JPH09243413A - 被覆部を有するセンサ - Google Patents
被覆部を有するセンサInfo
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- JPH09243413A JPH09243413A JP8050013A JP5001396A JPH09243413A JP H09243413 A JPH09243413 A JP H09243413A JP 8050013 A JP8050013 A JP 8050013A JP 5001396 A JP5001396 A JP 5001396A JP H09243413 A JPH09243413 A JP H09243413A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 各種センサにおいて、検知素子表面の汚れに
よる寿命低下を改善させる。 【解決手段】 半導体基板10上に複数の検知素子11
を設けたセンサ1において、検知素子11を被覆部材1
5で被覆し、使用する検知素子の被覆部材を自動的に開
放するようにした。
よる寿命低下を改善させる。 【解決手段】 半導体基板10上に複数の検知素子11
を設けたセンサ1において、検知素子11を被覆部材1
5で被覆し、使用する検知素子の被覆部材を自動的に開
放するようにした。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流量や圧力
を測定する半導体微細加工技術を用いた流量センサや圧
力センサに関する。さらに詳細には、これらセンサの寿
命を伸ばす構成に関する。
を測定する半導体微細加工技術を用いた流量センサや圧
力センサに関する。さらに詳細には、これらセンサの寿
命を伸ばす構成に関する。
【0002】
【従来の技術】各種の機器内や管内の流体の流量や圧力
を測定するためのセンサとして、半導体微細加工技術を
用いて大量に生産される流量センサおよび圧力センサな
どが用いられている。
を測定するためのセンサとして、半導体微細加工技術を
用いて大量に生産される流量センサおよび圧力センサな
どが用いられている。
【0003】図10に流量検知素子を搭載したマイクロ
チップの構造を示す。図10Aはマイクロチップの製造
過程において半導体基板上に発熱体を形成した時点の平
面図であり、図10Bは完成したマイクロチップの図1
0Aに示したB−B位置での縦断面図である。マイクロ
チップ2は、シリコン基板20の上に設けた酸化シリコ
ンからなる保護層21と、この保護層21上に形成され
た多結晶シリコン層と、この多結晶シリコン層をパター
ニングの後エッチングして形成された流量検知素子とし
て働く発熱体23と、電極24と、この電極に電気的に
接触するコンタクトパッド25とこれらの表面を被う酸
化シリコンからなる保護層26とから構成され、発熱体
23の下部には、発熱体からの熱がシリコン基板20に
逃げることを防ぐための断熱空間27が設けられてい
る。
チップの構造を示す。図10Aはマイクロチップの製造
過程において半導体基板上に発熱体を形成した時点の平
面図であり、図10Bは完成したマイクロチップの図1
0Aに示したB−B位置での縦断面図である。マイクロ
チップ2は、シリコン基板20の上に設けた酸化シリコ
ンからなる保護層21と、この保護層21上に形成され
た多結晶シリコン層と、この多結晶シリコン層をパター
ニングの後エッチングして形成された流量検知素子とし
て働く発熱体23と、電極24と、この電極に電気的に
接触するコンタクトパッド25とこれらの表面を被う酸
化シリコンからなる保護層26とから構成され、発熱体
23の下部には、発熱体からの熱がシリコン基板20に
逃げることを防ぐための断熱空間27が設けられてい
る。
【0004】図11に一例として示すように、流量セン
サ3は、上記流量検知素子23を搭載したマイクロチッ
プ2を基板30上に貼り付け、マイクロチップ2のコン
タクトパッド25と基板上にプリントなどによって設け
られた金配線31とをアルミニウム線32などによって
ボンディングし、金配線31から導線33を引き出して
構成されている。
サ3は、上記流量検知素子23を搭載したマイクロチッ
プ2を基板30上に貼り付け、マイクロチップ2のコン
タクトパッド25と基板上にプリントなどによって設け
られた金配線31とをアルミニウム線32などによって
ボンディングし、金配線31から導線33を引き出して
構成されている。
【0005】このような構成の流量センサ3は、例え
ば、図12に示すように、管路34中に流体に発熱体が
触れるように挿入され、流体が奪う熱量を発熱体の抵抗
値の変化として検出し、信号処理部8で処理して管路中
を流れる流体の流量を検出している。
ば、図12に示すように、管路34中に流体に発熱体が
触れるように挿入され、流体が奪う熱量を発熱体の抵抗
値の変化として検出し、信号処理部8で処理して管路中
を流れる流体の流量を検出している。
