WO1999013342A1

WO1999013342A1 - Detecteur capacitif de microdebit, son procede de fabrication et son accessoire de fixation exterieure

Info

Publication number: WO1999013342A1
Application number: PCT/JP1997/003398
Authority: WO
Inventors: Yoshitaka Kanai; Masanori Amemori; Jun Mizuno
Original assignee: Zexel Corporation
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 1999-03-18
Also published as: JPH1183886A; DE19781747T1

Description

明細書

静電容量型マイクロフ口一センサ及び静電容量型マイクロフ口一センサの製造方法並びに静電容量型マイクロフ口—センサの外付け用固定具

技術分野

本発明は、気体等の流体の速度を検出するセンサに係り、特に、流速を静電容量変化として検出可能とした半導体技術を用いてなる静電容量型マイクロフ口—センサに関する。

背景技術

従来、いわゆる流体センサとしては、例えば、特開平 8— 1 1 4 6 1 7号公報に示されたように、流体中に半導体部材からなる感知作動部を流体の流れに対して正対するように配設し、この感知作動部の流速に応じた撓みに起因して生ずる抵抗値の変化を検出することで、流速の測定を可能としたものや、熱線を用いてなるもの等種々の形態のものが提案されている（特開平 7— 1 8 1 0 6 7号公報等参照）。

しかしながら、上述したような従来のセンサは、その検出原理等に起因して、検出可能な流体の方向は、一方向に限定されるものが殆どであり、二方向の流速検出を可能とするものではない。

また、特に、特開平 8— 1 1 4 6 1 7号公報に示されたセンサに代表されるような流体中における半導体の橈みに起因する抵抗値変化によつて、流速検出を行うように構成されたものにあっては、その半導体部分を流速を測定しょうとする流体に直接晒すような構造であるため、半導体中に大きな応力が生じ、それによる破断の可能性が高いため、そのための強度対策を施す必要があるが、そのような強度対策は、逆にセンサの感度を低下させる畏れがあり、要求される感度と強度との妥協点を見出さなければならないという問題がある。

本発明の目的は、小型で、信頼性が高く、かつ、廉価で、しかも、いわゆるマイクロマシニング技術による大量生産可能な静電容量型マイク口フローセンサを提供することにある。

本発明の他の目的は、流速計の製造過程や取付の際に生ずることのある種々のいわゆるストレスや、流体の粘性による測定感度への影響が小さく、信頼性のある静電容量型マイクロフ口一センサを提供することにめ

本発明の他の目的は、比較的簡易な構成で二方向の流速の検出が可能で、いわゆるマイクロマシニング技術により大量生産の可能な静電容量型マイクロフ口一センサを提供することにある。

本発明の他の目的は、検出感度が良好で、信頼性の高い静電容量型マィクロフ口一センサを提供することにある。

本発明の他の目的は、大量生産に適する静電容量型マイクロフ口—センサの製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、検出回路における出力誤差を抑圧することのできる静電容量型マイクロフローセンサを提供することにある。

本発明の他の目的は、いわゆるよどみ点が静電容量型マイクロフローセンサの連通路の開口の極めて近傍に生ずるようにすることができる静電容量型マイクロフ口一センサを提供することにある。

本発明の他の目的は、いわゆる浮遊容量を小さくできる静電容量型マィクロフ口一センサを提供することにある。

本発明の他の目的は、外部からの衝撃等により破損、亀裂の生じ難い静電容量型マイクロフローセンサを提供することにある。

本発明の他の目的は、シリコンの掘り下げ量を簡便に設定できる静電容量型マイクロフ口一センサの製造方法を提供することにある

本発明の他の目的は、燃料噴射装置のインジェクタに静電容量型マイクロフローセンサを簡便に取り付けすることのできる外付け用固定具を提供することにある。

発明の開示

本発明によれば、流速に応じて静電容量が変化するように構成されてなる静電容量型マイクロフ口一センサであって、

絶縁性部材からなる平板状の第 1 の基板と、半導体部材からなる平板状の第 2の基板とが接合され、

前記第 1及び第 2の基板の間には、平板コンデンサを構成する検出電極と半導体部材からなるボス部とが間隙を介して対向配置され、

前記検出電極及びボス部の周囲には、薄膜状の底部を有する計測凹部が環状に形成され、

前記計測凹部は、第 1及び第 2の基板の間に形成された流体連通路を介して外部に連通されてなり、

前記計測凹部における圧力と外部の圧力との差圧に応じて前記平板コンデンザの容量変化が検出可能に構成されてなるものが提供される。本発明によれば、半導体部材からなる平板状の基板と絶縁部材からなる平板状の基板との間に、流体が流入する空間を設けると共に、流体の圧力により間隔の変化する平板コンデンサが 2つの基板の間に形成されるような構成とすることにより、いわゆるマイクロマシング技術による製造が可能であるため、大量生産が容易で、廉価なしかも小型の静電容量型マィクロフ口一センサが提供できるものである。

また、動作原理に起因して、この流速計の製造過程や取付の際に生ずることのある種々のいわゆるストレスや、流体の粘性の測定感度に及ぼす影響が極めて小さいので、信頼性のある静電容量型マイクロフローセンサが提供される。

さらに。本発明に係る静電容量型マイクロフ口一センサは、連続的な又は間欠的な摩擦が生ずるような動きを有する部分がないので、信頼性が高く、長寿命である。

さらにまた、本発明に係る静電容量型マイクロフローセンサは、従来に比して、可動部品が少なくて済み、かつ、内部に流れ込む流体の量が少なくて済む構成であるので、特に、流速の変動周期が早い場合における測定に適するものである。

また、第 2の発明の形態によれば、流速に応じて静電容量が変化するように構成されてなる静電容量型マイクロフローセンサであって、

絶縁性部材からなる第 1 の基板と、半導体部材からなる第 2の基板とが接合されてなり、

前記第 1 の基板の前記第 2の基板との対向面には、導電性部材からなる第 1及び第 2の電極がそれぞれ配設される一方、

前記第 2の基板の前記第 1 の基板との対向面側には、前記第 1 の電極と所定間隙を介して対向する第 1 のボス部と、前記第 2の電極と所定間隙を介して対向する第 2のボス部がそれぞれ設けられると共に、

前記第 1 のボス部の周囲には、底部がダイヤフラムとなるよう第 1 の凹部が、前記第 2のボス部の周囲には、底部がダイヤフラムとなるよう第 2の凹部が、それぞれ凹設され、かつ、この第 1 の凹部と第 2の凹部とを分離する隔壁がこれら第 1 の凹部と第 2の凹部との間に形成され、さらに、前記第 1 の凹部と外部とを連通する第 1 の連通路が、前記第 2の凹部と外部とを連通する第 2の連通路が、それぞれ形成されてなり、前記第 1 の凹部における圧力と外部との圧力差に応じて生ずる前記第

1 の電極と前記第 1 の主ボス部とにより構成される第 1 のコンデンサの静電容量の変化及び前記第 2の電極と前記第 2のボス部とにより構成される第 2 のコンデンサの静電容量の変化が、それぞれ検出可能に構成されてなるものが提供される。

かかる構成においては、第 1 の基板としては、例えばガラス基板が、また、第 2 の基板としては、シリコン基板が、それぞれ好適であるそして、このガラス基板とシリコン基板との間に、外部と連通する空間、すなわち、ボス部を囲むように凹部が形成され、さらに、その底部がダイヤフラムをなすように薄膜状に形成されることで、流速により生ずるいわゆる差圧がダイヤフラムに作用することで、ダイヤフラムの変位、すなわち、ボス部の変位が生じるようにしたものである。これにより、ボス部と電極の間の静電容量が変化するため、その容量変化を基に流速が解るものとなっている。

特に、第 1 の連通路の外部への開口と第 2の連通路の外部への開口とが互いに逆方向に臨むように形成され、逆方向の流速検出を可能としてなるものが好適である。

第 3の発明の形態によれば、絶縁性部材からなる第 1 の基板と、半導体部材からなる第 2の基板とが接合されてなり、

前記第 1 の基板の前記第 2の基板との対向面には、導電性部材からなる第 1 の電極が配設される一方、

前記第 2の基板の前記第 1 の基板との対向面側には、前記第 1 の電極と所定間隙を介して対向するボス部が設けられる共に、

前記第 1 のボス部の周囲には、底部がダイヤフラムとなるよう凹部が形成され、

さらに、前記凹部と外部とを連通する連通路が形成されてなり、前記凹部における圧力と外部との圧力差に応じて生ずる前記電極と前記ボス部とにより構成されるコンデンサの静電容量の変化が検出可能に構成されてなる静電容量型マイクロフローセンサであって、

前記凹部の周囲の平面部分が、当該平面部分と対向する第 1 の基板と所定の間隙が生ずる厚みに形成されてなる一方、この平面部分に対向する前記第 1 の基板の部位には、第 2の電極が配設され、

前記第 2の電極は、その面積が前記第 1 の電極と同一に設定されて、前記凹部の周囲に形成された前記平面部分との間に生ずる所定の静電容量が出力可能に構成されてなるものが提供される。

かかる構成においては、特に、固定値を有するコンデンサが形成されるようにして、流速を検出するためのコンデンサと共に、このコンデンサを静電容量型マイクロフローセンサが接続される検出回路において、利用できるうようにしたものである。

かかる固定値を有するコンデンサは、流速を検出するためのコンデンザと同一の部材からなるものであるために、両者の電気的特性が略同一となり、検出回路において接続して用いる際の雰囲気温度等の影響が略同様となるため、材質等の異なるコンデンサと組み合わせる従来の場合と比して、検出回路の出力への影響を抑圧することができ、信頼性の高い計測結果を得ることができるものとなる。

第 4の発明の形態によれば、流速に応じて静電容量が変化するように構成されてなる静電容量型マイクロフローセンサであって、

絶縁性部材からなる第 1及び第 2の基板と、半導体部材からなる中央基板とを具備し、前記第 1及び第 2の基板により前記中央基板が挟持されるようこれら第 1及び第 2の基板と中央基板とが接合され、

前記第 1 の基板の前記中央基板との対向面には、導電性部材からなる主検出電極が配設され、

前記第 2の基板の前記中央基板との対向面には、導電性部材からなる副検出電極が配設され、前記中央基板の前記第 1 の基板との対向面には、前記主検出電極と所定の間隙を介して対向する主ボス部が設けられ、この主ボス部の周囲には、底部がダイヤフラムとなるように主計測凹部が形成されると共に、この主計測凹部と外部とを連通する連通路が形成される一方、

前記中央基板の前記第 2の基板との対向面には、前記副検出電極と所定間隔を介して対向する副ボス部が前記主ボス部と反対側に設けられ、この副ボス部の周囲であって、かつ、前記主計測凹部の反対側には前記主計測凹部と同様に副計測凹部が凹設され、

前記第 2の基板には、一方の開口部分が前記副計測凹部に、他方の開口部分が外部に開口する静圧導入孔が穿設され、

前記主計測凹部における圧力と外部との圧力差に応じて生ずる前記主検出電極と前記主ボス部とにより構成される第 1 のコンデンサの静電容量の変化及び前記副検出電極と前記副ボス部とにより構成される第 2のコンデンサの静電容量の変化が、それぞれ検出可能に構成されてなるののが提供される。

かかる構成においては、第 1及び第 2の基板としては、例えば、ガラス基板を、中央基板としては、例えばシリコン基板を、それぞれ用いるのが好適であり、これらをいわゆる 3層構造とすることで、流体によるいわゆるよどみ点が連通路の入口に生ずるようにして、従来に比してより計測制度の向上を図ったものである。すなわち、流体が、これら第 1 及び第 2のガラス基板並びに中央基板の厚み方向と直交する方向に流れる場合、よどみ点は、これら 3者の厚み方向の略中央付近において生ずることとなり、丁度その位置には、中央基板に形成された連通路の開口部分が位置するため、ガラス基板とシリコン基板とから構成される従来のいわゆる 2層型のものにおけるよどみ点が、これら 2つの厚みの違いに起因して、連通路の開口部分よりガラス基板側へずれていたのと異なり、より精度の高い計測が可能となるものである。

第 5の発明の形態によれば、絶縁性部材からなる第 1 の基板と、半導体部材からなる第 2の基板とが接合されてなり、

前記第 1 の基板の前記第 2の基板との対向面には、導電性部材からなる検出電極が配設され、

前記第 2の基板の前記第 1 の基板との対向面には、前記検出電極と所定の間隙を介して対向するボス部が設けられ、このボス部の周囲には、底部がダイヤフラムとなるように計測凹部が形成されると共に、この計測凹部と外部とを連通する連通路が形成され、

前記計測凹部における圧力と外部との圧力差に応じて生ずる前記検出電極と前記ボス部とにより構成されるコンデンサの静電容量の変化が検出可能に構成されてなる静電容量型マイクロフローセンサの製造方法であって、

