JPH0146011B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0146011B2 JPH0146011B2 JP57216082A JP21608282A JPH0146011B2 JP H0146011 B2 JPH0146011 B2 JP H0146011B2 JP 57216082 A JP57216082 A JP 57216082A JP 21608282 A JP21608282 A JP 21608282A JP H0146011 B2 JPH0146011 B2 JP H0146011B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capillary
- flow rate
- thermopile
- film
- insulating film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 10
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- -1 iron Chemical class 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006163 transport media Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、気体(以下、被測定ガスという。)
の質量流量の計測や制御に用いられる流量セン
サー、並びに、その流量センサーの製造方法に
関する。
の質量流量の計測や制御に用いられる流量セン
サー、並びに、その流量センサーの製造方法に
関する。
従来の流量センサーは、第9図に示すよう
に、内径が0.2mm〜1.0mm程度の毛管流路を備え
るステンレス等の毛細管10を用いて、これに
10μm〜50μm程度の非常に細い白金や鉄、ニ
ツケル合金等の金属線を巻付けて毛管流路で間
隔をへだてる2個の発熱抵抗体11,15を形
成するものであり、そして、被測定ガスの質量
流量の計測や制御に際しては、前記抵抗体1
1,15に設けた3本の引出線12…にブリツ
ジ回路13を接続すると共に、該ブリツジ回路
13に電源14から電流を流して抵抗体11,
15を発熱させ、かつ、毛管流路に被測定ガス
を流すのである。
に、内径が0.2mm〜1.0mm程度の毛管流路を備え
るステンレス等の毛細管10を用いて、これに
10μm〜50μm程度の非常に細い白金や鉄、ニ
ツケル合金等の金属線を巻付けて毛管流路で間
隔をへだてる2個の発熱抵抗体11,15を形
成するものであり、そして、被測定ガスの質量
流量の計測や制御に際しては、前記抵抗体1
1,15に設けた3本の引出線12…にブリツ
ジ回路13を接続すると共に、該ブリツジ回路
13に電源14から電流を流して抵抗体11,
15を発熱させ、かつ、毛管流路に被測定ガス
を流すのである。
すると、毛管流路を流れる被測定ガスが熱運
搬媒体となつて、上流側の抵抗体11と下流側
の抵抗体15との間で温度差を生じ、上流側抵
抗体11の電気抵抗値が減少すると共に下流側
抵抗体15の電気抵抗値が増大する結果、前記
ブリツジ回路13の平衡が崩れて、この電気抵
抗値の差に基いて被測定ガスの質量流量に応じ
た電圧が端子16,16から出力されるもの
で、この出力電圧を基にして被測定ガスの質量
流量を計測し、あるいは、或る質量流量に相当
する電圧を出力するようにガス流量を調節する
ことによつて、被測定ガスの質量流量を制御す
るものである。
搬媒体となつて、上流側の抵抗体11と下流側
の抵抗体15との間で温度差を生じ、上流側抵
抗体11の電気抵抗値が減少すると共に下流側
抵抗体15の電気抵抗値が増大する結果、前記
ブリツジ回路13の平衡が崩れて、この電気抵
抗値の差に基いて被測定ガスの質量流量に応じ
た電圧が端子16,16から出力されるもの
で、この出力電圧を基にして被測定ガスの質量
流量を計測し、あるいは、或る質量流量に相当
する電圧を出力するようにガス流量を調節する
ことによつて、被測定ガスの質量流量を制御す
るものである。
ところが、温度差の検出を2個の抵抗体1
1,15の抵抗値変化として捉えるための電源
14を要し、しかも、その電源14の安定度に
よつて検出感度が左右されるが故に、高感度測
定によつて高安定電源を必要とするものであ
る。
1,15の抵抗値変化として捉えるための電源