【0006】図13に圧力センサ4の構造を示す。図1
3Aは、圧力センサの断面を示す縦断面図であり、図1
3Bは圧力センサの固定の電極パターンを示し、図13
Cは圧力センサの可動電極のパターンを示している。圧
力センサ4は、半導体基板41とガラス基板42を貼り
あわせて構成され、半導体基板41の中央部を両面から
エッチングして可動電極となるダイアフラム43を形成
し、このダイアフラム部の裏面に絶縁層44を設けると
ともにダイアフラム部のほぼ中央部に接触スイッチの第
1電極45を設けている。第1電極45はガラス基板4
2上に設けた第2電極47と対向する位置に設けられ、
図13Cに示すようにリード線が接続される電極パッド
51との間を引出し線50で接続されている。ガラス基
板42上には、図13Bに示すようにコンデンサの一方
の電極を構成する固定電極46と、接触スイッチの第2
電極47と、ガス導入口48が設けられている。この半
導体基板41とガラス基板42とを接触スイッチの電極
45,47が向かい合うように貼りあわせ、内空間49
を形成している。このような圧力センサ4は、ダイアフ
ラム43からなる可動電極45と固定電極46とでコン
デンサが構成され、内空間と外空間との圧力差の変化を
静電容量の変化として検出している。ここで接触スイッ
チは圧力差が所定値以上となったときに動作する。この
ような構成の圧力スイッチ4は、例えばガス配管路の内
壁に取り付けられてガス管路内の圧力を検出する。
3Aは、圧力センサの断面を示す縦断面図であり、図1
3Bは圧力センサの固定の電極パターンを示し、図13
Cは圧力センサの可動電極のパターンを示している。圧
力センサ4は、半導体基板41とガラス基板42を貼り
あわせて構成され、半導体基板41の中央部を両面から
エッチングして可動電極となるダイアフラム43を形成
し、このダイアフラム部の裏面に絶縁層44を設けると
ともにダイアフラム部のほぼ中央部に接触スイッチの第
1電極45を設けている。第1電極45はガラス基板4
2上に設けた第2電極47と対向する位置に設けられ、
図13Cに示すようにリード線が接続される電極パッド
51との間を引出し線50で接続されている。ガラス基
板42上には、図13Bに示すようにコンデンサの一方
の電極を構成する固定電極46と、接触スイッチの第2
電極47と、ガス導入口48が設けられている。この半
導体基板41とガラス基板42とを接触スイッチの電極
45,47が向かい合うように貼りあわせ、内空間49
を形成している。このような圧力センサ4は、ダイアフ
ラム43からなる可動電極45と固定電極46とでコン
デンサが構成され、内空間と外空間との圧力差の変化を
静電容量の変化として検出している。ここで接触スイッ
チは圧力差が所定値以上となったときに動作する。この
ような構成の圧力スイッチ4は、例えばガス配管路の内
壁に取り付けられてガス管路内の圧力を検出する。
【0007】このような流量センサや圧力センサなどは
いずれも流体中に設置されるので、永く使用するとセン
サの表面に流体中に飛散あるいは分散している油分や塵
埃等が付着堆積し、検知感度が低下する。すなわち、熱
式流量センサの場合、熱線部分から流体への熱伝達が低
下して、流量検知感度が低下する。また、差圧式流量セ
ンサや振動式流量センサもしくは圧力センサの場合、ダ
イアフラムやカンチレバーの変形が阻害され感度が低下
してしまう。加えて、熱式流量センサでは、熱線部分の
熱容量が小さいので、油分や塵埃などがセンサ表面へ付
着堆積することによる熱容量の増加が、応答速度の低下
を招くこととなる。
いずれも流体中に設置されるので、永く使用するとセン
サの表面に流体中に飛散あるいは分散している油分や塵
埃等が付着堆積し、検知感度が低下する。すなわち、熱
式流量センサの場合、熱線部分から流体への熱伝達が低
下して、流量検知感度が低下する。また、差圧式流量セ
ンサや振動式流量センサもしくは圧力センサの場合、ダ
イアフラムやカンチレバーの変形が阻害され感度が低下
してしまう。加えて、熱式流量センサでは、熱線部分の
熱容量が小さいので、油分や塵埃などがセンサ表面へ付
着堆積することによる熱容量の増加が、応答速度の低下
を招くこととなる。
【0008】このようなセンサを油分や塵埃などの付着
堆積が無視できない場所で使用する場合、上述の感度の
変化や応答速度の変化が測定基準範囲に入るよう、定期
的にセンサを交換しなければならない。一般にセンサの
設置個所は、管内や機器内の密閉個所であることが多
く、センサの交換時には流体の流れを止めたり機器の動
作を停止させなければならず、さらに、機器の分解を伴
うことも多く、極めて煩雑である。また、センサ自体
は、強度の強くない微細構造を持つことから、センサ交
換の作業時にはセンサを破壊しないように細心の注意を
払うことが必要であり、センサの交換には熟練が必要と
なることも多い。このように、従来の構造を持つこれら
各種センサの交換には、多くの費用と時間がかかるとい
