JP2007017263A - Sensing element, vacuum gauge and vacuum tube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は検知素子、真空計及び真空管に関し、詳細には気体の流速、流量の測定に用いる熱式流量計に関する。 The present invention relates to a sensing element, a vacuum gauge, and a vacuum tube, and more particularly, to a thermal flow meter used for measurement of gas flow velocity and flow rate.
従来より、流体の流速・流量や雰囲気の成分・濃度を測定する手段として、流体に運ばれる熱や雰囲気に伝播する熱を検出して測定する方法がある。この方法を用いた熱式流量計における検出部であるセンサは、気体の流れの上流側に発熱源であるヒータを、下流側に感温部を設けて、下流側に伝達する熱量(温度変化量)あるいは伝達する所要時間として流速・流量を測定する。また、湿度計やガスクロマトグラフにおける検出部であるセンサは、雰囲気の中で発熱源であるヒータから雰囲気の成分や濃度に応じて与えられる熱伝導率により伝播する熱量(温度変化量)あるいは伝達する所要時間として湿度や気体成分・濃度を測定する。この場合、検出部であるセンサにおける発熱源のヒータや感温部の熱容量を小さくすることによって、かつ極近接させることによって、熱応答を早め、急変動や微少な流速・流量、微量成分や微量濃度を検出することができる。このセンサは、集積回路をつくる微細加工技術の手段によって実現されている。このようなセンサは、フローセンサ又は流速センサ、熱伝導式湿度センサや熱伝導式ガスセンサと呼ばれ、従来からいくつか提案されている。 Conventionally, as a means for measuring the flow velocity / flow rate of a fluid and the components / concentrations of an atmosphere, there is a method of detecting and measuring the heat carried to the fluid or the heat propagated to the atmosphere. The sensor, which is a detection unit in a thermal flow meter using this method, has a heater as a heat source upstream of the gas flow, a temperature sensing unit downstream, and the amount of heat transmitted to the downstream side (temperature change) Measure the flow velocity and flow rate as the amount) or the time required for transmission. In addition, a sensor that is a detection unit in a hygrometer or a gas chromatograph transmits or transmits the amount of heat (temperature change amount) that is propagated by the thermal conductivity that is given according to the components and concentration of the atmosphere from a heater that is a heat source in the atmosphere. Measure humidity, gas composition and concentration as required time. In this case, the thermal response is accelerated by reducing the heat capacity of the heating source and the temperature sensing part of the sensor, which is the detection part, and by bringing them in close proximity, thereby causing rapid fluctuations, minute flow rates / flow rates, trace components, and trace amounts. The concentration can be detected. This sensor is realized by means of microfabrication technology for producing an integrated circuit. Such a sensor is called a flow sensor or a flow velocity sensor, a heat-conducting humidity sensor, or a heat-conducting gas sensor, and some have been conventionally proposed.
その一つとしての特許文献1のフローセンサは、貫通孔もしくは空洞を有する基板と、貫通孔もしくは空洞上に両持ち梁式もしくは片持ち梁式に橋架された膜ヒータ部と膜検出部を有し、更にはヒータ部と検出部とは被測定流体の流れ方向に沿って2層又は3層以上に積層され、かつ各層間に空間を有している。この空間を膜厚で形成することによって、微小間隔に、しかも高精度で形成することができ、膜ヒータ部と膜検出部の間の空間距離を小さくし、高速度応答、高精度、微少流量、高効率化をめざしている。
As one of them, the flow sensor of
また、特許文献2には、ヒータ線の形状を円形にしてヒータ線が発生する熱による温度分布の等温曲線を同心円形状にし、ヒータ線の円形形状に伴い、その両側に設けられる2つの温度センサ線の形状も円形にし、流体の移動方向が如何なる方向であっても、それに伴い発生する等温曲線の拡がり形状は常にヒータ線と温度センサ線に対して均一になり、検出値及び検出感度に流体の移動方向の依存性はなくなり、流体の移動方向の依存性なく流速または流量を検出することができるフローセンサが記載されている。詳細には、ヒータと感温部が平面上に隣接して並べてあり、上流側のヒータ発熱と流量に応じて暖められた気体の熱、すなわち運ばれる熱量を、下流平面側の感温部の温度上昇として捕らえ、更に温度センサ線はヒータ線からの熱の温度分布の等温線の形状に応じた形状を有するフローセンサが記載されている。このような構成を有する特許文献2によれば、ヒータ線が発生する熱による温度分布の等温線の形状に応じた形状を温度センサ線が有するので、流量や流速のわずかな変化による等温線のわずかな移動を、温度センサ線のほぼ全体の領域で検出することができ、より高感度のフローセンサを提供することができる。
以上の特許文献1、2により立体的に拡散した熱を感温部で捕らえるためには、感温部を立体形成してヒータを感温部で囲えばよく、かつ基板表面の影響を受けにくい場所の流れを検知する必要があるので、基板から離れた場所に感温部を形成すればよいことがわかる。更には立体的な感温部構造が必要であることがわかる。
In order to capture the three-dimensionally diffused heat according to
そのために必要な立体化技術として特許文献3が提案されている。この特許文献3によれば、低いプラズマガス圧ではスパッタ蒸着膜応力が圧縮性であり、このプラズマガス圧が増加すると蒸着副層内の膜応力は引張応力に対して変化する。また、多くのスパッタ薄膜の固有応力は材料を蒸着する周囲圧に左右され、スパッタ中に圧力を変えることにより、得られた薄膜は基板−膜界面付近では圧縮応力(引張力)がかかり、また膜表面では引張応力(圧縮力)がかかる。更に、下部金層は解放されたときにコイルの外皮を形成し、リース層は湿式アンダーカットエッチングにより除去される。また、Siリリース層に対して可能なエッチャントはKOH(湿式処理)が施され、リリース窓口を除去した場合、弾性部材の固有応力プロファイルにより弾性部材は自らグルグル巻くことになる。このような技術を用いて新しい種類の高Qバリキャップを製造できる。これらのバリキャップは上述の同じマイクロバネ技術を使用し、必要な静電容量値を持ち、更にチップ上に集積化される。マイクロバネに基づくバリキャップ構造により抜けているオンチップRF受動素子、インダクタ及びバリキャップを同じプロセス技術により作製できる。これらのマイクロバネバリキャップは平行板MEMSコンデンサより低いバイアス電圧を必要とする追加の利点をもつ。フォトリソグラフィックパターン形成コンデンサの第二電極としてバネを用いること、および固定板とバネの間の電圧を変えることにより、バリキャップ構造の静電容量が変わる。
しかしながら、特許文献1によれば、上流側のヒータの熱は下流側に向けて立体的に拡散するが流路が狭く絞られているため流れの立体的な拡散がない分、熱は感温部に運ばれやすいが、流路が流体より熱伝導率が大きい固体なので、流路を狭めたことにより内壁への熱伝導がより多く、感温部ではその流路熱伝導成分が加わり、正確な測定が困難となっていた。また、熱容量も大きいため基板に蓄熱し、その蓄熱からの熱放散が流れに加わることになり、下流の感温部への影響がある。更に、高精度に近接して形成しているため、比較的影響が少ない場合もあるが、ヒータと感温部と基板の配置関係について、ヒータと感温部との距離はヒータと基板との距離より近く、かつヒータ及び感温部は基板からできるだけ遠距離である必要となる。
