(57)【要約】【課題】低コストかつ生産性に優れるフローセンサを提供すること。【解決手段】本発明に係るフローセンサ１は、流体の流れを検出する検出部７が形成されたフローセンサチップ２と、フローセンサチップ２と接合部材９を介して接合され、フローセンサチップ２とともに流体を流す流路４を形成する流路形成部材３と、を備え、接合部材９が、流路４の周囲部９ａと、フローセンサチップ２と流路形成部材３とが重なり合う重なり領域の周辺部９ｂと、に分割して形成されているものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流れを検出する検出部が形成されたフローセンサチップと、
前記フローセンサチップと接合部材を介して接合され、前記フローセンサチップとともに前記流体を流す流路を形成する流路形成部材と、を備え、
前記接合部材が、前記流路の周囲部と、前記フローセンサチップと前記流路形成部材とが重なり合う重なり領域の周辺部と、に分割して形成されているフローセンサ。
【請求項２】
前記重なり領域が矩形状であって、
前記重なり領域の周辺部に形成された前記接合部材が、前記矩形の長辺を２分する第１の中心線に対し線対称に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフローセンサ。
【請求項３】
前記重なり領域が矩形状であって、
前記重なり領域の周辺部に形成された前記接合部材が、前記矩形の短辺を２分する第２の中心線に対し線対称に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフローセンサ。
【請求項４】
前記重なり領域が矩形状であって、
前記重なり領域の周辺部に形成された前記接合部材が、前記矩形の四隅に分割して形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のフローセンサ。
【請求項５】
前記接合部材は、低融点ガラスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフローセンサ。
【請求項６】
流体の流れを検出する検出部が形成されたフローセンサチップと、
前記フローセンサチップと接合部材を介して接合され、前記フローセンサチップとともに前記流体を流す流路を構成する流路形成部材と、を備えたフローセンサの製造方法であって、
前記フローセンサチップ又は前記流路形成部材上に、前記接合部材を、前記流路の周囲部と、前記フローセンサチップと前記流路形成部材とが重なり合う重なり領域の周辺部と、に分割して塗布するステップと、
前記フローセンサチップと前記流路形成部材とを前記接合部材を介して接合するステップと、を備えるフローセンサの製造方法。
【請求項７】
矩形状の前記重なり領域の周辺部において、前記接合部材を、前記矩形の長辺を２分する第１の中心線に対し線対称に、塗布することを特徴とする請求項６に記載のフローセンサの製造方法。
【請求項８】
矩形状の前記重なり領域の周辺部において、前記接合部材を、前記矩形の短辺を２分する第２の中心線に対し線対称に、塗布することを特徴とする請求項６又は７に記載のフローセンサの製造方法。
【請求項９】
矩形状の前記重なり領域の周辺部において、前記接合部材を、前記矩形の四隅に分割して塗布することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載のフローセンサの製造方法。
【請求項１０】
前記接合部材は、低融点ガラスであることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載のフローセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフローセンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体製造装置に使用するガス等の流体の流量を検出する流量測定装置（フローセンサ）として、流体に熱を付与して所定位置における流体の温度差を測定することにより流量を測定する熱式の流量測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
