JP5638344B2 - Flow sensor - Google Patents
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Description
本発明に係るいくつかの態様は、流体の速度を検出するための検出部が形成された基板を備えるフローセンサに関する。 Some embodiments according to the present invention relate to a flow sensor including a substrate on which a detection unit for detecting a velocity of a fluid is formed.
従来、この種のフローセンサとして、基板上に配置されたヒータと一対の熱感知素子とを含む検出部を備えた流量センサにおいて、当該検出部の上に配置された保護層を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この流量センサは、基板上に形成されたダイアフラム（薄膜ブリッジ構造）の上に検出部が配置され、蒸着等の方法によりフッ素ポリマー薄膜を基板上に堆積させて保護層を形成することで、検出部が液体に曝されることに起因する腐食を最小にする。 Conventionally, as this type of flow sensor, a flow sensor having a detection unit including a heater and a pair of heat sensing elements arranged on a substrate, and having a protective layer arranged on the detection unit. It is known (see, for example, Patent Document 1). In this flow sensor, a detection part is arranged on a diaphragm (thin film bridge structure) formed on the substrate, and a protective layer is formed by depositing a fluoropolymer thin film on the substrate by a method such as vapor deposition. Minimizes corrosion due to parts exposed to liquid.
しかしながら、特許文献１に記載の流量センサでは、ダイアフラムの裏面側に保護層を蒸着することができなかった。また、基板に形成されたスルーホールの底面の全てに保護層を蒸着することもできなかった。その結果、例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ、Ｃｌ2、ＢＣｌ3等を含有するガス（気体）や、硫酸や硝酸を含む薬液（液体）等、腐食性物質が存在する環境（状況）の下で使用することが困難であった。 However, in the flow sensor described in Patent Document 1, a protective layer could not be deposited on the back side of the diaphragm. In addition, a protective layer could not be deposited on the entire bottom surface of the through hole formed in the substrate. As a result, for example, it is used under an environment (situation) where corrosive substances exist, such as gas (gas) containing SOx, NOx, Cl 2 , BCl 3, etc., or a chemical solution (liquid) containing sulfuric acid or nitric acid. It was difficult.
本発明のいくつかの態様は前述の問題に鑑みてなされたものであり、所定の腐食性物質に対して耐食性の高いフローセンサを提供することを目的の１つとする。 Some aspects of the present invention have been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a flow sensor having high corrosion resistance against a predetermined corrosive substance.
本発明に係るフローセンサは、所定の腐食性物質に対して耐食性を有する第１及び第２の基板と、第１の基板の一方の面に設けられ、流体の速度を検出するための検出部と、を備え、第１の基板の一方の面と第２に基板の他方の面とが接合されている。 A flow sensor according to the present invention includes first and second substrates having corrosion resistance to a predetermined corrosive substance, and a detection unit that is provided on one surface of the first substrate and detects a fluid velocity. And one surface of the first substrate and the second surface of the second substrate are bonded to each other.
かかる構成によれば、検出部が第１の基板の一方の面に設けられ、第１の基板の一方の面と第２の基板の他方の面とが接合されている。これにより、検出部は、第１の基板と第２の基板との間に配置されるので、外部に対して露出する（曝される）ことがない。また、第１の基板の一方の面と第２に基板の他方の面とが接合されているので、第１の基板と第２の基板との間から所定の腐食性物質が浸食（侵入）するのを防止することが可能となる。これにより、第１及び第２の基板自体が耐食性を有することと相俟って、例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ、Ｃｌ2、ＢＣｌ3等を含有するガス（気体）や、硫酸や硝酸を含む薬液（液体）等の所定の腐食性物質に対するフローセンサの耐食性を高めることができる。 According to this configuration, the detection unit is provided on one surface of the first substrate, and the one surface of the first substrate and the other surface of the second substrate are joined. Thereby, since a detection part is arrange | positioned between a 1st board | substrate and a 2nd board | substrate, it does not expose (expose) with respect to the exterior. In addition, since one surface of the first substrate and the second surface of the second substrate are bonded to each other, a predetermined corrosive substance is eroded (invaded) from between the first substrate and the second substrate. It is possible to prevent this. Thereby, coupled with the fact that the first and second substrates themselves have corrosion resistance, for example, a gas (gas) containing SOx, NOx, Cl 2 , BCl 3 or the like, or a chemical solution containing sulfuric acid or nitric acid ( Corrosion resistance of the flow sensor against a predetermined corrosive substance such as liquid) can be enhanced.
好ましくは、第１の基板の他方の面に第１の凹部を有し、第２の基板の一方の面における第１の凹部に対向する位置に第２の凹部を有し、検出部は第１の凹部と第２の凹部との間に配置される。 Preferably, the first substrate has a first recess on the other surface, the second substrate has a second recess at a position facing the first recess, and the detection unit is It arrange | positions between 1 recessed part and 2nd recessed part.
かかる構成によれば、第１の基板が他方の面に第１の凹部を有し、第２の基板が一方の面における前記第１の凹部に対向する位置に第２の凹部を有し、検出部が第１の凹部と第２の凹部との間に配置される。これにより、第１の基板及び第２の基板の他の部分と比較して、検出部を覆う第１の凹部及び第２の凹部の厚さが薄くなる。これにより、第１の凹部及び第２の凹部を所定の厚さに設定することで、検出部の所望の検出感度を維持しつつ、流体に含まれるゴミや塵等のダストが検出部を覆う第１の凹部及び第２の凹部に衝突したときに、検出部を保護し得る機械的強度を備えることができる。また、検出部を覆う第１の凹部及び第２の凹部が、第１の基板及び第２の基板の他の部分と比較して熱容量の小さいダイアフラムを形成することできる。 According to such a configuration, the first substrate has the first recess on the other surface, and the second substrate has the second recess at a position facing the first recess on the one surface, A detection part is arrange | positioned between a 1st recessed part and a 2nd recessed part. Thereby, compared with the other part of a 1st board | substrate and a 2nd board | substrate, the thickness of the 1st recessed part and 2nd recessed part which covers a detection part becomes thin. Thus, by setting the first recess and the second recess to a predetermined thickness, dust such as dust or dust contained in the fluid covers the detection unit while maintaining the desired detection sensitivity of the detection unit. It is possible to provide mechanical strength that can protect the detection unit when it collides with the first recess and the second recess. Moreover, the 1st recessed part and 2nd recessed part which cover a detection part can form a diaphragm with a small heat capacity compared with the other part of a 1st board | substrate and a 2nd board | substrate.
好ましくは、前述の検出部は、流体を加熱するヒータと、ヒータによって生ずる流体の温度差を測定するように構成された測温ユニットとを含む。 Preferably, the detection unit includes a heater for heating the fluid and a temperature measurement unit configured to measure a temperature difference of the fluid generated by the heater.
かかる構成によれば、検出部が、流体を加熱するヒータと、ヒータによって生ずる流体の温度差を測定するように構成された測温ユニットとを含む。これにより、流体の温度差から当該流体の速度（流速）を検出する熱式のフローセンサを容易に実現（構成）することができる。 According to such a configuration, the detection unit includes a heater that heats the fluid, and a temperature measurement unit that is configured to measure a temperature difference between the fluids generated by the heater. Thereby, a thermal flow sensor that detects the velocity (flow velocity) of the fluid from the temperature difference of the fluid can be easily realized (configured).
好ましくは、前述の測温ユニットは、ヒータに対して上流側と下流側とにそれぞれ配置される複数の温度センサを有する。 Preferably, the above-mentioned temperature measuring unit has a plurality of temperature sensors respectively arranged on the upstream side and the downstream side with respect to the heater.
