JPH04295724A - 流量センサ - Google Patents
流量センサInfo
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- JPH04295724A JPH04295724A JP3332301A JP33230191A JPH04295724A JP H04295724 A JPH04295724 A JP H04295724A JP 3332301 A JP3332301 A JP 3332301A JP 33230191 A JP33230191 A JP 33230191A JP H04295724 A JPH04295724 A JP H04295724A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/10—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables
- G01P5/12—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables using variation of resistance of a heated conductor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/6845—Micromachined devices
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
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- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は流れる流体、例えば、液
体またはガスの流量を測定する半導体センサに関する。
体またはガスの流量を測定する半導体センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】流体の流量を測定するための熱線を利用
した流体速度計の原理が一般に長い間知られている。さ
らに、最近に至り、この原理に基づく半導体センサを実
用化する提案がなされている。
した流体速度計の原理が一般に長い間知られている。さ
らに、最近に至り、この原理に基づく半導体センサを実
用化する提案がなされている。
【０００３】例えば、米国特許第４，６８０，９６３号
明細書には、抵抗発熱体とそれと組み合わされた単一の
シリコン基体上の温度計とを組み込んだ半導体センサが
記載されている。流体の流れをうける基体の面の中央部
は抵抗発熱体を備え、そしてその周囲部分は酸化された
多孔性のシリコンにより抵抗発熱体から分離された温度
計を備えている。酸化された多孔性シリコンの熱伝導率
がシリコンの熱伝導率の１００分の１以下であれば、抵
抗発熱体と温度計との間の基体内に熱短格が起こること
を阻止する。
明細書には、抵抗発熱体とそれと組み合わされた単一の
シリコン基体上の温度計とを組み込んだ半導体センサが
記載されている。流体の流れをうける基体の面の中央部
は抵抗発熱体を備え、そしてその周囲部分は酸化された
多孔性のシリコンにより抵抗発熱体から分離された温度
計を備えている。酸化された多孔性シリコンの熱伝導率
がシリコンの熱伝導率の１００分の１以下であれば、抵
抗発熱体と温度計との間の基体内に熱短格が起こること
を阻止する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】それにもかかわらず、
前記のセンサは、抵抗発熱体および温度計が加熱および
温度測定用の植え込まれた回路が摩耗、腐食およびイオ
ン汚染等の問題による影響をうけないようにするために
保護層を必要とする限りにおいては欠点を有する。あい
にくなことには、このような層を構成すると、いくつか
の支障が生じる。先づ、このような保護層は、温度の変
動に起因する応力のために測定値が変動することを回避
するために基体の熱膨脹特性とはほぼ同じ熱膨脹特性を
有していなければならない。そのうえ、このような保護
層は、抵抗発熱体と流体との間の熱伝達の妨害を回避す
るように良好な熱伝導率を有していなければならない。 それにもかかわらず、この後者の条件は、抵抗発熱体と
温度計との間の保護層に新しい熱ブリッジを生ずる限り
では、一つの欠点になる。
前記のセンサは、抵抗発熱体および温度計が加熱および
温度測定用の植え込まれた回路が摩耗、腐食およびイオ
ン汚染等の問題による影響をうけないようにするために
保護層を必要とする限りにおいては欠点を有する。あい
にくなことには、このような層を構成すると、いくつか
の支障が生じる。先づ、このような保護層は、温度の変
動に起因する応力のために測定値が変動することを回避
するために基体の熱膨脹特性とはほぼ同じ熱膨脹特性を
有していなければならない。そのうえ、このような保護
層は、抵抗発熱体と流体との間の熱伝達の妨害を回避す
るように良好な熱伝導率を有していなければならない。 それにもかかわらず、この後者の条件は、抵抗発熱体と
温度計との間の保護層に新しい熱ブリッジを生ずる限り
では、一つの欠点になる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、効果的
