(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２の貫通穴が並んで形成された平板状の基材と、
前記基材の一側面に前記第１、第２の貫通穴を塞ぐように張り渡された絶縁性の支持膜と、
前記支持膜の前記基材と反対側の面の前記第１の貫通穴の位置に、感熱抵抗膜によって形成された流体温度測温抵抗と、
前記支持膜の前記基材と反対側の面の前記第２の貫通穴の位置に、感熱抵抗膜によって形成された発熱抵抗と、
前記流体温度測温抵抗および前記発熱抵抗を覆うように設けられた絶縁性の保護膜とを有し、
加熱された前記発熱抵抗から流体への熱伝達現象に基づいて該流体の流量あるいは流速を計測する感熱式流量センサにおいて、
前記流体温度測温抵抗に補強膜が設けられ、前記発熱抵抗に補強膜が設けられていない
ことを特徴とする感熱式流量センサ。
【請求項２】
前記補強膜は、前記保護膜の前記流体温度測温抵抗と反対側の面の前記第１の貫通穴の位置に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の感熱式流量センサ。
【請求項３】
前記補強膜は、前記支持膜の前記流体温度測温抵抗と反対側の面の前記第１の貫通穴の位置に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の感熱式流量センサ。
【請求項４】
前記補強膜は、感熱抵抗膜によって形成され前記流体温度測温抵抗の周囲に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の感熱式流量センサ。
【請求項５】
前記補強膜は、前記支持膜の前記第１の貫通穴の位置に埋没されている
ことを特徴とする請求項１に記載の感熱式流量センサ。
【請求項６】
前記補強膜は、前記保護膜の前記第１の貫通穴の位置に埋没されている
ことを特徴とする請求項１に記載の感熱式流量センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば内燃機関の吸入空気量などを計測する流量センサに関し、特に発熱体を備え該発熱体から流体への熱伝達現象に基づいて該流体の流速ないしは流量を計測する流量センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は例えば特開平６−２４９６９３号公報に開示されている従来のダイヤフラムタイプの流量検出素子１２の平面図である。また、図１５は図１４のＧ−Ｇ線に沿う矢視断面図である。
図１４および図１５において、膜５３上には測温素子５１が形成され、膜５４上には媒体温度測定素子５２が形成されている。双方の膜５３，５４は、単結晶珪素からなる枠５６に張渡されている。双方の膜５３，５４の間には等温素子としての珪素支持体５８が配設されている。枠５６は、珪素板５７に断面台形状の穴６０が２つ設けられて作製されている。この穴６０は、珪素板５７の表面に形成された膜層５９にまで達しており、ダイヤフラム構造を形成している。さらに、枠５６上には端子５５が設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の従来のダイヤフラム構造を持つ流量センサにおいては、計測流体に含まれる砂や塵埃などの固体粒子がダイヤフラムに衝突することによって、ダイヤフラムが破壊することがあった。このような場合、ダイヤフラム部の膜層５９を厚くすれば、ダイヤフラムの強度を上げることができる。しかし、その反面、膜層５９を厚くすると感度が低くなり応答性が遅くなるという問題があった。
【０００４】
一般に、膜層５９に設けられる支持膜と保護膜は、発熱抵抗が熱膨張しても、ダイヤフラムを変形させないように、所定の引張応力が発生するよう成膜条件をコントロールされて作製されている。それは以下の理由による。すなわち、ダイヤフラムが変形すると、ダイヤフラムと感熱抵抗膜との間に大きな応力が発生する。そして、感熱抵抗膜とダイヤフラムとの間で剥離が生じ、流量センサの検出動作に悪影響を与えるという理由による。さらには、大きな変形がある場合には、膜の熱的あるいは機械的なばらつきによって、流量センサとして動作する膜変形量にばらつきが生じ、流量検出特性に影響を与え正確な流量検出ができなくなるという理由による。
