(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定流体の流れに曝されるように配設した基板と、前記基板の一部を矩形状に除去することにより形成した薄膜部と、前記薄膜部に設けた発熱手段と、前記薄膜部に設けた少なくとも第１から第４の温度検出体と、前記第１から第４の温度検出体のそれぞれが接続された第１から第４の配線を備え、前記被測定流体の流れによる前記薄膜部上の温度分布の変化を前記第１から第４の温度検出体で検出することにより、前記被測定流体の流量を検出する熱式流量計において、
前記第１から第４の温度検出体は、前記薄膜部内で前記第１から第４の配線と接続されており、
前記第１から第４の配線は、前記薄膜部の端部の４辺のうち前記被測定流体の流れに沿った辺を通って前記薄膜部外に引き出され、且つ、前記薄膜部の端部の４辺のうち流体の流れに交差する辺を通る２つの線により挟まれた領域において前記第１から第４の配線が結線されることによってブリッジ回路が形成されたことを特徴とする熱式流量計。
【請求項２】
請求項１記載の熱式流量計において、
前記発熱手段は、電流を流すことにより発熱する発熱抵抗体であり、
前記被測定流体の流れに沿い且つ前記発熱抵抗体の中心を通る中心線により分割される領域のうち、一方の領域側において、前記発熱抵抗体と前記薄膜部内で接続された第５の配線が前記薄膜部外に引き出され、他方の領域側において、前記第１から第４の配線が前記薄膜部外に引き出されていることを特徴とする熱式流量計。
【請求項３】
請求項２記載の熱式流量計において、
前記第５の配線は、前記薄膜部外に引き出されたのち、前記薄膜部に対して前記流れの上流側または下流側を通る様に延設されたことを特徴とする熱式流量計。
【請求項４】
請求項３記載の熱式流量計において、
前記薄膜部外に引き出された前記第５の配線のうち前記薄膜部に近い方の配線を低電位、前記薄膜部から遠い方の配線を高電位としたことを特徴とする熱式流量計。
【請求項５】
請求項２記載の熱式流量計において、
前記ブリッジ回路の中間電圧を取り出す検出配線が前記第１から第４の配線のいずれかに電気的に接続されており、
前記検出配線を前記薄膜部に対して前記流れの上流側または下流側を通るように延設したことを特徴とする熱式流量計。
【請求項６】
請求項５記載の熱式流量計において、
前記ブリッジ回路に電圧を供給する２つの電圧供給配線が前記第１から第４の配線のいずれかに電気的に接続されており、
前記検出配線を前記２つの電圧供給配線で作られる領域に延設したことを特徴とする熱式流量計。
【請求項７】
請求項１記載の熱式流量計において、
前記発熱手段は、電流を流すことにより発熱する発熱抵抗体であり、
前記被測定流体の流れに沿い且つ前記発熱抵抗体の中心を通る中心線により分割される領域のうち、
一方の領域側において、前記発熱抵抗体接続された一端の配線が前記薄膜部外に引き出され、
他方の領域側において、前記第１から第４の配線および前記発熱抵抗体に接続された他端の配線が前記薄膜部外に引き出されていることを特徴とする熱式流量計。
【請求項８】
請求項７記載の熱式流量計において、
前記発熱抵抗体の両端に接続された配線のうち、前記他方の領域側において前記薄膜部外に引き出される側の配線を低電位、他方の配線を高電位としたことを特徴とする熱式流量計。
【請求項９】
請求項１記載の熱式流量計において、
前記発熱手段は、前記第１から第４の温度検出体であることを特徴とする熱式流量計。
【請求項１０】
請求項９記載の熱式流量計において、
前記薄膜部内で前記第１から第４の温度検出体に接続される前記第１から第４の配線が、前記薄膜部の端部の４辺のうち前記流体の流れに沿った２辺の両辺から前記薄膜部の外に引き出され、且つ、前記薄膜部の端部の４辺のうち流体の流れに交差する辺を通る２つの線により挟まれた領域において、前記第１から第４の配線が結線されることによりブリッジ回路が形成されたことを特徴とする熱式流量計。
【請求項１１】
請求項１記載の熱式流量計において、
前記基板に半導体集積回路からなる温度検出回路を形成し、
前記温度検出回路は、前記第１から第４の配線を結線することにより形成された前記ブリッジ回路に接続されていることを特徴とする熱式流量計。
【請求項１２】
請求項２記載の熱式流量計において、
前記基板に半導体集積回路からなるヒータ温度制御回路を形成し、前記第５の配線が前記ヒータ温度制御回路に接続されていることを特徴とする熱式流量計。
【請求項１３】
請求項９または請求項１０記載の熱式流量計において、
前記基板に半導体集積回路からなるヒータ温度制御回路を形成し、前記第１から第４の配線のいずれかに接続されていることを特徴とする熱式流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被計測流体中の流量を測定する熱式流量計に係り、特に、自動車の内燃機関の吸入空気流量や排ガス流量の測定に好適な熱式流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの内燃機関の吸入空気量を検出する空気流量計として、質量流量を直接測定できる熱式の空気流量計が主流になっている。
【０００３】
近年では、ＭＥＭＳ技術を用いてシリコン（Ｓｉ）などの半導体基板上に熱式流量計のセンサ素子を製造するものが提案されている。このような半導体タイプのセンサ素子は、半導体基板の一部を矩形状に除去した空洞部を形成し、この空洞部に形成した数ミクロンの電気絶縁膜上に発熱抵抗体を形成している。発熱抵抗体の近傍の上流側と下流側に対となる温度センサ（感温抵抗体）を形成し、空気が流れることにより発生する発熱抵抗体の上流側と下流側の温度差から流量を検出することができる。また、この方式によれば、順流と逆流の判別も可能である。さらに、発熱抵抗体の大きさは数百マイクロメートルと微細であり、薄膜状に形成されることから、熱容量が小さく高速応答・低消費電力・小型化が可能である。
【０００４】
センサ素子に関連する従来技術として、特許文献１、特許文献２に記載のものがある。特許文献１には、半導体センサ素子と制御回路チップとターミナル素材をモールド成型により一体化することにより、部品数の削減及び低コスト化を図っている。また、特許文献２では、薄膜部の配線パターンの引き出し方により、流量の検出感度の改善を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−６７５２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０７４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示される熱式流量計のセンサ素子は、制御回路やリード等とを射出成形により一体成形することでモールド材によって覆われる構造である。モールド材としては、エポキシ系樹脂等が用いられる。しかし、モールド材でセンサ素子を覆うと、成形時の応力や、熱式流量計が設置される環境の温度が変化したときのモールド材の熱膨張、熱収縮により、センサ素子に大きな応力が加わる。特許文献１では、センサ素子のおよそ半分の部位がモールド材によって覆われている。熱式流量計の組み立て時の製造誤差を低減という観点からは、センサ素子の広範囲をモールド材で覆うことが有効である。しかし、センサ素子の広範囲をモールド材で覆うことによりさらにモールド材による応力が増加してしまう。