かかる構成によれば、測温ユニットが、ヒータに対して上流側と下流側とにそれぞれ配置される複数の温度センサを有する。これにより、ヒータに対して上流の流体の温度と下流の流体の温度とをそれぞれ測定することができ、ヒータによって生ずる流体の温度差を容易に測定することができる。 According to such a configuration, the temperature measuring unit has the plurality of temperature sensors respectively disposed on the upstream side and the downstream side with respect to the heater. Thereby, the temperature of the fluid upstream of the heater and the temperature of the downstream fluid can be measured, respectively, and the temperature difference of the fluid generated by the heater can be easily measured.
好ましくは、第１及び第２の基板の材料は、それぞれガラス又はサファイアである。 Preferably, the material of the first and second substrates is glass or sapphire, respectively.
かかる構成によれば、第１及び第２の基板の材料が、それぞれガラス又はサファイアである。ここで、ガラス及びサファイアは、例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ、Ｃｌ2、ＢＣｌ3等を含有するガス（気体）や、硫酸や硝酸を含む薬液（液体）等の腐食性物質に対して耐食性を有するとともに、高い機械的強度を有する材料である。これにより、所定の腐食性物質に対して耐食性の高いフローセンサを容易に実現することができる。また、検出部を覆う第１の凹部及び第２の凹部の機械的強度を高めることができる。 According to such a configuration, the material of the first and second substrates is glass or sapphire, respectively. Here, glass and sapphire have, for example, corrosion resistance against corrosive substances such as gas (gas) containing SOx, NOx, Cl 2 , BCl 3 and the like, and chemical liquid (liquid) containing sulfuric acid and nitric acid. A material having high mechanical strength. Thereby, a flow sensor having high corrosion resistance with respect to a predetermined corrosive substance can be easily realized. In addition, the mechanical strength of the first recess and the second recess covering the detection unit can be increased.
好ましくは、第１の基板の他方の面及び第２の基板の一方の面のうちの少なくとも一方の面側に、流体が流通する流路を形成するように設けられた流路形成部材を更に備え、流路形成部材は、前述の所定の腐食性物質に対して耐食性を有する。 Preferably, a flow path forming member provided so as to form a flow path through which a fluid flows is formed on at least one surface side of the other surface of the first substrate and the one surface of the second substrate. The flow path forming member has corrosion resistance against the aforementioned predetermined corrosive substance.
かかる構成によれば、第１の基板の他方の面及び第２の基板の一方の面のうちの少なくとも一方の面側に、流体が流通する流路を形成するように設けられた流路形成部材は、所定の腐食性物質に対して耐食性を有する。これにより、流体に対して露出している部分が全て耐食性を有するので、流体が所定の腐食性物質を含む場合に好適に用いることができる。 According to such a configuration, the flow path formed so as to form a flow path through which the fluid flows on at least one surface side of the other surface of the first substrate and the one surface of the second substrate. The member has corrosion resistance against a predetermined corrosive substance. Thereby, since all the parts exposed with respect to the fluid have corrosion resistance, it can be suitably used when the fluid contains a predetermined corrosive substance.
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。なお、以下の説明において、図面の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」という。 Embodiments of the present invention will be described below. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in light of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings. In the following description, the upper side of the drawing is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the left side as “left”, and the right side as “right”.
図１乃至図１０は、本発明に係るフローセンサの一例を示すためのものである。図１は、本発明に係るフローセンサの一例を説明する側方断面図である。図１に示すように、フローセンサ１０は、第１基板２０ａと第２基板２０ｂとを含む基板２０と、基板２０の上に設置された上部流路形成部材３０と、基板２０の下に設置された下部流路形成部材４０と、を備える。なお、本実施形態における上部流路形成部材３０及び下部流路形成部材４０は、本発明のフローセンサにおける「流路形成部材」の一例に相当する。 1 to 10 are for illustrating an example of a flow sensor according to the present invention. FIG. 1 is a side sectional view for explaining an example of a flow sensor according to the present invention. As shown in FIG. 1, the flow sensor 10 includes a substrate 20 including a first substrate 20 a and a second substrate 20 b, an upper flow path forming member 30 installed on the substrate 20, and a substrate 20 below the substrate 20. The lower flow path forming member 40 is provided. The upper flow path forming member 30 and the lower flow path forming member 40 in the present embodiment correspond to an example of the “flow path forming member” in the flow sensor of the present invention.
図２は、図１に示した上部流路形成部材の下面図である。図２に示すように、上部流路形成部材３０の下面には、矩形状の凹部３１が設けられている。凹部３１は、基板２０における対向する面、すなわち図１に示した第２基板２０ｂの上面との間に第１流路３１ａを形成する。凹部３１には、外部に通じる流入口３２及び流出口３３が設けられている。図１に示したように、流入口３２及び流出口３３は、凹部３１の底面から上部流路形成部材３０の上面に貫通しており、流入口３２から流入した流体が第１流路３１ａを通って流出口３３から流出するようになっている。また、後述する基板２０の電極部２６，２７に対応する位置に切欠部３４，３５が形成されており、上部流路形成部材３０を基板２０の上に設置したときに、電極部２６，２７が露出するようになっている。 FIG. 2 is a bottom view of the upper flow path forming member shown in FIG. As shown in FIG. 2, a rectangular recess 31 is provided on the lower surface of the upper flow path forming member 30. The recess 31 forms a first flow path 31a between the opposing surfaces of the substrate 20, that is, the upper surface of the second substrate 20b shown in FIG. The recess 31 is provided with an inflow port 32 and an outflow port 33 that communicate with the outside. As shown in FIG. 1, the inflow port 32 and the outflow port 33 penetrate from the bottom surface of the recess 31 to the upper surface of the upper flow path forming member 30, and the fluid flowing in from the inflow port 32 passes through the first flow path 31a. It flows out from the outlet 33 through. Further, notches 34 and 35 are formed at positions corresponding to electrode portions 26 and 27 of the substrate 20 described later, and when the upper flow path forming member 30 is installed on the substrate 20, the electrode portions 26 and 27 are formed. Is exposed.
図３は、図１に示した下部流路形成部材の上面図である。図３に示すように、下部流路形成部材４０の上面には、矩形状の凹部４１が設けられている。凹部４１は、基板２０における対向する面、すなわち図１に示した第１基板２０ａの下面との間に第２流路４１ａを形成する。 FIG. 3 is a top view of the lower flow path forming member shown in FIG. As shown in FIG. 3, a rectangular recess 41 is provided on the upper surface of the lower flow path forming member 40. The recess 41 forms a second flow path 41a between the opposing surfaces of the substrate 20, that is, the lower surface of the first substrate 20a shown in FIG.
