JPS60142268A - 流速センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空気の流れ速度を測定する流速センサに関する
。市販されている空気の流れ速度に関するセンサは、一
般には、生気の流れの中にそう人する長いフ０ローブの
先に、１本の熱線かす〜ミスタを配置するものである。

これは、空気の流れによる冷却効果によって引き起こさ
れる温度低下と、それにともなう電気抵抗値の変化にょ
シ空気の流れ速度を測定するものである。こういうデバ
イス構成であるからセンサエレメノトは空気の流れにさ
らされるので、破損や汚れを受け易いのである。

しかもこの空冷による温度変化は全く直線性がないため
、得られる電気信号を電子回路により、リニアライズす
ることが必要となる。さらにこれらは高価であるため量
産には適さない。

本発明に関連しているものとして、次のような市販され
ている質量流量センサがある。このセンサは、空気やそ
の他の測定ガスが通シぬける金属管と、この金属管の１
区域を抵抗加熱する変圧器と、この区域に装着される２
ケの大きなヒートンツクと、この熱区域の中心とヒート
シンクの間の熱区域の中間に対称的に金属に取付けられ
る２ケの熱電対から構成される。金属管を通しての空気
の流れが、上流にある熱電対を冷やし、下流にある熱電
対を熱する。変圧器が一定の電力で駆動されているとき
、この熱電灯の出力電圧の差が質量流量の測定のめやず
となる。これはかなり電力を必要とする大きな装置−で
ある。大きなダクトの内や、屋外での流量測定には適さ
ないし、高価であり量産もできない。

すなわち、次のような特性を有する流速センサもしくは
質量流量センサと、これに関連する信号処理回路が必要
とされている。寿命が長く、メンテナンスフリーで、小
型で、低消費電力で、広範囲な分野へ簡単に適用でき、
大きな出方信号を有し、そして広い速度レンジにわたっ
てｉｉ１線性があるかあるいは容易に直線化できる出方
特性を有するようなものである。更に量産が可能で、低
価格なものでなければならない。

文献にはこれらの要求に関連して、流速センサを改善し
ようとしてなされたいくつかの試みが示されている。こ
れらの試みは、以下に述べるように、一般的には、焦電
材料か、ンリコー／とその半導体特性を利用しようとす
るものである。これらの試みはいくつかの点で技術的な
改善をもたらしたが、現在の流速センサとしてめられて
いる沢山の特性に関して、いまだ不／ｉ１１！ｉ足なも
のである。

本発明は、いがなる、従来技術と比べても大１］にこれ
らの要求を満足するように、技術的に進歩している。次
に、よく知られている最も関連が深い従来技術について
述べることにする。

ヒュイノング（＊１）らが発明した流速センサば、ンリ
コノチッデの両端近傍に埋め込まれた拡散型トランジス
タからなる同一の２ケの温度検知素子と、これらの中心
に配置され７リコンチ、プを空気温度より４５℃熱する
だめの拡散型トランジスタからなるヒータ素子から構成
される。空気が流れると流れの上流に位置する温度検知
素子は、下流に位置する温度検知素子よりもわずかに冷
やされ、この２つの温度検知素子の温度差が電流の差に
なり、電圧に変換されて空気の流速が測定される。この
温度検知素子は、感知できる程度の温度差を実現するた
めに、チップの対向する両端に配置させなくてはならな
いが、それでも生ずる温度差は小さく、０〜５０　ＱＣ
ｍ、／秒の速度範囲で０〜０２℃以下の温度変化にすぎ
ない。

＊　］　Ｊ、Ｈ，Ｈｕｉｊｓｉｎｇ、ｅｔ　ａｌ：ＩＥ
ＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ、Ｖｏｌ、ＥＤ−２９＋ＮＯ１。

ｐｐ、］］３３−１３６．Ｊａｎｕａｒｙ、１９８２バ
ッフ０ッテン＊２）らが発明した流速セッサは、シリコ
ンチップの向い合う各４辺上に埋め適寸れた同一の拡散
型抵抗素子から構成される。すべての抵抗素子は自己発
熱し、これによシノリコンチッゾは流れてくる空気の温
度よシかなり熱せられる。抵抗素子は電気的な２重ブリ
ップ回路で駆動される。空気の流れがないとき、すべて
の抵抗素子は同一温度になるので、２重ブリ、ヂ回路は
電気的にバランスする。空気の流れがあるとき、流れに
対して垂直な上流及び下流の抵抗素子は、流れに対して
平行な両側の抵抗素子より冷やされることになる。この
温度差が２重ブリッヂのバランスをくずし、空気の流れ
速度が測定される。

＊　２　Ａ、Ｆ、ｐ、Ｖａｎ　Ｐｕｔｔｅｎ、ｅｔ　ａ
ｌ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ、
１．Ｏ，Ｎ０９２１　、ｐｐ、４２５−４２６゜０ｃｔ
ｏｂｅｒ、１９７４ マリン（＊３）らが発明した質量流量セッサは、大きな
ノリコン細片上の拡散型抵抗素子からなる２ケのセンサ
と、そのセッサの間の中心に配置される拡散型のヒータ
素子から構成される。この技術は、市販されている金属
管を熱するタイプの質量流量センサに類似している。空
気の流れにより、流れの下流に位置するセッサは熱せら
れ上流に位１置するセッサは冷やされるので、これらの
センサの温度の差がセンサ両端に生ずる電圧の差をもた
らし、質量流量が６（１］定される。

＊　３　Ｋ、Ｍａｌｉｎ、ｅｔ　ａｌ：ＩＢＭ　Ｔｅｃ
ｈｎｉｃａｌ　ＤｉｓｃｌｏｓｕｒｅＢｕｌｌｅｔｉｎ
、Ｖｏｌ、２１．ＮＯ，８，Ｊａｎｕａｒｙ、　１９７
９ラハナマイ（＊４）らは、結晶学的に配置される磨か
れた単結晶のタンタル酸リチウムの薄い板の背面全面に
金属薄膜を付着させ、表面中、シ・には簿膜状にイ」着
させたヒータ抵抗素子を配置し、これから同じ距離離れ
て配置される２つの薄膜電極とから構成されるセンサを
開示している。ここでタンタル酸リチウムの大きさは、
長さ８１１Ｉｍ、［１１４１１１ｍ　％最小板厚に（１
，０６ｍｍである。文献に述べられているように、この
板の下を空気が流れるようにするために、この板の両端
を大きなネジ頭の上に支持させている。上流と下流に位
置する２つの電極は、背面の電極面との間で分離した同
一のコンデンサを構成し、温度検知用のコンデンサとし
て働く。動作は、例えば２〜１０Ｈｚのような低い周波
数の電圧でヒータ素子を駆動することで、ヒータ素子を
流れる空気の温度に対して周期的に熱する。センサ素子
も、タンタル酸すチウノ、を通しての熱伝導によシ、こ
れに対応して周期的に熱せられることになる。このタン
タル酸リチウムは焦電利料であることから温度に対応し
て分極を生ずることになるが、空気の流れがないときに
は、２つのセッサに発生する周期的な分極電圧は同一の
ものとなる。従って空気の流れがないときの２つのセッ
サの間の電圧の差は０となる。文献でも述べられている
ように、空気の流れがあるとき、上流に位置するセンサ
素子は下流に位置するセッサ素子よりも冷やされること
になるので、これらのセッサの温度の差が電圧の差をも
たらし流速が測定される。

＊　４　Ｈ，Ｒａｈｎａｍａｉ、ｅｔ　ａｌ：ｐａｐｅ
ｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ａｔｔｈｅ　１９８０　Ｉｎ
ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃ
ｅｓ　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　ＩＥＪＥ、Ｗａｓｈｉｎ
ｇｔｏｎＤ、Ｃ，、ｐｐ、６８０−６８４．Ｄｅｃｅｍ
ｂｅｒ　８−１０．１９８０前述したように、これらの
試みはいくつかの点で技術的な改善をもたらしだが、現
在のセンサとしてめられている沢山の特性に関して、い
寸だ不満足なものである。本発明は、これらの要求を十
分満足すべく技術を進歩させたものである。

本発明は１対の薄膜の熱感知センサ２２，２４と、薄膜
のヒータ２６と、これらを浮かして保持する基板２０と
から構成される。そしてこの２個の熱感知セッサ２２と
２４は、ヒータ２６の両側面に対向して配置される。

本発明の具体的な実施例として、基板２０は半導体、そ
の中でも特に精密なエツチング技術を応用できる点と。

チアゾの一生産性の高い点からシリコンが選択される。

そしてこの基板上に形成される格子形状をなす全く同一
の２個の測温抵抗素子は薄膜の熱感知セッサ２２．２４
として働き、この２個のセッサの中央部に配置される格
子形状をなす発熱抵抗累子は薄膜のヒータ２６として働
く。

熱感知センサ２２．２４及びヒータ２６としては、鉄と
二、ケルの合金、例えば８０％のニッケルと２０％の鉄
からなる・ぐ−マロイといったものを使うことが適して
いる。これら熱感知セッサ２２゜２４及びヒータ２６Ｉ
／′ｉ、例えば窒化シリコンからなる簿膜の絶縁層２８
　、２９により包捷れて、薄膜部材を形成する。第１図
及び第２図の実施例に示すように、セッサは、ヒータ２
６の半分と熱感知セッサ２２からなる薄膜部材３２と、
ヒータ２６の半分と熱感知センサ２４からなる薄膜部材
３４とから構成され、巾１５０１１長さ４００μの大き
さを有する。

更に本発明で開示するセンサは、熱感知センサ２２．２
４及びヒータ２６を効果的に囲む空気ス梨−ス３０を有
する。この空気スペース３０はシリコンの表面３６に微
細構造をもって形成される。