【０００７】
また、センサ素子の部品コストを低減するためにはセンサ素子の小型化も必要である。射出成型技術は製造精度に優れ、大量生産が容易であることから小型化したセンサ素子の実装方法として有効である。しかし、センサ素子を小型化すると、センサ素子の全体面積に対するセンサ素子の空洞部の領域が相対的に大きくなりセンサ素子の応力に対する変形が大きくなる。
【０００８】
また、センサ素子に応力が加わると、センサ素子上に形成した配線に応力が加わり配線の抵抗値が変動する。特に、温度検出素子に接続された配線は、抵抗の微小変化で温度検出精度に大きな誤差を与える。特に熱式流量計の低流量の測定精度が悪化することになる。
【０００９】
特許文献２に記載の熱式流量計では、センサ素子の薄膜部に形成した温度検出体の配線が薄膜部の角を交差しないように引き出すことにより薄膜部の耐圧力性を向上している。しかし、特許文献２には、薄膜部の耐圧力性に関して述べられているが、配線が受ける応力については検討がされておらず、応力が加わることで配線の抵抗値が変動することによる測定精度の悪化については何ら検討がされていない。
【００１０】
本発明の目的は、測定精度を向上した熱式流量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の熱式流量計は、被測定流体の流れに曝されるように配設した基板と、前記基板の一部を矩形状に除去することにより形成した薄膜部と、前記薄膜部に設けた発熱手段と、前記薄膜部に設けた少なくとも第１から第４の温度検出体と、前記第１から第４の温度検出体のそれぞれが接続された第１から第４の配線を備え、前記被測定流体の流れによる前記薄膜部上の温度分布の変化を前記第１から第４の温度検出体で検出することにより、前記被測定流体の流量を検出する熱式流量計において、前記第１から第４の温度検出体は、前記薄膜部内で前記第１から第４の配線と接続されており、前記第１から第４の配線は、前記薄膜部の端部の４辺のうち前記被測定流体の流れに沿った辺を通って前記薄膜部外に引き出され、且つ、前記薄膜部の端部の４辺のうち流体の流れに交差する辺を通る２つの線により挟まれた領域において前記第１から第４の配線が結線されることによってブリッジ回路が形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、測定精度を向上した熱式流量計を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施例におけるセンサ素子を示す平面図である。
【図２】第１の実施例におけるセンサ素子を示す断面図である。
【図３】センサ素子の駆動・検出回路を示す回路図である。
【図４】第１の実施例における薄膜部周辺の詳細図である。
【図５】上流側温度センサと下流側温度センサから成るブリッジ回路の詳細図である。
【図６】センサ素子の基板の応力分布の解析結果の概略図である。
【図７】第２の実施例におけるセンサ素子を示す平面図である。
【図８】第２の実施例におけるセンサ素子の駆動・検出回路を示す回路図である。
【図９】第２の実施例における薄膜部周辺の詳細図である。
【図１０】第３の実施例におけるセンサ素子を示す平面図である。
【図１１】第３の実施例における薄膜部周辺の詳細図である。
【図１２】第４の実施例におけるセンサ素子を示す平面図である。
【図１３】第４の実施例におけるセンサ素子の駆動・検出回路を示す回路図である。
【図１４】第４の実施例における薄膜部周辺の詳細図である。
【図１５】第５の実施例におけるセンサ素子を示す平面図である。
【図１６】第５の実施例における薄膜部周辺の詳細図である。
【図１７】第６の実施例におけるセンサ素子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明に係る第１の実施例について以下説明する。
【００１６】
本実施例による熱式流量計のセンサ素子１の構成を図１、図２により説明する。センサ素子１の基板２は被測定流体である空気の空気流６に曝されるように配設しており、基板２は、シリコンやセラミック等の熱伝導率の良い材料で構成される。そして、基板２上に電気絶縁膜３ａを形成し、基板２を裏面からエッチングすることで空洞部を形成し薄膜部４を形成する。
【００１７】
薄膜部４上の電気絶縁膜３ａの中心付近の表面には発熱手段としての発熱抵抗体５を形成する。さらに薄膜部４上には、発熱抵抗体５の上流側に上流側温度センサ８ａ、８ｂ、発熱抵抗体５の下流側に下流側温度センサ９ａ、９ｂを形成する。上流側温度センサ８ａ、８ｂは発熱抵抗体５の中心に対して空気流６の上流側、下流側温度センサ９ａ、９ｂは発熱抵抗体５の中心に対して空気流６の下流側であれば良い。センサ素子１の最表面は電気絶縁膜３ｂによって覆われ、電気絶縁膜３ｂは電気的絶縁を行う他、保護膜としても働く。薄膜部４の外部の電気絶縁膜３ａ上には、空気流６の温度に応じて抵抗値が変化する感温抵抗体１０を配置する。
【００１８】
これら発熱抵抗体５、上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂ、感温抵抗体１０は温度によって抵抗値が変化する比較的抵抗温度係数が大きい材料で形成する。例えば、不純物をドープした多結晶シリコンや単結晶シリコンなどの半導体材料、また白金、モリブデン、タングステン、ニッケル合金などの金属材料などの他、熱伝対やサーミスタなどを用いることができる。
【００１９】
また、電気絶縁膜３ａ、３ｂは二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）や窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）の他、これらを複合した積層膜により約２ミクロン厚の薄膜状に形成し、熱絶縁効果が十分に得られる構造とする。
【００２０】
さらにセンサ素子１の端部には、発熱抵抗体５、上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂ、感温抵抗体１０を駆動・検出回路へ接続するための電極パッド１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇを設ける。尚、これらの電極パッドはアルミなどで形成する。
【００２１】
発熱抵抗体５と電極パッド１３ｂ、１３ｃは配線１８ａ、１８ｂにより接続される。また、上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂはブリッジ回路となるようにセンサ素子１の基板２上で結線されている。上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂによって構成されたブリッジ回路には、基準電圧の供給および差電圧の検出のために配線１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆが接続される。さらに配線１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆは電極パッド１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇに接続される。