上部流路形成部材３０及び下部流路形成部材４０の材料としては、例えば、ステンレス、シリコン（Ｓｉ）、シリコン（Ｓｉ）に二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）をコーティングしたもの、アルミナセラミックス、ガラス、サファイア等が挙げられる。また、上部流路形成部材３０及び下部流路形成部材４０の材料は、所定の腐食性物質、例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ、Ｃｌ2、ＢＣｌ3等を含有するガス（気体）や、硫酸や硝酸を含む薬液（液体）等に対して耐食性を有するものが好ましい。具体的には、腐食性物質がＣｌ2、ＢＣｌ3等の塩素（Ｃｌ）を含む場合、シリコン（Ｓｉ）は、この腐食性物質に対して耐食性を有さない（耐食性が低い）ため、上部流路形成部材３０及び下部流路形成部材４０の材料として用いるのは適切ではない。一方、腐食性物質が塩素（Ｃｌ）を含まないＳＯｘ、ＮＯｘ等である場合、シリコン（Ｓｉ）はこの腐食性物質に対して耐食性を有する（耐食性が高い）ので、上部流路形成部材３０及び下部流路形成部材４０の材料として好適に用いることができる。なお、上部流路形成部材３０及び下部流路形成部材４０は、同一材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。 Examples of the material of the upper flow path forming member 30 and the lower flow path forming member 40 include stainless steel, silicon (Si), silicon (Si) coated with silicon dioxide (SiO 2 ), alumina ceramics, glass, sapphire, and the like. Is mentioned. The material of the upper flow path forming member 30 and the lower flow path forming member 40 is a gas (gas) containing a predetermined corrosive substance such as SOx, NOx, Cl 2 , BCl 3 , sulfuric acid or nitric acid. What has corrosion resistance with respect to the containing chemical | medical solution (liquid) etc. is preferable. Specifically, when the corrosive substance contains chlorine (Cl) such as Cl 2 or BCl 3 , silicon (Si) has no corrosion resistance against the corrosive substance (low corrosion resistance), so It is not appropriate to use it as a material for the flow path forming member 30 and the lower flow path forming member 40. On the other hand, when the corrosive substance is SOx, NOx or the like not containing chlorine (Cl), silicon (Si) has corrosion resistance (high corrosion resistance) against the corrosive substance. It can be suitably used as a material for the lower flow path forming member 40. The upper flow path forming member 30 and the lower flow path forming member 40 may be made of the same material or different materials.
図４は、図１に示した基板を説明する上面図である。図４に示すように、基板２０は、基板２０の中央部に設けられ、流体の速度を検出するための検出部２１を有する。検出部２１は、流体を加熱するヒータ（抵抗素子）２２と、ヒータ２２によって生ずる流体の温度差を測定するように構成された一組の抵抗素子２３，２４と、を含んで構成される。これにより、流体の温度差から当該流体の速度（流速）を検出する熱式のフローセンサ１０を容易に実現（構成）することができる。なお、本実施形態における抵抗素子２３，２４は、本発明のフローセンサにおける「測温ユニット」の一例に相当する。 FIG. 4 is a top view for explaining the substrate shown in FIG. As illustrated in FIG. 4, the substrate 20 includes a detection unit 21 that is provided at the center of the substrate 20 and detects the fluid velocity. The detection unit 21 includes a heater (resistance element) 22 that heats the fluid, and a pair of resistance elements 23 and 24 that are configured to measure a temperature difference of the fluid generated by the heater 22. Thereby, the thermal flow sensor 10 that detects the velocity (flow velocity) of the fluid from the temperature difference of the fluid can be easily realized (configured). The resistance elements 23 and 24 in the present embodiment correspond to an example of a “temperature measuring unit” in the flow sensor of the present invention.
抵抗素子２３，２４は、基板２０においてヒータ２２を挟んでヒータ２２の左側と右側との両側に、それぞれ設けられる。また、基板２０は、周囲温度センサ（抵抗素子）３５と、平面視において基板２０の上辺側と下辺側とに設けられ、複数の電極２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２７ａ，２７ｂ，２７ｃを有する一組の電極部２６，２７と、をさらに有する。電極部２６，２７の各電極２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２７ａ，２７ｂ，２７ｃと、ヒータ２２、抵抗素子２３，２４、及び周囲温度センサ２５とは、基板２０に形成された配線によって電気的に接続されている。 The resistance elements 23 and 24 are provided on both sides of the heater 22 on the left side and the right side of the heater 20 with the heater 22 interposed therebetween. The substrate 20 is also provided with an ambient temperature sensor (resistive element) 35 and a plurality of electrodes 26a, 26b, 26c, 27a, 27b, and 27c provided on the upper side and the lower side of the substrate 20 in plan view. The electrode portions 26 and 27 are further included. The electrodes 26 a, 26 b, 26 c, 27 a, 27 b, 27 c of the electrode portions 26, 27 are electrically connected to the heater 22, the resistance elements 23, 24, and the ambient temperature sensor 25 by wiring formed on the substrate 20. Has been.
このような構成を備えるフローセンサ１０は、例えば図１中にブロック矢印で示すように、測定対象である流体、例えばガスの流通する方向に沿って、抵抗素子２３，２２及び２４が順に並ぶように配置される。この場合、抵抗素子２３は、ヒータ２２よりも上流側（図１において左側）に設けられた上流側温度センサとして機能し、抵抗素子２４は、ヒータ２２よりも下流側（図１において右側）に設けられた下流側温度センサとして機能する。このように、ヒータ２２に対して上流側に抵抗素子２３を配置し、下流側に抵抗素子２３を配置することにより、ヒータ２２に対して上流の流体の温度と下流の流体の温度とをそれぞれ測定することができ、ヒータ２２によって生ずる後述する流体の温度差を、容易に測定することができる。 In the flow sensor 10 having such a configuration, for example, as indicated by block arrows in FIG. 1, the resistance elements 23, 22, and 24 are arranged in order along the direction in which the fluid to be measured, for example, gas flows. Placed in. In this case, the resistance element 23 functions as an upstream temperature sensor provided upstream of the heater 22 (left side in FIG. 1), and the resistance element 24 is downstream of the heater 22 (right side in FIG. 1). It functions as a provided downstream temperature sensor. As described above, the resistance element 23 is disposed on the upstream side of the heater 22 and the resistance element 23 is disposed on the downstream side, whereby the temperature of the upstream fluid and the temperature of the downstream fluid with respect to the heater 22 are respectively set. It is possible to measure, and the temperature difference of the fluid described later generated by the heater 22 can be easily measured.
基板２０において検出部２１が設けられる部分は、後述するように、熱容量が小さいダイアフラムを成す。周囲温度センサ２５は、フローセンサ１０が設置された管路（図示省略）を流通するガスの温度を測定する。ヒータ２２は、例示的に、基板２０の中心に配置されており、周囲温度センサ２５が計測したガスの温度よりも一定温度高くなるように、加熱される。上流側温度センサ２３は、ヒータ２２よりも上流側の温度を検出するのに用いられ、下流側温度センサ２４は、ヒータ２２よりも下流側の温度を検出するのに用いられる。 As will be described later, a portion of the substrate 20 where the detection unit 21 is provided forms a diaphragm having a small heat capacity. The ambient temperature sensor 25 measures the temperature of gas flowing through a pipe line (not shown) where the flow sensor 10 is installed. The heater 22 is exemplarily disposed in the center of the substrate 20 and is heated so as to be a certain temperature higher than the temperature of the gas measured by the ambient temperature sensor 25. The upstream temperature sensor 23 is used to detect a temperature upstream of the heater 22, and the downstream temperature sensor 24 is used to detect a temperature downstream of the heater 22.
ここで、管路内のガスが静止している場合、ヒータ２１で加えられた熱は、上流方向及び下流方向へ対称的に拡散する。従って、上流側温度センサ２３及び下流側温度センサ２４の温度は等しくなり、上流側温度センサ２３及び下流側温度センサ２４の電気抵抗は等しくなる。これに対し、管路内のガスが上流から下流に流れている場合、ヒータ２２で加えられた熱は、下流方向に運ばれる。従って、上流側温度センサ２３の温度よりも、下流側温度センサ２４の温度が高くなる。 Here, when the gas in the pipe line is stationary, the heat applied by the heater 21 is diffused symmetrically in the upstream direction and the downstream direction. Accordingly, the temperatures of the upstream temperature sensor 23 and the downstream temperature sensor 24 are equal, and the electrical resistances of the upstream temperature sensor 23 and the downstream temperature sensor 24 are equal. On the other hand, when the gas in the pipe line flows from upstream to downstream, the heat applied by the heater 22 is carried in the downstream direction. Therefore, the temperature of the downstream temperature sensor 24 is higher than the temperature of the upstream temperature sensor 23.