すなわち熱感知セッサ２２，２４及びヒ−タ２６は、約
０．０８〜０．１２μの厚さで線間に約５μの空間を有
する中５１１の縁からなり、しかもこれらは全体の厚さ
が約０８μ以下になるような窒化シリコンの薄い膜によ
って包まれるように構成される。そしてエツチングによ
りくぼみである空気スペース３０が、薄膜部材３２．３
４の下の７リコンの基板２０の中に］　２５　ｔｔの深
さで正確に形成される。薄膜部材３２．３４は、空気ス
ペース３０の１つまたはそれ以上のエッヂにおいて、ノ
リコンの基板２０の表面３６の最上部に接続される。例
えば第３図に示すように、薄膜部材３２゜３４１１−１
：、空気ス被−ス３０を架橋するように、あるいは第３
Ａ図に示すように片持ちばシで構成することもできる。

窒化ノリコンは非常に優れた熱的絶縁体である。

薄膜部材３２．３４を包む窒化ノリコンの膜が極めて薄
くかつ熱的絶縁もよいことから、窒化シリコン膜による
ヒータ２６の熱の損失は極めて小さく、ヒータ２６から
熱感知セッサ２２，２４に伝わる熱のほとんどがヒータ
２６を取υ囲む空気を辿して伝えられることになる。す
なわち窒化シリコン膜の熱伝導率が小さいことから、熱
感知セッサ２２と２４をヒータ２６に極めて隣接して配
置することができ、ヒータ２６からの熱のほとんどは窒
化ノリコン膜を通らずにヒータ２６を取シ囲む空気を通
して伝えられることになる。そして、ヒータ２６近傍の
空気中に効果的に強固にささえられた熱感知センサ’２
２　、２　／Ｉは、ヒータ２６を取り囲む空気とヒータ
２６上の温度を測定するプローブとして働くことになる
。

空気の流速を検出するという本発明の原理？：第２図に
基いて説明する。ヒータ２６は、基板２０の温度よυ２
００１：高くなる一定の温度に加熱される。このシリコ
ンの基板２０の温度は流れている空気の温度とほとんと
同じものである。具体的には、シリコンの基板２０がＴ
Ｏ−１００タイゾのメタルへ、ドもしくはサーブイン０
ノぐ、ケーンようなヒートシンクに搭載されている場合
は、ノリコンの基板２０の温度は流れている空気の温度
より０．５℃程度高くなるにすぎない。又、ヒータ２６
の温度を流れる空気の温度より２００℃高く保つといっ
ても００１Ｗより小さな電力が要求されるにすぎない。

ヒータ２６からの熱伝導の大部分は空気スに一ス３０も
含んだ周囲の空気を通して行われるが、本発明の実施例
において空気の流れがないとき、熱感知センサ２２と２
４は平均温度で約１４０℃（２００℃の約７０％）に熱
せられる。すなわち、図に示すように、熱感知センサ２
２と２４はヒータ２６に対して正確に対称に配置される
ので、空気の流速が０のときにはこの２つのセンサの温
度は同一になり、この２つのセンサの抵抗値に差は生じ
ない。従って０１から］、、　０７＋ＩＡの微小測定の
電流を流しても、この２つの熱感知センサに電圧の差は
発生しないことになる。

４デ気の流れがあるときには、この実施例において上流
に位置する熱感知センサ２２はヒータ２６へ向う空気の
流れにより熱が運び去られるので冷やされ、−力、下流
に位置する熱感知センサ２４はヒータ２６からの空気の
流れによって熱せられることになる。これによって生ず
る熱感知センサ２２と２４の間の抵抗値の差が電圧値の
差をもたらし流速が測定される。増巾しないときのこの
電圧の差は、”５０　ｃ！ｒｔ　／秒の空気の流れ速度
において（）１■程度のものである。

本発明においては、熱感知センサ２２と２４は定電流で
駆動され、前述したように空気が流れている状態のもと
ての温度のバランスの変化を検出するように構成されて
いる。なお、２つのセンサを定電圧モードで駆動すると
か、定温度モート゛で駆動するとか、定電力モードで駆
動するとかいうように、信号に差を生じさせるような方
法であればこれに替わる他の方法で構成しても実現は【
扛能である。

ヒータ２６と熱感知センサ２２，２／Ｉの熱＞Ｉ　ｌ；
；が極めて小さいことと、基板への接続手段である窒化
ノリコン膜によシ与えられる熱的絶縁性と、空気スペー
ス３０の存在により、本発明の応答性は測定結果によれ
ば時定数が０．００５秒と非常に速いものとなる。すな
わち熱感知センサ２２と２４は空気の流れの変化に非常
に速く応答できることになる。

本発明において、ヒータ２６は空気の温度に対して一定
の温度となるように、ｌ駆動され、熱感知センサ２２と
２４は定電流で、駆動されることから、熱感知センサ２
２と２４の温度変化は抵抗値の変化として検知されるこ
とになる。これらの機能を実現するだめの回路例を第４
図及び第５図に示す。

第４図に示された回路はヒータ２６の温度を制御するだ
めのものであシ、第５図に示された回路は熱感知センサ
２２と２４の間の抵抗値の差に比例する信号電圧を得る
だめのものである。

本発明において周囲の空気の温度は、ノリコンの基板２
０をヒートシンクとして形成される比較抵抗３８によっ
てモニタされる。比較抵抗３８は、熱感知センサ２２．
２４及びヒータ２６と同様に格子状の・や−マロイによ
って構成されかつ／リコノの表面３６上に絶縁層２８と
２９に包１れて配置される。

絶縁Ｒｒｉ　２８と２９の厚さは合わせて０８μと非′
１：；に薄い／こめ相対的に熱伝尋がよくなることから
、これらの絶縁層の垂直方向を通して、熱感知センサ２
２，２４、ヒータ２６、比較抵抗３８にと熱が出入りす
ることになる。比較抵抗３８は絶縁層に包まれて基板２
０の表面３６に直接取υ例けられており、ヒータ２６が
まわりの温度より２００℃高く熱せられていても周囲の
空気の温度と０５℃以内の範囲にある基板２０の温度を
容易にモニタできることになる。すなわち比較抵抗３８
は、基板２０の温度を検知することにより、それとほと
んど一致する流れる空気の温度を検知することになる。

第４図に示される温度制御回路は、ヒータ２Ｇの温度を
、比較抵抗３８によって検出される周囲ｒｆｉｌｔ度よ
りも高い一疋温１隻にイ呆つだめのホイストノプリ、ヂ
回路４６により構成される。ここで前述したように本発
明の実施例では、この一定値は約２００℃に設定されて
いる。ホイストノプリ、ｆ″回路４６は、ヒータ２Ｇと
抵抗４０により一辺を、比較抵抗３８と抵抗／１２．４
４により一辺を構成している。アノゾ４８と５０からな
るＵ１分回路は、出力の電位を変化させることでブリ、
ヂ回路４６がバランスするように動作し、ヒータ２６に
よって消費される電力を一定に保つＪ：うにする。

第５図に示す回路は、この実施例において空気の流れの
上流に位置する熱感知センサ２２と、下流に位置する熱
感知セッサ２４との間の抵抗値の差を検出するだめのも
のである。この回路は、アンプ°７２からなる定電流電
源部５２と、アンプ６８（！ニア０からなる差動増巾部
５４から構成される。定電流電源部５２ば、１辺に高イ
ンピーダンス抵抗５６．５８と、他辺に零調用可変抵抗
６０及び熱感知セッサ２２，２４を有するホイストンプ
リ、ヂ回路を駆動する。差動増巾部５４の利得はＤＪ変
低抵抗６２より調整される。出力端６４（ｌ−ｉ熱感知
上７す２２と２４の間の抵抗値の差に比例する出力電圧
を出力する。

本実施例においては、アンニア’４−８　、５０　、６
６゜７２には４ケのアンプをもつＬＭ　３２４の各々の
アンプ０ｆ６：使用し、アンプ６８と７０には２ケのア
ンプをもつＯＰ　−，１０の各々のアンプを使用してい
る。

本９ｂ明で開示するセンサの特徴の１つとしては、広い
レンヂの空気の流れ速度に対して、熱感知セッサ２２と
２・１の感知する温度の差が大きくとれるようにと＋１
４成されている点があげられる。この結果、空気の流れ
速度の関数となる出力端６４の出力が大きくとれるので
、流速測定の精度が著しく高められ測定も容易となる。

この温度の差が大きくとれることを、本発明の具体的実
施例によって得られる第６図に示す。すなわち、空気の
流れで冷やされる上、流に位置する熱感知セッサ２２と
、ヒータ２６からの熱により熱せられる下流に位置する
熱感知セッサ２４という２つのセッサの出方を結ひつけ
ることで、大きな温度差の効果が得られるのである。こ
の熱することと冷やすことを結ひつけて大きな温度差を
得るためＫは、（１）　熱感知センサ２２．２４を空気
に対して比較的強く熱的に結合させることが必要となる
。

すなわち熱感知セッサ２２．２４かシリコンの基板２０
から実質的に熱的に絶縁されなくてはいけない。そして
これは、薄膜部月３２゜３４を包む窒化シリコン膜の長
手方向にｅＯっだ方向の熱伝導率が比較的小さいという
ことと、簿膜部材３２．３４と基板２０の間に約１２５
μの深さで正確に形成される空気ス被−ス３０により可
能となる。

（２）　この実施例において空気の流れの上流に位置す
る熱感知セッサ２２を大きく冷やすことが必要となる。

これには熱感知センサ２２の温度を商く設定する必要が
ある。そしてこれは、空気スに一ス３０ｆ：介すること
で熱感知セッサ２２をシリコンの基板２ｏがら熱絶縁す
ることと、薄膜部月３２の長手に沿った方向の熱伝導率
が小さいということと、ヒータ２６の温度を旨く設定す
ることによって可能となる。このヒータ２６の温度が高
く設定できるためにも、空気ス被＝ス３ｏを介してヒー
タ２６をシリコンの基板２０から熱的に絶縁することと
、−薄膜部材３２．３４の長手に７１）っだ方向の熱伝
導率が小さいということが必要である。

（３）　この実施例において空気の流れの下流に位置す
る熱感知セッサ２４を、ヒータ２６がらの熱を伝えるこ
とで大きく熱することが必要となる。これは空気スペー
ス３ｏを介することで熱感知セッサ２４をシリコノの基
板２゜から熱的に絶縁することと、薄膜部利３４の長手
に沿った方向の熱伝導率が小さいということと、ヒータ
２６の温度を高く設定することによって可能となる。こ
のヒ〜り２６の温度が高く設定できるためにも、空気ス
被−ス３０を介してヒータ２６をシリコンの基板２０か
ら熱的に絶縁することと、薄；漠部拐３２．３４の長手
に沿っノこ方向の熱伝導率が小さいということが必要で
ある。

