JPH09105655A - Thermal air flow rate detector using thin film resistor - Google Patents
Thermal air flow rate detector using thin film resistorInfo
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- JPH09105655A JPH09105655A JP8278772A JP27877296A JPH09105655A JP H09105655 A JPH09105655 A JP H09105655A JP 8278772 A JP8278772 A JP 8278772A JP 27877296 A JP27877296 A JP 27877296A JP H09105655 A JPH09105655 A JP H09105655A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜抵抗を用いた
熱式空気流量検出装置に係り、特に、高馬力、低燃費、
排ガス等の制御に高精度で即応できる燃料噴射装置を有
する内燃機関の制御に好適な薄膜抵抗を用いた熱式空気
流量検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal air flow detecting device using a thin film resistor, and more particularly, to a high horsepower, low fuel consumption,
The present invention relates to a thermal air flow detecting device using a thin film resistor suitable for controlling an internal combustion engine having a fuel injection device capable of responding to control of exhaust gas and the like with high accuracy.
【０００２】[0002]
【従来の技術】薄膜抵抗を用いた熱式空気流量検出装置
の薄膜形成した流量センサエレメントに関する先行技術
としては、例えば特開昭５６−７０１８号公報に記載さ
れているものがある。この先行技術には、抵抗体を薄膜
化することにより表面積を大きくして、抵抗体による表
面の段差を小さくし、空気中の特にエアエレメントを通
ってくる空気に基づいてエアエレメントに含浸されてい
るオイルの空気中の飛散に伴う塵埃による抵抗体表面の
汚損度を低減できることが開示されている。2. Description of the Related Art As a prior art relating to a thin film-formed flow sensor element of a thermal air flow detecting device using a thin film resistor, there is one disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 56-7018. In this prior art, the surface area is increased by thinning the resistor, the step on the surface due to the resistor is reduced, and the air element is impregnated based on the air, particularly the air passing through the air element. It is disclosed that the degree of contamination of the resistor surface due to dust caused by the scattering of the oil in the air can be reduced.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の流量セ
ンサは、通電して長期間使用した場合に抵抗の経時変化
あるいは空気の流れに対する熱伝導係数の変化についは
何ら考慮されていない。すなわち、自動車の使用状態に
応じて環境条件は様々な変化をするが、搭載された電気
部品に対しては自動車の走行寿命１０万ｋｍ、耐用年数
１０年を保証できる精度が要求されている。繰り返し通
電ＯＮ−ＯＦＦ動作は５万回以上であり、ＡＦＭ流量セ
ンサエレメントの繰り返し通電試験も上記の仕様に準ず
る必要がある。流量センサエレメントは、ブリッジの一
辺に組み込まれて常時、例えば流れる空気（吸入空気）
温度に体して２００℃高い温度（例えば、吸入空気が２
０℃であれば２２０℃）で加熱されている。この吸入空
気温度はエンジンルームの加熱によって上昇し、この吸
入空気温度が上昇すると、流量センサエレメントは吸入
空気の温度に伴って高くなる。自動車のエンジンの吸入
空気温度は真夏、高速走行直後のアイドル回転状態にお
いて最大１００℃ぐらいまで上昇する。このような条件
のもとで、流量センサが動作するとき、経時変化に対し
て二つの課題がある。第１にエレメント内部の薄膜抵抗
体と内部の薄膜抵抗体と基材またはコーティング材間の
膨張係数の差が抵抗体の内部ひずみを大きくして抵抗値
変化を生ずることがある。第２に、薄膜はスパッタによ
って構成するため、材質上安定にすることはできず、通
電に対して材質的に安定でない場合には通電によるジュ
ール熱の影響で変質してしまい、経時変化が大きくなる
ことである。このようなことを考慮すると、薄膜抵抗を
用いた熱式空気流量検出装置に要求される精度は、エン
ジンの中心部であるため、塵埃の影響を含めた総合的な
経時変化に対して許容される誤差は流量変化率ΔＱ／Ｑ
（％）にして、例えば６ｋｇ／ｈ〜５００ｋｇ／ｈの範
囲で全域±２％以下である。これらの経時変化の大半は
オイルや塵埃等の付着による変化量として予想された誤
差であり、流量センサエレメント内部の変化として許容
される誤差は経時変化の許容誤差である±２％中の±
０．５％以下である。また、センサの抵抗値ΔＲ／Ｒの
許容値は±０．１％以下になる。However, the conventional flow sensor does not take into account any change in resistance over time or change in the coefficient of heat conduction with respect to the flow of air when the sensor is used for a long period of time. In other words, environmental conditions vary in various ways according to the usage conditions of the vehicle, but the mounted electrical components are required to have an accuracy that can guarantee a running life of the vehicle of 100,000 km and a service life of 10 years. The repetitive energization ON-OFF operation is 50,000 times or more, and the repetition energization test of the AFM flow sensor element needs to conform to the above specifications. The flow sensor element is always installed on one side of the bridge, for example, flowing air (intake air).
