KR20030079703A - 유량검출소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20030079703A
KR20030079703A KR10-2003-0019211A KR20030019211A KR20030079703A KR 20030079703 A KR20030079703 A KR 20030079703A KR 20030019211 A KR20030019211 A KR 20030019211A KR 20030079703 A KR20030079703 A KR 20030079703A
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Abstract

본 발명은 다이어프램부의 형상치수 검사용의 더미패턴에 의해 다이어프램부의 가장자리부의 위치를 규정하고, 고검출정밀도, 고신뢰성의 감열식 유량검출소자 및 그 제조방법을 얻는다.
더미패턴(12),(13)이 평판상 기판(1)상에 발열저항(4) 및 유체온도 측온저항 (5)을 둘러싸도록 형성된 프레임상의 제1패턴(12a),(13a)과, 제1패턴(12a),(13a)의 내주측에 형성된 프레임상의 제2패턴(12b),(13b)으로 구성되어 있다. 그리고, 제1및 제2다이어프램부(10),(11)의 가장자리부(10a),(11a)가 제1패턴(12a),(13a)과 제2패턴(12b),(13b)과의 사이에 위치하고 있다.

Description

유량검출소자 및 그 제조방법{THERMOSENSITIVE FLOW RATE DETECTING ELEMENT AND METHOD FOR THE MANUFACTURE THEREOF}
본 발명은 예컨대 내연기관의 흡입공기량을 계측하는 유량센서에 관한 것으로 특히 발열체를 구비하고, 발열체 또는 발열체에 의해 가열된 부분으로부터 유체로의 전열현상에 따라 유체의 유속 또는 유량을 계측하는 감열식 유량검출소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 14는 예컨대 일본국 특개평6-249693호 공보에 기재된 종래의 감열식 유량검출소자를 표시하는 정면도, 도 15는 도 14의 ⅩⅤ-ⅩⅤ선에 따라 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 14 및 도 15에서 제1 및 제2막(63),(64)이 단결정 규소로 되는 규소기판 (67)의 표면상에 분리되어 형성되어 있다. 그리고, 측정소자(61)가 제1막(63)상에 형성되고, 매체온도 측정소자(62)가 제2막(64)상에 형성되어 있다. 또, 단면이 사다리꼴 형상인 2개의 노치(69)가 규소기판(67)의 이면에 형성되어 프레임(66)이 제작되어 있다. 이 노치(69)는 제1 및 제2막(63),(64)에 도달하도록 형성되어 있다.
이에 따라, 제1 및 제2막(63),(64)이 프레임(66)으로 팽팽히 당겨져서 다이어프램 구조를 형성하고, 등온소자로서의 규소지지체(68)가 제1 및 제2막(63),(64)의 사이에 배치되어 있다.
또, 각각 측정소자(61) 및 매체온도 측정소자(62)에 접속되어 있는 전극단자 (65)가 프레임(66)의 표면상에 형성되어 있다.
다음에 이와 같이 구성된 종래의 감열식 유량검출소자(60)의 동작에 대하여 설명한다.
질량류, 예컨대 공기류가 도 14중 화살표 A로 표시되는 바와 같이 감열식 유량검출소자(60)의 표면에 흘려진다. 그리고, 전류가 전극단자(65)를 통하여 측정소자(61)에 인가되고, 측정소자(61)가 가열된다.
또, 측정소자(61)의 전기저항이 측정된다. 또한, 이 측정소자(61)는 저항이 온도와 함께 변화하도록 설계되어 있다. 이 측정소자(61)는 유통하는 공기류에 의해 냉각된다. 이 냉각의 정도는 유통하는 매체의 질량류에 의존한다. 그래서, 측정소자(61)의 가열전류가 일정하게 유지되어 있는 경우, 측정소자(61)의 저항을 측정함으로써 매체의 흐름에 세기를 검지할 수 있다.
또한, 매체온도 측정소자(62)는 측정신호에 대한 매체의 영향을 억제하기 위하여 사용된다.
이 종래의 감열식 유량검출소자(60)에서는 노치(69)를 에칭에 의해 형성되므로, 다이어프램부의 크기는 어느 정도의 흐트러짐이 있다.
그리고, 제1막(63)의 다이어프램부는 전주(全周)에서 프레임(66)과 접하고 있으므로 측정소자(61)에서 생기는 열의 일부가 공기류에 의해 냉각되지 않고, 다이어프램부를 통하여 프레임(66)에 전도된다.
그래서, 다이어프램부의 크기의 흐트러짐은 다이어프램부를 통하여 프레임 (66)에 전도되는 열량의 흐트러짐을 가져온다. 이에 따라, 유량검출특성이 감열식 유량검출소자(60) 사이에서 흐트러져 버리고, 정확한 유량검출이 될 수 없게 된다는 문제가 있었다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 가열체(측정소자(61))에서 생기는 열이 다이어프램부를 통하여 기판(프레임(66))으로 전도하는 열전도 경로에 열전도층을 형성하고, 가열체에서 생기는 열을 열전도층을 통하여 기판으로 전도하도록 한 감열식 유량검출소자가 예컨대 일본국 특개평9-43018호 공보에 제안되어 있다.
도 16은 예컨대 일본국 특개평9-43018호 공보에 기재된 종래의 감열식 유량검출소자를 표시하는 정면도, 도 17은 도 16의 ⅩⅧ-ⅩⅧ에 따라 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 16 및 도 17에서 다이어프램층(77)이 기판(71)의 표면상에 형성되고, 단면사다리꼴 형상의 노치(78)가 기판(71)의 이면으로부터 다이어프램층(77)에 도달하도록 형성되어 있다. 이에 따라, 다이어프램층(77)이 기판(71)에 팽팽히 당겨져서 다이어프램부(72)를 구성하고 있다.
또, 가열체(73) 및 온도센서(74)가 다이어프램부(72)상에 형성되어 있다.
또, 금속층으로 되는 열전도층(75)이 가열체(73) 및 온도센서(74)의 양측에서 다이어프램부(72)의 가장자리부를 덮도록 형성되어 있다.
또, 각각 가열체(73) 및 온도센서(74)에 접속되어 있는 전극단자(76)가 기판 (71)의 표면에 형성되어 있다. 또, 보호층(79)이 가열체(73), 온도센서(74), 열전도층(75) 등을 덮도록 피복형성되어 있다.
이와 같이 구성된 종래의 감열식 유량검출소자(70)에서는 가열체(73), 온도센서(74) 및 열전도층(75)은 다이어프램층(77)상에 감열저항막을 형성한 후, 사진제판기술 및 에칭기술을 사용함으로써 동시에 형성할 수 있다. 그래서, 가열체 (73), 온도센서(74) 및 열전도층(75)의 상대위치 관계는 고정밀도로 확보된다. 그리고, 열전도층(75)의 열전도율은 다이어프램층(77)에 비하여 대단히 크다.