でありかつ安価な解決方法を提案することによりこれら
の欠点をなくすことである。
でありかつ安価な解決方法を提案することによりこれら
の欠点をなくすことである。
【０００６】本発明により提案した流量センサは、前記
基体の第２領域に配置された少なくとも１個の温度計構
成部分と共に基体の第１領域に配置された発熱体を備え
た第１面を有するシリコンの基体を備え、前記第１領域
および第２領域が酸化した多孔性シリコンにより少なく
とも部分的に構成された前記基体の第３領域により相互
に絶縁されている。本発明によれば、このセンサは前記
基体の第２面において流体を受け入れるようになってお
り、前記第１領域および第２領域は、前記基体の第１面
と第２面との間にそれぞれの熱短格を構成する。
基体の第２領域に配置された少なくとも１個の温度計構
成部分と共に基体の第１領域に配置された発熱体を備え
た第１面を有するシリコンの基体を備え、前記第１領域
および第２領域が酸化した多孔性シリコンにより少なく
とも部分的に構成された前記基体の第３領域により相互
に絶縁されている。本発明によれば、このセンサは前記
基体の第２面において流体を受け入れるようになってお
り、前記第１領域および第２領域は、前記基体の第１面
と第２面との間にそれぞれの熱短格を構成する。
【０００７】第３領域は第１領域を包囲する少なくとも
一つの絶縁チャンネルにより構成されると有利である。 特定の一実施例においては、第１領域は実質的に円筒形
であり、第３領域が環状である。
一つの絶縁チャンネルにより構成されると有利である。 特定の一実施例においては、第１領域は実質的に円筒形
であり、第３領域が環状である。
【０００８】変型実施例においては、第３領域はＳｉに
より分離された一連のＳｉＯ２により構成されている。
より分離された一連のＳｉＯ２により構成されている。
【０００９】前記基体の第１面上には、基体を剛化する
ように、キヤップが固定されている。前記キヤップは第
１領域および第３領域の一部分に面して形成された凹部
を有している。
ように、キヤップが固定されている。前記キヤップは第
１領域および第３領域の一部分に面して形成された凹部
を有している。
【００１０】この凹部は、第１領域および第３領域の一
部分に面するように形成されていると有利である。第２
領域と第３領域との間の界面は凹部外に配置されている
と有利である。第１領域が実質的に円筒形でありかつ第
３領域が第１領域に包囲する少なくとも一つの絶縁チャ
ンネルにより構成されている場合には、凹部の外形は円
形である。
部分に面するように形成されていると有利である。第２
領域と第３領域との間の界面は凹部外に配置されている
と有利である。第１領域が実質的に円筒形でありかつ第
３領域が第１領域に包囲する少なくとも一つの絶縁チャ
ンネルにより構成されている場合には、凹部の外形は円
形である。
【００１１】基体がこのようにしていったん結合されか
つ剛化されると、基体をその第２面上の流体の流れに適
応するように機械加工することができる。
つ剛化されると、基体をその第２面上の流体の流れに適
応するように機械加工することができる。
【００１２】第１変型実施例においては、センサは、流
体の流れを受け入れるために、基体の第２面に形成され
た凹部を含み、すべての三つの領域は凹部の底面におい
て同じレベルに開口している。
体の流れを受け入れるために、基体の第２面に形成され
た凹部を含み、すべての三つの領域は凹部の底面におい
て同じレベルに開口している。
【００１３】特定の一実施例においては、凹部は第１領
域に中心を有しかつ分岐部のうちの一つの分岐部が流体
の流れの軸線に合致した十字形の形態に構成されている
。
域に中心を有しかつ分岐部のうちの一つの分岐部が流体
の流れの軸線に合致した十字形の形態に構成されている
。
【００１４】別の変型実施例においては、基体の第２面
は流体の流れを受け入れるために平面状であり、基体の
第２面は基体の厚さが絶縁第３領域の厚さよりも大きく
ならないように加工されている。
は流体の流れを受け入れるために平面状であり、基体の
第２面は基体の厚さが絶縁第３領域の厚さよりも大きく
ならないように加工されている。
【００１５】第２面が凹部の底部および基体の第１面が
膜を形成するようにその内部に凹部を形成することによ
りまたは基体の厚さを減少させるために第２面全体を機
械加工することにより加工されるか否かとは関係なく、
第２面の加工により、第１領域と第２領域との間に横方
向に熱絶縁層が得られる。
膜を形成するようにその内部に凹部を形成することによ
りまたは基体の厚さを減少させるために第２面全体を機
械加工することにより加工されるか否かとは関係なく、
第２面の加工により、第１領域と第２領域との間に横方
向に熱絶縁層が得られる。
【００１６】キヤップがシリコンで構成されていると有
利であり、キヤップと基体の第１面との間の結合がパイ
レックスの緻密な層を介して静電シールにより構成する
ことができる。変型実施例においては、キヤップと基体
の第１面との間の結合は、遠心分離により付着されかつ
２００℃ないし４５０℃の範囲内の温度における圧力に
よりシールされるシロキサンの層を介して行うことがで
きる。キヤップと第１面との間のスペースには不活性ガ
スを満たすことができる。
利であり、キヤップと基体の第１面との間の結合がパイ