14を要し、しかも、その電源14の安定度に
よつて検出感度が左右されるが故に、高感度測
定によつて高安定電源を必要とするものであ
る。
また、個々の毛細管10に極細の金属線を巻
付ける作業は、これの自動化に限度があつて、
どうしても熟練者の手作業に頼らざるを得ず、
生産性が悪い上、巻付けが不均一になつたり密
着度が異なつたりするなど性能のばらつきも多
くなり、かつ、大量生産が困難で、生産コスト
が高くつく欠点があつた。
付ける作業は、これの自動化に限度があつて、
どうしても熟練者の手作業に頼らざるを得ず、
生産性が悪い上、巻付けが不均一になつたり密
着度が異なつたりするなど性能のばらつきも多
くなり、かつ、大量生産が困難で、生産コスト
が高くつく欠点があつた。
更に、抵抗体11,15の金属線として、絶
縁の目的で有機物質を塗布したものが用いら
れ、かつ、金属線の巻き終り端の固定に際して
も有機化合物の接着剤が用いられているが、流
量センサーの使用状態においては抵抗体11,
15が120℃〜150℃程度に昇温するものであ
り、このような条件下で経時的に有機物質が変
質し、センサーの出力特性に影響が現われるこ
とは必至で、ゼロドリフト及び感度の経時変化
をきたし、計測並びに制御の安定面でも問題が
あつた。
縁の目的で有機物質を塗布したものが用いら
れ、かつ、金属線の巻き終り端の固定に際して
も有機化合物の接着剤が用いられているが、流
量センサーの使用状態においては抵抗体11,
15が120℃〜150℃程度に昇温するものであ
り、このような条件下で経時的に有機物質が変
質し、センサーの出力特性に影響が現われるこ
とは必至で、ゼロドリフト及び感度の経時変化
をきたし、計測並びに制御の安定面でも問題が
あつた。
本発明は、上述の実情に鑑みて成されたもの
であつて、本第1発明においては、従来のもの
とは測定形態の異なる新規な構成をもつて、特
性が均質で経年変化を生じず、しかも高感度測
定を期し得る流量センサーの提供を目的として
おり、而して本第1発明による流量センサー
は、内部に毛管流路を形成した断面矩形のシリ
コン結晶製毛管基材に対してそれの一側平面
に、無機物質の電気絶縁膜を設け、該電気絶縁
膜上に膜状の発熱抵抗体を形成すると共に、該
発熱抵抗体に対してそれの上流側に冷接点をか
つ下流側に温接点を位置させる状態で膜状のサ
ーモパイルを設け、更に、前記抵抗体とサーモ
パイルの夫々に外部配線接続用のボンデイング
パツドを設けてあることを特徴としている。
であつて、本第1発明においては、従来のもの
とは測定形態の異なる新規な構成をもつて、特
性が均質で経年変化を生じず、しかも高感度測
定を期し得る流量センサーの提供を目的として
おり、而して本第1発明による流量センサー
は、内部に毛管流路を形成した断面矩形のシリ
コン結晶製毛管基材に対してそれの一側平面
に、無機物質の電気絶縁膜を設け、該電気絶縁
膜上に膜状の発熱抵抗体を形成すると共に、該
発熱抵抗体に対してそれの上流側に冷接点をか
つ下流側に温接点を位置させる状態で膜状のサ
ーモパイルを設け、更に、前記抵抗体とサーモ
パイルの夫々に外部配線接続用のボンデイング
パツドを設けてあることを特徴としている。
そして本第2発明においては、上記構成の流
量センサーを大量生産し得、延いては、該流量
センサーを廉価に製造することのできる方法の
提供を目的としており、而して本第2発明によ
る流量センサーの製造方法は、ほぼ同寸法の複
数個の溝を互いに平行に形成した板状基材と、
該基材の前記溝を閉じる板状蓋体とを拡散接合
して、多数の毛管流路を並列に備えるシリコン
結晶製の毛管基板を作製し、該毛管基板の一側
平面に無機物質の絶縁膜を設けると共に、前記
毛管流路の夫々に対応する箇所の前記電気絶縁
膜上に膜状の発熱抵抗体を形成し、該発熱抵抗
体の夫々に対して毛管流路の上流側と下流側に
相当する箇所に冷接点と温接点を位置させる状
態で、かつ、前記発熱抵抗体に対して絶縁状態
で、膜状のサーモパイルを形成すると共に、該
サーモパイルに外部配線接続用のボンデイング
パツドを設け、かつ、前記サーモパイルの形成
に先立つてあるいは形成後に前記抵抗体に外部
配線接続用のボンデイングパツドを設け、更
に、無機物質の表面保護膜を設けて後に前記毛
管基板を毛管流路の隣接中間において切断分離
して、複数個の流量センサーを作製することを
特徴としている。
量センサーを大量生産し得、延いては、該流量
センサーを廉価に製造することのできる方法の
提供を目的としており、而して本第2発明によ