200 ° C higher than the temperature (for example, if the intake air
(At 0 ° C., 220 ° C.). The intake air temperature rises due to the heating of the engine room, and when the intake air temperature rises, the flow rate sensor element rises with the temperature of the intake air. In midsummer, the intake air temperature of the engine of an automobile rises up to about 100 ° C. in an idling state immediately after high-speed running. When the flow sensor operates under such conditions, there are two problems with respect to aging. First, the difference in expansion coefficient between the thin film resistor inside the element, the thin film resistor inside and the substrate or coating material may increase the internal strain of the resistor and cause a change in the resistance value. Second, since the thin film is formed by sputtering, it cannot be made stable in terms of the material. If the material is not stable with respect to energization, the thin film is degraded by the influence of Joule heat due to energization, and changes with time are large. It is becoming. Considering this, the accuracy required for a thermal air flow detection device using a thin-film resistor is acceptable for overall changes over time, including the effects of dust, because it is at the center of the engine. Error is the flow rate change rate ΔQ / Q
(%), For example, in the range of 6 kg / h to 500 kg / h, the whole range is ± 2% or less. Most of these changes with time are errors expected as the amount of change due to adhesion of oil, dust, and the like, and errors allowed as changes inside the flow sensor element are ± 2% of the allowable error of change with time, ± 2%.
0.5% or less. Further, the allowable value of the resistance value ΔR / R of the sensor is ± 0.1% or less.
【０００４】本発明の目的は、流量センサエレメントの
薄膜抵抗体の抵抗値を安定化することができる薄膜抵抗
を用いた熱式空気流量検出装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a thermal air flow detecting device using a thin film resistor which can stabilize the resistance value of a thin film resistor of a flow sensor element.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、吸入空気流量を測定する流量センサエレ
メントと、該流量センサエレメントを駆動する駆動回路
とを有する薄膜抵抗を用いた熱式空気流量検出装置にお
いて、前記流量センサエレメントは、結晶化された白金
で形成された薄膜抵抗体と、該薄膜抵抗体をオーバーコ
ートするガラスオーバーコート材とを有し、前記薄膜抵
抗体に形成された白金薄膜は、白金の結晶粒と白金の結
晶粒との間に、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ2等の不純物を
含む粒界を形成してなることを特徴とする薄膜抵抗を用
いた熱式空気流量検出装置を構成したものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a heat sensor using a thin film resistor having a flow sensor element for measuring an intake air flow rate and a drive circuit for driving the flow sensor element. In the air flow rate detection device, the flow rate sensor element has a thin film resistor formed of crystallized platinum and a glass overcoat material for overcoating the thin film resistor, and is formed on the thin film resistor. The formed platinum thin film is formed by forming a grain boundary containing impurities such as CaO, MgO, and SiO 2 between platinum crystal grains, and a thermal method using a thin film resistor. This constitutes an air flow detecting device.