【００２２】
本発明の実施例である熱式流量計は、以下のように動作する。図２に示したセンサ素子１の断面構成と共に示した温度分布１４はセンサ素子１の表面温度の分布である。温度分布１４の実線は無風時の薄膜部４の温度分布を示す。発熱抵抗体５は、空気流６の温度よりもΔＴｈ高くなるように加熱する。温度分布１４の破線は、空気流６が流れたときの薄膜部４の温度分布である。空気流６が流れることにより、発熱抵抗体５の上流側は空気流６により冷却され温度が下がり、下流側は発熱抵抗体５を通過し加熱された空気が流れることから温度が上がる。したがって、上流側温度センサ８ａ、８ｂと下流側温度センサ９ａ、９ｂとによって発熱抵抗体５の上流側と下流側の温度差ΔＴｓを測定することにより流量が計測される。
【００２３】
次に、センサ素子１の駆動・検出回路について説明する。図３にセンサ素子１の駆動・検出回路を示す。発熱抵抗体５と抵抗体１１とから成る直列回路と、感温抵抗体１０と抵抗体１２とから成る直列回路とを並列に接続したブリッジ回路を構成する。このブリッジ回路の各直列回路の中間電圧を取り出し、増幅器１５に接続する。増幅器１５の出力は、トランジスタ１６のベースに接続する。トランジスタ１６のコレクタは電源ＶＢに接続し、エミッタは発熱抵抗体５と感温抵抗体１０に接続する。また、抵抗体１１と抵抗体１２の間は基準電位に接続するか、または接地電位に接続する。発熱抵抗体５と抵抗体１１と感温抵抗体１０と抵抗体１２の抵抗バランスを適宜設定することにより、発熱抵抗体５の温度Ｔｈは空気流６の温度Ｔａに対して一定温度ΔＴｈ（＝Ｔｈ−Ｔａ）高くなるように制御される。
【００２４】
本実施例では、ヒータ温度制御回路として、増幅器１５およびトランジスタ１６により発熱抵抗体５の加熱温度を制御する構成としているが、ブリッジ回路の差電圧を検出し、検出した差電圧に応じた電流を発熱抵抗体５に供給する構成であれば良い。例えば、ブリッジ回路の差電圧をＡＤ変換器でデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号に対し補正を加えたのち、ＤＡ変換により電圧または電流に変換し発熱抵抗体５の加熱電流を制御する構成でもよい。
【００２５】
上流側温度センサ８ａと下流側温度センサ９ｂとからなる直列回路と、下流側温度センサ９ａと上流側温度センサ８ｂとからなる直列回路とを並列に接続したブリッジ回路を構成し、各直列回路に基準電圧Ｖｒｅｆを印加する。空気流６により上流側温度センサ８ａ、８ｂと下流側温度センサ９ａ、９ｂとに温度差が発生すると、ブリッジ回路の抵抗バランスが変化して差電圧が発生する。この差電圧を増幅器１７によって検出し空気流量に応じた出力が得られる。
【００２６】
本実施例における薄膜部４の周辺の配線の構成について図４を用いて詳細に説明する。上流側温度センサ８ａの一端に接続された配線１９ａと、上流側温度センサ８ａの他端に接続された配線１９ｄを備える。また、上流側温度センサ８ｂの一端に接続された配線１９ｂと、上流側温度センサ８ｂの他端に接続された配線１９ｃを備える。また、下流側温度センサ９ａの一端に接続された配線２０ａと、上流側温度センサ９ａの他端に接続された配線２０ｄを備える。また、下流側温度センサ９ｂの一端に接続された配線２０ｂと、下流側温度センサ９ｂの他端に接続された配線２０ｃを備える。配線１９ａと配線１９ｄで第１の配線を構成し、配線１９ｂと配線１９ｃで第２の配線を構成し、配線２０ａと配線２０ｄで第３の配線を構成し、配線２０ｂと配線２０ｃで第４の配線を構成する。なお、第１〜第４の配線は薄膜部４内で上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂと接続されている。
【００２７】
これらの第１〜第４の配線が薄膜部４の端部の４辺（辺４ａ、辺４ｂ、辺４ｃ、辺４ｄ）のうち空気流６の流れに沿った辺４ａを通り薄膜部４の外に引き出され、且つ薄膜部４の端部の４辺のうち流体の流れに交差する２辺（辺４ｃ、辺４ｄ）を通る２つの線Ｙ１、Ｙ２により挟まれた領域において、第１〜第４の配線が結線され、ブリッジ回路が形成されて成るように構成する。
【００２８】
上記第１〜第４の配線によるブリッジ回路の接続方法について図５を用いて説明する。下流側温度センサ９ａと上流側温度センサ８ｂは、第３配線を成す配線２０ａと第２配線を成す配線１９ｂを接続することにより直列接続される。また、上流側温度センサ８ａと下流側温度センサ９ｂは、第１配線を成す配線１９ａと第４配線を成す配線２０ｂを接続することにより直列接続される。下流側温度センサ９ａと上流側温度センサ８ａは、第３の配線を成す配線２０ｄと第１の配線を成す配線１９ｄを介して接続されている。また、上流側温度センサ８ｂと下流側温度センサ９ｂは、第２の配線を成す配線１９ｃと第４の配線を成す配線２０ｃを介して接続されている。このように第１から第４の配線が結線されブリッジ回路と成る。
【００２９】
ただし、これらの第１から第４の配線を温度検出のためのブリッジ回路として結線するには、第１から第４の配線のうちいずれかの配線を交差させる必要がある。本実施形態では、図４に示すように、配線１９ｂと配線２０ａを接続するために、他の層に形成した配線２１ｃを用いている。配線２１ｃとしては、アルミ配線などを用い比較的抵抗率が低い金属材料を用いることが望ましい。
【００３０】
上記の上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂおよびこれらを接続する配線１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、配線２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、薄膜部４の端部の４辺のうち空気流６の流れ方向に交差する２辺（辺４ｃ、辺４ｄ）を通る２つの線Ｙ１、Ｙ２により挟まれた領域内に配置している。言いかえれば、上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂおよびこれらを接続する配線１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、配線２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを含んで形成される閉ループが、薄膜部４の端部の４辺のうち空気流６の流れ方向に交差する２辺（辺４ｃ、辺４ｄ）を通る２つの線Ｙ１、Ｙ２により挟まれた領域内に位置する構成である。
【００３１】