However, according to
また、特許文献2では、センサの検知する流れは基板表面であって、計測しなければならない流れの中ではない。より正確には、基板表面の影響を受けにくい場所の流れを検知する必要がある。基板の表面に近づくほど気体の粘性により流れにくくなるので、基板から距離が近いほどその干渉分は大きくなり、微少流量が計測できない。粘性の高い流体が計測しにくく、粘性の高くなる温度領域においては計測しにくい。ヒータと感温部が平面上に隣接して並べてあり、上流側のヒータ発熱と流量に応じて暖められた気体の熱、すなわち運ばれる熱量を、下流平面側の感温部の温度上昇として捕らえることにおいて、温度センサ線は、ヒータ線からの熱の温度分布の等温線の形状に応じた形状を有することを特徴として示しているが、同一平面上にヒータと感温部が並べてあり、上流側のヒータの熱は、下流側に向けて立体的に拡散するので感温部ではその熱拡散成分の一平面成分しか捕らえられないことになり、伝達効率が低く感度も小さくなるので低雑音高分解能の信号処理回路を必要とする。また、乱流要素があると影響が大きいため、立体的に拡散した熱を立体的な等温線を感温部で捕らえる必要がある。
Moreover, in
更に、特許文献3は、チップ上の立体構造コイルが開示されているが、可変コンデンサ、電磁コイルや接点用途であり、熱輸送機構のためのヒータと感温部ではない。このように機能が違うので材料や形状や配置が異なるが、熱輸送機構に基づいたヒータと感温部に関しては、新たな構成を加える必要がある。流体の流速や配管内を流れる流量を、熱輸送機構によって測定するセンサとしては、ヒータと感温部との距離はヒータと基板との距離より近く、ヒータ及び感温部は基板からできるだけ遠距離である必要がある。できるだけ、立体的に拡散した熱を立体的な等温線を感温部で捕らえる必要がある。
Furthermore,
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、立体的に拡散した熱を立体的な感温部で捕らえ、立体的な等温線を感温部で捕らえ、ヒータ部と感温部の距離はヒータ部と基板の距離より近くでき、熱を要素にもつ立体空間に関する現象に関与可能な、検知素子、真空計及び真空管を提供することを目的とする。 The present invention is for solving these problems, and the three-dimensional temperature sensing part captures three-dimensionally diffused heat, the three-dimensional isotherm catches by the temperature sensing part, and the heater part and the temperature sensing part. It is an object of the present invention to provide a sensing element, a vacuum gauge, and a vacuum tube that can be closer to the distance between the heater part and the substrate and can participate in a phenomenon related to a three-dimensional space having heat as an element.
前記問題点を解決するために、本発明の検知素子は、貫通孔又は空洞を有する基板と、貫通孔又は空洞上に橋架するように設けられ、反り曲がり片持ち梁の形状をなすと共に空間に起立する発熱電極を有するヒータ部と、貫通孔又は空洞上に反り曲がり片持ち梁の形状をなすと共に空間に起立する感温電極を有する感温部とを具備している。そして、本発明の検知素子は、ヒータ部から輸送される熱量を感温部により計測する。よって、立体的に拡散した熱量を立体的な感温部で捕らえられることにより、立体的な等温線を感温部で捕らえることができ、またヒータ部と感温部の距離はヒータ部と基板の距離より近くできる。 In order to solve the above problems, the sensing element of the present invention is provided so as to be bridged on a substrate having a through hole or a cavity and a through hole or a cavity, and is formed into a curved and cantilever shape and in a space. A heater part having a heating electrode standing up and a temperature sensing part having a temperature sensing electrode standing in the space while being bent and cantilevered on a through hole or cavity. And the detection element of this invention measures the heat amount conveyed from a heater part by a temperature sensing part. Therefore, the amount of heat diffused three-dimensionally can be captured by the three-dimensional temperature sensing unit, so that a three-dimensional isotherm can be captured by the temperature sensing unit, and the distance between the heater unit and the temperature sensing unit is the heater unit and the substrate. Can be closer than the distance.
また、ヒータ部と感温部が隣接配列され、流体の流速・流量又は雰囲気の熱伝導率に応じてヒータ部から流体によって輸送される熱量を感温部により計測することにより、基板上のパターンを並列配置して平面加工により製造可能にすると共に、流体の流速・流量を計測するためのフローセンサとして利用できる。 In addition, the heater part and the temperature sensitive part are arranged adjacent to each other, and the amount of heat transported by the fluid from the heater part according to the flow rate / flow rate of the fluid or the thermal conductivity of the atmosphere is measured by the temperature sensitive part. Can be manufactured by plane processing by arranging them in parallel, and can be used as a flow sensor for measuring the flow velocity and flow rate of the fluid.
更に、ヒータ部から感温部の間の距離と、流体の流速・流量又は雰囲気の熱伝導率に応じてヒータ部から流体によって輸送される熱伝達する時間とにより、流速を計測する。よって、熱伝達時間を計測し流速を算出可能なセンサを提供できる。 Furthermore, the flow velocity is measured by the distance between the heater portion and the temperature sensing portion and the heat transfer time transported by the fluid from the heater portion in accordance with the flow velocity / flow rate of the fluid or the thermal conductivity of the atmosphere. Therefore, it is possible to provide a sensor capable of measuring the heat transfer time and calculating the flow velocity.
また、発熱電極及び感温電極は、パイプ形状の曲面に沿った形状をなすことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the heating electrode and the temperature-sensitive electrode have a shape along a pipe-shaped curved surface.