前記第 1 の基板を製造する第 1 の基板製造工程と、

前記第 2の基板を製造する第 2の基板製造工程と、

前記第 1 の基板製造工程により製造された第 1 の基板と前記第 2の基板製造工程により製造された第 2の基板とを、陽極接合により接合する接合工程とからなり、

前記第 1 の基板製造工程は、

所定の形状寸法に形成されたシリコンウェハの両面に酸化膜を形成し、当該酸化膜上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法により前記ボス部及び計測凹部となる部位の前記レジストを除去し、さらに、当該レジストが除去された部位の酸化膜を除去した後、残されたレジスタを全て除去し、残された酸化膜を保護膜として前記酸化膜が除去された部位に対してシリコンエッチングを所定時間施して、前記ボス部と第 1 の基板に設けられる検出基板との間隙に対応する所定の深さだけシリコンを除去する第 1 の工程と、

前記第 1 の工程終了後、シリコンウェハの両面に酸化膜を再度形成し、当該酸化膜上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法により前記計測凹部となる部位の前記レジストを除去し、さらに、当該レジストが除去された部位の酸化膜を除去した後、残されたレジストを全て除去し、残された酸化膜を保護膜として前記酸化膜が除去された部位に対してシリコンエッチングを所定時間施して、所望の深さを有する計測凹部を形成する第 2の工程とを有してなり、

前記第 2の基板製造工程は、ガラス基板の一方の面にレジストを塗布し、前記検出電極が設けられる部位のレジストをフォトリソグラフィ法により除去した後、この一方の面の全面に I T 0を蒸着し、その後、レジストに蒸着された I T Oを当該レジストと共にリフトオフにより除去して前記検出電極を形成する工程を有してなるものが提供される。

かかる製造方法により、シリコンエッチングの際に、シリコンの掘り下げの大きさを、シリコンエッチングの時間によって決定するようにしたので、比較的簡便に掘り下げの大きさを調整することができ、製造手順の簡略化を図ることができる。

第 6の発明の形態によれば、燃料噴射装置に用いられるインジェクタ内における燃料の流速を計測するための静電容量型マクロフローセンサを前記インジヱクタに外付けするための静電容量型マクロフローセンサの外付け用固定具であって、

主固定具と副固定具とを具備してなり、

前記主固定具は、中空円筒状に形成された燃料通路を有し、その一端には、前記インジヱクタの端部が嵌合されるインジヱクタ嵌合穴が、他端には、燃料噴射ポンプへ接続されるパイプの一端が嵌合されるパイプ嵌合穴が、それぞれ形成される共に、前記燃料通路と直交する方向に前記副固定具が嵌挿される副固定具嵌挿孔が形成されてなり、前記副固定具は、前記副固定具嵌揷孔に嵌挿される円柱状に形成された円柱嵌合部を有し、当該円柱嵌合部は、その一部の半円柱状の部位が着脱自在に構成されたセンサ固定片とされてなり、このセンサ固定片と、このセンサ固定片が取着される部位の間に、前記燃料通路の一部をなすように、それぞれ半円柱状の溝が形成され、かつ、前記センサ固定片と、前記センサ固定片が取着される部位との間に静電容量型マイクロフローセンサが挟持されるよう構成されてなるものが提供される。

かかる構成によれば、既存の燃料通路において簡便に静電容量型マイクロフ口一センサによる燃料流速を計測できるような構成としてあるため、インジェクタにこの外付け用固定具を取り付けるだけで、静電容量型マイクロフ口一センサによる流速計測を可能とし、既存の燃料噴射装置に対して他の改造を施すことがなく、簡便な取り付けができるものである。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の第 1 の形態における好ましい静電容量型マイクロフ口一センサの分解斜視図である。

図 2は、図 1 に示された静電容量型マイクロフローセンサの平面図である。

図 3は、図 2の A— A線断面図である。

図 4は、本発明の静電容量型マイクロフ口一センサによる流速測定の原理を説明するための模式図であって、流速零の通路内に流速計を配置した状態における模式図である。

図 5は、本発明の静電容量型マイクロフローセンサによる流速測定の原理を説明するための模式図であって、定常流が生じた通路内に流速計を配置した状態における模式図である。

図 6は、本発明の第 2の形態における二方向の流速計測用の静電容量型マイクロフローセンサの好適な一構成例を示す分解状態における全体斜視図である。

図 7は、図 6の C一 C線に沿って静電容量型マイクロフローセンサを縦に切断した場合の断面図である。

図 8は、検出回路の一回路構成例を示す回路図である。

図 9は、本発明の第 3の形態における参照電極及びガ— ドリング電極を有する静電容量型マイクロフ口—センサの好適な一構成例を示す分解状態における全体斜視図である。

図 1 0は、図 1に示された静電容量型マイクロフ口一センサの平面図であって、図 1 1 (A) 乃至図 1 6 (B) で説明される静電容量型マイクロフ口一センサの製造手順が何れの断面におけるものかを説明するための平面図である。

図 1 1 (A) 乃至図 1 1 (F) は、静電容量型マイクロフ口一センサの製造手順を模式的に示す図であり、第 2の基板の製造手順の前半部分を示す模式図である。

図 1 2 (A) 乃至図 1 2 ( F ) は、静電容量型マイクロフローセンサの製造手順を模式的に示す図であり、第 2の基板の製造手順の後半部分を示す模式図である。

図 1 3 ( A) 乃至図 1 3 ( C ) は、静電容量型マイクロフ口一センサの製造手順を模式的に示す図であり、第 2の基板の製造手順の後半部分を示す模式図である。

図 14 ( A) 乃至図 14 ( F ) は、静電容量型マイクロフ口一センサの製造手順を模式的に示す図であり、第 1の基板の製造手順の前半部分を示す模式図である。図 1 5 ( A ) 乃至図 1 5 ( C ) は、静電容量型マイクロフ口一センサの製造手順を模式的に示す図であり、第 1 の基板の製造手順の後半部分を示す模式図である。

図 1 6 ( A ) 及び図 1 6 ( B ) は、静電容量型マイクロフ口一センサの製造手順を模式的に示す図であり、第 1及び第 2の基板の接合部分を示す模式図である。

図 1 7は、 3層型の静電容量型マイクロフローセンサの好適な一構成例を示す分解状態における全体斜視図である。

図 1 8は、図 1 7の E— E線に沿って中央基板を切断した場合の断面図である。

図 1 9は、中央基板を下側から見た場合の全体斜視図である。

図 2 0は、図 1 7 の E— E線に沿つて静電容量型マィクロフ口一センサを縦に切断した場合の断面図である。

図 2 1 は、図 1 7に示された静電容量型マイクロフ口一センサに適する検出回路の一回路構成例を示す回路図である。

図 2 2は、緩衝用突起の配設例を模式的に示す模式図である。

図 2 3は、燃料噴射用のインジェクタにおける燃料の流速計測に静電容量型マイクロフ口一センサを用いる場合の概略構成図である。

図 2 4は、静電型マイク口フローセンサをインジヱクタに外付けするための外付け用固定具の全体斜視図である。

図 2 5は、図 2 4に示された外付け用固定具を構成する副固定具の一構成例における分解斜視図である。

図 2 6は、図 2 5に示された副固定具に用いられるセンサ固定片の本体部との接合面における平面図である。

図 2 7は、図 2 4に示された外付け用固定具の部分縦断面図である。発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。

なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。

この静電容量型マイクロフ口一センサは、平板状の二枚の基板 7 0， 7 1が接合され、この二枚の基板 7 0， 7 1 の間に流体で満たされる計測凹部 7 2が形成されると共に、第 1 の基板 7 0には検出電極 7 8が、第 2の基板 2にはボス部 7 4力《、それぞれ設けられ、この検出電極 7 8 とボス部 7 4とで平板コンデンサ C vが形成されて、流速が平板コンデンサ C vの容量値として検出できるように構成されてなるものである（図 1 参照）。

すなわち、第 1 の基板 7 0は、例えば、耐熱ガラス材等の絶縁性部材からなる平板状のもので、その平面形状は矩形状に形成されてなるものである（図 1及び図 2参照）。

この第 1 の基板 7 0の一方の面、すなわち、第 2の基板 7 1 と対向する面側には、例えば、アルミニウム等の導電性部材により形成された矩形状の検出電極 7 8が設けられている（図 1及び図 2参照） _c

なお、以下の説明においては便宜上、図 1 に示されたように、 X， Y , Z軸の各軸からなる 3次元座標を定義することとし、ここで、 X軸は、第 1及び第 2の基板 7 0， 7 1 の長手軸方向に沿い、 Y軸は、第 1及び第 2の基板 7 0， 7 1 の短手軸軸方向に沿い、 Z軸は、第 1及び第 2の基板 7 0， 7 1 の厚み方向に沿うものとする _c

この検出電極 7 8からは、さらに引き出し配線 8 0が延設されている。すなわち、引き出し配線 8 0は、検出電極 7 8の一つの角から、第 1 の基板 7 0の長手軸方向（図 1 において紙面左右方向）に沿って第 1 の基板 7 0の短手軸方向の一側辺まで延設され、さらに、ここから第 1 の基板 7 0の一つの角部に設けられた検出電極用接続部 8 1 まで側辺部分に沿って延設されている（図 1参照）

なお、この引き出し配線 8 0及び検出電極用接続部 8 1共に、検出電極 7 8が製作される際に製作されるもので、その製作方法としては、後述するようないわゆるマイクロマシング技術の一つである蒸着、エッチング処理等を用いるのが好適である。

一方、半導体部材、例えば、シリコンゥ： n ハーを用いてなる第 2 の基板 7 1 は、第 1 の基板 7 0 と接合された状態において、その外観形状 - 寸法は、先に述べた第 1 の基板 7 0に設けられた検出電極用接続部 8 1 と対向する部位に切り欠き部 7 6が形成されている点を除けば第 1 の基板 7 0 と略同一のものである力第 1 の基板 7 0 との対向面側は、次述するように形成されている点が異なるものである。

すなわち、第 2の基板 7 1 において、第 1 の基板 7 0 との対向面側には、その平面形状が略枠状の計測凹部 7 2が形成されている（図 1及び図 2参照）。

この計測凹部 7 2は、シリコンウェハ一からなる第 2の基板 7 1 の厚み方向（図 3において紙面上下方向）を、例えばエッチング処理により凹状に除去することで形成されるもので、その底部の厚み（図 3において上下方向の厚み）は、後述するようにこの計測凹部 7 2内の圧力と、外部の圧力との圧力差に応じて変位可能な程度の薄膜状に形成されたダィャフラム 7 3 となっている。

なお、計測凹部 7 2の周囲は、同一の厚み（ Z軸方向の厚み）に設定されて、いわばフレーム 8 2 となっており、第 1 の基板 7 0 と接合される接合面となっている。この発明の実施の形態においては、短手軸方向の一方の側辺側の接合面に、後述するように流体連通路 7 5 a ， 7 5 b を凹設する都合から、この流体連通路 7 5 a， 7 5 bが設けられる側辺側の接合面が他方の側辺側のそれよりも大となるように、計測凹部 7 2 は、長手軸方向（図 2において紙面左右方向）において、一方の側辺側に偏位して設けられている（図 1参照）。

また、第 2の基板 7 1 には、上述の計測凹部 7 2に囲まれるようにしていわゆる島状に形成されたボス部 7 4が設けられている（図 1及び図 3参照）。

このボス部 7 4は、第 1 の基板 7 0に形成された検出電極 7 8 との間に、所定の微小間隙が生ずるように、その Z軸方向における厚みが設定されたものとなっている（図 3参照） - そして、検出電極 7 8 とボス部 7 4 との対向配置により、いわゆる平板コンデンサ C Vが構成されるようになっている。

さらに、第 2の基板 7 1 には、その短手軸方向（図 2において紙面上下方向）の一方の側辺側の接合面に、 2つの流体連通路 7 5 a , 7 5 b が適宜な間隔を隔てて、第 2の基板 7 1 の長手軸方向（図 2において紙面左右方向）に沿って凹設されている（図 1及び図 2参照） _c

この 2つの流体連通路 7 5 a， 7 5 bは、第 1及び第 2の基板 7 0 , 7 1 の接合状態において、計測凹部 7 2 と外部とを連通状態とするもので、一方の流体連通路 7 5 aは、第 1 の基板 7 0に形成された引き出し配線 8 0の一部が、流体連通路 7 5 aの幅方向（図 2において紙面上下方向）の略中央に位置するように設けられている。

またさらに、この一方の流体連通路 7 5 aの第 2の基板 7 1 の端面近傍においては、流体連通路 7 5 a と切り欠き部 7 6 との間に、引き出し配線回避用段部 7 7が、第 2の基板 7 1 の短手軸方向に沿って形成されている（図 1参照）。そして、第 1及び第 2の基板 7 0， 7 1 が相互に接合された状態において、第 1 の基板 7 ◦に配設された引き出し配線 8 0の内、第 1 の基板 7 0の短手軸方向に配設された部分は、この引出し線用切り欠き 1 1 により、第 2の基板 7 1 に対して離間状態とされ、非接触状態が確保されるようになつている。