上記のように構成したブリッジ回路には、配線１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆが接続されブリッジ回路への電源供給と、ブリッジ回路の差動電圧を取り出している。配線１８ｃからは基準電圧Ｖｒｅｆが供給され、配線１８ｆは接地電位に接続され、配線１８ｄと配線１８ｆにより差動電圧を取り出している。さらに具体的には、配線１８ｃは配線１９ｄと配線２０ｄのいずれかの部分に接続され、配線１８ｆは配線１９ｃと配線２０ｃのいずれかの部分に接続され、配線１８ｄは配線２０ａと配線１９ｂのいずれかの部分に接続され、配線１８ｅは、配線１９ａと配線２０ｂのいずれかの部分に接続されている。
【００３２】
ただし、これらの配線１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆをブリッジ回路に接続するためには、他の配線と交差させる必要がある。本実施形態では、図４に示すように配線１８ｃをブリッジ回路に接続するために他の層に形成した配線２１ａを用いている。また、配線１８ｆをブリッジ回路に接続するために他の層に形成した配線２１ｂを用いている。配線２１ａおよび配線２１ｂとしては、アルミ配線などを用い比較的抵抗率が低い金属材料を用いることが望ましい。
【００３３】
本実施例における構成により得られる効果について、以下説明する。
【００３４】
図６は、本実施例におけるセンサ素子１が、他の支持部材に接着固定されたときに受けるセンサ素子１の基板２の応力分布の解析結果の概略図を示す。図６の応力分布は、センサ素子１の周囲を樹脂で覆うことにより固定され、センサ素子１と樹脂の熱膨張の違いによりセンサ素子１の上端２２ａとセンサ素子１の下端２２ｂの２方から引っ張られた状態を想定している。センサ素子１がこのように引っ張られたときの応力は、薄膜部４の端部の角部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄにおいて応力集中が発生する。また、センサ素子１の周辺部も樹脂により接着されているため比較的応力が大きくなる。
【００３５】
上記の応力分布において、線Ｙ１と線Ｙ２に挟まれた領域と、その他の領域とで比較すると、線Ｙ１と線Ｙ２によって挟まれる領域の方が、応力が小さいことが分かる。したがって、前述した上流側温度センサ８ａ、８ｂと下流側温度センサ９ａ、９ｂおよびこれらを接続する配線１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、配線２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを含んで形成される閉ループが線Ｙ１と線Ｙ２に挟まれた領域に位置するように形成することにより、これらの配線が受ける応力を低減することができる。応力が上記配線へ与える影響としては、ピエゾ抵抗変化、ストレスによる配線の劣化が起きる。
【００３６】
本実施例の構成とすることにより、ブリッジ回路の閉ループを成す配線１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、配線２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが受ける応力を低減することができる。これにより、上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂの温度差の検出精度を高めることが可能であり、高精度な熱式流量計が得られる。特に、低流量の検出については検出電圧が微小であることからより効果が得られる。
【００３７】
本実施例において、前記第１から第４配線を形成する材料としては、上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂに用いられる材料と同一の材料を用いることができる。また、上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂに用いられる材料とは異なる材料で形成しても良い。例えば配線２１ｃのように複数の材料で構成することもできる。この場合の配線１９ｂの領域は、上流側温度センサ８ｂに接続される部分から、配線１８ｄがブリッジ回路の閉ループに接続される部分までとなり配線２１ｃを含むことになる。
【００３８】
本実施形態では図４に示すように第１の配線（配線１９ａ、配線１９ｄ）、第２の配線（配線１９ｂ、配線１９ｃ）、第３の配線（配線２０ａ、配線２０ｄ）、第４の配線（配線２０ｂ、配線２０ｃ）のすべての配線を薄膜部４の外に引き出す構成としているが、他の方法としては、例えば第１配線を成す配線１９ｄと第３配線を成す配線２０ｄを薄膜部４の内部で結線することもできる。すなわち、第１から第４の配線の各々の配線の少なくとも２本の配線のうち一方の配線が前記薄膜部４の外に引き出され、他方の配線は前記薄膜部４の内部で他の配線に接続される構成でも良い。
【００３９】
ただし、配線２１ａのように他の層に形成した配線を用いる場合については、配線２１ａは薄膜部４の外に位置する方が望ましい。これは、複数の層に形成した配線を接続する接続部分においては、ストレスにより接続部の界面に空洞（ボイド）が発生するなど、接触抵抗が増加また断線する可能性が高い。特に高温に曝されると影響が顕著になる。そのため、複数の層に形成した配線の接続部は、高温となる薄膜部４を避けるようにした方が望ましい。
【００４０】
さらに本実施例においては上記に加えて以下のように構成することが望ましい。図４の構成図において、空気流６の流れに沿い、且つ発熱抵抗体５の中心を通る中心線Ｘにより分割される領域のうち、一方の領域側において発熱抵抗体５に接続された第５の配線（配線１８ａ、配線１８ｂ）が薄膜部４の外へ引き出され、他方の領域側において、第１〜第４の配線（配線１９ａ〜１９ｄ、配線２０ａ〜２０ｄ）が薄膜部４の外へ引き出されてなるように構成する。この構成とすることにより、第１から第４の配線と、第５の配線が異なる側から引き出されるため、配線の線幅を広く形成し配線抵抗体を小さくすることが容易になる。第１から第４の配線の抵抗値が小さくなることにより、配線抵抗が小さくなり応力による抵抗変化の影響を更に低減できるとともに、配線抵抗の電圧降下による温度検出感度の低下を低減することができる。また、第５の配線の抵抗値が小さくなることにより、第５の配線による電力損失および発熱が低減でき低消費電力化に有効である。また、第５の配線には、発熱抵抗体５を駆動するため電圧が供給されており、この電圧により発生する電気的なノイズの影響が、第１から第４の配線に影響を及ばないように、第５の配線と第１から第４の配線との距離を離し電気的なカップリングを低減する構成とすることができる。
【００４１】
第５の配線は、発熱抵抗体５に接続されて、発熱抵抗体５に電流を流すために用いられる他、発熱抵抗体５の抵抗変化を検出し、発熱抵抗体５の温度制御をするために用いることもできる。
【００４２】
また、第５の配線は、発熱抵抗体５の高電位側と低電位側の両端に接続され、少なくとも高電位側に接続される配線（配線１８ｂ）と低電位側に接続される配線（配線１８ａ）２本の配線から成る。第５の配線を形成する材料としては、発熱抵抗体５や上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂに用いられる材料と同一の材料を用いることもできる他、材料とは異なる材料で形成してもよく、また、複数の材料で構成することもできる。
【００４３】