このような温度差は、上流側温度センサ２３の電気抵抗と下流側温度センサ２４の電気抵抗との間に差を生じさせる。下流側温度センサ２４の電気抵抗と上流側温度センサ２３の電気抵抗との差は、管路内のガスの速度や流量と相関関係がある。そのため、下流側温度センサ２４の電気抵抗と上流側温度センサ２３の電気抵抗との差を基に、管路を流通する流体の速度（流速）や流量を算出することができる。抵抗素子２２、２３及び２４の電気抵抗の情報は、図４に示す電極部２６，２７を通じて電気信号として取り出すことができる。 Such a temperature difference causes a difference between the electrical resistance of the upstream temperature sensor 23 and the electrical resistance of the downstream temperature sensor 24. The difference between the electrical resistance of the downstream temperature sensor 24 and the electrical resistance of the upstream temperature sensor 23 has a correlation with the gas velocity and flow rate in the pipe. Therefore, based on the difference between the electrical resistance of the downstream temperature sensor 24 and the electrical resistance of the upstream temperature sensor 23, the speed (flow velocity) and flow rate of the fluid flowing through the pipeline can be calculated. Information on the electrical resistance of the resistance elements 22, 23 and 24 can be taken out as electrical signals through the electrode portions 26 and 27 shown in FIG.
また、図４に示すように、基板２０には、検出部２１を挟んで検出部２１の左側と右側の両側に形成された一組の貫通孔２８，２９が設けられている。図１に示したように、貫通孔２８，２９は、基板２０の上面から下面まで貫通しており、貫通孔２８は検出部２１に対して上流側（図１において左側）に配置されて上流側貫通孔として機能し、貫通孔２９は検出部２１に対して下流側（図１において右側）に配置されて下流側貫通孔として機能する。これにより、図１に示すように、流体が第１流路３１ａを流通する場合、当該流体は上流側貫通孔２８を通って第２流路４１ａを流通し、下流側貫通孔２９を通って再び第１流路３１ａに戻ることが可能となる。 As shown in FIG. 4, the substrate 20 is provided with a pair of through holes 28 and 29 formed on both the left and right sides of the detection unit 21 with the detection unit 21 interposed therebetween. As shown in FIG. 1, the through holes 28 and 29 penetrate from the upper surface to the lower surface of the substrate 20, and the through hole 28 is disposed upstream from the detection unit 21 (on the left side in FIG. 1). It functions as a side through hole, and the through hole 29 is arranged on the downstream side (right side in FIG. 1) with respect to the detection unit 21 and functions as a downstream through hole. As a result, as shown in FIG. 1, when the fluid flows through the first flow path 31 a, the fluid flows through the second flow path 41 a through the upstream through hole 28 and through the downstream through hole 29. It becomes possible to return to the 1st flow path 31a again.
この場合、図１中に矢印で示すように、流入口３２から流入した流体が、上部流路形成部材３０によって形成された第１流路３１ａを流通するとともに、上流側貫通孔２８を通って下部流路形成部材４０によって形成された第２流路４１ａを流通する。また、第１流路３１ａを流通した流体は流出口３２から流出し、第２流路３１ａを流通した流体は、下流側貫通孔２９を通って流出口３２から流出する。このように、上部流路形成部材３０が、第２基板２０ｂの一方の面（図１において上面）との間に流体が流通する第１流路３１ａを形成し、下部流路形成部材４０が、第１基板２０ａの他方の面（図１において下面）との間に流体が流通する第２流路４１ａを形成することにより、基板２０の一方の面（図１において上面）側と他方の面（図１において下面）側の両側に、流体を流すことができる。また、このとき、基板２０の検出部２１が第１流路３１ａと第２流路４１ａとの間に宙吊りの状態で配置される。 In this case, as indicated by an arrow in FIG. 1, the fluid flowing in from the inflow port 32 flows through the first flow path 31 a formed by the upper flow path forming member 30 and passes through the upstream side through hole 28. The second flow path 41a formed by the lower flow path forming member 40 is circulated. Further, the fluid that has flowed through the first flow path 31 a flows out from the outflow port 32, and the fluid that has flowed through the second flow path 31 a flows out from the outflow port 32 through the downstream through hole 29. Thus, the upper flow path forming member 30 forms the first flow path 31a through which the fluid flows between one surface (the upper surface in FIG. 1) of the second substrate 20b, and the lower flow path forming member 40 is By forming the second flow path 41a through which the fluid flows between the other surface (the lower surface in FIG. 1) of the first substrate 20a, the one surface (the upper surface in FIG. 1) side and the other surface of the substrate 20 are disposed. A fluid can flow on both sides of the surface (the lower surface in FIG. 1). At this time, the detection unit 21 of the substrate 20 is arranged in a suspended state between the first flow path 31a and the second flow path 41a.
次に、図５乃至図１０を参照して基板２０の製造方法の一例を説明する。 Next, an example of a method for manufacturing the substrate 20 will be described with reference to FIGS.
図５乃至図１０は、図１に示した基板の製造方法の一例を説明する側方断面図である。なお、図５乃至８と図１０は、図４に示したＩ−Ｉ線矢視方向断面図であり、図９は図４に示したＩＩ−ＩＩ線矢視方向断面図である。最初に、図５に示すように、図１に示した第１基板２０ａの元となる部材として、板状のウエハＡを用意する。ウエハＡは、例えば、２５０μｍ程度の厚さを有している。 5 to 10 are side sectional views for explaining an example of a method for manufacturing the substrate shown in FIG. 5 to 8 and FIG. 10 are cross-sectional views taken along the line I-I shown in FIG. 4, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line II-II shown in FIG. First, as shown in FIG. 5, a plate-like wafer A is prepared as a member serving as a base of the first substrate 20 a shown in FIG. 1. The wafer A has a thickness of about 250 μm, for example.
次に、図６に示すように、ウエハＡの下面の中央部に、ドリル等を用いた機械加工により座ぐりのような凹みを形成する。次に、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等の方法により、凹みを形成した部分の反対の面（上面）に、白金等の金属を付着させ、検出部２１を構成する各要素を形成（パターニング）する。また、同様の方法により、検出部２１を挟んだ両側（右側と左側）に、電極部２６，２７を構成する各電極を形成（パターニング）するとともに、検出部と電極部２６，２７とを接続する配線を形成（パターニング）する。 Next, as shown in FIG. 6, a recess like a counterbore is formed in the center of the lower surface of the wafer A by machining using a drill or the like. Next, a metal such as platinum is adhered to the surface (upper surface) opposite to the portion where the recess is formed by a method such as sputtering, CVD, or vacuum deposition, thereby forming each element constituting the detection unit 21 ( Patterning). Further, by the same method, the electrodes constituting the electrode portions 26 and 27 are formed (patterned) on both sides (right side and left side) sandwiching the detection portion 21, and the detection portion and the electrode portions 26 and 27 are connected. A wiring to be formed is formed (patterned).