또, 열전도층(75)이 다이어프램부(72)의 상대하는 2개의 가장자리부를 덮도록 형성되어 있다. 따라서, 가열체(73)에서 생기는 열은 다이어프램부(72)를 통하여 열전도층(75)까지 전도한 후, 열전도층(75)을 통하여 기판(1)으로 전도한다.
이에 따라, 다이어프램부(72)의 크기에 관계없이 가열체(73)로부터 기판(1)으로 전도되는 열량은 일정하게 되므로 감열식 유량검출소자(60)간에서의 유량검출특성의 흐트러짐이 억제되고, 정확한 유량을 검출할 수 있다고 하고 있다.
자동차의 내연기관에서는 40 ~ 50G(1G≒9.8m/s2)의 진동을 발생하고, 또 흡입공기의 유속이 200m/sec 이상에 도달하는 경우도 있다.
또, 백파이어가 발생한 경우에는 2기압에 가까운 압력이 감열식 유량검출소자에 가해지는 일도 있다. 그리고, 다이어프램구조의 감열식 유량검출소자가 이와 같은 기계적 스트레스를 받으면 다이어프램부의 크기가 설계치(목표치)에 대하여 큰 경우, 또는 다이어프램부의 형상에 이상이 있는 경우에는 다이어프램부가 파손되어 버린다는 문제점이 있다.
그러나, 종래의 감열식 유량검출소자(60)에서는 규소기판(67)을 에칭하여 다이어프램부를 형성하고 있으므로 다이어프램부의 크기는 어느 정도의 흐트러짐을 가지고 있다. 그 결과, 감열식 유량검출소자(60)에서의 유량검출 특성이나 유체온도 검출성능에 흐트러짐이 생겨 버리고, 정확한 유량검출이 될 수 없게 되는 동시에 자동차의 내연기관의 흡입공기량을 계측하는 용도에 적용하면 감열식 유량검출소자(60)의 파손사고를 발생시켜 버린다는 과제가 있다.
한편, 종래의 감열식 유량검출소자(70)에서는 다이어프램부의 크기의 흐트러짐에 기인하는 유량검출특성이나 유체온도 검출성능의 흐트러짐은 열전도층(75)을 형성함으로써 억제되나, 다이어프램부(72)의 크기를 설계치에 억제하려고 하는 사상은 없고, 자동차의 내연기관의 흡입공기량을 계측하는 용도에 적용하면 다이어프램부의 크기의 흐트러짐에 기인하여 감열식 유량검출소자(70)의 파손사고가 발생하여 버린다는 과제가 있다.
본 발명은 상술과 같은 과제를 해결하기 위하여 하게 된 것으로, 다이어프램부의 형상수치검사용의 더미패턴을 평판상기판이 표면에 설치하고, 이 더미패턴을사용하여 다이어프램부의 형상ㆍ치수를 용이하게, 정밀도 좋게 검사할 수 있도록 하고, 유량검출특성이나 유체온도 검출성능의 흐트러짐을 억제하는 동시에 다이어프램부의 대형화ㆍ형상 이상에 기인하는 손상사고의 발생을 억제하여 고검출정밀도ㆍ고신뢰성의 감열식 유량검출소자 및 그 제조방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 감열식 유량검출소자를 표시하는 정면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 화살표 방향에서 본 단면도.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 감열식 유량검출소자를 사용한 유량센서를 표시하는 정면도.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따라 화살표 방향에서 본 단면도.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 감열식 유량검출소자의 제어회로를 표시하는 회로도.
도 6은 감열식 유량검출소자의 불량예를 표시하는 정면도.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선에 따라 화살표 방향에서 본 단면도.
도 8은 감열식 유량검출소자의 다른 불량예를 표시하는 정면도.
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선에 따라 화살표 방향에서 본 단면도.
도 10은 감열식 유량검출소자의 또 다른 불량예를 표시하는 정면도.
도 11은 도 10의 ⅩⅠ-ⅩⅠ선에 따라 화살표 방향에서 본 단면도.
도 12는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 감열식 유량검출소자를 표시하는 정면도.
도 13은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 감열식 검출소자의 다이어프램부의 형상검사공정을 설명하는 도면.
도 14는 종래의 감열식 유량검출소자를 표시하는 정면도.
도 15는 도 14의 ⅩⅤ-ⅩⅤ선에 따라 화살표 방향에서 본 단면도.
도 16은 종래의 감열식 유량검출소자를 표시하는 정면도.
도 17은 도 16의 ⅩⅦ-ⅩⅦ선에 따라 화살표 방향에서 본 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 평판상기판, 2 : 지지막, 4 : 발열저항(저항체),
5 : 유량온도 측온저항(저항체), 6a ~ 6d : 리드패턴,
10 : 제1다이어프램부, 10a : 가장자리부,
11 : 제2다이어프램부, 11a : 가장자리부,
12 : 발열저항용 더미패턴, 13 : 측온저항용 더미패턴,
12a, 13a : 제1패턴, 12b, 13b : 제2패턴,
15a ~ 15b : 리드패턴, 16 : 발열저항용 더미패턴,
17 : 측온저항용 더미패턴,16a,17a : 제1패턴,
18b, 17b : 제2패턴,20,20A : 감열식 유량검출소자,
53 : 카메라(촬상장치),54 : 화상처리장치.
본 발명에 관한 감열식 유량검출소자는 평판상기판과, 이 평판상기판의 표면에 형성된 절연성의 지지막과, 이 지지막상에 형성된 감열식 저항막으로 되는 저항체와, 상기 평판상기판의 표면에 상기 저항체에 연결하도록 형성된 감열저항막으로 되는 리드패턴과, 상기 저항체의 형성영역 하부에 있는 상기 평판상기판의 부위를 이면측으로부터 상기 지지막에 도달하도록 제거하여 형성된 구형상의 다이어프램부를 구비한 감열식 유량검출소자에서 상기 다이어프램부의 형상치수검사용의 더미패턴이 이 다이어프램부의 가장자리부의 적어도 인접하는 2변의 외측 및 내측의 적어도 한쪽에 이 가장자리부에 따르도록 상기 평판상기판의 표면에 형성되어 있는 것이다.
또, 상기 더미패턴에 감열저항체로 형성되어 있는 것이다.
또, 상기 더미패턴이 상기 리드패턴의 일부로 구성되어 있는 것이다.
