JPH08292202A - Detector - Google Patents

Detector

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JPH08292202A
JPH08292202A JP10108895A JP10108895A JPH08292202A JP H08292202 A JPH08292202 A JP H08292202A JP 10108895 A JP10108895 A JP 10108895A JP 10108895 A JP10108895 A JP 10108895A JP H08292202 A JPH08292202 A JP H08292202A
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temperature
heating element
pattern
lead
sensor
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Junji Manaka
順二 間中
Kazuhisa Nagai
一寿 永井
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Ricoh Seiki Co Ltd
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Ricoh Seiki Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To improve precision in detecting atmosphere by preventing a heat generator pattern from causing temperature ununiformity due to temperature difference from a substrate. CONSTITUTION: Relating to an atmosphere sensor of microbridge structure, a cavity part 3 is provided at the center of a substrate 1 on the top face of which a thin film resistor 2 is formed, and a thin film resistor 2a on the cavity 3, a heat generator pattern 4, and a lead out wiring pattern 5, connected at a contact part 6 to the outer most peripheral part of the pattern 4 from the outer side of the heat generator pattern 4 to further outside, are bridge with a supporting part 2b, and, the detection error caused when the temperature of the heat generator pattern 4 between the lead out wiring patterns 5 is uniform in distribution and the temperature distribution of the heat generator pattern 4 is ununiform is removed.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、検出装置に関し、より
詳細には、雰囲気中に含まれる特定ガスや雰囲気の流
速,流量,または、雰囲気の温度や受光した赤外線の量
による熱的変化を抵抗値変化として検出し、検出信号が
周囲温度の影響を受けないように設けられた信号引き出
し配線パターンを有する熱伝導式ガス検出装置および赤
外線,温度センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a detector, and more particularly, to a specific gas contained in an atmosphere, a flow rate and a flow rate of the atmosphere, or a thermal change due to the temperature of the atmosphere and the amount of received infrared rays. The present invention relates to a heat conduction type gas detection device, an infrared ray, and a temperature sensor, which have a signal extraction wiring pattern provided so as to detect a change in resistance value and prevent a detection signal from being affected by ambient temperature.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱伝導原理を利用したマイクロブリッジ
構造の湿度センサ,ガスセンサ,フローセンサ等の雰囲
気センサ、および温度センサは、発熱部又は受熱部を有
し、発熱部の動作温度により、それぞれ目的とする気体
の成分,濃度等の物性や流量,湿度等の物理量を選択的
に高感度に精度よく検出し、また、受熱部の抵抗変化か
ら雰囲気の温度,赤外線量などの物理量を検出する検出
装置である。しかし、センサの発熱部は、熱伝導性の物
質からなる熱容量を有する物体であるから、熱流によっ
て生ずる温度分布があり、発熱部のすべての部分の温度
を目的とする一定温度にコントロールすることは困難で
ある。
2. Description of the Related Art Humidity sensors, gas sensors, flow sensors, and other atmosphere sensors having a micro-bridge structure utilizing the principle of heat conduction, and temperature sensors each have a heat-generating portion or a heat-receiving portion. Detection of physical quantity such as gas component, concentration, etc., physical quantity such as flow rate, humidity, etc. selectively and with high sensitivity, and detection of physical quantity such as atmosphere temperature, infrared ray quantity, etc. from resistance change of heat receiving part It is a device. However, since the heat generating portion of the sensor is an object having a heat capacity made of a heat conductive substance, there is a temperature distribution caused by the heat flow, and it is impossible to control the temperature of all the heat generating portions to the target constant temperature. Have difficulty.

【0003】例えば、SnO2,ZnO,Fe23…等
の金属酸化物半導体からなるガスの感応物質を有するガ
スセンサの場合、このガスセンサを用いてエタノール又
はイソブタンを選別して検出するとき、感応物質の温度
は、エタノール検出の場合の温度が250〜350
(℃)、イソブタン検出の場合の温度が350〜450
(℃)の範囲に定められている。
For example, in the case of a gas sensor having a gas sensitive substance composed of a metal oxide semiconductor such as SnO 2 , ZnO, Fe 2 O 3, ..., When the gas sensor is used to selectively detect ethanol or isobutane, The temperature of the substance is 250 to 350 in the case of ethanol detection.
(° C), temperature for isobutane detection is 350-450
It is specified in the range of (℃).

【0004】発熱部と検出部とを一体にした構造で、こ
のような範囲の温度を保つようにコントロールすること
は困難で、発熱部と傍熱ヒータを組合わせる必要があ
る。しかし、傍熱ヒータ自体にも温度分布があり、例え
ば、中心位置では400℃であっても、端部では100
℃で、中心部と端部とでは大きい温度偏差が生ずる。感
応物質からなる検出部の温度分布が上記のように大きい
と、エタノールとイソブタンとを選別して検出すること
ができなくなり、LP(液化石油)ガスのガス洩れ警報
器として使用した場合、エタノールによってもガス洩れ
警報が発せられるので、警報の信頼性が損われる等の問
題があった。
It is difficult to control so as to maintain the temperature in such a range with the structure in which the heat generating part and the detecting part are integrated, and it is necessary to combine the heat generating part and the indirect heater. However, the indirectly heated heater itself has a temperature distribution, for example, even if the temperature is 400 ° C. at the central position, 100 at the end.
At ° C, a large temperature deviation occurs between the center and the end. If the temperature distribution of the sensing part made of sensitive material is large as described above, it becomes impossible to select and detect ethanol and isobutane. When used as a gas leak alarm for LP (liquefied petroleum) gas, However, there is a problem that the reliability of the alarm is impaired because the gas leak alarm is issued.

【0005】検出部の温度分布が不均一であることによ
る検出精度への悪影響を解決するために、本出願人は、
特開平6−174672号公報による「検出器の検出部
構造」,特開昭62−220850号公報による「雰囲
気検出装置」を提案した。
In order to solve the adverse effect on the detection accuracy due to the non-uniform temperature distribution of the detecting portion, the present applicant has
The "detector structure of the detector" disclosed in JP-A-6-174672 and the "atmosphere detector" disclosed in JP-A-62-220850 have been proposed.

【0006】特開平6−174672号公報による検出
部構造は、電気的絶縁材料の張り出し部を基板上の空中
に張り出して設け、この張り出し部上に温度分布が均一
となる部分に感応物質を有する開口部を設けて、開口部
の感応物質以外の感応物質が持ち込まれない構造とした
ものである。
In the detector structure according to JP-A-6-174672, an overhanging portion of an electrically insulating material is provided so as to overhang in the air on the substrate, and a sensitive material is provided on the overhanging portion where the temperature distribution is uniform. The structure is provided with an opening so that no sensitive substance other than the sensitive substance in the opening is brought in.

【0007】特開昭62−220850号公報による雰
囲気検出装置は、基板に形成された凹部上に電気的絶縁
物質の皮膜を架橋し、この架橋された薄膜絶縁体上に、
長手方向に延びるヒータ部材と、ヒータ部材と平行に延
在し、略中央が互いに分離された検出部材を設け、更
に、検出部材の分離された部分とヒータ部材の中央部と
の間にガス感応物質を積層したもので、感応物質の温度
分布が一定となるようにヒータ形状が工夫されている。
In the atmosphere detecting device according to Japanese Patent Laid-Open No. 62-220850, a film of an electrically insulating material is cross-linked on the concave portion formed on the substrate, and the cross-linked thin film insulator is formed.
A heater member that extends in the longitudinal direction and a detection member that extends in parallel with the heater member and that is substantially center-separated from each other are provided. Furthermore, a gas-sensitive sensor is provided between the separated portion of the detection member and the central portion of the heater member. The material is laminated, and the shape of the heater is devised so that the temperature distribution of the sensitive material is constant.