（４）熱感知セッサ２２と２４の中ノｂと、ヒータ２６
の工、ヂ部の間の距離を最適な値に選択する必要がある
。

第７図には、空気の流れ速度が０のときの理想化された
空気の温度力イ１」曲線７４と、空気の流れ速度がある
任意な値のときの理想化された空気の温度分布曲線７Ｇ
と、理想的に狭ばめられだ熱感知セッサ２２と２４の最
も適切な配置距離を示す。

ヒータ２６に対して流れの上流側は空気で冷やされるこ
とから、この温度分イ！Ｊ曲線はこの側で距離の関数で
ある△Ｔ１という値だけ下げられることになる。ここで
、この△１゛１はヒータ２６の上域側のニップからＤ　
Ｉ　ｌ、１ｉＩｆれた位置で最も大きくなる。

一方、流れの下流側はこの流れによって伝わる熱で距離
の関数である△Ｔ２という値だけ温度が上がることにな
る。ここでこの△Ｔ２は、ヒータ２６の下流側のエッヂ
からＤ２離れだ位置で最も大きくなる。ＤＩとＤ２は等
しい値である必要ばないが、流れの速度がＯのとき流速
セッサからの出力がＯとなるようにするために、流れ速
度が０のときには熱感知セッサ２２と２４の温度は等し
くしなくてはならない。このだめ本発明の望ましい実施
例としては、熱感知セッサ２２，２／Ｉが実際には「１
］をもっていることを考慮し、熱感知セッサ２２の中心
までの距内１（ＤＩと熱感知セッサ２４の中心１での距
離Ｄ２を等しくとる必要がある。

これから、ＤＩとＤ２が等しいという条件の下で、符号
を考えなければ流速セッサの出力は最大となるので、熱
感知セッサ２２上にわたる△Ｔ１の平均値と、熱感知セ
ッサ２４」二にわたる△Ｔ２の平均値の金側が最大とな
ることになる。以上のことはおる適当な位置で起こるこ
とがみつけられており、数百フィート／分の流れ速度の
速度レンヂにおいては、このＤＩ（−Ｄ２）のｆ直はヒ
ータの巾のほぼ］／２の長さである。

従来技術による流速セッサではわずかな６１Δ度差しか
得られなかったのに対し、本発明では具体的数値を示す
ならば、８６０ｃｒｎ／秒の流れ速度においては△Ｔｌ
の平均値と△Ｔ２の平均値の合劃が約５０℃と比較的大
きくとれる。これｔよ、長手方向の伝導率の小さい非常
に薄い窒化シリコンの膜で薄膜部材３２．３４を包んだ
ことと、熱感知セッサ２２，２４及びヒータ２６を空気
で囲むように空気スペース３０を設けたことで、熱感知
センサ２２，２４及びヒータ２６をシリコンの基板２０
から熱的に絶縁できるようになったことから可能になっ
たのである。熱感知センサ２２，２４及びヒータ２６の
下に形成される空気スに一ス３０の巾とくぼみの深さの
寸法を正確につくるには、後述する精密エツチング技術
により実現される。この空気ス被−ス３０が精度よく形
成されることにより、センザチ、７″間の熱的絶縁性の
ばらつきを均一にすることができる。すなわち、センザ
チ、ゾ間の空気の流れに対する応答のばらつきを均一に
することができる。

従来技術では、これらのセッザエレメ７１−　ｕ、シリ
コンチップのような基板に埋められるとか密着させられ
るとかいうような構成がとられていた。

このだめ、センサエレメントの有意な温度差を取り出す
りめに、センサエレメントをヒータの巾に比較して長い
雨期（だけヒータから離ず必要があった。しかしとのよ
うな従来技術で得られる温度差は、熱的な絶縁を基に構
成される本発明のそれに比べ、Ｉ／１００程度の小さな
ものにすぎないのである。

う・・ナマイらの従来技術を例にとるならば、ヒータと
セッサのエレメントはタンタル酸リチウム板上に刺着さ
れている。（タノタル酸リチウムの固有伝導度はシリコ
ンのそれよりも小さいが、窒化ノリコノのそれよりも７
０％も大きな値を示す）。

ヒータとセッサのエレメントは少なくとも６０μの厚さ
を有するタンタル酸リチウム板に密着されて取付けられ
ている。この６０μという値は、本発明の薄膜部材３２
．３４を包む窒化シリコン膜の厚さである０８μという
値に比ベア５倍も厚いものなのである。リチウム基板に
密着しだヒータエレメントと、そのニップから０〜５０
０μの間の距離に広がって配置されるセンサエレメント
との間の熱の伝導は、センサとヒータとの間の空気を介
するものより、６０μのリチウム基板を介するもので支
配されてしまうのである。すなわち、ヒータは空気によ
って効果的に取囲まれてはいないだめ、ヒータから七ノ
ザへの熱の大部分１ｒｊ　’Ｊチウム基板を通して伝わ
ってしまうことになる。この結果、この５００μの巾を
有するセッサば、本発明に比べ、空気の流れに対してわ
ずかな温度のＩ［Ｉｊしか変化できないことになる。こ
こで本発明のセンサは、ヒータのエッヂから０〜Ｉ　０
０　ｔｔの間の距離に広がって配置される。

従来技術に対しての本発明のもう１つの長所は、熱感知
センサ２．２　、２４及びヒータ２６を７リコンの基板
２０から効果的に熱絶縁させるために設けられる空気ス
綬−ス３０である。これにより前述したように、シリコ
ンの基板２０の温度はおおよそ０５℃以下という、はと
んど無視できる温度上昇に押えることができることにな
る。このため、本発明では、流速に対する出力特性は、
シリコン基板とそれを支持する・・ウノノグといったも
のとの間の熱的接触に・全く依存しないということにな
る。これに対し従来技術では、士ンザの出力特性は取イ
マ］け本体との熱的接触に大きく影響されていた。事実
、ラハナマイらのセッサにおいても、出力特性は、取（
＝Ｊけ構造の方法に大きく影響されている。ヒュイノノ
グらの従来技術においても、シリコンチップ０の固定台
か流速に対する出力特性を悪くしていることが述べられ
ている。・ぐメソ０フテンらの従来技術においても、シ
リコンチップの熱的なショートを最小にするだめにノリ
コンチノゾを普通に使われている２００μから５０μに
と薄くしているが、このために固定台からの熱伝導によ
り感度の低下を受け易くなる。マリンらの従来技術にお
いても、熱的もろさを防ぐために長い／リコンの細片が
用いられているが同様に固定台の影響を受けてしまうこ
とになる。

本発明の２番目の長所は、広い流速レンゲにわたって、
熱感知セッサ２２と２４の温度の差の直線性がよい点に
ある。従来技術においては、この温度の差は、流れ速度
の平方根に比例している。

この依存性のだめに、放物線的な出力特性として知られ
ているように、流れ速度がＶのときに流速がある値変化
すると、２つのセッサの温度の差は増分特性であるから
、流速が速くなるほど変化は小さいものになってし甘う
。その結果、電子回路のノイズやドリフトによって誤差
を受け易くなるのである。本発明は流速の変化に対して
の出力特性の直線性が良好であるとともに、例えば０〜
１０１６ｃｎ１／秒あるいはそれ以上の流速領域で得ら
れる電気出力信号が増巾しないでも大きく取れるため、
速い流速測定においてもドリフト等による誤差をほとん
ど無視できる程度にまで減らすことができる。本発明に
よるセッサの、流速に対するこの温度差の典型的な出力
特性を第８図に示す。

この図には合わせて、ヒューイノングらのセッサのｑＪ
ｊ性も比較のために示しである。

具体的な実施例として前述したように、本発明のセッサ
において、ヒータ２６の全抵抗値ハ第４図に示した回路
により、任意の周囲〃１度において一定となるように１
駆動される。上述したような直線性のよい特性は、ヒー
タ２６の近傍の温度分布に傾斜がある領域（第７図参照
）の大部分をカバーするように十分広くまだ適切に配置
されだ熱感知センソ゛２２と２４を用いることで得られ
る。

このような構成にあって、熱感知セッサ２２の内Ｆ５Ｖ
ｓエッヂ７６は、ヒータ２６の近接エッヂ７８に極めて
隣接（例えば５μのＡｄｉｔ　＋１１　）　して配置さ
れている。空気の流れがないとき、近接工、デフ８から
この程度離れた近傍の空気温度はほとんど近接工、デフ
８の温度に一致する。具体的実施例として、熱感知セッ
サ２２と２４はおおよそ１００／ＬのＴｌ＋を有してい
ることから、熱感知セッサ２２の外部エッヂ８０はヒー
タ２６の近接工、デフ８からおおよそ１００μ離れて配
置されている。空気の流れがないとき、この１００μ程
度離れた位置での空気温度は、ヒータ２６の温度より周
囲の空気温度すなわちノリコン基板の温度に近いものと
なる（第７図参照）。このため、熱感知セッサ２２の外
部エッヂ８０は、遅い空気の流れ速度でも簡単に／リコ
ンの基板２０の温度近くに冷やされてしまう。一方、熱
感知セッサ２２の内側部分はヒータ２６により密接に熱
的に結合されているので、周囲の空気温度まで冷やされ
るまで、速い空気の流速に容易に応答する。熱感知セッ
サ２２の各々の格子部からの温度変化効果が合成される
と、１）ＩＩＸれの上流に位置するこのセッサのθ花速
に対する温度特性は、広い流速レンゲにわたってより一
定なものとなる。この特性は、はぼ従来技術の場合に相
当するヒータの工、デから離れたいかなる位置にある１
つの点あるいは１つの線形素子による特性と、対照をな
すものである。本発明の望ましい具体例により実測され
た熱感知センサ２２の、広い流速レンゲにわたってのこ
の直線性のある温度特性を第６図に示す。