【０００６】具体的には、本発明では、まず、ボビンに
アルミナ、薄膜抵抗体材料としては白金を、オーバーコ
ートに鉛ガラスをそれぞれ組合わせる構造として、熱膨
張係数差を小さくする配慮をしている。一方、薄膜抵抗
体はスパッタによる着膜後、熱処理として薄膜の結晶粒
の大きさを１μｍ〜５μｍにしてレーザによる抵抗値の
トリミング後、オーバーコートにすることにより、経時
変化による流量誤差±０．５％以下を満足させることが
可能となった。すなわち、アルミナパイプ上にスパッタ
により形成した白金薄膜は熱処理することにより、従来
の白金の物性値が保持できなくなる。理由は、白金薄膜
がアルミナ粒界付近に存在するＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ
2等と低融合金化するためであるといわれている。例え
ば、薄膜圧２μｍ程度のものは、図３（Ａ）に示される
ように、３００℃〜７５０℃で低融合金化が進行し、７
５０℃〜８５０℃で図３（Ｂ）に示すように、結晶化し
て１μｍ〜５μｍの結晶粒が析出する。これ以上に温度
が上昇すると、やがて薄膜は図３（Ｃ）に示すように軟
化、凝縮し、約１０００℃で図３（Ｄ）に示すように溶
融流動し、重力の影響を受けて移動する。なお、その例
は、アルミナの純度が９５％前後のものであるが、純度
が９９％程度になると結晶化開始温度や軟化温度等が前
述の温度に対して５０℃〜１００℃上昇する傾向を示
す。この理由はアルミナ中の不純物の量が減少し、白金
薄膜の低融合金化の進行が鈍化するためである。以上の
ように熱処理による薄膜の変化の状況を考慮すると、流
量センサエレメントとして最適な状態は結晶化した薄膜
である。Specifically, in the present invention, first, alumina is used for the bobbin, platinum is used for the thin film resistor material, and lead glass is used for the overcoat, so as to reduce the difference in thermal expansion coefficient. I have. On the other hand, the thin film resistor is deposited by sputtering, the crystal grain size of the thin film is set to 1 μm to 5 μm as a heat treatment, the resistance value is trimmed by a laser, and overcoating is performed, so that the flow rate error ± 0. It became possible to satisfy 5% or less. That is, the heat treatment of the platinum thin film formed on the alumina pipe by sputtering makes it impossible to maintain the physical properties of conventional platinum. The reason is that CaO, MgO, SiO
It is said to be low fusion gold with 2 mag. For example, as shown in FIG. 3 (A), low fusion fusion proceeds at 300 ° C. to 750 ° C. for a thin film having a pressure of about 2 μm.
At 50 ° C. to 850 ° C., as shown in FIG. 3 (B), crystallization occurs to precipitate crystal grains of 1 μm to 5 μm. When the temperature rises more than this, the thin film eventually softens and condenses as shown in FIG. 3 (C), melts and flows at about 1000 ° C. as shown in FIG. 3 (D), and moves under the influence of gravity. . In this case, the purity of alumina is about 95%, but when the purity becomes about 99%, the crystallization start temperature, the softening temperature, and the like tend to increase by 50 ° C. to 100 ° C. with respect to the above-mentioned temperature. Show. The reason for this is that the amount of impurities in the alumina decreases, and the progress of low fusion metalization of the platinum thin film slows down. As described above, in consideration of the state of the change of the thin film due to the heat treatment, the optimal state as the flow sensor element is a crystallized thin film.
