を用いることができるようになる。これにより、検出精度を向上させることができる。
次に、実施形態１における熱線流速センサ５０の製造方法について説明する。
図７に、実施形態１における熱線流速センサ５０の製造方法の処理フローを示す。
図８（Ａ）〜図８（Ｄ）に、図７の処理フローの各ステップの模式的な説明図を示す。図８（Ａ）〜図８（Ｄ）は、それぞれ左に上面図、右に上面図に示される切断線における切断面を表す。図８（Ａ）〜図８（Ｄ）において、図５と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
まず、導電層形成工程として、ポリイミド基板等の絶縁基板５２を用意し、絶縁基板５２の主面上に導電層である金を公知の電解メッキ処理方法を用いて形成する（ステップＳ１０）。これにより、図８（Ａ）に示すように、絶縁基板５２の主面上に金が一面に形成される。なお、絶縁基板５２の上に、所与の金属材料を含む層を介在させた後に金を形成してもよい。
次に、全体形状形成工程として、ＵＶ（Ultraviolet）レーザにより、例えば上面視において図２の形状となるように形状加工を行う（ステップＳ１２）。これにより、図８（Ｂ）に示すように、ＵＶレーザにより、外形の輪郭が形成され、絶縁基板５２及び導電層５４の不要部分が切除される。
その後、中空部形成工程及び電極部形成工程として、ＵＶレーザにより、絶縁基板５２の中空部５６を形成すると共に、溝部７０を形成して第１及び第２の電極部６０、６２の加工形成を行う（ステップＳ１４）。これにより、図８（Ｃ）に示すように、ＵＶレーザにより、中空部５６に相当する絶縁基板及び導電層が除去されると共に、溝部７０に相当する導電層が除去される。
そして、ワイヤ部形成工程として、集束イオンビーム（Focused Ion Beam：ＦＩＢ）加工により、ワイヤ部５８の微小熱線を形成し（ステップＳ１６）、一連の処理を終了する（エンド）。即ち、図８（Ｄ）に示すように、中空部５６の開口領域の周囲の一部に沿ってワイヤ部５８が配置されるように、中空部５６の外周の一辺から微小幅を置いて、ＦＩＢ加工により、端部６４とワイヤ部５８との間に溝部８４を形成する。この結果、微小な熱線としてワイヤ部５８を形成すると共に、ワイヤ部５８が第１及び第２の電極部６０、６２を電気的に接続するように構成できる。
以上のように、実施形態１における熱線流速センサ５０の製造方法は、基板上に導電層５４が形成された絶縁基板５２に中空部５６を形成する中空部形成工程と、絶縁基板５２上に形成された導電層５４からなり互いに絶縁されている第１及び第２の電極部６０、６２を形成する電極部形成工程と、第１及び第２の電極部６０、６２を電気的に接続するワイヤ部５８を中空部５６の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成するワイヤ部形成工程とを含むことができる。これにより、非常に簡素な方法で、細線化されたワイヤ部５８と、このワイヤ部５８の両端に接続される第１及び第２の電極部６０、６２とを形成できるようになる。
また、実施形態１では、中空部形成工程は、レーザを絶縁基板５２の主面の上方から照射することで中空部５６を形成し、ワイヤ部形成工程は、集束イオンビームを絶縁基板５２の主面の上方から照射することでワイヤ部５８を形成する。このように、ＵＶレーザではなく、ＦＩＢ加工によりワイヤ部５８を形成するようにしたので、ワイヤ部５８の幅を微小化した細線として形成でき、検出精度を向上させることができる。これは、ＵＶレーザが発振状態を利用しているため所与の周期で加工面に凹凸が生じる一方、ＦＩＢ加工では加工面を平坦化できるからである。
〔実施形態２〕
実施形態１における熱線流速センサ５０では、ガス流の向きの１方向（例えばｘ方向）のみを検出するものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係る実施形態２の熱線流速センサは、実施形態１のワイヤ部を複数設け、互いに検出軸を異ならせるように配置することで、ガス流の向きの２方向（例えばｘ方向とｙ方向）を検出することができる。
このような実施形態２における熱線流速センサが適用された角速度検出装置は、図１の角速度検出装置と同様の構成であるため詳細な説明を省略する。なお、実施形態２のガス流供給装置２０ａは、実施形態１のガス流供給装置２０を採用できる。実施形態２の角速度検出処理装置３０ａは、実施形態１の角速度検出処理装置３０と同様の検出処理回路がワイヤ部ごとに設けられる。
図９に、実施形態２における熱線流速センサの構成の概要を示す。図９は、実施形態２における熱線流速センサの上面図を表す。なお、図２と異なり、図９では、先端部の中空部を強調するように図示している。
図１０に、図９のＢ−Ｂ線断面図を模式的に示す。
図９及び図１０に示すように、実施形態２の熱線流速センサ５０ａは、絶縁基板５２ａの主面に形成される。絶縁基板５２ａの主面上には導電層５４ａが形成され、この導電層５４ａにより電極部や熱線として機能するワイヤ部（センサ部）が形成される。絶縁基板５２ａは、例えばポリイミド基板とすることができる。導電層５４ａは、例えば金メッキとすることができる。なお、絶縁基板５２ａの主面と導電層５４ａとの間に、他の金属物質を含有する層を介在させてもよい。