う問題がある。
堆積が無視できない場所で使用する場合、上述の感度の
変化や応答速度の変化が測定基準範囲に入るよう、定期
的にセンサを交換しなければならない。一般にセンサの
設置個所は、管内や機器内の密閉個所であることが多
く、センサの交換時には流体の流れを止めたり機器の動
作を停止させなければならず、さらに、機器の分解を伴
うことも多く、極めて煩雑である。また、センサ自体
は、強度の強くない微細構造を持つことから、センサ交
換の作業時にはセンサを破壊しないように細心の注意を
払うことが必要であり、センサの交換には熟練が必要と
なることも多い。このように、従来の構造を持つこれら
各種センサの交換には、多くの費用と時間がかかるとい
う問題がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するもので、各種センサを汚れが生じる環境で使
用する場合、これらセンサ自体を交換せずに汚れが発生
した検出素子を新たな検出素子と置き換えることができ
るセンサの構造を提供することを目的とする。
を解決するもので、各種センサを汚れが生じる環境で使
用する場合、これらセンサ自体を交換せずに汚れが発生
した検出素子を新たな検出素子と置き換えることができ
るセンサの構造を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、一つのセンサに複数個の検出素子を設け
て予備の検出素子を有する構造とし、少なくとも予備の
検出素子の表面を被覆部材で覆う構造とした。
に、本発明は、一つのセンサに複数個の検出素子を設け
て予備の検出素子を有する構造とし、少なくとも予備の
検出素子の表面を被覆部材で覆う構造とした。
【0011】また、本発明は、半導体微細加工技術を用
いて大量生産可能な被覆部材とするとともに、人手を介
することなく外部からの操作によって自動的に開けられ
る構成とした。
いて大量生産可能な被覆部材とするとともに、人手を介
することなく外部からの操作によって自動的に開けられ
る構成とした。
【0012】
【発明の実施の形態】図1を用いて本発明の実施の形態
を説明する。図1は、本発明に係る熱式流量センサの概
念を示す斜視図である。熱式流量センサ1は、シリコン
などの半導体基板10の上に半導体微細加工技術によっ
て形成された流量検知素子11を複数個搭載して構成さ
れる。各流量検知素子11の上は、直接手を触れること
なく外部からの信号などによって自動的に開くことがで
きる被覆部材15で覆われている。この被覆部材15
は、使用中および使用後の検知素子11では開放されて
流体に接触するようにされており(15−1)、未使用
の検知素子11では被覆されたままとなって(15−
2)流体と接触しないようにされている。
を説明する。図1は、本発明に係る熱式流量センサの概
念を示す斜視図である。熱式流量センサ1は、シリコン
などの半導体基板10の上に半導体微細加工技術によっ
て形成された流量検知素子11を複数個搭載して構成さ
れる。各流量検知素子11の上は、直接手を触れること
なく外部からの信号などによって自動的に開くことがで
きる被覆部材15で覆われている。この被覆部材15
は、使用中および使用後の検知素子11では開放されて
流体に接触するようにされており(15−1)、未使用
の検知素子11では被覆されたままとなって(15−
2)流体と接触しないようにされている。
【0013】検知素子11は、上述のような熱式流量検
知素子以外にも差圧式流量検知素子等であることがで
き、また、圧力検知素子であることもできる。
知素子以外にも差圧式流量検知素子等であることがで
き、また、圧力検知素子であることもできる。
【0014】さらに被覆部材15としては、信号によっ
て自動的に開放する構成のものであって良く、また、信
号によって自動的に開閉する構成のものであっても良
い。このような構成を得るためには、バイモルフ構造を
有する片持ち梁を用い、通電による発熱によって開放さ
せたり開閉させるものとすることができる。また、被覆
部材15が熱によって溶断する材料を用いてヒータを内
蔵させて構成し、該ヒータを加熱することによって、被
覆部材15を溶断させて開放する構成とすることができ
る。さらに、被覆部材を誘電体材料で構成し静電力で検
知素子の上から移動させる構成とすることもできる。
て自動的に開放する構成のものであって良く、また、信
号によって自動的に開閉する構成のものであっても良
い。このような構成を得るためには、バイモルフ構造を
有する片持ち梁を用い、通電による発熱によって開放さ
せたり開閉させるものとすることができる。また、被覆
部材15が熱によって溶断する材料を用いてヒータを内
蔵させて構成し、該ヒータを加熱することによって、被
覆部材15を溶断させて開放する構成とすることができ
る。さらに、被覆部材を誘電体材料で構成し静電力で検
知素子の上から移動させる構成とすることもできる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を説明する。