【０００７】すなわち、低融合金化の進行途上ではスパ
ッタされた白金粒子同士の結合力で低く物性値も安定し
ない。例えば、抵抗の温度係数は、３００〜３０００ｐ
ｐｍ／℃の低い範囲にあり、ばらつきも大きい。流量セ
ンサエレメントとして、ワーストケースの最高温度３０
０℃で動作して空気中においた場合、エレメントの温度
分布のピーク値はエレメント中を下流側が約４００℃で
最も高温である。すなわち、電源ＯＮ−ＯＦＦ試験で抵
抗体が変質し、抵抗値が変化して流量変化率ΔＱ／Ｑ
（％）が経時的に大きくなった（図５参照）。また、溶
融軟化の初期状態のものをレーザでトリミングすると熱
処理時に薄膜が凝集し、薄膜厚が部分的に変化するた
め、目標のトリミング溝数が得られず、流量センサエレ
メントとして温度分布が片寄り、熱伝達特性に悪影響を
及ぼす。トリミング後の導体帯には薄膜のないホールが
散在し、実効断面積が部分的に小さくなる。通電時には
この部分にジュール熱が集中し、温度が異常に上昇し
て、薄膜抵抗体を変質させるため、図５に示すように、
経時変化が大きくなる。なお１０００℃以上で熱処理し
た場合には、薄膜は溶融移動するため、図３（Ｄ）に示
すように、上面には全く薄膜がない状態になり、レーザ
ーによる抵抗値トリミングは不能になる。これに比し、
結晶化の状態では膜厚が安定し、膜質もバルクの状態に
近づき、後工程の抵抗トリミングも溝数のばらつきを少
なくして可能である。図１に示される電源ＯＮ−ＯＦＦ
の試験の結果からも明らかなように、抵抗値や熱伝達係
数の経時変化は少ない。That is, during the progress of low fusion gold, the physical properties are not stable due to the low bonding force between the sputtered platinum particles. For example, the temperature coefficient of resistance is 300-3000p
It is in the low range of pm / ° C., and the variation is large. As a flow sensor element, the worst case maximum temperature 30
When operated at 0 ° C. and placed in the air, the peak value of the temperature distribution of the element is about 400 ° C. at the downstream side in the element, which is the highest temperature. That is, in the power ON-OFF test, the resistor deteriorates, the resistance value changes, and the flow rate change rate ΔQ / Q
(%) Increased over time (see FIG. 5). In addition, when the initial state of melt softening is trimmed with a laser, the thin film aggregates during the heat treatment and the thickness of the thin film changes partially. Adversely affect heat transfer characteristics. Holes without a thin film are scattered in the conductor band after trimming, and the effective area is partially reduced. At the time of energization, Joule heat concentrates on this part, the temperature rises abnormally, and the quality of the thin film resistor deteriorates.
Changes with time increase. Note that when heat treatment is performed at 1000 ° C. or higher, the thin film melts and moves, so that there is no thin film on the upper surface as shown in FIG. 3D, and resistance trimming by laser becomes impossible. In comparison,
In the crystallized state, the film thickness is stable, the film quality approaches the bulk state, and resistance trimming in a later step can be performed with less variation in the number of grooves. Power ON-OFF shown in FIG.
As is clear from the results of the above test, there is little change over time in the resistance value and the heat transfer coefficient.
【０００８】ここで、薄膜の厚さは２μｍとしたが、流
量センサとしては３μｍ〜５μｍぐらいが望ましい。そ
の理由は溝数を多くして円柱状ボビンの端から端までの
温度分布をできるだけ平滑化することにある。しかし、
スパッタは量産性を考慮してバレル方式をとると、着膜
レートとの関係で１日単位の仕事で収めるためには２μ
ｍ程度が限界であることによる。先に述べた低融合金化
の温度に対する進行は膜厚が厚くなると２０℃〜３０℃
／１μｍの割合で熱処理温度が上がる方向にシフトす
る。Here, the thickness of the thin film is set to 2 μm, but it is preferable that the thickness of the thin film is about 3 μm to 5 μm. The reason is to increase the number of grooves to make the temperature distribution from end to end of the cylindrical bobbin as smooth as possible. But,
When the barrel method is used in consideration of the mass productivity, it takes 2 μm to fit in a work per day in relation to the deposition rate.
This is because about m is the limit. The progress of the above-mentioned low fusion metalization at a temperature of 20 ° C. to 30 ° C.
The heat treatment temperature is shifted in a direction of increasing the heat treatment temperature at a rate of / 1 μm.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１０】図１には、本発明の一実施形態を示す薄膜
抵抗を用いた熱式空気流量検出装置のセンサの構造が示
され、図２には薄膜抵抗を用いた熱式空気流量装置の断
面が示されている。FIG. 1 shows the structure of a sensor of a thermal air flow detecting device using a thin film resistor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the structure of a thermal air flow device using a thin film resistor. A cross section is shown.