【０００５】
ところが、この引張応力を高く設定しすぎると、ダイヤフラムが破壊する応力に対してマージンが少なくなり、ダイヤフラムが破壊しやすくなる。そこで、ダイヤフラムの内部応力は、できるだけ低い引張応力で、しかも発熱抵抗が熱膨張してもダイヤフラムが変形しない値に設定することが望ましい。
【０００６】
ただし、通常使用される場合、発熱抵抗のダイヤフラムは、発熱抵抗が熱膨張するので、発熱しない流体温度測温抵抗のダイヤフラムよりも、内部応力は低くなっている。よって、流体温度測温抵抗のダイヤフラムは、ダイヤフラムが破壊する応力に対してマージンが少なくなり、発熱抵抗のダイヤフラムよりも先に破壊しやすい。
【０００７】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、破壊しやすい流体温度測温抵抗のダイヤフラムに補強膜を設けて、ダイヤフラムの強度を高くし、信頼性の高い感熱式流量センサとすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る感熱式流量センサは、第１、第２の貫通穴が並んで形成された平板状の基材と、基材の一側面に第１、第２の貫通穴を塞ぐように張り渡された絶縁性の支持膜と、支持膜の基材と反対側の面の第１の貫通穴の位置に、感熱抵抗膜によって形成された流体温度測温抵抗と、支持膜の基材と反対側の面の第２の貫通穴の位置に、感熱抵抗膜によって形成された発熱抵抗と、流体温度測温抵抗および発熱抵抗を覆うように設けられた絶縁性の保護膜とを有し、加熱された発熱抵抗から流体への熱伝達現象に基づいて流体の流量あるいは流速を計測する感熱式流量センサにおいて、流体温度測温抵抗に補強膜が設けられ、発熱抵抗に補強膜が設けられていない。
【０００９】
また、補強膜は、保護膜の流体温度測温抵抗と反対側の面の第１の貫通穴の位置に設けられている。
【００１０】
また、補強膜は、支持膜の流体温度測温抵抗と反対側の面の第１の貫通穴の位置に設けられている。
【００１１】
また、補強膜は、感熱抵抗膜によって形成され流体温度測温抵抗の周囲に設けられている。
【００１２】
また、補強膜は、支持膜の第１の貫通穴の位置に埋没されている。
【００１３】
さらに、補強膜は、保護膜の第１の貫通穴の位置に埋没されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の感熱式流量センサに用いられる流量検出素子１２Ａの平面図である。図１においては、構成をわかりやすくするために、保護膜が削除されている。図２は図１のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。なお、図１および図２では、構成をわかりやすくするために、実際の寸法比で描かれていない。これは、以下に示す各図においても同様である。
【００１５】
図１および図２において、基材１はシリコンで作製されている。そして、窒化シリコンで作製された絶縁性の支持膜２が基材１の片面全面にわたって形成されている。そしてさらに、感熱抵抗膜から作製された発熱抵抗４、流体温度測温抵抗５、リードパターン７ａ〜７ｄが、支持膜２上に形成されている。さらに、窒化シリコンで作製された絶縁性の保護膜３が、発熱抵抗４、流体温度測温抵抗５、リードパターン７ａ〜７ｄを覆うように支持膜２上に形成されている。そしてさらに、流体温度測温抵抗５上のみにシリコン系ポリマーよりなる補強膜６が形成されている。ここで、発熱抵抗４、流体温度測温抵抗５、リードパターン７ａ〜７ｄを形成する感熱抵抗膜は、抵抗値が温度依存性を有する材料で作製された抵抗膜である、例えば白金で作製された抵抗膜である。
【００１６】
そしてさらに、各リードパターン７ａ〜７ｄの端部上の保護膜３が除去され、リードパターンを露出させることにより電極８ａ〜８ｄが形成されている。そして、電極８ａ〜８ｄはワイヤボンディングなどの周知の方法より外部と電気的に接続され、これにより、発熱抵抗４、流体温度測温抵抗５は、リードパターン７ａ〜７ｄおよび電極８ａ〜８ｄを介して外部と電気的に接続される。
