JPH0642209Y2

JPH0642209Y2 - フローセンサ

Info

Publication number: JPH0642209Y2
Application number: JP1989011462U
Authority: JP
Inventors: 肇平田; 雲　　一郎; 良司篁
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1989-02-03
Filing date: 1989-02-03
Publication date: 1994-11-02
Anticipated expiration: 2004-02-03
Also published as: JPH02103271U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、室内の風速や風向を測定するのに適したフロ
ーセンサに関する。

（従来の技術）クリーンルームは、電子工業を初めとして医療機器、食
品工業等広範囲の分野に採用されてきている。このクリ
ーンルームの環境測定項目の中には、室内気流、吹出風
速等の気流の項目があり、更に、室内気流の中には、風
速、風向等の項目がある。

ところで、風速等を測定する方法としては、ピトー管や
回転型風速計等の種々の計測器があるが、ピトー管や回
転型風速計は、低速域における測定精度が低く、前述し
たクリーンルーム内の風速測定には不向きであり、一般
に熱式風速計や超音波風速計等の高感度のフローセンサ
が使用されている。

熱式風速計は、或る流速の気流中に置かれた発熱素子の
放散熱量が、該発熱素子の表面温度と気流の温度との温
度差に比例することを利用し、この放散熱量を発熱素子
の抵抗変化として検出して前記流速を測定するものであ
る。前記発熱素子としては、白金やタングステンの細
線、サーミスタ、半導体発熱素子等が使用されている。
半導体発熱素子は、シリコンのチップの上に発熱体とし
ての拡散抵抗及び該抵抗の両端が接続される電極とを形
成したものである。

従来、熱式風速計は、第３図に示すように基板１上に、
風速測定用の発熱部と風向測定用の測温部とが一体的に
形成されたシリコンチップ３を有する半導体センサ素子
（以下単にセンサ素子という）２を該基板１の上面に接
着固定すると共に、これらの発熱部及び測温部の各電極
を、夫々ボンデングワイヤ４、５を介して、基板１に形
成された各配線６、７に接続して構成されている。

（考案が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来のフローセンサは、センサ素子
２を基板１の上面に直接接着しているために、該基板１
とセンサ素子２との熱絶縁性が悪く、この結果、風速・
風向変化に対する該センサ素子２の応答性が悪くなると
共にドリフトが大きくなる。更に、センサ素子２が基板
面にあるためにどうしても該センサ素子２に当たる風速
が低くなり、従って、風速・風向に対する感度が低くな
り、測定精度が低下する等の問題がある。

本考案は上述の点に鑑みてなされたもので、微弱で、か
つ風向の定まらない風に対してセンサ素子の応答性を高
めると共に測定感度及び精度の向上を図るようにしたフ
ローセンサを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために本考案によれば、基板と、前
記基板面に形成した配線と、前記基板に立設した細線に
よって前記基板から離隔させて支持した半導体センサ素
子と、前記半導体センサ素子に設けた電極と、前記配線
と前記電極とを接続するボンディングワイヤーとを備え
ていることを特徴とするフローセンサが提供される。

また、前記半導体センサ素子を全体として熱伝達率が均
等になるような対称構造にするために、前記配線が、半
導体センサ素子を挟み込む位置に形成され、前記電極
が、前記各配線に対応して形成されている構成にするこ
とが好ましい。

更に、前記半導体センサ素子の構造は、発熱部と、前記
発熱部の両側に、かつ対称位置に形成された測温部とを
備える構造とすることが好ましい。

本考案において、好ましくは、前記半導体センサ素子を
風速および風向測定用の素子とする。

より好ましくは、前記半導体センサ素子を風速測定用の
素子とする。

（作用）半導体センサ素子を細線により基板から離隔して支持す
ることにより該センサ素子と基板との間の熱絶縁性が向
上する。また、細線によりセンサ素子を支持することに
より該センサ素子の熱バランスがとられる。

（実施例）以下本考案の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

第１図においてフローセンサのセンサ素子10の、矩形状
の板体をなすシリコンのチップ11の上面の略中央には幅
方向に沿って発熱部12が形成されており、該発熱部12の
両側に、且つ対称位置に２つの測温部13、14が並んで形
成されている。発熱部12の両端は、電極15、16に、測温
部13及び14の各両端は、夫々電極17、18及び19、20に接
続されている。

このセンサ素子10は、細線21、22により基板１上に離隔
して支持されている。これらの細線21、22は、例えば、
ステンレス等の金属により形成されており、各上端がセ
ンサ素子10の各側面11a、11bの略中央に強固に接着固定
され、各下端が基板１に穿設された孔に嵌合され、且つ
接着剤により強固に固定されている。