更に、センサ素子１基板２上にブリッジ回路の中間電圧を取り出す配線（配線１８ｃ、配線１８ｄ、配線１８ｅ、配線１８ｆ）を設け、これらの配線を、薄膜部４に対して空気流６の下流側を通るように延設した場合、以下のように構成することが望ましい。ブリッジ回路に電圧を供給する２つの電圧供給配線（配線１８ｃ、配線１８ｆ）を設け、検出配線（配線１８ｄ、配線１８ｅ）が２つの電圧供給配線（配線１８ｃ、配線１８ｆ）に挟まれる部位をもつ、すなわち、２つの電圧供給配線（配線１８ｃ、配線１８ｆ）で作られる領域に延設されている。２つの電圧供給配線は、接地電位または固定電位に接続することができ、このような構成により、検出配線（配線１８ｄ、配線１８ｅ）が接地電位または固定電位の配線（配線１８ｃ、配線１８ｆ）に囲まれ、発熱抵抗体５および、発熱抵抗体５に接続される配線１８ｂから発生する電気的なノイズや、外部環境からの電磁波の混入を低減することができ、高精度化に有利である。
【実施例２】
【００４４】
本発明に係る第２の実施例について以下説明する。本実施例では、第１の実施例と異なる構成についての説明とし、第１の実施例と同様な構成については符号を同じくして説明を省略する。
【００４５】
本実施例による熱式流量計のセンサ素子２４の構成を図７により説明する。図７は、センサ素子２４を示す平面図である。薄膜部４上の中心付近には発熱手段としての発熱抵抗体５を形成する。さらに薄膜部４上に、発熱抵抗体５の上流側に上流側温度センサ８ａ、８ｂ、発熱抵抗体５の下流側に下流側温度センサ９ａ、９ｂを形成する。上流側温度センサ８ａ、８ｂは発熱抵抗体５の中心に対して空気流６の上流側、下流側温度センサ９ａ、９ｂは発熱抵抗体５の中心に対して空気流６の下流側に配置する。薄膜部４の外部の電気絶縁膜３ａ上には、空気流６の温度に応じて抵抗値が変化する感温抵抗体１０を配置する。
【００４６】
さらにセンサ素子２４の端部には、発熱抵抗体５、上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂ、感温抵抗体１０を駆動・検出回路へ接続するため電極パッド１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇを設ける。
【００４７】
発熱抵抗体５と電極パッド１３ｂ、１３ｃは配線１８ａ、１８ｂにより接続される。また、上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂはブリッジ回路となるように結線されている。上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂによって構成されたブリッジ回路には、基準電圧の供給および差電圧を検出するために配線１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆが接続さる。さらに配線１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆは電極パッド１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇに接続される。
【００４８】
次に、センサ素子２４の駆動・検出回路について図８を用いて説明する。
【００４９】
抵抗体１１と発熱抵抗体５とから成る直列回路と、抵抗体１２と感温抵抗体１０とから成る直列回路とを並列に接続したブリッジ回路を構成する。このブリッジ回路の各直列回路の中間電圧を取り出し、増幅器１５に接続する。増幅器１５の出力は、トランジスタ１６のベースに接続する。トランジスタ１６のコレクタは電源ＶＢに接続し、エミッタは抵抗体１１と抵抗体１２に接続する。また、発熱抵抗体５と感温抵抗体１０の間は接地電位に接続する。発熱抵抗体５と抵抗体１１と感温抵抗体１０と抵抗体１２の抵抗バランスを適宜設定することにより、発熱抵抗体５の温度Ｔｈは空気流６の温度Ｔａに対して一定温度ΔＴｈ（＝Ｔｈ−Ｔａ）高くなるように制御される。
【００５０】
上流側温度センサ８ａと下流側温度センサ９ｂとからなる直列回路と、下流側温度センサ９ａと上流側温度センサ８ｂとからなる直列回路とを並列に接続したブリッジ回路を構成し、各直列回路に基準電圧Ｖｒｅｆを印加する。空気流６により上流側温度センサ８ａ、８ｂと下流側温度センサ９ａ、９ｂとに温度差が発生すると、ブリッジ回路の抵抗バランスが変化して差電圧が発生する。この差電圧から増幅器１７によって空気流量に応じた出力が得られる。
【００５１】
本実施例における薄膜部４の周辺の配線の構成について図９を用いて詳細に説明する。上流側温度センサ８ａの一端に接続された配線１９ａと、上流側温度センサ８ａの他端に接続された配線１９ｄを備える。また、上流側温度センサ８ｂの一端に接続された配線１９ｂと、上流側温度センサ８ｂの他端に接続された配線１９ｃを備える。また、下流側温度センサ９ａの一端に接続された配線２０ａと、上流側温度センサ９ａの他端に接続された配線２０ｄを備える。また、下流側温度センサ９ｂの一端に接続された配線２０ｂと、下流側温度センサ９ｂの他端に接続された配線２０ｃを備える。配線１９ａと配線１９ｄで第１の配線を構成し、配線１９ｂと配線１９ｃで第２の配線を構成し、配線２０ａと配線２０ｄで第３の配線を構成し、配線２０ｂと配線２０ｃで第４の配線を構成する。そしてこれらの第１〜第４の配線が薄膜部４の端部の４辺（辺４ａ、辺４ｂ、辺４ｃ、辺４ｄ）のうち空気流６の流れに沿った辺４ｂを通り薄膜部４の外に引き出され、且つ薄膜部４の端部の４辺のうち流体の流れに交差する２辺（辺４ｃ、辺４ｄ）を通る２つの線Ｙ１、Ｙ２により挟まれた領域において、第１〜第４の配線が結線され、ブリッジ回路が形成されてなるように構成する。
【００５２】
第１の実施例と異なる構成は、第１から第４の配線を薄膜部４の端部の辺４ａに対向する辺４ｂから引き出している点である。本実施例においても、上記の上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂおよびこれらを接続する配線１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、配線２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、薄膜部４端部の４辺のうち流体の流れに交差する２辺（辺４ｃ、辺４ｄ）を通る２つの線Ｙ１、Ｙ２により挟まれた領域内に配置している。言いかえれば、上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂおよびこれらを接続する配線１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、配線２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを含んで形成される閉ループが、薄膜部４端部の４辺のうち流体の流れに交差する２辺（辺４ｃ、辺４ｄ）を通る２つの線Ｙ１、Ｙ２により挟まれた領域内に位置する構成である。
【００５３】