る流量センサーの製造方法は、ほぼ同寸法の複
数個の溝を互いに平行に形成した板状基材と、
該基材の前記溝を閉じる板状蓋体とを拡散接合
して、多数の毛管流路を並列に備えるシリコン
結晶製の毛管基板を作製し、該毛管基板の一側
平面に無機物質の絶縁膜を設けると共に、前記
毛管流路の夫々に対応する箇所の前記電気絶縁
膜上に膜状の発熱抵抗体を形成し、該発熱抵抗
体の夫々に対して毛管流路の上流側と下流側に
相当する箇所に冷接点と温接点を位置させる状
態で、かつ、前記発熱抵抗体に対して絶縁状態
で、膜状のサーモパイルを形成すると共に、該
サーモパイルに外部配線接続用のボンデイング
パツドを設け、かつ、前記サーモパイルの形成
に先立つてあるいは形成後に前記抵抗体に外部
配線接続用のボンデイングパツドを設け、更
に、無機物質の表面保護膜を設けて後に前記毛
管基板を毛管流路の隣接中間において切断分離
して、複数個の流量センサーを作製することを
特徴としている。
以下、本発明による流量センサーの作製手順
について説明する。
について説明する。
先ず、第1図イに示すように、ほぼ同寸法
の複数個の溝a…を互いに平行に形成したシリ
コン結晶製の板状基材1と、該基材1の前記溝
a…を閉じる同じくシリコン結晶製の板状蓋体
2を用意する。
の複数個の溝a…を互いに平行に形成したシリ
コン結晶製の板状基材1と、該基材1の前記溝
a…を閉じる同じくシリコン結晶製の板状蓋体
2を用意する。
これら板状基材1並びに板状蓋体2の夫々
は、シリコンインゴツトをスライスしたウエハ
を使用しており、前記板状基材1として、ダイ
ヤモンドカツターを備えたダイシングマシンに
よつて、450μ厚さのシリコンウエハに400μ深
さ・800μ巾・1100μピツチの溝a…を加工した
ものを用い、板状蓋体2として、溝a…の長さ
よりもやや巾狭に割円切除した450μ厚さのシ
リコンウエハを用いているが、これらの寸法設
定は各種変更可能である。
は、シリコンインゴツトをスライスしたウエハ
を使用しており、前記板状基材1として、ダイ
ヤモンドカツターを備えたダイシングマシンに
よつて、450μ厚さのシリコンウエハに400μ深
さ・800μ巾・1100μピツチの溝a…を加工した
ものを用い、板状蓋体2として、溝a…の長さ
よりもやや巾狭に割円切除した450μ厚さのシ
リコンウエハを用いているが、これらの寸法設
定は各種変更可能である。
次に、同図ハに示すように、蓋体2の割円部
の両側に溝端部を臨ませる状態でかつ該蓋体2
によつて溝a…を閉じる状態で、板状基材1と
蓋体2とを接合し、多数の毛管流路A…を並列
に備える毛管基板3を作製する。
の両側に溝端部を臨ませる状態でかつ該蓋体2
によつて溝a…を閉じる状態で、板状基材1と
蓋体2とを接合し、多数の毛管流路A…を並列
に備える毛管基板3を作製する。
前記板状基材1に対して蓋体2を接合するに
際して、同図ロに示すように、基材1と蓋体2
の接合面に、真空蒸着法やスパツタリング法な
どによつて金の膜b,bを予め形成し、そして
両者1,2を所定位置で重ね合わせてこれを高
温・高真空下に保ち、かつ、上下から加圧し、
もつて、金膜bを介して基材1と蓋体2とを拡
散によつて接合してある。
際して、同図ロに示すように、基材1と蓋体2
の接合面に、真空蒸着法やスパツタリング法な
どによつて金の膜b,bを予め形成し、そして
両者1,2を所定位置で重ね合わせてこれを高
温・高真空下に保ち、かつ、上下から加圧し、
もつて、金膜bを介して基材1と蓋体2とを拡
散によつて接合してある。
而して、かかる拡散接合によれば、その接合
面が合金化するので機械的強度を高く期待で
き、かつ、ガスのリークも認められず、優れた
接合を図り得るものとして採用している。
面が合金化するので機械的強度を高く期待で
き、かつ、ガスのリークも認められず、優れた
接合を図り得るものとして採用している。
次に、同図ホに示すように、前記蓋体2の外
表面である毛管基板3の一側平面(板状基材1
の底面側であつても良い。)に、酸化法やスパ
ツタリング法による二酸化珪素や、あるいは、
ブラズマCVD(Chemical Vapour Deposition
の略)法による四窒化珪素等の無機物質の絶縁
膜cを形成する。
表面である毛管基板3の一側平面(板状基材1
の底面側であつても良い。)に、酸化法やスパ
ツタリング法による二酸化珪素や、あるいは、
ブラズマCVD(Chemical Vapour Deposition
の略)法による四窒化珪素等の無機物質の絶縁