図2は、本発明に係る熱式流量センサの一実施例の構成
を示す平面図である。熱式流量センサ1は、シリコンな
どの半導体基板10上に複数の熱式流量検知素子11が
複数個設けられている。この場合、半数の検知素子11
−1は最初に使用される検知素子であり、残りの半数の
検知素子11−2は当面使用されず後に使用される予備
系検知素子である。各検知素子11は、図10に示され
る熱式流量検知素子の構造と同様の構造とすることがで
き、多結晶シリコンからなる熱線12を有している。半
数の熱式流量検知素子11−1は金属薄膜からなる配線
13によって並列に接続され、また他の半数の熱式流量
検知素子11−2は金属薄膜からなる配線14によって
並列に接続されて、流体の流れの平均値が得られるよう
に構成され、それぞれ別の流量検知系として働く。これ
らの熱線12や配線13,14は、通常の半導体微細加
工技術の手法を用いて形成することができる。
図2は、本発明に係る熱式流量センサの一実施例の構成
を示す平面図である。熱式流量センサ1は、シリコンな
どの半導体基板10上に複数の熱式流量検知素子11が
複数個設けられている。この場合、半数の検知素子11
−1は最初に使用される検知素子であり、残りの半数の
検知素子11−2は当面使用されず後に使用される予備
系検知素子である。各検知素子11は、図10に示され
る熱式流量検知素子の構造と同様の構造とすることがで
き、多結晶シリコンからなる熱線12を有している。半
数の熱式流量検知素子11−1は金属薄膜からなる配線
13によって並列に接続され、また他の半数の熱式流量
検知素子11−2は金属薄膜からなる配線14によって
並列に接続されて、流体の流れの平均値が得られるよう
に構成され、それぞれ別の流量検知系として働く。これ
らの熱線12や配線13,14は、通常の半導体微細加
工技術の手法を用いて形成することができる。
【0016】予備系の熱式流量検知素子11−2の上に
は、例えばポリイミドからなる被覆材15が通常の薄膜
技術を用いて設けられており、例えば多結晶シリコンか
らなる配線16の細くくびれて発熱体として働く部分1
7によって支持されるとともに、該発熱体部17は金属
薄膜からなる配線18に接続されるように構成されてい
る。この被覆材15は普通の状態では、検知素子11−
2の表面を覆っているが、検知素子を更新するときに
は、配線16−発熱体部17−配線18を介して所定の
電流を流すことによって被覆材料の両端をささえる発熱
体部17が発熱により溶断して被覆材が取り除かれる。
この後、配線13からの検知信号に代えて配線14から
の検知信号を用いて流量を演算することによって、油分
や塵埃が付着堆積していない新たな検知素子を働かせる
ことができる。本例では発熱体部17を細くくびれたパ
ターンで作成したが、幅を変えずにイオン注入量を減ら
すことによっても作成することができる。
は、例えばポリイミドからなる被覆材15が通常の薄膜
技術を用いて設けられており、例えば多結晶シリコンか
らなる配線16の細くくびれて発熱体として働く部分1
7によって支持されるとともに、該発熱体部17は金属
薄膜からなる配線18に接続されるように構成されてい
る。この被覆材15は普通の状態では、検知素子11−
2の表面を覆っているが、検知素子を更新するときに
は、配線16−発熱体部17−配線18を介して所定の
電流を流すことによって被覆材料の両端をささえる発熱
体部17が発熱により溶断して被覆材が取り除かれる。
この後、配線13からの検知信号に代えて配線14から
の検知信号を用いて流量を演算することによって、油分
や塵埃が付着堆積していない新たな検知素子を働かせる
ことができる。本例では発熱体部17を細くくびれたパ
ターンで作成したが、幅を変えずにイオン注入量を減ら
すことによっても作成することができる。
【0017】図3〜6を用いて、被覆手法の他の例を説
明する。この例は熱膨張率の差を利用したバイモルフ
(bimorph)構造を含む被覆材を流量センサに適用した
例を示す。図3および図4は、この例になる流量センサ
の各製造工程における断面構造を示し、図5はこの例に
よる流量センサの全体構造を示す断面図であり、図6は
図5の流量センサの平面図である。まず、厚さ300μ
mのシリコン基板61の上に酸化シリコン絶縁層62を
厚さ1μmに形成する。この上に多結晶シリコン層を1
μmの厚さに形成した後、発熱体63を形成する。この
上に酸化シリコン保護膜64を0.4μmの厚みに形成
し、さらにこの上に窒化シリコン保護膜65を0.1μ
mの厚さに形成した後、前記窒化シリコン保護膜65お
よび酸化シリコン保護膜64に発熱体63に達する電極
取付穴を穿設する。この後、該電極取付穴部に金電極6
6を形成する(図3A)。
明する。この例は熱膨張率の差を利用したバイモルフ
(bimorph)構造を含む被覆材を流量センサに適用した
例を示す。図3および図4は、この例になる流量センサ