なお、平板コンデンサ C vの容量値の検出は図示されない外部回路により行われるが、このための外部回路との配線接続は、外部回路からの 2 つの配線（図示せず）の一方が、検出電極用接続部 8 1 に、他方が、第 2の基板 7 1 の適宜な箇所に、それぞれ接続されるようになされる。

上記構成の静電容量型マイクロフ口一センサは、いわゆるマイクロマシング技術を用いて製造するのが好適であり、例えば、第 1及び第 2の基板 7 0， 7 1 の平面寸法（X Y平面における寸法）は、 2 x 2 m m前後程度のものである。

次に、上記構成における本発明の実施の形態の静電容量型マイクロフ口一センサによる流速測定の原理について、図 4及び図 5を参照しつつ説明する。

まず、静電容量型マイクロフローセンサを、気体、液体等の被測定体としての流体が満たされている通路 2 1 2の径方向の略中央に、流体連通路 7 5 a， 7 5 bが流体の流れの上流側に位置するように配置する。

図 4は、流体が移動する通路 2 1 2内に、静電容量型マイクロフ口— センサを配置した状態を模式的に示したもので、しかも流体速度が零の状態である。

なお、同図には、 X Z平面における静電容量型マイクロフ口一センサの断面図であって、図 2の B— B線断面図が示されている。

かかる前提の下で、計測凹部 7 2内も、流速零の流体により満たされることとなり、静電容量型マイク口フローセンザの外側における圧力と、計測凹部 7 2内における圧力との間には差がない状態となる。このため、第 1及び第 2の基板 7 0， 7 1 の間隔はある一定の間隔に維持されることとなり、また、計測凹部 7 2のダイヤフラム 73も、略空気中にある場合と比較してとりわけ湾曲するようなことがない状態に保たれる（図

4参照）。

一方、ある流速の定常流が生じたとし、この定常流の中に静電容量型マイクロフローセンサが、上述の場合と同様に、流体連通路 7 5 a , 7

5 bの入口側が定常流の上流側に位置するように配置されたとする（図 5参照）。

かかる状態において、この静電容量型マイクロフ口一センサの流体連通路 7 5 a， 7 5 bの入口近傍のよどみ点（図 5において〇印が付された点参照）における圧力が仮に、 P totであるとすると、このよどみ点圧力 P totは、計測凹部 7 2内にも伝達されることとなる。

また、第 1及び第 2の基板 70， 7 1の外面においては、定常流による静圧 Pstatが生ずる（図 5参照）。なお、図 5において示された静電容量型マイクロフ口一センサの断面は、図 4と同様に図 2の B— B線断面である。

そして、計測凹部 7 2内の圧力 P totと第 1及び第 2の基板 7 0， 7 1 の外面に作用する静圧 Pstatとの差圧 Pdynがボス部 74に作用することとなる。換言すれば、よどみ点圧力 P totと、静圧 Pstatと、差圧 Pdyn との間には、 P tot= P stat+ P dyn (以下「式 1」と言う）が成立する。ボス部 74の周囲のダイヤフラム 7 3は、先に説明したように薄膜状となっているため、ボス部 74は、このボス部 74に作用する力に応じて、第 1及び第 2の基板 7 0， 7 1の厚み方向、すなわち、 Z軸方向に変位可能となっていることから、上述した差圧 Pdynの発生により、ボス部 74は、検出電極 78と離間する方向へ変位することとなる（図 5参照）。このため、第 1の電極 4とボス部 74間の静電容量が、このボス部 74の変位量すなわち差圧 Pdynの大きさに応じて変化するものとなるところで、定常流に置かれた静電容量型マイクロフ口一センサの中と外側とにおいては、ベルヌ一ィの定理が成立する。したがって、静電容量型マイクロフ口一センサの計測凹部 72内の圧力 P totと、静電容量型マイクロフローセンサの外の定常流の箇所における静圧 Pstatとに関してべルヌーィの定理に基づいて成立する式から、流速を仮に Vfとすれば、

Vf= { 2 X (P tot- Pstat) / p } ^{1 κ 2}という関係式が成立することはよく知られたことである。

そして、この式は、さらに Vf= a x (Ptot— Pstat) ^1/2と表すことができる（以下この式を「式 2」と言う）。ここで、 α = ( 2 / ρ ) ^1/ ²である。また、 ρは、流体の密度である。

かかる式において、（Ptot— Pstat) は、差圧 Pdynである。

したがって、差圧 Pdynは、先に説明したように第 1の電極 4とボス部 74による平板コンデンサ C Vの容量値として求められるものであるから、予め容量値と差圧 Pdynとの関係を調べておけば、得られた容量値から差圧 P dynを求めることができ、さらに式 2に基づいて計算により流速 V f を知ることができることとなる。

また、通路 2 1 2の直径又は径方向の断面積が解れば、流速 V fとの積を計算することにより、単位時間当たりの通路 2 1 2内の流体流量を求めることができる。

なお、平板コンデンサ Cvの容量値と流速 Vfとの関係を調べ、容量値から流速 Vfが即座に求められるように、例えば、換算表や換算グラフのようなものを予め作成しておけば、式 2に基づいて毎回計算により流速 Vfを求める必要はない。

また、得られた容量値を基に、流速 Vfを表示するような外部回路を設ければ、流速 Vfを直接知ることができる。

上述した構成の静電容量型マイクロフ口一センサにおいては、圧力によるボス部 7 4の変位量は、ダイヤフラム 7 3の膜厚に応じて変わり得るものである。したがって、ダイヤフラム 7 3の膜厚を変えることは、この静電容量型マイクロフローセンサのいわゆる測定感度を変えることを意味し、ダイヤフラム 7 3の膜厚の設定により、所望する使用条件に適合した静電容量型マイクロフ口一センサを得ることができる。

次に、図 6乃至図 7を参照しつつ二方向の流速検出を可能とした静電容量型マイクロフローセンサの好適な例について説明する- この静電容量型マイクロフ口一センサは、絶縁部材からなる第 1 の基板 1 と、半導体部材からなる第 2の基板 2 とを主たる構成要素とし、この第 1 の基板 1 と第 2の基板 2 とが接合されて、基本的に同一の構成を有してなる 2つのセンサ部 3 , 4が構成されたものとなっている（図 6 及び図 7参照）。

なお、図 6において、説明の便宜上、 X， Υ , Zの各軸からなる 3次元座標を図示のように定義することとし、ここで、 X軸は、第 1及び第 2の基板 1 ， 2の長手軸方向に沿い、 Y軸は、第 1及び第 2の基板 1 ，

2の短手軸軸方向に沿い、 Z軸は、第 1及び第 2の基板 1 ， 2の厚み方向に沿うものとする。

第 1 の基板 1 は、例えば、ガラスを用いて矩形状に形成されてなり、後述する第 2の基板 2側に位置する平面部分においては、導電性部材、例えば、 I T 0からなる第 1及び第 2の検出電極 5 , 6が、第 1及び第

2のセンサ部 3， 4の第 1及び第 2のボス部 1 5， 2 0の平面部分にそれぞれ対向する位置に形成されている。そして、詳細は後述するように、この第 1 の検出電極 5 と第 1 のボス部 1 5 とにより第 1 のコンデンサ 2 5が、第 2の検出電極 6 と第 2のボス部 2 0 とにより第 2のコンデンサ 2 6が、それぞれ構成されるようになっている。

また、これら第 1及び第 2の検出電極 5， 6が配設された平面部分には、第 1及び第 2の検出電極 5， 6をそれぞれ外部回路と接続可能とするために、例えばアルミニウム等の導電性部材からなる第 1及び第 2のセンサ部用引き出し配線 7， 8が形成されており、それぞれの一端が、第 1及び第 2の検出電極 5， 6 と接続され、それぞれの他端が、最も近い第 1 の基板 1 の角部分にそれぞれ位置するように形成されている = 一方、第 2の基板 2は、例えば、シリコン等の半導体部材からなり、次述するように第 1及び第 2の計測凹部 1 0， 1 1等が形成されたものとなっている。

すなわち、この第 2の基板 2は、 X Y平面におけるその全体形状が第 1 の基板 1 と同様に略矩形状に形成されたものとなっている ₌

そして、第 2の基板 2の長手軸方向（X軸方向）の略中央部分には、短手軸方向（Y軸方向）に沿って隔壁 1 2が形成されており、この隔壁 1 2を境として、例えば、その左側（図 6において紙面左側）に第 1 のセンサ部 3が、右側（図 6において紙面右側）に第 2のセンサ部 4が、それぞれ基本的に同一の構成を有して形成されたものとなっている。すなわち、隔壁 1 2の左側（図 6において紙面左側）の部位は、先の第 1 の基板 1及び第 1 の検出電極 5 と共に第 1 のセンサ部 3を構成する部分となっており、 X Y平面における外縁形状が枠状の第 1 の計測凹部 1 0が形成されている。この第 1 の計測凹部 1 0は、第 2の基板 2に、例えばエッチングを施すことにより形成されるもので、この第 1 の計測凹部 1 0の底部は、この第 1 の計測凹部 1 0の形成の際、所定膜厚を有する薄膜に形成されてダイャフラム 1 3 a となっている。

第 1 の計測凹部 1 0の周囲は、同一の厚みのフレーム 1 4 となっており、第 1 の基板 1 と対向する平面部分は、第 1 の基板 1 と接合される接合面となっている（図 7参照）。

一方、第 1 の計測凹部 1 0に囲まれた部分は、第 1 のボス部 1 5 となつており、この第 1 のボス部 1 5は、第 1 の基板 1 と第 2の基板 2 とが接合された際に、丁度第 1 の検出電極 5 と、所定の間隙を介して対向するようにその Z軸方向の厚みが設定されたものとなっている（図 7参照） -ーまた、この第 1 のボス部 1 5 と第 1 の検出電極 5 とは、相互の対向面の面積が略同一となっている。

なお、第 1 のボス部 1 5 と第 1 の検出電極 5 との間隙は、例えば、数十ミクロン程度の大きさである。

また、第 1 の計測凹部 1 0 と第 2の基板 2の長手軸方向の一方の端面との間には、 2つの第 1 センサ部用連通路 1 6 a， 1 6 bが短手軸方向で適宜な間隔を隔てて形成されており、外部と第 1 の計測凹部 1 0 とがこの第 1 のセンサ部用連通路 1 6 a , 1 6 bを介して連通されるようになっている。

そして、一方の第 1 のセンサ部用連通路 1 6 aに隣接する第 2の基板 2の一部の面は、第 1 の基板 1 に配設された第 1 のセンサ部用引き出し配線 7の略直角に折り曲げられた部位が、第 2の基板 2 と接触することがないように切り欠かれており、第 1 の間隙形成用切り欠き段部 1 7が形成されている（図 6参照）。さらに、この第 1 の間隙形成用切り欠き段部 1 7に隣接する部位は、第 2の基板 2がー部、 X Y平面形状が略矩形状となるように除去されており、丁度第 1 のセンサ部用引き出し配線 7の端部に延設された導電性部材からなる外部接続部 7 aが第 2の基板

2 と接触することなしに位置するための第 1 の接続部用切り欠き部 1 8 となっている（図 6参照）。

一方、隔壁 1 2の右側（図 6において紙面右側）の第 2のセンサ部 4 も、第 2のセンサ部用引き出し配線 8の外部接続部 8 aの位置する部位が異なる点を除いては、基本的に上述した第 1 のセンサ部 3 と同様な構成となっている。 - 11 - したがって、この隔壁 1 2の右側の構成については、異なる点を中心に説明することとし、上述した隔壁 1 2の左側の構成と同一構成部分については、対応する構成要素の名称、符号を挙げるに留めることとするすなわち、第 2のセンサ部 4は、第 2の基板 2の隔壁 1 2を境界として、その右側に位置する第 1 の基板 1 と第 2の基板 2 とで構成される部分となっており、この第 2のセンサ部 4においては、先の第 1 の計測凹部 1 0に対応する部位として第 2の計測凹部 1 1力先の第 1 のボス部 1 5に対応する部位として第 2のボス部 2 0が、先の第 1 のセンサ部用連通路 1 6 a , 1 6 bに対応する部位として第 2のセンサ部用連通路 2 1 , 2 1 b力それぞれ同様に第 2の基板 2に形成されたものとなつている。

そして、第 2の計測凹部 1 1 の底部は、ダイヤフラム 1 3 b となっている。

一方、第 1 の基板 1 における第 2のセンサ部用引き出し配線 8の配設位置が、第 1 の基板 1 の中央の点を原点とした際に、第 1 のセンサ部用引き出し配線 7の配設位置に対して丁度点対象の位置にあることに対応して、第 2の間隙形成用段部 2 2及び第 2の接続部用切り欠き部 2 3カ^ それぞれ第 2のセンサ部用引き出し配線 8に対応する位置に形成されたものとなっている（図 6参照）。

次に、上記構成における流体計測について図 7を参照しつつ説明する。最初に、図 7において実線矢印で示されたような気体の定常流に対して、第 1 のセンサ部 3の第 1 のセンサ部用連通路 1 6 a， 1 6 bの開口が正対するようにこの静電容量型マイクロフ口一センサが気体の流れの中に置かれたとする。

