JPH0593732A - フローセンサ - Google Patents
フローセンサInfo
- Publication number
- JPH0593732A JPH0593732A JP3252638A JP25263891A JPH0593732A JP H0593732 A JPH0593732 A JP H0593732A JP 3252638 A JP3252638 A JP 3252638A JP 25263891 A JP25263891 A JP 25263891A JP H0593732 A JPH0593732 A JP H0593732A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric layer
- flow sensor
- substrate
- reinforcing layer
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】環状の基体に支持された下地誘電体層の空洞部
上に測温抵抗体および発熱抵抗体を備えたフローセンサ
で基体と空洞部の境界上で誘電体層に破損が起こりやす
い問題を解決する。 【構成】基体の内周部上で下地誘電体層の上側もしくは
下側あるいはその双方に環状の補強層を形成して機械的
強度を向上させる。補強層の材質は誘電体層と同一でも
異なるものでもよいが、基体側に設ける補強層の材料の
線膨脹率を基体の材料の線膨脹率に近づけると熱応力の
緩和にも役立つ。
上に測温抵抗体および発熱抵抗体を備えたフローセンサ
で基体と空洞部の境界上で誘電体層に破損が起こりやす
い問題を解決する。 【構成】基体の内周部上で下地誘電体層の上側もしくは
下側あるいはその双方に環状の補強層を形成して機械的
強度を向上させる。補強層の材質は誘電体層と同一でも
異なるものでもよいが、基体側に設ける補強層の材料の
線膨脹率を基体の材料の線膨脹率に近づけると熱応力の
緩和にも役立つ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発熱抵抗体により加熱
された測温抵抗体の抵抗値が流体の通過によって変化す
ることから流体の流量を測定するフローセンサに関する
ものである。
された測温抵抗体の抵抗値が流体の通過によって変化す
ることから流体の流量を測定するフローセンサに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】流体の通過によって抵抗値の変化する測
温抵抗体を加熱する発熱抵抗体は、測温抵抗体に近接し
て配置することにより熱効率を向上させる。図２(a),
(b)は従来のフローセンサの構造を示し、例えば特開平
１−195327号公報に記載されているように上流側の測温
抵抗体１、下流側の測温抵抗体２および発熱抵抗体３は
下地誘電体層４の上に同一平面上に近接して形成されて
いる。発熱抵抗体３に電極５を介して定電流が流される
と測温抵抗体１、２の温度が上昇する。そして、その温
度は測温抵抗体１、２の面上をその長さ方向に直角に流
体が流れると低下し、その温度変化による測温抵抗体
１、２の抵抗値変化を電極６を介して接続されるブリッ
ジ回路で算出する。下地誘電体層４は、発熱抵抗体３お
よび測温抵抗体１、２の絶縁とそれらからの放熱を抑え
て消費電力の低減を図るためのものである。
温抵抗体を加熱する発熱抵抗体は、測温抵抗体に近接し
て配置することにより熱効率を向上させる。図２(a),
(b)は従来のフローセンサの構造を示し、例えば特開平
１−195327号公報に記載されているように上流側の測温
抵抗体１、下流側の測温抵抗体２および発熱抵抗体３は
下地誘電体層４の上に同一平面上に近接して形成されて
いる。発熱抵抗体３に電極５を介して定電流が流される
と測温抵抗体１、２の温度が上昇する。そして、その温
度は測温抵抗体１、２の面上をその長さ方向に直角に流
体が流れると低下し、その温度変化による測温抵抗体
１、２の抵抗値変化を電極６を介して接続されるブリッ
ジ回路で算出する。下地誘電体層４は、発熱抵抗体３お
よび測温抵抗体１、２の絶縁とそれらからの放熱を抑え
て消費電力の低減を図るためのものである。
【０００３】このようなフローセンサは、シリコン基体
７の表面に熱酸化によりＳｉＯ2 層４を形成し、次にそ
の上に白金膜を成膜してフォトリソグラフィ法により上
流側および下流側の測温抵抗体１、２および発熱抵抗体
３にパターニングし、同時に電極５，６を形成したの
ち、基体７の裏面よりプラズマエッチングによって測温
抵抗体１、２および発熱抵抗体３の下方に空洞部８を加
工することによって製造する。空洞部８の加工により、
測温抵抗体１、２および発熱抵抗体３の下側には下地誘
電体層４のみとなり、熱容量が小さくなるので、測温抵
抗体１、２の温度の変化は鋭敏となる。
７の表面に熱酸化によりＳｉＯ2 層４を形成し、次にそ
の上に白金膜を成膜してフォトリソグラフィ法により上