또, 상기 평판상기판이 표면을(100)면으로 하는 단결정 Si기판이고, 상기 다이어프램부가 Si결정 이방성 에칭에 의해 이 평판상기판을 제거하여 형성되며, 상기 더미패턴의 상기 다이어프램부의 가장자리부에 대향하는 에지가 Si결정방위의 <110>방위에 거의 평행인 직선으로 형성되어 있는 것이다.
상기 더미패턴이 프레임상의 제1패턴과, 이 제1패턴의 내측에 위치하는 프레임상의 제2패턴으로 구성되고, 상기 다이어프램부의 가장자리부가 상기 제1패턴과 상기 제2패턴과의 사이에 위치하고 있는 것이다.
본 발명에 관한 감열식 유량검출소자의 제조방법은 평판상기판의 표면에 절연성의 지지막을 형성하는 공정과, 상기 지지막상에 감열저항막으로 되는 저항체 및 이 저항체에 접속된 리드패턴을 형성하는 공정과, 상기 평판상기판의 표면에 다이어프램부의 형상검사용의 더미패턴을 형성하는 공정과, 상기 저항체의 형성영역 하부에 있는 상기 평판상기판의 부위를 이면측으로부터 상기 지지막에 도달하도록 제거하여 상기 다이어프램부를 형성하는 공정과, 상기 더미패턴과 상기 다이어프램부의 가장자리부와의 위치관계에 따라 이 다이어프램부의 형상치수를 검사하는 공정을 구비한 것이다.
또, 상기 더미패턴이 상기 다이어프램부의 가장자리부의 적어도 인접하는 2변의 외측 및 내측의 적어도 한쪽에 이 가장자리부에 따르도록 상기 평판상기판의 표면에 형성되어 있는 것이다.
또, 상기 다이어프램부의 형상ㆍ치수를 검사하는 공정에서는 촬상장치에 의해 상기 평판상기판의 화상을 표면측으로부터 취하고, 화상처리장치에 의해 취해진 화상에 따라 상기 더미패턴과, 상기 다이어프램부의 가장자리부를 식별하며, 상기 더미패턴과, 상기 다이어프램부의 가장자리부와의 위치관계로부터 상기 다이어프램부가 정상인지 여부를 판정하는 것이다.
또, 상기 다이어프램부의 형상치수를 검사하는 공정에서는 촬상장치에 의해 상기 평판상기판의 화상을 표면측으로부터 취하고, 화상처리장치에 의해 취해진 화상에 따라 상기 더미패턴과 상기 다이어프램부의 가장자리부를 식별하며, 상기 더미패턴과 상기 다이어프램부의 가장자리부와의 극간을 연산하며, 이 극간이 설정치내에 있는지 여부를 판정하는 것이다.
(발명의 실시의 형태)
이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면에 대하여 설명한다.
실시의 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 감열식 유량검출소자를 표시하는 정면도, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 화살표 방향에서 본 단면도이다.
여기서, 도 1에서는 유량검출소자에 대한 계측유체의 흐름방향을 화살표 A로 표시하는 동시에 구성을 알기 쉽게 하기 위하여 보호층이 제거되어 있다.
또, 도 1 및 도 2에서는 구성을 알기 쉽게하기 위하여 실제의 치수비로 그려져 있지 않다. 또한, 이하의 각 도면에서도 같다.
도 1 및 도 2에서 절연성의 지지막(2)이 실리콘으로 되는 평판상기판(1)의 표면(1a)의 전면에 형성되고, 감열저항막으로 되는 저항체로서의 발열저항(4), 저항체로서의 유체온도 측온저항(5), 리드패턴(6a ~ 6d), 발열저항용 더미패턴(12) 및 측온저항용 더미패턴(13)이 지지막(2)상의 소정위치에 형성되며, 또 절연성의 보호막(3)이 발열저항(4), 유체온도 측온저항(5), 리드패턴(6a ~ 6d) 및 더미패턴 (12),(13)을 덮도록 형성되어 있다.
또, 리드패턴(6a ~ 6d)의 단부가 보호막(3)을 제거하여 노출되고, 전극단자 (7a ~ 7d)를 형성하고 있다. 그리고, 전극단자(7a ~ 7d)가 와이어본딩 등의 방법에 의해 외부와 전기적으로 접속되고, 발열저항(4) 및 유체온도측은 저항(5)이 리드패턴(6a ~ 6d) 및 전극단자(7a ~ 7d)를 통하여 외부와 접속된다.
또, 발열저항(4) 및 유체온도 측온저항(5)의 형성영역 하부에 있는 평판상기판(1)의 부위가 각각 이면(1b)측에서 지지막(2)에 도달하도록 제거되어, 제1 및제2캐비티(9a),(9b)가 형성되어 있다.
이에 따라, 얇은 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)가 각각 제1 및 제2캐비티 (9a),(9b)상에 형성된다. 그리고, 제1다이어프램부(10)는 발열저항(4)을 지지막 (2)과 보호막(3)에 끼워서 되는 적층막이 그 주위를 평판상기판(1)에 보존되어 구성되고, 제2다이어프램부(11)는 유체온도 측온저항(5)을 지지막(2)과 보호막에 끼워서 되는 적층막이 그 주위를 평판상기판(1)에 보존되어 구성되어 있다.
또, 제1 및 제2캐비티(9a),(9b)는 단면사다리꼴 형상으로 형성되고, 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)는 장방형으로 형성되어 있다. 그리고, 발열저항용 더미패턴(12)은 제1다이어프램부(10)의 가장자리부(10a)의 4변 외측에 가장자리부 (10a)에 따라서 형성된 제1패턴(12a)과, 가장자리부(10a)의 4변 내측에 가장자리부 (10a)에 따라서 형성된 제2패턴(12b)으로 구성되고, 제1 및 제2패턴(12a),(12b)은 프레임상의 1변을 노치하여 리드패턴(6b),(6e)을 피하도록 형성되어 있다. 마찬가지로, 측온저항용 더미패턴(13)은 제2다이어프램부(11)의 가장자리부(11a)의 4변 외측에 가장자리부(11a)에 따라서 형성된 제1패턴(13a)과 가장자리부(11a)의 4변 내측에 가장자리부(11a)에 따라서 형성된 제2패턴(13b)으로 구성되고, 제1 및 제2패턴(13a),(13b)은 프레임상의 1변을 노치하여 리드패턴(6a),(6d)을 피하도록 형성되어 있다.
여기서, 지지막(2) 및 보호막(3)은 질화실리콘 등의 절연재료를 사용하여 제작되어 있다. 또, 발열저항(4), 액체온도 측온저항(5), 리드패턴(6a ~ 6d), 발열저항용 더미패턴(12) 및 측온저항용 더미패턴(13)을 구성하는 감열저항막은 저항치가 온도 의존성을 갖는 재료로 제작된 저항막이고, 예컨대, 백금, 니켈, 퍼머로이 등으로 제작된 저항막이다. 또, 제1 및 제2패턴(12a),(12b)은 제1다이어프램부 (10)의 형상치수의 목표치에 대하여 허용되는 형상치수로 형성되어 있다.
