[go: up one dir, main page]

JPH11304560A - Flow rate sensor - Google Patents

Flow rate sensor

Info

Publication number
JPH11304560A
JPH11304560A JP10109207A JP10920798A JPH11304560A JP H11304560 A JPH11304560 A JP H11304560A JP 10109207 A JP10109207 A JP 10109207A JP 10920798 A JP10920798 A JP 10920798A JP H11304560 A JPH11304560 A JP H11304560A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detection element
substrate
fluid
flow rate
flow sensor
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.)
Pending
Application number
JP10109207A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiko Kawai
良彦 河合
Tatsumi Nabei
立視 鍋井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CKD Corp
Original Assignee
CKD Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CKD Corp filed Critical CKD Corp
Priority to JP10109207A priority Critical patent/JPH11304560A/en
Publication of JPH11304560A publication Critical patent/JPH11304560A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a flow rate sensor comprising thin metal film detection elements arranged on a substrate in which flow rate can be measured stably through relatively simple arrangement by averaging current velocity distribution across the entire breadthwise region of a fluid channel. SOLUTION: The flow rate sensor 1 comprises a substrate 2, and upstream and downstream thin metal film detection elements 3, 4 arranged on a substrate. The upstream detection element 3 comprises a temperature detection element 6 and the downstream detection element 4 comprises a heating element 7. The substrate 2 being arranged with the heating element 7 has thin film downstream edge 2b. In order to measure the mass flow rate of a fluid by the flow rate sensor 1, the substrate 2 is arranged in a fluid channel 5 and heat is imparted to each element 6, 7 or the fluid and thermal variation dependent on the fluid passing through each element 6, 7 is detected by each element 6, 7. The substrate 2 straddles fluid channel 5 in the breadthwise direction and the elements 6, 7 are arranged on the substrate 2 substantially over the entire region of the fluid channel 5 in the breadthwise direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、流体の質量流量
を測定するのに好適な流量センサに係る。特に詳しく
は、基板上に薄膜金属製の検出素子を備えた流量センサ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow sensor suitable for measuring a mass flow rate of a fluid. More particularly, the present invention relates to a flow sensor having a thin-film metal detection element on a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、この種の流量センサとして、
基板上の検出素子又はその検出素子を通る流体に熱を加
えると共に、その流体の質量流量に依存して変わる熱変
化を検出素子により検出することにより、流体の質量流
量を測定することを基本原理としている。ここで、検出
素子による応答速度を高めるために、基板上に異方性エ
ッチングを施すことにより、検出素子に対応する部位の
基板を薄膜状に形成してその熱容量を小さくしたものが
ある。特開昭61−88532号公報、特公平3−42
616号公報は、この種の流量センサの一例をそれぞれ
開示している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of flow sensor,
The basic principle is to measure the mass flow rate of a fluid by applying heat to the detection element on the substrate or the fluid passing through the detection element and detecting the heat change that changes depending on the mass flow rate of the fluid with the detection element. And Here, in order to increase the response speed of the detection element, anisotropic etching is performed on the substrate to form a thin film on the substrate corresponding to the detection element to reduce the heat capacity. JP-A-61-88532, JP-B-3-42
No. 616 discloses an example of this type of flow sensor.

【0003】前者の特開昭61−88532号公報の流
量センサは、窪みを含む基板と、その窪みをほぼ覆うス
ロットル付きのダイアフラムと、そのダイアフラム上に
支持された検出素子とを有するものである。この公報
は、上記のような構成を有する単一の流量センサを用い
て流体の質量流量を測定することを開示する。従って、
この流量センサを流体の通路内に配置することにより、
そのセンサを用いて通路内の流体流量を測定することが
できる。
The flow sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-88532 has a substrate having a depression, a diaphragm with a throttle substantially covering the depression, and a detection element supported on the diaphragm. . This publication discloses that the mass flow rate of a fluid is measured using a single flow sensor having the above configuration. Therefore,
By arranging this flow sensor in the fluid passage,
The flow rate of fluid in the passage can be measured using the sensor.

【0004】ところで、流体通路内、例えば、管路内の
幅方向における流速分布は、一般には不均一なものであ
り、特に配管状態によって変わるものである。例えば、
曲管部の下流側では、管路内の幅方向における流速分布
は複雑に乱れるものである。このため、上記の流量セン
サを使用した場合、管路内の不均一な流速の一部のみを
対象として流量が測定されることになり、管路全体とし
て正確な流量を測定することが困難である。正確な流量
測定を行うためには、管路内の流速分布を整える必要が
あり、そのためには、整流手段を別途に設けなければな
らない。例えば、整流手段として、長い直管部を流量セ
ンサの上流側の管路に設けたり、特殊な整流装置を管路
に別途に設けたりすることが必要になる。しかしなが
ら、これらの整流手段を設けるには、所定のスペースが
必要となり、たとえスペースを確保して整流手段を設け
たとしても、整流手段による圧力損失の発生は避けられ
ないものである。
The flow velocity distribution in the fluid passage, for example, in the width direction in the pipe, is generally non-uniform, and varies depending on the piping condition. For example,
On the downstream side of the curved pipe portion, the flow velocity distribution in the width direction in the pipe is complicatedly disturbed. Therefore, when the above flow rate sensor is used, the flow rate is measured only for a part of the non-uniform flow velocity in the pipeline, and it is difficult to measure an accurate flow rate for the entire pipeline. is there. In order to perform accurate flow rate measurement, it is necessary to adjust the flow velocity distribution in the pipeline, and for that purpose, a separate rectifying means must be provided. For example, as the rectification means, it is necessary to provide a long straight pipe section in the pipe line on the upstream side of the flow sensor, or to separately provide a special rectification device in the pipe line. However, providing these rectifying means requires a predetermined space, and even if the rectifying means is provided with sufficient space, the occurrence of pressure loss by the rectifying means is inevitable.

【0005】そこで、前記後者の特公平3−42616
号公報の流量センサ(流量計)を使用することが考えら
れる。この流量計は、流体を輸送するための細長チャネ
ルを含む基板と、その細長チャネルの少なくとも一部を
横切って延在し、基板に形成された少なくとも2個の一
体部材と、その一体部材の各々の上に設けられた温度セ
ンサを形成する手段と、細長チャネル内において各温度
センサの間に配置され、細長チャネルを流体が輸送され
る際に各温度センサの間に温度差を与えるために流体を
加熱する手段とを有するものである。この公報は、上記
のような構成を一組とする流量計を管路内の幅方向に複
数組み配列し、それら複数組みの流量計を用いて流体の
質量流量を測定することを開示する。従って、これら複
数組みの流量計から得られる計測結果の平均値を求める
ことにより、特別な整流手段を設けることなく管路内の
流体流量を測定することが可能になる。
Therefore, the latter Japanese Patent Publication No. 3-42616
It is conceivable to use a flow sensor (flow meter) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-209,878. The flowmeter includes a substrate including an elongate channel for transporting a fluid, at least two integral members extending across at least a portion of the elongate channel and formed in the substrate, and each of the integral members. Means for forming a temperature sensor disposed on the elongate channel and a fluid disposed between the temperature sensors in the elongate channel to provide a temperature difference between the temperature sensors as the fluid is transported through the elongate channel. And means for heating. This publication discloses that a plurality of flowmeters each having the above-described configuration are arranged in a line in a width direction in a pipeline, and the mass flow rate of a fluid is measured using the plurality of flowmeters. Therefore, by obtaining the average value of the measurement results obtained from the plural sets of flow meters, it becomes possible to measure the fluid flow rate in the pipeline without providing any special rectifying means.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記後
者の流量計では、複数組みの流量計の計測結果を平均化
する必要があり、その処理のために特別な演算回路が必
要になる。更に、複数組みの流量計の各々に対応して基
板に配線を施す必要があり、流量計全体の構造が極めて
複雑なものになるという問題がある。
However, in the latter flow meter, it is necessary to average the measurement results of a plurality of sets of flow meters, and a special arithmetic circuit is required for the processing. Further, it is necessary to provide wiring on the substrate corresponding to each of a plurality of sets of flow meters, and there is a problem that the structure of the entire flow meter becomes extremely complicated.

