JPH05288705A - Sensor element - Google Patents

Sensor element

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JPH05288705A
JPH05288705A JP9074992A JP9074992A JPH05288705A JP H05288705 A JPH05288705 A JP H05288705A JP 9074992 A JP9074992 A JP 9074992A JP 9074992 A JP9074992 A JP 9074992A JP H05288705 A JPH05288705 A JP H05288705A
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humidity
sensor
recess
recession
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Hiroshi Minagawa
弘 皆川
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Abstract

PURPOSE:To improve the responsiveness of temperature detection by a method wherein a resistor for temperature detection is provided in a first recession of a first substrate and a resistor for temperature reference in a second recession, a part of the first recession is exposed, the second recession is covered with a second substrate and the capacity of the second recession is set to be larger than that of the first recession. CONSTITUTION:In the case when a humidity sensor S1 is placed in dry air, the amount of thermal dissipation from the sensor itself is small, and setting is made so that internal temperatures of two cavities 3 and 4 be balanced. When the sensor is placed in humid air, the amount of thermal dissipation becomes large in accordance with the quantity of water vapor in the air and the temperature of a microbridge 6 for humidity detection lowers. Although the surface temperature of the sensor and/both of the internal surface temperatures of the cavities 3 and 4 lower at the same time, the temperature is lowered only by thermal conduction from a silicon substrate, since a microbridge 5 for temperature reference is sealed hermetically. The capacity of a second recession is larger than that of a first recession, the wall thickness of the hermetically sealed cavity 3 is small and thereby the effect of thermal conduction is improved. Thereby the internal temperatures of the two cavities 3 and 4 can be balanced quickly and the responsiveness of humidity detection is improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、主に電子レンジやオ
ーブンレンジのような食品調理装置に使用されるセンサ
ー素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor element mainly used in a food cooking device such as a microwave oven and a microwave oven.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種のセンサー素子としては、
シリコン基板の空洞に温度参照(リファレンス)用抵抗
および湿度検出用抵抗として薄膜金属による2つのマイ
クロブリッジを配置した湿度センサー(例えば、特開平
2−179459号公報参照)や、シリコン基板上に薄
膜金属マイクロブリッジを形成して酸化金属のガス吸着
体を付加したガスセンサー(例えば、「日経メカニカ
ル」1985年7−1号参照)が知られている。
2. Description of the Related Art As a conventional sensor element of this type,
A humidity sensor in which two microbridges made of thin film metal are arranged as a temperature reference (reference) resistance and a humidity detection resistance in a cavity of a silicon substrate (see, for example, JP-A-2-179459), or a thin film metal on a silicon substrate. A gas sensor in which a metal oxide gas adsorbent is formed by forming a microbridge (see, for example, “Nikkei Mechanical” No. 7-1, 1985) is known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】食品調理装置におい
て、このようなセンサー素子を採用するにあたっては、
温度バイアスとして素子のガス・湿度感知部分が約30
0℃から400℃となるように電流を流し、自己発熱す
るように外部回路が付加される。センサー素子のガス及
び湿度の感知精度は、この温度バイアスの安定性により
決定されるが、センー素子が設定される環境は極めて厳
しい状況となることが予測される。
In adopting such a sensor element in a food cooking device,
As a temperature bias, the gas / humidity sensing part of the device is about 30
An external circuit is added so that a current is caused to flow from 0 ° C. to 400 ° C. and self-heating occurs. The gas and humidity sensing accuracy of the sensor element is determined by the stability of this temperature bias, but it is expected that the environment in which the sensor element is set will be extremely severe.

【0004】つまり、センサー素子が設置される調理装
置は食品加熱の為、調理運転初期と食品加熱終了時点で
は調理装置自身の温度が大きく変化し、さらに、食品か
ら発生した蒸気やガスに直接暴露されるためセンサー素
子の温度ドリフトは避けがたい。
That is, since the cooking device in which the sensor element is installed heats the food, the temperature of the cooking device itself largely changes at the beginning of cooking operation and at the end of the heating of the food, and further, it is directly exposed to steam or gas generated from the food. Therefore, temperature drift of the sensor element is unavoidable.

