JPH02307019A

JPH02307019A - フローセンサ

Info

Publication number: JPH02307019A
Application number: JP1128487A
Authority: JP
Inventors: Takashi Toda; 敬戸田; Kyoichi Ishikawa; 亨一石川
Original assignee: Stec KK
Current assignee: Stec KK
Priority date: 1989-05-22
Filing date: 1989-05-22
Publication date: 1990-12-20
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: JP2802774B2

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】（産業上の利用分野〕本発明は、熱式質量流量計や風速計などに用いられるフ
ローセンサに関する。

〔従来の技術〕

上記フローセンサとしては、例えば１１開昭６３−１３
５８６６号公報に示されるように、ガラス基板上に白金
よりなる２個の測温抵抗体を互いに熱絶縁した状態で設
けるとともに、一方の測温抵抗体の近傍に当該測温抵抗
体を加熱するためのヒータを設、し・°−ものがある。

〔発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記公報に記載のフローセンサにおいて
は次のような欠点がある。

先ず、白金は通常、ガラス基板Ｅに直［妾固着し難いと
ころから、ガラス基板の表面をアルミナコーティングし
た後、その上面に白金膜を形成し、これをパターニング
するのである。この場合、１０μｍ程度の微細加工を行
う必要があるが、加工精度の観点からリフトオフ法は採
用できず、エツチング法によってパターニングを行う必
要がある。

そして、白金をエンチングするには、ＨＮ　ＯｙとＨＣ
ｌとの混合溶液によっていわゆるウェットエツチングす
るか、あるいは、ＣＦ、と０□との混合ガスによってい
わゆるドライエツチングを行うかの何れかであるが、い
ずれの場合も強力であるため、ガラス基板上に他の金属
によるパターンが形成しであるような場合、このパター
ンもエツチングされてしまい、白金のみを選択的にエツ
チングすることが困難であるため、真空蒸着やスパッタ
リングしなければならないが、白金を真空蒸着するには
高価な電子銃が必要であり、また、白金をスパッタリン
グした場合、膜厚の分布が大きいといった問題点がある
。

そして、上記白金はいわゆる水素雰囲気脆性があるため
、測温抵抗体を白金で形成したフローセンサを水素が存
在する雰囲気において使用することができず、従って、
上記公報に記載されたフローセンサは、その用途が限定
されていた。

また、上記従来のフローセンサにおいては、ガラス基板
上に設けられている測温抵抗体、ヒータ、金ｉ薄膜より
なる配線部、信号取り出し用のワイヤーなど電気的エレ
メントが外部に露出した状態で設けてあり、従って、ミ
スト雰囲気や多湿雰囲気において使用した場合、ショー
トするおそれがあり、特に、使用する雰囲気が酷いとき
には金属薄膜が剥がれることがあるなど、耐候性が良く
なかった。

さらに、上記フローセンサは、信号を処理する本体装置
側とは電気的およびｉ械的に一体的に構成されているた
め、センサ部分が破ｔＭした場合、本体装置毎取り替え
る必要があったり、また、必要箇所だけ取り替えること
ができたとしても、フローセンサを本体装置とともに校
正しなおす必要があり、その修復においてコストが嵩ん
だり、校正に多大の時間が必要であった。

本発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その
目的とするところは、安価でしかも容易に製作すること
ができ、しかも、優れた耐候性を備えるとともに、故障
などが生しても取替えを簡単に行うことができるフロー
センサを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明に係るフローセンサ
は、以下のように構成しである。

第１の発明は、基板上に設けられるｆｊｌ１１温抵抗体
をアルミニウムで形成したことを特徴とする。

第２の発明は、前記測温抵抗体を含む電気的エレメント
を保護膜で被覆したことを特徴とする。

第３の発明は、基板上に２つの測温抵抗体を互に熱絶縁
した状態で設けるとともに、信号を処理する本体装置側
と電気的および機械的に接続・分離自在に構成したこと
を特徴とする。

（作用）上記第１の発明によれば、アルミニウムはガラス基板に
対しても膜付けすることが容易であるから、フローセン
サの製作が容易であり、しかも、安価に製作することが
できる。また　アルミニウムは水素雰囲気脆性がないの
で、フローセンサの用途が限定されるといったこともな
いゆ上記第２の発明によれば、測温抵抗体を含む電気的
エレメントが保護膜で被覆されているので、耐候性が向
上し、寿命が長い丈夫なフローセンサが得られる。