次に、図１に示した第２基板２０ａの元となる部材として、図５に示したウエハＡと同様の板状のウエハＢを用意し、図７に示すように、ウエハＢの上面の中央部に、ドリル等を用いた機械加工により座ぐりのような凹みを形成する。また、後述するウエハＡとウエハＢとの接合の際に、ウエハＢにおいてウエハＡの電極部２６，２７に対応する位置に、それぞれ貫通孔を形成する。同様に、ウエハＡとウエハＢとの接合の際に、ウエハＢにおいてウエハＡの検出部２１及び配線に対応する位置に、それぞれ座ぐりのような所定の深さの凹みを形成する。これにより、ウエハＡとウエハＢとの接合時に、ウエハＡに設けられた検出部２１及び配線によって段差が生じて接合不良となるのを防止することができる。 Next, a plate-like wafer B similar to the wafer A shown in FIG. 5 is prepared as a base member of the second substrate 20a shown in FIG. 1, and the upper surface of the wafer B as shown in FIG. A recess like a counterbore is formed in the center by machining using a drill or the like. Further, when the wafer A and the wafer B, which will be described later, are bonded, through holes are respectively formed in the wafer B at positions corresponding to the electrode portions 26 and 27 of the wafer A. Similarly, when the wafer A and the wafer B are bonded to each other, a recess having a predetermined depth such as a spot facing is formed in the wafer B at a position corresponding to the detection unit 21 and the wiring of the wafer A. Thereby, when the wafer A and the wafer B are bonded, it is possible to prevent the detection unit 21 and the wiring provided on the wafer A from causing a step and causing a bonding failure.
次に、図８に示すように、図６に示したウエハＡの上面に、図７に示したウエハＢを下面を載置し、ウエハＡの上面とウエハＢの下面とを接合する。これにより、ウエハＡの上面に設けられた検出部２１は、ウエハＡ及びウエハＢによって被覆される。 Next, as illustrated in FIG. 8, the lower surface of the wafer B illustrated in FIG. 7 is placed on the upper surface of the wafer A illustrated in FIG. 6, and the upper surface of the wafer A and the lower surface of the wafer B are bonded. As a result, the detection unit 21 provided on the upper surface of the wafer A is covered with the wafer A and the wafer B.
接合方法としては、例えば、拡散接合、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスを用いたイオンビームを接合する両面に照射して活性化してから接合する表面活性化接合（常温接合）、金や銀等のろう材を接合する両面に付けてから接合するろう付け、陽極接合等が挙げられる。また、接合方法は、接合する部材の種類によって適切な接合方法を使い分ける。具体的には、ウエハＡ及びウエハＢの材料がガラスの場合には、陽極接合は用いることができず、表面活性化接合等を用いる。一方、ウエハＡ及びウエハＢの材料がシリコン（Ｓｉ）の場合には、陽極接合を好適に用いることができる。 As a bonding method, for example, diffusion bonding, surface activated bonding (normal temperature bonding) in which ion beams using an inert gas such as argon (Ar) are irradiated and activated and then bonded are joined, gold or silver Examples thereof include brazing, anodic bonding, and the like, which are performed after the brazing material is bonded to both surfaces to be bonded. In addition, as a joining method, an appropriate joining method is properly used depending on the type of member to be joined. Specifically, when the material of the wafer A and the wafer B is glass, anodic bonding cannot be used, and surface activated bonding or the like is used. On the other hand, when the material of the wafer A and the wafer B is silicon (Si), anodic bonding can be preferably used.
なお、本明細書における「接合」という用語は、物と物とをつなぎ合わせる広義の接合を意味し、ろう付け等を含む概念である。また、「接合」という用語は、接着剤を用いる方法を除外する意味であることが好ましい。 Note that the term “joining” in the present specification means joining in a broad sense that joins things together, and is a concept including brazing and the like. Moreover, it is preferable that the term “joining” means to exclude a method using an adhesive.
次に、図９に示すように、検出部２１を挟んだ両側（右側と左側）に、ドリル等を用いた機械加工によりウエハＢの上面からウエハＡの下面まで貫通した貫通孔２８，２９を形成する。 Next, as shown in FIG. 9, through holes 28 and 29 penetrating from the upper surface of the wafer B to the lower surface of the wafer A by machining using a drill or the like on both sides (right side and left side) sandwiching the detection unit 21. Form.
最後に、図１０に示すように、ウエハＡの凹みを形成した部分とウエハＢの凹みを形成した部分に、図１０中にブロック矢印で示すエッチングを施して当該部分の厚さをそれぞれ制御する。これにより、第１基板２０ａと第２基板２０ｂとを含む基板２０が製造される。 Finally, as shown in FIG. 10, the etching is indicated by the block arrows in FIG. 10 to control the thicknesses of the portions where the recesses of the wafer A and the recesses of the wafer B are formed. . Thereby, the substrate 20 including the first substrate 20a and the second substrate 20b is manufactured.
この基板２０では、検出部２１が第１基板２０ａの一方の面（図１０において上面）に設けられ、第１基板２０ａの一方の面（図１０において上面）と第２基板２０ｂの他方の面（図１０において下面）とが接合されている。これにより、検出部２１は、第１基板２０ａと第２基板２０ｂとの間に配置されるので、外部に対して露出する（曝される）ことがない。また、第１基板２０ａの一方の面（図１０において上面）と第２基板２０ｂの他方の面（図１０において下面）とが接合されているので、第１基板２０ａと第２基板２０ｂとの間から所定の腐食性物質が浸食（侵入）するのを防止することが可能となる。 In the substrate 20, the detection unit 21 is provided on one surface (the upper surface in FIG. 10) of the first substrate 20a, and one surface (the upper surface in FIG. 10) of the first substrate 20a and the other surface of the second substrate 20b. (The lower surface in FIG. 10) is joined. Thereby, since the detection unit 21 is disposed between the first substrate 20a and the second substrate 20b, it is not exposed (exposed) to the outside. Further, since one surface (the upper surface in FIG. 10) of the first substrate 20a and the other surface (the lower surface in FIG. 10) of the second substrate 20b are joined, the first substrate 20a and the second substrate 20b are joined together. It is possible to prevent a predetermined corrosive substance from being eroded (invaded) from the beginning.
また、エッチングを施した結果、第１基板２０ａの他方の面（図１０において下面）に第１凹部２０１ａが形成され、第２基板２０ｂの一方の面（図１０において上面）における第１凹部２０１ａに対向する位置に、第２凹部２０１ｂが形成されている。検出部２１は第１凹部２０１ａと第２凹部２０１ｂとの間に配置される。これにより、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂの他の部分と比較して、検出部２１を被覆する第１凹部２０１ａ及び第２凹部２０１ｂの厚さが薄くなる。 As a result of the etching, a first recess 201a is formed on the other surface (lower surface in FIG. 10) of the first substrate 20a, and a first recess 201a on one surface (upper surface in FIG. 10) of the second substrate 20b. A second recess 201b is formed at a position opposite to. The detection part 21 is arrange | positioned between the 1st recessed part 201a and the 2nd recessed part 201b. Thereby, compared with the other part of the 1st board | substrate 20a and the 2nd board | substrate 20b, the thickness of the 1st recessed part 201a and the 2nd recessed part 201b which coat | covers the detection part 21 becomes thin.
第１凹部２０１ａ及び第２凹部２０１ｂは、熱容量が小さいダイアフラム２０１を成しており、ダイアフラム２０１は、例えば、１０〜１００μｍ程度の厚さを有している。 The 1st recessed part 201a and the 2nd recessed part 201b comprise the diaphragm 201 with small heat capacity, and the diaphragm 201 has a thickness of about 10-100 micrometers, for example.