の各製造工程における断面構造を示し、図5はこの例に
よる流量センサの全体構造を示す断面図であり、図6は
図5の流量センサの平面図である。まず、厚さ300μ
mのシリコン基板61の上に酸化シリコン絶縁層62を
厚さ1μmに形成する。この上に多結晶シリコン層を1
μmの厚さに形成した後、発熱体63を形成する。この
上に酸化シリコン保護膜64を0.4μmの厚みに形成
し、さらにこの上に窒化シリコン保護膜65を0.1μ
mの厚さに形成した後、前記窒化シリコン保護膜65お
よび酸化シリコン保護膜64に発熱体63に達する電極
取付穴を穿設する。この後、該電極取付穴部に金電極6
6を形成する(図3A)。
【0018】次に、窒化シリコン保護膜65および電極
66上にPSG犠牲層67を2μm形成した後、発熱体
63をはずれた部分に窒化シリコン保護膜65に達する
バイモルフ構造体の取付穴68を形成する(図3B)。
66上にPSG犠牲層67を2μm形成した後、発熱体
63をはずれた部分に窒化シリコン保護膜65に達する
バイモルフ構造体の取付穴68を形成する(図3B)。
【0019】次いで、PSG犠牲層67と取付穴68上
に金を1μm製膜した後、電極66を除いて発熱体63
の上部を覆う片持ち梁の金薄膜69を形成する(図3
C)。この後、片持ち梁の金薄膜69の上に酸化シリコ
ン薄膜70を0.3μmの厚さに形成し(図3D)、こ
の上に熱線71となる金を0.2μmの厚さに成膜し、
エッチングして片持ち梁形式のバイモルフ構造体72を
形成する(図4A)。
に金を1μm製膜した後、電極66を除いて発熱体63
の上部を覆う片持ち梁の金薄膜69を形成する(図3
C)。この後、片持ち梁の金薄膜69の上に酸化シリコ
ン薄膜70を0.3μmの厚さに形成し(図3D)、こ
の上に熱線71となる金を0.2μmの厚さに成膜し、
エッチングして片持ち梁形式のバイモルフ構造体72を
形成する(図4A)。
【0020】この後、PSG犠牲層67を除去してバイ
モルフ構造体72と発熱体63との間に微少間隙を形成
する(図4B)。バイモルフ構造体72は片持ち梁の形
状で窒化シリコン65上に形成される。次いで、シリコ
ン基板61の裏面からエッチングによって熱絶縁空間7
3を形成した後、電極66およびバイモルフ構造体72
の熱線71にそれぞれリード線74を接続して、流量セ
ンサ素子を完成させる(図4C)。図4Dは、バイモル
フ構造体72の熱線71に電圧を印加してバイモルフ構
造体を塑性変形させて、流量センサの表面の被覆を開い
た状態を示している。
モルフ構造体72と発熱体63との間に微少間隙を形成
する(図4B)。バイモルフ構造体72は片持ち梁の形
状で窒化シリコン65上に形成される。次いで、シリコ
ン基板61の裏面からエッチングによって熱絶縁空間7
3を形成した後、電極66およびバイモルフ構造体72
の熱線71にそれぞれリード線74を接続して、流量セ
ンサ素子を完成させる(図4C)。図4Dは、バイモル
フ構造体72の熱線71に電圧を印加してバイモルフ構
造体を塑性変形させて、流量センサの表面の被覆を開い
た状態を示している。
【0021】図5は、上記工程によって得られた流量セ
ンサ素子を複数個設けた流量センサの全体構造を示す断
面図で、右側の2個の流量センサ素子はバイモルフ構造
体72が開かれて使用後もしくは使用中の使用可能な状
態を示している。また、左側の2個の流量センサ素子は
バイモルフ構造体72で覆われて保護されている状況を
示している。図6は、図5に示した流量センサの全体構
造を示す平面図である。
ンサ素子を複数個設けた流量センサの全体構造を示す断
面図で、右側の2個の流量センサ素子はバイモルフ構造
体72が開かれて使用後もしくは使用中の使用可能な状
態を示している。また、左側の2個の流量センサ素子は
バイモルフ構造体72で覆われて保護されている状況を
示している。図6は、図5に示した流量センサの全体構
造を示す平面図である。
【0022】図7〜9を用いて、被覆方法の他の例を説
明する。この例は静電力を利用した回転機構を含む被覆
材を流量センサに適用した例を示す。図7および図8は
この例になる流量センサの各製造工程における断面構造
を示す。まず、厚さ300μmのシリコン基板81の上
に酸化シリコン絶縁層82を厚さ1μmに形成する。こ
の上に多結晶シリコン層を1μmの厚さに形成した後、
発熱体83および閉止用電極84ならびに図9に示す開
放用電極95〜98を形成する。さらにこの上に0.4
μmの厚みの酸化シリコン保護膜85と、0.1μmの
厚みの窒化シリコン保護膜86を形成する(図7A)。
明する。この例は静電力を利用した回転機構を含む被覆
材を流量センサに適用した例を示す。図7および図8は
この例になる流量センサの各製造工程における断面構造
を示す。まず、厚さ300μmのシリコン基板81の上
に酸化シリコン絶縁層82を厚さ1μmに形成する。こ
の上に多結晶シリコン層を1μmの厚さに形成した後、
発熱体83および閉止用電極84ならびに図9に示す開