마찬가지로, 제1 및 제2패턴(13a),(13b)은 제2다이어프램부(11)의 형상치수의 목표치에 대하여 허용되는 형상치수로 형성되어 있다.
다음에, 이와 같이 구성된 감열식 유량검출소자(20)의 제조방법에 대하여 설명한다.
우선, 질화실리콘을 스퍼터, CVD 등의 방법에 의해 두께 0.4mm의 실리콘 기판으로 되는 평판상기판(1)의 표면(1a)의 전면에 두께 1㎛로 성막(成膜)하여 평판상기판(1)상에 지지막(2)을 형성한다.
계속해서, 백금을 증착이나 스퍼터 등의 방법에 의해 지지막(2)의 표면의 전면에 두께 0.2㎛로 성막한다. 그리고, 사진제판, 웨트에칭(또는 드라이에칭) 등의 방법을 사용하여 백금막을 패터닝하고, 발열저항(4), 유체온도 측온저항(5), 리드패턴(6a ~ 6d), 발열저항용 더미패턴(12) 및 측온저항용 더미패턴(13)을 형성한다.
또, 질화실리콘을 스퍼터, CVD 등의 방법에 의해 지지막(2)의 표면의 전면을 두께 1㎛로 성막하여 보호막(3)을 형성한다.
그후, 사진제판, 웨트에칭(또는 드라이에칭) 등의 방법을 사용하여 리드패턴 (6a ~ 6d)의 단부상의 보호막(3)을 제거하여 전극단자(7a ~ 7d)를 형성한다.
계속해서, 평판상기판(1)의 이면(1b)의 전면에 레지스트를 도포하고, 이면보호막(8)을 형성한다. 그리고, 사진제판 등을 사용하여 이면보호막(8)의 일부를 제거하여 에칭홀(14)을 형성한다.
그후, 예컨대 알카리에칭을 하여 평판상기판(1)의 이면(1b)측에서 지지막(2)에 도달하도록 평판상기판(1)을 제거하고, 제1 및 제2캐비티(9a),(9b)를 형성한다.
이에 따라, 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)가 제1 및 제2캐비티(9a),(9b)상에 형성된다.
여기에서는 KOH, TMAH(Tetra Methy1 Ammonium Hydroxide), NaOH 등이 에찬트로서 사용된다.
이와 같이 제작된 감열식 유량검출소자(20)에서 현미경을 사용하여 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 가장자리부(10a),(11a)가 제1패턴(12a),(13a)과 제2패턴(12b),(13b)과의 사이에 위치하고 있는지 여부를 검사한다. 그리고, 제1 및 제 2다이어프램부(10),(11)의 가장자리부(10a),(11a)가 제1패턴(12a),(13a)과 제2패턴 (12b),(13b)과의 사이에 위치하고 있는 감열식 유량검출소자(20)를 얻는다.
또한, 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)는 1.5mm ×2mm의 크기로 형성되고, 발열저항(4) 및 유체온도 측온저항(5)은 제1 및 제2다이어프렘부(10),(11)의 거의 중앙에 0.8mm ×1mm의 크기로 형성되어 있다.
그리고, 제1패턴(12a),(13a)은 (1.5mm + 50㎛) ×(2mm + 50㎛)의 내주형상을 갖는 패턴폭 10㎛의 일부 노치프레임상으로 형성되고, 제2패턴(12b),(13b)은 (1.5mm - 50㎛) ×(2mm - 50㎛)의 외주형상을 갖는 패턴 폭 10㎛의 일부 노치프레임상으로 형성되어 있다.
여기서, 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 형상치수의 목표치는 1.5mm ×2mm이고, 허용치는 ±50㎛로 된다.
다음에, 이 감열식 유량검출소자(20)를 사용한 유량센서(100)의 구성에 대하여 도 3 내지 도 5를 참조하면서 설명한다.
여기서, 도 3은 감열식 유량검출소자(20)를 사용한 유량센서(100)를 표시하는 정면도, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따라 화살표 방향에서 본 단면도, 도 5는 감열식 유량검출소자(20)의 제어회로를 표시하는 회로도이다. 또한, 도 4중 화살표 A는 공기류의 흐름방향을 표시하고 있다.
유량센서(100)는 도 3 및 도 4에 표시되는 바와 같이, 계측유체의 통로가 되는 원통상의 주통로(30)와, 주통로(30)의 내벽면으로부터 뻗어서 설치된 지지부재 (32)에 지지되어 주통로(30)내에 동축으로 배치된 검출통로(31)와, 주통로(30)에 부착되고, 제어회로기판(34)에 수납되는 케이스(33)와 케이스(33)에 부착되고, 유량센서(100)에 전력을 공급하며, 또한 출력을 빼내기 위한 커넥터(35)와 검출관로 (31)내에 배치된 감열식 유량검출소자(20)로 구성되어 있다.
그리고, 제어회로기판(34)과 감열식 유량검출소자(20)의 전극단자(7a ~ 7b)가 지지부재(32)내에 매설된 리드선(36)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또, 감열식 유량검출소자(20)는 평판상기판(1)의 표면(1a)이 계측유체의 흐름방향 A와 평행으로 되고, 또한 계측유체에 노출되도록 검출관로(31)내에 설치되어 있다.
이 유량센서(100)의 제어회로(40)는 도 5에 표시되는 바와 같이, 발열저항 (4) 및 유체온도 측온저항(5)을 포함하는 브리지회로(41)로 되어 있다. 또한, 도5중, 저항 R1, R2, R3는 고정저항, OP1은 연산증폭기, TR1은 트랜지스터, BATT는 전원이다. 그리고, 발열저항(4) 및 유체온도 측온저항(5)을 제외한 제어회로가 제어회로기판(34)상에 실장되어 있다.
이 유량센서(100)에서는 제어회로(40)는 도 5중, 점 P1의 전위와 점 P2의 전위를 대략 같게 하도록 작동하고, 발열저항(4)의 가열전류 IH를 제어한다. 그 결과, 발열저항(4)의 평균온도가 소정의 값에 유지된다.
예컨대, 계측유체의 유속이 빠르게 되면 발열저항(4)으로부터 계측유체로의 열전달이 많게 되고, 발열저항(4)의 온도가 내려간다. 그래서, 발열저항(4)으로부터 계측유체로의 열전달의 증가분을 보상하도록 가열전류 IH가 제어회로(40)에 의해 증가되고, 발열저항(4)의 평균온도가 소정의 값으로 유지된다.