【0007】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、基板上に薄膜金属製の検出素
子を備えた流量センサであって、流体通路の幅方向全域
の流速分布を平均化するかたちで、比較的簡単な構成で
流体流量を安定的に測定することを可能にした流量セン
サを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a flow sensor having a thin-film metal detecting element on a substrate, and a flow velocity distribution across the width of a fluid passage. An object of the present invention is to provide a flow sensor which can stably measure a fluid flow rate with a relatively simple configuration by averaging the values.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に記載の発明は、基板上に設けられた薄
膜金属よりなる検出素子と、基板における検出素子が設
けられる部位の少なくとも一部を薄膜状にすることとを
備え、流体の質量流量を測定するために、基板を流体通
路内に配置して検出素子又は流体に熱を加え、検出素子
を通る流体に依存した熱変化をその検出素子により検出
するようにした流量センサにおいて、基板を流体通路の
幅方向に掛け渡して設けるものとし、検出素子を流体通
路の幅方向のほぼ全域にわたって設けたことを趣旨とす
る。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 is directed to a detecting element made of a thin-film metal provided on a substrate and a detecting element on the substrate provided with the detecting element. Forming at least a part of a thin film, in order to measure a mass flow rate of the fluid, disposing a substrate in the fluid passage and applying heat to the sensing element or the fluid, and heat dependent on the fluid passing through the sensing element. In the flow sensor in which the change is detected by the detection element, the substrate is provided so as to span the width direction of the fluid passage, and the detection element is provided over substantially the entire area in the width direction of the fluid passage.

【0009】上記の発明の構成によれば、検出素子が流
体通路の幅方向のほぼ全域にわたって設けられることか
ら、同通路を流れる流体がその流れ幅のほぼ全域にわた
って検出素子を通ることになる。しかも、基板における
検出素子が設けられる部位の少なくとも一部が薄膜状を
なすことから、その部位での熱容量が小さくなる。従っ
て、流体通路の幅方向における流体の流速分布が不均一
であっても、その不均一な流れを包括したかたちで、流
体に依存した熱変化が検出素子により応答性良く検出さ
れ、流体の質量流量の測定に供される。
According to the configuration of the present invention, since the detecting element is provided over substantially the entire width direction of the fluid passage, the fluid flowing through the passage passes through the detecting element over substantially the entire flow width thereof. In addition, since at least a part of the portion of the substrate where the detection element is provided has a thin film shape, the heat capacity at that portion is small. Therefore, even if the flow velocity distribution of the fluid in the width direction of the fluid passage is non-uniform, the fluid-dependent heat change is detected by the detecting element with good responsiveness in a manner encompassing the non-uniform flow, and the mass of the fluid Used for flow rate measurement.

【0010】上記の目的を達成するために、請求項2に
記載の発明は、請求項1の発明の構成において、検出素
子は、流体の流れに対して上流側に位置する上流側検出
素子及び下流側に位置する下流側検出素子を含み、上流
側検出素子を流体の温度を検出するための温度検出素子
とし、下流側検出素子を自己発熱させるための発熱素子
としたことを趣旨とする。
In order to achieve the above object, according to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the detecting element comprises an upstream detecting element positioned upstream with respect to the flow of the fluid; It is intended to include a downstream detection element located on the downstream side, the upstream detection element being a temperature detection element for detecting the temperature of the fluid, and the downstream detection element being a heating element for self-heating.

【0011】上記の構成によれば、流体に依存した熱変
化が温度検出素子及び発熱素子により応答性良く検出さ
れ、流体の質量流量の測定に供されることになる。ここ
で、下流側に位置する発熱素子を自己発熱させることに
より、同素子を通る流体に依存した熱変化が、流体の質
量流量の測定に供されることになる。上流側に位置する
温度検出素子により検出される温度は、上記測定される
質量流量の補正に供することが可能になる。
[0011] According to the above arrangement, the fluid-dependent heat change is detected with good responsiveness by the temperature detecting element and the heating element, and is used for measuring the mass flow rate of the fluid. Here, by causing the heating element located on the downstream side to generate heat by itself, a heat change depending on the fluid passing through the element is used for measuring the mass flow rate of the fluid. The temperature detected by the temperature detecting element located on the upstream side can be used for correcting the measured mass flow rate.

【0012】上記の目的を達成するために、請求項3に
記載の発明は、請求項1の発明の構成において、請求項
2の発明とは異なり、上流側検出素子及び下流側検出素
子の両方を、自己発熱させるための発熱素子としたこと
を趣旨とする。
According to a third aspect of the present invention, in order to achieve the above object, in the configuration of the first aspect of the present invention, both the upstream detecting element and the downstream detecting element are different from the second aspect of the present invention. Is a heating element for causing self-heating.

【0013】上記の構成によれば、流体に依存した熱変
化が両発熱素子により応答性良く検出され、流体の質量
流量の測定に供されることになる。ここで、両発熱素子
を同じ熱量をもって自己発熱させ、各発熱素子を通る流
体により各発熱素子で熱変化を起こさせるとする。この
とき、上流側に位置する発熱素子ではその温度は低下す
るが、下流側に位置する発熱素子では、上流側からの熱
を受けてその温度が低下し難くくなる。従って、これら
の温度低下の違い、即ち熱変化の差に基づいて流体の質
量流量を測定することが可能になる。
According to the above configuration, the heat change depending on the fluid is detected by the two heating elements with good response, and is used for measuring the mass flow rate of the fluid. Here, it is assumed that both heating elements generate self-heating with the same amount of heat, and a fluid passing through each heating element causes a heat change in each heating element. At this time, the temperature of the heating element located on the upstream side decreases, but the temperature of the heating element located on the downstream side hardly decreases due to heat from the upstream side. Therefore, it is possible to measure the mass flow rate of the fluid based on the difference between these temperature drops, that is, the difference between the thermal changes.

【0014】上記の目的を達成するために、請求項4に
記載の発明は、請求項1の構成において、請求項2又は
請求項3の発明の構成とは異なり、上流側検出素子及び
下流側検出素子の両方を温度検出素子としたことを趣旨
とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an upstream detecting element and a downstream side detecting element which are different from the second or third aspect of the present invention. It is intended that both of the detection elements are temperature detection elements.

【0015】上記の構成によれば、流体通路の幅方向に
おける流体の流速分布が不均一であっても、その不均一
な流れを包括したかたちで、流体に依存した熱変化が両
温度検出素子により応答性良く検出され、流体の質量流
量の測定に供されることになる。ここで、上流側に位置
する温度検出素子により検出される温度と、下流側に位
置する温度検出素子により検出される温度との間には、
多少の温度差が生じる。従って、これらの温度差に基づ
いて流体の質量流量を測定することが可能になる。
According to the above configuration, even if the flow velocity distribution of the fluid in the width direction of the fluid passage is non-uniform, the fluid-dependent heat change includes both of the temperature detecting elements in a manner encompassing the non-uniform flow. Thus, it is detected with good responsiveness, and is used for measuring the mass flow rate of the fluid. Here, between the temperature detected by the temperature detection element located on the upstream side and the temperature detected by the temperature detection element located on the downstream side,
Some temperature difference occurs. Therefore, it becomes possible to measure the mass flow rate of the fluid based on these temperature differences.

【0016】上記の目的を達成するために、請求項5に
記載の発明は、請求項3の発明の構成において、上流側
に位置する発熱素子と下流側に位置する発熱素子との間
において基板にスリットを設けたことを趣旨とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, a substrate is provided between a heating element located on the upstream side and a heating element located on the downstream side. The purpose is to provide a slit in

【0017】上記の発明の構成によれば、上流側に位置
する発熱素子と下流側に位置する発熱素子との間がスリ
ットにより分断されることから、両発熱素子の間の熱変
化の差が増幅される。
According to the configuration of the present invention, since the heating element located on the upstream side and the heating element located on the downstream side are separated by the slit, the difference in heat change between the two heating elements is reduced. Amplified.

【0018】上記の目的を達成するために、請求項6に
記載の発明は、請求項4の発明の構成において、上流側
に位置する温度検出素子と下流側に位置する温度検出素
子との間において基板にスリットを設けたことを趣旨と
する。
In order to achieve the above object, the present invention according to claim 6 is the invention according to claim 4 in which the temperature detecting element located between the upstream side and the temperature detecting element located downstream is provided. , A slit is provided in the substrate.

【0019】上記の発明の構成によれば、上流側に位置
する温度検出素子と下流側に位置する温度検出素子との
間がスリットにより分断されることから、両温度検出素
子でそれぞれ検出される温度の差が増幅される。
According to the configuration of the present invention, since the temperature detecting element located on the upstream side and the temperature detecting element located on the downstream side are separated by the slit, the temperature is detected by the two temperature detecting elements. The temperature difference is amplified.

【0020】上記の目的を達成するために、請求項7に
記載の発明は、請求項6の発明の構成において、上流側
に位置する温度検出素子とスリットとの間、及び下流側
に位置する温度検出素子とスリットとの間のそれぞれ
に、各温度検出素子を加熱するためのヒータを設けたこ
とを趣旨とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus according to the sixth aspect of the present invention, wherein the temperature detecting element is located between the temperature detecting element located on the upstream side and the slit and on the downstream side. It is intended that a heater for heating each temperature detecting element is provided between each of the temperature detecting element and the slit.

