JP5745205B2 - 加熱励振を利用した熱伝導型気圧センサ - Google Patents
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Description
基板(1)から熱分離した薄膜(10)に、少なくとも2個の薄膜温度センサと該薄膜(10)を昇温させる加熱手段および前記の薄膜(10)を振動させる励振手段を具備した熱伝導型気圧センサにおいて、
前記薄膜(10)は、少なくとも膨張係数の異なる二層以上の薄膜からなり、前記励振手段として、前記加熱手段による間欠加熱時の前記薄膜(10)を構成する主たる二層の熱膨張の違いに基づく反り曲がりを利用するようにしたこと、
前記薄膜(10)は、第1の薄膜(10A)と第2の薄膜(10B)とに分割された構造であること、
薄膜(10A)は、基板1から幅を狭くして形成された熱抵抗部を介した構造であること、
薄膜(10B)は、薄膜(10A)から幅を狭くして形成された熱抵抗部を介してカンチレバ状に飛び出した構造であること、
前記薄膜(10A)には、加熱手段としての薄膜ヒータと、第1の薄膜温度センサ(24a)とが形成されていること、
前記薄膜(10B)には、第2の薄膜温度センサ(24b)が形成されていること、
前記薄膜温度センサ(24a、24b)は、温度差センサとしたこと、
前記薄膜(10)の振動により気流が発生する気圧領域では、前記薄膜(10)を振動させて熱の逃げを促進させ、前記第1の薄膜温度センサ(24a)と前記第2の薄膜温度センサ(24b)との温度差から気圧を計測するようにしたこと、
前記気圧領域より気圧の低い高真空領域では、前記第2の薄膜温度センサ(24b)を熱電対とし、加熱状態での第1の薄膜(10A)を基準として、前記第1の薄膜温度センサ(24a)と前記第2の薄膜温度センサ(24b)との温度差から気圧を計測するようにしたこと、
前記第1の薄膜(10A)の温度は、前記第1の薄膜(10A)に形成されている薄膜ヒータの加熱を止めて、その直後以降の状態の温度を第1の温度センサ(24a)である温度差センサを動作させることにより知ることができるようにしたこと、を特徴とする。
10、10A、10B 薄膜
11 SOI層
12 下地基板
15 カンチレバ
20 温度差センサ
21 n型拡散領域(SOI層)
24 熱電対
25 熱電対ヒータ部
29 オーム性コンタクト
40 空洞
42 スリット
45 熱抵抗部
50 シリコン酸化膜
51 BOX層(シリコン酸化膜)
70a、70b 電極パッド
71a、71b 電極パッド
100 熱伝導型センサチップ
110 配線
120a, 120b 熱電対導体
Claims (2)
- 基板(1)から熱分離した薄膜(10)に、少なくとも2個の薄膜温度センサと該薄膜(10)を昇温させる加熱手段および前記の薄膜(10)を振動させる励振手段を具備した熱伝導型気圧センサにおいて、
前記薄膜(10)は、少なくとも膨張係数の異なる二層以上の薄膜からなり、前記励振手段として、前記加熱手段による間欠加熱時の前記薄膜(10)を構成する主たる二層の熱膨張の違いに基づく反り曲がりを利用するようにしたこと、
前記薄膜(10)は、第1の薄膜(10A)と第2の薄膜(10B)とに分割された構造であること、
薄膜(10A)は、基板1から幅を狭くして形成された熱抵抗部を介した構造であること、
薄膜(10B)は、薄膜(10A)から幅を狭くして形成された熱抵抗部を介してカンチレバ状に飛び出した構造であること、
前記薄膜(10A)には、加熱手段としての薄膜ヒータと、第1の薄膜温度センサ(24a)とが形成されていること、
前記薄膜(10B)には、第2の薄膜温度センサ(24b)が形成されていること、
前記薄膜温度センサ(24a、24b)は、温度差センサとしたこと、
前記薄膜(10)の振動により気流が発生する気圧領域では、前記薄膜(10)を振動させて熱の逃げを促進させ、前記第1の薄膜温度センサ(24a)と前記第2の薄膜温度センサ(24b)との温度差から気圧を計測するようにしたこと、
前記気圧領域より気圧の低い高真空領域では、前記第2の薄膜温度センサ(24b)を熱電対とし、加熱状態での第1の薄膜(10A)を基準として、前記第1の薄膜温度センサ(24a)と前記第2の薄膜温度センサ(24b)との温度差から気圧を計測するようにしたこと、
前記第1の薄膜(10A)の温度は、前記第1の薄膜(10A)に形成されている薄膜ヒータの加熱を止めて、その直後以降の状態の温度を第1の温度センサ(24a)である温度差センサを動作させることにより知ることができるようにしたこと、を特徴とする熱伝導型気圧センサ。 - 前記薄膜(10)は、シリコンとシリコン酸化膜の主たる二層を含み、該シリコンとシリコン酸化膜との熱膨張係数の違いを利用した請求項1記載の熱伝導型気圧センサ。
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