이 가열전류 IH를 저항 R2의 양단에서 전압 Vout로서 검출함으로써, 유속 또는 소정의 유로단면적을 갖는 통로를 흐르는 유량이 검출된다.
여기서, 발열저항(4)의 저항치를 RH, 발열저항(4)의 평균온도 TH, 계측유체의 온도를 TA, 소정의 통로단면적을 갖는 통로(검출통로(31))를 흐르는 계측유체의 유량을 Q로 하면 식(1)이 성립한다.
IH2ㆍRH = (a + bㆍQn)ㆍ(TH - TA)ㆍㆍㆍ(1)
단, a, b 및 n은 감열식 유량검출소자의 형태에 의해 정해지는 정수이다. a는 유량에 의존하지 않는 열량에 상당하는 계수이고, 그 대부분은 발열저항(4)으로부터 평판상기판(1)에 전달되는 열전도 손실이다. 한편, b는 강제대류열 전달에상당하는 계수이다.
n은 발열저항(4)의 근방의 계측유체의 흐름의 양상에 의해 정해지는 값이고 약 0.5으로 된다. 또, 식(1)에서 a의 계수에 상당하는 열량은 유체검출에 기여하지 않는다.
그래서, (TH - TA)/RH를 TA에 관계없이 일정하게 함으로써, IH는 Q의 함수가 된다. 그리고, IH에 상당하는 출력이 유량센서의 검출유량출력으로 된다.
여기에서는 발열저항(4)과 유체온도 측온저항(5)이 브리지회로로 되어 있는 직접가열제어방식에 대하여 설명하였으나, 발열저항(4)의 근방에 측온저항을 설치하고, 측온저항과 유체온도 측온저항이 브리지회로로 되어 있는 방열제어방식에 대하여도 같다.
이와 같이 구성된 감열식 유량검출소자(20)에서는 제1 및 제2다이어프램부 (10),(11)는 에칭홀(14)을 평판상기판(1)의 이면(1b)에 형성하고, 이 에칭홀(14)로부터 평판상기판(1)을 에칭하여 형성되어 있다.
그래서, 평판상기판(1)의 표면(1a)에 형성되어 있는 발열저항(4) 및 유체온도 측온저항(5)에 대한 에칭홀(14)의 위치 어긋남 및 평판상기판(1)의 두께의 흐트러짐에 기인하여 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 치수 및 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)에 대한 발열저항(4) 및 유체온도 측온저항(5)의 위치는 어느 정도 흐트러짐이 생긴다.
또, 에칭홀(14)을 형성하는 공정에서 이면보호막(8)에 손상이 생긴 경우, 평판상기판(1)은 이면보호막(8)중의 손상된 부분으로부터도 에칭되는 것이 되며, 다이어프램 형상의 일부에 이상이 생겨 버린다.
여기서, 다이어프램부의 에칭불량에 대하여 도 6 내지 도 11을 참조하면서 설명한다.
도 6은 다이어프램부에 과대한 위치 어긋남이 발생한 감열식 유량검출소자를 표시하는 정면도, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선에 따라 화살표 방향에서 본 단면도, 도 8은 다이어프램부에 과대한 치수가 발생한 감열식 유량검출소자를 표시하는 정면도, 도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선에 따라 화살표 방향에서 본 단면도, 도 10은 다이어프램부에 이상한 형상이 발생한 감열식 유량검출소자를 표시하는 정면도, 도 11은 도 10의 ⅩⅠ- ⅩⅠ선에 따라 화살표 방향에서 본 단면도이다.
우선, 에칭홀(14)의 위치가 평판상기판(1)의 표면(1a)에 형성되어 있는 발열저항(4) 및 유체온도 측온저항(5)에 대하여 어긋나서 형성된 경우, 제작되는 감열식 유량검출소자(21A)는 예컨대 도 6 및 도 7에 표시되는 바와 같이 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 가장자리부(10a),(11a)의 일부가 제1패턴(12a),(13a)과 제2패턴(12b),(13b)과의 극간으로부터 밀려나온 상태가 된다.
또, 평판상기판(1)의 두께가 규정치 보다 얇은 경우, 또는 에칭홀(14)이 규정치수보다 크게 형성된 경우, 제작되는 감열식 유량검출소자(21B)는 예컨대 도 8 및 도 9에 표시되는 바와 같이, 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 가장자리부 (10a),(11a)가 제1패턴(12a),(13a) 하부에 위치한 상태가 된다.
또, 에칭홀(14)의 형성공정에서 이면호보막(18)에 손상이 발생한 경우 제작되는 감열식 유량검출소자(21c)는 예컨대 도 10 및 도 11에 표시되는 바와 같이,제2다이어프램부(11)의 가장자리부(11a)의 일부에 이상이 발생한 상태가 된다.
이와 같은 감열식 유량검출소자에서는 제1다이어프램부(10)가 전주(全周)에서 평판상기판(1)에 접촉되어 있기 때문에 발열저항(4)에서 생기는 열중, 제1다이어프램부(10)를 통하여 평판상기판(1)에 전도하는 열이 많고, 제1다이어프램부 (10)의 치수의 흐트러짐, 제1다이어프램부(10)에 대한 발열저항(4)의 위치 어긋남 및 제1다이어프램부(10)의 형상 이상이 발생되면 유량검출 특성이 흐트러지며, 정확한 유량검출이 될 수 없게 된다.
또, 유체온도 측온저항(5)은 유체온도의 변화에 대하여 응답성을 확보하기 위하여 제2다이어프램부(11)상에 형성되어 있으나, 제2다이어프램부(11)가 전주에서 평판상기판(1)에 접촉되어 있기 때문에 평판상기판(1)의 온도의 영향을 받기 쉽고, 제2다이어프램부(11)의 치수의 흐트러짐, 제2다이어프램부(11)에 대한 유체온도 측온저항(5)의 위치 어긋남 및 제2다이어프램부(11)의 형상 이상이 발생되면 유체온도 검출성능의 흐트러짐이 생겨 버리며, 정확한 유량검출이 될 수 없게 된다.
또, 자동차의 내연기관에서는 40 ~ 50G의 진동을 발생하고, 또 흡입공기의 유속이 200m/sec 이상에 도달하는 경우도 있다.
또, 백파이어가 발생한 경우에는 2기압에 가까운 압력이 감열식 유량검출소자에 가해지는 일도 있다.
그래서, 이들의 감열식 유량검출소자(21A),(21B),(21C)가 이와 같은 기계적 스트레스를 받으면 다이어프램부가 파손되어 버린다.