流側および下流側の測温抵抗体１、２および発熱抵抗体
３にパターニングし、同時に電極５，６を形成したの
ち、基体７の裏面よりプラズマエッチングによって測温
抵抗体１、２および発熱抵抗体３の下方に空洞部８を加
工することによって製造する。空洞部８の加工により、
測温抵抗体１、２および発熱抵抗体３の下側には下地誘
電体層４のみとなり、熱容量が小さくなるので、測温抵
抗体１、２の温度の変化は鋭敏となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来のマ
イクロフローセンサは、上流側および下流側の測温抵抗
体１、２の下側の基体７に空洞部８を作製して熱絶縁を
行い、センサの高感度化、消費電力の低減化を行うもの
であった。しかし、この空洞部８上に残る下地誘電体層
４は薄膜により形成されているため、機械的な振動、流
体からの振動や圧力により空洞部８と基体７の接触部が
破損しやすい。
イクロフローセンサは、上流側および下流側の測温抵抗
体１、２の下側の基体７に空洞部８を作製して熱絶縁を
行い、センサの高感度化、消費電力の低減化を行うもの
であった。しかし、この空洞部８上に残る下地誘電体層
４は薄膜により形成されているため、機械的な振動、流
体からの振動や圧力により空洞部８と基体７の接触部が
破損しやすい。
【０００５】本発明の目的は、上述の問題を解決して機
械的な振動、流体からの振動や圧力による破損の少ない
フローセンサを提供することにある。
械的な振動、流体からの振動や圧力による破損の少ない
フローセンサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、空洞部を囲む環状の基体によって支持
された誘電体層上の空洞部の上方に測温抵抗体と発熱抵
抗体を備え、発熱抵抗体により加熱される測温抵抗体の
抵抗値の測温抵抗体に接近して流体の流れることによる
変化から流体の流量を測定するフローセンサにおいて、
誘電体層の基体と空洞部との境界上の部分に誘電体から
なる環状の補強層が付加されたものとする。そして、補
強層は誘電体層の反基体側に設けられても、基体側に設
けられてもよい。また、補強層が誘電体層と同一の材料
からなることも、あるいは誘電体層の基体側に設けられ
る補強層が、線膨脹率が誘電体層の材料の線膨脹率より
も基体の材料の線膨脹率に近い材料からなることも有効
である。
めに、本発明は、空洞部を囲む環状の基体によって支持
された誘電体層上の空洞部の上方に測温抵抗体と発熱抵
抗体を備え、発熱抵抗体により加熱される測温抵抗体の
抵抗値の測温抵抗体に接近して流体の流れることによる
変化から流体の流量を測定するフローセンサにおいて、
誘電体層の基体と空洞部との境界上の部分に誘電体から
なる環状の補強層が付加されたものとする。そして、補
強層は誘電体層の反基体側に設けられても、基体側に設
けられてもよい。また、補強層が誘電体層と同一の材料
からなることも、あるいは誘電体層の基体側に設けられ
る補強層が、線膨脹率が誘電体層の材料の線膨脹率より
も基体の材料の線膨脹率に近い材料からなることも有効
である。
【０００７】
【作用】基体の内周部上の誘電体層の厚さに環状の補強
層の厚さが加わることにより、その部分の機械的強度が
向上するので、機械的な振動や流体の振動あるいは圧力
による基体内周部上の誘電体層の破損が防止される。
層の厚さが加わることにより、その部分の機械的強度が
向上するので、機械的な振動や流体の振動あるいは圧力
による基体内周部上の誘電体層の破損が防止される。
【０００８】
【実施例】以下図２と共通の部分には同一の符号が付け
られている図を引用して本発明の実施例について説明す
る。図１(a) 、(b) に示したフローセンサでは、図２の
場合と同様に上流側測温抵抗体１および下流側測温抵抗
体２、発熱抵抗体３は環状シリコン基体７の中央空洞部
８の上の下地誘電体層４の上に形成されているが、これ
らと同一平面上にある幅をもった誘電体からなる上方補
強層11を形成している。これにより空洞部８上の下地誘
電体層４の破損、および測温抵抗体１、２、発熱抵抗体
３の空洞８部周辺上の断線および短絡を防止できる。
られている図を引用して本発明の実施例について説明す
る。図１(a) 、(b) に示したフローセンサでは、図２の
場合と同様に上流側測温抵抗体１および下流側測温抵抗
体２、発熱抵抗体３は環状シリコン基体７の中央空洞部
８の上の下地誘電体層４の上に形成されているが、これ
らと同一平面上にある幅をもった誘電体からなる上方補
強層11を形成している。これにより空洞部８上の下地誘
電体層４の破損、および測温抵抗体１、２、発熱抵抗体
３の空洞８部周辺上の断線および短絡を防止できる。
【０００９】図３に示した実施例はさらに補強されたフ
ローセンサで、上方補強層11ばかりでなく、その下の下
地誘電体層４の下に下方補強層12が形成されている。こ
のフローセンサは次のようにして製造される。まず、2.