【００１１】図１および図２において、主通路１は冷間
圧延鋼板の板金絞り成形した上流側ダクト２と下流側ダ
クト３を中央部でロ−付けにより結合する。上流ダクト
２の下流側にはリング状のコ形突部４が形成され、下流
ダクト３と組み合わされたとき、主通路１の外周にリン
グ状の通路を形成する。このリング状通路の外周には流
入口５があり、内周部には流入口５に対して２１０度離
れた位置に主通路１に最狭部６と合流する開口部７を有
する。主通路１の上流にはメッシュ８が固定されてい
る。バイパス通路１０と薄膜抵抗式計測素子としての流
量センサエレメント（ＨＦ）１１、温度補償用センサ
（ＣＦ）１２を駆動する回路を収納するモジュール部１
３を一体にしたバイパスモジュール１４を薄肉のアルミ
ダイカストにより成形する。バイパス入口部１５は突出
し、ＨＦ１１の上流部の長さを長くして整流効果を得る
ことができる。In FIG. 1 and FIG. 2, a main passage 1 connects an upstream duct 2 and a downstream duct 3 formed by drawing a cold-rolled steel sheet to a central portion by brazing. A ring-shaped U-shaped protrusion 4 is formed on the downstream side of the upstream duct 2, and when combined with the downstream duct 3, forms a ring-shaped passage on the outer periphery of the main passage 1. An inflow port 5 is provided on the outer periphery of the ring-shaped passage, and an opening 7 is provided at an inner periphery of the main passage 1 at a position 210 degrees away from the inflow port 5 to merge with the narrowest portion 6. A mesh 8 is fixed upstream of the main passage 1. Module section 1 for storing a circuit for driving bypass passage 10, flow rate sensor element (HF) 11 as thin-film resistance measuring element, and temperature compensation sensor (CF) 12
3 is formed by thin aluminum die casting. The bypass inlet 15 protrudes, and the rectification effect can be obtained by increasing the length of the upstream portion of the HF 11.
【００１２】ＨＦ１１とＣＦ１２は樹脂部１６に埋設さ
れたリードピン１７、１７’、１８、１８’のバイパス
側突出部にそれぞれ点溶接して固定する。これらのリー
ドピンの他端はモジュールケースの中に入り、ＨＦ駆動
回路１９にリードフレーム（図示せず）等を介して連結
される。またバイパスモジュール１４のバイパスの下流
側外周はパイプが連結できる直管部２０を有する。The HF 11 and the CF 12 are fixed to the bypass-side protrusions of the lead pins 17, 17 ', 18, 18' embedded in the resin portion 16 by spot welding. The other ends of these lead pins enter the module case and are connected to the HF drive circuit 19 via a lead frame (not shown) or the like. The bypass module 14 has a straight pipe portion 20 on the downstream side of the bypass module 14 to which a pipe can be connected.
【００１３】バイパスモジュール１４は主通路１の上流
部で流路に垂直な面に穿った孔にバイパス上流部を差し
込みＯリング２１を介して、図４に示すように、上方か
ら４本のねじ２２で固定する。バイパスの下流側と主通
路側リング状通路の流入口５間はＬ形ゴムホース２３で
連結する。なお、フランジ２４はＡＦＭをエアクリーナ
に直結するためのものである。本実施形態のＨＦエレメ
ントは、図１に示すような形状で、外径０．４、内径
０．２３、長さ２．０のアルミナパイプ４０に、ＰｔＩ
ｒ１０リードφ０．２、４１、４２を白金ガラスペース
トを焼き付け固定したボビン４３にバレルスパッタによ
り２μｍの白金薄膜４４を形成し、８５０℃１時間で熱
処理することにより、白金薄膜に１μｍ〜５μｍの結晶
粒を析出させて安定化し、レーザによるスパイラル抵抗
トリミングを施して、鉛ガラス４５をオーバーコートし
た構造である。樹脂係数は、アルミナパイル６２〜７０
×１０~ 7／℃、白金薄膜８５〜９０×１０~ 7／℃、鉛
ガラス８０〜８５×１０~7／℃の組合わせである。ＨＦ
エアフロメータの課題は、従来ＨＦエレメントの経時変
化とされてきたが、本実施形態により、ＨＦの消費電力
１.０Ｗ、流量２２０ｋｇ／ｈ、電源ＯＮ４秒、ＯＦＦ
４秒のサイクルで耐久試験を継続した結果の経時変化の
データは図５に示すように、薄膜結晶化として示すよう
になり、５万サイクルの後の変化率ΔＱ／Ｑは０．１％
以下、抵抗値変化率ΔＲ／Ｒ０．０２５％以下の結晶を
得た。The bypass module 14 inserts the bypass upstream portion into a hole formed in a surface perpendicular to the flow passage at the upstream portion of the main passage 1 and inserts four screws from above through the O-ring 21 as shown in FIG. Fix at 22. An L-shaped rubber hose 23 is connected between the downstream side of the bypass and the inflow port 5 of the main passage side ring-shaped passage. The flange 24 is for directly connecting the AFM to the air cleaner. The HF element of the present embodiment has a shape as shown in FIG. 1 and an alumina pipe 40 having an outer diameter of 0.4, an inner diameter of 0.23 and a length of 2.0 is provided with PtI.