【0005】特に、湿度センサーは温度リファレンス用
抵抗および湿度検出用抵抗ブリッジの温度特性が一致し
ていることが必須条件であるが、湿度検出用抵抗ブリッ
ジが湿気を含んだ空気にさらされるため空洞自身も放熱
することになり、密封されている温度リファレンス用抵
抗ブリッジの空洞との温度差が出てくる。
In particular, in the humidity sensor, it is an essential condition that the temperature characteristics of the temperature reference resistance and the humidity detection resistance bridge are the same, but the humidity detection resistance bridge is exposed to air containing moisture, so that it is a cavity. It also radiates heat itself, which causes a temperature difference with the cavity of the sealed temperature reference resistor bridge.

【0006】さらに、2つのブリッジの空洞内面温度差
は被測定空気の温度、及び環境温度により差が出るた
め、センサー素子の検出精度に対して悪影響を与える温
度ドリフトを発生させる。従って、センサー素子の採用
にあたってはこの温度ドリフトを配慮した温度補償を行
う必要がある。
Further, since the temperature difference between the inner surfaces of the cavities of the two bridges varies depending on the temperature of the air to be measured and the ambient temperature, a temperature drift that adversely affects the detection accuracy of the sensor element is generated. Therefore, when adopting the sensor element, it is necessary to perform temperature compensation in consideration of this temperature drift.

【0007】また、センサー素子の調理装置への設置場
所について、食品からの蒸気・ガスを含んだ気体がオー
ブンから調理装置ケースの排気口にいたるまで確実に検
出できる場所は極めて限定される。従って、それぞれの
素子が独立のパッケージに封入されている場合、調理装
置の構造によっては取り付け場所の制約が出てくる。
Further, regarding the installation place of the sensor element in the cooking device, the place where the gas containing steam / gas from the food can be surely detected from the oven to the exhaust port of the cooking device case is extremely limited. Therefore, when each element is enclosed in an independent package, there are restrictions on the mounting location depending on the structure of the cooking device.

【0008】この発明はこのような事情を考慮してなさ
れたもので、検出の応答性が良好で検出精度が高く、設
置の容易なセンサー素子を提供するものである。
The present invention has been made in consideration of such circumstances, and provides a sensor element which has a good detection response, a high detection accuracy, and is easily installed.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、温度
参照用抵抗と湿度検出用抵抗とを組合せて湿度を測定す
るように構成したセンサー素子において、表面に第1お
よび第2凹部を有する第1基板と、第1凹部内に設けら
れた湿度検出用抵抗と、第2凹部内に設けられた温度参
照用抵抗と、第1凹部の一部を露出させると共に第2凹
部を密閉するように第1基板を覆う第2基板を備え、第
2凹部の容積が第1凹部の容積よりも大きく設定された
ことを特徴とするセンサー素子を提供するものである。
According to a first aspect of the present invention, in a sensor element configured to measure humidity by combining a temperature reference resistance and a humidity detection resistance, first and second recesses are formed on the surface. The first substrate having, the humidity detecting resistor provided in the first recess, the temperature reference resistor provided in the second recess, and a part of the first recess are exposed and the second recess is sealed. As described above, the present invention provides a sensor element including the second substrate that covers the first substrate, wherein the volume of the second recess is set to be larger than the volume of the first recess.

【0010】また、請求項2の発明は、温度参照用抵抗
と湿度検出用抵抗とを組合わせて湿度を測定するように
構成した湿度センサーと、酸化金属のガス吸着体によっ
てガスを検出するガスセンサーを備えたセンサー素子で
あって、表面に3つの凹部を有する第1基板と、第1凹
部内に設けられた湿度検出用抵抗と、第2凹部内に設け
られた温度参照用抵抗と、第3凹部内に設けられたガス
吸着体と、第1凹部および第3凹部を部分的に露出させ
ると共に第2凹部を密閉するように第1基板を覆う第2
基板を備えたセンサー素子を提供するものである。
Further, the invention of claim 2 is a humidity sensor configured to measure humidity by combining a resistance for temperature reference and a resistance for humidity detection, and a gas for detecting gas by a gas adsorbent of metal oxide. A sensor element including a sensor, the first substrate having three recesses on the surface, a humidity detecting resistor provided in the first recess, and a temperature reference resistor provided in the second recess, A gas adsorbent provided in the third recess, and a second substrate that partially exposes the first recess and the third recess and covers the first substrate so as to seal the second recess.
A sensor element having a substrate is provided.