5mm 角、厚さ400 μｍのシリコン基体７の一面上に熱Ｃ
ＶＤ法とフォトリソグラフィ法により厚さ0.2 μｍのSi
Ｏ2 からなる角環状下方補強層12を形成し、その上に全
面にスパッタリングにより厚さ１μｍのSi3 Ｎ4 からな
る下地誘電体層４を被覆する。次に、再び熱ＣＶＤ法と
フォトリソグラフィ法により厚さ0.2 μｍのSiＯ2 角環
状上方補強層11を形成し、さらに厚さ0.1 μｍからなる
Niの測温抵抗体１、２、発熱抵抗体３をスパッタ法およ
びフォトリソグラフィ法により形成する。このあと、基
体７の裏側からのプラズマエッチングにより凹加工して
800 μｍ角の空洞部８を形成する。
ローセンサで、上方補強層11ばかりでなく、その下の下
地誘電体層４の下に下方補強層12が形成されている。こ
のフローセンサは次のようにして製造される。まず、2.
5mm 角、厚さ400 μｍのシリコン基体７の一面上に熱Ｃ
ＶＤ法とフォトリソグラフィ法により厚さ0.2 μｍのSi
Ｏ2 からなる角環状下方補強層12を形成し、その上に全
面にスパッタリングにより厚さ１μｍのSi3 Ｎ4 からな
る下地誘電体層４を被覆する。次に、再び熱ＣＶＤ法と
フォトリソグラフィ法により厚さ0.2 μｍのSiＯ2 角環
状上方補強層11を形成し、さらに厚さ0.1 μｍからなる
Niの測温抵抗体１、２、発熱抵抗体３をスパッタ法およ
びフォトリソグラフィ法により形成する。このあと、基
体７の裏側からのプラズマエッチングにより凹加工して
800 μｍ角の空洞部８を形成する。
【００１０】上方補強層11、下方補強層12の材質は下地
誘電体層４と同一材質のものでも異種材質のものでも良
い。また、上方補強層11と下方補強層12についても材質
の組合わせは任意にできるが、熱伝導率、熱膨脹率、内
部応力、補強層の幅、膜厚等に関連して下地誘電体層の
材質を考慮して選定する必要がある。基体７と下地誘電
体層４の線膨脹率は異なるので、その間に生ずる熱応力
も破損の原因となる。これに対し下方補強層12の材料の
線膨脹率を基体７の材料の線膨脹率に近付ければ、その
応力の緩和に有効である。
誘電体層４と同一材質のものでも異種材質のものでも良
い。また、上方補強層11と下方補強層12についても材質
の組合わせは任意にできるが、熱伝導率、熱膨脹率、内
部応力、補強層の幅、膜厚等に関連して下地誘電体層の
材質を考慮して選定する必要がある。基体７と下地誘電
体層４の線膨脹率は異なるので、その間に生ずる熱応力
も破損の原因となる。これに対し下方補強層12の材料の
線膨脹率を基体７の材料の線膨脹率に近付ければ、その
応力の緩和に有効である。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、フローセンサの基体の
空洞部の周辺上の誘電体層の片側あるいは両側に補強層
を設けることにより、空洞部の周辺およびそれより内部
の下地誘電体層に発生しやすい破損を発生しにくくし、
機械的な振動や流体から生じる振動、圧力に対して強度
を有する構造の製造が可能である。これにより測温抵抗
体、発熱抵抗体の電極からの配線部の断線が防止できる
と共に塵埃付着による短絡も防ぐことができる。さらに
基体側に設ける補強層の材質を選ぶことで熱応力を緩和
することもできる。
空洞部の周辺上の誘電体層の片側あるいは両側に補強層
を設けることにより、空洞部の周辺およびそれより内部
の下地誘電体層に発生しやすい破損を発生しにくくし、
機械的な振動や流体から生じる振動、圧力に対して強度
を有する構造の製造が可能である。これにより測温抵抗
体、発熱抵抗体の電極からの配線部の断線が防止できる
と共に塵埃付着による短絡も防ぐことができる。さらに
基体側に設ける補強層の材質を選ぶことで熱応力を緩和
することもできる。
【図１】本発明の一実施例のフローセンサを示し、(a)
は平面図、(b) は(a) のＡ−Ａ線断面図
は平面図、(b) は(a) のＡ−Ａ線断面図
【図２】従来のフローセンサを示し、(a) は平面図、
(b) は(a) のＢ−Ｂ線断面図
(b) は(a) のＢ−Ｂ線断面図
【図３】本発明の別の実施例のフローセンサの断面図
１ 上流側測温抵抗体 ２ 下流側測温抵抗体 ３ 発熱抵抗体 ４ 下地誘電体層 ７ 基体 ８ 空洞部 １１ 上方補強層 １２ 下方補強層
Claims (5)
- 【請求項１】空洞部を囲む環状の基体に支持された誘電
体層上の空洞部の上方に測温抵抗体および発熱抵抗体を
備え、発熱抵抗体により加熱される測温抵抗体の抵抗値
の測温抵抗体に接近して流体の流れることによる変化か
ら流体の流量を測定するものにおいて、誘電体層の基体