更に、流体の流れに沿ってヒータ部が感温部の内側に配列されていることにより、微少検出のためにヒータ部と感温部との距離をより一層近接させることができる。 Furthermore, since the heater part is arranged inside the temperature sensing part along the flow of the fluid, the distance between the heater part and the temperature sensing part can be made closer for fine detection.
また、流体の流れを横切る方向に沿ってヒータ部が感温部の内側に配列されていることにより、流体の流れの方向を検出できる。 Moreover, the direction of the fluid flow can be detected by arranging the heater unit inside the temperature sensing unit along the direction crossing the fluid flow.
更に、感温部の感温電極が円環状に配列され、ヒータ部の発熱電極が円環状の感温部の中心に配置されていることにより、流れ方向の角度の偏移があっても変動が少なく、かつ乱流条件下で計測することができる。 Furthermore, the temperature sensing electrode of the temperature sensing part is arranged in an annular shape, and the heating electrode of the heater part is arranged at the center of the annular temperature sensing part, so that it fluctuates even if there is a deviation in the angle of the flow direction. And can be measured under turbulent flow conditions.
また、ヒータ部を空洞領域に配置した第1の基板と、感温部を空洞領域に配置した第2の基板とを、互いの空洞領域を対向させて一体的に接合することにより、構造や形状の自由度が高い検知素子を提供できる。 In addition, the first substrate in which the heater part is disposed in the cavity region and the second substrate in which the temperature sensing unit is disposed in the cavity region are integrally joined with the cavity regions facing each other, thereby providing a structure or A sensing element having a high degree of freedom in shape can be provided.
更に、本発明の検知素子は、貫通孔又は空洞を有する基板と、貫通孔又は空洞上に橋架するように設けられ、反り曲がり片持ち梁の形状をなすと共に空間に起立する電極を有する抵抗体を具備している。そして、発熱タイミングに抵抗体に発熱用電流を流して抵抗体を発熱させ、検出タイミングに抵抗体に検出用電流を流して、発熱時の抵抗体の抵抗値から検出時の抵抗体の抵抗値を減算した減算値に基づいて輸送される熱量を算出する。よって、熱の授受によるロスが少なく、かつヒータ部及び感温部は流れに広がった形状にあるので、特に流れがx−y面、z−y面で角度θの範囲で偏移しても影響が少なく許容範囲は広くなる。 Furthermore, the sensing element of the present invention includes a substrate having a through-hole or a cavity, and a resistor having an electrode that is provided so as to bridge over the through-hole or the cavity, has a curved and cantilever shape, and stands in space. It has. Then, a heating current is supplied to the resistor at the heating timing to cause the resistor to generate heat, and a detection current is supplied to the resistor at the detection timing to change the resistance value of the resistor at the time of detection from the resistance value of the resistor at the time of heating. The amount of heat transported is calculated based on the subtraction value obtained by subtracting. Therefore, there is little loss due to heat transfer, and the heater part and the temperature sensing part are in a shape that spreads in the flow, so even if the flow shifts in the range of angle θ on the xy plane and the zy plane. There is little influence and the tolerance is wide.
また、本発明の検知素子は、貫通孔又は空洞を有する基板と、貫通孔又は空洞上に橋架するように設けられ、傾斜形状をなす電極を有する抵抗体を具備している。そして、発熱タイミングに抵抗体に発熱用電流を流して抵抗体を発熱させ、検出タイミングに抵抗体に検出用電流を流して、発熱時の抵抗体の抵抗値から検出時の抵抗体の抵抗値を減算した減算値に基づいて輸送される熱量を算出する。よって、熱の授受によるロスが少ない。 In addition, the sensing element of the present invention includes a substrate having a through hole or a cavity, and a resistor that is provided so as to bridge over the through hole or the cavity and has an electrode having an inclined shape. Then, a heating current is supplied to the resistor at the heating timing to cause the resistor to generate heat, and a detection current is supplied to the resistor at the detection timing to change the resistance value of the resistor at the time of detection from the resistance value of the resistor at the time of heating. The amount of heat transported is calculated based on the subtraction value obtained by subtracting. Therefore, there is little loss due to heat exchange.
更に、本発明の検知素子は、貫通孔又は空洞を有する基板と、貫通孔又は空洞上に橋架するように設けられ、傾斜形状をなす電極を有する第1の抵抗体と、貫通孔又は空洞上に橋架するように設けられ、傾斜形状をなす電極を有する第2の抵抗体とを具備している。そして、第1の抵抗体から輸送される熱量を第2の抵抗体により計測し、あるいは第2の抵抗体から輸送される熱量を第1の抵抗体により計測する。よって、熱の授受によるロスが少なく、流れの方向に対応して計測できる。 Furthermore, the sensing element of the present invention includes a substrate having a through hole or a cavity, a first resistor having an inclined electrode provided so as to be bridged on the through hole or the cavity, and the through hole or the cavity. And a second resistor having an electrode having an inclined shape. Then, the amount of heat transported from the first resistor is measured by the second resistor, or the amount of heat transported from the second resistor is measured by the first resistor. Therefore, there is little loss due to heat transfer, and measurement can be performed according to the direction of flow.
また、別の発明としての真空計は、上記記載の検知素子を真空容器に封入し、ヒータ部及び感温部の各電極パッドから真空容器外部へ配線を引き出して、真空容器の内部における気体の熱伝導率の圧力依存性を感温部から得られる温度変動分として真空度に換算する。よって、熱伝導度検出型の、圧力、真空度計測ができる。 Further, a vacuum gauge as another invention encloses the above-described sensing element in a vacuum container, and draws a wire from each electrode pad of the heater part and the temperature sensing part to the outside of the vacuum container, so that the gas inside the vacuum container is drawn. The pressure dependency of the thermal conductivity is converted to a degree of vacuum as the temperature fluctuation obtained from the temperature sensitive part. Therefore, the thermal conductivity detection type pressure and vacuum degree can be measured.
更に、別の発明としての真空管は、上記記載の検知素子を真空容器に封入し、ヒータ部及び感温部の各電極パッド及び基板から真空容器外部へ配線を引き出して、ヒータ部をフィラメント、感温部をグリッド及び基板をコレクタとし、フィラメントとコレクタ間に流れる電流を計測し、真空度に換算する。よって、発熱温度を下げても効率良く熱電子を捕獲できる三極真空管などを提供できる。 Furthermore, a vacuum tube as another invention encloses the above-described sensing element in a vacuum vessel, draws wiring from each electrode pad and substrate of the heater portion and the temperature sensing portion to the outside of the vacuum vessel, makes the heater portion a filament, Using the grid as the hot part and the substrate as the collector, the current flowing between the filament and the collector is measured and converted into a degree of vacuum. Therefore, it is possible to provide a triode vacuum tube that can efficiently capture thermoelectrons even when the heat generation temperature is lowered.