【0011】[0011]

【作用】請求項1の発明において、センサー素子が湿気
のある空気に暴露されたとき、第2凹部の容積が第1凹
部の容積よりも大きいので、外部からの伝導熱放散効果
により両凹部の内部表面の温度平衡が早くなり、湿度検
出の応答性が向上する。
In the invention of claim 1, when the sensor element is exposed to moist air, the volume of the second concave portion is larger than the volume of the first concave portion, so that the conductive heat dissipation effect from the outside causes both concave portions to be exposed. The temperature equilibrium of the inner surface is accelerated, and the responsiveness of humidity detection is improved.

【0012】請求項2の発明において、湿度センサーと
ガスサンサーとが一体化されるので、湿度センサーの温
度安定性が向上する。すなわち、湿気のある空気に暴露
されたとき、第3凹部が同一の第1基板上に存在するこ
とにより、第1凹部の内部表面温度低下が基板の伝導熱
により緩和され、従って、湿度検出の精度が向上する。
In the invention of claim 2, since the humidity sensor and the gas sensor are integrated, the temperature stability of the humidity sensor is improved. That is, when the third recess is present on the same first substrate when exposed to humid air, the internal surface temperature drop of the first recess is mitigated by the conductive heat of the substrate, and therefore the humidity detection Accuracy is improved.

【0013】[0013]

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明
を詳述する。これによってこの発明が限定されるもので
はない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below based on the embodiments shown in the drawings. This does not limit the invention.

【0014】実施例1 図1は本発明の実施例1のセンサー素子(湿度センサ
ー)を示す断面図、図2はその上面図、図3はその要部
上面図である。これらの図のセンサー素子S1におい
て、シリコン基板1の凹部とセンサーキャップ2の凹部
によって空洞3と空洞4が形成され、空洞3と空洞4の
内部には、それぞれ温度リファレンス用マイクロブリッ
ジ5と湿度検出用マイクロブリッジ6が設けられてい
る。温度リファレンス用マイクロブリッジ5が密閉され
る空洞3のサイズは、湿度検出用のマイクロブリッジ6
が設けられる空洞4のサイズより大きく設定され、また
このため、空洞3ではセンサーキャップ2の表面からの
肉厚が薄くなっている。
Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view showing a sensor element (humidity sensor) according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a top view thereof, and FIG. 3 is a top view of a main part thereof. In the sensor element S1 of these figures, the cavity 3 and the cavity 4 are formed by the recess of the silicon substrate 1 and the recess of the sensor cap 2, and inside the cavity 3 and the cavity 4, the microbridge 5 for temperature reference and the humidity detection, respectively. A microbridge 6 for use is provided. The size of the cavity 3 in which the temperature reference microbridge 5 is sealed is the humidity detection microbridge 6
Is set to be larger than the size of the cavity 4 provided therein, and for this reason, the thickness of the cavity 3 from the surface of the sensor cap 2 is thin.

【0015】7は空洞4に対向するようにセンサーキャ
ップ2に設けられた開口、5a、5bは温度リファレン
スマイクロブリッジ5の両端に接続された端子電極、6
a、6bは湿度検出マイクロブリッジ6の両端に接続さ
れた端子電極である。なお、図3は各マイクロブリッジ
5、6のパターン形状を示すためにセンサーキャップ2
を除去したときのシリコン基板1の上面を示している。
Reference numeral 7 denotes an opening provided in the sensor cap 2 so as to face the cavity 4, reference numerals 5a and 5b denote terminal electrodes connected to both ends of the temperature reference microbridge 5, and 6
Reference symbols a and 6b are terminal electrodes connected to both ends of the humidity detecting microbridge 6. Note that FIG. 3 shows the sensor cap 2 in order to show the pattern shape of each microbridge 5, 6.
The upper surface of the silicon substrate 1 after removing is shown.