流れの下流に位置する熱感知センサ２４については、空
気の流れによる熱伝達により抵抗値の増加が発生ずるが
、上流に位置する熱感知セッサ２２の空冷による抵抗変
化よりは小さいものである。しかし本発明では、熱感知
センサ２４の内部エッヂ８’ｌとヒータ２６の近接エッ
ヂ８６との間隔ｉｄ　５　／ｌ　、熱感知センサ２４の
外部エッヂ８８とヒータ２６の近接エッヂ８６との１１
」］隔はおおよそ１００μと、（ｉＬ来技術に比べて近
接しているので、ヒータ２６から熱感知セッサ２４への
空気の流れによる熱伝導は広い流速レンゲにわたって効
果的なものとなっている。主に？と気スイース；う０に
よるこの効果的な熱伝達と熱感知センサ２４の熱的絶縁
により、広い流速レンゲにわたって、６ｉｉ；速の増加
とともに熱感知センサ２４の温度が太きく」ニガ、する
ことになる。本発明の望捷しい具体例により実測された
、下流に位置する熱感知セッサ２・１の流れ速度に対し
ての７副度変化を第６図に示す。

上流に位置する熱感知センサ２２と、下流に位置する熱
感知センサ２４の流速に対する特性を合成すると、第８
図に示す特性が得られる。この図から、ヒュイノングら
の従来技術の特性カーブと比較して、広い流速レンゲに
わたって直線性がある点、そして大きな信号レベルが得
られる点がわかる。

本発明のセッサの流れ速度に対して大きな出力特性を有
するという利点の１つとしては、＋ノサ寿命を長くし乱
流の影響からのがれるために０１［、れ速度を減するこ
とが望１れているような分野への適用を促進させるとい
う点がある。また本セッザでは、空気の流れがノリコン
基板面に乎行となることと、シリコン基板面上に流れの
遅い表面層が形成されるので空気の流れの速い領域は実
質上この表面層から離れることになることから、薄膜の
熱感知センサ２２．２４及び薄膜ヒータ２６は、空気に
含まれる粒子の衝突による損傷からまぬがれることがで
きるという利点もある。

第２図において図式的に表わした熱感知セッサ２２．２
４及びヒータ２６を、一実施例である第９図に詳細に示
す。開口部８２ば、後述するエツチングを容易とするた
めに窒化ノリボン内に刻まれる。す〜ド部９２と・ぐ−
マロイ板９０は、フィルム部月３２と３４上における対
称的な熱伝達特性を保証するために対称的に作られる。

この実施例では、薄膜部材３２と３４の大きさは、おお
よそ中１５０μ、長さ３００μである。熱感知セッサ２
２．２／Ｉ及びヒータ２６の厚さは００８μであり、熱
感知セッサ２２，２４の抵抗値は７４０Ωで、ヒ〜り２
６の抵抗は８４０Ωである。熱感知セッサ２２．２４の
大きさは、おおよそ＋１］　１００μ、長さ１７５μで
ある。前述したように、熱感知セッサ２２と２４はヒー
タ２６から１ライン巾（５ｌＬ）分、離れている。すな
わち、熱感知セッサ２２の内部工、デフ６はヒータ２６
の近接工。

デフ８から５１１．熱感知セッサ２４の内部エッヂ離れ
ている。本発明の他の実施例については、特に述べない
ならば熱感知セッサ２２．２４及びヒータ２６の厚さは
００８μであり、格子を形成する線の巾は５μで線間の
距離は５１１であり、この格子は８０％の二、ケルと２
０係の鉄からなるパーマロイで構成されているものとす
る。本発明に述べられている他の寸法と同様に、これら
の値は実際のデバイスにおいて使われた適切なものでは
あるが、アゾリケー／ヨンに応じて変えるべきものであ
るからして、これに限定するものではない。

本発明の他の実施例を第１０図に示す。第９図に示され
る実施例と同様に、第１０図に示す実施例も、空気スペ
ース３０ｆ：架橋する３２Ａ、３／ＩＡとラベル千ｊけ
された２つの薄膜部材から構成される。そして、分割さ
れたヒータ２６Ａが用いられておす、薄膜部材３２Ａｌ
にこのヒ、−夕２６Ａの半分が薄膜部材３４．　Ａ上に
このヒータ２６Ａの残り半分が配置される。セッサ２２
Ａ、２４Ａｆｄ、前述した熱感知センサ２２．２４より
狭く、その大きさは、おおよそｒｌＪ９０μ、畏さ１７
５μである。その上、セッサ２２Ａと２４Ａは、ヒータ
２６Ａから２５μと、前述した実施例よりも離れて配置
される。すなわち、セッサ２２Ａのエッヂ７６Ａはヒー
タ２６Ａのエッヂ７８Ａから２５ｔｔ。

セッサ２７ＩＡのエッヂ８４Ａはヒータ２６Ａの工７ヂ
８６Ａから２５μだけ離れて配置されている。

この実施例では、薄膜部月３２Ａ、３４Ａの大きさは訃
およそ中１５０μ、長さ３５０μであり、セッサ２２Ａ
、２／ＩＡの抵抗値は６７０Ωで、ヒータ２（３Ａの抵
抗値は８４０Ωである。史に第１０図の実施例において
は、薄膜部′Ａｔ　３２　Ａと、３４Ａは、・ぐ−マロ
イ板９６によって強化された連結部９４により連結され
る。この連結部９４は、薄膜部４Ａ　３２　Ａと３４Ａ
を同一平面」二に保つだめの役割を果す。ソー１゛部９
２Ａは、勤膜部月３２Ａ。

：３　ｌＩ　Ａの中心部の強度を増すために、薄膜部利
３２Ａ、３４Ａの中心線に沿って配置される。

Ｔ’　（Ｉｉ！ｉ実験によれば、同じ流れ速度について
みるならば、第１０図の実施例の出力は、第９図の実施
例の出力より約１００％も太きいものであった。

しかしながら、これらの実験において、第９図の実施例
は第１図に示すようにチ、〕の中心位置に配置させたが
、一方第１．０図の実施例はヂ、ノの、７＃Ａに配置さ
せた。そのため、第１１図に示すように空気スペース３
０Ａの上流部分が開かれるが、あるいは第１２図に示す
ように空気スに一ス３０ＡＡの下流部分が開かれること
になり側壁により遮られないので、空気がより流れ易く
なってしまうことになる。第１１図の配置例と第１２図
の配置例ては、とちらもチップの中心に配置する第９図
の配置６゜例より出力特性は大きくなるのであるが、第
１１図の方が第１２図よりもかなり大きな出力を示した
。第１０図の実施例が第９図の実施例より大きな出力を
／］ミした点について、配置４位置の違いからきている
のか、設言１」二の違いからきているのか、あるいはそ
の両方が関与しているのか、いまだ判明していない。第
１１図の実施例においては、基板２ＯＡの先端エッヂの
少なくとも一部分を取り除くという変更ができることを
古き留めておく。

すなわち、例えば基板２ＯＡの部分１１８を線１２０の
ところまで取り除くことで、１’−４Ｉ膜部利３２Ａの
先端エッヂの露出を大きくさゼでいくといったことであ
る。そして、第１１図の実施例が、チップの中心に配置
された第９図の実施例よりがなり大きな出力」も性を示
したことについては、少なくとも以下に示す２つの観点
から説明され得ることを届き留めておく。第１の点は、
ｉｉ」述したように第１Ｉ図の実施例では空気ス綬−ス
３０Ａの上流部分が開かれるので、側壁によって遮られ
ない流れを受けることになるからである。このように、
この薄膜部月３２Ａと３４Ａ、特に３２Ａの先端エッヂ
部はより流れを受け易くなることになる。吊２の点は、
第１９図に示すように、／リコノ基板２０Ａの先端エッ
ヂから始まる自由流速包絡線３７Ａが、第１８図に示す
／リコノ基板２０の先端エッヂから始まる自由流速包絡
線３７より、薄膜部拐３２　Ａ　、　：３４Ａを高速の
流速に近く置いていることがわかる。包絡ｎ涙３７の場
合、第１８図に示す薄膜部層３２．３４は、第１９図に
示す薄膜部層３２　Ａ　、　３４　Ａに比べ速い流れ速
度に対して速くなることから、速い流速に露出されるこ
え とも少なくなる。

第１３図に示す実施例では、セッサ２２ｃ。

２４Ｃとヒータ２６Ｃば、空気スに一スを架橋する別々
の薄膜部材上に配置されている。この実Ｍｊ例では、ヒ
ータ２６ｃはセッサ２２Ｃ，２／ｌｃ’の近い方のエッ
ヂから５０μ離れて配置される。すなわち、ヒータ２６
Ｃの工、デフ８Ｃはセッサ２２Ｃの工、デフ６Ｃから５
０　／４、Ｌ−タ２６ｃのエッヂ８６Ｃはセッサ２４Ｃ
のエッヂ８４Ｃがし５０μシフ１１１れて配置される。

この実施例では、セッサ２２Ｃ，２／ＩＣ及びヒータ２
０Ｃの抵抗値Ｑ；１１０００Ωで、大きさはおおよそｒ
ｌ」Ｉ　３５μ、長さ１５０μである。そして；３つの
架４ｇ　＠１（の人ささばおおよそ＋１］　１５０μ、
長さ３ＧＯμである。・ぞ−マロイ板９０Ｃは薄膜部利
の強；シｔζ゛　ｊ〜だめと、リード部９２Ｃからみて
架橋部の両端の熱伝達特性をほぼ同じものとするために
加えられる。

第１３図に示すセンサの出力特性ｔよ、第９図及びＰＡ
ＩＯ図に示すセッサの出力特性よりかなり小さなもので
あった。これは、ヒータ２６Ｃとセンサ２２Ｃ，２４Ｃ
との間を５０μと広げたことと、セッサの１１］を大き
くしたことでセンサとヒータとの中心線の距断１が広が
ったことに起因していると考えられる。従って第１３図
の実施例と関連づけて第７図を参照するならば、セッサ
２２Ｃと２４Ｃの中心線は適切な距離Ｄ１．Ｄ２よシか
なシ離れて配置されることになり、その結果、一定の流
れ速ＩＷにおいてセッサ２２Ｃと２４Ｃとの間で得うれ
る平均的温度差はかなり小さくなってし捷うのである。