【0008】また、発熱部と検出部とが別体構成ではな
く、発熱部と検出部とが兼用している構造および原理の
センサの場合は、構造上、発熱部自体が温度分布をもつ
ので、この温度分布影響が検出特性に現われるという問
題がある。
Further, in the case of a sensor having a structure and principle in which the heat generating part and the detecting part are not separately constructed but the heat generating part and the detecting part are used in common, the heat generating part itself has a temperature distribution because of the structure. However, there is a problem that the influence of this temperature distribution appears on the detection characteristics.

【0009】発熱部と検出部とを兼用している構造原理
のセンサの種類には、 (1)発熱温度が周囲雰囲気の熱伝導変化によって影響
され、発熱体の抵抗値変化として検出される方式の、湿
度センサや、結露センサや、ガスマロマトクラフ。 (2)発熱体の周囲雰囲気が流れる量に応じた熱により
生ずる発熱体の抵抗値の変化として検出される方式の、
風速センサや、流量センサ。 (3)抵抗体の周囲の雰囲気温度を抵抗体の抵抗値とし
て検出する温度センサ,赤外線を受けて生ずる熱により
上昇する温度を抵抗体,半導体,熱電体等により電気的
信号として変換する赤外線センサ。 等がある。これら雰囲気センサの中で、代表として従来
の湿度センサについて述べる。
The type of sensor having the structural principle that serves both as a heat generating portion and a detecting portion is as follows: (1) A method in which the heat generation temperature is affected by a change in the heat conduction of the surrounding atmosphere and is detected as a change in the resistance value of the heating element. Humidity sensor, dew condensation sensor, gas maroma kraft. (2) A method of detecting as a change in the resistance value of the heating element caused by heat according to the amount of the atmosphere around the heating element flowing,
Wind speed sensor and flow rate sensor. (3) A temperature sensor that detects the ambient temperature around the resistor as the resistance value of the resistor, an infrared sensor that converts the temperature raised by the heat generated by receiving infrared rays into an electrical signal by the resistor, semiconductor, thermoelectric body, etc. . Etc. Among these atmosphere sensors, a conventional humidity sensor will be described as a representative.

【0010】図7は、従来の湿度センサの一例を説明す
るための構造図であり、図7(A)は平面図、図7
(B)は図7(A)の矢視B−B線断面図で、図中、4
1は基板、42は絶縁薄膜、43は凹部、44は発熱抵
抗体である。
FIG. 7 is a structural view for explaining an example of a conventional humidity sensor, FIG. 7 (A) is a plan view, and FIG.
7B is a sectional view taken along the line BB of FIG.
Reference numeral 1 is a substrate, 42 is an insulating thin film, 43 is a recess, and 44 is a heating resistor.

【0011】図7に示した湿度センサは、自己温度補償
方式の湿度センサ例を示すもので、発熱抵抗体44は、
低電力加熱したとき、湿度依存性が小さく、雰囲気温度
に依存した抵抗値を示し、高電力加熱のときは、湿度,
温度に応じて変化することを利用して温度依存分を減算
して湿度を求める湿度センサである。この湿度センサ
は、角形のシリコンSi(100)からなる基板41に
酸化タンタル(Ta25)の絶縁薄膜42を形成後、異
方性エッチングにより角形の凹部43と、凹部43上に
凹部43の対角線と平行な辺をもち、支持部42bで架
橋された四角な絶縁薄膜42aを形成し、更に、基板4
1上にパッド部44a,44bを有するジクザク状の白
金膜等からなる発熱抵抗体44を成膜し、更に、発熱抵
抗体44上に酸化シリコン(SiO2)被膜が成形され
ている。寸法としては、例えば、発熱抵抗体44を挟ん
だ絶縁薄膜間の厚さtが3μm、凹部43上の発熱抵抗
体44のリード44c間の長さN(X〜X4間)は約3
00μm、対角線M(X2〜X3)間の長さが260μm
である。
The humidity sensor shown in FIG. 7 is an example of a self-temperature compensation type humidity sensor.
When heated at low power, the humidity dependence is small, and the resistance value depends on the ambient temperature. When heated at high power, the humidity,
It is a humidity sensor that obtains the humidity by subtracting the temperature-dependent component by utilizing the fact that it changes according to the temperature. In this humidity sensor, an insulating thin film 42 of tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) is formed on a substrate 41 made of rectangular silicon Si (100), and then anisotropically etched to form a rectangular recess 43 and a recess 43 on the recess 43. Forming a square insulating thin film 42a having a side parallel to the diagonal line and cross-linked by the supporting portion 42b.
A heat generating resistor 44 made of a zigzag platinum film or the like having pad portions 44a and 44b is formed on the film 1, and a silicon oxide (SiO 2 ) film is formed on the heat generating resistor 44. As the dimensions, for example, the thickness t between the insulating thin films sandwiching the heating resistor 44 is 3 μm, and the length N (between X and X 4 ) between the leads 44 c of the heating resistor 44 on the recess 43 is about 3.
00 μm, the length between the diagonal lines M (X 2 to X 3 ) is 260 μm
Is.

【0012】図8は、図7に示した湿度センサに8m
A,3.5Vの電力を印加したときの発熱抵抗体の温度
分布を示した図で、横軸は発熱抵抗体44の位置、縦軸
は温度である。
FIG. 8 shows the humidity sensor shown in FIG.
A is a diagram showing the temperature distribution of the heating resistor when an electric power of 3.5V is applied, where the horizontal axis is the position of the heating resistor 44 and the vertical axis is the temperature.

【0013】図8に示すように、図8に示した温度セン
サの凹部43上に設けられた発熱抵抗体44が8mA,
3.5Vの電力で加熱されたときの温度分布は、発熱抵
抗体44の対角線(X2〜X3)の範囲では100〜50
0(℃)の温度分布をもっているが、リード44a間
(X1〜X2),(X3〜X4)の間では、100℃から常
温迄連続的に低下している。次に、発熱抵抗体44の温
度と関連のある湿度(絶対湿度)と発熱導率の関係につ
いて述べる。
As shown in FIG. 8, the heating resistor 44 provided on the recess 43 of the temperature sensor shown in FIG.
The temperature distribution when heated with electric power of 3.5 V is 100 to 50 in the range of the diagonal line (X 2 to X 3 ) of the heating resistor 44.
Although it has a temperature distribution of 0 (° C.), it is continuously decreased from 100 ° C. to room temperature between the leads 44 a (X 1 to X 2 ) and (X 3 to X 4 ). Next, the relationship between the humidity (absolute humidity) related to the temperature of the heating resistor 44 and the heating conductivity will be described.

【0014】図9は、雰囲気温度に対する絶対湿度と熱
伝導率との関係の一例を説明するための図(第42回応
用物理学会関係連合講演会 論文[自己温度補償方式に
よるマイクロヒータ温度センサ(2)](1995年3月28
〜31日))であり、横軸は絶対温度(g/m3)、縦軸
は熱伝導度(W/mk)をあらわす。図9に示すよう
に、熱伝導率は、雰囲気温度の影響を受け、雰囲気温度
が773°k(500℃)のとき、絶対湿度0〜200
(g/m3)の範囲で、熱伝導率は540×10-4〜6
50×10-4(W/mk)に変化するが、雰囲気温度が
473°k(200℃)のとき、絶対湿度は略一定の値
380×10-4(W/mk)である。
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of the relationship between the absolute humidity and the thermal conductivity with respect to the ambient temperature (The 42nd Japan Society of Applied Physics Association Joint Lecture Paper [Micro-heater temperature sensor using self-temperature compensation method ( 2)] (March 28, 1995)
~ 31 days)), the horizontal axis represents absolute temperature (g / m 3 ) and the vertical axis represents thermal conductivity (W / mk). As shown in FIG. 9, the thermal conductivity is affected by the ambient temperature, and when the ambient temperature is 773 ° k (500 ° C.), the absolute humidity is 0 to 200.
Within the range of (g / m 3 ), the thermal conductivity is 540 × 10 −4 to 6
Although changing to 50 × 10 −4 (W / mk), when the ambient temperature is 473 ° k (200 ° C.), the absolute humidity is a substantially constant value of 380 × 10 −4 (W / mk).