このような熱線流速センサ５０ａは、上面視において、ガス流の向きに対向する位置に設けられた先端部を有し、この先端部が三角形の形状をなしている。熱線流速センサ５０ａの熱線は、この先端部に設けられる。先端部の頂点の角度を２等分する向きがガス流の向きである場合、ガス流の向きと垂直な方向に対して先端部を構成する２つの斜辺のなす角度をθ３、θ４とすると、θ３、θ４は共に同じ角度であることが望ましい。より具体的には、θ３、θ４が共に４５度であることが望ましい。こうすることで、熱線流速センサ５０ａの左右均等にガス流が流れ、ガス流の不均一な流れによる検出精度の低下を抑えることが可能となる。
熱線流速センサ５０ａの先端部を除き、上面視において、互いに絶縁された３つの電極部が形成される。従って、図１０に示すように、隣り合う２つの電極部間は、それぞれ金メッキが除去された溝部７０ａ、７２ａが設けられている。これらの電極部が、先端部に形成される熱線の両端に電気的に接続される。また、これらの電極部間の電圧が信号線８０ａ、８２ａ、８４ａを介して角速度検出処理装置３０ａに出力される。
図１１に、実施形態２における熱線流速センサ５０ａの先端部の構成の概要を示す。図１１は、図９の熱線流速センサ５０ａの先端部の上面図を表す。
図１１に示すように、実施形態２における熱線流速センサ５０ａは、第１及び第２の中空部１５０、１５２を有する絶縁基板５２ａと、絶縁基板５２ａ上に形成された導電層５４からなり互いに絶縁されている第１〜第３の電極部１６０、１６２、１６４と、絶縁基板５２ａ上に形成された導電層５４からなり第１の中空部１５０の開口領域の周囲の一部に沿って配置され熱線として機能する第１のワイヤ部１７０と、絶縁基板５２ａ上に形成された導電層５４からなり第２の中空部１５２の開口領域の周囲の一部に沿って配置され熱線として機能する第２のワイヤ部１７２とを有する。第１のワイヤ部１７０は、第１及び第２の電極部１６０、１６２を電気的に接続する。第２のワイヤ部１７２は、第２及び第３の電極部１６２、１６４を電気的に接続する。そして、第１のワイヤ部１７０の向き（第１のワイヤ部１７０が伸びる向き）と第２のワイヤ部１７２の向き（第２のワイヤ部１７２が伸びる向き）とが交差するように配置される。即ち、第１のワイヤ部１７０と第２のワイヤ部１７２とが、検出軸が異なるように配置される。
また、図１１では、絶縁基板５２ａ上に、第１のワイヤ部１７０と絶縁されている先端部の第１の端部１８０が設けられている。即ち、第１の端部１８０と第１のワイヤ部１７０との間に溝部１８２が設けられる共に、第１の中空部１５０の内壁が第１のワイヤ部１７０の側面を構成することで、第１のワイヤ部１７０の細線化を実現している。なお、実施形態２では、先端部の第１の端部１８０が省略された構成であっても良い。
同様に、図１１では、絶縁基板５２ａ上に、第２のワイヤ部１７２と絶縁されている先端部の第２の端部１８４が設けられている。即ち、第２の端部１８４と第２のワイヤ部１７２との間に溝部１８６が設けられる共に、第２の中空部１５２の内壁が第２のワイヤ部１７２の側面を構成することで、第２のワイヤ部１７２の細線化を実現している。なお、実施形態２では、先端部の第２の端部１８４が省略された構成であっても良い。
図１２に、図１１の熱線流速センサ５０ａの斜視図を模式的に示す。図１２において、図１１と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図１２に示すように、第１のワイヤ部１７０は、ガス流供給装置２０ａからのガス流の向き（検出軸の向き）と交差する向きで配置される。第１及び第２の電極部１６０、１６２は、図示しない信号線を介して角速度検出処理装置３０ａに接続され、該信号線を介して定常的に電流が供給されており、この電流により第１のワイヤ部１７０はその電気抵抗によって発熱している。従って、入力角速度ωによってガス流が偏向してガス流の向きの検出成分ｖｘが変化し、第１のワイヤ部１７０は検出成分ｖｘに応じて温度が変化する。そのため、第１のワイヤ部１７０は、変化した温度に対応して電気抵抗が変化する。角速度検出処理装置３０は、この電気抵抗の変化を第１のワイヤ部１７０の電流変化（電圧変化）として検出することができる。
また、第２のワイヤ部１７２は、ガス流供給装置２０ａからのガス流の向き（検出軸の向き）と交差する向きで配置される。第２及び第３の電極部１６２、１６４は、図示しない信号線を介して角速度検出処理装置３０ａに接続され、該信号線を介して定常的に電流が供給されており、この電流により第２のワイヤ部１７２はその電気抵抗によって発熱している。従って、入力角速度ωによってガス流が偏向してガス流の向きの検出成分ｖｙが変化し、第２のワイヤ部１７２は検出成分ｖｙに応じて温度が変化する。そのため、第２のワイヤ部１７２は、変化した温度に対応して電気抵抗が変化する。角速度検出処理装置３０は、この電気抵抗の変化を第２のワイヤ部１７２の電流変化（電圧変化）として検出し、この変化分に応じた入力角速度ωを検出することができる。
このように実施形態２の熱線流速センサ５０ａは、第１のワイヤ部１７０が伸びる向きと垂直な向きを第１の検出軸としてガス流の向きを構成する成分ｖｘを検出し、第２のワイヤ部１７２が伸びる向きと垂直な向きを第２の検出軸としてガス流の向きを構成する成分ｖｙを検出することができる。角速度検出処理装置３０ａは、検出された成分ｖｘ、ｖｙに基づき、入力角速度ωを求めることができる。