レックスの緻密な層を介して静電シールにより構成する
ことができる。変型実施例においては、キヤップと基体
の第１面との間の結合は、遠心分離により付着されかつ
２００℃ないし４５０℃の範囲内の温度における圧力に
よりシールされるシロキサンの層を介して行うことがで
きる。キヤップと第１面との間のスペースには不活性ガ
スを満たすことができる。
【００１７】基体の第１面は第１領域に配置された少な
くとも１個の温度計構成部分を有利に備えることができ
る。
くとも１個の温度計構成部分を有利に備えることができ
る。
【００１８】シリコン基体は、好ましくは、Ｐ形であり
、かつ発熱体および温度計構成部分は前記基体の第１面
に直接に植え込まれる。
、かつ発熱体および温度計構成部分は前記基体の第１面
に直接に植え込まれる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面について説
明する。
明する。
【００２０】第１実施例を示した図１ないし図３につい
て述べると、センサはＰ形シリコンの基体１から製造さ
れている。中央の円形領域Ａ１および外側の環状領域Ａ
２は、Ｎ形イオンを約０．３ミクロンの深さまで注入す
ることにより、基体１の面Ａにおいてマスクされ、それ
により領域Ａ１およびＡ２を相互に分離する一つのＰ形
の中間環状領域Ａ３のみを残す。一例をあげると、領域
Ａ１は約１ｍｍの直径を有する円形領域であり、そして
領域Ａ１と領域Ａ２との間の距離は約０．５ｍｍである
。
て述べると、センサはＰ形シリコンの基体１から製造さ
れている。中央の円形領域Ａ１および外側の環状領域Ａ
２は、Ｎ形イオンを約０．３ミクロンの深さまで注入す
ることにより、基体１の面Ａにおいてマスクされ、それ
により領域Ａ１およびＡ２を相互に分離する一つのＰ形
の中間環状領域Ａ３のみを残す。一例をあげると、領域
Ａ１は約１ｍｍの直径を有する円形領域であり、そして
領域Ａ１と領域Ａ２との間の距離は約０．５ｍｍである
。
【００２１】基体１の面Ａは、このようにいったんマス
クされると、弗化水素酸（ＨＦ）の溶液をうけ、そして
アノードとして作用する基体１の面Ｂとカソードとして
作用する弗化水素酸の溶液との間に電流が流れる。この
弗化水素酸溶液がＰ形シリコンのみ、すなわち、領域Ａ
３の下層領域をエッチングすると、多孔性シリコンの環
状チャンネルＲ３が形成される。チャンネルＲ３の深さ
は、エネルギ消費量を最小限にとどめるために、できる
限り浅くすべきであり、一例として、５０ミクロンから
４０ミクロンまでの範囲内とすることができる。
クされると、弗化水素酸（ＨＦ）の溶液をうけ、そして
アノードとして作用する基体１の面Ｂとカソードとして
作用する弗化水素酸の溶液との間に電流が流れる。この
弗化水素酸溶液がＰ形シリコンのみ、すなわち、領域Ａ
３の下層領域をエッチングすると、多孔性シリコンの環
状チャンネルＲ３が形成される。チャンネルＲ３の深さ
は、エネルギ消費量を最小限にとどめるために、できる
限り浅くすべきであり、一例として、５０ミクロンから
４０ミクロンまでの範囲内とすることができる。
【００２２】その後、基体１は、多孔性シリコンのチャ
ンネルＲ３を深く酸化させてそれにより酸化された多孔
性シリコンＲ３のチャンネルを得るために、酸化炉内に
配置される。
ンネルＲ３を深く酸化させてそれにより酸化された多孔
性シリコンＲ３のチャンネルを得るために、酸化炉内に
配置される。
【００２３】図４ないし図６を参照して、前述した実施
例（図１ないし図３）と異なる領域Ｒ３を有する第２実
施例について説明する。図４および図５においては、環
状領域Ａ３が交互に配列されたＰ形（符号Ａ３Ｐを付し
た）およびＮ形（符号Ａ３Ｎを付した）の連続した環状
領域に区分され、Ｎ形領域Ａ３Ｎがイオン注入により構
成されることが理解されよう。領域Ａ１およびＡ２の各
々は、Ａ３Ｐ領域、すなわち、絶縁領域により境接して
いる。領域Ａは、前述した熊様と同じ熊様で、弗化水素
酸（ＨＦ）溶液をうける。。したがって、この変型にお
いては、シリコンにより相互に分離されるように構成さ
れた多孔性の酸化したシリコンの一つではなく複数個の
環状チャンネルＲ３が設けられており、それによりこの
製造方法から生じた熱応力を種々のＳｉＯ２ ／Ｓｉの
界面上に分布させ、そしてそれにより機械的強度を強化
している。
例（図１ないし図３）と異なる領域Ｒ３を有する第２実
施例について説明する。図４および図５においては、環
状領域Ａ３が交互に配列されたＰ形（符号Ａ３Ｐを付し
た）およびＮ形（符号Ａ３Ｎを付した）の連続した環状
領域に区分され、Ｎ形領域Ａ３Ｎがイオン注入により構
成されることが理解されよう。領域Ａ１およびＡ２の各
々は、Ａ３Ｐ領域、すなわち、絶縁領域により境接して
いる。領域Ａは、前述した熊様と同じ熊様で、弗化水素
酸（ＨＦ）溶液をうける。。したがって、この変型にお
いては、シリコンにより相互に分離されるように構成さ
れた多孔性の酸化したシリコンの一つではなく複数個の
環状チャンネルＲ３が設けられており、それによりこの
製造方法から生じた熱応力を種々のＳｉＯ２ ／Ｓｉの
界面上に分布させ、そしてそれにより機械的強度を強化
している。
【００２４】これらのチャンネルの数は、例えば、３つ
ないし５つの範囲内とすることができる。（図６に示し
た例では、３つのチャンネルのみを示してある）