放用電極95〜98を形成する。さらにこの上に0.4
μmの厚みの酸化シリコン保護膜85と、0.1μmの
厚みの窒化シリコン保護膜86を形成する(図7A)。
【0023】次に、厚さ2μmのPSB犠牲層87をこ
の上に積層形成した後、マスクを用いてロータの脚用の
くぼみ88をわずかなPSG犠牲層87の厚みを残して
形成するとともに、窒化シリコン層86に達する軸受用
開口90を形成する(図7B)。
の上に積層形成した後、マスクを用いてロータの脚用の
くぼみ88をわずかなPSG犠牲層87の厚みを残して
形成するとともに、窒化シリコン層86に達する軸受用
開口90を形成する(図7B)。
【0024】次いで、この上に多結晶シリコン層を2μ
mの厚みに形成した後、エッチングしてロータ型カバー
89を形成する。このときロータ型カバーの一端部近傍
には前記開口90が形成される(図7C)。
mの厚みに形成した後、エッチングしてロータ型カバー
89を形成する。このときロータ型カバーの一端部近傍
には前記開口90が形成される(図7C)。
【0025】この上に再度PSG犠牲層を1μmの厚み
に形成し、マスクを用いてエッチングを施し軸受用筒体
91を形成する(図7D)。この軸受用筒体91は、中
心部の開口が前記窒化シリコン層86にまで達してい
る。
に形成し、マスクを用いてエッチングを施し軸受用筒体
91を形成する(図7D)。この軸受用筒体91は、中
心部の開口が前記窒化シリコン層86にまで達してい
る。
【0026】次にこの上に前記開口90の底から多結晶
シリコン層を形成し、多結晶シリコン製の軸92を形成
する(図8A)。
シリコン層を形成し、多結晶シリコン製の軸92を形成
する(図8A)。
【0027】次いでロータ89の下部のPSG犠牲層8
7および軸受用筒体91のPSG犠牲膜を除去する。こ
の処理によって、ロータ89は発熱体83および閉止用
電極84の上方に微少間隙をもって浮いた状態とされる
とともにロータ89の前方下方には脚93が形成されロ
ータが電極に接するのを阻止している。ロータの一端部
近傍には軸92を回転中心とする軸受が形成される(図
8B)。
7および軸受用筒体91のPSG犠牲膜を除去する。こ
の処理によって、ロータ89は発熱体83および閉止用
電極84の上方に微少間隙をもって浮いた状態とされる
とともにロータ89の前方下方には脚93が形成されロ
ータが電極に接するのを阻止している。ロータの一端部
近傍には軸92を回転中心とする軸受が形成される(図
8B)。
【0028】次に、シリコン基板81の裏面から熱絶縁
空間94をエッチングによって形成し、流量センサ素子
が形成される(図8C)。これを、前記実施例と同様に
ガラス基板に貼付けて流量センサが構成される。
空間94をエッチングによって形成し、流量センサ素子
が形成される(図8C)。これを、前記実施例と同様に
ガラス基板に貼付けて流量センサが構成される。
【0029】図9は、本実施例によって得られた流量セ
ンサ素子を上部から見た平面概念図であり、図9(A)
は発熱体83がカバーで覆われた未使用状態のセンサ素
子を、図9(B)は発熱体83からカバーが移動した使
用中または使用後の状態のセンサを示している。
ンサ素子を上部から見た平面概念図であり、図9(A)
は発熱体83がカバーで覆われた未使用状態のセンサ素
子を、図9(B)は発熱体83からカバーが移動した使
用中または使用後の状態のセンサを示している。
【0030】図9(A)に示すように、未使用の流量セ
ンサ素子の上部を多結晶シリコン製のロータ型カバー8
9が覆っており、流体から発熱体を保護している。この
とき閉止用電極84に電位を与えることによって、ロー
タ型カバー89は、図示の位置に停止している。新しく
このセンサ素子を使用するときには、閉止用電極84に
印加している電位を取り除き、開放電極95〜98に順
次電位を与えることによってロータ型カバー89は多結
晶シリコン製軸を中心に回転して、図9(B)に示す位
置まで移動し、発熱体83は流体に曝されて使用可能な
状態となる。
ンサ素子の上部を多結晶シリコン製のロータ型カバー8
9が覆っており、流体から発熱体を保護している。この
とき閉止用電極84に電位を与えることによって、ロー
タ型カバー89は、図示の位置に停止している。新しく
このセンサ素子を使用するときには、閉止用電極84に
印加している電位を取り除き、開放電極95〜98に順
次電位を与えることによってロータ型カバー89は多結
晶シリコン製軸を中心に回転して、図9(B)に示す位
置まで移動し、発熱体83は流体に曝されて使用可能な
状態となる。
【0031】以上のように本発明によれば、複数の検知
素子のうち必要な素子の保護カバーを開放し、未使用の
検知素子を保護カバーで覆っておくことによって、流体
中の油分や塵埃などによって、使用中の検知素子が汚れ
たときに、新たな検知素子を使用することができる。さ
らに、第3の実施例においては、検出が必要なときにの