【0021】上記の発明の構成によれば、両温度検出素
子がそれぞれ加熱されることから、温度検出のための感
度が高められる。ここで、上流側に位置する温度検出素
子は流体により強く冷やされ、下流側に位置する温度検
出素子は上流側からの熱を受けて弱く冷やされることに
なる。従って、両温度検出素子により検出される温度差
がより増幅される。
According to the configuration of the present invention, since both the temperature detecting elements are heated, the sensitivity for detecting the temperature is enhanced. Here, the temperature detecting element located on the upstream side is strongly cooled by the fluid, and the temperature detecting element located on the downstream side is weakly cooled by receiving heat from the upstream side. Therefore, the temperature difference detected by the two temperature detecting elements is further amplified.

【0022】上記の目的を達成するために、請求項8に
記載の発明は、請求項1乃至請求項7の一つの発明の構
成において、基板の薄膜状となる部分を補強するため
に、補強用の薄膜金属を、検出素子に沿って基板に設け
たことを趣旨とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 8 is an embodiment of the invention according to one of claims 1 to 7 in which the reinforcing member is used to reinforce the thin film portion of the substrate. The purpose of the present invention is to provide a thin-film metal for use on a substrate along a detection element.

【0023】上記の構成によれば、請求項1乃至請求項
7の一つの発明の作用に加え、基板の薄膜状の部分に検
出素子に沿って補強用の薄膜金属が設けられることか
ら、検出素子の近傍部分が熱容量を増大させることなく
補強され、機械的強度が高められる。
According to the above construction, in addition to the function of one of the first to seventh aspects of the present invention, the thin-film metal for reinforcement is provided along the detection element on the thin-film portion of the substrate, so that the detection can be performed. The vicinity of the element is reinforced without increasing the heat capacity, and the mechanical strength is increased.

【0024】上記の目的を達成するために、請求項9に
記載の発明は、請求項1の発明の流量センサのための製
造方法であって、基板の両面に表皮膜を形成する第1の
工程と、表皮膜の上に検出素子を形成する第2の工程
と、検出素子及び表皮膜の上に保護膜を形成する第3の
工程と、保護膜及び表皮膜に異方性エッチング用の窓を
開ける第4の工程と、窓に対して異方性エッチングを施
すことにより、窓に対応して基板を楔状に彫り込みVノ
ッチを形成する第5の工程とを備え、その形成されたV
ノッチを境にして基板を割ることにより、互いに分割さ
れた複数の流量センサを製造することを趣旨とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a flow sensor according to the first aspect of the present invention, wherein a first surface film is formed on both surfaces of a substrate. A second step of forming a detection element on the surface film, a third step of forming a protective film on the detection element and the surface film, and an anisotropic etching of the protection film and the surface film. A fourth step of opening the window; and a fifth step of engraving the substrate in a wedge shape corresponding to the window to form a V notch by performing anisotropic etching on the window.
The purpose is to manufacture a plurality of flow sensors divided from each other by dividing the substrate at the notch.

【0025】上記の構成によれば、製造の最終工程にお
いて、Vノッチを境に基板を割ることによって複数の流
量センサが得られることから、個々の流量センサを分割
するのにダイシングソーを使う必要がなく、そのダイシ
ングソーによって基板を破壊するおそれがない。
According to the above configuration, in the final step of manufacturing, since a plurality of flow sensors can be obtained by dividing the substrate at the V notch, it is necessary to use a dicing saw to divide each flow sensor. There is no possibility that the substrate is broken by the dicing saw.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】[第1の実施の形態]以下、本発
明の流量センサを具体化した第1の実施の形態を図面を
参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] Hereinafter, a first embodiment of a flow sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0027】図1はこの実施の形態に係る流量センサ1
の平面図を示し、図2は図1のA−A線に沿った断面図
を示し、図3は図1のB−B線に沿った断面図を示す。
この流量センサ1は、半導体製造装置等において、例え
ばプロセスガスやパージガス等の流量を測定するのに使
用されるものである。流量センサ1は、長尺状をなすシ
リコン製の基板2と、その基板2上に設けられた薄膜金
属よりなる検出素子3,4とを備える。流量センサ1
は、基板2をプロセスガス等の流体通路5内に配置し
て、各検出素子3,4又は流体に熱を加えると共に、そ
の流体の質量流量を測定するために、検出素子3,4を
通る流体に依存した熱変化をその検出素子3,4により
検出するようにしたものである。
FIG. 1 shows a flow sensor 1 according to this embodiment.
2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
The flow sensor 1 is used in a semiconductor manufacturing apparatus or the like to measure a flow rate of, for example, a process gas or a purge gas. The flow sensor 1 includes a long silicon substrate 2 and detection elements 3 and 4 provided on the substrate 2 and made of thin-film metal. Flow sensor 1
Arranges the substrate 2 in a fluid passage 5 such as a process gas or the like, applies heat to each of the detection elements 3 and 4 or the fluid, and passes through the detection elements 3 and 4 to measure the mass flow rate of the fluid. The thermal change depending on the fluid is detected by the detecting elements 3 and 4.

【0028】流量センサ1は、その基板2が流体通路5
の幅方向に掛け渡されて設けられるものである。ここ
で、各検出素子は、流体の流れ方向に対する基板2の上
流側縁部2aに設けられる上流側検出素子3と、下流側
縁部2bに設けられる下流側検出素子4とを含む。この
実施の形態において、上流側検出素子3は、流体の温度
を検出するための温度検出素子6より構成され、下流側
検出素子4は、自己発熱させるための発熱素子7より構
成される。図1〜3に示すように、基板2の下流側縁部
2bにおいて発熱素子7が設けられる部位は、薄膜状に
形成された薄膜部8をなす。
The flow sensor 1 has a substrate 2 whose fluid path 5
In the width direction. Here, each detection element includes an upstream detection element 3 provided at the upstream edge 2a of the substrate 2 in the flow direction of the fluid, and a downstream detection element 4 provided at the downstream edge 2b. In this embodiment, the upstream detection element 3 is constituted by a temperature detection element 6 for detecting the temperature of the fluid, and the downstream detection element 4 is constituted by a heating element 7 for self-heating. As shown in FIGS. 1 to 3, the portion where the heating element 7 is provided on the downstream side edge 2 b of the substrate 2 forms a thin film portion 8 formed in a thin film shape.

【0029】図1に示すように、各素子6,7は、流体
通路5の幅方向に掛け渡された基板2において、その流
体通路5の幅方向のほぼ全域にわたり、ほぼ均一な矩形
波状のパタンをなして基板2上に設けられるものであ
る。各素子6,7は、それらの両端に電極部6a,7a
をそれぞれ有する。各素子6,7は、流体通路5に晒さ
れる矩形波状の検出部が細線よりなり、電極部6a,7
aが幅広な帯をなしている。各素子6,7は、ニッケル
又は白金より形成される。基板2の薄膜部8には、その
長手方向の中間部位において、薄膜部8以外の部分と同
等の厚みを有する補強用のリブ8aが設けられる。発熱
素子7は、このリブ8aに対応する部位において、矩形
波状のパタンが二つに分割され、それらが幅広な帯状パ
タンにより連結されて形成される。
As shown in FIG. 1, each of the elements 6 and 7 has a substantially uniform rectangular wave shape over substantially the entire width of the fluid passage 5 in the width direction of the fluid passage 5 on the substrate 2. It is provided on the substrate 2 in a pattern. Each element 6, 7 has electrode portions 6a, 7a at both ends thereof.
Respectively. In each of the elements 6 and 7, the rectangular wave-shaped detection portion exposed to the fluid passage 5 is formed of a thin line, and the electrode portions 6a and 7 are formed.
a forms a wide band. Each of the elements 6, 7 is formed of nickel or platinum. The thin film portion 8 of the substrate 2 is provided with a reinforcing rib 8a having a thickness equivalent to that of a portion other than the thin film portion 8 at an intermediate portion in the longitudinal direction. The heat generating element 7 is formed by dividing a rectangular wave-shaped pattern into two parts at a portion corresponding to the rib 8a and connecting them by a wide band-shaped pattern.

【0030】図4に拡大して示すように、基板2の下流
側縁部2bにおいては、その薄膜部8を補強するため
に、補強用の薄膜金属としての補強用パタン9が、発熱
素子7に沿って基板2上に設けられる。この補強用パタ
ン9は、発熱素子7と同じ材料で形成される。
As shown in FIG. 4 on an enlarged scale, at the downstream edge 2b of the substrate 2, a reinforcing pattern 9 as a thin metal film for reinforcing is used to reinforce the thin film portion 8 thereof. Along the substrate 2. This reinforcing pattern 9 is formed of the same material as the heating element 7.