【0015】湿度センサによる湿度検出は、発熱抵抗体
44が近傍の湿度雰囲気を発熱抵抗体44とほぼ同程度
の温度に加熱して、雰囲気との間で熱交換,熱伝導を行
うメカニズムであるから、発熱抵抗体44の温度そのも
のは、検出出力感度に反映される。
Humidity detection by the humidity sensor is a mechanism in which the heating resistor 44 heats a humidity atmosphere in the vicinity to a temperature substantially the same as that of the heating resistor 44, and performs heat exchange and heat conduction with the atmosphere. Therefore, the temperature itself of the heating resistor 44 is reflected in the detection output sensitivity.

【0016】図10は、従来の流量センサを説明するた
めの図で、図10(A)は平面図、図10(B)は図1
0(A)の矢視B−B線断面図であり、図中、51は基
板、52は薄膜絶縁体、53は溝、54はスリット、5
5,57は検出部、56はヒータ部である。
FIG. 10 is a diagram for explaining a conventional flow sensor, FIG. 10 (A) is a plan view, and FIG. 10 (B) is FIG.
It is the BB sectional view taken on the line of 0 (A), 51 is a board | substrate, 52 is a thin film insulator, 53 is a groove | channel, 54 is a slit, 5 is a figure.
Reference numerals 5 and 57 are detection units, and 56 is a heater unit.

【0017】図10に示した流量センサは、表面に薄膜
絶縁体52を有する矩形状の基板51中央の長辺方向に
一様な幅の溝53を設け、溝53中央部の薄膜絶縁体5
2に溝53に沿って設けられた一対の検出部55,57
と、検出部55,57に対し各々所定幅Lのスリット5
4に挟まれてヒータ部56等により構成されている。
In the flow rate sensor shown in FIG. 10, a groove 53 having a uniform width is provided in the center of the rectangular substrate 51 having a thin film insulator 52 on the surface in the long side direction, and the thin film insulator 5 in the central portion of the groove 53.
2 has a pair of detecting portions 55, 57 provided along the groove 53.
And the slits 5 each having a predetermined width L with respect to the detection units 55 and 57.
It is sandwiched by 4 and composed of a heater portion 56 and the like.

【0018】図10に示した流量センサのヒータ部57
は、所定の一定電力で加熱されており、気体が矢印F方
向に流れると、溝53を通って流入した気体は、順次、
検出部55,ヒータ部56,検出部57を通り流出す
る。このとき、検出部55は流入した気体の温度を抵抗
値として検出するが、検出部57はヒータ部56により
加熱された気体流れからの熱伝導により加熱され、流れ
に応じた抵抗値を示し検出部55と57との抵抗値差か
ら当該気体の流量が計測される。
The heater section 57 of the flow rate sensor shown in FIG.
Is heated with a predetermined constant electric power, and when the gas flows in the direction of arrow F, the gas flowing through the groove 53 is
It flows out through the detector 55, the heater 56, and the detector 57. At this time, the detection unit 55 detects the temperature of the inflowing gas as a resistance value, but the detection unit 57 is heated by heat conduction from the gas flow heated by the heater unit 56, and exhibits a resistance value according to the flow and is detected. The flow rate of the gas is measured from the resistance difference between the parts 55 and 57.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭62−22
0850号公報,特開平6−174672号公報,図
7,図10に示した熱伝導原理を利用した発熱部又は受
熱部を有するマイクロブリッジ構造の雰囲気センサは、
Si等の熱伝導性基板の空洞部又は溝に架橋支持又は片
持支持された薄膜絶縁体を有し、空洞上の薄膜絶縁体上
に発熱部、又は、発熱部と発熱部に隣接して設けられた
検出部があり、これらの発熱部,検出部パターンのパッ
ト部は、架橋又は片持支持部を介して基板上に設けられ
ている。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
No. 0850, Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-174672, and FIG. 7 and FIG.
A thin-film insulator that is bridge-supported or cantilever-supported in the cavity or groove of a heat-conductive substrate such as Si, and has a heat-generating portion on the thin-film insulator on the cavity, or adjacent to the heat-generating portion and the heat-generating portion. There is a detection section provided, and the heating section and the pad section of the detection section pattern are provided on the substrate via a bridge or a cantilever support section.

【0020】雰囲気センサには、発熱部と検出とが兼用
された方式、又は、発熱部と検出部とが分離した方式が
あるが、その何れの場合も、高感度,高精度な検出を行
うためには、発熱部,検出部の温度が均一な分布をもっ
ていなければならない。しかし、基板と基板の空洞上又
は溝上に設けられた検出部,加熱部との間はリードで接
続されて、その間では、温度傾斜を有している。検出
部,加熱部は熱効率を高め、高感度にするため、温度抵
抗係数の大きい抵抗体が用いられている。必然的に周囲
温度影響を受け易く、均一な温度分布にすることは困難
である。特開昭62−220850号公報による雰囲気
検出装置,特開平6−174672号公報による検出器
の検出部構造は、検出部の温度分布を均一にする構造を
もっているが、何れの場合もリード上に設けられた検出
部と基板との間が離間しており、この間に温度傾斜が生
ずる。しかし、前述した提案では、温度傾斜影響は打ち
消されていない。また、ボロメータやサーモパイルの原
理を用いたマイクロブリッジ構造の赤外線センサや、温
度センサの場合も、同様に温度分布の問題がある。
The atmosphere sensor has a method in which the heat generating portion and the detection are combined, or a method in which the heat generating portion and the detection portion are separated. In either case, the detection is performed with high sensitivity and high accuracy. In order to do so, the temperatures of the heat generating part and the detecting part must have a uniform distribution. However, leads are connected between the substrate and the detection unit and heating unit provided on the cavity or groove of the substrate, and there is a temperature gradient between them. A resistor having a large temperature resistance coefficient is used for the detection unit and the heating unit in order to improve thermal efficiency and high sensitivity. Inevitably, it is easily affected by the ambient temperature, and it is difficult to obtain a uniform temperature distribution. The atmosphere detection device according to Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-220850 and the detector structure of the detector according to Japanese Patent Laid-Open No. 6-174672 have a structure for making the temperature distribution of the detector uniform, but in any case, the detector is on the lead. The detection unit provided and the substrate are separated from each other, and a temperature gradient occurs between them. However, the above-mentioned proposal does not cancel the influence of the temperature gradient. Also, in the case of an infrared sensor having a microbridge structure using the principle of a bolometer or a thermopile, or a temperature sensor, there is a similar problem of temperature distribution.

