JPH0612493Y2 - マイクロブリッジフローセンサ - Google Patents
マイクロブリッジフローセンサInfo
- Publication number
- JPH0612493Y2 JPH0612493Y2 JP13504688U JP13504688U JPH0612493Y2 JP H0612493 Y2 JPH0612493 Y2 JP H0612493Y2 JP 13504688 U JP13504688 U JP 13504688U JP 13504688 U JP13504688 U JP 13504688U JP H0612493 Y2 JPH0612493 Y2 JP H0612493Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bridge
- flow sensor
- temperature measuring
- flow velocity
- micro
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、極めて微少な気体の流速を検出するマイクロ
ブリツジフローセンサに関するものである。
ブリツジフローセンサに関するものである。
〔従来の技術〕 従来、この種のマイクロブリツジフローセンサは、第３
図に示すように薄膜技術および異方性エツチング技術に
より形成された極めて熱容量の小さい薄膜橋架構造のフ
ローセンサチツプのことである。このセンサは、応答が
極めて速く，高感度，低消費電力であり、しかも量産性
が良いなどの多く優れた特徴を有している。
図に示すように薄膜技術および異方性エツチング技術に
より形成された極めて熱容量の小さい薄膜橋架構造のフ
ローセンサチツプのことである。このセンサは、応答が
極めて速く，高感度，低消費電力であり、しかも量産性
が良いなどの多く優れた特徴を有している。
第３図はマイクロブリツジフローセンサの構成を示した
ものである。同図(a)は斜視図、同図(b)はそのＢ−Ｂ′
断面図である。同図において、半導体基台１の中央部に
は異方性エツチングにより左右の開口２，３を連通する
貫通孔４が形成されており、この貫通孔４の上部には半
導体基台１からブリツジ状に空間的に離隔され、結果的
に半導体基台１から熱的に絶縁された橋絡部５が一体形
成されている。この橋絡部５の表面には、保護膜６に挾
持されて薄膜のヒータエレメント７とそれを挾む薄膜の
測温抵抗エレメント８，９とが配列して形成されてい
る。また、この半導体基台１上の角部には薄膜の周囲測
温抵抗エレメント１０が形成されている。
ものである。同図(a)は斜視図、同図(b)はそのＢ−Ｂ′
断面図である。同図において、半導体基台１の中央部に
は異方性エツチングにより左右の開口２，３を連通する
貫通孔４が形成されており、この貫通孔４の上部には半
導体基台１からブリツジ状に空間的に離隔され、結果的
に半導体基台１から熱的に絶縁された橋絡部５が一体形
成されている。この橋絡部５の表面には、保護膜６に挾
持されて薄膜のヒータエレメント７とそれを挾む薄膜の
測温抵抗エレメント８，９とが配列して形成されてい
る。また、この半導体基台１上の角部には薄膜の周囲測
温抵抗エレメント１０が形成されている。
このような構成において、ヒータエレメント７を周囲温
度よりもある一定の高い温度で制御すると、薄膜橋架部
近傍の温度分布はヒータエレメント７を中心として対称
となり、例えば同図(a)に示す矢印１１の方向から気体
が移動すると、上流側の測温抵抗エレメント８は冷却さ
れ、下流側の測温抵抗エレメント９は気体の流れを媒体
としてヒータエレメント７からの熱伝導が促進され、温
度が上昇するために温度差が生じる。そこでヒータエレ
メント７の両側に形成された測温抵抗エレメント８，９
をホイートストンブリツジ回路に組み込むことにより、
温度差を電圧に変換でき、流速に応じた電圧出力が得ら
れ、同図(c)に示すように気体の流速が検出できる。
度よりもある一定の高い温度で制御すると、薄膜橋架部
近傍の温度分布はヒータエレメント７を中心として対称
となり、例えば同図(a)に示す矢印１１の方向から気体
が移動すると、上流側の測温抵抗エレメント８は冷却さ
れ、下流側の測温抵抗エレメント９は気体の流れを媒体
としてヒータエレメント７からの熱伝導が促進され、温
度が上昇するために温度差が生じる。そこでヒータエレ
メント７の両側に形成された測温抵抗エレメント８，９
をホイートストンブリツジ回路に組み込むことにより、
温度差を電圧に変換でき、流速に応じた電圧出力が得ら
れ、同図(c)に示すように気体の流速が検出できる。
しかしながら、前述した従来のマイクロブリツジフロー
センサは、同図(a)に示したようにヒータエレメント７
の両側に測温抵抗エレメント８，９が配置される構成と
なつているので、これらの測温抵抗エレメント８，９を
ホイートストンブリツジ回路に組み合わせて気体の流速
を計測する際、第３図(c)の特性Ａに示すように流速の
増加と共に出力電圧は増加するため、流速が大きいとき
は十分な電圧が得られるが、流速が小さいときは出力電
圧が低くなつて十分な感度が得られないという問題があ
つた。
センサは、同図(a)に示したようにヒータエレメント７
の両側に測温抵抗エレメント８，９が配置される構成と