さらに本実施例においては上記に加えて以下のように構成することが望ましい。図９の構成図において、空気流６の流れに沿い、且つ発熱抵抗体５の中心を通る中心線Ｘにより分割される領域のうち、一方の側において発熱抵抗体５に接続された第５の配線（配線１８ａ、配線１８ｂ）が薄膜部４の外へ引き出され、他方の側において、第１〜第４の配線が薄膜部４の外へ引き出されてなるように構成する。この構成とすることにより、第１から第４の配線と、第５の配線が異なる側から引き出されるため、配線の線幅を広く形成し配線抵抗体を小さくすることが容易になる。前記第１から第４の配線の抵抗値が小さくなることにより、配線抵抗が小さくなり応力による抵抗変化の影響を更に低減できるとともに、配線抵抗の電圧降下による温度検出感度の低下を低減することができる。
【００５４】
更に図７に示すように、第５の配線（配線１８ａ、配線１８ｂ）が薄膜部４の外側へ引き出されたのち薄膜部４に対して空気流６の上流側を通るように延設する構成としている。この場合、以下のように構成することが望ましい。少なくとも２本の配線からなる第５の配線（配線１８ａ、配線１８ｂ）のうち薄膜部４に近い方の配線（配線１８ｂ）を低電位、薄膜部４から遠い方の配線（配線１８ａ）を高電位となるように構成する。具体的には、図８の回路図に示すように、配線１８ｂは接地電位に接続し、配線１８ａは抵抗体１１に接続し、電流が流れる方向が配線１８ａから配線１８ｂに向かうように構成する。これにより、低電位側の配線１８ｂを接地電位とすることができ、こうすることにより、高電位側の配線１８ａと、薄膜部４との間に接地電位に接続した配線１８ｂを設けることができる。これにより高電位側の配線１８ａから発生する電気的なノイズが、薄膜部４に形成された上流側温度センサ８ａ、８ｂなどへ伝わることを低減することができ、高精度化に有利である。
【００５５】
本実施形態では、第５の配線（配線１８ａ、配線１８ｂ）を薄膜部４に対して空気流６の上流側に延設しているが、薄膜部４に対して空気流６の下流側に延設する構成でも良い。
【実施例３】
【００５６】
本発明に係る第３の実施例について以下説明する。本実施例では、第１の実施例と異なる構成についての説明とし、第１の実施例と同様な構成については符号を同じくして説明を省略する。
【００５７】
本実施例による熱式流量計のセンサ素子２５の構成を図１０により説明する。図１０は、センサ素子２５を示す平面図である。薄膜部４上の中心付近には発熱手段としての発熱抵抗体５を形成する。さらに薄膜部４上には、発熱抵抗体５の上流側に上流側温度センサ８ａ、８ｂ、発熱抵抗体５の下流側に下流側温度センサ９ａ、９ｂを形成する。上流側温度センサ８ａ、８ｂは発熱抵抗体５の中心に対して空気流６の上流側、下流側温度センサ９ａ、９ｂは発熱抵抗体５の中心に対して空気流６の下流側に配置する。薄膜部４の外部の電気絶縁膜３ａ上には、空気流６の温度に応じて抵抗値が変化する感温抵抗体１０を配置する。
【００５８】
さらにセンサ素子２５の端部には、発熱抵抗体５、上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂ、感温抵抗体１０を駆動・検出回路へと接続するための電極パッド１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇを設ける。
【００５９】
発熱抵抗体５と電極パッド１３ｂ、１３ｃは配線１８ｂ、１８ａにより接続される。また、上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂはブリッジ回路となるように結線されている。上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂによって構成されたブリッジ回路には、基準電圧の供給および差電圧を検出するために配線１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆが接続される。さらに配線１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆは電極パッド１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇに接続される。
【００６０】
図１１に示すように、センサ素子２５は、空気流６の流れに沿い、且つ発熱抵抗体５の中心を通る中心線Ｘにより分割される領域のうち、一方の領域側において発熱抵抗体５の一端の配線１８ａが薄膜部４の外へ引き出され、他方の領域側において、第１配線（配線１９ａ、配線１９ｄ）と第２の配線（配線１９ｂ、配線１９ｃ）と第３の配線（配線２０ａ、配線２０ｄ）と第４の配線（配線２０ｂ、配線２０ｃ）および発熱抵抗体５の他端の配線（配線１８ｂ）が薄膜部４の外へ引き出されるように構成している。このような構成の場合、上記に加え以下のように構成することが望ましい。発熱抵抗体５の両端に接続された配線（配線１８ａ、配線１８ｂ）のうち、第１から第４の温度検出体に接続された配線が引き出される側の配線（配線１８ｂ）を低電位、他方の配線（配線１８ａ）を高電位となるように構成する。具体的には、図８の回路図に示すように、配線１８ｂは接地電位に接続し、配線１８ａは抵抗体１１に接続し、電流が流れる方向が配線１８ａから配線１８ｂに向かうように構成する。この構成により、発熱抵抗体５に接続された低電位側の配線１８ｂは、接地電位に接続することができる。こうすることにより、発熱抵抗体５に接続された高電位側の配線１８ａと、上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂに接続された第１から第４の配線との距離が離れ、発熱抵抗体５に接続された高電位側の配線１８ａから発生する電気的ノイズが、第１から第４の配線に混入することを低減することができ、高精度化に有利である。
【実施例４】
【００６１】
本発明に係る第４の実施例について以下説明する。本実施例では、第１の実施例と異なる構成についての説明とし、第１の実施例と同様な構成については符号を同じくして説明を省略する。
【００６２】
本実施例による熱式流量計のセンサ素子２６の構成を図１２により説明する。薄膜部４上には、薄膜部４の中心より上流側に配置した上流側温度センサ８ａ、８ｂと、薄膜部４の中心より下流側に配置した下流側温度センサ９ａ、９ｂを形成する。薄膜部４の外部の電気絶縁膜３ａ上には、空気流６の温度に応じて抵抗値が変化する感温抵抗体１０を配置する。
【００６３】
さらにセンサ素子２６の端部には、上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂ、感温抵抗体１０を構成する各抵抗体を、駆動・検出回路へ接続するための電極パッド１３ａ、１３ｂ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇを設ける。
【００６４】