【0016】図4は、図1の湿度センサーS1を湿気の
ある空気中に暴露した場合の空洞3と4の内面温度を示
しており、実施例(図4の(C))では、湿度検出用マ
イクロブリッジ6の空洞4と温度リファレンス用マイク
ロブリッジ5の空洞3との温度平衡が従来例(図4の
(b))に比較し改善されることがわかる。つまり、こ
の湿度センサーS1を乾燥空気中においた場合、図4の
(a)に示すように、センサー自体からの熱放散量は少
なく、2つの空洞内部温度が平衡するように設定されて
いる。
FIG. 4 shows the inner surface temperature of the cavities 3 and 4 when the humidity sensor S1 of FIG. 1 is exposed to humid air. In the embodiment ((C) of FIG. 4), the humidity detection is performed. It can be seen that the temperature balance between the cavity 4 of the microbridge 6 for application and the cavity 3 of the microbridge 5 for temperature reference is improved as compared with the conventional example ((b) of FIG. 4). That is, when the humidity sensor S1 is placed in dry air, as shown in (a) of FIG. 4, the heat dissipation amount from the sensor itself is small, and the two cavity internal temperatures are set to be in equilibrium.

【0017】湿気のある空気中においた場合、湿度検出
用マイクロブリッジ6の温度は空気中の水蒸気量に応じ
熱放散量が大きくなり下がる。同時にセンサーの表面温
度、及び空洞3、4の内部表面温度とも低下するが、温
度リファレンス用マイクロブリッジ5は密封されている
ため、シリコン基板1からの熱伝導分しか低下しない。
さらに、密封空洞3のシリコン肉厚が薄く、熱伝導効果
が向上することにより2つの空洞3、4の内部温度の平
衡が早くとれる。
When placed in humid air, the temperature of the humidity detecting microbridge 6 decreases as the amount of heat dissipation increases in accordance with the amount of water vapor in the air. At the same time, both the surface temperature of the sensor and the internal surface temperature of the cavities 3 and 4 decrease, but since the temperature reference microbridge 5 is sealed, only the amount of heat conduction from the silicon substrate 1 decreases.
Furthermore, since the silicon thickness of the sealed cavity 3 is thin and the heat conduction effect is improved, the internal temperatures of the two cavities 3 and 4 can be quickly balanced.

【0018】図5は、湿度センサーS1の駆動回路の例
を示す。図5において、Rrは温度リファレンス用マイ
クロブリッジ5の抵抗を表し、Rsは湿度検出用マイク
ロブリッジ6の抵抗を表す。RL は2つのマイクロブリ
ッジ抵抗部分が自己発熱により約400℃を維持するた
めの電流制限抵抗である。その他、R1 とR2 は抵抗R
r,Rsと共に抵抗ブリッジを構成する固定抵抗であ
り、R3 とR4 は抵抗ブリッジにより検出された微小電
圧を、アンプAで増幅する際の増幅率を決めるための固
定抵抗である。
FIG. 5 shows an example of a drive circuit for the humidity sensor S1. In FIG. 5, Rr represents the resistance of the temperature reference microbridge 5, and Rs represents the resistance of the humidity detection microbridge 6. R L is a current limiting resistor for maintaining the temperature of about 400 ° C. due to self-heating of the two microbridge resistor portions. In addition, R 1 and R 2 are resistors R
R and Rs are fixed resistors that form a resistance bridge, and R 3 and R 4 are fixed resistors for determining the amplification factor when the minute voltage detected by the resistance bridge is amplified by the amplifier A.

【0019】空気中の水蒸気量に応じた熱放散のみで約
400℃に自己発熱している2つのマイクロブリッジ
5、6が熱不平衡に至る場合、図5の回路における湿度
検出ブリッジ抵抗Rsは熱放散のため抵抗が小さくな
り、固定抵抗R1 とR2 を含む抵抗ブリッジの電圧平衡
が変化し、オペアンプAの入力抵抗R3 に電圧変化が生
ずる。
When the two microbridges 5 and 6 which self-heat up to about 400 ° C. due to only heat dissipation according to the amount of water vapor in the air reach thermal imbalance, the humidity detection bridge resistance Rs in the circuit of FIG. The resistance is reduced due to heat dissipation, the voltage balance of the resistance bridge including the fixed resistances R 1 and R 2 is changed, and the input resistance R 3 of the operational amplifier A is changed in voltage.