A 2 μm platinum thin film 44 is formed by barrel sputtering on a bobbin 43 in which platinum glass paste is baked and fixed with r10 leads φ0.2, 41, and 42, and heat-treated at 850 ° C. for 1 hour to form a 1 μm to 5 μm crystal on the platinum thin film. The structure is such that grains are precipitated and stabilized, spiral resistance trimming is performed by laser, and lead glass 45 is overcoated. Resin coefficient is alumina pile 62-70
× 10 ~ 7 / ℃, platinum thin 85~90 × 10 ~ 7 / ℃, is a combination of lead glass 80~85 × 10 ~ 7 / ℃. HF
The problem of the air flow meter has conventionally been that the HF element changes with time. However, according to the present embodiment, the power consumption of the HF is 1.0 W, the flow rate is 220 kg / h, the power is on for 4 seconds, and the power is off.
As shown in FIG. 5, the data of the change over time as a result of continuing the durability test at the cycle of 4 seconds is shown as thin film crystallization, and the change rate ΔQ / Q after 50,000 cycles is 0.1%.
Hereinafter, crystals having a resistance change rate ΔR / R of 0.025% or less were obtained.
【００１４】さらに薄膜の結晶化状態においては、膜質
膜厚が安定であり、完成後の温度係数は白金のバルクの
温度係数３９００〜４０００ｐｐｍ／℃にほぼ近い３５
００ｐｐｍ／℃を±３％１００個のばらつきで得ること
ができる。Further, in the crystallized state of the thin film, the film thickness is stable, and the temperature coefficient after completion is substantially close to the temperature coefficient of bulk platinum of 3,900 to 4,000 ppm / ° C.
00 ppm / ° C can be obtained with ± 3% variation of 100 pieces.
【００１５】また抵抗値のばらつきも目標抵抗値１０Ω
対して±２．５％／１００個の範囲に入れることも容易
である。したがって、トリミングの溝数２２〜２５ター
ンも一度設定すると、その溝数のばらつきは０．５ター
ン以内であり、流量センサエレメントとして加熱時の温
度分布の製品間ばらつきも小さく、熱伝達係数のばらつ
きは±７％以上になる。このばらつきは電子回路中のレ
ベル調整回路により流量測定誤差ΔＱ／Ｑ±４％以内に
調整される。[0015] Further, the variation of the resistance value is the target resistance value of 10Ω.
On the other hand, it is easy to set the range of ± 2.5% / 100. Therefore, once the number of grooves for trimming is set to 22 to 25 turns, the variation in the number of grooves is within 0.5 turns, the variation in temperature distribution during heating as a flow sensor element is small, and the variation in heat transfer coefficient is small. Becomes ± 7% or more. This variation is adjusted within a flow rate measurement error ΔQ / Q ± 4% by a level adjustment circuit in the electronic circuit.
