JPS6239722A - 流量センサ用膜式抵抗 - Google Patents
流量センサ用膜式抵抗Info
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- JPS6239722A JPS6239722A JP60179269A JP17926985A JPS6239722A JP S6239722 A JPS6239722 A JP S6239722A JP 60179269 A JP60179269 A JP 60179269A JP 17926985 A JP17926985 A JP 17926985A JP S6239722 A JPS6239722 A JP S6239722A
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- JP
- Japan
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- resistor
- temperature
- flow rate
- wiring
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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。
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〕
本発明は空気流量センサ、液体流量センサ等の流量セン
サに用いられる腹式抵抗に関する。
サに用いられる腹式抵抗に関する。
一般に、電子制御式内燃機関においては、基本燃料噴射
量、基本点火時期等の制御のために機関の吸入空気量は
重要な運転状態パラメータの1つである。従来、このよ
うな吸入空気量を検出するための空気流量センサ(エア
フローメータとも言う)はベーン式のものが主流であっ
たが、最近、小型、応答性が良い等の利点ををする温度
依存抵抗を用いた熱式のものが実用化されている。
量、基本点火時期等の制御のために機関の吸入空気量は
重要な運転状態パラメータの1つである。従来、このよ
うな吸入空気量を検出するための空気流量センサ(エア
フローメータとも言う)はベーン式のものが主流であっ
たが、最近、小型、応答性が良い等の利点ををする温度
依存抵抗を用いた熱式のものが実用化されている。
さらに、温度依存抵抗を有する空気流量センサとしては
、傍熱型と直熱型とがある。たとえば、傍熱型の空気流
量センサは、機関の吸気通路に設けられた発熱抵抗、お
よびその上流、下流側に設けられた2つの温度依存抵抗
を備えている。この場合、上流側の温度依存抵抗は発熱
抵抗による加熱前の空気流の温度を検出するものであり
、つまリ、外気温度補償用であり、また、下流側の温度
依存抵抗は加熱抵抗によって加熱された空気流の温度を
検出する。これにより、下流側の温度依存抵抗と上流側
の温度依存抵抗との温度差が一定になるように発熱抵抗
の電流値をフィードバック制御し、発熱抵抗に印加され
る電圧により空気流量(質量)を検出するものである。
、傍熱型と直熱型とがある。たとえば、傍熱型の空気流
量センサは、機関の吸気通路に設けられた発熱抵抗、お
よびその上流、下流側に設けられた2つの温度依存抵抗
を備えている。この場合、上流側の温度依存抵抗は発熱
抵抗による加熱前の空気流の温度を検出するものであり
、つまリ、外気温度補償用であり、また、下流側の温度
依存抵抗は加熱抵抗によって加熱された空気流の温度を
検出する。これにより、下流側の温度依存抵抗と上流側
の温度依存抵抗との温度差が一定になるように発熱抵抗
の電流値をフィードバック制御し、発熱抵抗に印加され
る電圧により空気流量(質量)を検出するものである。
なお、上流側の外気温度補償用温度依存抵抗を削除し、
下流側の温度依存抵抗の温度が一定になるように発熱抵