本発明の検知素子よれば、ヒータ部は反り曲がり片持ち梁の形状をなすと共に空間に起立する発熱電極を有し、基板に設けられた貫通孔又は空洞上に橋架するように設けられている。また、感温部は貫通孔又は空洞上に反り曲がり片持ち梁の形状をなすと共に空間に起立する感温電極を有し、基板に設けられた貫通孔又は空洞上に橋架するように設けられている。そして、本発明の検知素子は、ヒータ部から輸送される熱量を感温部により計測する。 According to the detection element of the present invention, the heater section has a heating electrode that is bent and cantilevered and has a heating electrode that stands in the space, and is provided so as to bridge over a through-hole or a cavity provided in the substrate. . In addition, the temperature-sensing part has a temperature-sensing electrode which is bent and cantilevered on the through-hole or cavity, and has a temperature-sensitive electrode standing in the space, and is provided so as to be bridged on the through-hole or cavity provided in the substrate ing. And the detection element of this invention measures the heat amount conveyed from a heater part by a temperature sensing part.
図1は本発明の第1の実施の形態例に係る検知素子の構成を示す斜視図である。同図に示す本実施の形態例の検知素子100は、基板10と、当該基板10に設けられた空洞11を橋架するように設けられたブリッジ12上にそれぞれ配置されたヒータ部13及び2つの感温部14,15とを含んで構成されている。そして、2つの感温部14,15はヒータ部13を挟んで両側に並列して配置されており、また感温部14,15を構成する感温電極14−1、15−1はパイプ形状の曲面に沿った形状を成し、互いに対向して形成されている。また、ヒータ部13の発熱電極13−1には、給電リード線13−2がそれぞれ接続され、各給電リード線13−2には電極パッド13−3がそれぞれ設けられ、ヒータ部13は電極パッド13−3からの電力供給によりジュール発熱する。更に、感温部14,15を構成する感温電極14−1、15−1の各端子には検出リード線14−2、15−2がそれぞれ接続され、各検出リード線14−2、15−2には電極パッド14−3、15−3がそれぞれ設けられている。また、感温部14,15は近傍の空間から熱伝導により温度依存性の特性を有する。x軸に沿った流れにおいて、上流に設置したヒータ部13の熱が流速に応じて空間に拡散、それをパイプ形状の曲面に沿った感温部14,15で捕らえる。感温電極14−1、15−1により形成されたパイプ形状の感温部14,15の各内部を流れる流体の流速、流量を計測する。熱拡散の方向はx軸方向への流れに沿うだけではなく、3次元方向に発散する。x軸に沿った流れではヒータ部13に対して感温部14,15は3次元に配置されていることになるので、感温部14,15はヒータ部13からの熱拡散を立体空間で捕らえるので熱伝達効率が大きい。流体は摩擦により基板表面付近では表面から遠い場所よりも流速は遅いが、ヒータ部13と感温部14,15が基板10上に起立し基板表面から離れているため、基板10の表面上に配置されている場合に比べ、微流速であっても測定でき、一方流速の早い場合であっても表面からの流れの剥離による乱流の影響も少ない。この微小流速を測定する際に基板表面から離れることが有利である点について説明すると、基板端面からの基板表面に沿った距離と基板表面から離れる距離における空気の流速測定特性を示す図2からわかるように、空気の流速を測定するためには基板表面から離れる必要があり、境界層の厚さより小さい流速測定箇所では流体の物性値や基板構造などの依存性が複雑に影響し合い、真の流速を求めるためには測定値を補正する必要が生じ、そのための不確定さが加わるので、微小流速を測定するためには基板表面から離れることがより一層有利となる。なお、ストークスの法則に従って、層流速度が壁の摩擦抵抗を受ける境界層の厚さδ≠5*(vx/U)^(1/2)で得られる。但し、v=η/ρ、η:動粘性係数、ρ:密度、x:端面からの距離、U:流速、である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a sensing element according to the first embodiment of the present invention. The
また、ヒータ部13より上流の感温部14は、感温材料の温度特性を利用するに当たり、流体の最初の温度情報を捕らえるものであり、あるいは流れが逆向きになった場合のための測定手段であるが、感温部14はヒータ部13からの熱拡散を立体空間で捕らえることができる。基板表面上に配置されている場合では、流れに対して角度が変わると感度が敏感に影響を受け、1方向しか最大感度が得られないが、本実施の形態例のように、感温部14,15がヒータ部13に対して立体配置されていると流れに対する角度調整値に余裕があり、x軸に沿った流れに角度がついても立体で捕らえられるので流れの軸とセンサ配置の合わせが容易となる。更に、上向きと下向きとの姿勢についてはでは熱の流れは大きく違いがある。暖められた気体は上昇するので基板が下面向きであると空洞に熱だまりを生じ、基板が上面向きであると空洞に熱だまりを生じないのでこの姿勢の影響があるが、ヒータ部13と感温部14,15が基板10上に起立し基板の表面から離れているため、基板10の影響は少なく取り付け場所が増える。
In addition, the
次に、ヒータ部13や感温部14,15は立体構造であっても平面加工により製造でき、その製造方法について製造工程図である図3〜図5に従って説明する。図3及び図4の(a)並びに図5の(a)は平面図、図4の(b)は側面図、図5の(b)は図5の(a)のA−A’線断面図、図5の(c)は図5の(a)のB−B’線断面図である。なお、図1と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
先ず、図3に示すように、基板10上にヒータ部13の発熱電極13−1と給電リード線13−2、感温部14,15の感温電極14−1、15−1、検出リード線14−2,15−2、電極パッド14−3,15−3の導電材料膜をパターン形成する。ここで、ヒータ部13や感温部14,15は抵抗温度係数の大きな材料としてPt、W等の金属材料を用いる。また、給電リード線13−2、検出リード線14−2,15−2も同材料で形成するので同時形成でき簡便である。そして、給電リード線13−2、検出リード線14−2,15−2は熱を発生させないように電気抵抗値を低くしなければならないので、電流を流す方向に対して巾を広く、熱容量を増やすために基板10上に配置する。なお、感温部14,15はゼーベック効果を有する熱電材料で形成してもよい。この熱電材料の場合冷接点は基板10上の空洞のない領域に配置する。
Next, even if the
First, as shown in FIG. 3, on the
そして、図4の(a)に示すように、基板10上のヒータ部13の発熱電極13−1、感温部14,15の感温電極14−1,15−1の領域の絶縁層をエッチング除去すると、図4の(b)に示すようにヒータ部13と感温部14,15は下部層の密着がなくなり、片持ち梁になるので、反り曲がり効果で曲面を形成し基板10上に起立する。なお、この絶縁層のエッチングにおいては、各パターンの下部の絶縁層に対して、絶縁層の縁からヒータ部13と感温部14,15のパターン巾の1/2の距離まで回り込んでアンダーカットエッチングすることにより、ヒータ部13と感温部14,15が反り曲がり片持ち梁にできる。
And as shown to (a) of FIG. 4, the insulating layer of the area | region of the heat generating electrode 13-1 of the