ないし５つの範囲内とすることができる。（図６に示し
た例では、３つのチャンネルのみを示してある）
【００
２５】これらの複数個のチャンネルを形成することによ
り、シリコンの領域と酸化した多孔性シリコンの領域と
の間の界面における熱応力を最小限にとどめることがで
きる。ＳｉＯ２ のチャンネルの間のＳｉ分離帯は良好
な熱絶縁を得るためにできる限り小さくすべきである。
２５】これらの複数個のチャンネルを形成することによ
り、シリコンの領域と酸化した多孔性シリコンの領域と
の間の界面における熱応力を最小限にとどめることがで
きる。ＳｉＯ２ のチャンネルの間のＳｉ分離帯は良好
な熱絶縁を得るためにできる限り小さくすべきである。
【００２６】図７を参照すること、前記実施例の両方に
対して、発熱体２が領域Ａ２の少なくとも１個の温度計
構成部分４と共に領域Ａ１に植え込まれている。また、
領域Ａ１に少なくとも１個の温度計構成部分を植え込む
ことが好ましい。
対して、発熱体２が領域Ａ２の少なくとも１個の温度計
構成部分４と共に領域Ａ１に植え込まれている。また、
領域Ａ１に少なくとも１個の温度計構成部分を植え込む
ことが好ましい。
【００２７】発熱体および温度計構成部分が領域Ａ１に
おいて別個に設けられているために、温度計および検出
方法を選択する場合に大きい融通性が得られる。領域Ａ
１およびＡ２における温度計構成部分は同じ測定動作を
保証しかつデータ処理を容易にするために全く同一構造
であると有利である。
おいて別個に設けられているために、温度計および検出
方法を選択する場合に大きい融通性が得られる。領域Ａ
１およびＡ２における温度計構成部分は同じ測定動作を
保証しかつデータ処理を容易にするために全く同一構造
であると有利である。
【００２８】発熱体および温度計構成部分は、例えば、
ＣＭＯＳまたはバイポーラ技術を使用して、シリコン基
体内に直接に植え込まれる構成部分（抵抗、ダイオード
および／またはトランジスターまたは熱電対列）の形態
に構成されると有利である。
ＣＭＯＳまたはバイポーラ技術を使用して、シリコン基
体内に直接に植え込まれる構成部分（抵抗、ダイオード
および／またはトランジスターまたは熱電対列）の形態
に構成されると有利である。
【００２９】図８を参照すると、温度計構成部分および
発熱体がいったん構成されると、好ましくはシリコンで
製造されたキヤップ５が基体１の第１面Ａ上にシールさ
れた状態で固定されていることが理解できよう。キヤッ
プ５はパイレックスの微密な層によりまた遠心分離によ
り付着したシロキサン（ガラス上に防糸される）の中間
層を介して２００℃ないし４５０℃の範囲内の温度にお
ける圧力において固定することができる。
発熱体がいったん構成されると、好ましくはシリコンで
製造されたキヤップ５が基体１の第１面Ａ上にシールさ
れた状態で固定されていることが理解できよう。キヤッ
プ５はパイレックスの微密な層によりまた遠心分離によ
り付着したシロキサン（ガラス上に防糸される）の中間
層を介して２００℃ないし４５０℃の範囲内の温度にお
ける圧力において固定することができる。
【００３０】キヤップ５は、当然のことながら、発熱体
および温度計構成部分を保護する役目をする。しかしな
がら、とりわけ、キヤップ５は基体１の構造を剛化しか
つ強固にする。その後基体１はその第２面Ｂにおける流
体の流れを受け入れるために適応するように機械加工す
ることができる。
および温度計構成部分を保護する役目をする。しかしな
がら、とりわけ、キヤップ５は基体１の構造を剛化しか
つ強固にする。その後基体１はその第２面Ｂにおける流
体の流れを受け入れるために適応するように機械加工す
ることができる。
【００３１】キヤップ５には、第１領域Ｒ１および第３
領域Ｒ３の一部分に面する中央凹部６が形成されている
。凹部６の輪郭は円形であり、そして領域Ｒ１と領域Ｒ
３とを分離する界面と凹部６の端縁との間の距離は領域
Ｒ１と領域Ｒ２との間の距離の約７０％に等しい。別の
凹部７が温度計構成部分の上方のキヤップの部分に形成
さている。これらの凹部６および７は、不活性ガス、例
えば、アルゴンが満たされるかまたは排気される。キヤ
ップ５が基体１を剛化しているために、基体１は、領域
Ｒ１と領域Ｒ２との間を良好に熱絶縁して乱流の発生を
回避しかつ基体１の第１面と第２面との間の良好な熱伝
導を保証するように機械加工される。
領域Ｒ３の一部分に面する中央凹部６が形成されている
。凹部６の輪郭は円形であり、そして領域Ｒ１と領域Ｒ
３とを分離する界面と凹部６の端縁との間の距離は領域
Ｒ１と領域Ｒ２との間の距離の約７０％に等しい。別の
凹部７が温度計構成部分の上方のキヤップの部分に形成
さている。これらの凹部６および７は、不活性ガス、例
えば、アルゴンが満たされるかまたは排気される。キヤ
ップ５が基体１を剛化しているために、基体１は、領域
Ｒ１と領域Ｒ２との間を良好に熱絶縁して乱流の発生を
回避しかつ基体１の第１面と第２面との間の良好な熱伝
導を保証するように機械加工される。
【００３２】図９および図１０は本発明のセンサの変型
実施例の斜視図および平面図をそれぞれ示した図である
。
実施例の斜視図および平面図をそれぞれ示した図である
。
【００３３】発熱体および温度計構成部分に電力を供給
するために、外部接続部８が設けられている。この変型
