JPH02120625A - 流量検出装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は流量検出装置とその製造方法に関する。

（従来技術） 流量検出の原理には、熱線式流量検出があるが、その方
式を用いた熱線式流量検出装置には、小型化を図る観点
から、流量検出部を薄膜素子として基板上に形成したも
のがある（１９８６．電気学会第６回センサーシンポジ
ウム　Ａ　　Ｍｉｃｒ。

ＦｌｏｗＳｅｎｓｏｒ　ｗｉｔｈ　ａ　５ｕｂｓｔｒａ
ｔｅ　ｈａｖｉｎｇ　ａ　ＬｏｗＴｈｅｒｍａｌ　Ｃｏ
ｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）　、このような熱線式流量検出
装置においては、基板には、放熱による流量検出の感度
低下を防ぐ観点から熱伝導率が小さく１１、つ耐熱性材
料であることが必要であり、また、薄膜素子の形成の容
易性の観点から表面平滑性を有することが必要である。

このため、上記熱線式ｆＱ％検出装置における基板には
、それらの条件を満たすガラス基板が用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、一方、ガラス基板は、破損し易い性質を有して
おり、このため、構造強度の点では十分とは言えず、信
頼性の上で問題を有することになっている。

本発明はＬ記実情に鑑みてなされたもので、その第１の
目的は、流量検出部を薄膜素子として基板上に形成する
熱線式流量検出装置において、薄膜としての流量検出部
の形成容易性を維持すると共に基板側への放熱に基づく
流量検出の感度低下を抑えつつ、構造強度の強化を図る
ことにある。

また、第２の目的は、流量検出部を薄膜素子として基板
上に形成する熱線式流量検出装置において、構造強度の
強化を図ると共に、流量検出部と流１１）検出回路部と
の接続強度を向上させることにある。

さらに、第３の目的は、流量検出部を薄膜素子として基
板上に形成されたものであって、その構造強度の強化が
図れると共に流量検出部と流量検出回路部との接続強度
が向上された流量検出装置の製造方法を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段、作用）かかる第１の目
的を達成するために本発明にあっては、少なくとも２つ
の抵抗素子からなる流量検出部と、該抵抗素子に電圧を
印加して被測定気体の流量を検出する流量検出回路部と
を備えた流量検出装置であって、 前記誘電体部りに前記流量検出部が薄膜状に形成され、 前記流量検出部と前記流は検出回路部とが導体部を介し
て接続されている、 ことを特徴とする流量検出装置、とした構成としである
。

Ｌ記第１の発明の構成により、誘電体部に薄膜としての
流量検出部を形成することから、誘電体部の平滑性のあ
る表面が利用できることになり、薄膜形成が容易になる
。また、基板と流量検出部との間に誘電体部が介在され
ていることから、流を一検出部の熱が基板内に放熱され
ることが抑えられ、流量検出の感度低下を招くことが抑
えられることになる。さらに、構造強度については、基
板が本装置の全体的な強度を増大させることになり、構
造強度の強化を図ることができることになる。しかも、
この場合、薄膜形成の容易性及び放熱に基づく流量検出
感度の低下防止の両条件にっいては、上述のように誘電
体部の存在により満足でさることになり、基板としては
強度の点だけを考慮して選択すればよくなり、基板の選
択の幅を広げることができることになる。

したがって、薄膜としての流量検出部の形成容易性を維
持すると共に基板側への放熱に基づく流量検出の感度低
下を抑えつつ、構造強度の強化を、簡単に図ることがで
きることになる。

また、流量検出部と流量検出回路部とが基板に同一面側
において設けられ、該両者の上方には何も設けられない
ことから、導体部の取回しが容易になり、流量検出部と
流量検出回路部との接続を容易にすることができること
になる。

さらには、流量検出部と流量検出回路部の両者を同一基
板りに設けることから、これらがコンパクトにまとまる
ことになり、装置全体として小型化を図ることができる
ことになる。

また、第２の目的を達成するために本発明にあっては、
特許請求の範囲第１項記載において、 前記流量検出部と前記導体部とが一体形成されている、 ことを特徴とする流量検出装置、とした構成としである
。

上記第２の発明の構成により、前記第１の発明と同様の
作用を生じるだけでなく、流量検出部と導体部の両別部
材を互いに接続する接続箇所がなくなり、流量検出部と
流量検出回路部との間において、必要な接続箇所数を減
らすことができることになる。このため、外力に対して
接続強度が強くなることになる。

また、上述のように、必要な接続箇所数を減らすことが
できることから、接続作業の軽減を図ることができ、工
程の簡略化を図ることができることになる。

また、第３の目的を達成するために本発明にあっては、
少なくとも２つの抵抗素子からなる流量検出部と、該抵
抗素子に電圧を印加して被測定気体の流量を検出する流
量検出回路部とを備えた流量検出装置の製造方法であっ
て、 基板に前記流量検出回路部として厚膜導体を形成し、 次に、前記基板りに誘電体厚膜を形成し。