かかる状況の下で、第 1 のセンサ部 3の第 1 のセンサ部用連通路 1 6 a , 1 6 bの開口近傍には、いわゆるよどみ点が生じ、この点の圧力は、いわゆる全圧 P totとなる。

そして、第 1のセンサ部 3の第 1の計測凹部 1 0内の圧力も同じく全圧 P totとなる一方、この静電容量型マイクロフローセンサの外部では、第 1のセンサ部 3のダイヤフラム 1 3 a付近及び第 2のセンサ部 4のダィャフラム 1 3 bの付近では、静圧 P statが生ずる。このため、第 1のセンサ部 3の内部において、ダイヤフラム 1 3 aには、全圧 P totと静圧 P statとの差である差圧 Pdynが作用し、ダイヤフラム 1 3 aは、第 1の計測凹部 1 0の内側から外部へ向かって差圧 Pdynの大きさに応じて撓むこととなる。

その結果、第 1のボス部 1 5と第 1の検出電極 5 との間隔は増大し、第 1のコンデンサ 2 5の静電容量 C 1は、その間隔の増大に応じて、換言すれば、差圧 P dynの大きさに応じて減少する変化を示すこととなる- ところで、定常流の流速を Vfとすると、この流速 Vfと先の全圧 Pto t及び静圧 P statとの間には、流体に関する物理学の法則より、 Vf = { 2 X (Ptot- Pstat) / p } ^{1 κ 2}という関係式が成立することはよく知られたことである。

そして、この式は、さらに Vf= a x ( P tot- P stat) ^1/2と表すことができる。ここで、 α = ( 2 / ) ^1/2である。また、 ρは、流体の密度である。

かかる式において、（Ptot— Pstat) は、差圧 Pdynであり、この差圧 Pdynは、上述したように静電容量 C 1として検出され得るものである：したがって、予め静電容量 C 1と差圧 Pdynとの関係を調べておけば、検出された静電容量 C1の大きさから直ちに差圧 Pdynを確定することができ、さらに、差圧 Pdynが確定すれば、上述した流速 Vfの式を用いて演算するか、または、予め流速 Vfと差圧 Pdynとの関係をテーブル化したものを用いるかすることで流速 Vfを求めることが可能となる。次に、流体の流れが、逆方向、すなわち、図 7において、二点鎖線で示された方向である場合について説明する。

この場合、上述した場合とは逆に、第 2のセンサ部 4における第 2のセンサ部用連通路 2 1 a， 2 l bの開口が流れに対して正対する状態となる。

したがって、基本的には、上述したと同様に、第 2の計測凹部 1 1 に全圧 P totが発生し、この静電容量型マイクロフ口一センサの外側においてダイヤフラム 1 3 b近傍は、静圧 P statとなる。

そのため、差圧 P dynに応じた第 2のコンデンサ 2 6の静電容量 C 2が検出されることとなり、先に静電容量 C1について説明したと同様に、静電容量 C 2の検出結果に基づいて、流速 Vfを知ることができることとなる。

次に、上述した静電容量型マイクロフ口一センサの静電容量 C l， C 2 を検出するための検出回路例について図 8を参照しつつ説明する。

この検出回路は、上述した静電容量型マイクロフ口一センサによる 1 つの静電容量出力に対するもので、先のように逆方向の流速の検出を行おうとする場合には、同様な回路がさらにもう一つ必要となる。

この検出回路は、第 1乃至第 4のダイオード 3 1 a〜 3 1 dによるいわゆるダイォードブリッジ 3 0を有しており、このダイォ一ドブリッジ 3 0に対して静電容量型マイクロフ口一センサによる静電容量 C 1 (または C2) 及び外部第 2乃至第 4のコンデンサ 3 2 a〜 3 2 cによる静電容量を介して交流信号（Esincot) が印加されるようになっている。

すなわち、図 8において二点鎖線に囲まれた部分は、静電容量型マイクロフ口一センサの第 1のセンサ部 3 (または第 2のセンサ部 4 ) であり、その一端は、第 1及び第 2のダイオード 3 1 a， 3 1 bの接続点に、また、他端は、アースに接続されると共に、所定静電容量 Csを有する外部第 2のコンデンサ 3 2 aの一端に接続され、この外部第 2のコンデンサ 3 2 aの他端は、第 3及び第 4のダイオード 3 1 c， 3 1 dの接続点に接続されている。

また、外部第 3及び外部第 4のコンデンサ 3 2 b， 3 2 cが直列接続されて、第 1及び第 2のダイオード 3 1 a , 3 1 bに対して並列接続されると共に、外部第 3のコンデンサ 3 2 b と外部第 4のコンデンサ 3 2 cの接続点とアースとの間に交流信号（Esinwt) が印加されるようになっている。

そして、ダイオードブリッジ 3 0の後段側には、演算増幅器 34を中心に構成されたいわゆる差動増幅回路 33が設けられており、後述するようにダイォードブリッジ 3 0を介した静電容量型マィクロフ口一センザの静電容量 C 1と外部第 2のコンデンサ 32 aの容量 Csとの比に応じた電圧信号が差動増幅されて出力されるようになっている。

すなわち、第 3のダイオード 3 1 cの力ソードは、第 5及び第 1の抵抗器 3 5 e， 3 5 aを介して演算増幅器 34の反転入力端子に、第 4のダイオード 3 1 dのアノードは、第 6及び第 3の抵抗器 3 5 f ， 3 5 c を介して演算増幅器 34の非反転入力端子に、それぞれ接続されている：なお、第 5及び第 1の抵抗器 3 5 e， 3 5 aの相互の接続点とアース間並びに第 6及び第 3の抵抗器 3 5 f , 3 5 cの相互の接続点とアース間には、いわゆるノイズ除去のための第 1のノイズ除去用コンデンサ 3 6 a , 第 2のノイズ除去用コンデンサ 3 6 bがそれぞれ接続されている。そして、演算増幅器 34の出力端子と反転入力端子との間には、いわゆる帰還抵抗としての第 2の抵抗器 3 5 bが接続されており、また、演算増幅器 34の非反転入力端子とアースとの間には、第 4の抵抗器 3 5 dが接続されている。

次に、かかる構成における動作を説明すれば、まず、外部第 2のコンデンサ 3 2 aの静電容量値は、流速が零の場合の静電容量値 C 1と等しく設定されているとする。また、第 1及び第 3の抵抗器 3 5 a， 3 5 c の抵抗値は共に等しく、さらに、第 2及び第 4の抵抗器 3 5 b， 3 5 dの抵抗値は共に等しいとする。

かかる前提条件の下、流速が零の場合には、第 3のダイオード 3 1 c のカソード側の電圧と、第 4のダイォード 3 1 dのァノ一ド側の電圧とが等しくなるため、演算増幅器 3 4からの差動出力は零となる。

一方、ある大きさの流速が生ずると、静電容量 C 1は、その流速の大きさに応じた値に変化するため、静電容量 C 2との比が変化することとなる _: そのため、第 3のダイオード 3 1 c の力ソードと第 4のダイオード 3 1 dのアノード間の電圧が変化し、演算増幅器 3 4により所定増幅度で差動増幅される結果、演算増幅器 3 4からは、流速の大きさに応じた差動出力電圧が得られることとなる。

したがって、予め流速と演算増幅器 3 4の出力電圧との関係を調べておけば、演算増幅器 3 4の出力電圧を基に、静電容量型マイクロフ口— センサにより検出された流速を直ちに知ることが可能となる。

次に、参照コンデンサ及びガ一ドリング電極を有する静電容量型マイクロフローセンサの好適な例について図 9を参照しつつ説明する- この例は、特に、後述するような参照電極 5 3を有すると共に、いわゆるガードリングが施された点に特徴を有するものである。

以下、具体的に説明すれば、まず、図 9に示された例は、一方向の流速計測用のものである。そして、例えば、ガラスからなる第 1 の基板 4 0 と、シリコン等の半導体部材からなる第 2の基板 4 1 とが接合されてなり、第 2 の基板 4 1側において、計測凹部 4 2 と、この計測凹部 4 2 と外部とを連通する 2つの連通路 4 3 a , 4 3 bが形成され、その結果、計測凹部 4 2の底部は、ダイヤフラム 4 4 となる点は、先の図 6に示された静電容量型マイクロフローセンサと基本的に同一のものである。

そして、計測凹部 4 2の略中央には、ボス部 4 5が形成されており、このボス部 4 5の厚み（図 9において紙面上下方向）が、第 1 の基板 4 0の検出電極 4 9 との間に所定の間隙（例えば数十ミクロン程度）が生ずる大きさに設定されている点も図 6に示された例と同様である。

一方、計測凹部 4 2周辺の第 2の基板 4 1平面部分には、丁度計測凹部 4 2を囲むようにして、接触回避用段部 4 6が形成されており、第 1 の基板 4 0の対向面との間に所定の間隙が生ずるようになつている。これは、第 1 の基板 4 0に設けられた参照電極 5 3及びガ— ドリング電極 5 4と第 2の基板 4 1 のシリコン部分との接触を回避するためのものである

また、一方の連通路 4 3 aの短手軸方向の第 2の基板 4 1 の端部近傍は、後述する第 1 の基板 4 0に設けられた各接続部 5 2， 5 7， 5 9， 6 1が位置するために、切り欠かれて接続部用切り欠き部 4 7が形成されている。

そして、先の接触回避用段部 4 6の周辺の第 2の基板 4 1 の面は、酸化膜 4 8が形成されたものとなっており、この部分に第 1 の基板 4 0に配設された検出電極用引き出し配線 5 1等が接触しても電気的には絶縁状態となるようにしてある。

第 1 の基板 4 0には、第 2の基板 4 1 のボス部 4 5に対応する位置に、ボス部 4 5の平面部分と略同一面積の矩形状に、例えば I T Oを用いて形成された検出電極 4 9が設けられており、この検出電極 4 9 と先のボス部 4 5 とによりいわゆる平板形の検出用コンデンサ 5 0が構成されるようになつている。

そして、一方の連通路 4 3 aに近いこの検出電極 4 9の角には、検出電極用引き出し用配線 5 1 の一端が接続されている。この検出電極用引き出し配線 5 1 は、検出電極 4 9の一つの角から出て、丁度一方の連通路 4 3 aに沿うように、この連通路 4 3 aの略中央付近に対向する第 1 の基板 4 0の部位まで延び、さらに、連通路 4 3 a の端部近傍の手前で略直角に接続部用切り欠き部 4 7側へ折曲され、そこから略直線状に接続部用切り欠き部 4 7の近傍まで配設され、接続部用切り欠き部 4 7の近傍で、略直角に第 1 の基板 4 0の側部と反対側へ折曲げられ、適宜な長さ直線状に配設された後、さらに、略直角に接続部用切り欠き部 4 7方向へ折曲されて、適宜な長さ配設され、その端部は、略正方形状に形成された検出電極用接続部 5 2に接続されている- 一方、接触回避用段部 4 6に対向する第 1 の基板 4 0の平面部分には、帯状に形成された参照電極 5 3及びガードリング電極 5 4が、適宜な間隔を隔てて、平行状態で、接触回避用段部 4 6の平面形状と略同様の形状となるように、しかも、参照電極 5 3が計測凹部 4 2側、ガードリング電極 5 4が参照電極 5 3の外側となるようにして配設されている。

ここで、参照電極 5 3は、接触回避用段部 4 6 と対向する部位の合計面積が、先の検出電極 4 9の面積と同一となるように、その太さ、長さ等が設定されている。すなわち、参照電極 5 3 と接触回避用段部 4 6 とが対向する部分により所定値 C _{R E F}を有する参照コンデンサ 5 5が構成されるようになっている。そして、参照電極 5 3の合計面積を上述のように設定することにより、その静電容量 C _{R E F}が、検出電極 4 9 とボス部 4

5 との対向による流速零における静電容量 C 1と同一とすることができるようになつている。

参照コンデンサ 5 5の容量をこのように設定するのは、後述するように、検出回路による流速検出の精度を向上させるためである。

参照電極 5 3の一端、すなわち、接続部用切り欠き部 4 7側に位置する一端からは、接続部用切り欠き部 4 7方向へ帯状に形成された参照電極用引き出し配線 5 6が延設されており、その端部には、先の検出電極用接続部 5 2に隣接して設けられた外部回路との接続のための参照電極用接続部 5 7が接続されている。

また、ガードリング電極 5 4は、参照電極 5 3の端部における電気力線の分布に起因するいわゆる浮遊容量の発生を抑圧するためのものである。

すなわち、ガードリング電極 5 4は、参照電極 5 3の外側に、参照電極 5 3 と略同様な配置形状に配設されており、その一端、すなわち、接続部用切り欠き部 4 7側に位置する一端の手前からは、接続部用切り欠き部 4 7方向へ帯状に形成されたガードリング電極用引き出し配線 5 8 が延設されている。