実施例においては、基体の面Ａが基体の領域Ｒ１におい
て発熱体２および温度計構成部分３を備え、かつ基体の
領域Ｒ２において３個の温度計構成部分４ａ、４ｂおよ
び４ｃを備え、温度計４ａおよび４ｂが、例えば、流体
の流れの軸線に整合しかつ領域Ｒ１の向き合う側に配置
されていることは理解されよう。
するために、外部接続部８が設けられている。この変型
実施例においては、基体の面Ａが基体の領域Ｒ１におい
て発熱体２および温度計構成部分３を備え、かつ基体の
領域Ｒ２において３個の温度計構成部分４ａ、４ｂおよ
び４ｃを備え、温度計４ａおよび４ｂが、例えば、流体
の流れの軸線に整合しかつ領域Ｒ１の向き合う側に配置
されていることは理解されよう。
【００３４】この変型実施例においては、基体１の面Ｂ
が慣用の技術、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の溶
液を使用する化学的なエッチングを使用して機械加工さ
れて凹部９が得られる。すべての三つの領域Ｒ１、Ｒ２
およびＲ３は凹部９の底面１０において開口している。 この実施例においては、凹部９の底面１０は領域Ｒ１に
おいて中心を有しかつ分岐部のうちの一つの分岐部が流
体の流れの方向Ｅと同じ方向に延びる十字形に形成され
ている。
が慣用の技術、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の溶
液を使用する化学的なエッチングを使用して機械加工さ
れて凹部９が得られる。すべての三つの領域Ｒ１、Ｒ２
およびＲ３は凹部９の底面１０において開口している。 この実施例においては、凹部９の底面１０は領域Ｒ１に
おいて中心を有しかつ分岐部のうちの一つの分岐部が流
体の流れの方向Ｅと同じ方向に延びる十字形に形成され
ている。
【００３５】凹部９はその底面１０と面Ａとの間に膜を
残し、この膜の厚さは第３の絶縁領域Ｒ３の深さと等し
くなっている。
残し、この膜の厚さは第３の絶縁領域Ｒ３の深さと等し
くなっている。
【００３６】図１１は本発明のセンサの変型実施例の図
解断面図である。基体１の第２面Ｂは平面であり、基体
は第３領域Ｒ３におけるチャンネルの深さよりも大きく
ない基体の厚さが得られるように彫刻される。このよう
な機械加工はキャップ５を取り付けた状態でのみ実施可
能であり、それによりこのような膜の破損を阻止する。
解断面図である。基体１の第２面Ｂは平面であり、基体
は第３領域Ｒ３におけるチャンネルの深さよりも大きく
ない基体の厚さが得られるように彫刻される。このよう
な機械加工はキャップ５を取り付けた状態でのみ実施可
能であり、それによりこのような膜の破損を阻止する。
【００３７】当然なことであるが、面Ａに設けられた温
度計構成部分および発熱体は図１０に示した温度計構成
部分および発熱体と全く同じであってもよい。温度計構
成部分および発熱体の各々は基体１の面上に付着した導
電性タブ１４において終端する少なくとも１個の導電性
軌道１２と接続されている。各々のタブ１４は、例えば
、ＫＯＨを使用する化学的なエッチングにより、キャッ
プ５に形成された開口部１６に面するように配置されて
いる。各々の開口部１６の壁部は金属めっきすることが
できる。開口部１６はタブ１４とキャップ５上に配置さ
れたタブ２０とを電機的に接続するように導電性樹脂１
４で満たされる。したがって、温度計構成部分および発
熱体には電気を供給することができ、そしてセンサによ
り送出された電気信号を読み取ることができる。
度計構成部分および発熱体は図１０に示した温度計構成
部分および発熱体と全く同じであってもよい。温度計構
成部分および発熱体の各々は基体１の面上に付着した導
電性タブ１４において終端する少なくとも１個の導電性
軌道１２と接続されている。各々のタブ１４は、例えば
、ＫＯＨを使用する化学的なエッチングにより、キャッ
プ５に形成された開口部１６に面するように配置されて
いる。各々の開口部１６の壁部は金属めっきすることが
できる。開口部１６はタブ１４とキャップ５上に配置さ
れたタブ２０とを電機的に接続するように導電性樹脂１
４で満たされる。したがって、温度計構成部分および発
熱体には電気を供給することができ、そしてセンサによ
り送出された電気信号を読み取ることができる。
【００３８】要約すると、基体は二つの面ＡおよびＢを
含みかつ三つの領域、すなわち、本質的にシリコンによ
り構成されかつ基体の面Ａ上に発熱体２と、自由選択に
より、少なくとも１個の温度計構成部分３とを含む第１
領域Ｒ１であって、基体の面Ａと面Ｂとの間に熱短絡を
構成する第１領域と、本質的にシリコンにより構成され
かつ基体の面Ａ上に１個またはそれ以上の温度計構成部
分を含む第２領域Ｒ２であって、基体の面Ａと面Ｂとの
間に熱短絡を構成する第２領域と、領域Ｒ１と領域Ｒ２
との間を熱絶縁しかつ電気絶縁する完全にまたは部分的
に酸化された多孔性のシリコンで構成された第３領域Ｒ
３とに分割されている。
含みかつ三つの領域、すなわち、本質的にシリコンによ
り構成されかつ基体の面Ａ上に発熱体２と、自由選択に
より、少なくとも１個の温度計構成部分３とを含む第１
領域Ｒ１であって、基体の面Ａと面Ｂとの間に熱短絡を
構成する第１領域と、本質的にシリコンにより構成され
かつ基体の面Ａ上に１個またはそれ以上の温度計構成部
分を含む第２領域Ｒ２であって、基体の面Ａと面Ｂとの