次いで、前記厚膜導体及び前記誘電体厚膜上に流量検出
部のネガパターンをフォトレジスト膜で形成し、 続いて、前記厚膜導体、前記誘電体厚膜及び前記フォト
レジスト膜上に薄膜を形成し、この後、前記フォトレジ
スト膜を除去する、ことを特徴とする流量検出装置の製
造方法、とした構成としである。

上記第３の発明の構成により、前述の第２の発明と同様
の作用を生じる新規な流量検出装置を確実に得ることが
できる製造方法を提供できることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図、第２図は第１の発明の実施例を示すものである
。このうち、第１図は既存の熱線式流量検出原理を示す
模式構成図で、本流量検出装置にも、このような既知の
流量検出原理が用いられている。この流量検出原理につ
いて簡単に説明すると、この原理においては、流量検出
部Ｒとして、ヒータ抵抗体Ｒｈ、モニタ抵抗体Ｒｍ及び
センサ抵抗体Ｒｆが設けられると共に、差動増幅器０、
制御用トランジスタＴ等が設けられており、抵抗体Ｒｆ
の温度が流体の温度に等しく、抵抗体Ｒｍが抵抗体Ｒｈ
の発熱により流体の温度からある温度差をもってブリッ
ジＢを平衡状態にしている。

抵抗体Ｒｈの熱が流体の流量に応じて放出されると、抵
抗体Ｒｍの温度差が変化し抵抗値が変化する。その時、
ブリッジＢに差電圧が生じ、その差電圧は差動増幅器０
により増幅される。これがトランジスタＴに入力され、
抵抗体Ｒｈへの電流量が制御されることになる。抵抗体
Ｒｈはその電流量に基づき発熱し、これが前述の放熱量
を補うことになり、ブリッジＢの差電圧がなくなり、こ
のとき、抵抗体Ｒｍと流体との温度差が一定に保たれる
。この抵抗体Ｒｍと流体の温度差を一定に保つ際のヒー
タＲｈの電圧に基づき流量が求められることになる。

本流量検出装置は、上記熱線式流量検出原理を基礎とし
て、第２図に示すように構成されている。すなわち、１
は基板としてのハイブリッドＩＣ基板で、このハイブリ
ッドＩＣ基板ｌにはアルミナ等が用いられる。

ハイブリッドＩＣ基板１の上には誘電体部としての誘電
体厚膜２が形成されており、その誘電体厚膜２には高融
点ガラス等が用いられる。

誘電体厚膜２の上には薄膜の前記流量検出部Ｒが形成さ
れており、この流量検出部Ｒにおいては、前述の従来技
術と同様のパターンで抵抗体膜が形成されている。この
流量検出部Ｒにはプラチナ薄膜、ニッケル薄膜等が用い
られる。

また、前記基板１）：には厚膜状に厚膜導体３が形成さ
れている。この厚膜導体３は流量検出原理の構成部（接
続部）を構成しており、この厚膜導体３には前記流量検
出部Ｒが導体部としてのワイヤーボンデインク４を介し
て接続されている。上記厚膜導体３には銀／バラジュウ
ム焼結体等が用いられる。

したがって、に記構成によれば、薄膜の流量検出部Ｒ形
成の点からは、誘電体厚膜２の滑らかな表面を利用でき
ることになり、薄膜の流量検出部Ｒの「成を容易にでき
ることになる。

また、放熱に基づく流量検出感度の点からは、１ｉ’＃
検出部Ｒと基板１との間に誘電体厚膜２が介在５れるこ
とから、流量検出部Ｒの熱が基板１内に放熱されること
が抑えられることになり、流Ｎ検出の感度低下を抑制す
ることができることになる。

さらに、構造強度の点については、ハイブリッドＩＣ基
板ｌが本装置の全体的な強度を増大させることになり、
構造強度の強化を図ることができることになる。このた
め、自動車エンジン等への装着も１能となる。

しかも、この場合、薄膜の流量検出部Ｈの形成の容易性
及び放熱に基づく流量検出感度の低下防止の両条件につ
いては、上述のように満足することになり、）＆板１と
しては強度の点からだけ選択すればよくなり、選択の幅
を広げることができることになる。

また、流￥゛検出部Ｒ及び厚膜導体３は、いずれも基板
ｌ上に設けられており、その上方には何も存在しない。

このため、ワイヤーポンディング４の接続作業が容易に
なり、流ｆｊ−検出部Ｒと厚膜導体３との接続を容易に
することができることになる。

さらに、流値検出部Ｒ及び厚膜導体３等が基板１の同−
血においてコンパクトにまとまることになり、これによ
り、装置全体の小型化を図ることができることになる。

第３図、第４図は第２の発明の実施例、第５図〜第９図
は第３の発明の実施例を示すものである。前記実施例と
同一構成要素については同一符号を付してその説明を省
略する。