そして、このガードリング電極用引き出し配線 5 8の端部には、先の参照電極用接続部 5 7に隣接して設けられたガ— ドリング電極用接続部 5 9が接続されている。

このガードリング電極用接続部 5 9は、図示されない外部回路へ接続され、所定の電位が印加されるようになっており、ガードリング電極 5 4をこの所定の電圧に保持することで、参照電極 5 3 と接触回避用段部 4 6 との間の電気力線を直線状とし、従来のように参照電極 5 3の端部で、電気力線が外部へ湾曲して、外部との間でいわゆる浮遊容量が発生することにより、静電容量値が不安定となるようなことが抑圧されるようになつている。

一方、第 2の基板 4 1 の裏面、すなわち、第 1 の基板 4 0 との接合面と反対側の面においては、丁度ボス部 4 5の略中央部分に対応する位置に矩形状のボス部用電極 6 2が形成され、また、接続部用切り欠き部 4 7の近傍の端部で、かつ、先のガードリング用接続部 5 9の近傍となる部位には、ボス部用接続部 6 1が形成されている。そして、このボス部用電極 6 2 とボス部用接続部 6 1 との間は、両者の間に適宜に配設されたボス部用引き出し配線 6 0により接続されており、ボス部 4 5が外部と接続できるようになつている。

次に、上記構成における静電型マイクロフローセンサの使用方法、動作等について説明する。

まず、参照コンデンサ 5 5はいわゆる固定コンデンサであるため、その静電容量 C _{R E P}も固定値であり、特に、その値は、検出電極 4 9 とボス部 4 5 との間に形成される静電容量 C 1の初期値、すなわち、流速が零でダイヤフラム 4 4に差圧が作用していない状態における値に設定されている _c

この静電型マイクロフローセンサの検出回路は、先に図 8 に示された検出回路が用いられるが、参照コンデンサ 5 5は、図 8の外部第 2 のコンデンサ 3 2 aに代わるものとして使用される。すなわち、参照電極用接続部 5 7は、第 3及び第 4のダイオード 3 1 c， 3 1 dの接続点に接続される。

このように、図 8における外部第 2 のコンデンサ 3 2 aに代わるものとして参照コンデンサ 5 5を用いるのは、演算増幅器 3 4により得られる出力電圧、換言すれば流速の計測精度を向上させるためである。

すなわち、従来は、外部第 2のコンデンサ 3 2 a として、静電容量 C 1の電気的特性と異なるものを用いていたために、温度等によりその値が変動した場合、外部第 2のコンデンサ 3 2 aの静電容量の変動の仕方が静電容量 C 1のそれとは異なるものであった。そのため、静電容量 C 1と静電容量 C 2との比が変化することとなり、差圧 P dynに対応した本来の出力電圧が演算増幅器 3 4から得られなくなり、測定結果としての流速値の精度が低下するという欠点があつた。

このため、流速の所望の測定精度を確保するには、上述のような 2つの静電容量の比の変化に起因する出力電圧の誤差を補償するようないわゆる補償回路を必要とするものであった。

ところが、参照コンデンサ 5 5は、静電容量 C 1と基本的に同一の電気的特性を有するものであるため、その容量値の変動も静電容量 C 1のそれと略同一となり、例え温度等により検出コンデンサ 5 0及び参照コンデンサ 5 5の静電容量の温度変化が生じても、両者の比は略一定となり、上述したような欠点が解消されることとなる。

一方、ガードリング電極用接続部 5 9には、外部からの所定の電圧を印加し、それによつて、先に説明したように、参照電極 5 3の端部での電気力線の外側への漏洩をなくし、いわゆる浮遊容量の発生を抑圧して参照コンデンサ 5 5の容量値が所定値に保持されるようにすることがでさる。

かかる前提条件の下、静電容量型マイクロフ口一センサ自体の流速検出における動作は、基本的に図 6に示された例と変わるところがないので、概括的に説明すれば、まず、この静電容量型マイクロフ口一センサは、流体の流れに対して連通路 43 a， 43 bの入口が正対するように配置される。そして、計測凹部 42内において、ダイヤフラム 44には、全圧 P totと静圧 P statとの差である差圧 Pdynが作用し、ボス部 45がその差圧 Pdynに応じて変位するため、差圧 Pdynが静電容量 C 1の変化として検出されることとなる。

一方、差圧 P dyn ( = P tot— P stat) と流速 Vfとの間には、先に説明したように、 Vf= a x ( P tot— P stat) ^{1 /2}との関係が成立することから、予め流速 Vf、差圧 Pdyn及び静電容量 C 1の関係を調べておくことで静電容量 C 1の大きさから流速 Vfを知ることができる。

ここで、静電容量 C1は、実際には、図 8に示されたような検出回路によって、電圧に変換されて、静電容量 C1の変化は、電圧変化として検出されることとなるので、結局、その電圧値から流速を知ることができることとなる。なお、図 8に示された検出回路の構成、動作については、既に説明した通りであるので、ここでの再度の説明は省略することとする。

なお、上述した静電容量型マイクロフ口一センサにおいては、参照電極 53とガ一ドリング電極 54とを共に設けるような構成として説明したが、例えば参照電極 53だけであってもよい。この場合、ガードリング電極 54がないことによる参照コンデンサ 55のいわゆる浮遊容量が生ずる畏れがあるが、最終的な流速の測定結果の誤差として許容できる範囲であれば、必ずしもガードリング電極 54は、必須のものではない:：次に、図 1や図 6に示されたようにガラス基板とシリコン基板の 2つの平板状の基板が接合されてなるいわば 2層型と称することのできる静電容量型マイクロフ口一センサの製造手順の一例について、図 1に示された 2層型の静電容量型マイクロフローセンサを例に採り、図 1 1 (A) 乃至図 1 6 (B)を参照しつつ説明する。なお、図 1 1 (A)乃至図 1 6 (B) は、図 1に示された静電容量型マイクロフローセンサを、図 1 0に示された D— D線に沿って Z軸方向に切断した際の端面における製造状態を模式的に示したものである。

最初に図 1 1 (A)及び図 1 3 (C)を参照しつつ第 2の基板 7 1の製造手順について説明する。

最初に、いわゆるゥヱハダイシングにより、例えば、 20 m m角（図 Zで言えば XY平面における大きさ）のシリコンウェハ 90を第 2の基板 7 1用として得る（図 1 1 (A)参照）。

次いで、ゥヱハ洗浄を行い、その後、熱酸化によりシリコンゥヱハ 9 0の両面に所定の膜厚の酸化膜 9 1 a， 9 1 bを形成する（図 1 1 (B) 参照）。次に、両酸化膜 9 1 a， 9 1 bの表面に、それぞれネガレジスト 9 2 a， 9 2 bを塗布して定着させる（図 1 1 (C)参照） - この後、図示されないマスクを用いてフレーム 82となる部分に対応するネガレジスト 9 2 aを残すべく、いわゆるフォトリソグラフィ法

(以下「フォトリソ法」と言う）による露光、現像等を行いネガレスト

9 2 aの所定部位のみを残す（図 1 1 (D)参照）。

次に、残されたネガレジスト 9 2 aをいわば保護膜として、ネガレジスト 9 2 aが除去された部分の酸化膜 9 1 aをエッチングにより除去する（図 1 1 (E)参照）。

続いて、両面の全てのネガレジスト 9 2 a， 9 2 bを除去する（図 1

1 (F)参照）。

ここで、酸化膜 9 1 aが除去された部位 aは、最終的に連通路 7 5 a， 7 5 bが形成される部分であり、酸化膜 9 1 aが除去された部位 bは、最終的に計測凹部 7 2及びボス部 74が形成される部分である。

次に、シリコンエッチングにより、部位 a， bの部分を所定値（例えば 8.5 i m) だけ掘り下げ（図 1 2 (A)参照）、エツチング終了後、酸化膜エッチングを施して酸化膜 9 1 a， 9 1 bを全て除去する（図 1 2 (B)参照）。ここで、シリコンエッチングは、シリコンの掘り下げの深さによって定まるエッチング時間だけ、時間計測してエツチングを行うことで、所望の深さのエッチングを行うものである。

次いで、ウェハ洗浄を行った後、シリコンウェハ 9 0の両面に熱酸化により再び新たな酸化膜 9 1 c， 9 1 dを形成する（図 1 2 (C)参照）。

この新たな酸化膜 9 1 c， 9 I dが形成された後、両面に新たなネガレジスト 9 2 c， 9 2 dを塗布する（図 1 2 (D)参照） _c

次に、図示されないマスクを用いてネガレジスト 9 2 c， 9 2 dの所定の部位を残すべく、いわゆるフォトリソ法による露光、現像等を行い、ネガレジスト 92 c， 92 dの所定の部位のみを残す（図 1 2 (E)参照）。ここで、ネガレジスト 92 cが除去された部位 cは、最終的にダイヤフラム 73となる部分である。

続いて、ネガレジスト 92 c， 92 dをいわば保護膜として、ネガレジスト 92 c， 92 dに覆われていない酸化膜 9 1 c， 9 1 dを酸化膜エッチングにより除去する（図 1 2 (F)参照）。

次に、全てのネガレジスト 92 c， 92 dを除去し（図 13 (A)参照）、酸化膜 9 1 cを保護膜としてシリコンエッチングを施して、連通路 75 a , 75 b及び計測凹部 72を形成する（図 1 3 (B)参照）。なお、この場合、シリコンエッチングによるシリコンウェハ 90の掘り下げ量は、エッチング時間を計測して所望の掘り下げ量となるようにする c

最後に、酸化膜エッチングにより全ての酸化膜 9 1 c， 9 1 dを除去して第 2の基板 7 1が完成する（図 1 3 (C)参照）。

次に、図 14 (A)乃至図 14 (F)を参照しつつ第 1の基板 70の製造手順について説明する。

最初に、ガラス基板 95を洗浄し（図 14 (A)参照）、次に、ポジレジスト 96を一方の面に塗布する（図 14 (B)参照）。

次いで、図示されないマスクを用いて所定の部位、すなわち、検出電極用引き出し配線 80及び検出電極用接続部 8 1 (図 1参照）が配設される部位を除いて他の部分のポジレジスト 96を残すべく、いわゆるフ才トリソ法による露光、現像等を行い、ポジレジスト 96の所定の部位のみを除去する（図 14 (C)参照）。

次に、一方の面の全面に、最初に Ti (チタン）を、次に、 Pt (白金）を、それぞれ所定の膜厚に蒸着し、 Ti/Pt膜 97を形成する（図 14 (D)参照）。ここで、それぞれの蒸着厚としては、例えば、丁1を 700 オングストロームに対し、 Ptを 300オングスト口一ム程度とする。この後、いわゆるリフトオフにより、 1^ダ？1;膜97の内、ポジレジスト 96上に形成された部位を除去する（図 14 (E)参照）ことで、検出電極用引き出し配線 80及び検出電極用接続部 8 1 (図 14 (E)においては図示せず）が形成されることとなる。

次に、この一方の面の全面に、再度新たなポジレジスト 96 aを塗布

(図 14 (F)参照）した後、図示されないマスクを用いて、ポジレジスト 96 aの所定の部位を除去すべく、いわゆるフォトリソ法による露光、現像等を行い、ポジレジスト 96 aの所定の部位を除去する（図 1 5 (A) 参照）。なお、このポジレジスト 96 aが除去された部位 dは、検出電極 78が配設される部分である。

次いで、一方の面の全面に I T 0をスパッタリングにより堆積させて、 I TO膜 98を形成する（図 1 5 (B)参照）。

この後、いわゆるリフトオフにより、 I TO膜 98の内、ポジレジスト 96 aに積層された部位のみを除去することで検出電極 78が完成することとなる（図 1 5 ( C )参照）。なお、リフトオフの後は、例えば、ァセトンを用いて超音波洗浄を行う。

次に、図 1 6 (A)及び図 1 6 (B)を参照しつつ、第 1の基板 70と第 2の基板 7 1の接合手順について説明する。

第 2の基板 7 1の一方の面、すなわち、計測凹部 72等が形成された側の面上に第 1の基板 70を載置した状態において、陽極接合により両者の接合を行う（図 1 6 (A) 参照）。次に、第 2の基板 7 1の適宜な箇所にスパッタリングによりアルミニゥムを所定の形状に堆積させ、いわゆるシンタリングを施して接地用電極を形成する（図示せず） - 最後に、検出電極用接続部 8 1 と図示されない外部回路とを接続するための接続ワイヤ 99を、いわゆるワイヤ一ボンディングにより検出電極用接続部 8 1へ接続させる（図 1 6 (B)参照）。次に、三層構造を有する静電容量型マイクロフ口一センサの好適な例について図 1 7乃至図 2 0を参照しつつ説明する。なお、図 1 7において、便宜上、図示されたように X， Υ , Z軸による 3次元座標を定義するものとする。

この静電容量型マイクロフ口一センサは、絶縁性部材としての例えばガラスからなる第 1 のガラス基板 1 1 1 と、同じくガラスからなる第 2 のガラス基板 1 1 2 とにより、半導体部材として、例えばシリコンを用いてなる中央基板 1 1 0が挟持されるように相互に接合されてなるものである _c