上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂはブリッジ回路となるように結線されている。上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂによって構成されたブリッジ回路には、電圧を印加および差電圧を取り出すために配線１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆが接続される。さらに配線１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆは電極パッド１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇに接続される。
【００６５】
次に、センサ素子２６の駆動・検出回路について説明する。
【００６６】
図１３に、センサ素子２６の駆動・検出回路を示す。下流側温度センサ９ａと上流側温センサ８ｂとから成る直列回路と、上流側温度センサ８ａと下流側温度センサ９ｂとから成る直列回路とを並列に接続したブリッジ回路を構成する。このブリッジ回路と抵抗体１１からなる直列接続と、抵抗体１２と感温抵抗体１０とからなる直列回路とを並列に接続したブリッジ回路を構成する。上流側温度センサ８ａ、８ｂと下流側温度センサ９ａ、９ｂから成るブリッジ回路と抵抗体１１との間の中間電圧と、抵抗体１２と感温抵抗体１０との間の中間電圧を取り出し、増幅器１５に接続する。増幅器１５の出力は、トランジスタの１６のベースに接続する。トランジスタ１６のコレクタは電源ＶＢに接続し、エミッタは抵抗体１１と抵抗体１２の間に接続する。また、上流側温度センサ８ｂと下流側温度センサ９ｂとの間の電位と、感温抵抗体１０の他方の電位は接地電位となるように接続する。流側温度センサ８ａ、８ｂと下流側温度センサ９ａ、９ｂからなるブリッジ回路の合成抵抗と抵抗体１１と感温抵抗体１０と抵抗体１２の抵抗バランスを適宜設定することにより、流側温度センサ８ａ、８ｂと下流側温度センサ９ａ、９ｂに電流が流れ所定の温度Ｔｈとなるように加熱される。温度Ｔｈは空気流６の温度Ｔａに対して一定温度ΔＴｈ（＝Ｔｈ−Ｔａ）高くなるように制御される。
【００６７】
本実施例での薄膜部４の加熱手段としては、上流側温度センサ８ａ、８ｂと下流側温度センサ９ａ、９ｂに電流を流すことによって、上流側温度センサ８ａ、８ｂと下流側温度センサ９ａ、９ｂを発熱させる構成としている。
【００６８】
本実施例においても、図１４に示すように、上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂおよびこれらを接続する配線１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、配線２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、薄膜部４端部の４辺のうち流体の流れに交差する２辺（辺４ｃ、辺４ｄ）を通る２つの線Ｙ１、Ｙ２により挟まれた領域内に配置している。言いかえれば、上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂおよびこれらを接続する配線１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、配線２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを含んで形成される閉ループが、薄膜部４端部の４辺のうち流体の流れに交差する２辺（辺４ｃ、辺４ｄ）を通る２つの線Ｙ１、Ｙ２により挟まれた領域内に位置する構成である。
【００６９】
本実施例において、他の領域よりも応力が小さいＹ１、Ｙ２により挟まれた領域に第１〜第４の配線が結線され、ブリッジ回路が形成されてなるように構成しているため、ブリッジ回路の閉ループを成す配線１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、配線２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが受ける応力を低減することができる。これにより、上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂの温度差の検出精度を高めることが可能であり、高精度な熱式流量計が得られる。特に、低流量の検出については検出電圧が微小であることからより効果が得られる。
【実施例５】
【００７０】
本発明に係る第５の実施例について以下説明する。本実施例では、第４の実施例と異なる構成についての説明とし、第４の実施例と同様な構成については符号を同じくして説明を省略する。
【００７１】
本実施例による熱式流量計のセンサ素子２７の構成を図１５により説明する。図１５は、センサ素子２７を示す平面図である。薄膜部４上には、薄膜部４の中心より上流側に配置した上流側温度センサ８ａ、８ｂと、薄膜部４の中心より下流側に配置した下流側温度センサ９ａ、９ｂを形成する。薄膜部４の外部の電気絶縁膜３ａ上には、空気流６の温度に応じて抵抗値が変化する感温抵抗体１０を配置する。
【００７２】
さらにセンサ素子２７の端部には、上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂ、感温抵抗体１０を構成する各抵抗体を、駆動・検出回路へ接続するための電極が形成された電極パッド１３ａ、１３ｂ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇを設ける。尚、これらの電極パッドはアルミなどで形成する。
【００７３】
上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂはブリッジ回路となるように結線されている。上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂによって構成されたブリッジ回路には、電圧を印加および差電圧を取り出すために配線１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆが接続される。さらに配線１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆは電極パッド１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇに接続される。
【００７４】
本実施例における薄膜部４の周辺の配線の構成について図１６を用いて詳細に説明する。上流側温度センサ８ａ、８ｂと下流側温度センサ９ａ、９ｂに接続される配線が、薄膜部４の端部の４辺のうち空気流６の流れに沿った２辺の両辺（辺４ａ、辺４ｂ）から薄膜部４の外に引き出され、且つ薄膜部４の端部の４辺のうち流体の流れに交差する辺（辺４ｃ、辺４ｄ）を通る２つの線Ｙ１、Ｙ２により挟まれた領域において配線が結線され、ブリッジ回路が形成されてなるように構成する。
【００７５】