間に熱短絡を構成する第２領域と、領域Ｒ１と領域Ｒ２
との間を熱絶縁しかつ電気絶縁する完全にまたは部分的
に酸化された多孔性のシリコンで構成された第３領域Ｒ
３とに分割されている。
【００３９】領域Ｒ１と領域Ｒ２との間が絶縁されかつ
領域Ｒ１およびＲ２の面Ａと面Ｂとの間に熱短絡が存在
しているので、この目的に特に適応した基体の面Ｂ上に
おいて方向Ｅにおける流体の流れの速度を測定すること
ができる。
領域Ｒ１およびＲ２の面Ａと面Ｂとの間に熱短絡が存在
しているので、この目的に特に適応した基体の面Ｂ上に
おいて方向Ｅにおける流体の流れの速度を測定すること
ができる。
【００４０】その結果、基体１の面Ａに植え込まれた部
品がもはや流れる流体に曝されず、それによりセンサの
安定性に悪影響をおよぼす発熱体および温度計のイオン
による汚染に関する問題を回避することができる。その
うえ、領域Ｒ１は、より大きい容積を有する流体と接触
するある面積を占有する非常に小さい容積のシリコンを
有し、それが発熱体に作用することにより領域Ｒ１の温
度を非常に良好に制御することが可能になる。
品がもはや流れる流体に曝されず、それによりセンサの
安定性に悪影響をおよぼす発熱体および温度計のイオン
による汚染に関する問題を回避することができる。その
うえ、領域Ｒ１は、より大きい容積を有する流体と接触
するある面積を占有する非常に小さい容積のシリコンを
有し、それが発熱体に作用することにより領域Ｒ１の温
度を非常に良好に制御することが可能になる。
【００４１】前記の流れセンサは、流体中の熱放散量の
低下を利用して、二つの異なる動作モード、すなわち、
例えば、領域Ｒ１と領域Ｒ２との間に一定の温度差（例
えば、温度計３と温度計４Ｃとの間に約１０°の温度差
）を維持しながら領域Ｒ１を加熱するために必要な電力
を測定するか、または領域Ｒ１に発生した熱パルスが流
体の流れの方向に伝播する速度を測定することにより動
作することができる。後者の場合には、温度計３と温度
計４ａとの間または温度計３と温度計４ｂとの間の距離
が決定されれば、領域Ｒ１におけるこのような熱パルス
の放出と流れの方向の如何により温度計４ａおよび４ｂ
の一方または他方における前記パルスの検出との間の時
間を測定することが十分に可能であり、この技術は流れ
の方向を検出することができるというさらに一つの利点
を有している。
低下を利用して、二つの異なる動作モード、すなわち、
例えば、領域Ｒ１と領域Ｒ２との間に一定の温度差（例
えば、温度計３と温度計４Ｃとの間に約１０°の温度差
）を維持しながら領域Ｒ１を加熱するために必要な電力
を測定するか、または領域Ｒ１に発生した熱パルスが流
体の流れの方向に伝播する速度を測定することにより動
作することができる。後者の場合には、温度計３と温度
計４ａとの間または温度計３と温度計４ｂとの間の距離
が決定されれば、領域Ｒ１におけるこのような熱パルス
の放出と流れの方向の如何により温度計４ａおよび４ｂ
の一方または他方における前記パルスの検出との間の時
間を測定することが十分に可能であり、この技術は流れ
の方向を検出することができるというさらに一つの利点
を有している。
【図１】本発明のセンサを製造するための、異なるマス
ク領域を識別するシリコン基体の平面図である。
ク領域を識別するシリコン基体の平面図である。
【図２】図１に示したシリコン基体の断面図である。
【図３】図１および図２に対応する実施例において断熱
層を形成する多孔性シリコン酸化物の領域を示した図１
の基体の断面図である。
層を形成する多孔性シリコン酸化物の領域を示した図１
の基体の断面図である。
【図４】本発明のセンサの変型実施例のための、異なる
マスク領域を識別するシリコン基体の平面図である。
マスク領域を識別するシリコン基体の平面図である。
【図５】図４に示したシリコン基体の断面図である。
【図６】図４および図５に対応する変型実施例を示した
図４のシリコン基体の断面図である。
図４のシリコン基体の断面図である。
【図７】発熱体および温度計構成部分が植え込まれた後
の基体の図解用平面図である。
の基体の図解用平面図である。
【図８】キャップが取り付けられた図７の基体の図解用
断面図である。
断面図である。
【図９】本発明のセンサの変型実施例の斜視図である。
【図１０】図９に示したセンサの変型実施例の平面図で
ある。
ある。
【図１１】本発明のセンサの別の変型実施例の図解用断
面図である。
面図である。
１ 基体
Ａ１ 中央領域
Ａ２ 外側領域
Ａ３ 中間領域
Ａ 第１面
Ｂ 第２面
Ｒ３ 酸化シリコンのチャンネルＡ３Ｐ Ｐ形
領域 Ａ３Ｎ Ｎ形領域 ２ 発熱体 ３ 温度計構成部分 ４ 温度計構成部分 ５ キャップ ６ 中央凹部 ７ 凹部 Ｒ１ 第１領域 Ｒ２ 第２領域 Ｒ３ 第３領域 ４ａ 温度計構成部分 ４ｂ 温度計構成部分 ４ｃ 温度計構成部分 ９ 凹部 １０ 底部
領域 Ａ３Ｎ Ｎ形領域 ２ 発熱体 ３ 温度計構成部分 ４ 温度計構成部分 ５ キャップ ６ 中央凹部 ７ 凹部 Ｒ１ 第１領域 Ｒ２ 第２領域 Ｒ３ 第３領域 ４ａ 温度計構成部分 ４ｂ 温度計構成部分 ４ｃ 温度計構成部分 ９ 凹部 １０ 底部
Claims (17)
- 【請求項１】 シリコン基体を備えた流量センサにお
いて、前記基体の第１領域に配置された発熱体と、前記
基体の第２領域に配置された少なくとも１個の温度計構