フローセンサaを斜め上方から見下ろした斜視図を図３に示す。フローセンサａは、フローセンサチップ２と、下面３ａがフローセンサチップ２の上面２ａに接合され当該フローセンサチップ２と協働してガス等の被測定流体の微小な流路４を形成する流路形成部材３と、を備える。流路形成部材３は、透明なガラスチップから成る。流路４の両端部には、流路形成部材３の上面３ｂに開口する流体導入口４ａ、流体導出口４ｂが形成されている。つまり、被測定流体（以下「ガス」という）は、流路４の流体導入口４ａから流路４内に導入され流体導出口４ｂから導出される。
【０００４】
フローセンサチップ２は、シリコン基板５を備える。シリコン基板５の上面には、図４及び５に示すように、窒化シリコン又は二酸化シリコンの絶縁膜（薄膜）６が形成されている。絶縁膜６の上面には、流路４の中央位置と対応する位置に流量検出部（センサ部）７が形成されている。流量検出部７は、窒化シリコン又は二酸化シリコンの絶縁膜８により被覆されている。なお、図３において絶縁膜６、８は、流量検出部７を分かりやすくするために透明に描いている。
【０００５】
フローセンサチップ２の上面２ａの中央位置には、流量検出部７の下方位置に空洞状の凹部２ｃが形成されている。これにより、流量検出部７が形成されている絶縁膜６の凹部２ｃを覆う部位は、ダイアフラム形状に形成されて流量検出部７とシリコン基板５とが熱的に遮断される。流量検出部７は、熱式の検出部で絶縁膜６上に例えば白金（Ｐｔ）薄膜でできた発熱素子としてのヒータと、このヒータの上流側及び下流側に等間隔で配置された例えば白金薄膜でできた抵抗素子としての測温素子とにより構成されている。当該流量検出部７のヒータに通電すると、ヒータは、制御回路によりシリコン基板５上に設けられた周囲温度センサ（図示省略）で測定されたガスの温度よりもある一定温度高く加熱され、流路４を流れるガスを加熱する。
【０００６】
流路４にガスが流れないときは、ヒータの上流側と下流側に均一の温度分布が形成され、上流側の測温素子と下流側の測温素子は、略等しい温度に対応する抵抗値を示す。一方、流路４にガスの流れがあるときには、ヒータの上流側と下流側の均一な温度分布が崩れ、上流側の温度が低くなり、下流側の温度が高くなる。そして、上流側の測温素子と下流側の測温素子により構成される例えばホイーストンブリッジ回路により測温素子の抵抗値差つまり温度差を検出して流路４内を流れるガスの流量を測定する。
【０００７】
流量検出部７のヒータ及び測温素子の信号取り出し配線としての各リードパターン７ａ〜７ｃは、フローセンサチップ２の上面２ａとガラスチップ３の下面３ａとの間を通してフローセンサ１の両側方（幅方向）に延出されている。また、ガラスチップ３の長手方向に沿う両側部の中央位置に切欠部３ｃが形成されており、リードパターン７ａ〜７ｃの先端の接続端部を露出させて外部の測定回路に接続可能とされている。
【０００８】
流量検出部７と絶縁膜６，８は、フローセンサチップ２の上面２ａ上に位置し、また、リードパターン７ａ〜７ｃは、フローセンサチップ２の上面２ａとガラスチップ３の下面３ａとの間を通して側方に延出させた状態となる。よって、フローセンサチップ２の上面２ａとガラスチップ３の下面３ａとは、流量検出部７と絶縁膜６，８およびリードパターン７ａ〜７ｃにより、直接接合することができない。
【０００９】
このような構造のフローセンサチップ２の上面２ａとガラスチップ３の下面３ａとを接合し、かつ、流量検出部７及び絶縁膜６，８をフローセンサチップ２の上面２ａに位置させ、リードパターン７ａ〜７ｃは、フローセンサチップ２の上面２ａとガラスチップ３の下面３ａとの間を通して側方に延出させた状態とし、かつ流路４の気密を確保して接合する接合部材として図４及び５に示すように低融点ガラス（例えば、フリットガラス）９を使用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−７０３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
フリットガラス９は、接合するフローセンサチップ２の上面２ａ又はガラスチップ３の下面３ａの一方にスクリーン印刷等によって塗布される。フローセンサチップ２とガラスチップ３とは、当該フリットガラス９を加熱しながら圧力印加することによって接合される。ここで、図６は、フリットガラス９の形成領域を示す平面図である。図６に影付部で示すように、フリットガラス９は接合面の略全面に形成されていた。このフリットガラス９は、高価であるためコスト的に問題があった。また、スクリーン印刷後接合前に、塗布されたフリットガラス９の検査を行う必要がある。全面塗布の場合、検査対象箇所が多いため、検査に時間が掛かり、生産性に劣る問題があった。