이 때문에, 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 치수, 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)에 대한 발열저항(4) 및 유체온도 측온저항(5)의 배치위치 및 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 형상은 소정의 흐트러짐의 범위내로 관리할 필요가 있다. 다이어프램 구조를 취하는 감열식 유량검출소자에서는 다이어프램부가 박막(薄膜)으로 구성되어 있기 때문에, 다이어프램부의 가장자리부를 평판상기판(1)의 표면(1a)측으로부터 검출하는 것은 용이하나, 다이어프램부의 치수를 검사하는데는 미크론오러의 계측이 요구되고, 대단히 곤란하게 된다.
이 실시의 형태 1에 의하면 발열저항용 더미패턴(12) 및 측온저항용 더미패턴(13)이 각각 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 치수의 허용치의 상한치수로 형성된 제1패턴(12a),(13a)과, 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 치수의 허용치의 하한치수로 형성된 제2패턴(12b),(13b)으로 구성되고, 제1 및 제2다이어프램부 (10),(11)의 가장자리부(10a),(11a)가 제1패턴 (12a),(13a)과 제2패턴(12b),(13b)과의 사이에 위치하고 있다.
그래서, 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 치수가 허용범위내에 있고, 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)에 대한 발열저항(4) 및 액체온도 측온저항(5)의 위치가 허용범위내에 있으며, 또 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 형상 이상이 없으므로 유량검출특성 및 유체온도 검출성능의 흐트러짐이 억제되고, 정확한 유량검출이 될 수 있는 동시에 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 손상사고가 억제되며, 신뢰성을 높일 수 있는 감열식 유량검출소자가 얻어진다.
또, 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 가장자리부(10a),(11a)가 제1패턴 (12a),(13a)와 제2패턴(12b),(13b)과의 사이에 위치하고 있는 것을 판정하면 되고,즉 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 치수를 계측할 필요가 없으며, 감열식 유량검출소자(20)의 검사가 용이하게 된다.
또, 발열저항용 더미패턴(12) 및 측온저항용 더미패턴(13)이 감열저항막으로 제작되어 있으므로 발열저항용 더미패턴(12) 및 측온저항용 더미패턴(13)을 발열저항(4) 및 유체온도 측온저항(5)과 같은 공정으로 제작할 수 있다. 그래서, 감열식 유량검출소자의 제조공정이 간소화되는 동시에 발열저항용 더미패턴(12) 및 측온저항용 더미패턴(13)과 발열저항(4) 및 유체온도 측온저항(5)과의 위치관계를 고정밀도로 확보할 수 있고, 유량검출특성 및 유체온도 검출성능의 흐트러짐이 억제된다.
또한, 상기 실시의 형태 1에서 평판상기판으로서 표면이(100)면으로 되는 단결정 Si기판을 사용하고, KOH, TMAH, NaOH 등의 알카리용액을 에찬트로 하여 Si결정 이방성 에칭에 의해 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)를 제작하는 경우에는 제1 및 제2패턴(12a),(12b),(13a),(13b)은 Si결정 방위의 <100>방위에 거의 평행으로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 알카리용액을 사용하여 Si결정 이방성 에칭을 하면 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 가장자리부(10a),(11a)는 <100>방위로 둘러싼 장방향으로 된다.
그래서, 제1 및 제2패턴(12a),(12b),(13a),(13b)과 제1 및 제2다이어프램부 (10),(11)의 가장자리부(10a),(11a)와는 거의 평행으로 되고, 형상ㆍ치수의 검사가 용이하게 된다.
또, 상기 실시의 형태 1에서는 발열저항용 더미패턴(12)은 제1다이어프램부 (10)의 가장자리부(10a)의 4변 외측에 가장자리부(10a)에 따라서 형성된 제1패턴(12a)과, 가장자리부(10a)의 4변 내측에 가장자리부(10a)에 따라서 형성된 제2패턴 (12b)으로 구성되어 있는 것으로 하고 있으나, 발열저항용 더미패턴은 이 구성에 한정되는 것이 아니고, 제1다이어프램부(10)의 가장자리부(10a)의 적어도 인접하는 2변 외측에 가장자리부(10a)에 따라서 형성된 제1패턴과 가장자리부(10a)의 적어도 인접하는 2변 내속에 가장자리부(10a)에 따라서 형성된 제2패턴으로 구성되어 있으면 된다.
또한, 측온저항용 더미패턴(13)에 대하여도 같다.
또, 상기 실시의 형태 1에서는 발열저항용 더미패턴(12)은 제1다이어프램부 (10)의 가장자리부(10a)의 4변 외측에 가장자리부(10a)에 따라서 형성된 제1패턴 (12a)과 가장자리부(10a)의 4변 내측에 가장자리부(10a)에 따라서 형성된 제2패턴 (12b)로 구성되어 있는 것으로 하고 있으나, 발열저항용 더미패턴은 이 구성에 한정되는 것이 아니고, 제1패턴(12a) 및 제2패턴(12b)의 적어도 한쪽에서 구성되어 있으면 된다. 또, 제1패턴(또는 제2패턴)은 프레임상 패턴이 한정되는 것은 아니고, 제1다이어프램부(10)의 가장자리부(10a)의 적어도 인접하는 2변 외측(내측)에 가장자리부(10a)에 따라서 형성된 L자상의 패턴이라도 된다. 이 경우, 다이어프램부(10)의 치수 및 위치어긋남의 검사공정에서 제1패턴(12a)(또는 제2패턴(12b))과 제1다이어프램부(10)의 가장자리부(10a)와의 간극을 계측하고, 계측치가 허용범위내인지 여부를 판정하는 것으로 된다. 또한, 측온저항용 더미패턴 (13)에 대하여도 같다.
또, 상기 실시의 형태 1에서는 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 치수형상의 목표치에 대한 허용치를 ±50㎛로 하는 것으로 설명하고 있으나, 이 허용치는 ±50㎛에 한정되는 것은 아니고, 감열식 유량검출소자의 사양에 의해 적의 설정되는 것이다.
실시의 형태 2.
도 12는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 감열식 유량검출소자를 표시하는 정면도이다.
이 실시의 형태 2에 의한 감열식 유량검출소자(20A)는 도 12에 에칭으로 표시되는 바와 같이, 리드패턴(15a ~ 15d)의 패턴에 제1 및 제2다이어프램부(10), (11)의 가장자리부(10a),(11a)의 4변 외측에 가장자리부(10a), (11a)에 따라서 형성된 제1패턴(16a),(17a)을 형성하고 있다. 또, 제1 및 제2다이어프램부(10) ,(11)의 가장자리부(10a),(11a)의 4변 내측에 가장자리부(10a),(11a)에 따라서 제2패턴(16b),(17b)을 형성하고 있다.
그리고, 제1패턴(16a) 및 제2패턴(16b)에 의해 발열저항용 더미패턴(16)을 구성하고, 제1패턴(17a) 및 제2패턴(17b)에 의해 측온저항용 더미패턴(17)을 구성하고 있다.