【００１７】
また、基材１の一部分は、裏面側から支持膜２に至るように断面台形状に除去され、発熱抵抗４側に空間としてのキャビティ１０ａ（第２の貫通穴）が形成され、流体温度測温抵抗５側にキャビティ１０ｂ（第１の貫通穴）が形成される。これにより、発熱抵抗４が支持膜２および保護膜３により挟み込まれた膜層の周囲が基材１に保持されてなる薄肉のダイヤフラム１１ａが、基材１と一体に形成されることとなり、また、流体温度測温抵抗５においても同様に、流体温度測温抵抗５が支持膜２および保護膜３により挟み込まれた膜層の周囲が基材１に保持されてなる薄肉のダイヤフラム１１ｂが、基材１と一体に形成されることとなる。なお、図１中の矢印２４は、流量検出素子１２Ａに対する計測流体の流れ方向を示している。
【００１８】
このように構成された流量検出素子１２Ａを製作するには、まず厚さ０．４μｍの基材１の片面１ａの全面に、スパッタあるいはＣＶＤ等の方法を用いて窒化シリコンを１μｍ厚に成膜して、基材１上に支持膜２を形成する。つぎに、支持膜２の表面全面に蒸着、スパッタ等の方法を用いて白金を０．２μｍ厚に成膜後、写真製版、ウェットエッチング（あるいはドライエッチング）等の方法を用いて白金膜をパターニングして、発熱抵抗４、流体温度測温抵抗５、リードパターン７ａ〜７ｄを形成する。
【００１９】
さらに、支持膜２の表面全面にスパッタあるいはＣＶＤ等の方法を用いて窒化シリコンを１μｍ厚に成膜して、保護膜３を形成する。さらに、保護膜３上には、例えば厚さ１μｍのシリコン系ポリマーを塗布後、写真製版、ウェットエッチング又はドライエッチング等の方法により、流体温度測温抵抗５上のみに形成されるように、シリコン系ポリマーをパターニングし、補強膜６を形成する。その後、写真製版、ウェットエッチング（あるいはドライエッチング）等の方法を用いてリードパターン７ａ〜７ｄの端部上の保護膜３を除去して、電極８ａ〜８ｄを形成する。
【００２０】
ついで、基材１の裏面１ｂの全面に裏面保護膜９としてレジストを塗布し、写真製版等を用いてエッチングホール１３を形成する。その後、例えばアルカリエッチングを施して、基材１の一部を裏面１ｂ側から支持膜２に至るように除去して、ダイヤフラム１１ａ，１１ｂを形成する。ここで使われるエッチャントとしては、ＫＯＨ、ＴＭＡＨ（Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）、ＮａＯＨ等がある。
【００２１】
なお、ダイヤフラム１１ａ，１１ｂの大きさは、１．５ｍｍ×２ｍｍであり、また、発熱抵抗４と流体温度測温抵抗５は、ダイヤフラム１１ａ，１１ｂの中央部に０．８ｍｍ×１ｍｍの大きさに形成されている。さらに、ダイヤフラム１１ｂ上に形成される補強膜６の大きさは、例えば２ｍｍ×２．５ｍｍである。
【００２２】
次に、このように構成された流量検出素子１２Ａを用いた流量センサ１００の構成を図３および図４を参照しつつ説明する。図３はこの実施の形態の感熱式流量センサ１００を示す正面図、図４は図３のＢ−Ｂ線に沿う矢視断面図である。
【００２３】
図３および図４において、流量センサ１００は、計測流体の通路となる主通路２０と、主通路２０内に同軸的に配設された検出管路２１と、制御回路基板３０が収容されたケース２２と、流量センサ１００に電力を供給し且つ出力を取り出すためのコネクタ２３と、検出管路２１内に配設された流量検出素子１２Ａとから構成されている。そして、流量検出素子１２Ａの電極８ａ〜８ｄと制御回路基板３０とがリード線３１により電気的に接続されている。
【００２４】
流量検出素子１２Ａは、その平板状基材１の表面が計測流体の流れ方向２４と平行となるように且つ平板状基材１の表面が計測流体にさらされるように検出管路２１内に配設されている。
【００２５】
この流量センサ１００における制御回路４０は、図５に示されるように、流体温度測温抵抗５及び発熱抵抗４を含むブリッジ回路４１となっている。抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は固定抵抗、ＯＰ１は演算増幅器、ＴＲ１はトランジスタ、ＢＡＴＴは電源である。流体温度測温抵抗５と発熱抵抗４を除く制御回路は、制御回路基板３０上に実装されている。