図１３に、実施形態２の角速度検出処理装置３０ａの構成例の回路図の一例を示す。図１３において、図１又は図１１と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図１３において、熱線流速センサ５０ａの第１のワイヤ部１７０の電気抵抗をＲ０ａとすると、角速度検出処理装置３０ａは、第１のワイヤ部１７０と直列に接続される抵抗素子Ｒｓ０１ａ、第１のワイヤ部１７０及び抵抗素子Ｒｓ０１ａからなる直列抵抗と並列に接続される抵抗素子Ｒｓ１１ａ、Ｒｓ１２ａを有する。また角速度検出処理装置３０ａは、第１のワイヤ部１７０及び抵抗素子Ｒｓ０１aからなる直列抵抗と抵抗素子Ｒｓ１１a、Ｒｓ１２aからなる直列抵抗とに電圧を供給する直流電源ＤＣ１と、第１のワイヤ部１７０及び抵抗素子Ｒｓ０１aからなる直列抵抗の接続ノードＮＤ１aと抵抗素子Ｒｓ１１a、Ｒｓ１２aからなる直列抵抗の接続ノードＮＤ２ａとの間の電圧ΔＶｘを増幅する差動増幅器ＤＩＦ１ａとを含む。
第１のワイヤ部１７０及び抵抗素子Ｒｓ０１ａからなる直列抵抗と抵抗素子Ｒｓ１１ａ、Ｒｓ１２ａからなる直列抵抗とに電流が供給された状態で、入力角速度ωのｘ成分が０のとき、接続ノードＮＤ１ａ、ＮＤ２ａ間の電圧ΔＶｘが０となるように、抵抗素子Ｒｓ０１ａ、Ｒｓ１１ａ、Ｒｓ１２ａの抵抗値が設定されている。従って、入力角速度ωのｘ成分が０のとき、第１のワイヤ部１７０の温度変化がなく、電圧ΔＶｘが０となる。これに対して、入力角速度ωが与えられると、ノズル２２からのガス流にコリオリ力が働き、ガス流の向きが偏向して第１のワイヤ部１７０の温度が変化する。
実施形態１と同様に求められるガス流のｘ成分の偏向量δｘは、入力角速度ωのｘ成分に比例し、偏向量δｘに応じて温度変化する第１のワイヤ部１７０の電気抵抗が変化し、第１のワイヤ部１７０に流れる電流も変化する。その結果、接続ノードＮＤ１ａの電圧が変化し、接続ノードＮＤ１ａ、ＮＤ２ａ間の電圧ΔＶｘが変化し、電圧Ｖｄｘが検出される。この電圧Ｖｄｘに基づいて偏向量δｘが特定できれば、入力角速度ωのｘ成分を検出できる。
熱線流速センサ５０ａの第２のワイヤ部１７２の電気抵抗をＲ１ａとすると、角速度検出処理装置３０ａは、第２のワイヤ部１７２と直列に接続される抵抗素子Ｒｓ２１ａ、第２のワイヤ部１７２及び抵抗素子Ｒｓ２１ａからなる直列抵抗と並列に接続される抵抗素子Ｒｓ３１ａ、Ｒｓ３２ａを有する。また角速度検出処理装置３０ａは、第２のワイヤ部１７２及び抵抗素子Ｒｓ２１aからなる直列抵抗と抵抗素子Ｒｓ３１a、Ｒｓ３２aからなる直列抵抗とに電圧を供給する直流電源ＤＣ２と、第２のワイヤ部１７２及び抵抗素子Ｒｓ２１aからなる直列抵抗の接続ノードＮＤ３aと抵抗素子Ｒｓ３１a、Ｒｓ３２aからなる直列抵抗の接続ノードＮＤ４ａとの間の電圧ΔＶｙを増幅する差動増幅器ＤＩＦ２ａとを含む。
第２のワイヤ部１７２及び抵抗素子Ｒｓ２１ａからなる直列抵抗と抵抗素子Ｒｓ３１ａ、Ｒｓ３２ａからなる直列抵抗とに電流が供給された状態で、入力角速度ωのｙ成分が０のとき、接続ノードＮＤ３ａ、ＮＤ４ａ間の電圧ΔＶｙが０となるように、抵抗素子Ｒｓ２１ａ、Ｒｓ３１ａ、Ｒｓ３２ａの抵抗値が設定されている。従って、入力角速度ωのｙ成分が０のとき、第２のワイヤ部１７２の温度変化がなく、電圧ΔＶｙが０となる。これに対して、入力角速度ωが与えられると、ノズル２２からのガス流にコリオリ力が働き、ガス流の向きが偏向して第２のワイヤ部１７２の温度が変化する。
実施形態１と同様に求められるガス流のｙ成分の偏向量δｙは、入力角速度ωのｙ成分に比例し、偏向量δｙに応じて温度変化する第２のワイヤ部１７２の電気抵抗が変化し、第２のワイヤ部１７２に流れる電流も変化する。その結果、接続ノードＮＤ３ａの電圧が変化し、接続ノードＮＤ３ａ、ＮＤ４ａ間の電圧ΔＶｙが変化し、電圧Ｖｄｙが検出される。この電圧Ｖｄｙに基づいて偏向量δｙが特定できれば、入力角速度ωのｙ成分を検出できる。
そして、角速度検出処理装置３０ａは、電圧Ｖｄｘ、Ｖｄｙを求め、電圧Ｖｄｘ、Ｖｄｙを用いて入力角速度ωを求めることができる。
以上のような構成の熱線流速センサ５０ａによれば、熱線として機能する第１及び第２のワイヤ部１７０、１７２を人手で作成する必要がなく、所定の加工処理で熱線流速センサ５０ａを製造できるので、歩留まりを向上させ、生産性を高めて低コスト化を図ることができる。また、熱線として機能する第１及び第２のワイヤ部１７０、１７２が、絶縁基板上に形成された導電層により構成されるため、微少な細線であっても、断線等を行う可能性が極めて小さくなり、高い検出精度で信頼性の低下を抑えることが可能となる。
また、２つの検出軸について入力角速度ωの各成分を求めることができるので、実施形態１と比べてより高精度に入力角速度ωを検出することができるようになる。
更に、実施形態２によれば、第１及び第２のワイヤ部１７０、１７２の強度が絶縁基板により補強されるため、第１及び第２のワイヤ部１７０、１７２の金属材料として白金より熱伝導率が高い金を用いることができるようになる。これにより、検出精度を向上させることができる。
次に、実施形態２における熱線流速センサ５０ａの製造方法について説明する。実施形態２における熱線流速センサ５０ａの製造方法は、図７に示す実施形態１における熱線流速センサ５０の製造方法の処理フローとほぼ同様であるため、処理フローの図示を省略する。
図１４（Ａ）〜図１４（Ｄ）に、実施形態２の熱線流速センサ５０ａの製造方法の処理フローの各ステップの模式的な説明図を示す。図１４（Ａ）〜図１４（Ｄ）は、それぞれ左に上面図、右に上面図に示される切断線における切断面を表す。図１４（Ａ）〜図１４（Ｄ）において、図１２と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