【0031】図5〜図9は、この流量センサ1の製造方
法を示す。この製造方法は、複数の流量センサ1を同時
に製造するためのものである。先ず、図5に示す第1の
工程において、シリコン製の基板2の両面に酸化シリコ
ン又は窒化シリコンよりなる表皮膜10を形成する。こ
こで、基板2は「0.4mm」の肉厚を有し、表皮膜1
0は「0.5〜1.0μm」の厚みを有する。
FIGS. 5 to 9 show a method of manufacturing the flow sensor 1. This manufacturing method is for manufacturing a plurality of flow sensors 1 at the same time. First, in a first step shown in FIG. 5, a surface film 10 made of silicon oxide or silicon nitride is formed on both surfaces of a silicon substrate 2. Here, the substrate 2 has a thickness of “0.4 mm”,
0 has a thickness of “0.5 to 1.0 μm”.

【0032】次に、図6に示す第2の工程において、表
皮膜10の上にニッケル又は白金を蒸着させることによ
り、各素子6,7及び補強用パタン9を形成する。ここ
では、複数の流量センサ1の数の分だけ各素子6,7及
び補強用パタン9を形成することになる。各素子6,7
及び補強用パタン9は「0.3〜1.0μm」の厚みを
有する。
Next, in a second step shown in FIG. 6, nickel or platinum is deposited on the surface film 10 to form the elements 6, 7 and the reinforcing pattern 9. Here, each element 6, 7 and the reinforcing pattern 9 are formed by the number of the plurality of flow sensors 1. Each element 6,7
The reinforcing pattern 9 has a thickness of “0.3 to 1.0 μm”.

【0033】次に、図7に示す第3の工程において、各
素子6,7及び補強用パタン9の上に、酸化シリコン又
は窒化シリコンよりなる保護膜11を形成する。この保
護膜11は、表皮膜10と同等の厚みを有する。
Next, in a third step shown in FIG. 7, a protective film 11 made of silicon oxide or silicon nitride is formed on each of the elements 6, 7 and the reinforcing pattern 9. This protective film 11 has the same thickness as the surface film 10.

【0034】次に、図8に示す第4の工程において、表
皮膜10及び保護膜11に異方性エッチング用の窓12
を開ける。これらの窓12は、個々の流量センサ1を互
いに区画するためのものである。
Next, in a fourth step shown in FIG. 8, a window 12 for anisotropic etching is formed on the surface film 10 and the protective film 11.
Open. These windows 12 are for separating the individual flow sensors 1 from each other.

【0035】そして、図9に示す第5の工程において、
各窓12に対して異方性エッチングを施す。ここで使わ
れるエッチング液は、基板2のシリコン結晶性の違いに
よりエッチングスピードを変えられるものである。これ
により、基板2が、同図に示すように、各窓12に対応
して楔状に彫り込まれ、個々の流量センサ1を区画する
ためのVノッチ13が形成される。その後、Vノッチ1
3を境にして基板2を割ることにより、互いに分割され
た複数の流量センサ1が得られる。
Then, in a fifth step shown in FIG.
Each window 12 is subjected to anisotropic etching. The etching solution used here can change the etching speed depending on the difference in silicon crystallinity of the substrate 2. As a result, the substrate 2 is engraved in a wedge shape corresponding to each window 12 as shown in the figure, and a V notch 13 for dividing each flow sensor 1 is formed. Then, V notch 1
By dividing the substrate 2 at the boundary 3, a plurality of flow sensors 1 divided from each other are obtained.

【0036】図10は、流量センサ1に係る電気的構成
を示す。温度検出素子6及び発熱素子7は、それぞれ所
定の抵抗20を介して電源に並列に接続されて、電源電
圧Vccがそれぞれ供給される。各素子6,7の出力端
子は、アンプ(AMP)14を介して接続される。アン
プ14は、演算回路15に接続される。そして、各素子
6,7における電圧(電流)変化が検出信号として出力
され、アンプ14により増幅され、演算回路15により
処理され出力される。この出力信号が、流体の質量流量
を示すものとなる。
FIG. 10 shows an electrical configuration of the flow sensor 1. The temperature detecting element 6 and the heating element 7 are respectively connected in parallel to a power supply via a predetermined resistor 20, and supplied with a power supply voltage Vcc. Output terminals of the elements 6 and 7 are connected via an amplifier (AMP) 14. The amplifier 14 is connected to the arithmetic circuit 15. Then, a change in voltage (current) in each of the elements 6 and 7 is output as a detection signal, amplified by the amplifier 14, processed by the arithmetic circuit 15, and output. This output signal indicates the mass flow rate of the fluid.

【0037】図11は、流量センサ1の流量−出力特性
を示す。このグラフより、流量センサ1は、小流量域の
ガス流量変化に対してセンサ出力の変化率が大きく、中
・大流量域のガス流量変化に対してセンサ出力の変化率
が小さいことが分かる。
FIG. 11 shows a flow rate-output characteristic of the flow sensor 1. From this graph, it can be seen that the rate of change of the sensor output of the flow rate sensor 1 is large with respect to the change of the gas flow rate in the small flow rate range, and the rate of change of the sensor output is small with respect to the change of the gas flow rate of the medium and large flow rate ranges.

【0038】以上説明したように、この実施の形態の流
量センサ1の構成によれば、各素子6,7が流体通路5
の幅方向のほぼ全域にわたって均一なパタンにより基板
2上に設けられる。このため、流体通路5を流れる流体
がその流れ幅のほぼ全域にわたって各素子6,7を通る
ことになる。しかも、基板2において、特に発熱素子7
に対応する部位が薄膜部8であることから、その薄膜部
8の熱容量は、他の部位に比べて小さいものとなる。
As described above, according to the configuration of the flow sensor 1 of this embodiment, each element 6, 7 is connected to the fluid passage 5
Is provided on the substrate 2 with a uniform pattern over substantially the entire area in the width direction. Therefore, the fluid flowing through the fluid passage 5 passes through the elements 6 and 7 over substantially the entire flow width thereof. Moreover, in the substrate 2, in particular, the heating element 7
Is a thin film portion 8, the heat capacity of the thin film portion 8 is smaller than that of the other portions.

【0039】従って、流体通路5の幅方向における流体
の流速分布が不均一であったとしても、その不均一な流
れを包括したかたちで、流体に依存した熱変化が応答性
良く温度検出素子6び発熱素子7によりそれぞれ検出さ
れ、流体の質量流量の測定に供される。ここで、下流側
縁部2bに位置する発熱素子7を自己発熱させることに
より、同素子7を通る流体に依存した熱変化が、流体の
質量流量の測定に供されることになる。特に、発熱素子
7に対応した薄膜部8では、その熱容量が小さいことか
ら、同素子7による流量測定の応答速度を高めることが
できる。一方、上流側縁部2aに位置する温度検出素子
6により検出される流体の温度は、上記測定される質量
流量の補正に供されることになる。この結果、この流量
センサ1によれば、比較的簡単な構成により、流体通路
5の幅方向全域の流速分布を平均化するかたちで、流体
の質量流量を安定的に測定することができるようにな
る。しかも、温度検出素子6で検出される流体温度に基
づいて質量流量を補正することにより、質量流量の測定
精度を高めることができる。
Therefore, even if the flow velocity distribution of the fluid in the width direction of the fluid passage 5 is non-uniform, the fluid-dependent heat change can be performed with good responsiveness in a manner encompassing the non-uniform flow. And the heating element 7 to detect the mass flow rate of the fluid. Here, by causing the heating element 7 located at the downstream side edge portion 2b to self-heat, a heat change depending on the fluid passing through the element 7 is used for measuring the mass flow rate of the fluid. In particular, since the heat capacity of the thin film portion 8 corresponding to the heating element 7 is small, the response speed of the flow rate measurement by the element 7 can be increased. On the other hand, the temperature of the fluid detected by the temperature detection element 6 located at the upstream side edge 2a is used for correcting the measured mass flow rate. As a result, according to the flow rate sensor 1, the mass flow rate of the fluid can be stably measured with a relatively simple configuration by averaging the flow velocity distribution in the entire width direction of the fluid passage 5. Become. Moreover, by correcting the mass flow rate based on the fluid temperature detected by the temperature detection element 6, the measurement accuracy of the mass flow rate can be improved.