【００２６】
制御回路４０は図中のＰ１点とＰ２点の電位を略等しくするように働き、発熱抵抗４の加熱電流ＩＨを制御する。計測流体の流速が早くなると、発熱抵抗４から計測流体への熱伝達が多くなるため発熱抵抗４の平均温度を所定の値に保つように加熱電流ＩＨは増加する。この加熱電流ＩＨを抵抗Ｒ２の両端で電圧Ｖｏｕｔとして検出すると、流速あるいは所定の通路断面積を有する通路内を流れる流量が検出できる。
【００２７】
発熱抵抗４の抵抗値をＲＨ、発熱抵抗４の平均温度をＴＨ、計測流体温度をＴＡ、所定の通路断面積を有する通路内を流れる流量Ｑとすると、式（１）が成り立つ。
【００２８】
ＩＨ2×ＲＨ＝（ａ＋ｂ×Ｑn）×（ＴＨ−Ｔａ）  ・・・（１）
【００２９】
ａ、ｂ、ｎは流量検出素子の形態によって決まる定数である。
ａは流量に依存しない熱量に相当する係数であり、その大部分は発熱抵抗４から平板状基材１へ伝わる熱伝導損失である。一方、ｂは強制対流熱伝達に相当する係数である。ｎは発熱抵抗４近傍の流れの様相によって決まる値であり、その値は０．５程度となる。
式（１）より明らかなように、ａの係数に相当する熱量は流量検出に寄与しない。
【００３０】
ここで、発熱抵抗４と流体温度測温抵抗５がブリッジ回路４１となっている直接加熱制御方式について説明したが、ここでは図示しないが、発熱抵抗４の近傍に測温抵抗を設け、測温抵抗と流体温度測温抵抗がブリッジ回路となっている傍熱制御方式についても同じである。
【００３１】
このように構成された流量検出素子１２Ａにおいて、支持膜２と保護膜３は、発熱抵抗４が熱膨張しても、ダイヤフラム１１ａを変形させないために、引張応力になるように成膜条件をコントロールされている。それは、変形により、ダイヤフラム１１ａと感熱抵抗膜との間に大きな応力が発生すると、感熱抵抗膜とダイヤフラム１１ａとの間に剥離が生じ、流量センサの検出特性に悪影響を与え、さらには、膜の熱的あるいは機械的な物性のばらつきによって流量センサとして動作しているときの膜変形量にばらつきが生じ、流量検出特性に影響を与え正確な流量検出ができなくなるからである。
【００３２】
ところが、ダイヤフラム１１ａの内部応力を引張に高く設定すると、ダイヤフラム１１ａが破壊にする応力に対して、マージンが少なくなり、ダイヤフラムが破壊しやすくなるため、ダイヤフラム１１ａの内部応力は、できるだけ低い引張で、発熱抵抗４が発熱してもダイヤフラム１１ａが変形しない値（例えば、発熱しない場合で１００ＭＰａ）に設定されることが望ましい。
【００３３】
そして、発熱抵抗４と同じ形状に形成された流体温度測温抵抗５が配置されるダイヤフラム１１ｂの内部応力は、発熱しない状態でのダイヤフラム１１ａの内部応力と同じとされている。
【００３４】
ここで、ダイヤフラム１１ｂは、流体温度の変化に対して、応答性を良くするために形成されている。ところが、ダイヤフラム１１ａは、発熱抵抗４を発熱させているため、熱膨張し、発熱させない流体温度測温抵抗５のダイヤフラム１１ｂよりも、通常動作時において、内部応力は低くなっている。よって、流体温度測温抵抗５のダイヤフラム１１ｂは、発熱抵抗４よりも計測流体に含まれる砂や塵埃などの固体粒子に対する強度が低く、流体温度測温抵抗５のダイヤフラム１１ｂのほうが破壊しやすい。このような場合、支持膜２と保護膜３を厚くすることで、ダイヤフラムの強度を上げることができるが、発熱抵抗４のダイヤフラム１１ａの容量が大きくなり、流量検出素子の感度と応答性を悪化させてしまう。
【００３５】