【0020】オペアンプAは、このR3 の両端電圧をR
4/R3 倍に増幅し電圧Voutを出力する。空気中の水
蒸気量が一定で、空気の温度のみが変化する場合、2つ
のマイクロブリッジ抵抗RsとRrの温度は同時に変化
するため、抵抗ブリッジにおける抵抗R3 の両端電圧は
変化しない。従って、この出力電圧Voutは空気中の
水蒸気量のみに対応する事になる。
The operational amplifier A uses the voltage across R 3 as R
It is amplified by 4 / R 3 times and the voltage Vout is output. When the amount of water vapor in the air is constant and only the temperature of the air changes, the temperatures of the two microbridge resistors Rs and Rr change at the same time, so the voltage across the resistor R 3 in the resistance bridge does not change. Therefore, this output voltage Vout corresponds only to the amount of water vapor in the air.

【0021】図6は、空気中の水分含有量が約5g/m3
乾燥空気中と、約40g/m3の湿気のある空気中において、
本発明の効果を示すグラフである。
[0021] Figure 6 is a dry air moisture content of about 5 g / m 3 in air, in air with a moisture of about 40 g / m 3,
It is a graph which shows the effect of this invention.

【0022】このグラフにおいては、湿度センサーが絶
対湿度を検知する時の空気の温度と、オペアンプAの出
力電圧Voutの関係を示している。前述の様に、空気
中の水蒸気量のみにより2つのマイクロブリッジ抵抗R
s,Rrに温度不平衡が生ずる場合、図6において水蒸
気が一定ならば水平な実線で示すグラフとなる。
In this graph, the relationship between the temperature of the air when the humidity sensor detects the absolute humidity and the output voltage Vout of the operational amplifier A is shown. As described above, the two micro bridge resistances R are determined only by the amount of water vapor in the air.
When a temperature imbalance occurs in s and Rr, if the water vapor is constant in FIG. 6, a horizontal solid line graph is obtained.

【0023】しかし、従来の湿度センサーにおいては、
2つのマイクロブリッジを収容する空洞の内部表面温度
が、暴露される空気の温度により不平衡となると、湿度
検出用マイクロブリッジ6つまり抵抗Rsの温度が水蒸
気による熱放散に加えさらに放散された状態となるた
め、図6の破線で示すグラフのように、回路出力電圧V
outは実際の湿度より高い値を示すことになる。
However, in the conventional humidity sensor,
When the internal surface temperature of the cavity containing the two microbridges becomes unbalanced due to the temperature of the exposed air, the temperature of the humidity detecting microbridge 6, that is, the resistance Rs, is further dissipated in addition to the heat dissipation by the water vapor. Therefore, as shown by the broken line graph in FIG. 6, the circuit output voltage V
Out will have a value higher than the actual humidity.

【0024】図7は、この実施例の変形例を示す図1対
応図であり、この湿度センサーでは、空洞3、4サイズ
は互いに同一とし、センサーキャップ2の外側を取り去
ることで空洞肉厚を薄くしている。
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 1 showing a modified example of this embodiment. In this humidity sensor, the cavities 3 and 4 have the same size, and the outside of the sensor cap 2 is removed to reduce the cavity wall thickness. It is thin.

【0025】図8は、実施例1のセンサー素子S1を実
装するためのパッケージの一例を示す分解斜視図であ
り、センサー素子S1はパッケージ台8に装着され、金
属製の網カバー9で覆われる。なお、網カバー9はリン
グ10によってパッケージ台8に固定される。
FIG. 8 is an exploded perspective view showing an example of a package for mounting the sensor element S1 according to the first embodiment. The sensor element S1 is mounted on the package base 8 and covered with a metal net cover 9. .. The mesh cover 9 is fixed to the package base 8 by the ring 10.

【0026】実施例1によれば、湿度センサーの湿度検
知用マイクロブリッジの空洞にあける開口サイズが比較
的大きくできる。従って、2つのマイクロブリッジの空
洞内部表面の温度平衡が早くなり、湿度検出の応答性が
向上する。さらに、食品加熱調理機器における自動化調
理においては、食品から発生する蒸気・湿気は食品の調
理状態をあらわす重要な情報であるため、この湿度セン
サーを用いることにより、調理仕上がりのタイミングを
逃さずに調理を終了させることができる。
According to the first embodiment, the opening size in the cavity of the humidity detecting microbridge of the humidity sensor can be made relatively large. Therefore, the temperature equilibrium of the inner surfaces of the cavities of the two microbridges is accelerated, and the responsiveness of humidity detection is improved. Furthermore, in automated cooking with food heating and cooking equipment, steam and humidity generated from food are important information that indicates the cooking state of food, so using this humidity sensor, you can cook without losing the timing of the cooking finish. Can be terminated.