まず、導電層形成工程として、ポリイミド基板等の絶縁基板５２ａを用意し、絶縁基板５２ａの主面上に導電層である金を公知の電解メッキ処理方法を用いて形成する（図７のステップＳ１０）。これにより、図１４（Ａ）に示すように、絶縁基板５２ａの主面上に金が一面に形成される。なお、絶縁基板５２ａの上に、所与の金属材料を含む層を介在させた後に金を形成してもよい。
次に、全体形状形成工程として、ＵＶ（Ultraviolet）レーザにより、例えば上面視において図９の形状となるように形状加工を行う（図７のステップＳ１２）。これにより、図１４（Ｂ）に示すように、ＵＶレーザにより、外形の輪郭が形成され、絶縁基板５２ａ及び導電層５４ａの不要部分が切除される。
その後、中空部形成工程及び電極部形成工程として、ＵＶレーザにより、絶縁基板５２ａの第１及び第２の中空部１５０、１５２を形成すると共に、溝部７０ａ、７２ａを形成して第１〜第３の電極部１６０、１６２、１６４の加工形成を行う（図７のステップＳ１４）。これにより、図１４（Ｃ）に示すように、ＵＶレーザにより、第１及び第２の中空部１５０、１５２に相当する絶縁基板及び導電層が除去されると共に、溝部７０ａ、７２ａに相当する導電層が除去される。
そして、ワイヤ部形成工程として、ＦＩＢ加工により、第１及び第２のワイヤ部１７０、１７２の微小熱線を形成し（図７のステップＳ１６）、一連の処理を終了する（エンド）。即ち、図１４（Ｄ）に示すように、第１の中空部１５０の開口領域の周囲の一部に沿って第１のワイヤ部１７０が配置されるように、第１の中空部１５０の外周の一辺から微小幅を置いて、ＦＩＢ加工により、第１の端部１８０と第１のワイヤ部１７０との間に溝部１８２を形成する。この結果、微小な熱線として第１のワイヤ部１７０を形成すると共に、第１のワイヤ部１７０が第１及び第２の電極部１６０、１６２を電気的に接続するように構成できる。
同様に、実施形態２のワイヤ部形成工程では、図１４（Ｄ）に示すように、第２の中空部１５２の開口領域の周囲の一部に沿って第２のワイヤ部１７２が配置されるように、第２の中空部１５２の外周の一辺から微小幅を置いて、ＦＩＢ加工により、第２の端部１８４と第２のワイヤ部１７２との間に溝部１８６を形成する。この結果、微小な熱線として第２のワイヤ部１７２を形成すると共に、第２のワイヤ部１７２が第２及び第３の電極部１６２、１６４を電気的に接続するように構成できる。
なお、実施形態２のワイヤ部形成工程では、第１及び第２のワイヤ部１７０、１７２の向きが交差するように形成される。
以上のように、実施形態２における熱線流速センサ５０ａの製造方法は、基板上に導電層５４ａが形成された絶縁基板５２ａに第１及び第２の中空部５６ａを形成する中空部形成工程と、絶縁基板５２ａ上に形成された導電層５４ａからなり互いに絶縁されている第１〜第３の電極部１６０、１６２、１６４を形成する電極部形成工程と、第１及び第２の電極部１６０、１６２を電気的に接続する第１のワイヤ部１７０を第１の中空部１５０の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成すると共に第２及び第３の電極部１６２、１６４を電気的に接続する第２のワイヤ部１７２を第２の中空部１５２の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成するワイヤ部形成工程とを含むことができる。そして、ワイヤ部形成工程は、第１のワイヤ部１７０の向きと第２のワイヤ部１７２の向きとが交差するように形成する。これにより、非常に簡素な方法で、細線化された第１及び第２のワイヤ部１７０、１７２と、第１及び第２のワイヤ部１７０、１７２の両端に接続される第１〜第３の電極部１６０、１６２、１６４とを形成できるようになる。
また、実施形態２では、中空部形成工程は、レーザを絶縁基板５２ａの主面の上方から照射することで第１及び第２の中空部１５０、１５２を形成し、ワイヤ部形成工程は、集束イオンビームを絶縁基板５２ａの主面の上方から照射することで第１及び第２のワイヤ部１７０、１７２を形成する。このように、ＵＶレーザではなく、ＦＩＢ加工により第１及び第２のワイヤ部１７０、１７２を形成するようにしたので、第１及び第２のワイヤ部１７０、１７２の幅を微小化した細線として形成でき、検出精度を向上させることができる。これは、ＵＶレーザが発振状態を利用しているため所与の周期で加工面に凹凸が生じる一方、ＦＩＢ加工では加工面を平坦化できるからである。
〔実施形態３〕
実施形態１又は実施形態２では、絶縁基板の主面にワイヤ部及び電極部を形成して、１又は２方向の検出軸を設けるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係る実施形態３では、絶縁基板の両面に、実施形態２の第１及び第２のワイヤ部及び第１〜第３の電極部が形成される。
このような実施形態３における熱線流速センサが適用された角速度検出装置は、図１の角速度検出装置と同様の構成であるため詳細な説明を省略する。なお、実施形態３のガス流供給装置２０ｂは、実施形態１のガス流供給装置２０を採用できる。実施形態３の角速度検出処理装置３０ｂは、実施形態１の角速度検出処理装置３０と同様の検出処理回路がワイヤ部ごとに設けられる。