【0040】特に、前述した従来の後者の流量計では、
複数組みの流量計の計測結果を平均化処理するために、
特別な演算回路が必要であった。これに対し、本実施の
形態の流量センサ1では、各素子6,7の検出結果を平
均化処理するための演算回路を設ける必要がない。更
に、従来の流量計では、複数組みの流量計の各々に対応
して基板に配線を施す必要があり、流量計全体の構造が
極めて複雑なものになった。これに対し、この流量セン
サ1では、単に二つの素子6,7に対応して基板2に配
線を施せばよく、配線を含めた構造や製造が極めて簡単
なものとなる。その上で、流体の流速分布の違いに拘わ
らず、流体の質量流量に係る安定的な測定を実現するこ
とができるのである。
In particular, in the above-mentioned conventional flow meter,
In order to average the measurement results of multiple sets of flow meters,
A special arithmetic circuit was required. On the other hand, in the flow sensor 1 of the present embodiment, there is no need to provide an arithmetic circuit for averaging the detection results of the elements 6 and 7. Further, in the conventional flowmeter, it is necessary to provide wiring on the substrate corresponding to each of the plural sets of flowmeters, and the structure of the entire flowmeter becomes extremely complicated. On the other hand, in the flow sensor 1, wiring may be simply provided on the substrate 2 corresponding to the two elements 6 and 7, and the structure and manufacturing including the wiring are extremely simple. In addition, stable measurement of the mass flow rate of the fluid can be realized regardless of the difference in the flow velocity distribution of the fluid.

【0041】この実施の形態では、基板2の薄膜部8に
発熱素子7に沿って薄膜金属よりなる補強用パタン9が
設けられる。従って、発熱素子7の近傍部分が、補強用
パタン9により熱容量を増大させることなく補強され、
機械的強度が高められる。この結果、流量測定の応答性
を何ら阻害することなく、その検出部の耐久性を高める
ことができる。
In this embodiment, a reinforcing pattern 9 made of a thin film metal is provided on the thin film portion 8 of the substrate 2 along the heating element 7. Therefore, the portion near the heating element 7 is reinforced by the reinforcing pattern 9 without increasing the heat capacity,
The mechanical strength is increased. As a result, the durability of the detection unit can be increased without impairing the responsiveness of the flow measurement at all.

【0042】この実施の形態の流量センサ1の製造方法
によれば、その最終工程において、Vノッチ13を境に
して基板2を割ることにより、複数の流量センサ1を得
るようにしている。このため、個々の流量センサ1を分
割するのに、ダイシングソーを使う必要がなく、そのダ
イシングソーによって基板2を破壊するおそれがない。
特に、この実施の形態の基板2では、その薄膜部8をV
ノッチ13を境に割ることにより、容易かつ安全に分割
することができるようになる。
According to the method of manufacturing the flow sensor 1 of this embodiment, in the final step, a plurality of flow sensors 1 are obtained by dividing the substrate 2 with the V notch 13 as a boundary. Therefore, it is not necessary to use a dicing saw to divide the individual flow rate sensors 1, and there is no possibility that the substrate 2 is broken by the dicing saw.
In particular, in the substrate 2 of this embodiment, the thin film portion 8
By dividing the notch 13 at the boundary, division can be performed easily and safely.

【0043】[第2の実施の形態]次に、本発明の流量
センサを具体化した第2の実施の形態を図面に従って説
明する。尚、この実施の形態を含む以下の各実施の形態
では、第1の実施の形態に係る流量センサ1の構成と同
じ部材については同一符号を付して説明を省略し、異な
る点を中心に説明するものとする。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the flow sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments including this embodiment, the same members as those of the flow sensor 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Shall be explained.

【0044】図12はこの実施の形態に係る流量センサ
20の平面図を示し、図13は図12のA−A線に沿っ
た断面図を示す。この実施の形態では、温度検出素子6
及び発熱素子7の両方に対応して、りブ8aを含む薄膜
部8及び補強用パタン9を設けた点で、前記第1の実施
の形態と異なる。
FIG. 12 is a plan view of the flow sensor 20 according to this embodiment, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. In this embodiment, the temperature detecting element 6
The second embodiment differs from the first embodiment in that a thin film portion 8 including a rib 8a and a reinforcing pattern 9 are provided for both the heating element 7 and the heating element 7.

【0045】従って、この実施の形態の流量センサ20
によっても、前記第1の実施の形態と同様の作用及び効
果を得ることができる。それに加えて、この実施の形態
では、温度検出素子6においても、薄膜部8の熱容量が
小さくなることから、同素子6による温度測定の応答速
度を高めることができる。同じく、温度検出素子6に対
応する薄膜部8が補強用パタン9により補強され、機械
的強度が高められることから、温度測定のための応答性
を阻害することなく、その検出部の耐久性を高めること
ができる。
Accordingly, the flow rate sensor 20 of this embodiment
Accordingly, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. In addition, in this embodiment, also in the temperature detecting element 6, since the heat capacity of the thin film portion 8 becomes small, the response speed of temperature measurement by the element 6 can be increased. Similarly, since the thin film portion 8 corresponding to the temperature detecting element 6 is reinforced by the reinforcing pattern 9 and the mechanical strength is enhanced, the durability of the detecting portion can be improved without impairing the responsiveness for temperature measurement. Can be enhanced.

【0046】[第3の実施の形態]次に、本発明の流量
センサを具体化した第3の実施の形態を図面に従って説
明する。
[Third Embodiment] Next, a third embodiment of a flow sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0047】図14はこの実施の形態に係る流量センサ
30の平面図を示し、図15は図14のA−A線に沿っ
た断面図を示す。この実施の形態では、上流側及び下流
側の検出素子の両方を同一パターンよりなる発熱素子7
とし、それらを基板2の中心寄りに配置し、その上流側
に位置する発熱素子7と下流側に位置する発熱素子7と
の間において基板2にスリット16を設け、各素子7と
スリット16との間に補強用パタン9を設けた点で、前
記第1及び第2の実施の形態と異なる。
FIG. 14 is a plan view of a flow sensor 30 according to this embodiment, and FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. In this embodiment, both the upstream and downstream detection elements are formed by the heating elements 7 having the same pattern.
These are arranged near the center of the substrate 2, and a slit 16 is provided in the substrate 2 between the heating element 7 located on the upstream side and the heating element 7 located on the downstream side. The second embodiment differs from the first and second embodiments in that a reinforcing pattern 9 is provided between the first and second embodiments.

【0048】従って、この実施の形態の流量センサ30
によっても、前記第1の実施の形態と同等の作用及び効
果を得ることができる。特に、この実施の形態の構成に
よれば、流体に依存した熱変化が上流側及び下流側の二
つの発熱素子7により応答性良く検出され、流体の質量
流量の測定に供されることになる。ここでは、二つの発
熱素子7を同じ熱量をもって自己発熱させ、各発熱素子
7を通る流体により各発熱素子7で熱変化を起こさせる
ものとする。このとき、上流側の発熱素子7では、その
温度は低下するが、下流側の発熱素子7では、上流側か
らの熱を受けてその温度が低下し難くくなる。従って、
これらの温度低下の違い、即ち熱変化の差に基づいて流
体の質量流量を測定することが可能になる。具体的に
は、例えば、この流量センサ30に対し、図10に準ず
る電気回路を適用するものとし、その演算回路にブリッ
ジ回路を設ける。そして、各発熱素子7から出力される
信号値の差をブリッジ回路により処理することにより、
流体の質量流量を測定することが可能になる。
Therefore, the flow rate sensor 30 of this embodiment
Accordingly, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. In particular, according to the configuration of this embodiment, the heat change depending on the fluid is detected with high responsiveness by the two heating elements 7 on the upstream side and the downstream side, and is used for measuring the mass flow rate of the fluid. . Here, it is assumed that the two heating elements 7 self-heat with the same amount of heat, and the fluid passing through each heating element 7 causes a heat change in each heating element 7. At this time, the temperature of the heating element 7 on the upstream side decreases, but the temperature of the heating element 7 on the downstream side hardly decreases due to heat from the upstream side. Therefore,
It is possible to measure the mass flow rate of the fluid based on the difference between these temperature drops, that is, the difference between the thermal changes. Specifically, for example, an electric circuit according to FIG. 10 is applied to the flow rate sensor 30, and a bridge circuit is provided in the arithmetic circuit. Then, a difference between signal values output from the respective heating elements 7 is processed by a bridge circuit,
It is possible to measure the mass flow rate of the fluid.

【0049】特に、この実施の形態では、上流側の発熱
素子7と下流側の発熱素子7との間がスリット16によ
り分断される。このため、両発熱素子7の間で生じる熱
変化の差が増幅される。この結果、その熱変化の差に基
づいて行われる質量流量の測定精度を向上させることが
できるようになる。
In particular, in this embodiment, the gap between the heating element 7 on the upstream side and the heating element 7 on the downstream side is divided by the slit 16. For this reason, a difference in heat change generated between the two heating elements 7 is amplified. As a result, the measurement accuracy of the mass flow rate performed based on the difference in the thermal change can be improved.