第７図に関連して前述したように、１つのセッサ全体に
わたっての△Ｔ１の平均値と、１［１方のセッサ全体に
わたっての△Ｔ２の平均値の合剖値を最大にするように
することが重重しい。これは理想的には、抵抗値は非常
に小さなものとなるが非常に狭いセッサエレメントを使
うことで、最も適切に実行できるであろう。しかしなが
ら実用的な回路的考堅から、センサの抵抗値は少なくと
も１００Ω以上は要求され、７００Ωから１００．０Ω
の間にあることが望ましいのである。この要求と、薄膜
部相構造の長さにかかる実際的制限と、電流密度上の制
限と、これらと関連する抵抗素子の薄膜の厚さとを結び
つけると、適当な抵抗値を実現するために、セッサ格子
の巾は少なくとも７５μは必要であるということになる
。これらのことから、重重しい実施例のセッサの巾はそ
れ程狭くできなくて、多少の［ＩＪを有することになる
。

第７図に示された理想的な温ｊ（カーブ上のΔ′Ｎの平
均値と△Ｔ２の平均値の合計を最大にするためには、［
１］が７５μかそれ以上という結果となったが、センサ
のエッヂをヒータのエッヂに近つけなくてはならないた
め、第９図の実施例において、窒化シリコンの空間を通
してヒータからセッサのエッヂに伝わる重重しくない熱
は無視できるものではなくなる。従って出力特性も最大
となろうというものよりは小さくなってしまう。５μと
いうわずかなスペースにしたことにより、実４川された
出力特性は従来技術の３〜５倍であったが、第１０図の
実施例の出力特性とはほとんど同じかむしろいく分小さ
なものであった。これらの考察の結果から次の結論が導
き出される。実施例において、他の寸法を等しいま捷に
して窒化シリコン膜の厚さ０８μを厚くすると、流速に
対する出力特性が大きく低下することになる。これは、
厚さを増すと、これを通しての熱伝導が増加することで
、セッサはヒータにより密接に熱的に結合されてし甘う
ことになるからである。

第１３図の実施例の考えられる欠点としては、ヒータと
２つのセンサが空気ス４−スを架橋する別々の薄膜部利
上にあることから、製造過程を通しての色々外線類の物
理的変形といっだもので、ヒータとセッサの１部が同一
平面でなくなりがちになることにある。この欠点に、第
９図及び４４１０図の実施例では実質上無視てきるもの
であることに１１慈しておく。すなわち、各々のセッサ
はＩ■接同−薄膜部利上にあるヒータの一部にｌ！＋’
ｉ　（／Ａするので、ヒータとセンサはほぼ同一平面上
にあることが保証されるのである。

第１４図に示す実施例において、連結部９４Ｉ〕によっ
て連結された薄膜部月３２Ｄ、３４Ｄは、各々その上に
ヒータ２６Ｄとセッサ２２Ｄ、２４Ｄの半分ずつを直列
に配置して、空気ス被−ス上に架橋されている。センサ
２２Ｄと２４Ｄの１．４ｂ　的バランスを保証するため
に、・や−マロイ（Ｄ格子２２　Ｄ。

２、ＩＤ、２６Ｄと）ｅ　−マａイ板９０Ｄ、９０ＤＤ
及びリード部９２Ｄは、１８００の回転対称を有してい
る。ノｅ−マロイ板９０Ｄは、薄膜部拐の中ｌシ・線に
沿った強度を増すために設けられ、・ｐ−マロイ板９０
ＤＤｌｄ薄膜部利の中心線に沿った強度を増すとともに
、対称的な熱伝達特性を惟えるだめのものである。この
実施例において、空気の流れは、今まで述べた薄膜部材
の横方向に沿って合わされる実施例とは異なり、典型的
にはｌし１膜部利の長さ方向に合わされる。セッサ２２
Ｄ、２４Ｄｉ”；ＩＩ。

比１．＆的狭く、各セッサの半分の大きさは＋ｉ＞　７
５μ、Ｉｕさ＋３５μである。ヒータ２６Ｄのエッヂと
セッサ２２Ｄ、２４Ｄは２５μ離されている。各薄膜部
材上に、セッサ２２Ｄ、２４Ｄ及びヒータ２６Ｄの半分
ずつをもたすことが、同一平面を保証することを助けて
いる。第１４図の実施例において、各薄膜部材の大−き
さけ中１５０μ、長さ４８０ノｔてあシ、ヒータ２６Ｄ
の抵抗値は］３００Ωで、−Ｌン＋Ｊ−２２Ｄ　、　２
４　Ｄｔｙ）抵抗値ＵＩ０５０Ωである。この実施例の
流れに対する出力特性は、前述した実施例に比べて小さ
なものである。これば、７（４７膜部拐の下の空気の流
れが比較的小さいことと、センサが空気ス被−スの壁に
ょシ近いためシリコン基板と熱的により密接に結合され
ていることに起因している。

第１５図に示す実施例では、空気スに一スを架橋する薄
１模部月Ｑｉ１つにより構成されていて、流、ｆ′Ｌは
典型的＋／Ｃは薄膜部利の長さ方向に合わされる。

この薄１厘部月の太きさはおおよそ）ｌ’Ｊ　］　５０
μ、長さ４８０μであり、ヒータ２５Ｅの抵抗値は７１
０Ω、センサ２２Ｅ、２４Ｂの抵抗値は４４０Ωである
。抵抗値が小さい点と、エレメントが１つの薄膜部利上
に配置されている点を除けば、この実施例は実質的に第
１４図の実施例と同一のものであり、ノ９−マロイ板９
０Ｅとリード部９２ＥＥは薄膜部旧の中心線に沿った強
度を増し、リード部９２Ｅと９２　ｇ　ＦＪは１８０°
の熱的な対称性を与える。

今捷でに述べた実施例では、ヒータと２つのセンサは互
いに分離された電気エレメントであった。

これに対して、第１６図と第１７図に示される流速セン
サは、単一の抵抗格子から構成されている。

そしてこの格子は、これから述べるように、ヒータとし
てばかりでなく２つのセッサとしても丁ａ能するのであ
る。すなわち、第１６図に示す実施例は、電圧取出し口
９８，１００を有する′電気的抵抗性の格子２６Ｆから
構成され、この電圧取出し口は、全抵抗の各々の終端と
における抵抗区間の電圧の測定ｆ：可能としている。図
示されている′電圧取出し口９８　、１．００は、１４
本からなる格子の各々の両端の４本の格子線を取り出し
ているが、これに限らず望む倒木の格子線数を取出すこ
とも可能である。史に、取出し部分と非取出し部分（中
火部分）との間の空間も、斥されている１本線「１］の
空間から変更することも可能である。

図に示されているように、電気的抵抗性の格子２６Ｆは
、薄膜部月３２Ｆの中央の面積のほとんどを占めている
。格子２６Ｆの格子線は、薄膜部拐３２Ｆの長手方向に
対して平行に配置される。

格子２　（ｉ　Ｆの全抵抗値は１５１ＯΩで、電圧取出
し１コ９８．＋００ｉｄ、全抵抗値の両終端とにより区
切られる３３０Ωの抵抗区間の測定を可能とならしめて
いる。格子２６Ｆを空気スペース３０の上に支持する薄
膜部４′Ａ’　３２　Ｆの大きさは、図示された実施例
においては、おおよそＩｔ−Ｊ　］　５０μ、長さ４０
０７ｃである。パーマロイ板１０６と１０８は電気的に
絶縁されていて、薄１戻部利３２Ｆを強化するために使
われている。

第１４図、第１５図、１ｇ１７図に示された実施例にお
いては、ヒータと士ノザは薄膜部制の長手方向に？Ｌ）
って配置されており、空気の流れも図示されているよう
に典型的には薄膜部制の長手方向と平行になるように配
置される。空気の流れが励膜部月の４．７．ｌｉ方向に
合わされたとき表面の形状で小さな乱流が発生ずるｒｉ
丁化性があるのに対して、これらの実施例の長所は、こ
の小さな乱流を引き起こさない連続的な表面を保証する
ということにある。第１４図の実施例に関連して述べた
ように、空気の流れを薄膜部材の長手方向に合わせる実
施例の考えられる欠点としては、空気の流れを薄膜部月
の横方向に合わせる実施例と比べ、薄膜部利の下の空気
の流れが小さくなることである。

ソー８８部１０２．１０４を第４図に示すような回路に
接続することで、格子２６Ｆは、周囲より約２００℃高
い温度にと自己加熱されることになる。そのような温度
においては、格子２　Ｇｆ＝”の全抵抗値はおおよそ２
５００Ωになる。空気の流れは典型的には博１摸部材３
２ＦのＩｉ４方向に向けられるため、下流側よりも」二
煎、側をより冷やすことになる。２つの電圧取出しロス
間が同一であるとするならば、空気の流れがないときは
、電圧の差は０である。空気の流わがちるときに！・よ
、２つの電圧取出しロス間に温度差が生じるためｆｌｒ
ｃ抵抗１直に差か４Ｌじ、電圧差がづ１ζ生ずる。この
１４辺Ｅ差が空気の流れ速度に対応するセッサの出力と
なる。

４１７図に示される実施例は、抵抗性の格子２６　Ｇの
格子線が薄膜部月３２Ｇの中ノし）　１４ｉ１に対して
直交するように配置されている点と、空気の流れが典型
的には薄膜部拐３２　Ｇの中上・線に対して平行に向け
られている点を除けば、第１６図の実施例と実質的に同
一のものである。第１７図の実施１夕１１において格子
２６Ｇの全抵抗値は１４２０Ωで、電圧取出し１１９８
　Ｇ　、　１００　Ｇと全抵抗値の各終端との抵抗区間
の抵抗ＩｌＯ′はｌｌ　２０Ωである。