更に、図5の(a)に示すように、絶縁層のエッチング除去された基板面の露出する領域だけをエッチングし空洞11を形成する。図4の(b)からわかるように、基板10上に起立するので、その構造でもよいが、図5の(b),(c)に示す構造であれば、図4の(b)に比べてヒータ部13と感温部14,15は熱容量の大きい基板10から更に遠ざかるので、流体の熱伝達に、基板10からの熱影響はより小さくなり、さらに効果がある。公知の技術を用い基板10のエッチングによって、図中破線で示す絶縁層のふちの内側までエッチングが進行するので、空洞11上にブリッジ12が形成され、片持ち梁の感温部14,15はブリッジ12の両持ち梁によって支えられることになる。
Further, as shown in FIG. 5A, only the exposed region of the substrate surface where the insulating layer has been removed by etching is etched to form the
ここで、感温部を立体形成する方法について図6を用いて説明する。例えば、Si、Al、Cu、Ni、Cr、ステンレス、コバール、Mo、W、Al2O3、SiO2、ガラス、セラミック、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性基板20上に、まず下部層21としてSiO2、MgO、Al2O3、Ta2O5、TiO2等の電気絶縁性材料を0.3〜3μm程度、蒸着、スパッタリング、CVD等の成膜法を用いて形成する。この成膜時においては真空度を10-6〜10-3Torr以下にすることが望ましく、後述する焼締め処理において密度が増し収縮しないように、高真空度雰囲気中で成膜し、できるだけ空孔率を減じて高密度にさせておく必要がある。次に、上部層22として発熱体層および取出し電極等を構成するNiCr、Ir、Pt、Ir−Pt合金、SiC、TaN、カンタル合金等の導電性抵抗発熱材料を0.1〜3μm程度、蒸着、スパッタリング等により成膜する。この上部層22を所定の形状にフォトエッチングしパターン形成する。更に、保護被覆層23を積層する場合においては、下部層21と同等の電気絶縁性材料を使用し同等の条件にて成膜すれば良い。ここで、上部層22及び保護被覆層23は下部層21から引続き成膜されるため、表面状態のあらさや段差が増し、また膜厚が増すほど粒度が大きくなり、空孔や欠陥を多く含むため焼締め処理後においては下部層よりさらに収縮させることが可能となり、梁部の反り曲がりが形成できる。また、上部層22及び保護被覆層23の成膜時においては、下部層の成膜時の場合よりも真空度を下げて10-4〜10-2Torr程度にしておけば、空孔を多く含む膜質が得られ、やはり焼締め処理後において収縮させることもできる。次に、基板20に空洞部24をエッチングによって形成すると下部層21、上部層22からなる梁部あるいは下部層21、上部層22、保護被覆層23からなる梁部ができる。更に、これを350〜800℃で焼締めを行えば所定の反り曲がり形状が得られる。なお、空洞部24を形成する前に焼締めを行っても空洞部形成後に上部層22、保護被覆層23の収縮しようとする力により基板20から束縛されていた力が無くなるため、やはり反り曲がり形状が得られる。従って、焼締め処理と空洞部24の形成の順序は特定しなくても可能である。
Here, a method of forming a three-dimensional temperature sensing portion will be described with reference to FIG. For example, the lower layer 21 is first formed on the heat-
次に、流体の流量を測定する方法として、サーマルトレーサ法があるがこれについて概説しておく。例えば特開昭60−186714号公報に記載されているように、流体を通流する配管の内部に、所定の熱パルスを発生して流体に与えるヒータを設け、そのヒータより所定距離離れた下流位置に温度検出部を設けた流量測定装置がある。これは、流れている流体に熱パルスを与え、流れにのって移動してきた熱分布の最大温度を所定の位置で検出する。そして、その熱パルスを与えた時点から、最大温度を検出した時点までの時間を用いて、流体の流量を求めるようにしたものである。 Next, as a method for measuring the flow rate of the fluid, there is a thermal tracer method, which will be outlined. For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-186714, a heater that generates a predetermined heat pulse and applies the fluid to a fluid is provided in a pipe through which the fluid flows, and is downstream at a predetermined distance from the heater. There is a flow rate measuring device provided with a temperature detector at a position. This gives a heat pulse to the flowing fluid, and detects the maximum temperature of the heat distribution that has moved along the flow at a predetermined position. Then, the flow rate of the fluid is obtained using the time from when the heat pulse is applied to when the maximum temperature is detected.
図7は本発明の第2の実施の形態例に係る検知素子の構成を示す平面図である。同図において図1と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す第2の実施の形態例の検知素子200は、感温部15を複数並列に配列し、ヒータ部13を時間間欠で加熱することにより、熱波が所定の距離のそれぞれの感温部15に到達する時間を捕らえて流速を計測するものである。
FIG. 7 is a plan view showing the configuration of the sensing element according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components. In the
次に、図8は本発明の第3の実施の形態例に係る検知素子の構成を示す斜視図である。同図に示す第3の実施の形態例の検知素子300は、基板10上に起立している2つの感温部14,15の各内部のx軸位置にヒータ部13を配置して構成されている。図中の流れ成分はx軸に沿うよう導かれ、ヒータ部13から熱が加わる。熱拡散の方向は流れに沿うだけではなく、3次元方向に発散するので、感温部14,15はヒータ部13の熱拡散を立体空間で捕らえることができる。この場合、ヒータ部13の発熱部は感温部14,15よりも流れの内部にあるため、x軸に沿った流れに角度がついても、立体で捕らえられるので流れの軸とセンサ配置の合わせが容易である。第1及び第2の実施の形態例のようなヒータ部13と感温部14,15が並列のフローセンサ構造より、更にヒータ部13と感温部14,15を近接させられるため、微少流量の検出に効果が高い。
Next, FIG. 8 is a perspective view showing a configuration of a sensing element according to the third embodiment of the present invention. The
ここで、第3の実施の形態例の検知素子の製造工程について当該製造工程を示す図9及び図10に従って説明する。なお、図9及び図10の(a)は平面図、図10の(b)は図10の(a)のC−C’線断面図である。 Here, the manufacturing process of the sensing element of the third embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10 showing the manufacturing process. 9 and 10A are plan views, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG.