【0050】[第4の実施の形態]次に、本発明の流量
センサを具体化した第4の実施の形態を図面に従って説
明する。
[Fourth Embodiment] Next, a fourth embodiment of a flow sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0051】図16はこの実施の形態に係る流量センサ
40の平面図を示し、図17は図16のA−A線に沿っ
た断面図を示す。この実施の形態では、上流側及び下流
側の検出素子の両方を同一パタンよりなる温度検出素子
6とし、その上流側の温度検出素子6とスリット16と
の間、及び下流側の温度検出素子6とスリット16との
間のそれぞれに、各温度検出素子6を加熱するための電
気ヒータ17を設けた点で、前記第3の実施の形態と異
なる。この実施の形態では、各温度検出素子6を電気ヒ
ータ17により、100〜150℃に加熱するようにし
ている。加えて、この実施の形態の電気回路では、図1
8に示すように、各温度検出素子6に対応して設けられ
た電気ヒータ17に定電流を供給するようにした点で、
前述した図10の電気回路と構成が異なる。
FIG. 16 is a plan view of a flow sensor 40 according to this embodiment, and FIG. 17 is a sectional view taken along line AA of FIG. In this embodiment, both the upstream and downstream detection elements are temperature detection elements 6 made of the same pattern, and between the upstream temperature detection element 6 and the slit 16 and the downstream temperature detection element 6. The third embodiment is different from the third embodiment in that an electric heater 17 for heating each temperature detecting element 6 is provided between each of the first and second slits 16. In this embodiment, each temperature detecting element 6 is heated to 100 to 150 ° C. by the electric heater 17. In addition, in the electric circuit of this embodiment, FIG.
As shown in FIG. 8, a constant current is supplied to an electric heater 17 provided corresponding to each temperature detecting element 6.
The configuration is different from that of the electric circuit of FIG.

【0052】従って、この実施の形態の流量センサ40
によっても、前記第3の実施の形態と同等の作用及び効
果を得ることができる。特に、この実施の形態の構成に
よれば、流体に依存した熱変化が上流側及び下流側の二
つの温度検出素子6により応答性良く検出され、流体の
質量流量の測定に供されることになる。ここで、二つの
温度検出素子6により検出される温度の間には、多少の
温度差が生じる。従って、これらの温度差に基づいて流
体の質量流量を測定することが可能になる。
Therefore, the flow rate sensor 40 of this embodiment
Accordingly, the same operation and effect as those of the third embodiment can be obtained. In particular, according to the configuration of this embodiment, the fluid-dependent heat change is detected with good responsiveness by the two temperature detection elements 6 on the upstream side and the downstream side, and is used for measuring the mass flow rate of the fluid. Become. Here, a slight temperature difference occurs between the temperatures detected by the two temperature detecting elements 6. Therefore, it becomes possible to measure the mass flow rate of the fluid based on these temperature differences.

【0053】この実施の形態でも、二つの温度検出素子
6の間がスリット16により分断されることから、第3
の実施の形態と同様に、各温度検出素子6でそれぞれ検
出される温度の差が増幅されることになり、それによっ
て流体の質量流量の測定精度を向上させることができ
る。特に、この実施の形態では、各温度検出素子6が電
気ヒータ17によりそれぞれ加熱されることから、各温
度検出素子6による温度検出のための感度が高められ
る。ここで、上流側の加熱された温度検出素子6は流体
により強く冷やされ、下流側の加熱された温度検出素子
6は上流側からの熱を受けて弱く冷やされることにな
る。従って、両温度検出素子6により検出される温度差
が、スリット16と電気ヒータ17との協働により、一
層増幅されることになり、その結果として、流体の質量
流量の測定精度を更に向上させることができるようにな
る。
Also in this embodiment, since the space between the two temperature detecting elements 6 is divided by the slit 16, the third
Similarly to the embodiment, the difference between the temperatures detected by the respective temperature detecting elements 6 is amplified, whereby the accuracy of measuring the mass flow rate of the fluid can be improved. In particular, in this embodiment, since each of the temperature detecting elements 6 is heated by the electric heater 17, the sensitivity for temperature detection by each of the temperature detecting elements 6 is increased. Here, the heated temperature detecting element 6 on the upstream side is strongly cooled by the fluid, and the heated temperature detecting element 6 on the downstream side is weakly cooled by receiving heat from the upstream side. Therefore, the temperature difference detected by the two temperature detecting elements 6 is further amplified by the cooperation of the slit 16 and the electric heater 17, and as a result, the measurement accuracy of the mass flow rate of the fluid is further improved. Will be able to do it.

【0054】尚、本発明は前記各実施の形態に限定され
るものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、次の
ように実施することができる。以下の各実施の形態で
も、前記各実施の形態と同等の基本的な作用及び効果を
得ることができる。
The present invention is not limited to the above embodiments, but can be implemented as follows without departing from the spirit of the invention. In each of the following embodiments, the same basic functions and effects as those of the above embodiments can be obtained.

【0055】(1)前記各実施の形態では、基板2に設
けられた上流側及び下流側の検出素子3,4を一組とし
て検出素子を構成したが、単一の検出素子を基板2に設
けるようにしてもよい。
(1) In each of the above embodiments, the detection elements are configured as a set of the upstream and downstream detection elements 3 and 4 provided on the substrate 2. It may be provided.

【0056】(2)前記第1及び第2の実施の形態で
は、基板2に補強用パタン9をそれぞれ設けたが、これ
を省略してもよい。
(2) In the first and second embodiments, the reinforcing pattern 9 is provided on the substrate 2 respectively, but this may be omitted.

【0057】(3)前記第3の実施の形態では、基板2
に補強用パタン9及びスリット16を設けたが、補強用
パタン9及びスリット16の少なくとも一つを省略して
もよい。
(3) In the third embodiment, the substrate 2
Although the reinforcing pattern 9 and the slit 16 are provided in the first embodiment, at least one of the reinforcing pattern 9 and the slit 16 may be omitted.

【0058】(4)前記第4の実施の形態では、基板2
に補強用パタン9、スリット16及び電気ヒータ17を
設けたが、補強用パタン9、スリット16及び電気ヒー
タ17の少なくとも一つを省略してもよい。
(4) In the fourth embodiment, the substrate 2
Although the reinforcing pattern 9, the slit 16 and the electric heater 17 are provided in the first embodiment, at least one of the reinforcing pattern 9, the slit 16 and the electric heater 17 may be omitted.

【0059】[0059]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、基板上
に薄膜金属製の検出素子を備えた流量センサにおいて、
基板を流体通路の幅方向に掛け渡して設け、検出素子を
流体通路の幅方向のほぼ全域にわたって設けるようにし
ている。従って、 流体通路の幅方向における流体の流
速分布が不均一であっても、その不均一な流れを包括し
たかたちで、流体に依存した熱変化が検出素子により応
答性良く検出され、流体の質量流量の測定に供される。
この結果、流体通路の幅方向全域の流速分布を平均化す
るかたちで、比較的簡単な構成で流体流量を安定的に測
定することができるという効果を発揮する。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a flow sensor having a thin-film metal detecting element on a substrate.
The substrate is provided so as to span the width direction of the fluid passage, and the detection element is provided over substantially the entire area in the width direction of the fluid passage. Therefore, even if the flow velocity distribution of the fluid in the width direction of the fluid passage is non-uniform, the fluid-dependent heat change is detected by the detecting element with good responsiveness in a manner encompassing the non-uniform flow, and the fluid mass Used for flow rate measurement.
As a result, it is possible to stably measure the fluid flow rate with a relatively simple configuration by averaging the flow velocity distribution over the entire width direction of the fluid passage.

【0060】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
の発明の構成において、上流側検出素子を温度検出素子
とし、下流側検出素子を発熱素子としている。従って、
流体に依存した熱変化が温度検出素子及び発熱素子によ
り応答性良く検出され、流体の質量流量の測定に供さ
れ、温度検出素子で検出される温度を、発熱素子により
測定される質量流量の補正に供することが可能になる。
この結果、請求項1の発明の効果に加え、質量流量の測
定精度を向上させることができる。
According to the invention described in claim 2, according to claim 1
In the configuration of the present invention, the upstream detection element is a temperature detection element, and the downstream detection element is a heating element. Therefore,
Fluid-dependent heat change is detected with good response by the temperature detection element and the heating element, and is used for measuring the mass flow rate of the fluid.The temperature detected by the temperature detection element is corrected for the mass flow rate measured by the heating element. It becomes possible to offer.
As a result, in addition to the effect of the first aspect, the measurement accuracy of the mass flow rate can be improved.