抗を制御すると、体積容量としての空気流量が検出でき
る(参照:特公昭54−9662号公報)。他方、傍熱
型に比べて応答速度が早い直熱型の空気流量センサは、
機関の吸気通路に設けられた温度検出兼用の発熱抵抗、
およびその上流側に設けられた温度依存抵抗を備えてい
る。この場合、傍熱型と同様に、上流側の温度依存抵抗
は発熱抵抗による加熱前の空気流の温度を検出するもの
であり、つまり、外気温度補償用である。これにより、
発熱抵抗とその上流側の温度依存抵抗との温度差が一定
になるように発熱抵抗の電流値をフィードバック制御し
、発熱抵抗に印加される電圧により空気流量(質量)を
検出するものである。なお、この場合にも、外気温度補
償用温度依存抵抗を削除し、発熱抵抗の温度が一定にな
るように発熱抵抗を制御すると、体積容量としての空気
流量が検出できる。
下流側の温度依存抵抗の温度が一定になるように発熱抵
抗を制御すると、体積容量としての空気流量が検出でき
る(参照:特公昭54−9662号公報)。他方、傍熱
型に比べて応答速度が早い直熱型の空気流量センサは、
機関の吸気通路に設けられた温度検出兼用の発熱抵抗、
およびその上流側に設けられた温度依存抵抗を備えてい
る。この場合、傍熱型と同様に、上流側の温度依存抵抗
は発熱抵抗による加熱前の空気流の温度を検出するもの
であり、つまり、外気温度補償用である。これにより、
発熱抵抗とその上流側の温度依存抵抗との温度差が一定
になるように発熱抵抗の電流値をフィードバック制御し
、発熱抵抗に印加される電圧により空気流量(質量)を
検出するものである。なお、この場合にも、外気温度補
償用温度依存抵抗を削除し、発熱抵抗の温度が一定にな
るように発熱抵抗を制御すると、体積容量としての空気
流量が検出できる。
通常、発熱抵抗(腹式抵抗)の発熱温度と吸入空気温度
との差を一定値にするあるいは腹式抵抗の発熱温度を一
定にする空気流量センサの応答性、ダイナミックレンジ
は腹式抵抗を含む発熱ヒータ兼温度検知部の熱容量(ヒ
ートマス)と断熱効−果の程□度で決定される。すなわ
ち、最も応答性がよく、且つダイナミックレンジを最も
大きくするためには、腹式抵抗を含む発熱部発熱度検知
部の質量をできる限り小さくし、また、その部分を理想
的には完全に空気流中に浮かんだ状態にすることである
。
との差を一定値にするあるいは腹式抵抗の発熱温度を一
定にする空気流量センサの応答性、ダイナミックレンジ
は腹式抵抗を含む発熱ヒータ兼温度検知部の熱容量(ヒ
ートマス)と断熱効−果の程□度で決定される。すなわ
ち、最も応答性がよく、且つダイナミックレンジを最も
大きくするためには、腹式抵抗を含む発熱部発熱度検知
部の質量をできる限り小さくし、また、その部分を理想
的には完全に空気流中に浮かんだ状態にすることである
。
このため、従来、腹式抵抗が形成された基板をたとえば
シリコン単結晶基板をエツチングにより薄くして上述の
熱容量を小さくし、しかも、基板の幅を小さくして上述
の断熱効果を大きくしている。
シリコン単結晶基板をエツチングにより薄くして上述の
熱容量を小さくし、しかも、基板の幅を小さくして上述
の断熱効果を大きくしている。
しかしながら、−上述のごとく、基板の幅を小さくする
と、腹式抵抗の配線部の線幅も小さくなり、この結果、
腹式抵抗の発熱ヒータ兼温度検知部以外で発熱が生じて
しまう。そこで、さらにPtもしくはAu等の比抵抗が
小さい金属を用いて配線部の拡張することも一案である
が、この場合、腹式抵抗を覆うパンシベーション膜をか
なり厚くしければならず、この結果さらに浮遊粒子の沈
着が増加し、熱容量をさほど小さくできないという問題
点がある。
と、腹式抵抗の配線部の線幅も小さくなり、この結果、
腹式抵抗の発熱ヒータ兼温度検知部以外で発熱が生じて
しまう。そこで、さらにPtもしくはAu等の比抵抗が
小さい金属を用いて配線部の拡張することも一案である
が、この場合、腹式抵抗を覆うパンシベーション膜をか