具体的には以下のように構成する。上流側温度センサ８ａの一端に接続された配線１９ａと、上流側温度センサ８ａの他端に接続された配線１９ｄを備える。また、上流側温度センサ８ｂの一端に接続された配線１９ｂと、上流側温度センサ８ｂの他端に接続された配線１９ｃを備える。また、下流側温度センサ９ａの一端に接続された配線２０ａと、上流側温度センサ９ａの他端に接続された配線２０ｄを備える。また、下流側温度センサ９ｂの一端に接続された配線２０ｂと、下流側温度センサ９ｂの他端に接続された配線２０ｃを備える。配線１９ａと配線１９ｄで第１の配線を構成し、配線１９ｂと配線１９ｃで第２の配線を構成し、配線２０ａと配線２０ｄで第３の配線を構成し、配線２０ｂと配線２０ｃで第４の配線を構成する。そしてこれらの第１〜第４の配線が薄膜部４の端部の４辺（辺４ａ、辺４ｂ、辺４ｃ、辺４ｄ）のうち空気流６の流れに沿った辺４ａと辺４ｂを通り薄膜部４の外に引き出される。本実施例では、第１の配線を成す配線１９ａと第２の配線を成す配線１９ｂと第３の配線を成す配線２０ａと第４の配線を成す２０ｂが薄膜部４の端部の辺４ｂから引き出される。また、第１の配線を成す配線１９ｄと第２の配線を成す配線１９ｃと第３の配線を成す配線２０ｃと第４の配線を成す２０ｄが薄膜部４の端部の辺４ｂに対抗する辺４ａから引き出される。さらに、薄膜部４の端部の４辺のうち流体の流れに交差する２辺（辺４ｃ、辺４ｄ）を通る２つの線Ｙ１、Ｙ２により挟まれた領域において、第１〜第４の配線が結線され、ブリッジ回路が形成されてなるように構成する。
【００７６】
本実施例において、他の領域よりも応力が小さいＹ１、Ｙ２により挟まれた領域に第１〜第４の配線が結線され、ブリッジ回路が形成されてなるように構成しているため、ブリッジ回路を成す配線１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、配線２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが受ける応力を低減することができる。これにより、上流側温度センサ８ａ、８ｂおよび下流側温度センサ９ａ、９ｂの温度差の検出精度を高めることが可能であり、高精度な熱式流量計が得られる。特に、低流量の検出については検出電圧が微小であることからより効果が得られる。
【実施例６】
【００７７】
本発明に係る第６の実施例について以下説明する。本実施例では、第１の実施例と異なる構成についての説明とし、第１の実施例と同様な構成については符号を同じくして説明を省略する。
【００７８】
本実施例による熱式流量計のセンサ素子２８の構成を図１７により説明する。薄膜部４上の中心付近には発熱手段としての発熱抵抗体５を形成する。さらに薄膜部４上に、発熱抵抗体５の上流側に上流側温度センサ８ａ、８ｂ、発熱抵抗体５の下流側に下流側温度センサ９ａ、９ｂを形成する。上流側温度センサ８ａ、８ｂは発熱抵抗体５の中心に対して空気流６の上流側、下流側温度センサ９ａ、９ｂは発熱抵抗体５の中心に対して空気流６の下流側に配置する。薄膜部４の外部のセンサ素子２８上には、空気流６の温度に応じて抵抗値が変化する感温抵抗体１０を配置する。
【００７９】
第１の実施例と同様に上流側温度センサ８ａと下流側温度センサ９ｂは、第１配線を成す配線１９ａと第４配線を成す配線２０ｂを接続することにより直列接続される。下流側温度センサ９ａと上流側温度センサ８ａは、第３の配線を成す配線２０ｄと第１の配線を成す配線１９ｄを介して接続されている。また、上流側温度センサ８ｂと下流側温度センサ９ｂは、第２の配線を成す配線１９ｃと第４の配線を成す配線２０ｃを介して接続されている。このように第１から第４の配線が結線されブリッジ回路として接続される。本実施例におけるブリッジ回路の構成方法は、第１の実施例と同様である。
【００８０】
上記のように構成したブリッジ回路には、配線１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆが接続されブリッジ回路への電源供給と、ブリッジ回路の差動電圧を取り出している。配線１８ｃからは基準電圧が供給され、配線１８ｆは接地電位に接続され、配線１８ｄと配線１８ｆにより差動電圧を取り出している。さらに具体的には、配線１８ｃは配線１９ｄと配線２０ｄのいずれかの部分に接続され、配線１８ｆは配線１９ｃと配線２０ｃのいずれかの部分に接続され、配線１８ｄは配線２０ａと配線１９ｂのいずれかの部分に接続され、配線１８ｅは、配線１９ａと配線２０ｂのいずれかの部分に接続されている。
【００８１】
さらに、配線１８ｃ、配線１８ｄ、配線１８ｅ、配線１８ｆは、センサ素子２８と同一基板に形成した温度検出回路２９に接続されている。また、配線１８ａ、配線１８ｂ及び感温抵抗体１０は、センサ素子２８と同一基板に形成したヒータ温度制御回路３０に接続されている。
【００８２】
例えば、温度検出回路２９とは、図３の回路構成で示したオペアンプなどを用いた増幅器１７である。また、ヒータ温度制御回路３０とは、図３の回路構成で示したオペアンプなどを用いた増幅器１５、トランジスタ１６である。温度検出回路２９及びヒータ温度制御回路３０は、センサ素子２８と同一基板上に半導体プロセスを用いて形成される半導体集積回路である。
【００８３】
本実施例では、温度検出回路２９として増幅器１７としているが、ブリッジ回路の差動電圧を検出するその他の構成として、ＡＤ変換器なども用いることができる。また、ＡＤ変換器に加えてデジタル信号処理回路等を設けることも可能である。また本実施例では、ヒータ温度制御回路３０として、増幅器１５およびトランジスタ１６により発熱抵抗体５の加熱温度を制御する構成としているが、ブリッジ回路の差電圧を検出し、検出した差電圧に応じた電流を発熱抵抗体５に供給する構成であれば良い。例えば、ブリッジ回路の差電圧をＡＤ変換器でデジタル信号に変換し、デジタル信号処理回路を用いて補正を加えた後、ＤＡ変換により電圧または電流に変換し発熱抵抗体５の加熱電流を制御する構成でもよい。
【００８４】
上記構成とすることにより、配線１８ｃ、配線１８ｄ、配線１８ｅ、配線１８ｆの長さを短縮することができ、配線１８ｃ、配線１８ｄ、配線１８ｅ、配線１８ｆが受ける応力を低減することができる。また、上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂからなるブリッジ回路と温度検出回路２９との間に、第１の実施例の電極パッド１３ｅ、１３ｆやボンディングワイヤを設ける必要がなく、小型化が可能になる。また、ボンディングワイヤの劣化や断線、パッド部との接触部の劣化や断線なども考慮する必要がなく、高精度、高信頼な熱式流量計が得られる。なお、実施例は他の実施例との組合せによっても同等の効果が得られる。
【符号の説明】
【００８５】
１、２４、２５、２６、２７、２８  センサ素子
２  基板
３ａ、３ｂ  電気絶縁膜
４  薄膜部
５  発熱抵抗体
６  空気流
８ａ、８ｂ  上流側温度センサ
９ａ、９ｂ  下流側温度センサ
１０  感温抵抗体
１１、１２  抵抗体
１３ａ〜１３ｇ、１３ｈ〜１３ｊ  電極パッド
１４  温度分布
１５、１７  増幅器
１６  トランジスタ
１８ａ〜１８ｆ、１９ａ〜１９ｄ、２０ａ〜２０ｄ、２１ａ〜２１ｃ、２１ｄ  配線
２２ａ  センサ素子の上端
２２ｂ  センサ素子の下端
２３ａ〜２３ｄ  角部
２９  温度検出回路
３０  ヒータ温度制御回路
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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