第２の発明の実施例においては、前記実施例のように流
量検出部Ｒと厚１１り導体３とを導体部としてのワイヤ
ーボンディング４を介して接続するのではなく、流量検
出部Ｒと導体部とを一体形成し、流ｈ；検出部Ｒ自体を
厚膜導体３に直接に接続するようにしている。

体３との間において接続箇所数を１つに減らすことがで
きることになり、外力に対して接続強度を強めることが
できることになる。

さらには、上記接続箇所数を１つに減らすことができる
ことから、薄膜としての流量検出部Ｒの形成１程で、上
記接続を行うことができることになり、工程の簡略化を
図ることができることになる。

第３の発明の実施例は、前記第２の発明に係る流量検出
装置を得るための製造方法を示すものである。

この製造方法においては、先ず、第５図に示すように、
ハイブリッドＩＣ基板ｌ上に厚膜導体３を一足の間隔を
あけて形成する。

次に、第６図に示すように、ハイブリッド基板１トに、
前記厚膜導体３間において誘′市体厚膜２を形成する。

次いで、第７図に示すように、フォトレジスト膜で薄膜
素子としての流量検出部のネガパターンを形成する。

続いて、第８図に示すように、厚膜導体３、誘′市体厚
膜２及びフォトレジスト膜５上に薄ｎ々６を形成する。

この薄膜６の形成には真空蒸着等が用いられる。

この後、第９図に示すように、前記フォトレジスト膜６
を除去する。このフォトレジスト膜の除去に際しては、
剥離液等が用いられる。このフォトレジスｉ・膜６の除
去により、流量検出部Ｈの薄膜素子パターンが得られる
ことになり、本装置が完成することになる。

このような各行程により、前記第２の発明に係る新規な
装置を確実に得ることができることになる。

（発明の効果） 以上述べたように、第１の発明にあっては、流量検出部
を薄膜素子として基板上に形成する熱線式流量検出装置
において、薄膜としての流量検出部の形成容易性を維持
すると共に基板側への放熱に基づく流量検出の感度低下
を抑えつつ、構造強度の強化を、簡単に図ることができ
ると共に、流量検出部と流量検出回路部との接続を容易
にすることができ、さらには、装置全体として小型化を
図ることができる。

また、第２の発明にあっては、前記第１の発明と同様の
作用効果を生じるだけでなく、流量検出部と流量検出回
路部との接続強度を向上させることができると共に、流
量検出回路部と流量検出回路部との接続作業の軽減を図
ることができ、工程の簡略化を図ることができる。

さらに、第３の発明に・あっては、前述の第２の発明と
同様の作用効果を生じる新規な流量検出装置を確実に得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱線式流量検出原理を示す図、第２図は第１の
発明の一実施例を説明する図、 第３図は第２の発明の一実施例を説明する図、 第４図は第３図の平面図、 第５図〜第９図は第３の発明に係る製造方法の一実施例
を説明する図である。 １：ハイブリッドＩＣ基板 ２：誘電体厚膜 ３：厚膜導体 ４：ワイヤーポンディング ５：フォトレジスト膜 ６：薄膜 Ｒ：流量検出部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも２つの抵抗素子からなる流量検出部と
   、該抵抗素子に電圧を印加して被測定気体の流量を検出
   する流量検出回路部とを備えた流量検出装置であって、 前記流量検出回路部が基板に形成され、 前記基板上に誘電体部が厚膜状に形成され、前記誘電体
   部上に前記流量検出部が薄膜状に形成され、 前記流量検出部と前記流量検出回路部とが導体部を介し
   て接続されている、 ことを特徴とする流量検出装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載において、前記流量検
   出部と前記導体部とが一体形成されている、 ことを特徴とする流量検出装置。
3. （３）少なくとも２つの抵抗素子からなる流量検出部と
   、該抵抗素子に電圧を印加して被測定気体の流量を検出
   する流量検出回路部とを備えた流量検出装置の製造方法
   であって、基板に前記流量検出回路部として厚膜導体を
   形成し、 次に、前記基板上に誘電体厚膜を形成し、 次いで、前記厚膜導体及び前記誘電体厚膜上に流量検出
   部のネガパターンをフォトレジスト膜で形成し、 続いて、前記厚膜導体、前記誘電体厚膜及び前記フォト
   レジスト膜上に薄膜を形成し、 この後、前記フォトレジスト膜を除去する、ことを特徴
   とする流量検出装置の製造方法。