なつているので、これらの測温抵抗エレメント８，９を
ホイートストンブリツジ回路に組み合わせて気体の流速
を計測する際、第３図(c)の特性Ａに示すように流速の
増加と共に出力電圧は増加するため、流速が大きいとき
は十分な電圧が得られるが、流速が小さいときは出力電
圧が低くなつて十分な感度が得られないという問題があ
つた。
本考案のマイクロブリツジフローセンサは、前述した従
来の問題に鑑みてなされたものであり、貫通孔の開口部
にそれぞれ橋絡部を設け、これらの橋絡部の表面にそれ
ぞれ測温抵抗エレメントを設けたものである。
来の問題に鑑みてなされたものであり、貫通孔の開口部
にそれぞれ橋絡部を設け、これらの橋絡部の表面にそれ
ぞれ測温抵抗エレメントを設けたものである。
本考案における開口部上に設けられた測温抵抗エレメン
トは、ヒータエレメントから距離が遠くなるために保護
膜等の固体内を直接伝導する熱は減少し、気体の流れに
運ばれる熱のみが伝導するので流速が小さいときの感度
が上昇する。
トは、ヒータエレメントから距離が遠くなるために保護
膜等の固体内を直接伝導する熱は減少し、気体の流れに
運ばれる熱のみが伝導するので流速が小さいときの感度
が上昇する。
以下、図面を用いて本考案の実施例を詳細に説明する。
第１図(a),(b)は本考案によるマイクロブリツジフロー
センサの一実施例を示す斜視図，そのＢ−Ｂ′線断面図
であり、前述の図と同一部分には同一符号を付してあ
る。同図において、半導体基台１に形成されている貫通
孔４の開口２，３には、半導体基台１からブリツジ状に
空間的に離隔され、結果的に半導体基台１から熱的に絶
縁された橋絡部１２，１３がそれぞれ形成されており、
これらの橋絡部１２，１３の表面には保護膜６に挾持さ
れてそれぞれ薄膜の測温抵抗エレメント１４，１５が形
成されている。
センサの一実施例を示す斜視図，そのＢ−Ｂ′線断面図
であり、前述の図と同一部分には同一符号を付してあ
る。同図において、半導体基台１に形成されている貫通
孔４の開口２，３には、半導体基台１からブリツジ状に
空間的に離隔され、結果的に半導体基台１から熱的に絶
縁された橋絡部１２，１３がそれぞれ形成されており、
これらの橋絡部１２，１３の表面には保護膜６に挾持さ
れてそれぞれ薄膜の測温抵抗エレメント１４，１５が形
成されている。
このような構成において、貫通孔４の開口２，３部に、
ヒータエレメント７が形成された橋絡部５とは熱的に独
立してそれぞれ橋絡部１２，１３の表面上に測温抵抗エ
レメント１４，１５を設けたことにより、測温抵抗エレ
メント１４，１５の出力差は、第２図の特性Ｂに示すよ
うになる。測温抵抗エレメント１４，１５はヒータエレ
メント７から離れているので、ヒータエレメント７から
保護膜６等の固体を直接伝わつてくる熱の影響は殆ど受
けず、流れる気体によつてのみ熱伝導がなされる。した
がつて、気体の流れに対して敏感になり低流速域におけ
る検出感度を向上させることができる。このため、特性
Ｂに示すように、流速が低い領域では測温抵抗エレメン
ト１４，１５による特性Ａより感度は高くなる。しか
し、この特性Ｂは流速が大きなつてくると飽和してしま
い、例えば流速Ｃ点以上では特性Ａより下になつてしま
う。測温抵抗エレメント８，９はヒータエレメント７の
近くにあるため、保護膜６等の固体を直接伝達する熱が
存在し、流速が小さい範囲では両エレメントの温度変化
が小さく検出感度は低いが、特性Ａのように、流速が大
きくなつても十分な熱の伝達があるために飽和しない。
しかし、或る程度以上の範囲では飽和する。
ヒータエレメント７が形成された橋絡部５とは熱的に独
立してそれぞれ橋絡部１２，１３の表面上に測温抵抗エ
レメント１４，１５を設けたことにより、測温抵抗エレ
メント１４，１５の出力差は、第２図の特性Ｂに示すよ
うになる。測温抵抗エレメント１４，１５はヒータエレ
メント７から離れているので、ヒータエレメント７から
保護膜６等の固体を直接伝わつてくる熱の影響は殆ど受
けず、流れる気体によつてのみ熱伝導がなされる。した
がつて、気体の流れに対して敏感になり低流速域におけ
る検出感度を向上させることができる。このため、特性
Ｂに示すように、流速が低い領域では測温抵抗エレメン
ト１４，１５による特性Ａより感度は高くなる。しか
し、この特性Ｂは流速が大きなつてくると飽和してしま
い、例えば流速Ｃ点以上では特性Ａより下になつてしま
う。測温抵抗エレメント８，９はヒータエレメント７の
近くにあるため、保護膜６等の固体を直接伝達する熱が
存在し、流速が小さい範囲では両エレメントの温度変化
が小さく検出感度は低いが、特性Ａのように、流速が大
きくなつても十分な熱の伝達があるために飽和しない。
しかし、或る程度以上の範囲では飽和する。
このため、流速がＣ点より下の範囲では測温抵抗エレメ
ント１４，１５を使用し、Ｃ点より上の範囲では測温抵
抗エレメント８，９を使用すると、低流速領域でも感度
が得られて広範囲にわたつて流量計測が可能となる。
ント１４，１５を使用し、Ｃ点より上の範囲では測温抵
抗エレメント８，９を使用すると、低流速領域でも感度
が得られて広範囲にわたつて流量計測が可能となる。
以上説明したように本考案によれば、半導体基台に形成
された貫通孔の開口部上にそれぞれ橋絡部を設け、これ