・Ｊ’ｙ　、１０図及び４λ１７１ン１の実施例の格子
の全抵抗値は、典型的には約２５℃において、おお」：
そ５００Ωから２　＋）　００ΩのψＬ１．Ｉノｌの値
にある。全抵抗値の各終ｙｉｉ：と電圧取出し１１との
１！（抗区間の］」（抗値は、典型的にケよ格子の全抵
抗値のおおよそ２０％から４０％の・１（１χ囲の値に
ある。この実施１夕１１に７１ミされたその他の・やラ
メータと同様に、これらの・やラメータの値も一例にす
きず、これに限定するものではない。

こｉｔに竹わる流床センサのイ１へ成としては、空気ス
波−ス３０を横切る１つあるいは複数の薄膜部月に吊ら
される、２つの自己発熱性の抵抗素子を有するものが考
えられる。ここで１つの抵抗素子は他の抵抗素子に対し
て下流に置かれ、どちらの抵抗素子もヒータ及びセンサ
として交互に働くように構成される。すなわち、上ｊｔ
ｉ：の抵抗素イが周囲に対して一定温度置くなるように
熱せられると、下流の抵抗素子の温度が検出される。そ
して２つの抵抗素子はその哉能を交代し、その１）１１
にセンサとして働いた抵抗素子が今度は周囲に対して一
定ｌ晶度高くなるように熱せられ、残りのもう１つの抵
抗素子の温度が検出されることになる。このように２つ
の抵抗素子は各々、自己発熱モー１・゛と温度検出モー
ドを交互に切換えていく。すなわち、抵抗素子が温度検
出モー１゛にあるときは、自らの発熱によって熱せられ
ることＱまなく、自己発熱モードにある他の抵抗素子に
よって熱せられることになる。自己発熱モードで同じ温
度に熱せられるようにされているならば、空気の流れが
ないとき、温度検出モードにおける各々の抵抗素子は、
はとんど同一の温度に熱せられることになるであろう。

このように、空気の流れがないという状態のもとでＣよ
、２つのｉ＋ルス化された温度信号の差はほとんど０に
なる。そして空気の流れがあるときには、下流の抵抗素
子は上流の抵抗素子よりも熱せられることになることか
ら、２つの抵抗素子の温度信号に有意な差が生じ、その
結果、流れ速度信号が得られることになる。

他のこれに替わる速度センサの構成としてば、空気ス被
−ス３０を横切る１つあるいは複数の薄膜部拐に吊らさ
れる、３つの抵抗素子を有するものが考えられる。ここ
で中央の抵抗素子は自己発熱され、隣接する抵抗素子は
自己発熱しないようにしておき、しかも中央の抵抗素子
は、自己発熱の温度パルスの増加と減少が電流・ξルス
の也」二と底において熱的な平衡に近づくようなパルス
中と間隔を有する電流・ξルスによって発熱されるよう
構成される。ここで典型的には、この・ξシス１１］と
・Ｐルス間隔は等しく設定される。センサとして働く２
つの抵抗素子は、空気を介しての熱伝達により発熱・や
ルスに対応するものを感知する。すなわち、先に述べた
ように空気の流りに影響されて、発熱パルスυよセンサ
素子内に対応する発熱・ぐルスを引き起こす。抵抗素子
をパルスで発熱させるだめの回路は、一定の温度で発熱
させるいわばＤＣモードに要求される回路よりはかなり
複雑となるが、応用上いくつかの利点が得られる。例え
ば、この構成の流速センサの出力は、実際−ヒ、２つの
セ７ザ累子によって感知される温度・ぐルスに対応する
電圧・ξルスを引き算することによって得られる。すな
わち、２つの交流パルスの差が出力されることになる。

このような交流成分の出力は、流速センサと信号処理回
路との間に電圧絶縁が要求されるようなときには、都合
がよい。他の利点としては、センサとして働く２つの抵
抗素子の抵抗値のわずかな変化の違いにより引き起こさ
れる流速測定の誤差を小さくすることができるという点
がある。この抵抗値の変化の違いは、例えばセンサの汚
れとか酸化の違いにより引き起こされる。

２つのセンサの交流電圧の差をとることによって、こう
いう誤差はなくすことはできないが小さくすることはで
きることになる。なぜなら１．差をとることによって、
酸化とか？５れとかによるセンサの抵抗値の変化は、抵
抗値そのものの変化としてではなくて交流・ぞルスのわ
ずかな変化としてとらえられることになるからである。

これから、出力の電比誤差の大きさは、おおよそ、セン
サの・ぐルス抵抗値に対する抵抗値の比と等しくなる因
子寸で減少させられることになる。この因子の大きさは
調べたところでは、第９図の実施例のおおよそ２の値か
ら他の実施例のおおよそ１ｏの直重で広がっている。−
Ｐルスモ−１゛の使い方は応用上望ましいのであるが、
信号処理回路が複雑になることから、本発明の実施例に
おいては必ずしも必要なものではないし典型的には用い
られていない。なお・ξルスモードの動作では、・モル
ス的に熱するプこめにヒユーレッド・クッカー１゛社の
３３１０というノア／クン、ンノエネレータを用いた。

そのような回路は、ノリコノのｊ、ｌ＞板２０上、すな
わち領域１１６において集ＡＪＩｉ化させることがり能
である。

本センザを製造するプロセスには、（１００）の結晶面
を有するノリコンウニ・・−が用いられ、これの表面３
６には窒化シリコンの絶縁層２９が形成される。この絶
縁層２９は典型的には、＋ｏｏｏ；ｊの厚さであり、普
通の低圧ガス放電のスバ、タリング技術によりイ」着さ
れ形成される。次に、典型的には８０％の二、ケルと２
０％の鉄からなるパーマロイの一様な層を、８００Ｘの
厚さをもって窒化シリコン膜上に、ス・や、タリングに
ょ９伺尤させる。

適当なフォトマスクとフォトレノストトエッヂンダ液を
使うことにより、第２図の２２　、２４　。

２６．３８に示すような・ぐ−マロイのユレメノトが描
かれる。

そして２番目の窒化７リコノの絶縁層２８が、ス・やツ
タにより付着される。この層の厚さは典型的には４ｏｏ
ｏＸであり、抵抗素子を酸化から防ぐために形成される
。

薄膜部材３２　、３　ｌｌを形成するだめに、開１−１
部８２（他の実施例でｄ二８２Ａ、）ｉ２Ｃ，８２Ｄ。

ｅｔｃとラベル付されている）が、窒化シリコンを通し
て（１００）結晶面の７９３７表面寸で工。

チングされる。開口部８２の大きさは、はとんど股引上
の選択の問題である。破線１１４（他の実施例てｔま１
１４Ａ、ＩＩ／ＩＣ，］、］、４Ｄ、ｅｔｃとラベル刊
されている）が空気ス被−ス３ｏのおお上その形状を表
わしている。

最後に、窒化ノリコノをいためない異方性の工７チノダ
液を使い、制御された方法により、薄膜部＋Ａ’　：３
２　、３４の下のシリコンをエツチングする。

工、チンダ液としてｕ、ＫＯＨとイノプロノ々ノールア
ルコールを混合したものが適している。空気スに一ス３
０の傾斜面は、エノチンダ液に対して抵抗性のある（１
．１＋）あるいは他の結晶面により四重れている。空気
スペース３ｏの底面は、工。

チンダ液に対してほとんど抵抗性のない（１００）結晶
面であり、薄膜部Ａ’Ａ　３２　、３４から一定の距離
すなわち１２５μの深さの位置におかれている。

この深さは、エツチングの時間を加減することで実現さ
れる。空気ス４−スの深さを制御するだめに、ホウ素を
ドープしたようなエツチングを停止させるスト７ブ層を
用いることもできるが、本発明の形成には特に必要では
ない。エツチングの時間を加減することで、空気ス投−
ス３０の深すは約３μの精度もしくは約２％で制御でき
ることになる。この精度が、薄膜部材を取り囲む空気ス
綬−スの熱伝達特性と、空気の０１１．れ速度に７１す
るも性の正確な再現性を導き出すことになる。

第３Ａ図に示されるような片持ちば−りの薄膜部材の下
や、第３図に示されるような架橋する薄膜部材の下を有
効的に削りとるために、第２図に１１０として示される
薄膜部月３４の［α線エッヂは、シリコンの［＋、　Ｉ
　Ｏ］結晶軸に対して０でない角度１１２をもって配置
される。（本発明においては、薄膜部月の直線エッヂも
しくは軸を、シリコンの［１１０］結晶軸に対しである
角度で配置するという内接も含んでいるが、Ａ’ｆ　Ｉ
反部月の工７ヂを直線に形成しない、もしくは軸が容易
に決定で＠ないような形に薄膜部相を形づくることもあ
りうる。しかしながらこれから述べるように、薄膜部Ｈ
の配置は、このアンダーカットを最小時間で実現するよ
うな角度をもって配置される。）角度１１２をほぼ４５
°とすることによって、薄膜部利の下を削シとる時間は
最小とすることができる。す」に角度を０°としないこ
とで、第３図に示されるような両端が接続しているブリ
、ヂの製作がｉ’ｊＪ能となるのである。すなわちこの
ような架橋する薄膜部旧ば、薄膜部旧の直線エッヂをほ
ぼ［］　１０　］　１１Ｎ＋１方向に配置させだのでは
形成することができない。これは薄膜部旧の直線エッヂ
が［：　、＋　１０　］　：１１１＋方向に配置されて
いると、この直線エッヂに沿ってさらされる（＋＋］）
結晶面に対して、異方性のエッヂノブ液が削りとってい
かないことからきている。

角度１１２を／Ｉ　５°にすると、半導体と畜膜部旧と
の支持境界面をすばやく丸め、平たんにすることになる
。これにより、４５°に角度を持たない場合に発生する
窒化シリコンの絶縁層２９の下の２つの（ＩＩ＋）結晶
面の交差点における応力集中点をなくすことができる。