中央基板 1 1 0は、先の図 1 の例における計測凹部 7 2 と基本的に同様な主計測凹部 1 1 3及び副計測凹部 1 1 4が、略中央付近に形成されたものとなっている（図 1 7及び図 1 9参照）。

すなわち、第 1 のガラス基板 1 1 1 と対向する中央基板 1 1 0の平面において、その略中央付近に枠状に主計測凹部 1 1 3が凹設され、この主計測凹部 1 1 3に囲まれるように主ボス部 1 1 5が形成されている。

この主計測凹部 1 1 3が設けられたと反対側の中央基板 1 1 0の平面側には、主計測凹部 1 1 3 と対応する位置に、主計測凹部 1 1 3 と略同一の形状、寸法を有する副計測凹部 1 1 4が設けられている（図 1 9参照）。そして、副計測凹部 1 1 4に囲まれるようにして副ボス部 1 1 6 が形成されており、この副ボス部 1 1 6の丁度反対側の面は、先の主ボス部 1 1 5 となっている（図 1 7、図 1 8及び図 1 9参照）。

主計測凹部 1 1 3及び副計測凹部 1 1 4は、共にシリコンエッチングにより形成されるもので、例えば、そのシリコンエッチングの際、エツチング時間を適宜加減することで、主計測凹部 1 1 3及び副計測凹部 1 1 4の底部は、薄膜状に形成されてダイャフラム 1 1 7 となっている

(図 1 7及び図 1 9参照）。一方、中央基板 1 1 0の主計測凹部 1 1 3が設けられた側においては、 2つの連通路 1 1 8 a， 1 1 8 bが、主計測凹部 1 1 3の短手軸方向 (Y軸方向）で適宜な間隔を隔てて、それぞれの一端が外部に開口し、他端が主計測凹部 1 1 3の長手軸方向（X軸方向）の一方の端部に連通するように形成されている（図 1 7参照）。

また、第 1及び第 2の基板 1 1 1， 1 22並びに中央基板 1 1 0の一方の端部、すなわち、この例の場合には、第 1及び第 2の基板 1 1 1， 1 22並びに中央基板 1 1 0の長手軸方向（Y軸方向）の一方の端部には、 XY平面における形状が矩形状となるようにシリコンが除去されてなる第 1及び第 2の接続部用切り欠き部 1 1 9， 1 20が所定の間隔を隔てて形成されている（図 1 7参照）。

すなわち、第 1の接続部用切り欠き部 1 1 9は、中央基板 1 1 0の長手軸方向の一端部の一方の角部近傍においてその XY平面形状が矩形状となるようにシリコンが除去された第 1の中央基板側切り欠き 1 1 9 a と、第 2の基板 1 1 2の対応する部位に同様に形成された第 2の基板側切り欠き 1 1 9 bとからなるものである。

一方、第 2の接続部用切り欠き部 1 20は、先の第 1の中央基板側切り欠き 1 1 9 aとは、 X軸方向で適宜な間隔を隔てて、第 1の中央基板側切り欠き 1 1 9 aと同様に形成された第 2の中央基板側切り欠き 1 2 0 aと、第 1の基板 1 1 1の対応する部位に同様に形成された第 1の基板側切り欠き 1 20 bとからなるものである（図 1 7参照）。

この第 1及び第 2の接続部用切り欠き部 1 1 9， 1 20は、第 1及び第 2のガラス基板 1 1 1， 1 1 2に設けられた主電極用接続部 1 28及び副電極用接続部 1 32が丁度位置する部位に設けられており、これら主及び副電極用接続部 1 28， 1 32は、第 1及び第 2の接続部用切り欠き部 1 1 9， 1 20により中央基板 1 1 0と接触しないようになっている。

さらに、一方の連通路 1 1 8 a と第 1 の接続部用切り欠き部 1 1 9の間には、両者を連通するように、主電極配線回避用凹部 1 2 1が比較的浅く凹設されている（図 1 7参照）。この主電極配線回避用凹部 1 2 1 は、第 1 のガラス基板 1 1 1 に設けられた主電極用引き出し配線 1 2 7 が位置すると同一の位置に配設されており、主電極用引き出し配線 1 2 7が中央基板 1 1 0 と接触しないようにしてある。

また、中央基板 1 1 0の第 2のガラス基板 1 1 2 と接合される面には、既に言及したように先の主計測凹部 1 1 3及び主ボス部 1 1 5 と対応する位置に、副計測凹部 1 1 4及び副ボス部 1 1 6が同様に形成されていると共に、副ボス部 1 1 6 と第 2の接続部用切り欠き部 1 2 0 との間には、両者を連通するように副電極配線回避用凹部 1 2 2が比較的浅く凹設されている（図 1 9参照）。

この副電極配線回避用凹部 1 2 2は、第 2のガラス基板 1 1 2に設けられた副電極用引き出し配線 1 3 1 が位置すると同一の位置に配設されており、副電極用引き出し配線 1 3 1 が中央基板 1 1 0 と接触しないようにしてある。

一方、第 1 のガラス基板 1 1 1 の一方の面、すなわち、中央基板 1 1 0 と接合される面には、中央基板 1 1 0に設けられた主ボス部 1 1 5 と対応する位置に、例えば I T 0からなる主検出電極 1 2 5が主ボス部 1

1 5の平面形状及び寸法と略同一に設けられている（図 1 7参照）。そして、この主検出電極 1 2 5 と先の主ボス部 1 1 5 とによりいわゆる平板形の主コンデンサ 1 2 6が形成されるようになっている。

また、主検出電極 1 2 5の一つの角部、例えば、この例では、一方の連通路 1 1 8 aに最も近い角部からは、導電性部材からなる主電極用引き出し配線 1 2 7が次のように同じく導電性部材からなる主電極用接続部 1 2 8へ延設されている。すなわち、主電極用引き出し配線 1 2 7は、一方の連通路 1 1 8 aに沿って延び、連通路 1 1 8 aの途中で第 1 の接続部用切り欠き部 1 1 9方向へ略直角に折曲されて、主電極用接続部 1 2 8へと延設されたものとなっている（図 1 7参照） c

また、第 2のガラス基板 1 1 2の一方の面、すなわち、中央基板 1 1

0 と接合される面には、中央基板 1 1 0に設けられた副ボス部 1 1 6 と対応する位置に、導電性部材からなる副検出電極 1 2 9が副ボス部 1 1 6の平面形状及び寸法と略同一に設けられている。そして、この副検出電極 1 2 9 と先の副ボス部 1 1 6 とによりいわゆる平板形の参照コンデンサ 1 3 0が形成されるようになっている。

また、この副検出電極 1 2 9の一つの角部、例えば、この例では、先に述べた第 2の接続部用切り欠き部 1 2 0に最も近い角部からは、導電性部材からなる副電極用引き出し配線 1 3 1力、次のように副電極用接続部 1 3 2へ延設されている。すなわち、副電極用引き出し配線 1 3 1 は、 X軸方向に沿って副検出電極 1 2 9 とは反対方向へ所定の長さだけ延設され、そこで、導電性部材からなる副電極用接続部 1 3 2方向へ直角に折曲されて、副電極用接続部 1 3 2へと延設されたものとなっている 0

また、この第 2のガラス基板 1 1 2においては、副検出電極 1 2 9の一方の端部近傍、すなわち、この例では、先の副電極用引き出し配線 1

3 1が延設される角部を有する側の端部近傍において、静圧導入孔 1 2 9が Z軸方向に穿設されている（図 1 7及び図 2 0参照）。

すなわち、静圧導入孔 1 2 9は、その一方の開口が、第 2のガラス基板 1 1 2に対向する側の中央基板 1 1 0のダイヤフラム 1 1 7に臨むように、また、他方の開口が、第 2のガラス基板 1 1 2の外部に開口するようにして、他方の開口から一方の開口に向かって徐々に拡管状態に形成されている（図 2 0参照）。

なお、上述した第 1及び第 2のガラス基板 1 1 1， 1 1 2並びに中央基板 1 1 0の厚み（ Z軸方向の厚み）は、図 1 7においては、便宜上略同一なものとして示されているが、実際には、例えば、中央基板 1 1 0 の厚みが略 0.3 mm程度であるのに対して、第 1及び第 2のガラス基板

1 1 1 , 1 1 2は、略 1 mm程度に設定されるのが好適である- 一方、図 20においては、図 1 7の場合とは逆に、第 1及び第 2のガラス基板 1 1 1， 1 1 2と中央基板 1 1 0の厚みを相対的に示したものとなっている。

次に、上記構成における動作について図 2 0及び図 2 1を参照しつつ説明する。

まず、この静電容量型マイクロフローセンサは、流体により生ずる差圧 Pdynが主コンデンサ 1 2 6の静電容量 C1の変化として検出されるようになつている点は、先の図 6や図 9に示された例と基本的に同様である。

すなわち、流速検出にあたつては、連通路 1 1 8 a， 1 1 8 bの外部への開口部分が流体の流れに対して正対するように静電容量型マイクロフローセンサが流体中に配置され、図 20において白抜き矢印で示されたようにある流速で流体が流れたものとすると、連通路 1 1 8 a， 1 1 8 bの外部への開口部分の近傍に、いわゆるよどみ点が生ずることとなり（図 2 0参照）、この点の圧力は、いわゆる全圧 P totとなる。また、主計測凹部 1 1 3内の流体の圧力も同様に全圧 P totとなる。

一方、静電容量型マイクロフ口一センサの外部にあって、第 1及び第 2のガラス基板 1 1 1， 1 1 2の平面近傍における圧力は、静圧 P stat となる。

そして、副計測凹部 1 1 4は、静圧導入孔 1 2 9を介して静圧状態にある外部と連通されているため、副計測凹部 1 1 4内の圧力も静圧 P st atとなり、その結果、ダイヤフラム 1 1 7には、全圧 P totと静圧 P sta tとの差である差圧 P dynが、ダイヤフラム 1 1 7を主計測凹部 1 1 3側から副計測凹部 1 1 4側へ押圧するように作用する。その結果、ダイヤフラム 1 1 7が主計測凹部 1 1 3側から副計測凹部 1 1 4側へ撓むのに伴い、主検出電極 1 2 5 と主ボス部 1 1 5 との間隔が拡大されて主コンデンサ 1 2 6の静電容量が減少する一方、副検出電極 1 2 9 と副ボス部 1 1 6 との間隔が狭くなり、参照コンデンサ 1 3 0の静電容量が増大することとなる。

差圧 P dynは、基本的には、主コンデンサ 1 2 6の静電容量 C 1の変化として捉えらることができ、さらに現実的には、後述する検出回路により、差圧 P dynは、電圧信号として検出することができる。そして、流体の流速 V fと差圧 P dynとの間には、既に先の図 6に示された例で述べたように、流速 V f 二 a x ( P tot- P stat) ^1/2の関係がある（但し α = ( 2 / ρ ) ^1/2であり、 ρは流体の密度）ことから、予め差圧 P dynと流速の関係を調べておくことで、検出回路の電圧値を基にして流速を知ることができる。

ところで、この例における静電容量型マイクロフローセンサは、先に述べたように、よどみ点が連通孔 1 1 8 a ， 1 1 8 bの外部への開口部分に略位置するために、特に、図 1、図 6及び図 9に示されたようないわゆる 2層型に比して、検出誤差がより小さなものとなる。

すなわち、従来、例えば、図 1、図 6及び図 9に示されたようないわゆる 2層型の静電容量型マイク口フローセンサでは、シリコンからなる基板（図 6においては第 2の基板 2が、図 9においては第 2の基板 4 1 がそれぞれ相当）が他方のガラス基板（図 6においては第 1 の基板 1 カ^ 図 9においては第 1 の基板 4 0がそれぞれ相当）に比して板厚が薄く、相対的にはシリコンからなる基板の厚みを 1 とすれば、他方のガラス基板は、大凡 3倍前後に設定されたものとなっている。

一方、よどみ点は、静電容量型マイクロフローセンサの全体の厚み、すなわち、例えば、図 6の例で言えば、 Z軸方向の全体の厚みに対して、略その中間地点に生ずるものであり、従来のようないわゆる 2層型の板厚のものにおいては、よどみ点は、図 6の例で言えば、第 1 のセンサ部用連通路 1 6 a， 1 6 bの外部への開口部分よりも、むしろ第 1 の基板 1側へずれた位置に生ずることとなる。そのため、検出誤差が生じ、検出精度がさほど高いものではなかった。

これに対して、上述したような 3層型の静電容量型マイクロフ口一センサは、連通路 1 1 8 a， 1 1 8 bを有する中央基板 1 1 0力^ 略同一の板厚を有してなる第 1及び第 2のガラス基板 1 1 1 ， 1 1 2により挟持された構造であることから、既に述べたようによどみ点は、連通路 1 1 8 a , 1 1 8 bの外部への開口部分の近傍に生じ、そのため、従来のいわゆる 2層型の静電容量型のマイクロフ口一センサに比して、検出誤差の小さなものとなっている。