図9に示すように、感温部14,15の上部にヒータ部13が重なる構造であるため、犠牲層を用いてヒータ部13を次工程で形成する必要がある。そこで、先ず基板10上に感温部14,15の感温電極14−1,15−1、検出リード線14−2,15−2、電極パッド14−3,15−3の導電材料膜をパターン形成する。ヒータ部13や感温部14,15は抵抗温度係数の大きな材料としてPt、W等の金属材料を用いる。次に、ヒータ部13となる領域に後に選択エッチング除去できる犠牲層、例えばNi等をパターン形成する。次に、ヒータ部13の発熱電極13−1、給電リード線13−2、電極パッド13−3の導電材料膜をパターン形成する。そして、基板10上のヒータ部13の領域の犠牲層と、ヒータ部13、感温部14,15の領域の絶縁層をエッチング除去し、基板面の露出する領域だけをエッチングし空洞11を形成する。図10に示すように、ヒータ部13と感温部14,15は下部層の密着がなくなり、片持ち梁になるので、反り曲がり効果で曲面を形成し基板10上に起立する。感温部14,15の軸位置にあるヒータ部13の熱が捕らえられる。なお、図10の(b)に示すように、ヒータ部13は片持ち梁構造をつなぐ両持ち梁構造なので、両持ち梁構造の部分は反り曲がり効果は小さく、直線に近い。
As shown in FIG. 9, since the
図11は本発明の第4の実施の形態例に係る検知素子の構成を示す斜視図である。この第4の実施の形態例に係る検知素子400は、図8に示す第3の実施の形態例の検知素子3と同様に感温部40の内部にヒータ部41が配置されたフローセンサ構造であるが動作は異なり、流れをy−z面に導き、パイプ形状の感温部40とヒータ部41に対し概ね直角に流す。ヒータ部41はパイプ軸位置にあるので、特に流れがz−y面で角度θの範囲で偏移しても影響が少ない。x−y面での角度偏移は感温部40が横広がりなので許容範囲は広くなる。また、感温部40が串歯形状になっているので整流作用があり、乱流条件下でも安定した出力が得られ整流素子が不要である。
FIG. 11 is a perspective view showing a configuration of a sensing element according to the fourth embodiment of the present invention. The
ここで、第4の実施の形態例の検知素子の製造工程について当該製造工程を示す図12に従って説明する。なお、同図の(a)は平面図、同図の(b)は同図の(a)のD−D’線断面図、同図の(b)は同図の(a)のE−E’線断面図である。図8の第3の実施の形態例の検知素子の製造工程では、感温部14,15の上部にヒータ部13が重なる構造であったため、犠牲層を用いてヒータ部13を次工程で形成する必要があった。しかし、基板10上に起立した時点で感温部14,15の内側にヒータ部13があればよいので、反り曲がり効果を利用して平面加工により形成できる。そこで、図12に示すように、基板10上で感温部40に重ならないように、感温電極40−1の間にヒータ部41の発熱電極41−1のパターンを配置し、片持ちによって感温部40とヒータ部41のパターンが反り曲がり、感温部40の内側にヒータ部41を形成できる。このように、感温部40のパターンを2対、対向させて、その間の隙間にヒータ部41のパターンを設けることにより、犠牲層が不要で製造でき、Pt材料層の成膜は1回で簡便になる。
Here, the manufacturing process of the sensing element of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 12 showing the manufacturing process. 1A is a plan view, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line DD ′ of FIG. 1A, and FIG. 2B is an E-line of FIG. It is E 'line sectional drawing. In the manufacturing process of the sensing element of the third embodiment shown in FIG. 8, the
次に、図13は本発明の第5の実施の形態例に係る検知素子の構成を示す斜視図である。同図に示す本実施の形態例の検知素子500は、図11に示す第4の実施の形態例の検知素子400と同様に、感温部の内部にヒータ部が配置されたフローセンサ構造図である。本実施の形態例の検知素子5では、感温部50の感温電極50−1が円環状に配列されている。円環状に配列された感温部50の感温電極50−1と同様に、検出リード線50−2、ヒート部51の給電リード線51−2、電極パッド50−3,51−3は、図13中半分のみ記載しているが、放射状に配列されている。また、感温部50の感温電極50−1とヒータ部51の発熱電極51−1は反り曲がった際に向き合うように互いに逆向きの配置にする。本実施の形態例の検知素子5によれば、流れをx−y面に導き、ヒータ部51は感温部50で囲まれる曲面の中心にあるので、流れはz軸に多少偏移しても影響が少ない。よって、x−y面に沿った流れの全ての方向を検出することができる。また、感温部50が串歯形状になっているので整流作用があり、乱流条件下でも安定した出力が得られ整流素子が不要である。
Next, FIG. 13 is a perspective view showing a configuration of a detection element according to a fifth embodiment of the present invention. The
ここで、第5の実施の形態例の検知素子の製造工程について当該製造工程を示す図14及び図15に従って説明する。なお、図14及び図15の(a)は平面図、図15の(b)は図15の(a)のF−F’線断面図である。図14に示すように、基板10上に感温部50の感温電極50−1と検出リード線50−2、ヒータ部51の発熱電極51−1と給電リード線51−2、電極パッド50−3,51−3の導電材料膜をパターン形成する。そして、図15の(a),(b)に示すように、基板10上の感温部50の感温電極50−1とヒータ部51の発熱電極51−1の領域の絶縁層をエッチング除去すると、感温部50とヒータ部51は下部層の密着がなくなり、片持ち梁になるので、反り曲がり効果で曲面を形成し基板10上に起立する。また、基板面の露出する領域だけを更にエッチングして空洞52を形成する。
Here, the manufacturing process of the sensing element of the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 14 and 15 showing the manufacturing process. 14A and 14A are plan views, and FIG. 15B is a cross-sectional view taken along the line F-F ′ in FIG. As shown in FIG. 14, the temperature sensing electrode 50-1 and the detection lead wire 50-2 of the temperature sensing unit 50, the heating electrode 51-1 and the feeding lead wire 51-2 of the heater unit 51, and the electrode pad 50 are formed on the