図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）に、実施形態３における熱線流速センサの構成の概要を示す。図１５（Ａ）は、実施形態３における熱線流速センサの上面図を表す。図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図を模式的に示す。なお、図２と異なり、図１５（Ａ）では、先端部の中空部を強調するように図示している。
実施形態３における熱線流速センサ５０ｂは、絶縁基板の主面の１つの構成は、図９に示す実施形態２における熱線流速センサ５０ａの構成と同様であるため、実施形態２と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。即ち、実施形態３の熱線流速センサ５０ｂは、絶縁基板５２ａの第１の主面と、該第１の主面の裏面の第２の主面とに形成される。絶縁基板５２ａの第１の主面には、実施形態２の熱線流速センサ５０ａと同様に第１及び第２のワイヤ部１７０、１７２、第１〜第３の電極部１６０、１６２、１６４が形成される。
より具体的には、絶縁基板５２ａの第１の主面上には導電層５４ａが形成され、この導電層５４ａにより電極部や熱線として機能するワイヤ部（センサ部）が形成される。絶縁基板５２ａは、例えばポリイミド基板とすることができる。導電層５４ａは、例えば金メッキとすることができる。なお、絶縁基板５２ａの第１の主面と導電層５４ａとの間に、他の金属物質を含有する層を介在させてもよい。絶縁基板５２ａの第２の主面上には導電層５４ｂが形成され、この導電層５４ｂにより電極部や熱線として機能するワイヤ部（センサ部）が形成される。導電層５４ｂは、例えば金メッキとすることができる。なお、絶縁基板５２ａの第２の主面と導電層５４ｂとの間に、他の金属物質を含有する層を介在させてもよい。
このような熱線流速センサ５０ｂは、上面視において、ガス流の向きに対向する位置設けられた先端部を有し、この先端部が三角形の形状をなしている。熱線流速センサ５０ｂの熱線は、この先端部に設けられる。先端部の頂点の角度を２等分する向きがガス流の向きである場合、ガス流の向きと垂直な方向に対して先端部を構成する２つの斜辺のなす角度をθ５、θ６とすると、θ５、θ６は共に同じ角度であることが望ましい。より具体的には、θ５、θ６が共に４５度であることが望ましい。こうすることで、熱線流速センサ５０ｂの左右均等にガス流が流れ、ガス流の不均一な流れによる検出精度の低下を抑えることが可能となる。
熱線流速センサ５０ａの先端部を除き、上面視において、第１及び第２の主面には、互いに絶縁された３つの電極部が形成される。従って、図１５（Ａ）に示すように、第１の主面において、隣り合う２つの電極部間は、それぞれ金メッキが除去された溝部７０ａ、７２ａが設けられ、第２の主面において、隣り合う２つの電極部間は、それぞれ金メッキが除去された溝部７０ｂ、７２ｂが設けられている。これらの電極部が、先端部に形成される熱線の両端に電気的に接続される。また、これらの電極部間の電圧が信号線を介して角速度検出処理装置３０ｂに出力される。
図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）に、実施形態３における熱線流速センサ５０ｂの構成の概要を示す。図１６（Ａ）は、絶縁基板５２ａの第１の主面の上方から見た上面図を表す。図１６（Ｂ）は、絶縁基板５２ａの第２の主面の上方から見た上面図を表す。
絶縁基板５２ａの第１の主面の構成は実施形態２と同様であるため、図１６（Ａ）において、図１２と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明する。図１６（Ｂ）において、図１６（Ａ）と同一部分には同一符号を付し、適宜説明する。
実施形態３における熱線流速センサ５０ａは、図１６（Ａ）に示すように、第１及び第２の中空部１５０、１５２を有する絶縁基板５２ａと、絶縁基板５２ａ上に形成された導電層５４ａからなり互いに絶縁されている第１〜第３の電極部１６０、１６２、１６４と、絶縁基板５２ａ上に形成された導電層５４からなり第１の中空部１５０の開口領域の周囲の一部に沿って配置され熱線として機能する第１のワイヤ部１７０と、絶縁基板５２ａ上に形成された導電層５４ａからなり第２の中空部１５２の開口領域の周囲の一部に沿って配置され熱線として機能する第２のワイヤ部１７２とを有する。第１のワイヤ部１７０は、第１及び第２の電極部１６０、１６２を電気的に接続する。第２のワイヤ部１７２は、第２及び第３の電極部１６２、１６４を電気的に接続する。そして、第１のワイヤ部１７０の向き（第１のワイヤ部１７０が伸びる向き）と第２のワイヤ部１７２の向き（第２のワイヤ部１７２が伸びる向き）とが交差するように配置される。即ち、第１のワイヤ部１７０と第２のワイヤ部１７２とが、検出軸が異なるように配置される。
更に、熱線流速センサ５０ｂは、絶縁基板５２ａの第１の主面の裏面の第２の主面上に形成された導電層５４ｂからなり互いに絶縁されている第４〜第６の電極部２６０、２６２、２６４と、絶縁基板５２ａの第２の主面上に形成された導電層５４ｂからなり第１の中空部１５０の開口領域の周囲の一部に沿って配置される第３のワイヤ部２７０と、絶縁基板５２ａの第２の主面上に形成された導電層５４ｂからなり第２の中空部１５２の開口領域の周囲の一部に沿って配置される第４のワイヤ部２７２とを含む。第３のワイヤ部２７０は、第４及び第５の電極部２６０、２６２を電気的に接続する。第４のワイヤ部２７２は、第５及び第６の電極部２６２、２６４を電気的に接続する。そして、第３のワイヤ部２７０の向き（第３のワイヤ部２７０が伸びる向き）と第４のワイヤ部２７２の向き（第４のワイヤ部２７２が伸びる向き）とが交差するように配置される。即ち、第３のワイヤ部２７０と第４のワイヤ部２７２とが、検出軸が異なるように配置される。