【0027】実施例2 図9は本発明の実施例2を示すセンサー素子の断面図で
あり、このセンサー素子S2では、ガスセンサーと湿度
センサーが1つのシリコン基板に設けられる。
Embodiment 2 FIG. 9 is a sectional view of a sensor element showing Embodiment 2 of the present invention. In this sensor element S2, a gas sensor and a humidity sensor are provided on one silicon substrate.

【0028】この素子の作成加工は、公知の半導体作成
プロセスにおけるマイクロマシニング手法を用いる事に
より達成できる。
The fabrication process of this element can be achieved by using the micromachining technique in the known semiconductor fabrication process.

【0029】図9において、シリコン基板11の凹部と
センサーキャップ12の凹部によって空洞13、14、
15が形成され、中央の空洞14に湿度センサーの湿度
検出用マイクロブリッジ17が設けられ、両端の空洞1
5、16にそれぞれ湿度センサーの温度リファレンス用
マイクロブリッジ16とガスセンサーマイクロブリッジ
18が設けられている。
In FIG. 9, cavities 13 and 14 are formed by the recess of the silicon substrate 11 and the recess of the sensor cap 12.
15 is formed, the humidity detecting microbridge 17 of the humidity sensor is provided in the central cavity 14, and the cavity 1 at both ends is formed.
5 and 16 are provided with a temperature reference microbridge 16 and a gas sensor microbridge 18 of the humidity sensor, respectively.

【0030】図10は、センサー素子S2からセンサー
キャップ12を除去した、マイクロブリッジ16、1
7、18のパターンを示す上面図であり、ガスセンサー
マイクロブリッジ18は、薄膜ヒーター23の上に重ね
て配置されている。なお、16a,16bはマイクロブ
リッジ16の両端に接続された端子電極、17a,17
bはマイクロブリッジ17の両端に接続された端子電
極、18a,18bはマイクロブリッジ18の両端に接
続された端子電極、23a,23bはヒーター23の両
端に接続された端子電極である。
FIG. 10 shows the microbridges 16 and 1 with the sensor cap 12 removed from the sensor element S2.
It is a top view which shows the pattern of 7, 18, and the gas sensor microbridge 18 is arrange | positioned on the thin film heater 23 in piles. 16a and 16b are terminal electrodes connected to both ends of the microbridge 16, and 17a and 17b.
b is a terminal electrode connected to both ends of the microbridge 17, 18a and 18b are terminal electrodes connected to both ends of the microbridge 18, and 23a and 23b are terminal electrodes connected to both ends of the heater 23.

【0031】図11はセンサー素子S2の上面図であ
り、19と20は空洞14(図9)の上部に設けられた
2つの開口、21と22は空洞15(図9)の上部に設
けられた2つの開口である。なお、マイクロブリッジ1
6、17およびヒーター23はそれぞれ金属薄膜で形成
(パターニング)された抵抗体であり、マイクロブリッ
ジ18はSnO2 薄膜で形成(パターニング)された抵
抗体であり、図12はこの図9に示す実施例の等価回路
である。
FIG. 11 is a top view of the sensor element S2, where 19 and 20 are two openings provided in the upper part of the cavity 14 (FIG. 9), and 21 and 22 are provided in the upper part of the cavity 15 (FIG. 9). There are two openings. Micro bridge 1
6, 17 and the heater 23 are resistors formed (patterned) of metal thin films, and the microbridge 18 is a resistor formed (patterned) of SnO 2 thin film, and FIG. It is an equivalent circuit of an example.