次に、図16は本発明の第6の実施の形態例に係る検知素子におけるヒータ部の構成を示す図である。また、図17は本実施の形態例の検知素子における感温部の構成を示す図である。更に、図18は本実施の形態例の検知素子の全体構成を示す図である。なお、図16の(a)及び図17の(a)は平面図、図16の(b)は図16の(a)のG−G’線断面図、図17の(b)は図17の(a)のH−H’線断面図、図18の(a)は断面図、図18の(b)は図18の(a)のI−I’線断面図である。図18に示す本実施の形態例の検知素子600は、図16のヒータ部60を形成された基板と、図17の感温部61を形成された基板を組み合わせて、基板間の空洞62に流体を流す構造を有している。従来技術ではヒータ部から感温部へ熱輸送される前に、基板壁面との熱交換による影響があるが、基板壁面に到達する前の場所に感温部があるので、影響が小さくできる。1枚の基板よりも組み合わせの工程や、組み合わせ精度に負担が増す反面、微細構造が基板にはさまれているため、基板に起立する構造が露出していないので、破壊されにくいため取り扱いが容易である。 Next, FIG. 16 is a diagram showing the configuration of the heater portion in the detection element according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 17 is a diagram showing the configuration of the temperature sensing unit in the sensing element of the present embodiment. Further, FIG. 18 is a diagram showing the overall configuration of the detection element of the present embodiment. 16 (a) and 17 (a) are plan views, FIG. 16 (b) is a cross-sectional view taken along the line GG ′ of FIG. 16 (a), and FIG. 17 (b) is FIG. FIG. 18A is a cross-sectional view taken along the line HH ′ of FIG. 18A, FIG. 18B is a cross-sectional view, and FIG. 18B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. The sensing element 600 of the present embodiment shown in FIG. 18 combines the substrate on which the heater unit 60 in FIG. 16 is formed with the substrate on which the temperature sensing unit 61 in FIG. It has a structure for flowing fluid. In the prior art, there is an influence due to heat exchange with the substrate wall surface before heat transport from the heater part to the temperature sensing part, but the influence can be reduced because the temperature sensing part exists in a place before reaching the substrate wall surface. The process of combination and the accuracy of combination increase compared to a single substrate, but the fine structure is sandwiched between the substrates, so the structure that stands on the substrate is not exposed, so it is hard to break and easy to handle. It is.
図19は本発明の第7の実施の形態例に係る検知素子におけるヒータ部の構成を示す図である。また、図20は本実施の形態例の検知素子における感温部の構成を示す図である。更に、図21は本実施の形態例の検知素子の全体構成を示す断面図である。なお、図19の(a)及び図20の(a)は平面図、図19の(b)は図19の(a)のJ−J’線断面図、図20の(b)は図20の(a)のK−K’線断面図である。本実施の形態例の検知素子700は、上述したように感温部71の内側にヒータ部70があればよいので、図19に示すようにヒータ部70は両持ち梁にして反り曲がり形状ではなく、図20に示すように感温部71は反り曲がり、図21に示すように感温部71の内側にヒータ部70を形成できる。
FIG. 19 is a diagram showing the configuration of the heater section in the detection element according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration of a temperature sensing unit in the detection element of the present embodiment. Further, FIG. 21 is a cross-sectional view showing the entire configuration of the sensing element of the present embodiment. 19 (a) and 20 (a) are plan views, FIG. 19 (b) is a cross-sectional view taken along line JJ ′ of FIG. 19 (a), and FIG. 20 (b) is FIG. It is KK 'sectional view taken on the line of (a). As described above, the
次に、図22は本発明の第8の実施の形態例に係る検知素子の構成を示す斜視図であり、図23の(a)は本実施の形態例の検知素子を示す平面図、図23の(b)は図23の(a)のL−L’線断面図である。図22及び図23に示す本実施の形態例の検知素子800は、基板10上に配設され、串歯形状の単一の抵抗体80を反り曲がり片持ち梁の形状で形成し、この抵抗体80はヒータ部と感温部を兼用している。更に、抵抗体80には当該抵抗体を加熱しない程度の小電流を流して又は小電圧を印加され、また大電流を流して又は大電圧を印加して抵抗体80を発熱させる。そして、図示していない抵抗値検出手段により小電流の供給又は小電圧の印加時における抵抗体80の第1の抵抗値を検出し、また大電流の供給又は大電圧の印加時における抵抗体80の第2の抵抗値を検出する。検出した第2の抵抗値から第1の抵抗値を減算して、この減算値に基づいて流量を算出できる。
Next, FIG. 22 is a perspective view showing the configuration of the sensing element according to the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 23A is a plan view showing the sensing element of the present embodiment. FIG. 23B is a cross-sectional view taken along the line LL ′ of FIG. The
図24は本発明の第9の実施の形態例に係る検知素子の構成を示す斜視図であり、図25の(a)は本実施の形態例の検知素子を示す平面図、図25の(b)は図25の(a)のM−M’線断面図である。図24及び図25に示す本実施の形態例の検知素子900は、第8の実施の形態例の検知素子8と同様に、ヒータ部と感温部を兼ねた単一の抵抗体90を傾斜形状に形成したものであり、この抵抗体90は空洞91を架橋するように設けられている。動作は第8の実施の形態例の検知素子800と同様であるので省略する。
FIG. 24 is a perspective view showing the configuration of the sensing element according to the ninth embodiment of the present invention. FIG. 25A is a plan view showing the sensing element of the present embodiment, and FIG. FIG. 25B is a sectional view taken along line MM ′ in FIG. The
次に、図26は本発明の第10の実施の形態例に係る検知素子の構成を示す図であり、同図の(a)は本実施の形態例の検知素子を示す平面図、同図の(b)は同図の(a)のN−N’線断面図である。同図に示す本実施の形態例の検知素子1000は、ヒータ部100と感温部101をそれぞれ傾斜形状に形成して独立に設け、ヒータ部100と感温部101は空洞102を架橋するように設けられている。このように、ヒータ部100と感温部101を基板10の表面から離れた空間に、基板10の表面の電極パッド103とヒータ部100や感温部101のある高さの異なるステップを越えて連続した電気配線104のパターンを設け、ヒータ部100や感温部101が形成される領域に空洞102を設けるにあたり、ステップを急崚ではなく緩やかな傾斜角度にしている。なお、Si異方性エッチング手段では、基板面を(1 0 0)面にすれば、SiO2の部分マスクを用いてKOHなどのアルカリ水溶液のSi異方性エッチング液により傾斜角54.74度の(1 1 1)面などの高精度の傾斜形状が得られ、それらが利用できる。