らの橋絡部の表面にそれぞれ測温抵抗体を設けたことに
より、この測温抵抗体が発熱体から離れた位置に配置さ
れているため、気体の流速が小さい範囲で検出感度が向
上し、発熱体に近い測温抵抗体とともに使用して、低流
量から高流量まで広範囲にわたつて流量計測が可能にな
るという極めて優れた効果がある。
された貫通孔の開口部上にそれぞれ橋絡部を設け、これ
らの橋絡部の表面にそれぞれ測温抵抗体を設けたことに
より、この測温抵抗体が発熱体から離れた位置に配置さ
れているため、気体の流速が小さい範囲で検出感度が向
上し、発熱体に近い測温抵抗体とともに使用して、低流
量から高流量まで広範囲にわたつて流量計測が可能にな
るという極めて優れた効果がある。
第１図(a),(b)は本考案によるマイクロブリツジフロー
センサの一実施例を示す斜視図，そのＢ−Ｂ′線断面
図、第２図は本考案の電圧出力に対する流速の関係を示
す特性図第３図(a),(b),(c)は従来のマイクロブリツジ
フローセンサの構成を説明する斜視図，そのＢ−Ｂ′線
断面図，電圧出力に対する流速の関係を示す特性図であ
る。 １……半導体基台、２，３……開口、４……貫通孔、５
……橋絡部、６……保護膜、７……ヒータエレメント、
８，９……測温抵抗エレメント、１１，１１′……矢
印、１２，１３……橋絡部、１４，１５……測温抵抗エ
レメント。
センサの一実施例を示す斜視図，そのＢ−Ｂ′線断面
図、第２図は本考案の電圧出力に対する流速の関係を示
す特性図第３図(a),(b),(c)は従来のマイクロブリツジ
フローセンサの構成を説明する斜視図，そのＢ−Ｂ′線
断面図，電圧出力に対する流速の関係を示す特性図であ
る。 １……半導体基台、２，３……開口、４……貫通孔、５
……橋絡部、６……保護膜、７……ヒータエレメント、
８，９……測温抵抗エレメント、１１，１１′……矢
印、１２，１３……橋絡部、１４，１５……測温抵抗エ
レメント。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基台の表面に該半導体基台から空間
的に離隔して一体形成される橋絡部を有して左右の開口
部を連通する貫通孔が設けられ、該橋絡部の表面に熱的
に絶縁された発熱体および測温抵抗体からなる検出部が
形成され、該測温抵抗体の抵抗値変化から流速を検出す
るマイクロブリツジフローセンサにおいて、前記左右の
開口部上に橋絡部を一体形成し、該橋絡部の表面にそれ
ぞれ測温抵抗体を設けたことを特徴とするマイクロブリ
ツジフローセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13504688U JPH0612493Y2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | マイクロブリッジフローセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13504688U JPH0612493Y2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | マイクロブリッジフローセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0257027U JPH0257027U (ja) | 1990-04-25 |
| JPH0612493Y2 true JPH0612493Y2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=31394334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13504688U Expired - Lifetime JPH0612493Y2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | マイクロブリッジフローセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0612493Y2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004361271A (ja) * | 2003-06-05 | 2004-12-24 | Hitachi Ltd | 熱式空気流量計 |
| US20060000272A1 (en) * | 2004-06-30 | 2006-01-05 | Beat Neuenschwander | Thermal flow sensor having an asymmetric design |
| JP2017044637A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 株式会社デンソー | 流量センサ |
-
1988
- 1988-10-18 JP JP13504688U patent/JPH0612493Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0257027U (ja) | 1990-04-25 |
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