膜cを形成する。
この絶縁膜cの形成に先立つて、同図ニに示
すように、前記蓋体2の絶縁膜形成面に研摩処
理を施す。
すように、前記蓋体2の絶縁膜形成面に研摩処
理を施す。
即ち、シリコンインゴツドをスライスして形
成したシリコンウエハには、そのスライス面に
30〜60μ深さに達する加工変質層が形成されて
いて、スライス面が荒れており、これでは、そ
の表面に絶縁膜cを形成してもこれが剥離する
虞れがあり、而してその加工変質層2′に、ラ
ツピング更にはポリツシング等の機械的な、あ
るいは更にアルカリなどの化学溶液を併用した
化学的な研摩処理を施すことにより、絶縁膜c
の形成を確実ならしめるものであり、そしてこ
の際、熱容量を小に、あるいは、センサー感度
並びに特性を良好にかつ均質ならしめる目的
で、研摩後の蓋体2の厚さはもとより、毛管基
板3自体の厚さを所定寸法にするために、基材
1の裏面側も研摩する。
成したシリコンウエハには、そのスライス面に
30〜60μ深さに達する加工変質層が形成されて
いて、スライス面が荒れており、これでは、そ
の表面に絶縁膜cを形成してもこれが剥離する
虞れがあり、而してその加工変質層2′に、ラ
ツピング更にはポリツシング等の機械的な、あ
るいは更にアルカリなどの化学溶液を併用した
化学的な研摩処理を施すことにより、絶縁膜c
の形成を確実ならしめるものであり、そしてこ
の際、熱容量を小に、あるいは、センサー感度
並びに特性を良好にかつ均質ならしめる目的
で、研摩後の蓋体2の厚さはもとより、毛管基
板3自体の厚さを所定寸法にするために、基材
1の裏面側も研摩する。
次に、同図ヘに示すように、前記毛管流路A
…の夫々に対応する箇所の前記絶縁膜c上に、
第4図にその一部を拡大して図示したような発
熱抵抗体4…を、フオトリソグラフイー及びエ
ツチングによつて形成する。
…の夫々に対応する箇所の前記絶縁膜c上に、
第4図にその一部を拡大して図示したような発
熱抵抗体4…を、フオトリソグラフイー及びエ
ツチングによつて形成する。
詳しくは、前記蓋体2の両側に見える溝aの
両端を位置決めの目安にして毛管流路A…に対
応する所定位置に、ニツケル・クロム膜をスパ
ツタリング法などにより所定大きさに形成し、
該膜上にフオトレジストを塗布する。
両端を位置決めの目安にして毛管流路A…に対
応する所定位置に、ニツケル・クロム膜をスパ
ツタリング法などにより所定大きさに形成し、
該膜上にフオトレジストを塗布する。
そして、所定形状の抵抗体パターンを有する
マスクを前記フオトレジストにかけて露光並び
に現像を行ない、該フオトレジストにエツチン
グパターンを形成するのである。
マスクを前記フオトレジストにかけて露光並び
に現像を行ない、該フオトレジストにエツチン
グパターンを形成するのである。
そして次に、イオンビームミリング装置等に
よつて抵抗体膜をエツチングし、所定形状の抵
抗体パターンを形成する。次いでイオンビーム
エツチング又は溶剤等によつて前記フオトレジ
ストを除去することにより、所定のパターンの
発熱抵抗体4を形成するのである。
よつて抵抗体膜をエツチングし、所定形状の抵
抗体パターンを形成する。次いでイオンビーム
エツチング又は溶剤等によつて前記フオトレジ
ストを除去することにより、所定のパターンの
発熱抵抗体4を形成するのである。
尚、第4図中のdは膜状抵抗体部分であり、
e,eはボンデイングパツドである。
e,eはボンデイングパツドである。
次いで、第1図トに示すように、前記ボンデ
イングパツドe…を除く膜状抵抗体部分d…の
表面に、スパツタリング法による二酸化珪素や
プラズマCVD法による四窒化珪素等の無機物
質の絶縁膜fを形成する。
イングパツドe…を除く膜状抵抗体部分d…の
表面に、スパツタリング法による二酸化珪素や
プラズマCVD法による四窒化珪素等の無機物
質の絶縁膜fを形成する。
さて次に、同図チに示すように、前記発熱抵
抗体4の夫々に対してそれの毛管流路Aの上流
側と下流側に相当する箇所に冷接点C…と温接
点H…を位置させる状態で、前記発熱抵抗体4
の上部側にサーモパイル6を形成する。
抗体4の夫々に対してそれの毛管流路Aの上流
側と下流側に相当する箇所に冷接点C…と温接
点H…を位置させる状態で、前記発熱抵抗体4
の上部側にサーモパイル6を形成する。
詳しくは、第5図に示すように、既述したフ
オトリソグラフイー及びエツチング法によつ
て、1個の発熱抵抗体4に対して複数の金属膜
(例えばアンチモン:Sb)g…を並列状に形成