Next, FIG. 26 is a diagram showing the configuration of the sensing element according to the tenth embodiment of the present invention. FIG. 26A is a plan view showing the sensing element of the present embodiment. (B) of FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line NN ′ of FIG. In the
ここで、第10の実施の形態例の検知素子の製造工程について製造工程断面図である図27に従って以下に説明する。先ず、同図の(a)に示すように、Si基板1001上に下部絶縁層1002のSiO2層を形成する。なお、Ni、CuやAlの金属材料やポリイミド、エポキシなどの樹脂材料でもよい。ただし、金属材料であれば導電性があるので、後述する導電抵抗膜を形成する工程の前にSiO2などの絶縁膜を積層しておく必要がある。そして、同図の(b)に示すように、フォトレジストパターンをマスクして、下部絶縁層1002のSiO2層を部分エッチングする。マスク周辺のエッチング速度を低下する効果を利用し傾斜形状も形成する。ここで、形成された傾斜形状部を含む凸部が後述する工程において除去され、図26のヒータ部100と感温部101の構造を形成するための犠牲になる。そして、同図の(c)に示すように、図26の電極パッド103、電気配線104、ヒータ部100と感温部101となる導電抵抗膜1003のPt膜を積層する。次に、同図の(d)に示すように、導電抵抗膜1003のPt膜のパターンを形成する。そして、同図の(e)に示すように、上部保護膜1004のSiO2膜を積層するが、この膜は有っても無くてもよい。次に、同図の(f)に示すように、図26のヒータ部100、感温部101の領域と電極面の上部保護膜1004のSiO2膜をエッチング除去する。また、同図の(g)に示すように、図26のヒータ部100、感温部101の領域のSi基板をエッチング除去し図26の空洞102を形成して完成とする。
Here, the manufacturing process of the sensing element of the tenth embodiment will be described below with reference to FIG. 27 which is a manufacturing process sectional view. First, as shown in FIG. 3A, an SiO 2 layer of the lower insulating
また、更に別の製造工程について製造工程断面図である図28に従って以下に説明する。先ず、同図の(a)に示すように、Si基板1001上に下部絶縁層1002のSiO2膜を積層し、同図の(b)に示すように、下部絶縁層1002のSiO2膜を部分エッチングする。そして、同図の(c)に示すように、下部絶縁層1002のSiO2膜の領域を残してSi基板1001上をエッチングし、傾斜形状も形成する。この場合上記のSi異方性エッチングを用いる。そして、同図の(d)に示すように、下部絶縁層1002のSiO2膜を全面に形成する。次に、同図の(e)に示すように、導電抵抗膜1003のPt膜を積層する。次に、同図の(f)に示すように、導電抵抗膜1003のPt膜のパターンを形成する。そして、同図の(g)に示すように、上部保護膜1004のSiO2膜を積層する。次に、同図の(h)に示すように、図26のヒータ部100、感温部101の領域と電極パッド103の領域における上部保護膜1004のSiO2膜をエッチング除去する。そして、同図の(i)に示すように、図26のヒータ部100、感温部101の領域のSi基板1001をエッチング除去し図26の空洞102を形成して完成とする。
Further, another manufacturing process will be described below with reference to FIG. 28 which is a manufacturing process sectional view. First, as shown in (a) of the figure, a SiO 2 film of the lower insulating
次に、図29は別の発明の一実施の形態例に係る真空計の構成を示す斜視図である。同図に示す別の発明の真空計2000は熱伝導型の真空計であり、例えば第4の実施の形態例の検知素子400を真空容器2001に封入し、各電極パッドから容器外部へ配線を繋げ、ヒータ部41への加熱電力供給を行い、ヒータ部41から空間へ熱伝導する熱量を感温部40で捕らえる。感温部40の検出出力は空間の真空度に対応する。ヒータ部41から空間へ熱伝導する場合、立体的に拡散するので、反り曲がりの感温部40で囲まれることにより効率よく高出力が得られるとともに、感温部40の外側からの影響も少なくなる。
Next, FIG. 29 is a perspective view showing a configuration of a vacuum gauge according to an embodiment of another invention. A
図30は別の発明の一実施の形態例に係る真空管の構成を示す斜視図である。同図に示す別の発明の真空管3000は3極管型電離真空管であり、例えば第4の実施の形態例の検知素子400と同じ構成の素子を真空容器3001に封入したものである。なお、第4の実施の形態例の検知素子400における感温部40はグリッド3002、ヒータ部41はフィラメント3003、空洞の底面の基板10はコレクタ3004となる。よって、フィラメント3003から空間へ(熱)電子放出する場合、立体的に拡散するので、反り曲がりのグリッド3002で囲まれることにより効率よく高出力が得られるとともに、外側からの影響も少なくなる。コレクタ3004となる基板の空洞はフィラメント3003、グリッド3002に対応する凹部形状になっているので都合よい。グリッド3002のアシストにより引き出されたフィラメント3003の(熱)電子はコレクタ3004の基板との間に流れる電流であり、真空度に対応する。
FIG. 30 is a perspective view showing a configuration of a vacuum tube according to an embodiment of another invention. The
なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications and substitutions are possible as long as they are described within the scope of the claims.
10;基板、11;空洞、12;ブリッジ、13;ヒータ部、
14,15;感温部、
100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000;検知素子、
2000;真空計、3000;真空管。
10; Substrate, 11; Cavity, 12; Bridge, 13; Heater part,
14, 15; temperature sensing part,
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000; sensing element,
2000; vacuum gauge, 3000; vacuum tube.
Claims (13)
The detection element according to any one of claims 1 to 12 is enclosed in a vacuum vessel, wiring is drawn out from each electrode pad and the substrate of the heater unit and the temperature sensing unit to the outside of the vacuum vessel, and the heater unit is a filament. A vacuum tube characterized in that the temperature sensing part is a grid and the substrate is a collector, and a current flowing between the filament and the collector is measured and converted into a degree of vacuum.
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