と空洞部との境界上の部分に誘電体からなる環状の補強
層が付加されたことを特徴とするフローセンサ。 - 【請求項２】補強層が誘電体層の反基体側に設けられる
請求項１記載のフローセンサ。 - 【請求項３】補強層が誘電体層の基体側に設けられる請
求項１あるいは２記載のフローセンサ。 - 【請求項４】補強層が誘電体層と同一の材料からなる請
求項１、２あるいは３記載のフローセンサ。 - 【請求項５】補強層が、線膨脹率が誘電体層の材料の線
膨脹率よりも基体の線膨脹率に近い材料からなる請求項
３記載のフローセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3252638A JPH0593732A (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | フローセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3252638A JPH0593732A (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | フローセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0593732A true JPH0593732A (ja) | 1993-04-16 |
Family
ID=17240137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3252638A Pending JPH0593732A (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | フローセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0593732A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001194201A (ja) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Denso Corp | センサ及びその製造方法 |
| JP2007114214A (ja) * | 2007-01-23 | 2007-05-10 | Denso Corp | 薄膜構造センサ |
| DE10158526B4 (de) * | 2001-04-27 | 2010-01-21 | Mitsubishi Denki K.K. | Strömungsgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung für einen wärmesensitiven Flusssensor |
| JP2012189571A (ja) * | 2011-02-24 | 2012-10-04 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-10-01 JP JP3252638A patent/JPH0593732A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001194201A (ja) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Denso Corp | センサ及びその製造方法 |
| DE10158526B4 (de) * | 2001-04-27 | 2010-01-21 | Mitsubishi Denki K.K. | Strömungsgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung für einen wärmesensitiven Flusssensor |
| JP2007114214A (ja) * | 2007-01-23 | 2007-05-10 | Denso Corp | 薄膜構造センサ |
| JP4501942B2 (ja) * | 2007-01-23 | 2010-07-14 | 株式会社デンソー | 薄膜構造センサ |
| JP2012189571A (ja) * | 2011-02-24 | 2012-10-04 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
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