【0032】図13は、3つのマイクロブリッジの1
6、17、18の空洞内部表面温度を図示したもので、
これにより、湿度センサーがガスセンサーにより温度補
償される状況を示す。つまり、センサー素子S2が無臭
の乾燥空気中におかれている場合、3つそれぞれのマイ
クロブリッジ16、17、18にはあらかじめ設定され
た温度である約400℃で安定する様に電流が供給され
る。
FIG. 13 shows one of the three microbridges.
A graphical representation of the cavity internal surface temperature of 6, 17, and 18,
This shows the situation where the humidity sensor is temperature compensated by the gas sensor. That is, when the sensor element S2 is placed in odorless dry air, electric current is supplied to each of the three microbridges 16, 17 and 18 so as to stabilize at a preset temperature of about 400 ° C. It

【0033】ガスセンサー用マイクロブリッジ18と湿
度検出用マイクロブリッジ17の各空洞15、14はそ
れぞれ開口が設けられているが、無臭・乾燥空気を媒体
とする程度の熱放散では空洞内部表面温度低下は密封さ
れているマイクロブリッジ16の空洞13とほぼ同等と
なる。
Each of the cavities 15 and 14 of the gas sensor microbridge 18 and the humidity detecting microbridge 17 has an opening, but if the heat is dissipated to the extent that odorless / dry air is used as a medium, the temperature inside the cavity will decrease. Is almost the same as the cavity 13 of the microbridge 16 which is sealed.

【0034】センサー素子S2を湿気のある空気中にお
いた場合、ガスセンサー用マイクロブリッジ18と湿度
検出用マイクロブリッジ17の温度は、空気中の水蒸気
による放熱量が大きくなるため低下する。同時にセンサ
ー素子S2の表面温度、及び空洞内部表面温度とも低下
するが、温度リファレンス用マイクロブリッジの空洞内
部表面温度の低下を比較すると、図13に示すように湿
度検出用マイクロブリッジ18が、マイクロブリッジ1
6、17の温度ドリフトを最少にし、また、においに対
する検知感度を安全に維持するための独立電流供給電源
を持っている場合には、ブリッジ温度の復帰は早く、図
13に示されるガスセンサーマイクロブリッジ18の空
洞内部表面温度の低下は緩和されることになり、湿度検
出用マイクロブリッジ17の空洞内部表面温度に対する
補償はより向上することになる。なお、センサー素子S
2は、実施例1のセンサー素子S1と同様に図8に示す
ようなパッケージに実装することができる。
When the sensor element S2 is placed in humid air, the temperatures of the gas sensor microbridge 18 and the humidity detection microbridge 17 decrease because the amount of heat radiated by water vapor in the air increases. At the same time, both the surface temperature of the sensor element S2 and the surface temperature of the inside of the cavity decrease, but comparing the decrease of the inside surface temperature of the cavity of the temperature reference microbridge, as shown in FIG. 1
When the temperature drift of 6 and 17 is minimized and an independent current supply is provided to safely maintain the detection sensitivity to odor, the bridge temperature returns quickly and the gas sensor micro as shown in FIG. The decrease in the temperature inside the cavity of the bridge 18 will be alleviated, and the compensation for the temperature inside the cavity of the microbridge 17 for humidity detection will be further improved. The sensor element S
2 can be mounted in a package as shown in FIG. 8 similarly to the sensor element S1 of the first embodiment.

【0035】食品加熱調理機器における自動化調理にお
いては、食品から発生する蒸気・湿気・におい等は食品
の調理状態をあらわす重要な情報であり、調理仕上がり
のタイミングを逃さずに運転終了に至らせる為にはセン
サーの複合機能化が必要となる。実施例2によれば、ガ
スと湿気に対する独立のセンサーを採用する場合に比較
し、同一取り付けポジジョンで両方を検出できるために
調理機器に対するセンサー素子の設置を容易にする。さ
らに、湿度センサーに対する温度補償が可能であるた
め、センサー素子の環境温度の変動にかかわらず、精度
の高い湿度検出が可能となる。
In the automatic cooking in the food heating and cooking equipment, steam, moisture, odor, etc. generated from the food are important information indicating the cooking state of the food, and the operation is completed without missing the timing of the cooking finish. In order to do so, it is necessary to make the sensor multiple functions. According to the second embodiment, compared to the case where independent sensors for gas and humidity are adopted, both can be detected with the same mounting position, so that the sensor element can be easily installed on the cooking appliance. Further, since the humidity sensor can be temperature-compensated, the humidity can be detected with high accuracy regardless of the fluctuation of the environmental temperature of the sensor element.