なり厚くしければならず、この結果さらに浮遊粒子の沈
着が増加し、熱容量をさほど小さくできないという問題
点がある。
本発明の目的は、熱容量が小さい流量センサ用膜式抵抗
を提供することにあり、その手段は基板を半導体材料で
構成し、その基板内に電流通過用の不純物拡散層を形成
し、これを腹式抵抗の配線部として作用せしめたことで
ある。
を提供することにあり、その手段は基板を半導体材料で
構成し、その基板内に電流通過用の不純物拡散層を形成
し、これを腹式抵抗の配線部として作用せしめたことで
ある。
上述の手段によれば、腹式抵抗の配線部が実質的に小さ
くされ、従って、これを覆うバッシヘーション膜の膜厚
は薄くなる。
くされ、従って、これを覆うバッシヘーション膜の膜厚
は薄くなる。
以下、図面により本発明の詳細な説明する。
第3図は本発明に係る腹式抵抗を有する直熱型空気流量
センサが適用された内燃機関を示す全体概要図、第4図
、第5図は第3図のセンサ部分の拡大縦断図および横断
図である。第3図〜第5図において、内燃機関1の吸気
通路2にはエアクリーナ3および整流格子4を介して空
気が吸入される。この吸気通路2内に計測管(ダクト)
5が設けられ、その内部に空気流量を計測するための発
熱ヒータ兼用温度依存抵抗(腹式抵抗)6が設けられて
いる。腹式抵抗6はその両端を保持部材7によってダク
ト5に保持される。また、膜式抵抗6はワイヤボンディ
ング等によって電気的にリード線10a、10bに接続
され、スティ8の外側に設けられた外気温度補償を行う
温度依存抵抗9と共に、ハイブリッド基板に形成された
センサ回路11に接続されている。
センサが適用された内燃機関を示す全体概要図、第4図
、第5図は第3図のセンサ部分の拡大縦断図および横断
図である。第3図〜第5図において、内燃機関1の吸気
通路2にはエアクリーナ3および整流格子4を介して空
気が吸入される。この吸気通路2内に計測管(ダクト)
5が設けられ、その内部に空気流量を計測するための発
熱ヒータ兼用温度依存抵抗(腹式抵抗)6が設けられて
いる。腹式抵抗6はその両端を保持部材7によってダク
ト5に保持される。また、膜式抵抗6はワイヤボンディ
ング等によって電気的にリード線10a、10bに接続
され、スティ8の外側に設けられた外気温度補償を行う
温度依存抵抗9と共に、ハイブリッド基板に形成された
センサ回路11に接続されている。
センサ回路11は外気温度に対して模式抵抗6の温度が
一定になるように該抵抗6の発熱量をフィードバック制
御し、そのセンサ出力■。を制御回路12に供給する。
一定になるように該抵抗6の発熱量をフィードバック制
御し、そのセンサ出力■。を制御回路12に供給する。
制御回路11はたとえばマイクロコンピュータによって
構成され、燃料噴射弁13の制御等を行うものである。
構成され、燃料噴射弁13の制御等を行うものである。
センサ回路11は、第6図に示すごとく、模式抵抗6、
温度依存抵抗8とブリッジ回路を構成する抵抗111.
112 、比較器113、比較器113の出力によって
制御されるトランジスタ114 、電圧バッファ115
により構成される、つまり、空気流量が増加して模式抵
抗6 (この場合、サーミスタ)の温度が低下し、この
結果、模式抵抗6の抵抗値が下降して■1≦■えとなる
と、比較器113の出力によってトランジスタ114の
導電率が増加する。゛従って、模式抵抗6の発熱量が増
加し、同時に、トランジスタ114のコレクタ電位すな
わち電圧バッファ115の出力電圧v0は上昇する。逆
に、空気流量が減少して模式抵抗6の温度が上昇すると
、模式抵抗6の抵抗値が増加してV、>Vえとなり、比
較器113の出力によってトランジスタ114の導電率
が減少する。従って、模式抵抗6の発熱量が減少し、同
時に、電圧バッファ115の出力電圧V、は低下する。
温度依存抵抗8とブリッジ回路を構成する抵抗111.