これらの細線21、22は、センサ素子10を基板１の上面1a
から、数ミリメートル程度、たとえば3mmの間隔で離隔
支持している。これにより該センサ素子10の底面と基板
１の上面1aとの間に空隙が形成される。この結果、セン
サ素子10と基板１との間の熱絶縁性が大幅に向上する。
また、細線21、22を適当な熱伝導性及び太さを有するも
の、たとえば、直径0.2mmのステンレス線とすることに
より基板１への熱伝導を非常に小さくすることができ、
また、センサ素子の支持も十分にできる。

一方、基板１の上面1aには、センサ素子10の長手方向両
側に各電極15〜20に対応して配線25〜30が形成されてい
る。そして、センサ素子10の各電極15〜20と、対応する
配線25〜30とは、夫々ボンデングワイヤ31〜36により電
気的及び機械的に接続されている。

このセンサ素子10の発熱部12は配線25、26を介して基板
１に形成された測定部の風速測定回路に、測温部13及び
14は配線27、28及び29、30を介して風向測定回路に接続
されている。

以下に作用を説明する。

クリーンルーム内の所定箇所に前記センサ素子10及び前
記各測定回路が配設された基板１を設置する。いま、第
１図に矢印Ｆで示すようにセンサ素子10の長手方向に沿
って風が吹いているとする。風は、センサ素子10の上下
両面に沿って流れる。これにより該センサ素子10には三
次元的に略万遍なく風が当たるようになる。

前記測定部の風速測定回路は、発熱部12を一定の温度に
制御するとともに、センサ素子10の放射エネルギを検出
して風速（供給エネルギ＝放熱エネルギ＝風速の関数）
を測定する。また、前記風向測定回路は、風向による温
度分布変化を、２つの測温部13、14の温度差（風による
温度シフト）即ち、温度勾配を測定して風向を測定す
る。このとき、基板１とセンサ素子10とは離隔している
ために、該基板１との間の熱絶縁性が良好となり、応答
性が向上すると共にドリフトが小さくなり、風速及び風
向感度が向上し、これに伴い風速及び風向の測定精度が
向上する。

尚、上記実施例においては、センサ素子として発熱部及
び測温部を備え、風速及び風向を測定する半導体センサ
素子に適用した場合について記述したが、これに限るも
のではなく、発熱部のみを備えた風速測定用の半導体セ
ンサ素子に適用しても良いことは勿論である。

（考案の効果）以上説明したように本考案によれば、基板と、前記基板
面に形成した配線と、前記基板に立設した細線によって
前記基板から離隔させて支持した半導体センサ素子と、
前記半導体センサ素子に設けた電極と、前記配線と前記
電極とを接続するボンディングワイヤーとを備えている
構成としたことにより、前記基板と前記センサ素子との
間の熱絶縁性が良好となり、応答性が向上すると共にド
リフトが大幅に低減し、かつ、センサ素子には三次元的
に略万遍なく風が当たるため、これに伴い、クリーンル
ームの室内気流等の微弱な気流に対しても風速、風向等
に対する感度が向上し、測定精度が向上する等の効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るフローセンサの一実施例を示す要
部拡大斜視図、第２図は第１図の側面図、第３図は従来
のフローセンサを示す斜視図である。１……基板、10……センサ素子、11……シリコンチッ
プ、12……発熱部、13、14……測温部、15〜20……電
極、21、22……細線、25〜30……配線、31〜36……ボン
テングワイヤ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】基板と、前記基板面に形成した配線と、前
記基板に立設した細線によって前記基板から離隔させて
支持した半導体センサ素子と、前記半導体センサ素子に
設けた電極と、前記配線と前記電極とを接続するボンデ
ィングワイヤーとを備えていることを特徴とするフロー
センサ。
【請求項２】前記配線が、半導体センサ素子を挟み込む
位置に形成され、前記電極が、前記各配線に対応して形
成されている請求項１に記載のフローセンサ。
【請求項３】前記半導体センサ素子が、発熱部と、前記
発熱部の両側に、かつ対称位置に形成された測温部とを
備える素子である請求項１または２に記載のフローセン
サ。
【請求項４】前記半導体センサ素子が、風速および風向
測定用の素子である請求項１、２または３に記載のフロ
ーセンサ。
【請求項５】前記半導体センサ素子が、風速測定用の素
子である請求項１、２、３または４に記載のフローセン
サ。