また、図１６（Ａ）では、絶縁基板５２ａ上に、第１のワイヤ部１７０と絶縁されている先端部の第１の端部１８０が設けられている。即ち、第１の端部１８０と第１のワイヤ部１７０との間に溝部１８２が設けられる共に、第１の中空部１５０の内壁が第１のワイヤ部１７０の側面を構成することで、第１のワイヤ部１７０の細線化を実現している。なお、実施形態３では、先端部の第１の端部１８０が省略された構成であっても良い。
同様に、図１６（Ａ）では、絶縁基板５２ａ上に、第２のワイヤ部１７２と絶縁されている先端部の第２の端部１８４が設けられている。即ち、第２の端部１８４と第２のワイヤ部１７２との間に溝部１８６が設けられる共に、第２の中空部１５２の内壁が第２のワイヤ部１７２の側面を構成することで、第２のワイヤ部１７２の細線化を実現している。なお、実施形態３では、先端部の第２の端部１８４が省略された構成であっても良い。
また、図１６（Ｂ）では、絶縁基板５２ａ上に、第３のワイヤ部２７０と絶縁されている先端部の第３の端部２８０が設けられている。即ち、第３の端部２８０と第３のワイヤ部２７０との間に溝部２８２が設けられる共に、第１の中空部１５０の内壁が第３のワイヤ部２７０の側面を構成することで、第３のワイヤ部２７０の細線化を実現している。なお、実施形態３では、先端部の第３の端部２８０が省略された構成であっても良い。
同様に、図１６（Ｂ）では、絶縁基板５２ａ上に、第４のワイヤ部２７２と絶縁されている先端部の第４の端部２８４が設けられている。即ち、第４の端部２８４と第４のワイヤ部２７２との間に溝部２８６が設けられる共に、第２の中空部１５２の内壁が第４のワイヤ部２７２の側面を構成することで、第４のワイヤ部２７２の細線化を実現している。なお、実施形態３では、先端部の第２の端部２８４が省略された構成であっても良い。
このような構成の熱線流速センサ５０ｂでは、第１〜第３の電極部１６０、１６２、１６４と同様に、第４〜第６の電極部２６０、２６２、２６４が角速度検出処理装置３０ｂに接続され、第３及び第４のワイヤ部２７０、２７２に電流を流した状態で、図１３と同様の構成で、第３及び第４のワイヤ部２７０、２７２の電気抵抗の変化を電圧変化として検出する。
以上のような構成の熱線流速センサ５０ｂによれば、熱線として機能する第１〜第４のワイヤ部１７０、１７２、２７０、２７２を人手で作成する必要がなく、所定の加工処理で熱線流速センサ５０ｂを製造できるので、歩留まりを向上させ、生産性を高めて低コスト化を図ることができる。また、熱線として機能する第１〜第４のワイヤ部１７０、１７２、２７０、２７２が、絶縁基板上に形成された導電層により構成されるため、微少な細線であっても、断線等を行う可能性が極めて小さくなり、高い検出精度で信頼性の低下を抑えることが可能となる。
また、２組の２つの検出軸について入力角速度ωの各成分を求めることができるので、実施形態２と比べて、より高精度に３次元で入力角速度ωを検出することができるようになる。
更に、実施形態３によれば、第１〜第４のワイヤ部１７０、１７２、２７０、２７２の強度が絶縁基板により補強されるため、第１〜第４のワイヤ部１７０、１７２、２７０、２７２の金属材料として白金より熱伝導率が高い金を用いることができるようになる。これにより、検出精度を向上させることができる。
また、実施形態３における熱線流速センサ５０ｂは、実施形態２の熱線流速センサ５０ａの主面の製造方法と同様の方法で製造できる。即ち、熱線流速センサ５０ｂを構成する絶縁基板５２ａの第１の主面について、図７及び図１４（Ａ）〜図１４（Ｄ）と同様のフローで製造し、熱線流速センサ５０ｂを構成する絶縁基板５２ａの第２の主面について、図７及び図１４（Ａ）〜図１４（Ｄ）と同様のフローで製造すればよい。
従って、実施形態３における熱線流速センサ５０ｂの製造方法は、絶縁基板５２ａの第１の主面上に形成された導電層５４ａからなり互いに絶縁されている第１〜第３の電極部１６０、１６２、１６４を形成する第１の主面電極部形成工程と、第１及び第２の電極部１６０、１６２を電気的に接続する第１のワイヤ部１７０を、絶縁基板５２ａの第１の中空部１５０の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成すると共に、第２及び第３の電極部１６２、１６４を電気的に接続する第２のワイヤ部１７２を絶縁基板５２ａの第２の中空部１５２の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成する第１の主面ワイヤ部形成工程とを含むことができる。
更に、実施形態３における熱線流速センサ５０ｂの製造方法は、絶縁基板５２ａの第１の主面の裏面の第２の主面上に形成された導電層５４ｂからなり互いに絶縁されている第４〜第６の電極部２６０、２６２、２６４を形成する第２の主面電極部形成工程と、第２の主面において、第４及び第５の電極部２６０、２６２を電気的に接続する第３のワイヤ部２７０を絶縁基板５２ａの第１の中空部１５０の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成すると共に、第５及び第６の電極部２６２、２６４を電気的に接続する第４のワイヤ部２７２を絶縁基板５２ａの第２の中空部１５２の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成する第２の主面ワイヤ部形成工程とを含むことができる。