し、次に、前記金属膜g…の各端部を除く状態
で該金属膜g…の上面に絶縁膜hを形成すると
共に、フオトリソグラフイー及びエツチングに
よつて、隣る金属膜g,gの端部どうしを接続
する状態で、かつ、前記金属膜gとは異なる材
質(例えばビスマス:Bi)の金属膜i…を形
成し、これをもつて膜状のサーモパイル6を形
成するものである。尚、図中のj,jは、直列
接続された金属膜g…,i…の端部夫々に設け
たボンデイングパツドである。
オトリソグラフイー及びエツチング法によつ
て、1個の発熱抵抗体4に対して複数の金属膜
(例えばアンチモン:Sb)g…を並列状に形成
し、次に、前記金属膜g…の各端部を除く状態
で該金属膜g…の上面に絶縁膜hを形成すると
共に、フオトリソグラフイー及びエツチングに
よつて、隣る金属膜g,gの端部どうしを接続
する状態で、かつ、前記金属膜gとは異なる材
質(例えばビスマス:Bi)の金属膜i…を形
成し、これをもつて膜状のサーモパイル6を形
成するものである。尚、図中のj,jは、直列
接続された金属膜g…,i…の端部夫々に設け
たボンデイングパツドである。
次に、第1図リに示すように、外部配線接続
用のボンデイングパツド5…を、例えば既述し
たフオトリソグラフイー及びエツチングによつ
て前記ボンデイングパツドe,jに接続状態で
設け、かつ、該パツド5…を除いて保護膜kを
設ける。尚、前記ボンデイングパツド5の材料
としては、ボンデイングの容易さ並びに化学的
安定性等の面から金が最も望ましいが、その材
質は種々変更可能である。
用のボンデイングパツド5…を、例えば既述し
たフオトリソグラフイー及びエツチングによつ
て前記ボンデイングパツドe,jに接続状態で
設け、かつ、該パツド5…を除いて保護膜kを
設ける。尚、前記ボンデイングパツド5の材料
としては、ボンデイングの容易さ並びに化学的
安定性等の面から金が最も望ましいが、その材
質は種々変更可能である。
さて次に、第2図に示すように、前記毛管基
材3を蓋体2の割円切除部近くに沿つて切断
(図中x1)すると共に、更に、並列状態に形成
した毛管流路A…の隣接中央において毛管基板
3を切断(図中x2)分離し、かつ、両側の毛管
流路A,Aにおいては流路A…の隣接中央に相
当する箇所で円弧部A1,A1を切断(図中x3)
切除して、毛管基板3を断面角形の毛管基材7
…とすることによつて、第3図に示すような流
量センサーSを、1個の毛管基板3をもつて一
挙に多数個作製することができるのである。
材3を蓋体2の割円切除部近くに沿つて切断
(図中x1)すると共に、更に、並列状態に形成
した毛管流路A…の隣接中央において毛管基板
3を切断(図中x2)分離し、かつ、両側の毛管
流路A,Aにおいては流路A…の隣接中央に相
当する箇所で円弧部A1,A1を切断(図中x3)
切除して、毛管基板3を断面角形の毛管基材7
…とすることによつて、第3図に示すような流
量センサーSを、1個の毛管基板3をもつて一
挙に多数個作製することができるのである。
上記構成の流量センサーSに、第6図に示す電
気回路を接続し、前記発熱抵抗体4に電源8から
電流を流してこれを発熱させると共に、毛管流路
Aに被測定ガスを流すのである。
気回路を接続し、前記発熱抵抗体4に電源8から
電流を流してこれを発熱させると共に、毛管流路
Aに被測定ガスを流すのである。
すると、該被測定ガスが加熱されて、発熱抵抗
体4の上流側と下流側における冷接点Cと温接点
H間に温度差が生じる結果、上記接点C,H間
に、被測定ガスの質量流量に応じた熱起電力が生
じるものであり、この熱起電力を基にして被測定
ガスの質量流量を計測することができるのであ
り、あるいは、或る質量流量に相当する熱起電力
を生じさせるようにガス流量を調節することによ
つて、被測定ガスの質量流量の制御を行なうこと
ができるのである。
体4の上流側と下流側における冷接点Cと温接点
H間に温度差が生じる結果、上記接点C,H間
に、被測定ガスの質量流量に応じた熱起電力が生
じるものであり、この熱起電力を基にして被測定
ガスの質量流量を計測することができるのであ
り、あるいは、或る質量流量に相当する熱起電力
を生じさせるようにガス流量を調節することによ
つて、被測定ガスの質量流量の制御を行なうこと
ができるのである。
第7図に毛管基板3の変形例を示す。このもの
は厚さ方向で貫通するスリツト溝a…を互いに平
行に形成したシリコン結晶製の板状基材1と、該
基材1の溝a…を上下から閉じる同じくシリコン
結晶製の2枚の蓋体2,2とから形成されてい