【0061】請求項3に記載の発明によれば、請求項1
の発明の構成において、上流側及び下流側の検出素子の
両方を発熱素子としている。従って、上流側及び下流側
の発熱素子の間で温度低下の違い(熱変化の差)が生
じ、それに基づいて流体の質量流量を測定することが可
能になる。この結果、請求項1の発明と同等の効果を得
ることができる。
According to the invention described in claim 3, according to claim 1
In the configuration of the present invention, both the upstream and downstream detection elements are heat generating elements. Therefore, a difference in temperature drop (difference in heat change) occurs between the upstream and downstream heating elements, and it is possible to measure the mass flow rate of the fluid based on the difference. As a result, an effect equivalent to that of the first aspect can be obtained.

【0062】請求項4に記載の発明によれば、請求項1
の構成において、上流側及び下流側の検出素子の両方を
温度検出素子としている。従って、上流側及び下流側の
温度検出素子による検出温度の間で温度低下の違いが生
じ、それに基づいて流体の質量流量を測定することが可
能になる。この結果、請求項1の発明と同等の効果を得
ることができる。
According to the invention set forth in claim 4, according to claim 1,
In the above configuration, both the upstream and downstream detection elements are temperature detection elements. Therefore, a difference in temperature drop occurs between the temperatures detected by the upstream and downstream temperature detection elements, and it is possible to measure the mass flow rate of the fluid based on the difference. As a result, an effect equivalent to that of the first aspect can be obtained.

【0063】請求項5に記載の発明によれば、請求項3
の発明の構成において、上流側の発熱素子と下流側の発
熱素子との間に基板にスリットを設けている。従って、
両発熱素子の間がスリットにより分断されることから、
両発熱素子の間の熱変化の差が増幅される。この結果、
請求項3の発明の効果に加え、熱変化の差に基づいて行
われる質量流量の測定精度を向上させることができる。
According to the invention described in claim 5, according to claim 3
In the configuration of the invention, a slit is provided in the substrate between the heating element on the upstream side and the heating element on the downstream side. Therefore,
Since both heating elements are separated by slits,
The difference in thermal change between the two heating elements is amplified. As a result,
In addition to the effect of the third aspect of the present invention, it is possible to improve the measurement accuracy of the mass flow rate performed based on the difference in thermal change.

【0064】請求項6に記載の発明によれば、請求項4
の発明の構成において、上流側及び下流側の温度検出素
子の間に基板にスリットを設けている。従って、両温度
検出素子の間がスリットにより分断されることから、両
温度検出素子で検出される温度の差が増幅される。この
結果、請求項4の発明の効果に加え、検出温度差に基づ
いて行われる質量流量の測定の精度が向上させることが
できる。
According to the invention set forth in claim 6, according to claim 4,
In the configuration of the invention, a slit is provided in the substrate between the upstream and downstream temperature detecting elements. Therefore, since the gap between the two temperature detecting elements is divided by the slit, the difference between the temperatures detected by the two temperature detecting elements is amplified. As a result, in addition to the effect of the invention of claim 4, the accuracy of the measurement of the mass flow rate performed based on the detected temperature difference can be improved.

【0065】請求項7に記載の発明によれば、請求項6
の発明の構成において、上流側の温度検出素子とスリッ
トとの間、及び下流側の温度検出素子とスリットとの間
のそれぞれに各温度検出素子を加熱するためのヒータを
設けている。従って、両温度検出素子が加熱されること
から、温度検出のための感度が高められ、両温度検出素
子により検出される温度の差がより増幅されることにな
る。この結果、請求項6の効果に対し、質量流量の測定
精度を更に向上させることができる。
According to the invention of claim 7, according to claim 6,
In the configuration of the invention, heaters for heating the respective temperature detecting elements are provided between the temperature detecting element on the upstream side and the slit and between the temperature detecting element on the downstream side and the slit, respectively. Therefore, since both the temperature detecting elements are heated, the sensitivity for detecting the temperature is increased, and the difference between the temperatures detected by the two temperature detecting elements is further amplified. As a result, the measurement accuracy of the mass flow rate can be further improved with respect to the effect of the sixth aspect.

【0066】請求項8に記載の発明によれば、請求項1
乃至請求項7の一つの発明の構成において、基板の薄膜
状となる部分に、補強用の薄膜金属を検出素子に沿って
設けている。従って、基板の薄膜状の部分に補強用の薄
膜金属が設けられることから、検出素子の近傍部分が熱
容量を増大させることなく補強され、機械的強度が高め
られる。この結果、請求項1乃至請求項7の一つの発明
の効果に加え、流量検出のための検出素子の部分の耐久
性を高めることができる。
According to the invention of claim 8, according to claim 1,
In one embodiment of the present invention, a thin metal film for reinforcement is provided along a detecting element in a thin film portion of the substrate. Therefore, since the thin-film metal for reinforcement is provided on the thin-film portion of the substrate, the portion near the detection element is reinforced without increasing the heat capacity, and the mechanical strength is increased. As a result, in addition to the effects of one of the first to seventh aspects of the present invention, the durability of the detection element portion for detecting the flow rate can be increased.

【0067】請求項9に記載の発明によれば、請求項1
の発明の流量センサのための製造方法であって、基板上
の検出素子及び表皮膜の上に保護膜を形成し、それら保
護膜及び表皮膜に窓を開けてその窓に異方性エッチング
を施すことにより、窓に対応して基板にVノッチを形成
し、そのVノッチを境に基板を割ることにより、互いに
分割された複数の流量センサを製造するようにしてい
る。従って、製造の最終工程において、個々の流量セン
サを分割するのにダイシングソーを使う必要がなく、基
板を破壊するおそれがない。この結果、複数の流量セン
サを得るために、基板を容易かつ安全に分割することが
できるという効果を発揮する。
According to the ninth aspect of the present invention, the first aspect is provided.
The protective film is formed on the detection element and the surface film on the substrate, a window is opened in the protective film and the surface film, and the window is anisotropically etched. By applying, a V-notch is formed on the substrate corresponding to the window, and the substrate is split at the V-notch, whereby a plurality of flow sensors divided from each other are manufactured. Therefore, there is no need to use a dicing saw to divide the individual flow sensors in the final step of manufacturing, and there is no risk of breaking the substrate. As a result, there is an effect that the substrate can be easily and safely divided to obtain a plurality of flow sensors.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施の形態に係り、流量センサを示す平
面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a flow sensor according to a first embodiment.

【図2】同じく、図1のA−A線に沿った断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG.

【図3】同じく、図1のB−B線に沿った断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view along the line BB of FIG. 1;

【図4】同じく、流量センサの主要部を拡大して示す平
面図である。
FIG. 4 is an enlarged plan view showing a main part of the flow sensor.

【図5】同じく、流量センサの製造方法(第1の工程)
を示す断面図である。
FIG. 5 is also a flow sensor manufacturing method (first step).
FIG.

【図6】同じく、流量センサの製造方法(第2の工程)
を示す断面図である。
FIG. 6 is also a flow sensor manufacturing method (second step).
FIG.

【図7】同じく、流量センサの製造方法(第3の工程)
を示す断面図である。
FIG. 7 is also a flow sensor manufacturing method (third step)
FIG.

【図8】同じく、流量センサの製造方法(第4の工程)
を示す断面図である。
FIG. 8 is also a flow sensor manufacturing method (fourth step).
FIG.

【図9】同じく、流量センサの製造方法(第5の工程)
を示す断面図である。
FIG. 9 is also a flow sensor manufacturing method (fifth step).
FIG.

【図10】同じく、流量センサに係る電気的構成を示す
回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing an electrical configuration according to the flow sensor.

【図11】同じく、流量センサの流量−出力特性を示す
グラフである。
FIG. 11 is a graph showing a flow rate-output characteristic of the flow rate sensor.

【図12】第2の実施の形態に係り、流量センサを示す
平面図である。
FIG. 12 is a plan view showing a flow sensor according to the second embodiment.

【図13】同じく、図13のA−A線に沿った断面図で
ある。
FIG. 13 is a cross-sectional view along the line AA in FIG.

【図14】第3の実施の形態に係り、流量センサを示す
平面図である。
FIG. 14 is a plan view showing a flow sensor according to the third embodiment.

【図15】同じく、図14のA−A線に沿った断面図で
ある。
FIG. 15 is a cross-sectional view along the line AA in FIG.

【図16】第4の実施の形態に係り、流量センサを示す
平面図である。
FIG. 16 is a plan view showing a flow sensor according to a fourth embodiment.