そして、第１及び第２の主面ワイヤ部形成工程は、集束イオンビームを絶縁基板５２ａの第１及び第２の主面の上方から照射することで第１〜第４のワイヤ部１７０、１７２、２７０、２７２を形成する。なお、第１の主面ワイヤ部形成工程では、第１のワイヤ部１７０の向きと第２のワイヤ部１７２の向きとが交差するように形成される。また、第２の主面ワイヤ部形成工程では、第３のワイヤ部２７０の向きと第４のワイヤ部２７２の向きとが交差するように形成される。
以上のような製造方法によれば、非常に簡素な方法で、細線化された第１及び第２のワイヤ部１７０、１７２と、第１及び第２のワイヤ部１７０、１７２の両端に接続される第１〜第３の電極部１６０、１６２、１６４とを形成できるようになる。また、細線化された第３及び第４のワイヤ部２７０、２７２と、第３及び第４のワイヤ部２７０、２７２の両端に接続される第４〜第６の電極部２６０、２６２、２６４とを形成できるようになる。
以上、本発明の熱線流速センサ及びその製造方法を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
（１）実施形態３では、絶縁基板の主面の裏面にも、実施形態２と同様のワイヤ部及び電極部を形成するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。絶縁基板の主面の裏面にも、実施形態１と同様のワイヤ部及び電極部を形成するようにしても良い。
（２）上記の各実施形態では、熱線流速センサを角速度検出装置に適用するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
（３）上記の各実施形態では、熱線流速センサの先端部が台形又は三角形の形状をなしているものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施形態１の熱線流速センサを含む角速度検出装置の構成の概要の斜視図。 実施形態１における熱線流速センサの構成の概要を示す図。 図２のＡ−Ａ線断面図。 実施形態１における熱線流速センサの先端部の構成の概要を示す図。 図４の熱線流速センサの斜視図。 図１の角速度検出処理装置の回路図の一例を示す図。 実施形態１における熱線流速センサの製造方法のフロー図。 図８（Ａ）〜図８（Ｄ）は図７の各ステップの模式的な説明図。 実施形態２における熱線流速センサの構成の概要を示す図。 図９のＢ−Ｂ線断面図。 実施形態２における熱線流速センサの先端部の構成の概要を示す図。 図１１の熱線流速センサの斜視図。 実施形態２の角速度検出処理装置の回路図の一例を示す図。 図１４（Ａ）〜図１４（Ｄ）は図７の各ステップの模式的な説明図。 図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は実施形態３における熱線流速センサの構成の概要を示す図。 図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は実施形態３における熱線流速センサの構成の概要を示す図。 従来の熱線流速センサの原理的な構成を示す図。
符号の説明
１０…角速度検出装置、 １２…ガス流路管、 ２０…ガス流供給装置、
２２…ノズル、 ３０，３０ａ…角速度検出処理装置、
５０，５０ａ，５０ｂ…熱線流速センサ、 ５２，５２ａ…絶縁基板、
５４，５４ａ，５４ｂ…導電層、 ５６…中空部、 ５８…ワイヤ部、
６０，１６０…第１の電極部、 ６２，１６２…第２の電極部、 ６４…端部、
７０，７０ａ，７０ｂ，７２ａ，７２ｂ，８４，１８２，１８４，２８２，２８６…溝部、 ８０，８０ａ，８２，８２ａ，８４ａ…信号線、 １００…基板、
１０２，１０４，１０６，１０８…電極、 １１０，１１２…熱線、 １１４…ガス流、
１５０…第１の中空部、 １５２…第２の中空部、 １７０…第１のワイヤ部、
１７２…第２のワイヤ部、 １６４…第３の電極部、 １８０…第１の端部、
１８４…第２の端部、 ２６０…第４の電極部、 ２６２…第５の電極部、
２６４…第６の電極部、 ２７０…第３のワイヤ部、 ２７２…第４のワイヤ部、
２８０…第３の端部、 ２８４…第４の端部

Claims (10)

  1. 第１及び第２の中空部を有する絶縁基板と、
    前記絶縁基板上に形成された導電層からなり、互いに絶縁されている第１〜第３の電極部と、
    前記絶縁基板上に形成された導電層からなり、前記第１の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されると共に前記第１及び第２の電極部を電気的に接続する第１のワイヤ部と、
    前記絶縁基板上に形成された導電層からなり、前記第２の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されると共に前記第２及び第３の電極部を電気的に接続する第２のワイヤ部とを含み、
    前記絶縁基板の主面において、前記第１のワイヤ部の向きと前記第２のワイヤ部の向きとが交差するように配置されることを特徴とする熱線流速センサ。