여기서, 제1 및 제2패턴(16a),(16b),(17a)(17b)은 제1 및 제2다이어프램부 (10),(11)의 치수의 목표치에 대하여 허용되는 치수로 형성되어 있다.
예컨대, 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 치수의 목표치를 1.5mm ×2mm으로 한 때에 제1패턴(16a),(17a)은 (1.5mm + 50㎛) ×(2mm + 50㎛)의 내주형상으로형성되고, 제2패턴(16b),(17b)는 (1.5mm - 50㎛) ×(2mm - 50㎛)의 외주형성을 갖는 패턴폭 10㎛의 일부 노치프레임상으로 형성되어 있다.
또한, 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.
이 실시의 형태 2에 의하면 더미패턴(12),(13)을 형성하지 않는 만큼, 리드패턴(15a ~ 15d)의 패턴폭을 크게 할 수 있으므로 검출부인 발열저항(4) 및 유체온도 측온저항(5)의 저항성분의 오차성분인 리드패턴(15a ~ 15b)의 저항치가 작아지고, 유량검출 정밀도를 높일 수 있다.
실시의 형태 3.
도 13은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 감열식 유량검출소자의 다이어프램부의 형상검사공정을 설명하는 도면이다.
도 13에서 다이어프램부 형상검사장치(50)는 감열식 유량검출소자(20)가 만들어 넣어진 실리콘 웨이퍼(51)를 고정ㆍ이동하기 위한 스테이지(52)와, 감열식 유량검출소자(20)의 표면으로부터 화상을 취하는 촬상장치로서의 카메라(53)와, 카메라(53)에 의해 취해진 화상을 처리하여 발열저항용 및 측온저항용 더미패턴(12), (13)과 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 가장자리부(10a),(11a)를 인식하고, 더미패턴(12),(13)과 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)가 가장자리부(10a), (11a)와의 위치관계로부터 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)가 정상인지 이상인지를 판정하는 화상처리장치(54)와, 처리된 화상을 표시하는 모니터(55)로 구성되어 있다.
다음에, 이 다이어프램부 형상검사장치(50)에 의한 검사방법에 대하여 설명한다.
우선, 상기 실시의 형태 1과 같이하여 다수의 감열식 유량검출소자(20)를 실리콘 웨이퍼(51)에 만들어 넣은 후, 이 실리콘 웨이퍼(51)를 스테이지(52)상에 올려 놓는다. 그리고, 스테이지(52)를 이동하여 카메라(53)와 감열식 유량검출소자 (20)와의 위치결정을 하고, 카메라(53)에 의해 화상을 취한다. 그리고, 화상처리장치(54)가 취한 화상을 처리하고, 발열저항용 및 측온저항용 더미패턴(12),(13)과 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 가장자리부(10a),(11a)를 인식하며, 더미패턴 (12),(13)과 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 가장자리부(10a),(11a)와 위치관계로부터 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)가 정상인 이상인지를 판정한다.
그리고, 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 가장자리부(10a),(11b)가 발열저항용 및 측온저항용 더미패턴(12),(13)의 제1패턴(12a),(13a)과 제2패턴(12b) ,(13b)과의 사이에 위치하고 있으면, 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 형상ㆍ치수가 정상이고, 발열저항(4) 및 유체온도 측온저항(5)에 대한 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 위치가 정상이라고 판정한다. 여기서, 감열식 유량검출소자(20)의 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)는 박막으로 구성되어 있으므로 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 가장자리부(10a),(11a)는 광의 투과에 의해 실리콘 웨이퍼 (51)의 표면에서 용이하게 확인될 수 있다. 계속해서, 실리콘 웨이퍼(51)로부터 감열식 유량검출소자(20)를 잘라내고, 정상이라고 판정된 소자만을 감열식 유량검출소자(20)로서 얻는다.
이 실시의 형태 3에 의하면 광학현미경 등으로 감열식 유량검출소자(20)를확대하고, 육안에 의해 다이어프램부의 형상ㆍ치수검사를 할 필요가 없으며, 더미패턴(12),(13)의 가장자리부 및 다이어프램부(10),(11)의 가장자리부(10a),(11a)를 화상처리에 의해 자동검출 할 수 있으므로, 다이어프램부의 형상ㆍ치수검사의 자동화가 실현될 수 있다.
그 결과, 다이어프램부(10),(11)의 형상을 간단하고, 정밀도 좋게 검사하는 것이 가능하게 되고, 유량검출특성 및 유체온도 검출성능의 흐트러짐이 억제되며, 신뢰성이 높은 감열식 유량검출소자가 얻어진다.
이 실시의 형태 3에서는 제1 및 제2다이어프램부(10),(11)의 가장자리부 (10a),(11a)가 발열저항용 및 측온저항용 더미패턴(12),(13)의 제1패턴(12a), (13a)과 제2패턴(12b),(13b)과의 사이에 위치하고 있는지의 여부에 따라 정상인지 아닌지를 판정하는 것으로 하고 있으나, 제1 및 제2패턴(12a),(12b),(13a),(13b)과 가장자리부(10a),(11a)와의 극간을 연산처리하고, 이 극간이 허용치내에 있는지 여부에 따라, 정상인지 아닌지를 판정하도록 하여도 된다.
또한, 상기 각 실시의 형태에서는 제1다이어프램부(10)에 하나의 발열저항 (4)을 형성하고, 발열저항(4)으로의 통전전류에 의해 계측유체의 유량을 검출하는 직접가열 제어방식의 감열식 유량검출소자, 또는 방열가열 제어방식의 감열식 유량검출소자에 대하여 설명하였으나, 계측유체로의 전열형상에 의해 유량이나 유속을 계측하는 다이어프램 형식의 감열식 유량검출소자이면 다른 형식의 것이라도 된다.
예컨대, 발열저항의 상류 및 하류에 측온저항을 배치하고, 측온저항체의 온도차를 검출하는 형식(온도차 검출방식)이라도 되고, 상하류에 2개의 발열저항을배치하고, 각 발열저항으로의 통전전류의 차를 검출하는 형식(더블히터방식)이라도 된다.
본 발명은 이상 설명한 바와 같이 구성되어 있으므로 아래에 표시하는 바와 같은 효과를 이룬다.