【0021】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたもので、加熱部又は検出部の信号検出位置を均
一な温度分布をもったパターンの両端領域として、検出
感度および精度を高めることを目的とするものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and improves the detection sensitivity and accuracy by setting the signal detection positions of the heating section or the detection section as the both end areas of the pattern having a uniform temperature distribution. The purpose is.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、(1)発熱体パターンを含む薄膜層が、
空洞部上に架橋支持又は片持支持された基板において、
前記発熱体パターンの両端付近にそれぞれ接続された引
き出し配線パターンを設け、該引き出し配線パターン間
で信号を検出する構造としたこと、更には、(2)前記
(1)において、前記発熱体パターンと、前記引き出し
配線パターンは、前記基板の空洞部上において、電気的
に接続したこと、更には、(3)前記(1)又は(2)
において、前記引き出し配線パターンは、熱容量が前記
発熱体パターンを加熱駆動するための該発熱体パターン
のリードよりも小さく、熱伝導率が小さい材料としたこ
と、更には、(4)前記(1)又は(2)又は(3)に
おいて、前記発熱体パターンの加熱温度が、周囲雰囲気
の熱伝導率変化または周囲雰囲気の流量に応じた熱移動
の変化量を該発熱体パターンの抵抗変化として検出する
湿度センサ,結露センサ,ガスクロマトグラフ、または
風速センサ,流量センサであること、更には、(5)前
記(1)又は(2)又は(3)において、周囲の雰囲気
温度、または赤外線を受けて前記発熱体パターンの抵抗
値が変化する抵抗値として検出される温度センサまたは
赤外線センサとしたことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides (1) a thin film layer containing a heating element pattern,
In the substrate bridge-supported or cantilevered supported on the cavity,
Leading wiring patterns connected to both ends of the heating element pattern are provided, and a signal is detected between the leading wiring patterns. Further, (2) in (1), the heating element pattern is used. The lead-out wiring pattern is electrically connected on the cavity of the substrate, and further, (3) the (1) or (2).
In the above, the lead-out wiring pattern is made of a material having a smaller heat capacity than the leads of the heating element pattern for driving the heating element pattern to heat it, and a material having a small thermal conductivity, further, (4) above (1) Alternatively, in (2) or (3), the heating temperature of the heating element pattern is detected as a change in the thermal conductivity of the ambient atmosphere or a change in heat transfer depending on the flow rate of the ambient atmosphere as a resistance change of the heating element pattern. A humidity sensor, a condensation sensor, a gas chromatograph, or a wind speed sensor, a flow rate sensor, and (5) In (1), (2), or (3), the ambient temperature or infrared rays is received to receive the ambient temperature. The temperature sensor or the infrared sensor is detected as a resistance value in which the resistance value of the heating element pattern changes.

【0023】[0023]

【作用】半導体基板に形成された空洞上に架橋支持又は
片持支持された薄膜絶縁体上に発熱体パターンを設けた
マイクロブリッジ構造の雰囲気センサにおいて、発熱体
パターンが加熱されたとき、発熱体パターンの温度分布
が不均一であるために生ずる感度,精度が低下すること
がないように、発熱体パターンを加熱するためのリード
以外に、発熱体パターンの温度が均一な範囲である両端
付近に他のリードを接続して均一な温度の加熱部(又は
検出部)の信号を検出する。
In the atmosphere sensor of the microbridge structure in which the heating element pattern is provided on the thin film insulator which is bridge-supported or cantilevered on the cavity formed in the semiconductor substrate, the heating element is heated when the heating element pattern is heated. In addition to the leads for heating the heating element pattern, in addition to the leads for heating the heating element pattern, the temperature and temperature of the heating element pattern should not be deteriorated so that the sensitivity and accuracy may not deteriorate. The other lead is connected to detect the signal of the heating unit (or the detection unit) having a uniform temperature.

【0024】[0024]

【実施例】【Example】

実施例1(請求項1に対応) 図1は、本発明による検出装置の一例を説明するための
平面図であり、図中、1は基板、2は薄膜絶縁体、3は
空洞、4は発熱体パターン、5は引き出し配線パター
ン、6は接続部である。
Example 1 (corresponding to claim 1) FIG. 1 is a plan view for explaining an example of a detection device according to the present invention. In the figure, 1 is a substrate, 2 is a thin film insulator, 3 is a cavity, and 4 is a cavity. A heating element pattern, 5 is a lead wiring pattern, and 6 is a connecting portion.

【0025】図1に示した検出装置は、図7に示した自
己温度補償方式の湿度センサに、本発明による引き出し
配線パターン5を設けたもので、角形形状のSi(10
0)基板1の上面に薄膜絶縁体2を形成後、薄膜絶縁体
2上に蒸着,CVD(Chemical Vapor Deposition),
スパッタリングなどの方法により、発熱体パターン4を
形成するための白金(Pt)等の酸化に安定な金属を成
膜する。次に、フォトリソグラフィ,異方性エッチング
などにより、空洞3の上部に四角状の薄膜絶縁体2aと
架橋部2bを形成する。
The detection device shown in FIG. 1 is a humidity sensor of the self-temperature compensation type shown in FIG. 7 provided with a lead-out wiring pattern 5 according to the present invention.
0) After forming the thin film insulator 2 on the upper surface of the substrate 1, vapor deposition, CVD (Chemical Vapor Deposition) on the thin film insulator 2,
An oxidation-stable metal such as platinum (Pt) for forming the heating element pattern 4 is formed by a method such as sputtering. Next, a rectangular thin film insulator 2a and a bridge portion 2b are formed on the cavity 3 by photolithography, anisotropic etching, or the like.

【0026】薄膜絶縁体2aには、四角状の薄膜絶縁体
2aの辺に平行したジクザク形状の発熱体パターン4を
設け、発熱体パターン4の両端は、各々基板1に設けた
パッド部4c,4dと接続している。引き出し配線パタ
ーン5は、発熱体パターン4の最外周に対して、更に外
側の位置に配置し、発熱体パターン4の最外周の辺と前
の外周の辺とが交わる位置のコンタクト部6で発熱体パ
ターン4と接続し、基板1上のパット部4c近傍にパッ
ド部5aを設けている。同様に、パッド部4d側の発熱
体パターン4の最外周の辺の更に外側の位置に引き出し
配線パターン5を設け、基板1上のパッド部4aブ傍に
パッド部4dを設けている。また、パッド部5a,5
b,4c,4dには、各々リードA,B,C,Dが接続
している。
The thin film insulator 2a is provided with a zigzag heating element pattern 4 parallel to the sides of the rectangular thin film insulator 2a, and both ends of the heating element pattern 4 are pad portions 4c provided on the substrate 1, respectively. It is connected to 4d. The lead-out wiring pattern 5 is arranged at a position further outside the outermost circumference of the heating element pattern 4, and heat is generated at the contact portion 6 at a position where the outermost circumference side of the heating element pattern 4 intersects with the previous outer circumference side. A pad portion 5a is provided in the vicinity of the pad portion 4c on the substrate 1 so as to be connected to the body pattern 4. Similarly, the lead-out wiring pattern 5 is provided at a position further outside the outermost peripheral side of the heating element pattern 4 on the side of the pad portion 4d, and the pad portion 4d is provided near the pad portion 4a on the substrate 1. Also, the pad portions 5a, 5
Leads A, B, C, and D are connected to b, 4c, and 4d, respectively.

【0027】図2は、図1に示した検出装置の駆動検出
回路の一例を説明するためのブロック回路であり、図
中、7はヒータ電源、8は検出回路で、図1と同様の作
用をする部分には、図1の場合と同じ参照番号が付して
ある。
FIG. 2 is a block circuit for explaining an example of the drive detection circuit of the detection device shown in FIG. 1. In the figure, 7 is a heater power supply, 8 is a detection circuit, and the same operation as in FIG. The same reference numerals as in the case of FIG.

【0028】ヒータ電源7は、例えば定電流電源で、検
出装置の発熱体パターン4のリードC,Dに接続され、
発熱体パターン4を加熱駆動する。検出回路8は、引き
出し配線パターン5のリードA,Bに接続されてリード
A,B間の電圧信号を検出する。
The heater power source 7 is, for example, a constant current power source and is connected to the leads C and D of the heating element pattern 4 of the detecting device.
The heating element pattern 4 is driven to be heated. The detection circuit 8 is connected to the leads A and B of the lead-out wiring pattern 5 and detects the voltage signal between the leads A and B.