  2. 第１及び第２の中空部を有する絶縁基板と、
    前記絶縁基板の第１の主面上に形成された導電層からなり、互いに絶縁されている第１〜第３の電極部と、
    前記絶縁基板の前記第１の主面上に形成された導電層からなり、前記第１の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されると共に前記第１及び第２の電極部を電気的に接続する第１のワイヤ部と、
    前記絶縁基板の前記第１の主面上に形成された導電層からなり、前記第２の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されると共に前記第２及び第３の電極部を電気的に接続する第２のワイヤ部と、
    前記絶縁基板の第１の主面の裏面の第２の主面上に形成された導電層からなり、互いに絶縁されている第４〜第６の電極部と、
    前記絶縁基板の前記第２の主面上に形成された導電層からなり、前記第１の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されると共に前記第４及び第５の電極部を電気的に接続する第３のワイヤ部と、
    前記絶縁基板の前記第２の主面上に形成された導電層からなり、前記第２の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されると共に前記第５及び第６の電極部を電気的に接続する第４のワイヤ部とを含み、
    前記絶縁基板の第１の主面において、前記第１のワイヤ部の向きと前記第２のワイヤ部の向きとが交差するように配置され、
    前記絶縁基板の第２の主面において、前記第３のワイヤ部の向きと前記第４のワイヤ部の向きとが交差するように配置されることを特徴とする熱線流速センサ。
  3. 請求項１又は２において、
    前記絶縁基板が、ポリイミド基板であることを特徴とする熱線流速センサ。
  4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
    前記導電層の形成に金が用いられることを特徴とする熱線流速センサ。
  5. 基板上に導電層が形成された絶縁基板に第１及び第２の中空部を形成する中空部形成工程と、
    前記絶縁基板上に、導電層からなる互いに絶縁されている第１〜第３の電極部を形成する電極部形成工程と、
    前記絶縁基板上に、前記第１及び第２の電極部を電気的に接続する第１のワイヤ部を前記第１の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成すると共に、前記第２及び第３の電極部を電気的に接続する第２のワイヤ部を前記第２の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成するワイヤ部形成工程とを含み、
    前記ワイヤ部形成工程は、前記第１のワイヤ部の向きと前記第２のワイヤ部の向きとが交差するように形成することを特徴とする熱線流速センサの製造方法。
  6. 請求項５において、
    前記中空部形成工程は、レーザを前記絶縁基板の主面の上方から照射することで中空部を形成し、
    前記ワイヤ部形成工程は、集束イオンビームを前記絶縁基板の主面の上方から照射することでワイヤ部を形成することを特徴とする熱線流速センサの製造方法。
  7. 絶縁基板の第１の主面上に、導電層からなる互いに絶縁されている第１〜第３の電極部を形成する第１の主面電極部形成工程と、
    前記第１の主面において、前記第１及び第２の電極部を電気的に接続する第１のワイヤ部を前記絶縁基板の第１の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成すると共に、前記第２及び第３の電極部を電気的に接続する第２のワイヤ部を前記絶縁基板の第２の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成する第１の主面ワイヤ部形成工程と、
    前記絶縁基板の第１の主面の裏面の第２の主面上に、導電層からなる互いに絶縁されている第４〜第６の電極部を形成する第２の主面電極部形成工程と、
    前記第２の主面において、前記第４及び第５の電極部を電気的に接続する第３のワイヤ部を前記絶縁基板の第１の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成すると共に、前記第５及び第６の電極部を電気的に接続する第４のワイヤ部を前記絶縁基板の第２の中空部の開口領域の周囲の一部に沿って配置されるように形成する第２の主面ワイヤ部形成工程とを含むことを特徴とする熱線流速センサの製造方法。
  8. 請求項７において、
    前記第１及び第２の主面ワイヤ部形成工程は、集束イオンビームを前記絶縁基板の第１及び第２の主面の上方から照射することでワイヤ部を形成することを特徴とする熱線流速センサの製造方法。
  9. 請求項５乃至８のいずれかにおいて、
    前記絶縁基板が、ポリイミド基板であることを特徴とする熱線流速センサの製造方法。
  10. 請求項５乃至９のいずれかにおいて、
    前記導電層の形成に金が用いられることを特徴とする熱線流速センサの製造方法。
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