上記第３の発明によれば、測温抵抗体などの電気的エレ
メントが故障した場合、センサ部のみを取り替えるだけ
で良く、また、センサ部のみ校正をすれば良いので、取
替え時の校正を簡単に行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明に係るフローセンサを用いた熱式質量流
量計の構成を概略的に示すもので、この図において、ｌ
はセンサ部、２は本体装置で、両者１．２は例えばプラ
グインコネクタなどの接続装置３により電気的および機
械的に接続・分離自在に構成しである。

前記センサ部１は、第２図および第３図の構成図および
第４図の電気回路図に示すように、センサチップ部４と
プリント基板部５とからなり、両者・１，５は機械的に
一体的に構成されている。

そして、センサチップ部４は次のように構成されている
。すなわち、第２図および第３図において、６は例えば
パイレックス（商標名）ガラスなどのように耐熱性を有
する絶縁基板としてのガラス基板で、その上面には適宜
の距離をおいて互いに熱絶縁された状態に２つの測温抵
抗体７，８と、一方の（図示例では、プリント基板部５
からより遠く離れたところに位置する）測温抵抗体７の
近傍に測温抵抗体７を加熱するためのヒータ９と、引出
し部分としての複数のボンディングバット部ＩＯ・・・
と、前記電気的エレメント６〜ｌＯ・・・間を電気的に
適宜接続する配線部１１・・・とが設けである。

上記センサチップ部４は、例えば以下のような工程を経
て形成される。

■　先ず、予め洗浄されたガラス基板６を、例えばエポ
キシ樹脂系接着剤によって、プリント基板部５０！Ｊの
プリント基板１２の一端に固着し、ガラス基板６の上面
の所定位置にニクロム線を固着してヒータ９を形成する
。

■　次に、前記ガラス基板６のヒータ９を形成した面全
体を、ボンディングバット部ｌＯ・・・となる部分を除
いて、アルミニウムを用いて抵抗加熱の真空蒸着するこ
とにより、アルミニウムよりなる膜を形成する。なお、
前記ボンディングバット部ＩＯ・・・となる部分および
プリント基板１２は適宜マスキングされる。また、この
工程により、ヒータ９は前記膜によって一時的に被覆さ
れる。

■　そして、測温抵抗体７，８および配線部１１・・・
など残しておきたい部分をマスキングした状態で、Ｈ，
ＰＯ，とＨＮＯ，とＣＨ，Ｃ０ＯＨとの混合液によって
前記膜を選択的にエツチングする。この選択的なエンチ
ングによって、ガラス基板６上には、アルミニウムより
なる測温抵抗体７，８、ニクロム線よりなるヒータ９お
よびアルミニウムよりなる配線部１１・・・が形成され
る。なお、配線部ＩＩ・・・は、通電容量の関係上、測
温抵抗体７，８よりもやや太めになるように形成するの
がよい。

■　次に、ガラス基板６の上面全部を、ポリイミド樹脂
などによってパフシベーシランを行い、例えば２μｍ程
度の厚みの保５１１１１９１３を形成する。

■　さらに、前記ボンディングバット部ＩＯ・・・とな
る部分を覆っている保護膜１３を、フォトリソグラフィ
によって除去し、この部分に、金（Ａｕ）を用いてスパ
ッタリングまたは真空蒸着によって複数のボンディング
バット部１０・・・を形成する。

■　そして、上記ボンディングパント部ＩＯ・・・とプ
リント基板部１２に印刷などの手法によって形成された
リード部分１４・・・とを、金またはアルミニウムより
なるワイヤー１５・・・によって適宜接続し、これらの
接続部分（第４図において仮想線１６で囲まれた部分）
をシリコン樹脂またはエポキシ樹脂などによってモール
ドして、例えば２−程度の厚みの保護膜１７を形成する
。

以上■〜■までの工程によって、測温抵抗体７゜８測温
抵抗体を含む電気的エレメントの全てを保護１１１１３
．１７で被覆することができる。

ここで、再び第１図に戻り、この図において、１８はゼ
ロ点調整部、１９はスパン調整部である。また、２０は
１１０．２１はＣＰＵ、２２は流量表示部、２３は流量
外部出力部、２４は電源である。

而して、接続装置３を介してセンサ部１を本体装置２と
接続することにより、センサ部１に対しては電源２４か
ら所定の電圧・電流が供給される一方、センサ部ｌから
の信号がｌ１０２０を介してＣＰＵ２１に入力される。