前述したように、いくつかの応用例においては、２つの
薄膜部４Ａを連結手段を用いて連結することが望ましい
。（この連結手段としては、例えば第１０図の連結部９
４や第１４図の連結部９４．　Ｄを参照）。第１０図に
おいて、連結部９４は、各々の蔭膜部制と空気スペース
３０の底との間のス（−スを一様に保つように働く。す
なわちこれらの間の熱伝達特性の一様性を保つとともに
、デバイス内での特性の均一性を補助するのである。同
様な理由により、前述したように１つの薄膜部４Ｊ上に
は、抵抗素子を１つもしくはそれ以上の素子を配置する
か、１つの素子と他のエレメントの一部を同時に配置さ
せた方が好都合である。（第１゜２．９，１０．１１，
１２，１４．１５図参照）。

第９図の薄膜部材３２と３４の架搗部の両終瑞にみられ
る小さな工、チング用の長方形の開Ｉ」部８２は、薄膜
部旧３２と３４の下の／リコンの基＆２０のアンダーカ
ッｌ’ｔより形成しやすくするために設けられる。しか
しながら、このような小さなエッヂング用の長方形の開
１」部８２がなくても、セッサの性能はＭｉｎｉ足され
る。

第３図及び第３Ａ図には、第１１図及び第５図に示され
るような回路の集積化のだめの領域１１６も示されてい
る。これらに示された実施例において、薄膜部旧の典型
的な大きさは、ｒ’ｌＪ　］　２７μ〜１７８μ、長さ
２５　ｌｆ　Ｉｔ〜５０８μ、厚さ０８μ〜１２μであ
る。典型的には・ぐ−マロイからなる、熱感知セッサ２
２，２４、ヒータ２６、比較抵抗３８は、おおよそ８０
０人（典型的には８００Ｘから］　６００　Ｘの間にあ
る）の厚さで、その抵抗１直は室ｔ！Ｍす寿わち２０〜
２５℃において、おおよそ２００Ω〜２０００Ωの１ｔ
１１にある。なおノぐ−マ［１イの抵抗値は、ｆｌｉｒ
ｔ度が（ｉ温から４００℃になると、おおよそ３倍の値
に上昇する。パーマロイ格子の線１１］は約５μで線間
も約５μとすることができる。空気スペース：３０の深
さは典型的には１２５μであるが、この深さはおおよそ
２５μから２５０μの間で容易に変えることができる。

７リコノの基板２０の厚さは、典型的には２００μであ
る。

以上に示したこれらの値は一例にすぎず、これに限定す
るものではない。

薄膜部旧の大きさが」二連の典型的なものであると、熱
’ＩＪ−’ｌｔｃは非常に小さなものとなる。薄膜部旧
とヒータと熱感知セッサの熱容量が極めて小さい点と、
これらが窒化シリコン層という薄い絶縁手段により基板
に支持されることで熱的に絶縁されている点と、これら
を取り囲む空気スに一部の存在により、応答時間は非常
に短いものとなる。実測されたところでは時定数は０．
００５秒であった。

したがって熱感知セッサが空気の流れの変化に対して非
常にすばやく応答できる。また、望むならばヒータを５
０　Ｈｚもしくはそれ以上の周波数で・ぐルス的に駆動
させることも用油となる。

ヒータ２６の動作温度は、典型的には１００℃〜４００
℃の間に設定されるが、望ましい動作温度としては周囲
に対しておおよそ２　（ｌ　Ｏ℃高く設定する。パーマ
ロイ素子を用いるならば、これはわずか２〜３　ｍＷの
電力にて実現できる。こういう電力レベルであれば集積
回路で対応できるので、前述したように望むならばセッ
サとともに同じブリコン基板上に製作することも１丁能
である。

２５℃において６００Ωから１０００ΩのＩ＋４１の抵
抗を有するヒータ抵抗素子を使うならば、２〜３Ｖの電
圧、２〜３　ｍｋの電流を用いることで適切な動作温度
になるための電力消費を与えることになる。父、本実施
例において、パーマロイのヒータ素子の抵抗値を６００
Ωから１０００Ωの間に選択したのは、エレクトロマイ
グレーンヨノによる素子の損傷という因子もあるからで
ある。エレクトロマイグレーンヨンとは、電流密度があ
る臨界値を越えるとき、物質の移動によって引き起こさ
れる導電体内部の損傷メカニズムであり、温度に依存し
ている。・や−マロイに関してのこの臨界１直は２５℃
において］、ＯＸ］ＯＡ／ｃｍのオーダである。望まし
い実施例として、ヒータ素子の抵抗値は典型的には６０
０Ω〜１０００Ω、線ｄ］ば５μ、そして厚さは０．０
８μに設定されているので、電流密度は実質的に約０．
６　Ｘ　］　Ｏ１７ｃｍより小さなものとなる。この程
度の電流密度では、エレクトロマイグレーショノは有害
な因子ではない。

工業上で用いられている標偲の温度セッサのインピーダ
ンスは１００Ω程度である。しかしながら本発明の目的
からして、そのような小さい抵抗値のセッサは、本発明
の実施例において用いられている２５℃で（う００Ω〜
１０００Ωの抵抗値を有し厚さがおおよそ０．０８μの
ものに比べて、望ましいものではない。例えば、製造す
る上で、上流と下流に位置する２つの熱感知セッサの抵
抗値は０１係の程度の精度で一致させることが望ましい
。この一致は、より高い抵抗値を使うことでより容易と
なる。その上より高い抵抗値のセッサを用いれば、ノリ
コンチアゾ上のリード部に関係する抵抗値の違いといっ
た重重しくない影響も減することができる。更に、空気
の流れがわずかに変化したことによる電圧の変化を、小
さな電流で正確に得るようにするだめには、より高１／
−１抵抗を使うことが必要となってくる。加えるに、小
さな電流を使えば、熱感知セッサ自身の自己発熱を避け
ることができる。この場合、この熱感知セッサの自己発
熱は、ヒータの熱の場を変化させ、空気の流れに対する
温度感度を減少させるのであるが、そうひどい影響とは
ならない。加えるに、熱感知センサに流れる電流が大き
くなると、空気の流れかないときの２つのセッサの間の
色々な不一致といった望ましくない影響を大きくしてし
まうことになる。

製造上の目的からすれば、ヒータと熱感知セッサの両方
の・ぞ−マロイの厚さを同じに選べば、より＋ｖｊｊｔ
Ｗになり、より経済的になる。この観点から、前述した
ように本実施例でも、ヒータと熱感知セッサの抵抗値は
、典型的には００８μ厚の・ぐ−マロイにより似たよう
な値であるとともに容易に実現できる値となっている。

沢山の４画中の応用に関しても、本発明の望寸しい素子
は、前述してきたように、）ｅ−マロイの抵抗素子であ
る。薄膜部制３２．３／ｌが薄い窒化シリコン層に包ま
れているので、ノξ−マロイ素子は空気による酸化から
防がれて、４（１０℃を越す温度のヒータ素子としても
用いることが円曲となる。このパーマロイ素子の抵抗の
温度依存性は白金と類似しており、どちらも０℃におい
て４００（１ｐｐｍの抵抗ｌ晶度係敬をイ１している。

しかしながら、本発明の構造に対しては白金よりも・ぐ
−マロイの方が優れている。白金も温度検知用の抵抗素
子として普通に使われているが、パーマロイは白金のお
およそ２倍の抵抗値を有するという利点がある。

しかも、薄膜状でみるならば、・ぐ−マロイの抵抗（ｍ
＋度係数は８００〜１６００Ｘの厚さで最大をとるが、
一方、白金は少なくとも３５００Ｘの厚さになってしま
う。が−マロイの抵抗温度係ｄはおおよそ１６００ｘの
厚さで最大となるが、本発明で８００Ｘｆ：選んだのは
、抵抗値が２培になる点と、抵抗温度係数も１６００Ｘ
の値かられずかに小さいにずきないからである。従って
８００Ｘの厚さの・ξ−マロイ素子を用いることで、白
金に要求されるわすか１／８の表面積で同じ抵抗値を実
現できることになる。すなわち、・ぐ−マロイを使うこ
とでヒータとセッサの熱効率を増せるとともに、要求さ
れる表面積を小さくできるので価格も下けられることに
なる。

すなわち、本発明においては、開示したように、・ξ−
マロイ素子は微小構造の温度変化検出セッサ素子とヒー
タ素子の両方に用いられる。

史に・ξ−マロイからなるヒータとセッサを１μイ々度
の１ソさの窒化シリコンの絶縁層中に包み込むことで、
特に高い温度で問題となる酸化の現象に対しての保強膜
を提供している。窒化シリコンの絶縁層は、ノリコン基
板からパーマロイ素子を熱的に絶縁する機能も有する。

そして窒化シリコンは、エツチングに対して高い抵抗性
を有していることから、薄膜部利３２　、３４の＝Ｊ−
法を精度よ〈コントロールすることもできる。咀に、こ
の窒化ソリコノのイ１しているエツチングに対して高い
抵抗性の特注から、突気スに一部３０の深さを工。

チノグにより２５〜２５０μといったように深くできる
ことになる。この空気ス綬−スは、最も重要である熱伝
達因子を決定する。

以上のように、本発明の望ましい実施例としては、開ｊ
Ｊ：、　Ｌだような微小構造とのかね合いから、・Ｑ−
マロイで熱感知センサとヒータを形１ｊｋする。

窒化／リコノの絶縁層は支持用材料として、寸だ望む構
造を形成するために必要なエツチング時間を実現するだ
めの保護的拐刺として用いられる。

更に前述したように、薄膜部材を／リコノ結晶面に対し
て適切に配向させることで、人工的な工。

チノグ停止手段を便りことなく望む＋１４造を形成でき
るとともに、最小時間で削りとることがてき妬ことにな
る。史に、異方性のエツチングを用いることで２５〜２
５０μといった深い空気ス被−スを形成することにより
、抵抗素子を集積化半導体デバイスに普通に配置する方
法に比へて、大きな熱的絶縁か実現されることになる。