본 발명에 의하면 평판상기판과, 이 평판상기판의 표면에 형성된 절연성의 지지막과, 이 지지막상에 형성된 감열저항막으로 되는 저항체와, 상기 평판상기판의 표면에 상기 저항체에 연결되도록 형성된 감열저항막으로 되는 리드패턴과, 상기 저항체의 형성영역하부에 있는 상기 평판상기판의 부위를 이면측에서 상기 지지막에 도달하도록 제거하여 형성된 구형상의 다이어프램부를 구비하는 감열식 유량검출소자에서 상기 다이어프램부의 형상치수검사용의 더미패턴이 이 다이어프램부의 가장자리부의 적어도 인접하는 2변의 외측 및 내측의 적어도 한쪽에 이 가장자리부에 따르도록 상기 평판상기판의 표면에 형성되어 있으므로 다이어프램부의 형상ㆍ치수가 소정의 흐트러짐내에 억제되고, 또한 다이어프램부에 대한 저항체의 위치어긋남이 소정범위내로 억제되며, 유량검출특성, 유체온도 검출성능의 흐트러짐이 적고, 신뢰성이 높은 감열식 유량검출소자를 얻을 수 있다.
또, 상기 더미패턴이 감열저항막으로 형성되어 있으므로 더미패턴을 저항체와 동일공정에서 형성할 수 있고, 더미패턴과 저항체와의 위치관계가 고정밀도로 확보된다.
또, 상기 더미패턴이 상기 리드패턴의 일부로 구성되어 있으므로 리드패턴의 폭을 크게 할 수 있고, 리드패턴의 저항치가 작게 되며, 유량검출 정밀도가 높여지는 동시에 신뢰성이 향상된다.
또, 상기 평판상기판이 표면을 (100)면으로 하는 단결정 Si기판이고, 상기 다이어프램부가 Si결정 이방성에칭에 의해 이 평판상기판을 제거하여 형성되며, 상기 더미패턴의 상기 다이어프램부의 가장자리부에 대향하는 에지가 Si경정부위의 <110>방위에 거의 평행인 직선으로 형성되어 있으므로 더미패턴과 다이어프램의 가장자리부와의 위치관계를 정확하게 판정할 수 있다.
또, 상기 더미패턴이 프레임상의 제1패턴과, 이 제1패턴의 내측에 위치하는 프레임상의 제2패턴으로 구성되고, 상기 다이어프램부의 가장자리부가 상기 제1패턴과 상기 제2패턴과의 사이에 위치하고 있으므로 다이어프램부의 치수를 계측할 필요가 없고, 다이어프램부가 정상인지 여부를 간이하게 판정할 수 있다.
본 발명에 의하면 평판상기판의 표면에 절연성의 지지막을 형성하는 공정과, 상기 지지막에 감열저항막으로 되는 저항체 및 이 저항체에 접속된 리드패턴을 형성하는 공정과, 상기 평판상기판의 표면에 다이어프램부의 형상검사용의 더미패턴을 형성하는 공정과, 상기 저항체의 형성영역 하부에 있는 상기 평판상기판의 부위를 이면측에서 상기 지지막에 도달하도록 제거하여 상기 다이어프램부를 형성하는 공정과, 상기 더미패턴과 상기 다이어프램부의 가장자리부와의 위치관계에 따라 이 다이어프램부의 형상ㆍ치수를 검사하는 공정을 구비하고 있으므로 다이어프램부의 형상ㆍ치수의 흐트러짐을 억제하고, 다이어프램부에 대한 저항체의 위치 어긋남을억제할 수 있는 감열식 유량검출소자의 제조방법이 얻어진다.
또, 상기 더미패턴이 상기 다이어프램부의 가장자리부의 적어도 인접하는 2변의 외측 및 내측의 적어도 한쪽에 이 가장자리부에 따르도록 상기 평판상기판의 표면에 형성되어 있으므로 다이어프램부의 형상ㆍ치수의 검사가 더미패턴을 기준으로 용이하게 시행된다.
또, 상기 다이어프램부의 형상ㆍ치수를 검사하는 공정에서는 촬상장치에 의해 상기 평판상기판의 화상을 표면측에서 취하고, 화상처리장치에 의해 취해진 화상에 따라 상기 더미패턴과 상기 다이어프램부의 가장자리부를 식별하며, 상기 더미패턴과 상기 다이어프램부의 가장자리부와의 위치관계로부터 상기 다이어프램부가 정상인지 여부를 판정하도록 하고 있으므로, 다이어프램부의 형상ㆍ치수의 흐트러짐 및 다이어프램부에 대한 저항체의 위치어긋남을 고정밀도로 간이하게 검사할 수 있는 동시에 검사공정의 자동화가 실현된다.
또, 상기 다이어프램부의 형상ㆍ치수를 검사하는 공정에서는 촬상장치에 의해 상기 평판상기판의 화상을 표면측에서 취하고, 화상처리장치에 의해 취해진 화상에 따라 상기 더미패턴과, 상기 다이어프램부의 가장자리부를 식별하며, 상기 더미패턴과 상기 다이어프램부의 가장자리부와의 극간을 연산하고, 이 극간이 설정치내에 있는지 여부를 판정하도록 하고 있으므로 다이어프램부의 형상ㆍ치수의 흐트러짐 및 다이어프램부에 대한 저항체의 위치 어긋남을 고정밀도로 간이하게 검사할 수 있는 동시에 검사공정의 자동화가 실현된다.

Claims (3)

  1. 평판상기판과, 이 평판상기판의 표면에 형성된 절연성의 지지막과, 이 지지막상에 형성된 감열저항막으로 되는 저항체와, 상기 평판상기판의 표면에 상기 저항체에 연결하도록 형성된 감열저항막으로 되는 리드패턴과, 상기 저항체의 형성영역 하부에 있는 상기 평판상기판의 부위를 이면측으로부터 상기 지지막에 도달하도록 제거하여 형성된 구형상의 다이어프램부를 구비한 감열식 유량검출소자에 있어서, 상기 다이어프램부의 형상ㆍ치수검사용의 더미패턴이 이 다이어프램부의 가장자리부의 적어도 인접하는 2변의 외측 및 내측의 적어도 한쪽에 이 가장자리부에 따르도록 상기 평판상기판의 표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 감열식 유량검출소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 더미패턴이 감열저항막으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 감열식 유량검출소자.
  3. 평판상기판의 표면에 절연성의 지지막을 형성하는 공정과, 상기 지지막상에 감열저항막으로 되는 저항체 및 이 저항체에 접속된 리드패턴을 형성하는 공정과, 상기 평판상기판의 표면에 다이어프램부의 형상검사용의 더미패턴을 형성하는 공정과, 상기 저항체의 형성영역 하부에 있는 상기 평판상기판의 부위를 이면측으로부터 상기 지지막에 도달하도록 제거하여 상기 다이어프램부를 형성하는 공정과, 상기 더미패턴과 상기 다이어프램부의 가장자리부와의 위치관계에 따라 이 다이어프램부의 형상ㆍ치수를 검사하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 감열식 유량검출소자의 제조방법.
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