一方、参照コンデンサ 1 3 0は、検出回路における誤差を抑圧するために使用される。

すなわち、先に図 8に示された検出回路の場合、外部第 2のコンデンサ 3 2 aは、静電容量型マイクロフローセンサとは別個のいわゆる通常の電子部品としてのコンデンサを使用する構成であつたが、この場合、静電容量型マイクロフ口一センサによるコンデンサと電気的特性が異なるために、第 3のダイオード 3 1 cの力ソード側の電位と、第 4のダイォード 3 1 dのァノ一ド側の電位とにアンバランスを生じ、このため、演算増幅器 3 4から差圧 P dynに対応した本来の出力電圧が得られないという不都合があった。したがって、図 8に示された検出回路では、その出力電圧の誤差が、所望する検出精度を越えるものである場合には、いわゆる補償回路を付加して、誤差を抑圧する必要があった。

そこで、このような欠点を解消するために設けられたのがこの静電容量型マイク口フローセンサにおける参照コンデンサ 1 3 0である。

すなわち、この静電容量型マイクロフ口一センサの検出回路としては、例えば、図 2 1 に示されたような構成のものが好適である。

以下、図 2 1 を参照しつつ参照コンデンサ 1 3 0の機能と共に、この検出回路の構成、動作等について説明する。なお、図 8に示された検出回路と同一の構成要素については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略することとし、以下、異なる点を中心に説明する。

図 2 1 において、二点鎖線で囲まれた部分は、 3層型の静電容量型マイク口フローセンサの部分であり、静電容量 C 1の部分は、主コンデンサ 1 2 6であり、また、静電容量 C _{R E F}の部分は、参照コンデンサ 1 3 0である。

すなわち、主電極用接続部 1 2 8は、第 1及び第 2のダイオード 3 1 a , 3 l bの接続点に、副電極用接続部 1 3 2は、第 3及び第 4のダイオード 3 1 c， 3 1 dの接続点に、それぞれ接続される。

また、中央基板 1 1 0は、図示されない適宜な箇所がアースに接続されることで、図 2 1 においては、主コンデンサ 1 2 6 と参照コンデンサ 1 3 0 との接続点がアースに接続されたと等価な状態となる。

理解を容易とするため、例えば、主コンデンサ 1 2 6 と参照コンデンサ 1 3 0の初期値、すなわち、流速が零における静電容量が共に同一であると仮定し、かつ、流速が零の場合には、第 3のダイオード 3 1 cのカソード側の電位と、第 4のダイォ一ド 3 1 dのァノード側の電位が同一となるように回路定数が設定されているものと仮定して回路動作を説明する。かかる前提条件の下、流速が零の場合には、演算増幅器 3 4の出力電圧も零となる。

次に、ある流速が生じたとすると、主コンデンサ 1 2 6の静電容量は、差圧 P dynに応じて、換言すれば流速に応じて初期値から減少したものとなる一方、参照コンデンサ 1 3 0の静電容量は、その流速に応じて初期値から増大したものとなる。

したがって、第 3のダイオード 3 1 cの力ソード側の電位が、第 4のダイォ一ド 3 1 dのァノード側の電位に比して大となり、その大きさは、差圧 P dynに応じたものとなる。そして、演算増幅器 3 4からは、第 3のダイオード 3 1 cの力ソードと第 4のダイオード 3 1 dのアノード間の電圧を差動増幅したものが出力されることとなる。

演算増幅器 3 4の出力電圧は、差圧 P dynに応じたものであり、流速 V fと差圧 P dynとの間には、既に述べたように V f = α X ( P tot - P stat ) 1^{/ 2}の関係があるので、予め演算増幅器 3 4の出力電圧と流速 V fとの関係を調べておけば、演算増幅器 3 4の出力電圧から流速 V fを知ることができる。

ここで、主コンデンサ 1 2 6 と参照コンデンサ 1 3 0 とは、基本点に同様な構成であるため、例えば、温度等の環境変化に対する電気的特性の変化も略同様となる。そのため、例え両者の静電容量が温度変化しても、両者の静電容量の比は、略同一となる。これに対して、従来は、電気的特性が同一ではなかったため、静電容量の比が変化し、結果的に流速の計測結果の精度低下を招く原因となっていた。

図 1 7に示された静電容量型マイクロフ口一センサでは、上述のように主コンデンサ 1 2 6の静電容量と参照コンデンサ 1 3 0の静電容量との比が略一定となる結果、例え温度変化に伴うこれら主コンデンサ 1 2

6及び参照コンデンサ 1 3 0の静電容量の変化が生じ、それにより、演算増幅器 3 4の出力電圧が変化するとしても、一定の変化となるため、予め出力電圧の温度特性を調べておけば、測定時の温度と出力電圧とから正確な流速を知ることが可能であり、従来と異なり、出力電圧の誤差をキャンセルするような特別な補償回路が不要である。

次に、上述した静電容量型マイクロフローセンサに緩衝用突起を設けた例について図 2 2を参照しつつ説明する。

この例は、主ボス部 1 1 5 の表面と、副ボス部 1 1 6 の表面に、それぞれ複数の緩衝用突起 1 3 5を設けたものである。この緩衝用突起 1 3 5は、例えば、略半球状に形成されており、主ボス部 1 1 5 の表面からの突起の大きさ及び副ボス部 1 1 6の表面からの突起の大きさは、例えば、主ボス部 1 1 5 と主検出電極 1 2 5 との通常時における間隔が 1 0 ミクロン程度であるとすると、 1 ミクロン程度に設定されたものとなつている。

ところで、この静電容量型マイクロフ口一センサ全体に外部から何らかの原因により大きな衝撃力が加えられたり、計測限界を越える急激な流れの中に挿入されたりした場合に、主ボス部 1 1 5の平面部分全体が主検出電極 1 2 5へ、または、副ボス部 1 1 6の平面部分全体が副検出電極 1 2 9へ衝突し、中央基板 1 1 0に過重な応力が生じて破損や亀裂が生ずる畏れがある。

上述したような緩衝用突起 1 3 5がある場合には、静電容量型マイク口フローセンサに上述のような大きな衝撃力が作用した場合等が生じても、緩衝用突起 1 3 5が主検出電極 1 2 5 または副検出用電極 1 2 9に当接することとなり、主ボス部 1 1 5全体が主検出電極 1 2 5へ、または、副ボス部 1 1 6全体が副検出電極 1 2 9へ衝突するようなことがなくなるため、従来のような破損、亀裂等の発生が抑圧されることとなるなお、緩衝用突起 1 3 5の形状や数、さらには、その間隔は、特定の形状等に限定される必要はなく、任意に設定してよいものである。

上述のような緩衝用突起 1 3 5は、図 1 7に示された 3層型の静電容量型マクロフ口一センサだけでなく、図 1、図 6及び図 9のそれぞれに示された静電容量型マイクロフローセンサについても同様に設けてよいものであることは勿論である。

次に、上述した静電容量型マイクロフ口一センサの応用例について図 2 3乃至図 2 7を参照しつつ説明する。

この例は、自動車用エンジンの燃料噴射装置に用いられるインジェク夕 1 40内の燃料の流速を計測できるように、静電容量型マイクロフ口 —センサをインジェクタ 1 40に外付けしたものである

最初に、図 2 3の概略構成図を参照しつつ、この外付けの構成例について説明すれば、インジヱクタ 1 40には、静電容量型マイクロフ口一センサ 1 45を、燃料の噴射速度を検出可能にインジヱクタ 1 40に取り付けるための外付け用センサ固定具 1 5 0が取着されている

この外付け用センサ固定具 1 50は、例えば、インジェクタ 1 40の燃料噴射（図示せず）側の端部に取着される主固定具 1 5 1 と、静電容量型マイクロフローセンサ 1 45を主固定具 1 5 1の燃料通路 1 5 5に流速検出可能に保持するための副固定具 1 5 2 とを具備して構成されたものとなっている。

そして、静電容量型マイクロフローセンサ 1 45からの出力信号は、検出回路 1 4 1 により電圧信号に変換され、その出力電圧は、ディジ夕ル電圧系 1 42により直読可能となっている。ここで、検出回路 1 4 1 は、先に図 8や図 2 1で示された構成のもので、検出回路 1 4 1 による検出動作に必要な交流信号（Esincot) は、信号発生器 1 43から供給されるようになつている。

なお、検出回路 1 4 1 に必要な電源電圧は、電源回路 1 44により供給されるようになっている。

次に、外付け用センサ固定具 1 50のより具体例な一構成例について図 24乃至図 27を参照しつつ説明する。

この外付け用センサ固定具 1 50は、内部に中空円筒状に形成された燃料通路 1 55を有すると共に、副固定具 1 52が嵌合する円筒状の副固定具嵌挿孔 1 56がこの燃料通路 1 55に直交するように穿設されてなる主固定具 1 5 1 と、静電容量型マイクロフ口一センサ 1 45を保持した状態で、主固定具 1 5 1に固定される副固定具 1 52とから構成されたものとなっている（図 24及び図 27参照）。

なお、図 27は、外付け用センサ固定具 1 50の一部縦断面図であつて、副固定具 1 52の円柱嵌合部 1 65を、そのセンサ固定片 1 69を取り外した状態で示し、他の部分を断面で表したものである。

主固定具 1 5 1は、この例では、全体形状が大凡柱状に形成されてなり、一方の端部には、インジェクタ 140の燃料噴射ポンプ（図示せず）側の端部が嵌合されるインジヱクタ嵌合穴 1 57が形成されており、このインジヱクタ嵌合穴 1 57は先の燃料通路 1 55に連通している- 一方、主固定具 1 5 1の他端は、図示されない燃料噴射ポンプとの接続を行う接続パイプ（図示せず）が嵌合するパイプ嵌合穴 1 58が形成されており、このパイプ嵌合穴 1 58も燃料通路 1 55に連通したものとなっている（図 27参照）。

また、この主固定具 1 5 1には、燃料通路 1 55に直交するように、後述する副固定具 1 52の一部が嵌挿される円筒状の副固定具嵌挿孔 1 56が穿設されている（図 27参照）。

副固定具 1 52は、主固定具 1 5 1の副固定具嵌挿孔 1 56に嵌挿される円柱状に形成された円柱嵌合部 1 65と、この円柱嵌合部 1 65の一端に円盤状に形成された固定用フランジ 1 66とからなり、固定用フランジ 1 66の部分で主固定具 1 5 1の外周面にネジ止めされるようになっているものである（図 24及び図 25参照）：なお、固定用フランジ 1 66には、静電容量型マィクロフ口一センサ 145からの配線（図示せず）を外部へ引き出すための配線引出孔 1 67が適宜な間隔を隔てて複数穿設されている（図 24参照）。

さらに、円柱嵌合部 1 65は、その一部がネジにより脱着可能となつている。

すなわち、円柱嵌合部 1 65は、先の固定用フランジ 1 66と一体に形成されてなる本体部 1 68と、この本体部 1 68に対してネジにより脱着可能に取着されるセンサ固定片 1 69とから構成されたものとなつており、本体部 1 68とセンサ固定片 1 69との間に、静電容量型マイクロフローセンサ 145が固定されるようになっているものである（図 25参照） _c

センサ固定片 1 69は、全体形状が半円柱状に形成されており、本体部 1 68との接合面には、このセンサ固定片 1 69の短手軸方向（図 2

6において紙面上下方向）に半円柱状の第 1の半円柱状溝 1 70が形成されており、本体部 1 68側に同様に形成された第 2の半円柱状溝 1 7 1 と共に、主固定具 1 5 1の燃料通路 1 55の一部をなすようになっている。

すなわち、主固定具 1 5 1 と副固定具 1 52とを図 24に示されたように組み上げた状態において、第 1の半円柱状溝 1 70と第 2の半円柱状溝 1 7 1 とからなる円筒状の部位は、主固定具 1 5 1の燃料通路 1 5 5と連通するような位置に形成されている（図 27参照）。

さらに、センサ固定片 1 69の本体部 1 68との接合面には、静電容量型マイクロフ口一センサ 145の両側部が嵌合する固定片側第 1の嵌合段部 1 72及び固定片側第 2の嵌合段部 1 73が第 1の半円柱状溝 1 70の脇に、第 1の半円柱状溝 1 70に連通するように形成されている (図 26参照）。

そして、本体部 1 68側にも同様に、本体部側第 1の嵌合段部 1 74 及び本体部側第 2の嵌合段部 1 75が形成されており（図 25参照）、先の固定片側第 1の嵌合段部 1 72と本体部側第 1の嵌合段部 1 74とで、静電容量型マイクロフ口—センサ 145の一方の側部が、固定片側第 2の嵌合段部 1 73と本体部側第 2の嵌合段部 1 75とで静電容量型マイクロフローセンサ 145の他方の側部が、それぞれ挟持されるようになっている。