本発明の要旨は、実施例に述へてきたものに限定される
ものではない。例えは、熱感知セッサ素子やヒータ素子
はパーマロイに限きるものでＩｉなく、適切なものであ
れば何でもよい。他の例としては、酸化亜鉛膜のような
焦電型拐料や、薄いフィルム状の熱電対や、半導体材料
のサーミスタ膜や、パーマロイ以外の好捷しい抵抗７１
１□ｈ度係敬をもつ金属膜があるであろう。注意しなく
ではいけないことは、本文では時々、測定される流れの
媒体としては空気であることを述べてきだが、本発明は
他の沢山のガス性の物質に対して応用できるものである
ことを加えておく。すなわち、本発明の応用上の目的か
らして、゛′空気″と使われる言葉の意味は、一般的な
ガス性の物質を含んでいると定義することにする。

【図面の簡単な説明】

第１．２，３．３Ａ図と第９〜１７図には、本ざ９明の
実施例を示す。第４図と第５図には、本発明に使う回路
例を示す。第６．７，８，１８゜１９図には、本発明の
ｌ侍性図を示す。 ２０　一基板、２２．２４・熱感知セッサ、２６・ヒー
タ、２８．２９・−絶縁層、３０　空気ス被−ス、３２
．３４　薄膜部制。 特許出ノ舶人　・・ネウェル・インコ−ポレーテ、ド代
理人　弁理士松　下　義治 第３図 ２Ｒ 第３図△ 第５図 第１５図

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気中に保持される薄膜のヒータと、空気中に保
   持されるとともに上記ヒータの対向する両側面に配；ξ
   される１対の薄膜の熱感知センサからなる流速−トノサ
   。
2. （２）　薄膜のヒータと、１対の薄膜の熱感知セッサと
   、半導体基板からなる流速七／ヴであって、上記半導体
   基板は、上記ヒ−りと上記熱感知セッサのほとんど大部
   分を上記半導体基板と非接触な状態にし、かつ上記熱感
   知センサを上記ヒータの対向する両１！！ｌ而に配置す
   べく、上記ヒータと上記熱感知セッサを保持してなるこ
   とを特徴とする流速セッサ。
3. （３）　薄膜のヒータと、１対の薄膜の熱感知センサと
   、空気ス波−スを有する半導体基板からなる流速七ノツ
   であって、上記空気スペースを架橋して上記ヒータ及び
   上記熱感知センサを上記半導体基板に接続させることで
   上記ヒータと上記熱感知セッサのほとんど大部分を上記
   半導体基板と非接触な状態にさせるとともに、上記熱感
   知センサを上記ヒータの対向する両１１１１面に配置さ
   せてなる手段を具備してなることを特徴とする流速セッ
   サ。
4. （４）　薄膜の絶縁層に包まれた薄膜のヒータと、上記
   ヒータの対向する両側面に配置される刈膜の絶縁層に包
   捷れだ１対の薄膜の熱感知セッサと、柴気ス被−スを有
   する半導体基板からなる流速センサであって、上記ヒー
   タ及び上記熱感知七／−リは上記空気ス橡−スを架橋す
   る少なくとも１つの＃膜部相を形成することで、上記ヒ
   ータ及び上記熱感知セッサのほとんど大部分を上記半導
   体基板と非接触な状態にしてなることを特徴とする流速
   セッサ。
5. （５）　最上表面に形成される空気ス被−スを有する半
   導体基板と、薄膜の絶縁層に包捷れる薄膜のヒータと、
   上記ヒータの対向する両側面に配置される薄膜の絶縁層
   に包捷れる１対の薄膜の熱感知セッサからなる流速セッ
   サであって、上記ヒ−タ及び上記熱感知センサは少なく
   とも１つの薄膜部利を形成するとともに、上記薄膜部制
   は、上記ヒータ及び上記熱感知センサのほとんど大部分
   を上記空気スペース上に保持するために少なくとも１ケ
   所において上記半導体基板の最上表面に接続されてなる
   ことを特徴とする流速セフす。
6. （６）上記半導体基板は（］、　０．０　）結晶面と［
   ：１１０〕結晶軸を有するノリコンからなり、上記ヒー
   タ及び上記熱感知セッサは上呂己（１００）結晶面に対
   してほぼ平行となる平面上に配置されるとともに、上記
   ヒータ及び上記熱感知センサを上記半導体基板に接続さ
   せる上記薄膜部利が、上記（１，１０］結晶軸に対して
   ０°と異なる角度をもって形成されてなることを特徴と
   する請求の範囲第４または第５項記載の流速センサ。
7. （７）　上記０°と異なる角度は、はぼ４５°であるこ
   とを特徴とする請求の範囲第６項記載の流速センサ。
8. （８）上記ヒータは、被測定媒体の流れの有無にかかわ
   らず、周囲温度より一定の高い温度で駆動されてなるこ
   とを特徴とする請求の範囲第１．２゜３．４またけ第５
   項記載の流速センサ。
9. （９）　上記ヒータは、パルスモードで駆動されてなる
   ことを特徴とする請求の範囲第］、２．３゜４または第
   ５項記載の流速セッサ。
10. （１０）　上記熱感知セッサは、上記ヒータにびったシ
    と隣接させて配置されてなることを特徴とする請求の範
    囲第］、　、　２　、３　、４または第５項記載の流速
    セッサ。 （１υ　上記空気ス被−スは、その１部が１１１１壁を
    欠いていることを特徴とする請求の範囲第３．４捷たは
    第５項記載の流速セッサ。 ０諺　上記薄膜部拐は２つからなり、かつ上記各薄膜部
    拐は上記１対の熱感知セッサの各１つと上記ヒータの１
    部から構成されてなることを特徴とする請求の範囲第４
    または第５項記載の流速セッサ。 ０３　全抵抗値を有する抵抗素子からなる流速セッサで
    あって、上記抵抗素子は２つの電圧取出し［］を有し、
    上記各電圧取出し口は全抵抗値の各終端との間で区切ら
    れるセッサ抵抗区間の電圧の測定を可能とならしめるよ
    うに構成されてなることを特徴とする流速セッサ。 ０→　全抵抗値を有する薄膜の抵抗素子と、半導体基板
    からなる流速セッサであって、上記抵抗素子は２つの電
    圧取出しに１を有し、上記各電圧取出し口は全抵抗値の
    各終端との間で区切られるセン型抵抗区間の電圧の測定
    をｏＪ能とならしめ、かつ上記セッサ抵抗区間を上記セ
    ッサ抵抗区間を除いた上記抵抗素子の対向する両側面に
    配置せしめるとともに、上記半導体基板は、上記抵抗素
    子のほとんど大部分を上記半導体ノ、（板と非接触な状
    態に保持してなることを特徴とする流速セッサ。 （ＩＧ　全抵抗値を有する薄膜の抵抗素子と、空気ス浸
    −スを有する半導体基板からなる流速セッサであって、
    上記抵抗素子は２つの電圧取出し口を有し、上記各電圧
    取出し口は全抵抗値の各終端との間で区切られるセッサ
    抵抗区間の電圧の測定を可能とならしめ、かつ上記セン
    サ抵抗区間を上記セッサ抵抗区間を除いた上記抵抗素子
    の対向する両側面に配置せしめるとともに、上記空気ス
    被−スを架橋して上記抵抗素子を上記半導体基板に接続
    させることで、上記抵抗素子のほとんと大部分を上記半
    導体基板と非接触な状態にせしめてなる手段を具備して
    なることを特徴とする流速セッサ。 ００　全抵抗値を有する薄膜の抵抗素子と、半導体基板
    からなる流速セッサであって、上記抵抗素子は２つの電
    圧取出し口を治し、上記各電圧取出し］］は全抵抗値の
    各終端との間で区切られるセッサ抵抗区間の電圧の測定
    ’ｊ：　Ｌ】Ｊ能とならしめ、かつ上記セッサ抵抗区間
    を上記セッサ抵抗区間を除いた上記抵抗素子の対向する
    両側面に配置せしめるとともに、上記抵抗素子は尚膜の
    絶縁層に包捷れて少なくとも１つの薄膜部拐を形成し、
    上記半々ｆ体基板は上記薄膜部拐のほとんど大部分を上
    記半導体基板と非接触に保持してなることを特徴とする
    流速セッサ。 ０η　最上表面に形成される空気スに一スを有する半導
    体基板と、全抵抗値を有する薄膜の抵抗素子からなる流
    速セッサであって、上、Ｊ〔１抵抗素子は２つの電圧取
    出し口を有し、上記各電圧取出しＩ」は全抵抗値の各終
    端との間で区切られるセンサ抵抗区間の電圧の測定を用
    能とならしめ、かつｌ　１ｊ１２士ンサ抵抗区間を上記
    センサ抵抗区間を除いた上記抵抗素子の対向する両側面
    に配置せしめるとともに、上ｖ己抵抗素子は薄膜の絶縁
    層に包まれて少なくども１つの薄膜部制を形成し、−１
    −記薄膜部利は、上記ヒータ及び上記熱感知センサのほ
    とんど大部分を」二記空気スペース上に保持するために
    少なくとも１ケ所において上６己半得体基板の最」二表
    面に接続されてなることを特徴とする流速七ノ＠Ｊ。 （旧」二記半導体基板は（］　００　）結晶面とＣｌｌ
    ０：ＩＩ結晶ｌ′ｌｌｌ＋を有する／リコンからなり、
    １−記抵抗素子は上Ａｆ（ＪＯＯ）結晶面に対してほぼ
    モ行となる平面上に配置されるとともに、上１己抵抗累
    子を」二記半導体基板に接続させる上記薄膜部材が、上
    記［１１，０］結晶軸に対して０°と異なる角度をもっ
    て形成されてなることを特徴とする請求の鴫囲第１６ま
    たは第１７項記載の流速センサ。 （１’）　上記００と異なる角度は、はぼ４５°である
    ことを特徴とする請求の範囲第１８項記載の流速センサ
    。 翰　上記センサ抵抗区間は、十記セッザ抵抗区間を除い
    た上記抵抗素子から、被４ｊ１１定媒体の（Ａｆ、速の
    ある与えられる変化に対して、」二記セッザ抵抗区間に
    運ばれる熱がより大きく変化するような所望の距離だけ
    離されて配置されてなることを特徴とする請求の範囲第
    １３　、　］　ｌ＋　、　］　５　、　］　６捷だに第
    １７項記載の流速十ノν−０