【0036】[0036]

【発明の効果】この発明によれば、センサー素子の調理
器に対する設置が容易になる。また、応答性および精度
の高い湿度検出が可能となる。
According to the present invention, the sensor element can be easily installed on the cooking device. In addition, it is possible to detect humidity with high responsiveness and accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例1の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of the present invention.

【図2】実施例1の上面図である。FIG. 2 is a top view of the first embodiment.

【図3】実施例1の要部上面図である。FIG. 3 is a top view of a main part of the first embodiment.

【図4】実施例1のシリコン基板空洞内面の位置に対す
る温度特性を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing temperature characteristics with respect to the position of the inner surface of the silicon substrate cavity of Example 1.

【図5】実施例1に適用される測定回路図である。FIG. 5 is a measurement circuit diagram applied to the first embodiment.

【図6】湿度検出される空気温度と出力電圧の関係を示
すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the air temperature detected by humidity and the output voltage.

【図7】実施例1の変形例を示す図1対応図である。FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 1 showing a modified example of the first embodiment.

【図8】実施例1のセンサー素子を実装するパッケージ
の分解図である。
FIG. 8 is an exploded view of a package for mounting the sensor element of the first embodiment.

【図9】実施例2の断面図である。FIG. 9 is a sectional view of a second embodiment.

【図10】実施例2の図3対応図である。FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 3 according to the second embodiment.

【図11】実施例2の図2対応図である。FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 2 of the second embodiment.

【図12】実施例2の等価回路図である。FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of the second embodiment.

【図13】実施例2のシリコン基板空洞内面の位置に対
する温度特性を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing the temperature characteristics with respect to the position of the inner surface of the silicon substrate cavity of Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 センサーキャップ 3、4 空洞 5 温度リファレンス用マイクロブリッジ 6 湿度検出用マイクロブリッジ 7 開口 1 Silicon Substrate 2 Sensor Cap 3, 4 Cavity 5 Temperature Reference Micro Bridge 6 Humidity Detection Micro Bridge 7 Opening

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 温度参照用抵抗と湿度検出用抵抗とを組
合せて湿度を測定するように構成したセンサー素子にお
いて、表面に第1および第2凹部を有する第1基板と、
第1凹部内に設けられた湿度検出用抵抗と、第2凹部内
に設けられた温度参照用抵抗と、第1凹部の一部を露出
させると共に第2凹部を密閉するように第1基板を覆う
第2基板を備え、第2凹部の容積が第1凹部の容積より
も大きく設定されたことを特徴とするセンサー素子。
1. A sensor element configured to measure humidity by combining a resistance for temperature reference and a resistance for humidity detection, and a first substrate having first and second recesses on the surface,
The humidity detecting resistor provided in the first recess, the temperature reference resistor provided in the second recess, and the first substrate so as to expose a part of the first recess and seal the second recess. A sensor element comprising a second substrate for covering, wherein the volume of the second recess is set to be larger than the volume of the first recess.
【請求項2】 温度参照用抵抗と湿度検出用抵抗とを組
合わせて湿度を測定するように構成した湿度センサー
と、酸化金属のガス吸着体によってガスを検出するガス
センサーを備えたセンサー素子であって、表面に3つの
凹部を有する第1基板と、第1凹部内に設けられた湿度
検出用抵抗と、第2凹部内に設けられた温度参照用抵抗
と、第3凹部内に設けられたガス吸着体と、第1凹部お
よび第3凹部を部分的に露出させると共に第2凹部を密
閉するように第1基板を覆う第2基板を備えたセンサー
素子。
2. A sensor element comprising a humidity sensor configured to measure a humidity by combining a temperature reference resistance and a humidity detection resistance, and a gas sensor for detecting a gas by a metal oxide gas adsorbent. A first substrate having three recesses on the surface, a humidity detecting resistor provided in the first recess, a temperature reference resistor provided in the second recess, and a temperature reference resistor provided in the third recess. A sensor element comprising: a gas adsorbent; and a second substrate that partially exposes the first recess and the third recess and covers the first substrate so as to seal the second recess.
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