112 、比較器113、比較器113の出力によって
制御されるトランジスタ114 、電圧バッファ115
により構成される、つまり、空気流量が増加して模式抵
抗6 (この場合、サーミスタ)の温度が低下し、この
結果、模式抵抗6の抵抗値が下降して■1≦■えとなる
と、比較器113の出力によってトランジスタ114の
導電率が増加する。゛従って、模式抵抗6の発熱量が増
加し、同時に、トランジスタ114のコレクタ電位すな
わち電圧バッファ115の出力電圧v0は上昇する。逆
に、空気流量が減少して模式抵抗6の温度が上昇すると
、模式抵抗6の抵抗値が増加してV、>Vえとなり、比
較器113の出力によってトランジスタ114の導電率
が減少する。従って、模式抵抗6の発熱量が減少し、同
時に、電圧バッファ115の出力電圧V、は低下する。
このようにして、模式抵抗6の温度は外気温度によって
定まる値になるようにフィードバック制御され、出力電
圧V、は空気流−量を示すことになる。
定まる値になるようにフィードバック制御され、出力電
圧V、は空気流−量を示すことになる。
模式抵抗6は、第7図に示すように、保持部材7上に絶
縁層14a、14bを介して設けられた配線層15a、
15bに電気的に接続される。この接続はボンディング
ワイヤによりもしくは直接的に行われる。なお、各配線
層15a、15bは第5図のリード線10a、10bに
接続されるものとする。
縁層14a、14bを介して設けられた配線層15a、
15bに電気的に接続される。この接続はボンディング
ワイヤによりもしくは直接的に行われる。なお、各配線
層15a、15bは第5図のリード線10a、10bに
接続されるものとする。
第1A図は第3図の模式抵抗の正面図、第1B図は第1
A図のB−B図線断面図である。第1A図、第1B図に
示すように、基板(この場合、P−型シリコン単結晶基
板)61に絶縁層(SiO□。
A図のB−B図線断面図である。第1A図、第1B図に
示すように、基板(この場合、P−型シリコン単結晶基
板)61に絶縁層(SiO□。
Si、N4等)63を形成してパターニングし、次いで
、絶縁層63をマスクとして基板61内に不純物(Pも
しくはAs )をドープして不純物拡散層62a、62
bを形成し、さらに、金属(好ましくは、Auもしくは
Pt、あるいは他の金属でもよい)パターン64を形成
する。ここで、点線枠で囲まれた部分64aは発熱ヒー
タ兼温度検知部、64b。
、絶縁層63をマスクとして基板61内に不純物(Pも
しくはAs )をドープして不純物拡散層62a、62
bを形成し、さらに、金属(好ましくは、Auもしくは
Pt、あるいは他の金属でもよい)パターン64を形成
する。ここで、点線枠で囲まれた部分64aは発熱ヒー
タ兼温度検知部、64b。
64cは配線部を示す。そして、これらの上にパッシベ
ーション膜(5iOz 、 5iJa等)を形成する。
ーション膜(5iOz 、 5iJa等)を形成する。
なお、P、、P、は電極取出し口であって、第6図の配
線層15a、15bに接続されるものである。
線層15a、15bに接続されるものである。
このように構成すると、金属パターン64の各配線部6
4b、64Cと各不純物拡散層62a、62bとは電気
的に並列に接続されている。従って、電流。
4b、64Cと各不純物拡散層62a、62bとは電気
的に並列に接続されている。従って、電流。
は、発熱ヒータ兼温度検知部64aと電極取出し口P、
、P、との間の配線部54b、64Cと共に、不純物拡
散層62a、62bにも流れる。この結果、配線部64
b、64cの線幅もしくは厚さを実質的に小さくできる
。
、P、との間の配線部54b、64Cと共に、不純物拡
散層62a、62bにも流れる。この結果、配線部64
b、64cの線幅もしくは厚さを実質的に小さくできる
。
第2A図は他の模式抵抗を示す正面図、第2B図、第2
C図は、それぞれ第2A図のB−B線断面図、C−C線
断面図である。第1A図、第1B図に示す模式抵抗は保
持部材7に両端が保持される両持構造であるのに対し、
第2A図、第2B図。
C図は、それぞれ第2A図のB−B線断面図、C−C線
断面図である。第1A図、第1B図に示す模式抵抗は保
持部材7に両端が保持される両持構造であるのに対し、
第2A図、第2B図。
第2C図に示す模式抵抗は保持部材7に一端のみが保持
される片持構造である。なお、模式抵抗6を両持構造に
より保持部材に固定すると、模式抵抗6が歪ゲージの作
用し、従って、模式抵抗6の歪みによりその出力変化を
招くという欠点が生ずる。上述の模式抵抗6の片持構造