第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂの材料としては、前述の上部流路形成部材３０及び下部流路形成部材４０と同様の材料が挙げられ、所定の腐食性物質に対して耐食性を有する。特に、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂの材料としては、それぞれガラス又はサファイアが好ましい。なお、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂは、同一材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。 Examples of the material of the first substrate 20a and the second substrate 20b include the same materials as those of the upper flow path forming member 30 and the lower flow path forming member 40 described above, and have corrosion resistance against a predetermined corrosive substance. In particular, the material of the first substrate 20a and the second substrate 20b is preferably glass or sapphire, respectively. The first substrate 20a and the second substrate 20b may be made of the same material or different materials.
図１１は、本発明に係るフローセンサの他の例を説明する側方断面図であり、図１２は、図１１に示したフローセンサの設置例を説明する側方断面図である。本発明に係るフローセンサは、図１乃至図１０に示した例に限定されない。例えば、図１１に示すように、フローセンサ１０Ａは、図１に示した基板２０を上下逆さまに配置し、第１基板２０ａの上に上部流路形成部材３０が設置され、第２基板２０ｂの下に下部流路形成部材４０が設置されている。また、下部流路形成部材４０には、外部と第２流路４１ａを連通する流入口４２及び流出口４３が設けられている。 FIG. 11 is a side sectional view for explaining another example of the flow sensor according to the present invention, and FIG. 12 is a side sectional view for explaining an installation example of the flow sensor shown in FIG. The flow sensor according to the present invention is not limited to the examples shown in FIGS. For example, as shown in FIG. 11, in the flow sensor 10A, the substrate 20 shown in FIG. 1 is arranged upside down, the upper flow path forming member 30 is installed on the first substrate 20a, and the second substrate 20b A lower flow path forming member 40 is installed below. Further, the lower flow path forming member 40 is provided with an inlet 42 and an outlet 43 that communicate with the outside and the second flow path 41a.
この場合、フローセンサ１０Ａは、図１２に示すように、流体が所定方向（図１２において左側から右側方向）に流通する本体Ａに、Ｏ（オー）リングＸを介して組み付けられ、設置される。これにより、流体が第２流路４１ａを流通する場合、当該流体は図１１に示す上流側貫通孔２８を通って第１流路３１ａを流通し、図１１に示す下流側貫通孔２９を通って再び第２流路４１ａに戻ることが可能となる。 In this case, as shown in FIG. 12, the flow sensor 10 </ b> A is assembled and installed via the O (O) ring X in the main body A where the fluid flows in a predetermined direction (from the left side to the right side in FIG. 12). . Thereby, when the fluid flows through the second flow path 41a, the fluid flows through the first flow path 31a through the upstream through hole 28 shown in FIG. 11, and passes through the downstream through hole 29 shown in FIG. Thus, it is possible to return to the second flow path 41a again.
図１３は、本発明に係るフローセンサの他の例を説明する側方断面図であり、図１４は、図１３に示したフローセンサの設置例を説明する側方断面図である。また、流路形成部材は、第１基板２０ａの他方の面及び第２基板２０ｂの一方の面のうちの少なくとも一方の面側に、流路を形成するように設けられていればよく、流路形成部材自体が流路を形成する場合に限定されない。例えば、図１３に示すように、フローセンサ１０Ｂは、図１に示した基板２０を上下逆さまに配置し、第１基板２０ａの上に上部流路形成部材３０が設置されている。 FIG. 13 is a side sectional view for explaining another example of the flow sensor according to the present invention, and FIG. 14 is a side sectional view for explaining an installation example of the flow sensor shown in FIG. Further, the flow path forming member may be provided on at least one surface side of the other surface of the first substrate 20a and the one surface of the second substrate 20b so as to form a flow path. It is not limited to the case where the path forming member itself forms a flow path. For example, as shown in FIG. 13, in the flow sensor 10B, the substrate 20 shown in FIG. 1 is arranged upside down, and the upper flow path forming member 30 is installed on the first substrate 20a.
この場合、フローセンサ１０Ｂは、図１４に示すように、流体が所定方向（図１４において左側から右側方向）に流れ、上面の一部が開口した本体Ｂに、当該開口を覆うように設置される。これにより、本体Ｂと図１３に示した第２基板２０ｂの一方の面（図１４において下面）との間に、第２流路４１ａが形成される。 In this case, as shown in FIG. 14, the flow sensor 10B flows in a predetermined direction (from the left side to the right side in FIG. 14), and the flow sensor 10B is installed on the main body B with a part of the upper surface opened so as to cover the opening. The Thereby, the 2nd flow path 41a is formed between the main body B and one surface (lower surface in FIG. 14) of the 2nd board | substrate 20b shown in FIG.
図１５は、本発明に係るフローセンサの他の例を説明する側方断面図である。また、流体は、上流側貫通孔２８及び下流側貫通孔２９を通る場合に限定されない。例えば、図１５に示すように、フローセンサ１０Ｃは、第１流路３１ａを形成する図２に示した凹部３１の一端（図１５において左端）に流入口３２が設けられ、凹部３１の他端（図１５において右端）に流出口３３が設けられている。また、第２流路３１ａを形成する図３に示した凹部４１の一端（図１５において左端）に流入口４２が設けられ、凹部４１の他端（図１５において右端）に流出口４３が設けられている。 FIG. 15 is a side sectional view for explaining another example of the flow sensor according to the present invention. Further, the fluid is not limited to passing through the upstream side through hole 28 and the downstream side through hole 29. For example, as shown in FIG. 15, the flow sensor 10 </ b> C includes an inlet 32 at one end (left end in FIG. 15) of the recess 31 shown in FIG. 2 that forms the first flow path 31 a, and the other end of the recess 31. An outlet port 33 is provided at the right end in FIG. Further, the inlet 42 is provided at one end (left end in FIG. 15) of the recess 41 shown in FIG. 3 forming the second flow path 31a, and the outlet 43 is provided at the other end (right end in FIG. 15) of the recess 41. It has been.
この場合、フローセンサ１０Ｃは、図１５中にブロック矢印で示す流体の流通する方向に対し、流入口３２及び流入口４２を向けて配置される。これにより、流体が、流入口３２及び流出口３３を通って第１流路３１ａを流通するとともに、流入口４２及び流出口４３を通って第２流路４１ａを流通する。よって、基板２０には、上流側貫通孔２８及び下流側貫通孔２９が無くてもよい。 In this case, the flow sensor 10C is arranged with the inlet 32 and the inlet 42 facing the direction in which the fluid flows as indicated by the block arrows in FIG. Thus, the fluid flows through the first flow path 31 a through the inlet 32 and the outlet 33 and flows through the second flow path 41 a through the inlet 42 and the outlet 43. Therefore, the substrate 20 may not have the upstream side through hole 28 and the downstream side through hole 29.
図１６は、本発明に係るフローセンサの他の例を説明する側方断面図である。また、流路形成部材は、第１基板２０ａの他方の面及び第２基板２０ｂの一方の面のうち少なくとも一方の面側に流路を形成するように設けられていればよく、第１基板２０ａの他方の面側及び第２基板２０ｂの一方の面側の両側に流路を形成する場合に限定されない。例えば、図１６に示すように、フローセンサ１０Ｄは、下部流路形成部材４０にキャビティ４１ｂが形成されている。上流側貫通孔２８及び下流側貫通孔２９は、第１流路３１ａとキャビティ４１ｂとを連通し、上流側貫通孔２８及び下流側貫通孔２９は、図１に示した場合と比較して、その直径が小さく設定されている。 FIG. 16 is a side sectional view for explaining another example of the flow sensor according to the present invention. Further, the flow path forming member may be provided so as to form a flow path on at least one surface side of the other surface of the first substrate 20a and the one surface of the second substrate 20b. The present invention is not limited to the case where the flow paths are formed on both sides of the other surface side of 20a and the one surface side of the second substrate 20b. For example, as shown in FIG. 16, in the flow sensor 10 </ b> D, a cavity 41 b is formed in the lower flow path forming member 40. The upstream side through hole 28 and the downstream side through hole 29 communicate the first flow path 31a and the cavity 41b, and the upstream side through hole 28 and the downstream side through hole 29 are compared with the case shown in FIG. The diameter is set small.