み保護カバーを開放しその他の時間は検知素子を保護カ
バーで覆っておくようにロータ型保護カバーを移動させ
ることによって、検知素子を使用できる時間を極めて長
くすることができる。
素子のうち必要な素子の保護カバーを開放し、未使用の
検知素子を保護カバーで覆っておくことによって、流体
中の油分や塵埃などによって、使用中の検知素子が汚れ
たときに、新たな検知素子を使用することができる。さ
らに、第3の実施例においては、検出が必要なときにの
み保護カバーを開放しその他の時間は検知素子を保護カ
バーで覆っておくようにロータ型保護カバーを移動させ
ることによって、検知素子を使用できる時間を極めて長
くすることができる。
【0032】
【発明の効果】以上のように、本発明は、熱式流量セン
サなどのセンサの検知素子を同一の基板上に複数個並べ
て配設し、少なくとも当面使用しない検知素子を被覆材
で覆っておき、必要となった検知素子の被覆材を自動的
に外して順番に使用していくことによって、油分や塵埃
などの付着によって検知素子の検知能力低下による寿命
を、設置した検知素子の個数だけ延ばすことができる。
このことによって、配管中などに設置されたセンサの交
換時期を大幅に延長することができ、センサ交換時に管
内の流れを止めたり機器の動作を停止させたり機器を分
解したりする回数を減らすことができる。
サなどのセンサの検知素子を同一の基板上に複数個並べ
て配設し、少なくとも当面使用しない検知素子を被覆材
で覆っておき、必要となった検知素子の被覆材を自動的
に外して順番に使用していくことによって、油分や塵埃
などの付着によって検知素子の検知能力低下による寿命
を、設置した検知素子の個数だけ延ばすことができる。
このことによって、配管中などに設置されたセンサの交
換時期を大幅に延長することができ、センサ交換時に管
内の流れを止めたり機器の動作を停止させたり機器を分
解したりする回数を減らすことができる。
【0033】さらに、連続した測定を必要としないセン
サの場合、自動開閉可能な被覆手段を採用することによ
って、測定を行っていない間カバーを閉じて検知素子へ
の油分や塵埃などの付着堆積を防止することによって、
一つのセンサの寿命を大きく延ばすことができる。
サの場合、自動開閉可能な被覆手段を採用することによ
って、測定を行っていない間カバーを閉じて検知素子へ
の油分や塵埃などの付着堆積を防止することによって、
一つのセンサの寿命を大きく延ばすことができる。
【図1】本発明に係るセンサの構成の概要を示す斜視
図。
図。
【図2】本発明に係る流量センサの具体的構成例の概念
を示す概念平面図。
を示す概念平面図。
【図3】本発明の第2の実施例に係る保護カバーを備え
たセンサの構成の概要を示す製造工程図(その1)。
たセンサの構成の概要を示す製造工程図(その1)。
【図4】本発明の第2の実施例に係る保護カバーを備え
たセンサの構成の概要を示す製造工程図(その2)。
たセンサの構成の概要を示す製造工程図(その2)。
【図5】本発明の第2の実施例に係る保護カバーを備え
たセンサの構成の概要を示す縦断面図。
たセンサの構成の概要を示す縦断面図。
【図6】図5のセンサの構成の概要を示す平面図。
【図7】本発明の第3の実施例に係る保護カバーを備え
たセンサの構成の概要を示す製造工程図(その1)。
たセンサの構成の概要を示す製造工程図(その1)。
【図8】本発明の第3の実施例に係る保護カバーを備え
たセンサの構成の概要を示す製造工程図(その2)。
たセンサの構成の概要を示す製造工程図(その2)。
【図9】本発明の第3の実施例に係る保護カバーを備え
たセンサの構成の概要を示す平面図。
たセンサの構成の概要を示す平面図。
【図10】熱式流量検知素子の構成の概要を示す概念
図。
図。
【図11】従来の流量検知素子を用いた従来の流量セン
サの構成例を示す平面図。
サの構成例を示す平面図。
【図12】流量センサの設置例を示す概念図。
【図13】圧力センサの圧力検知素子の構成の概要を示
す概念図。
す概念図。
1 流量センサ 2 流量検出素子 3 流量センサ 4 圧力センサ 8 信号処理部 10 半導体基板 11 流量検知素子 12 熱線 13,14,18 配線(金属薄膜) 15 被覆部材 16 多結晶シリコン配線 17 発熱体部 20 シリコン基板 21 酸化シリコン層(保護層) 22 多結晶シリコン層 23 熱線 24 電極 25 コンタクトパッド 26 保護層(酸化シリコン層) 27 断熱空間 30 基板 31 金配線 32 ボンディングワイヤ 33 引出線 61,81 シリコン基板 62,82 酸化シリコン膜 63,83 発熱体 64,85 酸化シリコン保護膜 65,86 窒化シリコン保護膜 66 電極 67,87 PSG犠牲層 68,90 取付開口 69 金薄膜 70 酸化シリコン薄膜 71 熱線 72 バイモルフ構造体 73,94 熱絶縁空間 74 リード線 84 閉止用電極 88 脚用くぼみ 89 ロータ型カバー 91 軸受用筒体 92 軸受 93 脚 95,96,97,98 開放用電極