る。
は厚さ方向で貫通するスリツト溝a…を互いに平
行に形成したシリコン結晶製の板状基材1と、該
基材1の溝a…を上下から閉じる同じくシリコン
結晶製の2枚の蓋体2,2とから形成されてい
る。
尚、既述した作製手順の一部を変更することに
よつて、単品の流量センサーSを作製することが
可能である。
よつて、単品の流量センサーSを作製することが
可能である。
即ち、第8図に示すように、適宜の手段によつ
て毛管流路Aを形成した断面が矩形のシリコン結
晶製毛管基材7を作製し、この毛管基材7に対し
て上記、、、、と同様のプロセスを経
ることによつて、単品の流量センサーSを作製で
き、かくして作製した複数個のセンサーS…は、
それらの特性が同じものとなる。
て毛管流路Aを形成した断面が矩形のシリコン結
晶製毛管基材7を作製し、この毛管基材7に対し
て上記、、、、と同様のプロセスを経
ることによつて、単品の流量センサーSを作製で
き、かくして作製した複数個のセンサーS…は、
それらの特性が同じものとなる。
本発明の流量センサーS並びにその製造方法に
おいては、 :発熱抵抗体4及びサーモパイル6を、リフト
オフ法によつて形成すること。
おいては、 :発熱抵抗体4及びサーモパイル6を、リフト
オフ法によつて形成すること。
:発熱抵抗体4を形成し、それのボンデイング
パツドeにボンデイングパツド5,5を設けて
後に、サーモパイル6を形成すると共にそれの
パツドj,jにボンデイングパツド5,5を設
けること。
パツドeにボンデイングパツド5,5を設けて
後に、サーモパイル6を形成すると共にそれの
パツドj,jにボンデイングパツド5,5を設
けること。
:サーモパイル6において、一方の金属膜g…
の上面に他方の金属膜iを設けること。
の上面に他方の金属膜iを設けること。
:毛管流路A方向においても複数のセンサー主
体を形成して、これらを切断分離して多数の流
量センサーSを作製すること。
体を形成して、これらを切断分離して多数の流
量センサーSを作製すること。
等の変形が可能である。
以上説明したように本第1発明の流量センサー
は、温度差検出器としてサーモパイルを用いたの
で無電源となり、電源変動等の影響を受けない高
感度測定が可能である。
は、温度差検出器としてサーモパイルを用いたの
で無電源となり、電源変動等の影響を受けない高
感度測定が可能である。
毛管流路の上流側及び下流側の絶対温度に関係
なく、2つの接合部(冷接点と温接点)の温度差
だけを直接的に指示するので、周囲の雰囲気温度
等の影響を受け難い。
なく、2つの接合部(冷接点と温接点)の温度差
だけを直接的に指示するので、周囲の雰囲気温度
等の影響を受け難い。
発熱抵抗体とサーモパイルを分離させているこ
と、及び、有機物質を全く用いていないことによ
つて、センサー素子の経年変化を生じることがな
い。
と、及び、有機物質を全く用いていないことによ
つて、センサー素子の経年変化を生じることがな
い。
断面矩形の毛管基材の一側平面に、発熱抵抗体
とサーモパイルを設けるものであるから、それら
を半導体プロセスで形成することが可能となり、
現在の半導体技術をもつて、均質で信頼性の高い
流量センサーを生産性良く得られる。
とサーモパイルを設けるものであるから、それら
を半導体プロセスで形成することが可能となり、
現在の半導体技術をもつて、均質で信頼性の高い
流量センサーを生産性良く得られる。
更に、発熱抵抗体及びサーモパイルを、例えば
金属製の毛管基材の一側面に設けることが考えら
れるのであるが、金属はその熱膨張率が高いため
に、抵抗体の発熱によつて毛管流路が曲つて計測
上の誤差を生じる虞れがあり、この点にあつて毛
管基材をシリコン結晶製とすることにより、シリ
コンはその熱膨張率が金属例えば鉄の約1/6で曲
りによる計測上の誤差を極めて小にでき、優れた
計測結果を得ることができるのである。
金属製の毛管基材の一側面に設けることが考えら
れるのであるが、金属はその熱膨張率が高いため
に、抵抗体の発熱によつて毛管流路が曲つて計測
上の誤差を生じる虞れがあり、この点にあつて毛
管基材をシリコン結晶製とすることにより、シリ
コンはその熱膨張率が金属例えば鉄の約1/6で曲
りによる計測上の誤差を極めて小にでき、優れた
計測結果を得ることができるのである。
そして本第2発明による流量センサーの製造方
法によれば、上記した優れた機能を有する流量セ
ンサーの複数個を一挙に得られるものであり、こ
れによつて、均質で信頼性が高く、しかも、経年