【００１２】
本発明は、低コストかつ生産性に優れるフローセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るフローセンサは、
流体の流れを検出する検出部が形成されたフローセンサチップと、
前記フローセンサチップと接合部材を介して接合され、前記フローセンサチップとともに前記流体を流す流路を形成する流路形成部材と、を備え、
前記接合部材が、前記流路の周囲部と、前記フローセンサチップと前記流路形成部材とが重なり合う重なり領域の周辺部と、に分割して形成されているものである。
これにより、低コストかつ生産性に優れるフローセンサを提供することができる。
【００１４】
矩形状の前記重なり領域の周辺部において、前記接合部材が、前記矩形の長辺を２分する第１の中心線に対し線対称に形成されていることが好ましい。また、前記接合部材が、前記矩形の短辺を２分する第２の中心線に対し線対称に形成されていることが好ましい。さらに、前記接合部材が、前記矩形の四隅に分割して形成されていることが好ましい。
前記接合部材は、低融点ガラスであることが好ましい。
【００１５】
本発明に係るフローセンサの製造方法は、
流体の流れを検出する検出部が形成されたフローセンサチップと、
前記フローセンサチップと接合部材を介して接合され、前記フローセンサチップとともに前記流体を流す流路を構成する流路形成部材と、を備えたフローセンサの製造方法であって、
前記フローセンサチップ又は前記流路形成部材上に、前記接合部材を、前記流路の周囲部と、前記フローセンサチップと前記流路形成部材とが重なり合う重なり領域の周辺部と、に分割して塗布するステップと、
前記フローセンサチップと前記流路形成部材とを前記接合部材を介して接合するステップと、を備えるものである。
これにより、低コストかつ生産性に優れるフローセンサを提供することができる。
【００１６】
矩形状の前記重なり領域の周辺部において、前記接合部材を、前記矩形の長辺を２分する第１の中心線に対し線対称に、塗布することが好ましい。また、前記接合部材を、前記矩形の短辺を２分する第２の中心線に対し線対称に、塗布することが好ましい。さらに、前記接合部材を、前記矩形の四隅に分割して塗布することが好ましい。
前記接合部材は、低融点ガラスであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、低コストかつ生産性に優れるフローセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る実施の形態のフローセンサを示す平面図である。
【図２】本発明に係る実施の形態のフローセンサの変形例を示す平面図である。
【図３】一般的なフローセンサを示す斜視透視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図３のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】本発明の課題を説明するための図であって、フリットガラス９の形成領域を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係るフローセンサの実施の形態について説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００２０】
本発明に係るフローセンサ１は、上述のフローセンサａの構成と略同様であるので重複する説明を省略するが、やはりフローセンサチップ２と、流路形成部材であるガラスチップ３と、を備える。特に、本実施の形態のフローセンサ１は、図１に示すように、フリットガラス９が、流路４の周囲に環状に形成された流路周囲部９ａと、矩形上のフローセンサチップ２及びガラスチップ３の四隅に形成されたチップ周辺部９ｂとに分割して形成されていることを特徴とする。
【００２１】
すなわち、フリットガラス９が、流路４の周囲と、フローセンサチップ２とガラスチップ３とが重なり合う領域の周辺と、に離間して形成されている。さらに、チップ周辺部９ｂが矩形上のフローセンサチップ２及びガラスチップ３の四隅に分割して形成されている。なお、図１において絶縁膜６、８は省略されている。