【0029】図1に示した検出装置を図2の駆動検出回
路に接続した場合、リードA,B間には殆ど電流は流れ
ないが、引き出し配線パターン5は発熱体パターン4と
コンタクト部6で接続しているので、コンタクト部6の
温度は発熱体パターン4の温度と略々等しく、均熱分布
領域として定められたコンタクト部6間の温度分布の均
一化が損われることがないので、温度依存性が相対的に
小さく、より高感度の特性が得られる。また、区間(A
〜B)の検出領域は熱容量の大きい基板1から離間して
いるため、基板1の持っている温度により影響されにく
く、高速応答で雰囲気の温度・湿度の検出がより正確に
なる。
When the detection device shown in FIG. 1 is connected to the drive detection circuit of FIG. 2, almost no current flows between the leads A and B, but the lead wiring pattern 5 includes the heating element pattern 4 and the contact portion 6. Since they are connected, the temperature of the contact portion 6 is substantially equal to the temperature of the heating element pattern 4, and the uniform temperature distribution between the contact portions 6 defined as the uniform heat distribution region is not impaired. Dependence is relatively small and higher sensitivity characteristics can be obtained. In addition, section (A
Since the detection regions (1) to (B) are separated from the substrate 1 having a large heat capacity, they are less affected by the temperature of the substrate 1 and the temperature and humidity of the atmosphere can be detected more accurately with a fast response.

【0030】実施例2(請求項2に対応) 図3は、本発明による検出装置の他の実施例を説明する
ための平面図であり、図中、9は引き出し配線パターン
であり、図1と同様の作用をする部分には、図1の場合
と同じ参照番号が付されてある。
Embodiment 2 (corresponding to claim 2) FIG. 3 is a plan view for explaining another embodiment of the detection device according to the present invention, in which 9 is a lead wiring pattern, and FIG. The same reference numerals as in the case of FIG.

【0031】図3に示した検出装置は、図1に示した実
施例1による引き出し配線パターン9が空洞3上に配置
された四角形状の加熱パターン4の最外周に対し、更に
外側に配置され、発熱体パターン4を支持する薄膜絶縁
体2の支持部2b側からパッド部5a,5bに達してパ
ターニングされているのに対し、図3に示した実施例2
による引き出し配線パターン9は、空洞3の上部で発熱
体パターン4,コンタクト部6と電気的に接続し、薄膜
絶縁体2の支持部2c上部を通り、基板1上に設けられ
たパッド部9a,9bに達し、パッド部9a,9b上の
リードA,Bを接続している。
The detection device shown in FIG. 3 is arranged further outside the outermost circumference of the square heating pattern 4 in which the lead-out wiring pattern 9 according to the first embodiment shown in FIG. 1 is arranged on the cavity 3. While the thin film insulator 2 supporting the heating element pattern 4 reaches the pad portions 5a and 5b from the supporting portion 2b side and is patterned, the embodiment 2 shown in FIG.
The lead-out wiring pattern 9 is electrically connected to the heating element pattern 4 and the contact portion 6 at the upper portion of the cavity 3, passes through the upper portion of the support portion 2c of the thin film insulator 2, and is provided on the substrate 1 with the pad portion 9a. 9b, the leads A and B on the pad portions 9a and 9b are connected.

【0032】図4は、図3の検出装置を用いて温,湿度
を検出するブロック回路の一例を説明するための図であ
り、図中、21はヒータ電源、22は温湿検出部、2
3,24は温度検出部である。
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a block circuit for detecting temperature and humidity by using the detection device of FIG. 3, in which 21 is a heater power source, 22 is a temperature / humidity detection unit, and 2 is a unit.
Reference numerals 3 and 24 are temperature detectors.

【0033】発熱体パターン4のリードC,Dは、ヒー
タ電源21に接続され、引き出し配線パターン9のリー
ドA,Bは温湿検出器22に接続される。また、接続さ
れた引き出し配線パターン9の一方のリードAと発熱体
パターン4の一方のリードCとは、温度検出部23に接
続され、接続された引き出しと引き出し配線パターン9
の他方のリードと発熱体パターン4の他方のリードDと
は、温度検出部24に接続される。
The leads C and D of the heating element pattern 4 are connected to the heater power source 21, and the leads A and B of the lead wiring pattern 9 are connected to the temperature / humidity detector 22. Further, one lead A of the connected lead-out wiring pattern 9 and one lead C of the heating element pattern 4 are connected to the temperature detecting unit 23, and the connected lead-out and lead-out wiring pattern 9 are connected.
The other lead and the other lead D of the heating element pattern 4 are connected to the temperature detection unit 24.

【0034】図4において、ヒータ電源21がONさ
れ、リードC,D間にヒータ電源21から、例えば、8
mAの電流が流れると、リードA−B間には3Vの電圧
が発生し、高温に熱せられる。このとき、同時にリード
C−A間およびB−D間にも8mAの電流が流れて加熱
されるが、回路パターンが短かいので、抵抗が小さく、
更にリードが低温な基板1上にあるので、温度は上らな
い。従って、温度検出部23,24で検出された温度
は、リードA−B間に4mA加えた場合、低温度状態で
あり、温湿検出部22の出力から温度検出部23又は2
4の温度、或いは温度検出部23,24の平均温度を減
算することにより、湿度を求めることができる。
In FIG. 4, the heater power supply 21 is turned on, and the heater power supply 21 is connected between the leads C and D, for example, 8
When a current of mA flows, a voltage of 3V is generated between the leads A and B, and the leads A and B are heated to a high temperature. At this time, at the same time, a current of 8 mA flows between the leads C-A and B-D and is heated, but since the circuit pattern is short, the resistance is small,
Further, since the leads are on the substrate 1 having a low temperature, the temperature does not rise. Therefore, the temperature detected by the temperature detection units 23 and 24 is in a low temperature state when 4 mA is applied between the leads A and B, and the temperature detection unit 23 or 2 outputs from the output of the temperature / humidity detection unit 22.
The humidity can be obtained by subtracting the temperature of 4 or the average temperature of the temperature detection units 23 and 24.

【0035】上述のように、引き出し配線パターン9を
空洞3上部で発熱体パターン4の温度の均熱分布範囲に
接続され、しかも、発熱体パターン4の均熱範囲外の外
部接続区間では、低抵抗で、しかも熱容量が小さいの
で、高精度な湿度等の物理量検出が可能となる。更に
は、加熱パターン4は、基板1に対し四ヵ所で支持され
る構造であるため、安定で外部振動影響が小さく、精度
維持が可能となる。次に、湿度センサ以外の雰囲気セン
サとして流量センサの例について述べる。
As described above, the lead-out wiring pattern 9 is connected to the temperature distribution range of the temperature of the heating element pattern 4 above the cavity 3, and is low in the external connection section outside the heating level pattern of the heating element pattern 4. Since it is a resistor and has a small heat capacity, it is possible to detect a physical quantity such as humidity with high accuracy. Furthermore, since the heating pattern 4 is supported on the substrate 1 at four positions, the heating pattern 4 is stable, less affected by external vibration, and the accuracy can be maintained. Next, an example of a flow sensor as an atmosphere sensor other than the humidity sensor will be described.