成部分と、酸化した多孔性のシリコンにより少なくとも
部分的に構成されかつ第１領域および第２領域を相互に
分離する第３領域とを備えた第１面を有し、前記基体は
流体の流れを受け入れるようになった第２面を有し、前
記第１領域および第２領域が前記基体の第１面と第２面
との間にそれぞれの熱短格を構成する流量センサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載のセンサにおいて、第
３領域が第１領域を包囲する少なくとも一つの絶縁チャ
ンネルにより構成されたセンサ。 - 【請求項３】 請求項２に記載のセンサにおいて、第
１領域が実質的に円筒形であり、かつ第３領域が環状で
あるセンサ。 - 【請求項４】 請求項２に記載のセンサにおいて、第
３領域がシリコンにより分離された一連の酸化した多孔
性シリコンチャンネルにより構成されたセンサ。 - 【請求項５】 請求項１に記載のセンサにおいて、前
記基体の第１面上にキヤップが固定され、前記キヤップ
が第１領域および第３領域の少なくとも一部分に面して
形成された少なくとも１個の凹部を有し、それにより基
体を剛化したセンサ。 - 【請求項６】 請求項５に記載のセンサにおいて、前
記凹部が第１領域および第３領域の一部分に面して形成
されたセンサ。 - 【請求項７】 請求項６に記載のセンサにおいて、第
２領域と第３領域との間の界面が凹部外に配置されたセ
ンサ。 - 【請求項８】 請求項５に記載のセンサにおいて、第
１領域が実質的に円筒形であり、第３領域が第１領域を
包囲する少なくとも一つの絶縁チャンネルにより構成さ
れかつ凹部の外形が円形であるセンサ。 - 【請求項９】 請求項５に記載のセンサにおいて、セ
ンサが流体を受け入れるために基体の第２面に形成され
た凹部を含み、すべての三つの領域が凹部の底面におい
て同じレベルに開口したセンサ。 - 【請求項１０】 請求項９に記載のセンサにおいて、
該凹部が第１領域に中心を有しかつ分岐部のうちの一つ
の分岐部が流体の流れの軸線に合致した十字の形態に構
成されたセンサ。 - 【請求項１１】 請求項５に記載のセンサにおいて、
基体の第２面が流体の流れを受け入れるために平面状で
あり、基体の第２面が基体の厚さが第３領域の厚さより
も大きくならないように彫刻されたセンサ。 - 【請求項１２】 請求項５に記載のセンサにおいて、
キヤップがシリコンで構成され、キヤップと前記第１面
との結合がパイレックスの層を介して行われるセンサ。 - 【請求項１３】 請求項５に記載のセンサにおいて、
キヤップがシリコンで構成され、キヤップと前記第１面
との結合がシロキサンの層を介して行われるセンサ。 - 【請求項１４】 請求項５に記載のセンサにおいて、
第１領域に面して配置された凹部および基体の第１面に
面してキヤップ内に形成することができる任意のその他
の凹部に不活性ガスが満たされたセンサ。 - 【請求項１５】 請求項５に記載のセンサにおいて、
第１領域に面して配置された凹部および基体の第１面に
面してキヤップ内に形成することができる任意のその他
の凹部が排気されたセンサ。 - 【請求項１６】 請求項１に記載のセンサにおいて、
第１領域もまた少なくとも１個の温度計構成部分を備え
た基体の第１面に設けられたセンサ。 - 【請求項１７】 請求項１に記載のセンサにおいて、
シリコン基体がＰ形であり、かつ発熱体および温度計構
成部分が前記基体の第１面に直接に植え込まれたセンサ
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9015658A FR2670579A1 (fr) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | Capteur semi-conducteur de debit. |
| FR9015658 | 1990-12-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04295724A true JPH04295724A (ja) | 1992-10-20 |
Family
ID=9403230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3332301A Pending JPH04295724A (ja) | 1990-12-14 | 1991-12-16 | 流量センサ |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5311775A (ja) |
| EP (1) | EP0490764B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04295724A (ja) |
| AT (1) | ATE135102T1 (ja) |
| DE (1) | DE69117694T2 (ja) |
| DK (1) | DK0490764T3 (ja) |
| ES (1) | ES2086509T3 (ja) |
| FR (1) | FR2670579A1 (ja) |
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| JP2002538451A (ja) * | 1999-03-01 | 2002-11-12 | エー ビー ビー リサーチ リミテッド | ガスメータ |