【図17】同じく、図16のA−A線に沿った断面図で
ある。
FIG. 17 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 16;

【図18】同じく、流量センサに係る電気的構成を示す
回路図である。
FIG. 18 is a circuit diagram showing an electrical configuration of the flow sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 流量センサ 2 基板 3 上流側検出素子 4 下流側検出素子 5 流体通路 6 温度検出素子 7 発熱素子 8 薄膜部 9 補強用パタン 16 スリット 17 電気ヒータ 20 流量センサ 30 流量センサ 40 流量センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flow rate sensor 2 Substrate 3 Upstream side detection element 4 Downstream side detection element 5 Fluid passage 6 Temperature detection element 7 Heating element 8 Thin film part 9 Reinforcement pattern 16 Slit 17 Electric heater 20 Flow rate sensor 30 Flow rate sensor 40 Flow rate sensor

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に設けられた薄膜金属よりなる検
出素子と、 前記基板における前記検出素子が設けられる部位の少な
くとも一部を薄膜状にすることとを備え、流体の質量流
量を測定するために、前記基板を流体通路内に配置して
前記検出素子又は前記流体に熱を加え、前記検出素子を
通る流体に依存した熱変化をその検出素子により検出す
るようにした流量センサにおいて、 前記基板を前記流体通路の幅方向に掛け渡して設けるも
のとし、前記検出素子を前記流体通路の幅方向のほぼ全
域にわたって設けたことを特徴とする流量センサ。
1. A method for measuring a mass flow rate of a fluid, comprising: a detecting element made of a thin film metal provided on a substrate; and forming at least a part of a portion of the substrate on which the detecting element is provided in a thin film form. For this, in the flow sensor wherein the substrate is disposed in a fluid passage, heat is applied to the detection element or the fluid, and a heat change depending on the fluid passing through the detection element is detected by the detection element. A flow sensor, wherein a substrate is provided to extend in the width direction of the fluid passage, and the detection element is provided over substantially the entire area in the width direction of the fluid passage.
【請求項2】 請求項1に記載の流量センサにおいて、 前記検出素子は、前記流体の流れに対して上流側に位置
する上流側検出素子及び下流側に位置する下流側検出素
子を含み、 前記上流側検出素子を前記流体の温度を検出するための
温度検出素子とし、前記下流側検出素子を自己発熱させ
るための発熱素子としたことを特徴とする流量センサ。
2. The flow sensor according to claim 1, wherein the detection element includes an upstream detection element positioned upstream and a downstream detection element positioned downstream with respect to the flow of the fluid, A flow sensor, wherein the upstream detection element is a temperature detection element for detecting the temperature of the fluid, and the downstream detection element is a heating element for self-heating.
【請求項3】 請求項1に記載の流量センサにおいて、 前記検出素子は、前記流体の流れに対して上流側に位置
する上流側検出素子及び下流側に位置する下流側検出素
子を含み、 前記上流側検出素子及び前記下流側検出素子の両方を、
自己発熱させるための発熱素子としたことを特徴とする
流量センサ。
3. The flow sensor according to claim 1, wherein the detection element includes an upstream detection element positioned upstream with respect to the flow of the fluid and a downstream detection element positioned downstream with respect to the flow of the fluid. Both the upstream detection element and the downstream detection element,
A flow sensor comprising a heating element for self-heating.
【請求項4】 請求項1に記載の流量センサにおいて、 前記検出素子は、前記流体の流れに対して上流側に位置
する上流側検出素子及び下流側に位置する下流側検出素
子を含み、 前記上流側検出素子及び前記下流側検出素子の両方を温
度検出素子としたことを特徴とする流量センサ。
4. The flow sensor according to claim 1, wherein the detection element includes an upstream detection element positioned upstream with respect to the flow of the fluid and a downstream detection element positioned downstream with respect to the flow of the fluid. A flow sensor, wherein both the upstream detection element and the downstream detection element are temperature detection elements.
【請求項5】 請求項3に記載の流量センサにおいて、 前記上流側に位置する発熱素子と前記下流側に位置する
発熱素子との間において前記基板にスリットを設けたこ
とを特徴とする流量センサ。
5. The flow rate sensor according to claim 3, wherein a slit is provided in the substrate between the heating element located on the upstream side and the heating element located on the downstream side. .
【請求項6】 請求項4に記載の流量センサにおいて、 前記上流側に位置する温度検出素子と前記下流側に位置
する温度検出素子との間において前記基板にスリットを
設けたことを特徴とする流量センサ。
6. The flow sensor according to claim 4, wherein a slit is provided in the substrate between the temperature detection element located on the upstream side and the temperature detection element located on the downstream side. Flow sensor.
【請求項7】 請求項6に記載の流量センサにおいて、 前記上流側に位置する温度検出素子と前記スリットとの
間、及び前記下流側に位置する温度検出素子と前記スリ
ットとの間のそれぞれに、前記各温度検出素子を加熱す
るためのヒータを設けたことを特徴とする流量センサ。
7. The flow rate sensor according to claim 6, wherein the flow rate sensor is provided between the temperature detection element located on the upstream side and the slit, and between the temperature detection element located on the downstream side and the slit. And a heater for heating each of the temperature detecting elements.
【請求項8】 請求項1乃至請求項7の一つに記載の流
量センサにおいて、 前記基板の薄膜状となる部分を補強するために、補強用
の薄膜金属を前記検出素子に沿って前記基板に設けたこ
とを特徴とする流量センサ。
8. The flow sensor according to claim 1, wherein a reinforcing thin film metal is provided along the detection element to reinforce a thin film portion of the substrate. A flow sensor characterized in that the flow sensor is provided in.
【請求項9】 請求項1に記載の流量センサのための製
造方法であって、 前記基板の両面に表皮膜を形成する第1の工程と、 前記表皮膜の上に前記検出素子を形成する第2の工程
と、 前記検出素子及び前記表皮膜の上に保護膜を形成する第
3の工程と、 前記保護膜及び前記表皮膜に異方性エッチング用の窓を
開ける第4の工程と、 前記窓に対して異方性エッチングを施すことにより、前
記窓に対応して前記基板を楔状に彫り込みVノッチを形
成する第5の工程とを備え、前記形成されたVノッチを
境にして前記基板を割ることにより、互いに分割された
複数の流量センサを製造することを特徴とする流量セン
サの製造方法。
9. The manufacturing method for a flow sensor according to claim 1, wherein: a first step of forming a surface film on both surfaces of the substrate; and forming the detection element on the surface film. A second step, a third step of forming a protective film on the detection element and the surface film, a fourth step of opening a window for anisotropic etching in the protective film and the surface film, A fifth step of engraving the substrate in a wedge shape corresponding to the window to form a V notch by performing anisotropic etching on the window, wherein the V notch is formed as a boundary. A method for manufacturing a flow sensor, comprising manufacturing a plurality of flow sensors divided from each other by breaking a substrate.
JP10109207A 1998-04-20 1998-04-20 Flow rate sensor Pending JPH11304560A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10109207A JPH11304560A (en) 1998-04-20 1998-04-20 Flow rate sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10109207A JPH11304560A (en) 1998-04-20 1998-04-20 Flow rate sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11304560A true JPH11304560A (en) 1999-11-05

Family

ID=14504321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10109207A Pending JPH11304560A (en) 1998-04-20 1998-04-20 Flow rate sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11304560A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007114214A (en) * 2007-01-23 2007-05-10 Denso Corp Sensor with thin film structure

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007114214A (en) * 2007-01-23 2007-05-10 Denso Corp Sensor with thin film structure
JP4501942B2 (en) * 2007-01-23 2010-07-14 株式会社デンソー Thin film structure sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3366818B2 (en) Thermal air flow meter
CN101308036B (en) Thermal flowmeter
US6470742B1 (en) Flow sensor
EP2600121B1 (en) Thermal flow meter
WO2017057176A1 (en) Flow rate sensor
JP2000146652A (en) Mass flow sensor
US7287424B2 (en) Thermal type flow measurement apparatus having asymmetrical passage for flow rate measurement
JP7168340B2 (en) thermal flow meter
JP3193872B2 (en) Thermal air flow meter
JPH02259527A (en) Fluid flow rate detection sensor
JPH0829224A (en) Flow rate detection device
US5060511A (en) Intake air quantity measuring apparatus
JPH11304560A (en) Flow rate sensor
JPH04230808A (en) diaphragm sensor
KR102021643B1 (en) Air mass flowmeter
JPH11148849A (en) Fluid detecting sensor
JP3067883B2 (en) Sensor device
JPH102773A (en) Thermal air flow meter
WO2020158155A1 (en) Detection device
JPH06230021A (en) Thermosensible currentmenter and fluidic flow meter using it
JPH10197306A (en) Flow rate sensor
JP2020064071A (en) Flow sensor
JPH0222516A (en) Flow sensor
JPH0493768A (en) Flow velocity sensor
JPH07174600A (en) Flow-velocity sensor and flow-velocity measuring apparatus