変化を生じない等の優れた機能を有する流量セン
サーの多量生産を実現でき、延いては流量センサ
ーの大幅なコストダウンを達成するに至つた。
法によれば、上記した優れた機能を有する流量セ
ンサーの複数個を一挙に得られるものであり、こ
れによつて、均質で信頼性が高く、しかも、経年
変化を生じない等の優れた機能を有する流量セン
サーの多量生産を実現でき、延いては流量センサ
ーの大幅なコストダウンを達成するに至つた。
図面は本発明による流量センサー及びその製造
方法に係り、第1図イ〜リは流量センサーの製作
手順を示す説明図、第2図は流量センサーを切断
分離する以前の全体平面図、第3図は流量センサ
ーの縦断面図、第4図は発熱抵抗体のパターンを
示す正面図、第5図はサーモパイルの斜視図、第
6図は電気回路図、第7図は毛管基板の変形例を
示す部分破断分解斜視図、第8図は毛管基材の変
形例を示す部分斜視図である。第9図は従来の流
量センサーと共に電気回路を示す説明図である。 1……板状基材、2……板状蓋体、3……毛管
基板、4……発熱抵抗体、5……ボンデイングパ
ツド、6……サーモパイル、7……毛管基材、a
……溝、k……表面保護膜、A……毛管流路、C
……冷接点、H……温接点、S……流量センサ
ー。
方法に係り、第1図イ〜リは流量センサーの製作
手順を示す説明図、第2図は流量センサーを切断
分離する以前の全体平面図、第3図は流量センサ
ーの縦断面図、第4図は発熱抵抗体のパターンを
示す正面図、第5図はサーモパイルの斜視図、第
6図は電気回路図、第7図は毛管基板の変形例を
示す部分破断分解斜視図、第8図は毛管基材の変
形例を示す部分斜視図である。第9図は従来の流
量センサーと共に電気回路を示す説明図である。 1……板状基材、2……板状蓋体、3……毛管
基板、4……発熱抵抗体、5……ボンデイングパ
ツド、6……サーモパイル、7……毛管基材、a
……溝、k……表面保護膜、A……毛管流路、C
……冷接点、H……温接点、S……流量センサ
ー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 内部に毛管流路を形成した断面矩形のシリ
コン結晶製毛管基材に対してそれの一側平面に
電気絶縁膜を設け、該電気絶縁膜上に膜状の発
熱抵抗体を形成すると共に、該発熱抵抗体に対
してそれの上流側に冷接点をかつ下流側に温接
点を位置させる状態で膜状のサーモパイルを設
け、更に、前記抵抗体とサーモパイルの夫々に
外部配線接続用のボンデイングパツドを設けて
あることを特徴とする流量センサー。 2 ほぼ同寸法の複数個の溝を互いに平行に形
成した板状基材と、該基材の前記溝を閉じる板
状蓋体とを拡散接合して、多数の毛管流路を並
列に備えるシリコン結晶製の毛管基板を作製
し、該毛管基板の一側平面に電気絶縁膜を設け
ると共に、前記毛管流路の夫々に対応する箇所
の前記電気絶縁膜上に膜状の発熱抵抗体を形成
し、該発熱抵抗体の夫々に対して毛管流路の上
流側と下流側に相当する箇所に冷接点と温接点
を位置させる状態で、かつ、前記発熱抵抗体に
対して電気絶縁状態で、膜状のサーモパイルを
形成すると共に、該サーモパイルに外部配線接
続用のボンデイングパツドを設け、かつ、前記
サーモパイルの形成に先立つてあるいは形成後
に前記抵抗体に外部配線接続用のボンデイング
パツドを設け、更に、表面保護膜を設けて後に
前記毛管基板を毛管流路の隣接中間において切
断分離して、複数個の流量センサーを作製する
ことを特徴とする流量センサーの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57216082A JPS59105522A (ja) | 1982-12-08 | 1982-12-08 | 流量センサ−及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57216082A JPS59105522A (ja) | 1982-12-08 | 1982-12-08 | 流量センサ−及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59105522A JPS59105522A (ja) | 1984-06-18 |
JPH0146011B2 true JPH0146011B2 (ja) | 1989-10-05 |
Family
ID=16682968