| JP2003121226A (ja) * | 2001-10-19 | 2003-04-23 | Yamatake Corp | フローセンサ |
| JP2004503763A (ja) * | 2000-06-14 | 2004-02-05 | エー ビー ビー リサーチ リミテッド | ガスメータ |
| US7117736B2 (en) | 2000-10-17 | 2006-10-10 | Yamatake Corporation | Flow sensor |
| US7417601B2 (en) | 2003-05-20 | 2008-08-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Projector systems |
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| JP2013072790A (ja) * | 2011-09-28 | 2013-04-22 | Azbil Corp | フローセンサ及びフローセンサの製造方法 |
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| DE19524634B4 (de) * | 1995-07-06 | 2006-03-30 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums |
| US6460411B1 (en) | 1997-02-14 | 2002-10-08 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Flow sensor component |
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| DE10046622B4 (de) * | 2000-09-20 | 2010-05-20 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Membransensoreinheit sowie Membransensoreinheit |
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| EP1306349B1 (de) * | 2001-10-24 | 2007-03-14 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Membransensor-Arrays sowie Membransensor-Array |
| DE102007034919A1 (de) * | 2007-07-24 | 2009-03-12 | Continental Automotive Gmbh | Massenstromsensor |
| US7603898B2 (en) * | 2007-12-19 | 2009-10-20 | Honeywell International Inc. | MEMS structure for flow sensor |
| CN113295224B (zh) * | 2021-05-25 | 2022-07-22 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 气液两用热式流量传感器及其制备方法 |
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-
1990
- 1990-12-14 FR FR9015658A patent/FR2670579A1/fr active Granted
-
1991
- 1991-12-12 DK DK91403361.8T patent/DK0490764T3/da active
- 1991-12-12 EP EP91403361A patent/EP0490764B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1991-12-12 US US07/805,768 patent/US5311775A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-12 ES ES91403361T patent/ES2086509T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1991-12-12 AT AT91403361T patent/ATE135102T1/de not_active IP Right Cessation
- 1991-12-12 DE DE69117694T patent/DE69117694T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-16 JP JP3332301A patent/JPH04295724A/ja active Pending
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