この場合、流体が所定速度で第１流路３１ａを流通している状態では、当該流体はキャビティ４１ｂを流通することはない。すなわち、流体が所定速度で第１流路３１ａを流通し始めた初期状態では、上流側貫通孔２８を通ってキャビティ４１ｂに流体が流れ、下流側貫通孔２９を通って第１空間３１ａに戻る場合がある。しかしながら、キャビティ４１ｂに流体が満たされた（充填された）状態では、キャビティ４１ｂ内の流体は流動しないか、又は第１流路３１ａを流通する流体と比較して非常に遅い速度で流動する。よって、キャビティ４１は流路ではなく、上部流路形成部材３０及び下部流路形成部材４０は、第２基板２０ｂの一方の面（図１６において上面）側に第１流路３１ａのみを形成する。 In this case, when the fluid is flowing through the first flow path 31a at a predetermined speed, the fluid does not flow through the cavity 41b. That is, in an initial state where the fluid starts to flow through the first flow path 31a at a predetermined speed, the fluid flows through the upstream through hole 28 to the cavity 41b and returns to the first space 31a through the downstream through hole 29. There is a case. However, in a state where the cavity 41b is filled (filled), the fluid in the cavity 41b does not flow or flows at a very low speed as compared with the fluid flowing through the first flow path 31a. Therefore, the cavity 41 is not a flow path, and the upper flow path forming member 30 and the lower flow path forming member 40 form only the first flow path 31a on one surface (the upper surface in FIG. 16) side of the second substrate 20b. .
なお、本明細書における「流通」という用語は、所定期間にわたり流体が流れ通ることを意味し、過渡的（一時的）に流体が流れ通る場合を除外する意味である。 In this specification, the term “circulation” means that the fluid flows over a predetermined period, and excludes the case where the fluid flows transiently (temporarily).
このように、本実施形態におけるフローセンサ１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄによれば、検出部２１が第１基板２０ａの一方の面（図１、図１０、図１５及び図１６において上面、図１１及び図１３において下面）に設けられ、第１基板２０ａの一方の面（図１、図１０、図１５及び図１６において上面、図１１及び図１３において下面）と第２基板２０ｂの他方の面（図１、図１０、図１５及び図１６において下面、図１１及び図１３において上面）とが接合されている。これにより、検出部２１は、第１基板２０ａと第２基板２０ｂとの間に配置されるので、外部に対して露出する（曝される）ことがない。また、第１基板２０ａの一方の面（図１、図１０、図１５及び図１６において上面、図１１及び図１３において下面）と第２基板２０ｂの他方の面（図１、図１０、図１５及び図１６において下面、図１１及び図１３において上面）とが接合されているので、第１基板２０ａと第２基板２０ｂとの間から所定の腐食性物質が浸食（侵入）するのを防止することが可能となる。これにより、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂ自体が耐食性を有することと相俟って、例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ、Ｃｌ2、ＢＣｌ3等を含有するガス（気体）や、硫酸や硝酸を含む薬液（液体）等の所定の腐食性物質に対するフローセンサ１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの耐食性を高めることができる。 Thus, according to the flow sensors 10, 10A, 10B, 10C, and 10D in the present embodiment, the detection unit 21 has one surface of the first substrate 20a (the upper surface in FIGS. 1, 10, 15, and 16). 11 and FIG. 13 is provided on the lower surface of the first substrate 20a, one surface of the first substrate 20a (the upper surface in FIGS. 1, 10, 15 and 16, the lower surface in FIGS. 11 and 13) and the other of the second substrate 20b. (The lower surface in FIGS. 1, 10, 15 and 16 and the upper surface in FIGS. 11 and 13) are joined. Thereby, since the detection unit 21 is disposed between the first substrate 20a and the second substrate 20b, it is not exposed (exposed) to the outside. In addition, one surface of the first substrate 20a (the upper surface in FIGS. 1, 10, 15, and 16 and the lower surface in FIGS. 11 and 13) and the other surface of the second substrate 20b (FIGS. 1, 10, and FIG. 15 and FIG. 16, the lower surface and the upper surface in FIG. 11 and FIG. 13 are joined to each other, so that a predetermined corrosive substance is prevented from eroding (invading) between the first substrate 20a and the second substrate 20b. It becomes possible to do. Accordingly, in combination with the corrosion resistance of the first substrate 20a and the second substrate 20b itself, for example, a gas (gas) containing SOx, NOx, Cl 2 , BCl 3 , sulfuric acid or nitric acid is included. The corrosion resistance of the flow sensors 10, 10A, 10B, 10C, and 10D against a predetermined corrosive substance such as a chemical solution (liquid) can be improved.
また、本実施形態におけるフローセンサ１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄによれば、第１基板２０ａが他方の面（図１０において下面）に第１凹部２０１ａを有し、第２基板２０ｂが一方の面（図１０において上面）における第１凹部２０１ａに対向する位置に第２凹部２０１ｂを有し、検出部２１が第１凹部２０１ａと第２凹部２０１ｂとの間に配置される。これにより、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂの他の部分と比較して、検出部２１を被覆する第１凹部２０１ａ及び第２凹部２０１ｂの厚さが薄くなる。これにより、第１凹部２０１ａと第２凹部２０１ｂを所定の厚さに設定することで、検出部２１の所望の検出感度を維持しつつ、流体に含まれるゴミや塵等のダストが第１凹部２０１ａ又は第２凹部２０１ｂに衝突したときに、検出部２１を保護し得る機械的強度を備えることができる。また、熱式のフローセンサ１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄにおいて、検出部２１を被覆する第１凹部２０１ａ及び第２凹部２０１ｂが、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂの他の部分と比較して熱容量の小さいダイアフラム２０１を形成することできる。 Further, according to the flow sensors 10, 10A, 10B, 10C, and 10D in the present embodiment, the first substrate 20a has the first recess 201a on the other surface (the lower surface in FIG. 10), and the second substrate 20b has one 10 (the upper surface in FIG. 10) has a second recess 201b at a position facing the first recess 201a, and the detection unit 21 is disposed between the first recess 201a and the second recess 201b. Thereby, compared with the other part of the 1st board | substrate 20a and the 2nd board | substrate 20b, the thickness of the 1st recessed part 201a and the 2nd recessed part 201b which coat | covers the detection part 21 becomes thin. Thereby, by setting the first recess 201a and the second recess 201b to a predetermined thickness, dust such as dust and dust contained in the fluid is retained in the first recess while maintaining the desired detection sensitivity of the detection unit 21. It is possible to provide mechanical strength that can protect the detection unit 21 when it collides with the 201a or the second recess 201b. Further, in the thermal flow sensors 10, 10A, 10B, 10C, and 10D, the first concave portion 201a and the second concave portion 201b that cover the detection unit 21 are compared with other portions of the first substrate 20a and the second substrate 20b. Thus, the diaphragm 201 having a small heat capacity can be formed.