【００１６】他の実施形態としては、ＨＦエレメントを
主通路に配置してもＡＦＭとして用いることもできる。
なお、流量センサエレメントに着膜した白金薄膜の結晶
化は実施形態では、円柱状ボビンに薄膜を形成した例と
して述べたが、板状のボビンに着膜された白金薄膜につ
いても結晶化は同様の効果を得ることができる。また、
白金材料が金、ニッケル、銅等に代わった場合も、結晶
化温度はそれぞれの温度で異なるが、結晶化して使用す
ることにより、白金同様経時変化に対する効果は大であ
る。In another embodiment, the HF element can be used as an AFM even if it is arranged in the main passage.
The crystallization of the platinum thin film deposited on the flow rate sensor element has been described in the embodiment as an example in which a thin film is formed on a cylindrical bobbin. However, the crystallization of a platinum thin film deposited on a plate-shaped bobbin is the same. The effect of can be obtained. Also,
When the platinum material is replaced with gold, nickel, copper, or the like, the crystallization temperature is different at each temperature. However, by using the crystallization, the effect on the change with time is as large as that of platinum.
【００１７】したがって、本実施形態によれば、ＨＦの
白金薄膜を結晶化することにより、熱的、電気的に安定
化して経時変化を小さくできる。また本実施形態によれ
ば、ＨＦの基材、抵抗体、オーバーコート材の各材料間
の熱膨張係数差を３０×１０~ 7／℃以下にすることに
より経時変化を抑えることができる。Therefore, according to the present embodiment, by crystallizing the platinum thin film of HF, thermal and electrical stabilization can be achieved and the change with time can be reduced. According to the present embodiment, it is possible to suppress the substrate of HF, resistors, and aging by below 30 × 10 ~ 7 / ℃ thermal expansion coefficient difference between the material of the overcoat material.
【００１８】さらに、本実施形態によれば、ＨＦの白金
薄膜を結晶化できる最適熱処理温度８５０℃を設定し、
白金バルクの温度係数にほぼ近い温度係数３５００ｐｐ
ｍ／℃を得ることができる。またそのばらつきは±３％
／１００個以内にできる。さらに抵抗値のばらつき、例
えば、目標抵抗値１０Ωに対し、±２％／１００個に抑
えることができる。Further, according to this embodiment, an optimum heat treatment temperature of 850 ° C. for crystallizing a platinum thin film of HF is set,
Temperature coefficient of 3500pp which is almost the same as the temperature coefficient of platinum bulk
m / ° C. can be obtained. The variation is ± 3%
/ 100 or less. Further, the variation of the resistance value, for example, ± 2% / 100 of the target resistance value of 10Ω can be suppressed.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上説明したように、本発明では白金を
結晶化して薄膜抵抗体を構成すると共に、白金薄膜を、
白金の結晶粒と白金の結晶粒との間に、ＣａＯ、Ｍｇ
Ｏ、ＳｉＯ2等の不純物を含む粒界が形成される構造と
したため、薄膜抵抗体の内部が純白金となり、その外周
に不純物ができることから、すなわち結晶同士間に不純
物が入らないから白金薄膜抵抗体の初期抵抗値を安定化
することができるとともに抵抗温度係数を安定化するこ
とができる。As described above, in the present invention, platinum is crystallized to form a thin film resistor, and a platinum thin film is
CaO, Mg between the platinum crystal grains
Since a grain boundary containing impurities such as O and SiO 2 is formed, the inside of the thin film resistor becomes pure platinum, and impurities are formed on the outer periphery of the platinum thin film resistor. The initial resistance value of the body can be stabilized, and the temperature coefficient of resistance can be stabilized.
【図１】本発明の一実施形態を示す流量センサの構造図
である。FIG. 1 is a structural diagram of a flow sensor according to an embodiment of the present invention.
【図２】薄膜抵抗を用いた熱式空気流量装置の断面構成
図である。FIG. 2 is a sectional configuration diagram of a thermal air flow device using a thin film resistor.
【図３】流量センサの白金スパッタ後に、熱処理工程の
温度条件を変えたときの表面金属組織を示す電子顕微鏡
写真である。FIG. 3 is an electron micrograph showing a surface metallographic structure when a temperature condition of a heat treatment step is changed after platinum sputtering of a flow sensor.