従って、ＣＰＩＪ２１において前記信号を処理すること
により演算結果として流量が求められ、この演算結果は
流量表示部２２または流量外部出力部２３に出力される
。

また、第４図において、２５．２６．２７は前記測温抵
抗体７．８とともにブリッジ回路を構成するブリッジ抵
抗で、特に、抵抗２７はゼロ点調整用ポリウムである。

また、２８は基準電圧入力端子、２９はスパン調整用ボ
リウムである。

上記構成のフローセンサにおいては、アルミニウムはガ
ラス基板６に対しても膜付けすることが容易であり、ま
た、高価な装置を用いる必要がなく、しかも、選択的に
エツチングすることができるから、フローセンサの製作
が容易であり、しかも、安価に製作することができる。

また、アルミニウムは水素雰囲気脆性がないので、フロ
ーセンサの用途が限定されるといったこともない。

そして、Ｆ記構成のフローセンサにおいては、側温抵抗
体７，８を含む電気的エレメント９．１０・・・、　１
１・・・、　１５が保護膜１３．１７で被覆されている
ので、フローセンサの耐候性が向上し、その寿命が長く
なる。

また、上記構成のフローセンサにおいては、測温抵抗体
７，８などを設けたセンサ部１が本体袋′Ｉｔ２に対し
て、電気的および機械的に接続・分離自在であるから、
センサ部１の電気的エレメント７〜９．ｌＯ・・・、　
１１・・・、　１５などが破損した場合には、センサ部
１のみを取り替えるだけで良く、また、センサ部ｌのみ
校正をすれば良いので、取替え時の校正を簡単に行うこ
とができる。

本発明は上記実施例に限られるものではなく、例えばガ
ラス基板６に代えて他の耐熱性絶縁基板を用いても良い
、保護膜１３の材料として、上記ポリイミド樹脂の他、
例えばＳｉＯ□やＳｉＮを用いてもよい。また、保護膜
１３．１７の値は任意に設定することができる。

なお、上記実施例では、センサ部ｌにおける構成として
、側温抵抗体７，８をアルミニラムチ形成するとともに
、これら測温抵抗体７．８を含む電気的エレメント９．
１０・・・、　１１・・・、　１５を保護１１２１３゜
１７で被覆しているが、このようにする必要はなく、測
温抵抗体７，８をアルミニウムで形成するだけで、水素
雰囲気脆性がない用途が限定されない優れたフローセン
サを容易かつ安価に製作することができる。また、測温
抵抗体７．８をアルミニウムで形成せずに測温抵抗体７
，８を含む電気的エレメント９．ｌＯ・・・、　１１・
・・、　１５を保護膜１３□１７で被覆するだけでフロ
ーセンサの耐候性が向上される。

そして、測温抵抗体７．８をアルミニウムで形成すると
ともに、これら測温抵抗体７．８を含む電気的エレメン
ト９．１０・・・、　１１・・・、１５を保ｊｌ！１１
１１３゜１７で被覆すれば、相乗的な効果が発揮される
ことは云うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば次のような効果を
奏する。

請求項（１）に記載した発明によれば、フローセンサの
製作が容易であり、しかも、安価に製作することができ
る。また、フローセンサの用途が限定されるといったこ
ともない。

請求項（２）に記載した発明によれば、耐候性が向上し
、寿命が長い丈夫なフローセンサが得られる。

請求項（３）に記載した発明によれば、測温抵抗体など
電気的エレメントが故障したような場合、センサ部のみ
を取り替えるだけで良く、また、センサ部のみ校正をす
れば良いので、取替え時の校正を節単に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は本
発明に係るフローセンサを用いた熱式質量流量計の構成
を概略的に示す図、第２図は保護膜を除いて示したセン
サ部の要部平面図、第３図はセンサ部の要部を示す縦断
面図、第４図はセンサ部の回路構成を示す図である。２・・・本体装置、６・・・基板、７．８・・・測温抵
抗体、９・・・ヒータ、ｌＯ・・・ボンディングバット
部、１１・・・配線部、１３・・・保護膜、１５・・・
ワイヤー、１７・・・保護膜。第１図２・・・本体袋１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上に２つの測温抵抗体を互いに熱絶縁した状
態で設けたフローセンサにおいて、前記測温抵抗体をア
ルミニウムで形成したことを特徴とするフローセンサ。
（２）基板上に２つの測温抵抗体を互いに熱絶縁した状
態で設けたフローセンサにおいて、前記測温抵抗体を含
む電気的エレメントを保護膜で被覆したことを特徴とす
るフローセンサ。
（３）基板上に２つの測温抵抗体を互いに熱絶縁した状
態で設けるとともに、信号を処理する本体装置側と電気
的および機械的に接続・分離自在に構成したことを特徴
とするフローセンサ。