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57216082A Granted JPS59105522A (ja) | 1982-12-08 | 1982-12-08 | 流量センサ−及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59105522A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2619735B2 (ja) * | 1990-09-05 | 1997-06-11 | アンリツ株式会社 | 熱流量センサ |
ATE210819T1 (de) * | 1997-12-30 | 2001-12-15 | Qualiflow S A | Verfahren zur schaffung eines mikro-thermoelement-sensors für die massendurchflussmessung und entsprechende vorrichtung dazu |
NL1034905C2 (nl) * | 2008-01-11 | 2009-07-14 | Berkin Bv | Stromingsmeetapparaat. |
-
1982
- 1982-12-08 JP JP57216082A patent/JPS59105522A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59105522A (ja) | 1984-06-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100538920C (zh) | 具有钨/氮化铝的稳定高温传感器/加热器*** | |
US4129848A (en) | Platinum film resistor device | |
EP2976610B1 (en) | Thermopile differential scanning calorimeter sensor | |
US4633578A (en) | Miniature thermal fluid flow sensors and batch methods of making same | |
US4733559A (en) | Thermal fluid flow sensing method and apparatus for sensing flow over a wide range of flow rates | |
JPH0810231B2 (ja) | フローセンサ | |
JPS6151419B2 (ja) | ||
JPS6013220A (ja) | ガス流量センサ−及びその製造方法 | |
JPS6140154B2 (ja) | ||
JPH0432974B2 (ja) | ||
US4160969A (en) | Transducer and method of making | |
JPH10213470A (ja) | 薄膜式抵抗体及びその製造方法、流量センサ、湿度センサ、ガスセンサ、温度センサ | |
US4930347A (en) | Solid state microanemometer with improved sensitivity and response time | |
JP3353987B2 (ja) | 素子作製方法 | |
JPH0146011B2 (ja) | ||
JPH0658376B2 (ja) | 集積半導体デバイスとその製造方法 | |
JP2002340646A (ja) | マスフローコントローラ用フローセンサおよびフローセンサの製造方法 | |
KR100300285B1 (ko) | 미세 열유속센서 및 그 제조 방법 | |
US5958606A (en) | Substrate structure with adhesive anchoring-seams for securely attaching and boding to a thin film supported thereon | |
JP3345695B2 (ja) | 加速度センサ | |
JPH0146009B2 (ja) | ||
JPH0535366B2 (ja) | ||
JPH0593732A (ja) | フローセンサ | |
JPH06103204B2 (ja) | 半導体形電磁流量計 | |
JPH0245754A (ja) | 酸素検出素子及びその製造方法 |