【0036】図5は、本発明による流量センサを説明す
るための図であり、図中、11は基板、12は薄膜絶縁
体、13は溝、14はスリット、15,17は流量信号
検出部、16はヒータ、18は雰囲気温度検出用の引き
出し配線パターン、19はヒータ温度モニタ用引き出し
配線パターン、20は流量検出用の引き出し配線パター
ンである。
FIG. 5 is a diagram for explaining a flow rate sensor according to the present invention. In the figure, 11 is a substrate, 12 is a thin film insulator, 13 is a groove, 14 is a slit, and 15 and 17 are flow rate signal detecting portions. , 16 is a heater, 18 is a lead-out wiring pattern for ambient temperature detection, 19 is a lead-out wiring pattern for heater temperature monitoring, and 20 is a lead-out wiring pattern for flow rate detection.

【0037】図5に示した流量センサは、表面に薄膜絶
縁体12を有する矩形状の基板11中央に長辺方向に一
様な幅の溝13を設け、溝13中央部の薄膜絶縁体12
に、流れ方向矢印F側から順次スリット14で区画され
た金属薄膜からなるU字状の流量信号検出部15,ヒー
タ16,流量信号検出部17を設けたものである。ま
た、上流側のU字状流量信号検出部15の開口近傍から
は、各々雰囲気温度検出用引き出し配線パターン18が
接続され、同様に、下流側のU字状の流量信号検出部1
7にも各々流量検出用引き出し配線パターン20が接続
されている。また、ヒータ16には、ヒータ温度モニタ
用引き出し配線パターン19が接続されている。
In the flow rate sensor shown in FIG. 5, a groove 13 having a uniform width in the long side direction is provided in the center of a rectangular substrate 11 having a thin film insulator 12 on the surface, and the thin film insulator 12 in the center of the groove 13 is provided.
In addition, a U-shaped flow rate signal detector 15, a heater 16, and a flow rate signal detector 17, which are made of a metal thin film and are sequentially divided by slits 14 from the flow direction arrow F side, are provided. Further, from the vicinity of the opening of the upstream U-shaped flow signal detection unit 15, the ambient temperature detection lead-out wiring pattern 18 is connected, and similarly, the downstream U-shaped flow signal detection unit 1 is also provided.
A flow rate detection lead-out wiring pattern 20 is also connected to each of 7. A heater temperature monitor lead-out wiring pattern 19 is connected to the heater 16.

【0038】図5に示した流量センサは、まず、ヒータ
16の端子16aにヒータ電源(図示せず)を接続して
矢印F方向に流れた気体を一定の電力で加熱し、加熱さ
れた気体から熱伝導により加熱され、流量に応じて抵抗
が変化する流量信号検出部17の信号を流量検出用引き
出し配線パターン20から取り出す。同時に、ヒータ1
6の加熱により、熱影響を受けず流れる雰囲気温度を流
量信号検出部15に接続された雰囲気温度検出用引き出
し配線パターン18を介して取り出し、流量信号検出用
引き出し配線パターン20との差信号に基づいて流量を
検出する。
In the flow rate sensor shown in FIG. 5, first, a heater power source (not shown) is connected to the terminal 16a of the heater 16 to heat the gas flowing in the direction of the arrow F with a constant electric power to heat the heated gas. The signal of the flow rate signal detecting unit 17 which is heated by heat conduction from the above and whose resistance changes according to the flow rate is taken out from the flow rate detecting lead wiring pattern 20. At the same time, heater 1
Due to the heating of No. 6, the ambient temperature flowing without being affected by heat is taken out via the ambient temperature detecting lead-out wiring pattern 18 connected to the flow rate signal detecting unit 15, and based on the difference signal from the flow rate signal detecting lead-out wiring pattern 20. To detect the flow rate.

【0039】図5に示した流量センサは、流量信号検出
部15と17の温度差に比例した抵抗値の差を電圧信号
として検出するが、流量信号検出部15,17各々の端
子15a,17aは、温度差のある基板11に設けられ
ているので、端子15a,17a近傍の流量信号検出部
15,17の温度は溝13上の温度よりも低く、流量に
応じた温度とはならず、これが検出誤差要因となってい
るが、雰囲気温度検出用引き出し配線パターン18およ
び流量信号検出用引き出し配線パターン20は、各々流
量信号検出部15,17の均熱温度分布の部分に接合さ
れているので、前記誤差要因は除かれ、高精度な気体流
量が検出される。また、ヒータ温度16もヒータ温度モ
ニタ19により温度分布影響を受けずにモニタできる。
The flow rate sensor shown in FIG. 5 detects the difference in resistance value proportional to the temperature difference between the flow rate signal detecting units 15 and 17 as a voltage signal. The flow rate signal detecting units 15 and 17 have terminals 15a and 17a respectively. Is provided on the substrate 11 having a temperature difference, the temperature of the flow rate signal detecting portions 15 and 17 near the terminals 15a and 17a is lower than the temperature on the groove 13, and the temperature does not correspond to the flow rate. Although this is a cause of detection error, since the ambient temperature detecting lead-out wiring pattern 18 and the flow rate signal detecting lead-out wiring pattern 20 are respectively joined to the portions of the soaking temperature distribution of the flow rate signal detecting portions 15 and 17, respectively. The above-mentioned error factors are removed, and a highly accurate gas flow rate is detected. The heater temperature 16 can also be monitored by the heater temperature monitor 19 without being affected by the temperature distribution.

【0040】以上、本発明による雰囲気センサに設けら
れた各々の引き出し配線部は、発熱体パターン等の均熱
範囲に接続されているが、非加熱要素であるため、発熱
体パターンにとっては負荷熱容量となっている。この結
果、引き出し配線パターンは接続近傍のヒータ温度を低
下させる要因となっている。このような引き出し配線パ
ターンの熱容量を低下させ、発熱体パターン等の熱放散
をできるだけ少なくするためには、引き出し配線パター
ンは、下記の条件をもっていなければならない。
As described above, each lead-out wiring portion provided in the atmosphere sensor according to the present invention is connected to the uniform heating range of the heating element pattern or the like, but since it is a non-heating element, the load heat capacity for the heating element pattern is large. Has become. As a result, the lead-out wiring pattern is a factor that lowers the heater temperature near the connection. In order to reduce the heat capacity of such a lead-out wiring pattern and minimize the heat dissipation of the heating element pattern and the like, the lead-out wiring pattern must have the following conditions.

【0041】(1)引き出し配線部のパターン幅,厚さを
ヒータパターンより小さくし、熱容量を下げる。また、
引き出し配線パターンには、電流が殆ど流れず、ヒータ
に要求される許容電流密度とは無関係で、発生電圧を検
出できることであることから、導電性機能さえあれば良
い。 (2)ヒータからの熱流を少なくするために、熱伝導率の
小さな材料を選択する。引き出し配線材料として、例え
ば、W,Mo,Pt,PtIr等の発熱体よりも熱伝導
率が1桁小さいITO(Indium Tin Oxide),Ni−C
r,ステンレス合金が用いられる(請求項3に対応)。
(1) The pattern width and thickness of the lead-out wiring portion are made smaller than that of the heater pattern to reduce the heat capacity. Also,
A current hardly flows in the lead-out wiring pattern, and since the generated voltage can be detected regardless of the allowable current density required for the heater, it is sufficient if it has a conductive function. (2) To reduce the heat flow from the heater, select a material with low thermal conductivity. As the lead-out wiring material, for example, ITO (Indium Tin Oxide) or Ni-C having a thermal conductivity that is one digit smaller than that of a heating element such as W, Mo, Pt, or PtIr.
r, stainless alloy is used (corresponding to claim 3).