はこのような歪ゲージ作用を防止するものである。
される片持構造である。なお、模式抵抗6を両持構造に
より保持部材に固定すると、模式抵抗6が歪ゲージの作
用し、従って、模式抵抗6の歪みによりその出力変化を
招くという欠点が生ずる。上述の模式抵抗6の片持構造
はこのような歪ゲージ作用を防止するものである。
なお、上述の実施例においては、不純物拡散層を金属パ
ターンの配線層直下の基板内に形成したが、設計上杵さ
れる範囲で配線層直下以外にも不純物拡散層を形成して
もよい。この場合には、絶縁層63とは別に、不純物拡
散層形成用の絶縁層(マスク)を必要とする。また、不
純物拡散層を配線層直下の基板内に形成することは、こ
れらの間に絶縁層を介在させる必要がないので熱容量の
点で優れているが、たとえ絶縁層を介在させても、従来
形に比較すれば、金属パターンの配線層を小さくできる
分だけ熱容量が小さくなる。
ターンの配線層直下の基板内に形成したが、設計上杵さ
れる範囲で配線層直下以外にも不純物拡散層を形成して
もよい。この場合には、絶縁層63とは別に、不純物拡
散層形成用の絶縁層(マスク)を必要とする。また、不
純物拡散層を配線層直下の基板内に形成することは、こ
れらの間に絶縁層を介在させる必要がないので熱容量の
点で優れているが、たとえ絶縁層を介在させても、従来
形に比較すれば、金属パターンの配線層を小さくできる
分だけ熱容量が小さくなる。
以上説明したように本発明によれば、腹式抵抗の配線層
の線幅もしくは膜厚を小さくできるので、流量センサと
して、熱容量(ヒートマス)を減少でき、熱拡散特性を
向上させ、優れた感度および速い応答速度を得ることが
でき、また、パッシベーション膜の膜厚を薄くすること
も可能となり、これにより、浮遊粒子の沈着する可能性
を低下させることができる。
の線幅もしくは膜厚を小さくできるので、流量センサと
して、熱容量(ヒートマス)を減少でき、熱拡散特性を
向上させ、優れた感度および速い応答速度を得ることが
でき、また、パッシベーション膜の膜厚を薄くすること
も可能となり、これにより、浮遊粒子の沈着する可能性
を低下させることができる。
第1A図は本発明に係る直熱型流量センサ用膜式抵抗を
示す正面図、 第1B図は第1A図のB−B断面図、 第2A図は本発明に係る他の直熱型流量センサ用膜式抵
抗を示す正面図、 第2B図は第2A図のB−8断面図、 第2C図は第2A図のC−C断面図、 第3図は本発明に係る腹式抵抗を有する直熱型空気流量
センサが適用された内燃機関を示す全体概要図、 第4図、第5図はそれぞれ第3図のセンサ部分の拡大縦
断面図、横断面図、 第6図は第3図のセンサ回路の回路図、第7図は第3図
の腹式抵抗の近傍の拡大図である。 l−・・内燃機関、 5・・・ダクト、 6・・・腹式抵抗、 7・・・保持部材、 9・・・外気温度補償用温度依存抵抗、11・・・セン
サ回路、 61・・・基板、 62a、62b・・・不純物拡散層、 63・・・絶縁層、 64・・・金属パターン、 65・・・パッシベーション膜。
示す正面図、 第1B図は第1A図のB−B断面図、 第2A図は本発明に係る他の直熱型流量センサ用膜式抵
抗を示す正面図、 第2B図は第2A図のB−8断面図、 第2C図は第2A図のC−C断面図、 第3図は本発明に係る腹式抵抗を有する直熱型空気流量
センサが適用された内燃機関を示す全体概要図、 第4図、第5図はそれぞれ第3図のセンサ部分の拡大縦
断面図、横断面図、 第6図は第3図のセンサ回路の回路図、第7図は第3図
の腹式抵抗の近傍の拡大図である。 l−・・内燃機関、 5・・・ダクト、 6・・・腹式抵抗、 7・・・保持部材、 9・・・外気温度補償用温度依存抵抗、11・・・セン
サ回路、 61・・・基板、 62a、62b・・・不純物拡散層、 63・・・絶縁層、 64・・・金属パターン、 65・・・パッシベーション膜。
Claims (4)
- 1.基板と、該基板上に形成され、加熱ヒータ兼温度検
知部および配線部を含む金属パターンとを具備する流量
センサ用膜式抵抗において、前記基板を半導体材料で構
成すると共に該基板内に不純物拡散層を形成し、該不純
物拡散層を前記金属パターンの配線部に電気的に並列接
続したことを特徴とする流量センサ用膜式抵抗。 - 2.前記不純物拡散層を前記金属パターンの配線部直下
の基板内に形成した特許請求の範囲第1項に記載の流量
センサ用膜式抵抗。 - 3.前記金属パターンの配線部と前記基板の不純物拡散
層とを直接密着せしめた特許請求の範囲第1項に記載の
流量センサ用膜式抵抗。 - 4.前記基板がシリコン単結晶基板である特許請求の範