【００２２】
上述の通り、従来は、図６に示すようにフリットガラス９は接合面の略全面に形成されていた。そのため、コスト的に問題があった。また、スクリーン印刷後接合前における塗布されたフリットガラス９の検査において、検査対象箇所が多いため、検査に時間が掛かり、生産性に劣っていた。本実施の形態に係るフローセンサ１は、フリットガラス９が接合面の全面に形成されていないため、フリットガラス９の消費量を低減できる。また、フリットガラス９の塗布領域すなわち検査対象箇所の減少により、検査に要する時間も減り、生産性も向上する。
【００２３】
ここで、流路４の周囲に環状に形成された流路周囲部９ａは、流体の漏れを防止する。従って、流路４の周囲の全体に亘り連続して形成されている必要がある。一方、矩形上のフローセンサチップ２及びガラスチップ３の四隅に形成されたチップ周辺部９ｂは、フローセンサチップ２やガラスチップ３へ外力が加わった場合、その外力を均等に分散させる機能を有している。
【００２４】
ここで、チップ周辺部９ｂが形成されていないと、フローセンサチップ２やガラスチップ３の一方の周辺部へ外力が加わり、両者の間隔が狭くなると、反対側の周辺部では両者の間隔が極端に大きくなり、剥離もしくは破損する恐れがある。チップ周辺部９ｂを設けることにより、これを防止することができる。
【００２５】
また、図１に示すように、４つのチップ周辺部９ｂは、フローセンサチップ２及びガラスチップ３の長手方向の中心線に対して線対称に配置されていることが好ましい。また、４つのチップ周辺部９ｂは、フローセンサチップ２及びガラスチップ３の幅方向の中心線に対しても線対称に配置されていることが好ましい。これにより、より効果的に外力を均等に分散させることができる。
【００２６】
図２は、本発明に係る実施の形態のフローセンサの変形例を示す平面図である。図１における４つのチップ周辺部９ｂのうち、短辺上の２つ同士が連結されたように形成されている。すなわち、必ずしもチップ周辺部９ｂが矩形上のフローセンサチップ２及びガラスチップ３の四隅に分割して形成されている必要はない。図２では、チップ周辺部９ｂが２つに分割して形成されている。このような構成であっても同様の効果を得ることができる。
【００２７】
この場合も、２つのチップ周辺部９ｂは、フローセンサチップ２及びガラスチップ３の長手方向の中心線に対して線対称に配置されている。また、２つのチップ周辺部９ｂは、フローセンサチップ２及びガラスチップ３の幅方向の中心線に対しても線対称に配置されている。
【００２８】
次に、フローセンサ１の製造工程について説明する。
まず、フローセンサチップ２上に形成された白金薄膜をパターニングし、検出部７を形成する。
次に、フリットガラス９を接合するフローセンサチップ２の上面２ａ又はガラスチップ３の下面３ａの一方にスクリーン印刷等によって塗布する。ここで、フリットガラス９は、流路４の周囲と、フローセンサチップ２又はガラスチップ３の四隅とに分割して塗布される。
最後に、フローセンサチップ２、ガラスチップ３とフリットガラス９を加熱しながら、フリットガラス９を圧力印加することによって接合する。
【００２９】
以上説明した通り、本実施の形態では、フリットガラス９が、流路４の周囲に環状に形成された流路周囲部９ａと、矩形上のフローセンサチップ２及びガラスチップ３の四隅に形成されたチップ周辺部９ｂとに分割して形成されている。そのため、低コストかつ生産性に優れるフローセンサを提供することができる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１  フローセンサ
２  フローセンサチップ、２ａ  フローセンサチップの上面、２ｃ  フローセンサチップの凹部
３  ガラスチップ（流路形成部材）、３ａ  ガラスチップの下面、３ｂ  ガラスチップの上面、３ｃ  ガラスチップの切欠部
４  流路、４ａ  流体導入口、４ｂ  流体導出口
５  シリコン基板
６、８  絶縁膜
７  流量検出部
７ａ〜７ｃ  リードパターン
９  フリットガラス（接合部材）、９ａ  流路周囲部、９ｂ  チップ周辺部
ａ  フローセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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