【図４】図２図示Ａ方向よりみた図である。FIG. 4 is a diagram viewed from a direction A in FIG. 2;
【図５】薄膜式流量センサを用いた空気流量検出装置の
電源オン・オフ試験の経時変化を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a change over time in a power on / off test of an air flow detecting device using a thin film type flow sensor.
１ 主通路 ２ 上流ダクト ３ 下流ダクト ４ リング状コ形突出部 ５ 流入口 ６ 最狭部 ７ 開口部 ８ メッシュ １０ バイパス通路 １１ ＨＦ １２ ＣＦ １３ モジュール部 １４ バイパスモジュール部 １６ バイパス流入口 １６ 樹脂部 １７、１７’、１８、１８’ リードピン １９ ＨＦ駆動回路 ２０ 導管部 ２１ Ｏリング ２２ ねじ ２３ Ｌ型ゴムホース ２４ フランジ ４０ アルミナパイプ ４１、４２ リード ４３ ボビン ４４ 白金薄膜 ４５ 鉛ガラスコート DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main passage 2 Upstream duct 3 Downstream duct 4 Ring-shaped U-shaped protrusion 5 Inflow port 6 Narrowest part 7 Opening 8 Mesh 10 Bypass passageway 11 HF 12 CF 13 Module section 14 Bypass module section 16 Bypass inlet 16 Resin section 17 , 17 ', 18, 18' Lead pin 19 HF drive circuit 20 Conduit 21 O-ring 22 Screw 23 L-shaped rubber hose 24 Flange 40 Alumina pipe 41, 42 Lead 43 Bobbin 44 Platinum thin film 45 Lead glass coat
Claims (1)
メントと、該流量センサエレメントを駆動する駆動回路
とを有する薄膜抵抗を用いた熱式空気流量検出装置にお
いて、 前記流量センサエレメントは、結晶化された白金で形成
された薄膜抵抗体と、該薄膜抵抗体をオーバーコートす
るガラスオーバーコート材とを有し、前記薄膜抵抗体に
形成された白金薄膜は、白金の結晶粒と白金の結晶粒と
の間に、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ2等の不純物を含む粒
界を形成してなることを特徴とする薄膜抵抗を用いた熱
式空気流量検出装置。1. A thermal air flow detecting device using a thin film resistor having a flow sensor element for measuring an intake air flow rate and a drive circuit for driving the flow sensor element, wherein the flow sensor element is crystallized. A thin film resistor formed of platinum, and a glass overcoat material for overcoating the thin film resistor, wherein the platinum thin film formed on the thin film resistor includes platinum crystal grains and platinum crystal grains. A thermal air flow detecting device using a thin film resistor, wherein a grain boundary containing impurities such as CaO, MgO, and SiO 2 is formed between the two .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8278772A JP2655257B2 (en) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | Thermal air flow detector using thin film resistors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8278772A JP2655257B2 (en) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | Thermal air flow detector using thin film resistors |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16328484A Division JPS6140513A (en) | 1984-08-01 | 1984-08-01 | Membrane type air flow amount apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09105655A true JPH09105655A (en) | 1997-04-22 |
| JP2655257B2 JP2655257B2 (en) | 1997-09-17 |
Family
ID=17601978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8278772A Expired - Lifetime JP2655257B2 (en) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | Thermal air flow detector using thin film resistors |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2655257B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007285950A (en) * | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Hitachi Ltd | Heating resistor type air flowmeter |
| CN115216734A (en) * | 2022-08-09 | 2022-10-21 | 中国科学院力学研究所 | Method for improving binding force of platinum film and substrate material |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP8278772A patent/JP2655257B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007285950A (en) * | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Hitachi Ltd | Heating resistor type air flowmeter |
| CN115216734A (en) * | 2022-08-09 | 2022-10-21 | 中国科学院力学研究所 | Method for improving binding force of platinum film and substrate material |
| CN115216734B (en) * | 2022-08-09 | 2024-01-26 | 中国科学院力学研究所 | Method for improving binding force of platinum film and substrate material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2655257B2 (en) | 1997-09-17 |
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