【0042】従来の発熱体パターンは、発熱体パターン
からの熱放散するのを防止するため、断面形状は極端に
細くしたパターンであり、しかも、強度が要求されてい
た。しかし、上述の如く引き出し配線パターンを設ける
ことにより、上述の発熱体パターンに要求された制限が
緩和され、自由度の大きい発熱体パターンの設計が可能
となり、更に高強度が要求される分野への応用も広が
る。
The conventional heating element pattern has an extremely thin cross-sectional shape in order to prevent heat from being dissipated from the heating element pattern, and is required to have strength. However, by providing the lead-out wiring pattern as described above, the restrictions required for the heating element pattern described above are alleviated, it becomes possible to design the heating element pattern with a high degree of freedom, and it is possible to further improve the strength of the field. The application will be expanded.

【0043】以上、引き出し配線パターン4,9,1
7,18,19を有する雰囲気センサとして、湿度セン
サ,流量センサについて述べたが、流量センサは、風速
センサとしても用いられる。また、引き出し配線パター
ンを設けるのは、他の熱伝導式の気体検出センサにも適
用できるものであり、例えば、相対湿度が100%に近
くなった露結状態を急激な抵抗変化として検出する露セ
ンサ,その他ガスクロマトグラフにおいて、カラムを通
過した検出目的のガスを熱伝導型検出法で検出するガス
クロマトグラフの検出装置等にも利用できる(請求項4
に対応)。
As described above, the lead-out wiring patterns 4, 9, 1
Although the humidity sensor and the flow rate sensor have been described as the atmosphere sensor having 7, 18, and 19, the flow rate sensor is also used as the wind speed sensor. Providing the lead-out wiring pattern can also be applied to other heat conduction type gas detection sensors. For example, the dew state for detecting a condensation state where the relative humidity is close to 100% as a rapid resistance change. In a gas chromatograph, such as a sensor, the gas chromatograph can be used as a detector for a gas chromatograph that detects a gas for detection that has passed through a column by a heat conduction type detection method.
Corresponding to).

【0044】また、受熱部を有する検出装置として、赤
外線センサや温度センサ等があげられる。ここで、赤外
線センサの例を説明する。図6は、本発明による赤外線
センサの一例を説明するための図で、図6(A)は平面
図、図6(B)は図6(A)の矢視B−B線断面であ
り、図中、31は基板、32は薄膜絶縁体、33は空
洞、34は抵抗体、35は引き出し配線パターン、36
は赤外線吸収層である。
An infrared sensor, a temperature sensor, and the like are examples of the detection device having a heat receiving portion. Here, an example of the infrared sensor will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of an infrared sensor according to the present invention, FIG. 6 (A) is a plan view, and FIG. 6 (B) is a sectional view taken along the line BB of FIG. 6 (A). In the figure, 31 is a substrate, 32 is a thin film insulator, 33 is a cavity, 34 is a resistor, 35 is a lead wiring pattern, 36
Is an infrared absorption layer.

【0045】図6に示した赤外線センサは、Si(10
0)の基板31上に薄膜絶縁体32を形成したあと、異
方性エッチングにより空洞33を設けるとともに、空洞
33上に円形状の抵抗体薄膜32aおよび抵抗体薄膜3
2aを基板31に十字状に架橋支持して、予め絶縁体薄
膜32上に成膜された抵抗の温度係数が大きい導電材
料、例えば、NiCrにより円形状のジクザク構造をも
った抵抗体34、および、リードパターン34aおよび
基板32上にパッド部34e,34fを設け、更に、円
形状ジクザク構造の最外周辺に折り曲げられる位置に引
き出し配線パターン35を設け、基板32上にパッド部
35とリードGおよびパッド部35bとリード線Hを設
ける。次に、円形状の抵抗体34の上面にSiO2等の
絶縁皮膜32を形成し、更にその上面に黒色微粉状白金
の白金黒等の赤外線吸収層36を塗布している。
The infrared sensor shown in FIG.
After forming the thin film insulator 32 on the substrate 31 of 0), the cavity 33 is provided by anisotropic etching, and the circular resistor thin film 32a and the resistor thin film 3 are formed on the cavity 33.
A conductive material having a large temperature coefficient of resistance formed in advance on the insulator thin film 32, for example, a resistor 34 having a circular zigzag structure formed by cross-linking and supporting 2a on the substrate 31 in a cross shape, and Pad portions 34e and 34f are provided on the lead pattern 34a and the substrate 32, and a lead wiring pattern 35 is provided at a position where the lead wiring 34 is bent to the outermost periphery of the circular zigzag structure. The pad portion 35b and the lead wire H are provided. Next, the insulating film 32 such as SiO 2 is formed on the upper surface of the circular resistor 34, and the infrared absorbing layer 36 such as platinum black of fine black powder platinum is applied on the upper surface thereof.

【0046】図6に示した赤外線センサは、赤外線を赤
外線吸収層36で受けて熱交換し、得られた熱により加
熱された抵抗体34の抵抗値によって赤外線量を検知す
るもので、抵抗体34に対して抵抗体34と低温側のリ
ード34aとの接続部近傍は熱伝導による温度低下が生
ずるが、引き出し配線パターン35は、熱伝導率,熱容
量が小さく、抵抗体34の均熱温度分布領域に接続され
ているので、赤外線吸収層36で吸収された赤外線量に
比例した熱量が吸収され、正確な赤外線検出が可能とな
る。
The infrared sensor shown in FIG. 6 receives infrared rays by the infrared absorption layer 36 and exchanges heat therewith, and detects the amount of infrared rays by the resistance value of the resistor 34 heated by the obtained heat. Although a temperature drop occurs due to heat conduction in the vicinity of the connection between the resistor 34 and the lead 34a on the low temperature side with respect to 34, the lead wiring pattern 35 has a small thermal conductivity and heat capacity, and the temperature distribution of the resistor 34 is uniform. Since it is connected to the region, the amount of heat proportional to the amount of infrared rays absorbed by the infrared absorption layer 36 is absorbed, and accurate infrared detection becomes possible.

【0047】また、抵抗体34の抵抗値から温度を検知
する温度計は、図6に示した赤外線吸収層を除くことに
より構成されるので、引き出し配線パターン35は赤外
線センサの場合と同様の作用により検出精度が向上する
(請求項5に対応)。
Since the thermometer for detecting the temperature from the resistance value of the resistor 34 is constructed by removing the infrared absorption layer shown in FIG. 6, the lead wiring pattern 35 has the same function as that of the infrared sensor. This improves the detection accuracy (corresponding to claim 5).