なお、固定片側第 2の嵌合段部 1 73の適宜な位置からは、センサ固定片 1 69が本体部 1 68に取着された際に固定用フランジ 1 66側に位置する端部へ向かって、静電容量型マイクロフローセンサ 145からの配線（図示せず）を外部へ引き出すための配線逃がし溝 1 76が凹設されている（図 26参照）。

一方、本体部 1 68側の固定用フランジ 1 66の中央部には、複数の配線逃がし穴 1 77が形成されており（図 25参照）、先の配線逃がし溝 1 76を介して引き出された静電容量型マイクロフ口一センサ 145 からの配線は、この配線逃がし穴 1 77を介して先の複数の配線引出孔 1 67から外部へ引き出せるようになつている（図 24参照）。

なお、図 25においては、簡便のため、静電容量型マイクロフ口一センサ 145が簡略化して示されているが、この静電容量型マイクロフ口一センサ 145は、先の図 1、図 6、図 9、または図 1 7に示されたいずれのものであってもよい。

なお、何れの静電容量型マイクロフローセンサを用いるにしても、共通することは、副固定具 1 52に取り付ける際には、連通路（例えば、図 1 7の例で言えば連通路 1 1 8 a， 1 1 8 b) を、第 1及び第 2の半円柱状溝 1 70， 1 7 1の径方向に直交する方向（図 25において紙面表裏方向）、換言すれば、主固定具 1 5 1に取着された際に、燃料通路 1 55に沿う方向となるように、本体部 1 68とセンサ固定片 1 69との間に固定する。

そして、副固定具 1 52へ固定が済んだ後は、副固定具 1 52の円柱嵌合部 1 65を主固定具 1 5 1の副固定具嵌挿孔 1 56へ挿入し、静電容量型マイクロフローセンサ 145の連通孔（図示せず）がインジェク夕 140側へ向くように位置せしめ、所定の箇所のネジ止めにより副固定具 1 52が主固定具 1 5 1に固定され、外付け用センサ固定具 1 50 が組み上げられるようになつている。

産業上の利用可能性

以上のように、本発明に係る静電容量型マイクロフ口一センサは、小型、軽量に構成されるものであるため、燃料噴射装置における燃料の流速計測を始め、種々の流速計測の必要な箇所において、大きな設置スぺースを要することなく用いることができるものである。

Claims

請求の範囲

1. 流速に応じて静電容量が変化するように構成されてなる静電容量型マイクロフローセンサであって、

絶縁性部材からなる平板伏の第 1の基板（ 70) と、半導体部材からなる平板状の第 2の基板（ 7 1 ) とが接合され、

前記第 1及び第 2の基板の間には、平板コンデンサを構成する検出電極（78) と半導体部材からなるボス部（74) とが間隙を介して対向配置され、

前記検出電極及びボス部の周囲には、薄膜状の底部を有する計測凹部

( 72) が環状に形成され、

前記計測凹部は、第 1及び第 2の基板の間に形成された流体連通路 ( 75 a , 75 b) を介して外部に連通されてなり、

前記計測凹部における圧力と外部の圧力との差圧に応じて前記平板コンデンザの容量変化が検出可能に構成されてなること特徴とする静電容量型マイクロフローセンサ。

2. 計測凹部は、第 2の基板において、ボス部の周囲に凹設されてなることを特徴とする請求項 1記載の静電容量型マイクロフ口一センサ c 3. 流速に応じて静電容量が変化するように構成されてなる静電容量型マイクロフローセンサであって、

絶縁性部材からなる第 1の基板（ 1 ) と、半導体部材からなる第 2の基板（ 2) とが接合されてなり、

前記第 1の基板の前記第 2の基板との対向面には、導電性部材からなる第 1及び第 2の電極（5， 6) がそれぞれ配設される一方、

前記第 2の基板の前記第 1の基板との対向面側には、前記第 1の電極と所定間隙を介して対向する第 1のボス部（ 1 5) と、前記第 2の電極と所定間隙を介して対向する第 2のボス部（20) がそれぞれ設けられると共に、

前記第 1のボス部の周囲には、底部がダイヤフラム（ 1 3 a ) となるよう第 1の凹部（ 1 0 ) 力 ^s、前記第 2のボス部の周囲には、底部がダイャフラム（ 1 3 b ) となるよう第 2の凹部（ 1 1 ) 力それぞれ凹設され、かつ、この第 1の凹部と第 2の凹部とを分離する隔壁（ 1 2 ) がこれら第 1の凹部と第 2の凹部との間に形成され、

さらに、前記第 1の凹部と外部とを連通する第 1の連通路（ 1 6 a , 1 6 b ) 、前記第 2の凹部と外部とを連通する第 2の連通路（ 2 1 a， 2 1 b ) 、それぞれ形成されてなり、

前記第 1 の凹部における圧力と外部との圧力差に応じて生ずる前記第 1の電極と前記第 1の主ボス部とにより構成される第 1のコンデンサの静電容量の変化及び前記第 2の電極と前記第 2のボス部とにより構成される第 2のコンデンサの静電容量の変化が、それぞれ検出可能に構成されてなることを特徴とする静電容量型マイクロフローセンサ。

4. 第 1の連通路の外部への開口と第 2の連通路の外部への開口とが互いに逆方向に臨むように形成され、逆方向の流速検出を可能としたことを特徴とする請求項 3記載の静電容量型マイクロフ口一センサ。

5. 絶縁性部材からなる第 1の基板（40 ) と、半導体部材からなる第 2の基板（4 1 ) とが接合されてなり、

前記第 1の基板の前記第 2の基板との対向面には、導電性部材からなる第 1の電極（49 ) が配設される一方、

前記第 2の基板の前記第 1の基板との対向面側には、前記第 1の電極と所定間隙を介して対向するボス部（45 ) が設けられる共に、

前記第 1のボス部の周囲には、底部がダイヤフラム（44) となるよう凹部（42 ) が形成され、さらに、前記凹部と外部とを連通する連通路（43 a， 43 b) が形成されてなり、

前記凹部における圧力と外部との圧力差に応じて生ずる前記電極と前記ボス部とにより構成されるコンデンサの静電容量の変化が検出可能に構成されてなる静電容量型マイクロフローセンサであって、

前記凹部の周囲の平面部分（46) 力当該平面部分と対向する第 1 の基板と所定の間隙が生ずる厚みに形成されてなる一方、この平面部分に対向する前記第 1の基板の部位には、第 2の電極（ 53) が配設され、前記第 2の電極は、その面積が前記第 1の電極と同一に設定されて、前記凹部の周囲に形成された前記平面部分との間に生ずる所定の静電容量が出力可能に構成されてなるものであることを特徴とする静電容量型マイクロフローセンサ。

6. 凹部の周囲に第 1の基板と所定の間隙を生ずるよう形成された平面部分と対向するようにして、かつ、第 2の電極を囲むように第 3の電極 ( 54) が第 1の基板に設けられ、当該第 3の電極は、外部において所定の電位に保持されて、ガ一ドリングとして用いられるよう構成されてなることを特徴とする請求項 5記載の静電容量型マイクロフ口一センサ。 7. 流速に応じて静電容量が変化するように構成されてなる静電容量型マイクロフローセンサであって、

絶縁性部材からなる第 1及び第 2の基板（ 1 1 1， 1 1 2) と、半導体部材からなる中央基板（ 1 1 0) とを具備し、前記第 1及び第 2の基板により前記中央基板が挟持されるようこれら第 1及び第 2の基板と中央基板とが接合され、

前記第 1の基板の前記中央基板との対向面には、導電性部材からなる主検出電極（ 1 25) が配設され、

前記第 2の基板の前記中央基板との対向面には、導電性部材かちなる副検出電極（ 1 29) が配設され、

前記中央基板の前記第 1の基板との対向面には、前記主検出電極と所定の間隙を介して対向する主ボス部（ 1 1 5) が設けられ、この主ボス部の周囲には、底部がダイヤフラム（ 1 1 7) となるように主計測凹部 ( 1 1 3) が形成されると共に、この主計測凹部と外部とを連通する連通路（ 1 1 8 a , 1 1 8 b) が形成される一方、

前記中央基板の前記第 2の基板との対向面には、前記副検出電極と所定間隔を介して対向する副ボス部（ 1 1 6) が前記主ボス部と反対側に設けられ、この副ボス部の周囲であって、かつ、前記主計測凹部の反対側には前記主計測凹部と同様に副計測凹部（ 1 14) が凹設され、

前記第 2の基板には、一方の開口部分が前記副計測凹部に、他方の開口部分が外部に開口する静圧導入孔（ 1 33) が穿設され、

前記主計測凹部における圧力と外部との圧力差に応じて生ずる前記主検出電極と前記主ボス部とにより構成される第 1のコンデンサの静電容量の変化及び前記副検出電極と前記副ボス部とにより構成される第 2のコンデンサの静電容量の変化が、それぞれ検出可能に構成されてなることを特徴とする静電容量型マイクロフ口一センサ。

8. 主ボス部の主検出電極との対向面に、前記主ボス部と前記主検出電極との間隙より小さな複数の突起（ 1 35) を設けたことを特徴とする請求項 7記載の静電容量型マイクロフ口—センサ。

9. 副ボス部の副検出電極との対向面に、前記副ボス部と前記副検出電極との間隙より小さな複数の突起（ 1 35) を設けたことを特徴とする請求項 7の記載の静電容量型マイクロフ口—センサ。

1 0. 副ボス部の副検出電極との対向面に、前記副ボス部と前記副検出電極との間隙より小さな複数の突起（ 1 35) を設けたことを特徴とする請求項 8記載の静電容量型マイクロフローセンサ。

1 1 . 絶縁性部材からなる第 1 の基板と、半導体部材からなる第 2 の基板とが接合されてなり、

前記計測凹部における圧力と外部との圧力差に応じて生ずる前記検出電極と前記ボス部とにより構成されるコンデンサの静電容量の変化が検出可能に構成されてなる静電容量型マイクロフ口一センサの製造方法であって、

前記第 1 の基板を製造する第 1 の基板製造工程と、

前記第 2 の基板を製造する第 2の基板製造工程と、

前記第 1 の基板製造工程により製造された第 1 の基板と前記第 2 の基板製造工程により製造された第 2 の基板とを、陽極接合により接合する接合工程とからなり、

前記第 1 の基板製造工程は、

所定の形状寸法に形成されたシリコンウェハの両面に酸化膜を形成し、当該酸化膜上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法により前記ボス部及び計測凹部となる部位の前記レジストを除去し、さらに、当該レジストが除去された部位の酸化膜を除去した後、残されたレジスタを全て除去し、残された酸化膜を保護膜として前記酸化膜が除去された部位に対してシリコンエッチングを所定時間施して、前記ボス部と第 1 の基板に設けられる検出基板との間隙に対応する所定の深さだけシリコンを除去する第 1 の工程と、前記第 1の工程終了後、シリコンウェハの両面に酸化膜を再度形成し、当該酸化膜上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法により前記計測凹部となる部位の前記レジストを除去し、さらに、当該レジストが除去された部位の酸化膜を除去した後、残されたレジストを全て除去し、残された酸化膜を保護膜として前記酸化膜が除去された部位に対してシリコンエッチングを所定時間施して、所望の深さを有する計測凹部を形成する第 2の工程とを有してなり、

前記第 2の基板製造工程は、ガラス基板の一方の面にレジストを塗布し、前記検出電極が設けられる部位のレジストをフォトリソグラフィ法により除去した後、この一方の面の全面に I Τ 0を蒸着し、その後、レジストに蒸着された Ι Τ0を当該レジストと共にリフトオフにより除去して前記検出電極を形成する工程を有してなることを特徴とする静電容量型マイクロフ口一センサの製造方法。

1 2. 燃料噴射装置に用いられるインジェクタ内における燃料の流速を計測するための静電容量型マクロフ口一センサを前記インジヱクタに外付けするための静電容量型マクロフ口一センサの外付け用固定具であつて、

主固定具（ 1 5 1 ) と副固定具（ 1 52) とを具備してなり、前記主固定具は、中空円筒状に形成された燃料通路（ 1 55) を有し、その一端には、前記インジヱクタの端部が嵌合されるインジヱクタ嵌合穴（ 1 57) が、他端には、燃料噴射ポンプへ接続されるパイプの一端が嵌合されるパイプ嵌合穴（ 1 58) が、それぞれ形成される共に、前記燃料通路と直交する方向に前記副固定具が嵌挿される副固定具嵌挿孔 ( 1 56) が形成されてなり、

前記副固定具は、前記副固定具嵌挿孔に嵌挿される円柱状に形成された円柱嵌合部（ 1 65) を有し、当該円柱嵌合部は、その一部の半円柱状の部位が着脱自在に構成されたセンサ固定片（ 1 69) とされてなり、このセンサ固定片と、このセンサ固定片が取着される部位の間に、前記燃料通路の一部をなすように、それぞれ半円柱状の溝（ 1 70， 1 7 1 ) が形成され、かつ、前記センサ固定片と、前記センサ固定片が取着される部位との間に静電容量型マイクロフ口一センサが挟持されるよう構成されてなるものであることを特徴とする静電容量型マクロフローセンサの外付け用固定具。