また、本実施形態におけるフローセンサ１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄによれば、検出部２１が、流体を加熱するヒータ２２と、ヒータによって生ずる流体の温度差を測定するように構成された測温ユニットとを含む。これにより、流体の温度差から当該流体の速度（流速）を検出する熱式のフローセンサ１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを容易に実現（構成）することができる。 Further, according to the flow sensors 10, 10A, 10B, 10C, and 10D in the present embodiment, the detection unit 21 is configured to measure the temperature difference between the heater 22 that heats the fluid and the fluid that is generated by the heater. Including a heating unit. Thereby, the thermal type flow sensors 10, 10A, 10B, 10C, and 10D that detect the velocity (flow velocity) of the fluid from the temperature difference of the fluid can be easily realized (configured).
また、本実施形態におけるフローセンサ１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄによれば、測温ユニットが、ヒータ２２に対して上流側と下流側とにそれぞれ配置される上流側温度センサ２３及び下流側温度センサ２４を有する。これにより、ヒータ２２に対して上流の流体の温度と下流の流体の温度とをそれぞれ測定することができ、ヒータ２２によって生ずる流体の温度差を容易に測定することができる。 In addition, according to the flow sensors 10, 10 </ b> A, 10 </ b> B, 10 </ b> C, and 10 </ b> D in the present embodiment, the temperature measuring unit is disposed on the upstream side and the downstream side with respect to the heater 22, respectively. A temperature sensor 24 is included. Thereby, the temperature of the fluid upstream and the temperature of the fluid downstream of the heater 22 can be measured, respectively, and the temperature difference of the fluid generated by the heater 22 can be easily measured.
また、本実施形態におけるフローセンサ１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄによれば、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂの材料が、それぞれガラス又はサファイアである。ここで、ガラス及びサファイアは、例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ、Ｃｌ2、ＢＣｌ3等を含有するガス（気体）や、硫酸や硝酸を含む薬液（液体）等の腐食性物質に対して耐食性を有するとともに、高い機械的強度を有する材料である。これにより、所定の腐食性物質に対して耐食性の高いフローセンサ１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを容易に実現することができる。また、検出部２１を被覆する第１凹部２０１ａ及び第２凹部２０１ｂの機械的強度を高めることができる。 Further, according to the flow sensors 10, 10A, 10B, 10C, and 10D in the present embodiment, the material of the first substrate 20a and the second substrate 20b is glass or sapphire, respectively. Here, glass and sapphire have, for example, corrosion resistance against corrosive substances such as gas (gas) containing SOx, NOx, Cl 2 , BCl 3 and the like, and chemical liquid (liquid) containing sulfuric acid and nitric acid. A material having high mechanical strength. Thereby, the flow sensors 10, 10A, 10B, 10C, and 10D having high corrosion resistance against a predetermined corrosive substance can be easily realized. Further, the mechanical strength of the first concave portion 201a and the second concave portion 201b that covers the detection unit 21 can be increased.
また、本実施形態におけるフローセンサ１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄによれば、第１基板２０ａの他方の面（図１、図１０、図１５及び図１６において下面、図１１及び図１３において上面）及び第２基板２０ｂの一方の面（図１、図１０、図１５及び図１６において上面、図１１及び図１３において下面）のうちの少なくとも一方の面側に、流体が流通する流路を形成するように設けられた上部流路形成部材３０及び下部流路形成部材４０は、所定の腐食性物質に対して耐食性を有する。これにより、流体に対して露出している部分が全て耐食性を有するので、流体が所定の腐食性物質を含む場合に好適に用いることができる。 Further, according to the flow sensors 10, 10A, 10B, 10C, and 10D in the present embodiment, the other surface of the first substrate 20a (the bottom surface in FIGS. 1, 10, 15, and 16; The flow path through which the fluid circulates on at least one side of the upper surface) and one surface of the second substrate 20b (the upper surface in FIGS. 1, 10, 15 and 16 and the lower surface in FIGS. 11 and 13). The upper flow path forming member 30 and the lower flow path forming member 40 provided so as to form a film have corrosion resistance against a predetermined corrosive substance. Thereby, since all the parts exposed with respect to the fluid have corrosion resistance, it can be suitably used when the fluid contains a predetermined corrosive substance.
なお、前述の実施形態の構成は、組み合わせたり或いは一部の構成部分を入れ替えたりしたりしてもよい。また、本発明の構成は前述の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。 Note that the configurations of the above-described embodiments may be combined or some components may be replaced. The configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…フローセンサ
２０…基板
２０ａ…第１基板
２０ｂ…第２基板
２１…検出部
２２…ヒータ（抵抗素子）
２３…上流側温度センサ（抵抗素子）
２４…下流側温度センサ（抵抗素子）
２８…上流側貫通孔
２９…下流側貫通孔
３０…上部流路形成部材
３１ａ…第１流路
４０…下部流路形成部材
４１ａ…第２流路
２０１ａ…第１凹部
２０１ｂ…第２凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 10A, 10B, 10C, 10D ... Flow sensor 20 ... Board | substrate 20a ... 1st board | substrate 20b ... 2nd board | substrate 21 ... Detection part 22 ... Heater (resistance element)
23 ... Upstream temperature sensor (resistive element)
24 ... downstream temperature sensor (resistive element)
28 ... Upstream side through hole 29 ... Downstream side through hole 30 ... Upper flow path forming member 31a ... First flow path 40 ... Lower flow path forming member 41a ... Second flow path 201a ... First recess 201b ... Second recess
Claims (6)
前記第１の基板の一方の面に設けられ、流体の速度を検出するための検出部と、を備え、
前記検出部が前記第１及び第２の基板によって被覆されるように、前記第１の基板の一方の面と前記第２の基板の他方の面とが接合されており、
前記第１及び第２の基板の材料は、それぞれガラス又はサファイアである
ことを特徴とするフローセンサ。 First and second substrates having corrosion resistance to a predetermined corrosive substance;
A detection unit provided on one surface of the first substrate for detecting a fluid velocity;
As the detector is covered by the first and second substrate, and the other surface of the second substrate and the one surface of the first substrate is joined,
A material for the first and second substrates is glass or sapphire, respectively .
前記第２の基板の一方の面における前記第１の凹部に対向する位置に第２の凹部を有し、
前記検出部は前記第１の凹部と前記第２の凹部との間に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載のフローセンサ。 A first recess on the other surface of the first substrate;
Having a second recess at a position facing the first recess on one surface of the second substrate;
The flow sensor according to claim 1, wherein the detection unit is disposed between the first recess and the second recess.
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフローセンサ。 The flow sensor according to claim 1, wherein the detection unit includes a heater that heats the fluid, and a temperature measurement unit configured to measure a temperature difference between the fluids generated by the heater. .
ことを特徴とする請求項３に記載のフローセンサ。 The flow sensor according to claim 3, wherein the temperature measuring unit includes a plurality of temperature sensors respectively disposed upstream and downstream of the heater.
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のフローセンサ。 The first and second substrates are provided with an upstream through hole formed on the upstream side with respect to the detection unit and a downstream through hole formed on the downstream side with respect to the detection unit. flow sensor according to any one of claims 1 to 4, characterized in that is.
前記流路形成部材は、前記所定の腐食性物質に対して耐食性を有する
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のフローセンサ。 A flow path forming member provided to form a flow path through which the fluid flows on at least one surface side of the other surface of the first substrate and the one surface of the second substrate; Prepared,
The flow sensor according to claim 1, wherein the flow path forming member has a corrosion resistance against the predetermined corrosive substance.
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