【0048】[0048]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、以下に示す効果がある。 請求項1に対応する効果:発熱体パターンを有するマイ
クロブリッジ構造の雰囲気センサにおいて、発熱体パタ
ーンの均一な温度分布をもった両端付近から各々引き出
し配線パターンを設けたので、高温側の発熱体パターン
と低温側の端子部との間の熱伝導による温度差による悪
影響を受けることなく、高精度で高応答性の雰囲気セン
サを得ることができる。 請求項2に対応する効果:基板に設けられた空洞5上の
発熱体パターンに、発熱体パターンのリードパターンと
は別に、引き出し配線パターンを空洞部上で発熱体パタ
ーンの均熱範囲内に接続したので、請求項1と同じ効果
が得られるとともに、引き出し配線パターンのリードパ
ターンを発熱体パターンのリードパターンと異なる位置
に設けることができるので、支持部剛性が高く、外乱影
響を受けにくくすることができる。 請求項3に対応する効果:引き出し配線パターンの断面
積を発熱体パターンの断面積より小さくして、熱容量を
小さくし、しかも、熱伝導率の小さい材料としたので、
引き出し配線パターンが発熱体パターンに与える熱影響
が小さく、引き出し配線パターンを設けた効果がより向
上する。 請求項4に対応する効果:前記請求項1〜3の効果を有
するので、高精度で応答性の優れた湿度センサ,結露セ
ンサ,ガスクロストグラフ,流量センサ、風速計が得ら
れる。 請求項5に対応する効果:受熱部を有するセンサに対し
ても引き出し配線パターンを設けたので、請求項1〜3
と同様な効果が得られる高精度な赤外線センサ,温度セ
ンサが得られる。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects. Effect corresponding to claim 1: In the atmosphere sensor of the microbridge structure having the heating element pattern, since the lead-out wiring patterns are respectively provided from the both ends having a uniform temperature distribution of the heating element pattern, the heating element pattern on the high temperature side is provided. A highly accurate and highly responsive atmosphere sensor can be obtained without being adversely affected by a temperature difference due to heat conduction between the low temperature side terminal portion and the low temperature side terminal portion. Effect corresponding to claim 2: In addition to the lead pattern of the heating element pattern, the lead-out wiring pattern is connected to the heating element pattern on the cavity 5 provided on the substrate within the uniform heating range of the heating element pattern on the cavity. Therefore, the same effect as that of claim 1 can be obtained, and since the lead pattern of the lead-out wiring pattern can be provided at a position different from the lead pattern of the heating element pattern, the rigidity of the supporting portion is high and the influence of disturbance is less likely to occur. You can Effect corresponding to claim 3: Since the cross-sectional area of the lead-out wiring pattern is made smaller than the cross-sectional area of the heating element pattern to make the heat capacity small and the material having small thermal conductivity,
The heat effect of the lead-out wiring pattern on the heating element pattern is small, and the effect of providing the lead-out wiring pattern is further improved. Effect corresponding to claim 4: With the effects of claims 1 to 3, it is possible to obtain a humidity sensor, a condensation sensor, a gas crosstograph, a flow rate sensor, and an anemometer having high accuracy and excellent responsiveness. Effect corresponding to claim 5: Since the lead-out wiring pattern is provided even for the sensor having the heat receiving part,
It is possible to obtain a highly accurate infrared sensor and temperature sensor that can achieve the same effect as.

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

【図1】 本発明による検出装置の一例を説明するため
の平面図である。
FIG. 1 is a plan view for explaining an example of a detection device according to the present invention.

【図2】 図1に示した検出装置の駆動検出回路の一例
を説明するためのブロック回路である。
FIG. 2 is a block circuit for explaining an example of a drive detection circuit of the detection device shown in FIG.

【図3】 本発明による検出装置の他の実施例を説明す
るための平面図である。
FIG. 3 is a plan view for explaining another embodiment of the detection device according to the present invention.

【図4】 図3の検出装置を用いて温,湿度を検出する
ブロック回路の一例を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a block circuit that detects temperature and humidity using the detection device of FIG.

【図5】 本発明による流量センサを説明するための図
である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a flow rate sensor according to the present invention.

【図6】 本発明による赤外線センサの一例を説明する
ための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of an infrared sensor according to the present invention.

【図7】 従来の湿度センサの一例を説明するための構
造図である。
FIG. 7 is a structural diagram for explaining an example of a conventional humidity sensor.

【図8】 図7に示した湿度センサに8mA,3.5V
の電力を印加したときの発熱抵抗体の温度分布を示した
図である。
8] 8mA, 3.5V for the humidity sensor shown in FIG.
It is a figure showing the temperature distribution of the heating resistor when the electric power of is applied.

【図9】 雰囲気温度に対する絶対湿度と熱伝導率との
関係を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between absolute humidity and thermal conductivity with respect to ambient temperature.

【図10】 従来の流量センサを説明するための図であ
る。
FIG. 10 is a diagram for explaining a conventional flow rate sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、2…絶縁体薄膜、3…空洞、4…加熱体パタ
ーン、5…引き出し配線パターン、6…接続部、7…ヒ
ータ電源、8…検出回路、9…引き出し配線パターン、
11…基板、12…絶縁体薄膜、13…溝、14…スリ
ット、15,17…流量信号検出部、18…雰囲気温度
検出引き出し線パターン、19…ヒータ温度モニタ用引
き出し線パターン、20…流量検出引き出し線パター
ン、21…ヒータ電源、22…温湿検出部、23,24
…温度検出部、41…基板、42…絶縁薄膜、43…凹
部、44…発熱抵抗体、51…基板、52…絶縁体皮
膜、53…溝、54…スリット、55,57…検出部、
56…ヒータ部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Insulator thin film, 3 ... Cavity, 4 ... Heating pattern, 5 ... Lead wiring pattern, 6 ... Connection part, 7 ... Heater power supply, 8 ... Detection circuit, 9 ... Lead wiring pattern,
11 ... Substrate, 12 ... Insulator thin film, 13 ... Groove, 14 ... Slit, 15, 17 ... Flow rate signal detection part, 18 ... Atmosphere temperature detection lead line pattern, 19 ... Heater temperature monitor lead line pattern, 20 ... Flow rate detection Lead wire pattern, 21 ... Heater power supply, 22 ... Temperature / humidity detection section, 23, 24
... Temperature detection part, 41 ... Substrate, 42 ... Insulating thin film, 43 ... Recessed part, 44 ... Heating resistor, 51 ... Substrate, 52 ... Insulator film, 53 ... Groove, 54 ... Slit, 55, 57 ... Detection part,
56 ... Heater section.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発熱体パターンを含む薄膜層が、空洞部
上に架橋支持又は片持支持された基板において、前記発
熱体パターンの両端付近にそれぞれ接続された引き出し
配線パターンを設け、該引き出し配線パターン間で信号
を検出する構造としたことを特徴とする検出装置。
1. A substrate in which a thin film layer including a heating element pattern is bridge-supported or cantilevered on a hollow portion, and lead-out wiring patterns connected to the respective ends of the heating element pattern are provided, and the lead-out wiring is provided. A detection device having a structure for detecting a signal between patterns.
【請求項2】 前記発熱体パターンと、前記引き出し配
線パターンは、前記基板の空洞部上において、電気的に
接続したことを特徴とする請求項1に記載の検出装置。
2. The detection device according to claim 1, wherein the heating element pattern and the lead-out wiring pattern are electrically connected to each other on the cavity of the substrate.
【請求項3】 前記引き出し配線パターンは、熱容量が
前記発熱体パターンを加熱駆動するための該発熱体パタ
ーンのリードよりも小さく、熱伝導率が小さい材料とし
たことを特徴とする請求項1又は2に記載の検出装置。
3. The lead wiring pattern is made of a material having a heat capacity smaller than that of a lead of the heating element pattern for heating and driving the heating element pattern, and a material having a small thermal conductivity. The detection device according to 2.
【請求項4】 前記発熱体パターンの加熱温度が、周囲
雰囲気の熱伝導率変化または周囲雰囲気の流量に応じた
熱移動の変化量を該発熱体パターンの抵抗変化として検
出する湿度センサ,結露センサ,ガスクロマトグラフ、
または風速センサ,流量センサであることを特徴とする
請求項1又は2又は3に記載の検出装置。
4. A humidity sensor and a dew sensor for detecting the amount of change in the heat transfer of the heating element pattern according to the change of the thermal conductivity of the surrounding atmosphere or the flow rate of the surrounding atmosphere as the resistance change of the heating element pattern. ,Gas chromatograph,
Alternatively, the detection device according to claim 1, 2 or 3, which is a wind speed sensor or a flow rate sensor.
【請求項5】 周囲の雰囲気温度、または赤外線を受け
て前記発熱体パターンの抵抗値が変化する抵抗値として
検出される温度センサまたは赤外線センサとしたことを
特徴とする請求項1又は2又は3に記載の検出装置。
5. A temperature sensor or an infrared sensor which is detected as a resistance value of a resistance value of the heating element pattern which changes in response to an ambient atmosphere temperature or infrared rays. The detection device according to 1.
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