Claims (6)
- 【請求項1】 半導体基板上に形成された複数の検知素
子を有する半導体センサにおいて、検知素子の表面を自
動的に開放することができる被覆部材で覆ったことを特
徴とするセンサ。 - 【請求項2】 検知素子が流量検知素子である請求項1
記載のセンサ。 - 【請求項3】 検知素子が圧力検知素子である請求項1
記載のセンサ。 - 【請求項4】 被覆部材が熱によって溶断する材料で支
持されて構成される請求項1乃至請求項3のいずれか記
載のセンサ。 - 【請求項5】 被覆部材がバイモルフ構造を持つ片持ち
梁で構成された請求項1乃至請求項3のいずれか記載の
センサ。 - 【請求項6】 被覆部材が静電力で移動される請求項1
乃至請求項3のいずれか記載のセンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8050013A JPH09243413A (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 被覆部を有するセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8050013A JPH09243413A (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 被覆部を有するセンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09243413A true JPH09243413A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=12847122
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8050013A Pending JPH09243413A (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 被覆部を有するセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09243413A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006100855A1 (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Hitachi, Ltd. | 熱式流量計測装置 |
JP2007101270A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Yazaki Corp | 流速計及び流量計 |
JP2011095019A (ja) * | 2009-10-28 | 2011-05-12 | Kyocera Corp | 圧力検出装置用基体および圧力検出装置 |
US10352747B2 (en) | 2014-09-30 | 2019-07-16 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Thermal air flow-rate sensor |
-
1996
- 1996-03-07 JP JP8050013A patent/JPH09243413A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006100855A1 (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Hitachi, Ltd. | 熱式流量計測装置 |
US7721599B2 (en) | 2005-03-18 | 2010-05-25 | Hitachi, Ltd. | Reduced resistance thermal flow measurement device |
JP2007101270A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Yazaki Corp | 流速計及び流量計 |
JP4571898B2 (ja) * | 2005-09-30 | 2010-10-27 | 矢崎総業株式会社 | 流速計及び流量計 |
JP2011095019A (ja) * | 2009-10-28 | 2011-05-12 | Kyocera Corp | 圧力検出装置用基体および圧力検出装置 |
US10352747B2 (en) | 2014-09-30 | 2019-07-16 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Thermal air flow-rate sensor |
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