囲第1項に記載の流量センサ用膜式抵抗。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60179269A JPS6239722A (ja) | 1985-08-16 | 1985-08-16 | 流量センサ用膜式抵抗 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60179269A JPS6239722A (ja) | 1985-08-16 | 1985-08-16 | 流量センサ用膜式抵抗 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6239722A true JPS6239722A (ja) | 1987-02-20 |
Family
ID=16062886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60179269A Pending JPS6239722A (ja) | 1985-08-16 | 1985-08-16 | 流量センサ用膜式抵抗 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6239722A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003060434A1 (fr) * | 2002-01-09 | 2003-07-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Capteur thermique et son procédé de fabrication |
US7617723B2 (en) | 2006-06-21 | 2009-11-17 | Hitachi, Ltd. | Thermal type flow rate measuring apparatus having decrease in coupling capacitance between wiring portions of detection element |
EP2146500A2 (en) | 2008-07-17 | 2010-01-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Phase difference detection device, imaging apparatus, phase difference detection method |
-
1985
- 1985-08-16 JP JP60179269A patent/JPS6239722A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003060434A1 (fr) * | 2002-01-09 | 2003-07-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Capteur thermique et son procédé de fabrication |
US7617723B2 (en) | 2006-06-21 | 2009-11-17 | Hitachi, Ltd. | Thermal type flow rate measuring apparatus having decrease in coupling capacitance between wiring portions of detection element |
EP2146500A2 (en) | 2008-07-17 | 2010-01-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Phase difference detection device, imaging apparatus, phase difference detection method |
US8149324B2 (en) | 2008-07-17 | 2012-04-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Phase difference detection device, imaging apparatus, phase difference detection method |
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