このような構成の感熱式流量センサは、第１、第２の貫通穴１０ｂ，１０ａが並んで形成された平板状の基材１と、基材１の一側面に第１、第２の貫通穴１０ｂ，１０ａを塞ぐように張り渡された絶縁性の支持膜２と、支持膜２の基材と反対側の面の第１の貫通穴１０ｂの位置に、感熱抵抗膜によって形成された流体温度測温抵抗５と、支持膜２の基材と反対側の面の第２の貫通穴１０ａの位置に、感熱抵抗膜によって形成された発熱抵抗４と、流体温度測温抵抗５および発熱抵抗４を覆うように設けられた絶縁性の保護膜３とを有し、加熱された発熱抵抗４から流体への熱伝達現象に基づいて流体の流量あるいは流速を計測する感熱式流量センサにおいて、流体温度測温抵抗５に補強膜６が設けられ、発熱抵抗４に補強膜が設けられていない。そのため、流体温度測温抵抗５のダイヤフラム１１ｂの保護膜３の上側表面上にのみ補強膜６を形成することとなり、ダイヤフラム１１ｂの強度を高くし、流量検出感度と応答性を低下させることなく、信頼性の高い流量検出素子を得ることができる。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、補強膜６を保護膜３のダイヤフラム１１ｂの上側表面上にのみ形成したが、補強膜６を保護膜３の全面に設けダイヤフラム１１ａの部分、すなわち、発熱抵抗４の部分のみ削除して、流体温度測温抵抗５に補強膜６が設けられ、発熱抵抗４に補強膜６が設けられていない構成としても良い。
【００３７】
実施の形態２．
上述の実施の形態１では、補強膜６をダイヤフラム１１ｂの保護膜３の上側表面上に形成したが、補強膜６をダイヤフラム１１ｂの支持膜２の裏面上に形成してもよい。
【００３８】
以下、補強膜６がダイヤフラム１１ｂの支持膜２の裏面上に形成されたこの発明の実施の形態２を図について説明する。
【００３９】
図６はこの発明の実施の形態２の感熱式流量センサに用いられる流量検出素子１２Ｂの平面図である。図６においては、構成をわかりやすくするために、支持膜と保護膜を削除している。図７は図６のＣ−Ｃ線に沿う矢視断面図である。図６および図７において、前述（図１および図２）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【００４０】
本実施の形態においては、予め基材１に補強膜６として１μｍの酸化シリコンを形成する。そして、補強膜６上に、支持膜２、発熱抵抗４、流体温度測温抵抗５、リードパターン７ａ〜７ｄ、保護膜３、電極８ａ〜８ｄ、ダイヤフラム１１ａ、ダイヤフラム１１ｂを実施の形態１とほぼ同様に形成する。そして、発熱抵抗４のダイヤフラム１１ａの裏面側にある酸化シリコンのみバッファード弗酸等により除去する。
【００４１】
このように構成した流量検出素子１２Ｂにおいては、流体温度測温抵抗５のダイヤフラム１１ｂの支持膜２の裏面上に補強膜６を形成することにより、ダイヤフラム１１ｂの強度を高くし、流量検出感度と応答性を低下させることなく、信頼性の高い流量検出素子を得ることができる。
【００４２】
さらに、補強膜６をダイヤフラム１１ｂの裏面に形成することで、流体にさらされる流量検出素子１２Ｂの表面に凸凹がなくなることとなり、流れの乱れが生じないため、計測流体の流量特性が安定する。
【００４３】
なお、本実施の形態においては、補強膜６を支持膜２のほぼ全面に設けたが、補強膜６は、ダイヤフラム１１ｂ部の裏面のみに設けられても良い。
【００４４】
実施の形態３．
上述の実施の形態１では、補強膜６をダイヤフラム１１ｂの保護膜３の上側表面上に形成したが、補強膜６を感熱抵抗膜で形成し流体温度測温抵抗５の周囲に形成してもよい。
【００４５】
以下、補強膜６を感熱抵抗膜で形成し、さらに流体温度測温抵抗５の周囲に形成したこの発明の実施の形態３を図について説明する。
図８はこの発明の実施の形態３の感熱式流量センサに用いられる流量検出素子１２Ｃの平面図である。図８においては、構成をわかりやすくするために、保護膜を削除している。図９は図８のＤ−Ｄ線に沿う矢視断面図である。図８および図９において、前述（図１および図２）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【００４６】
本実施の形態においては、感熱抵抗膜にて形成された発熱抵抗４、流体温度測温抵抗５、リードパターン７ａ〜７ｄの形成と同時に、同じく感熱抵抗膜にて形成された補強膜６を流体温度測温抵抗５の周りに形成する。その他の構成は前述と同様である。
【００４７】
このように構成された流量検出素子１２Ｃにおいて、流体温度測温抵抗５のダイヤフラム１１ｂの支持膜２と保護膜３の間に感熱抵抗膜で形成された補強膜６を流体温度測温抵抗５の周りにのみ形成することにより、ダイヤフラム１１ｂの強度を高くし、流量検出感度と応答性を低下させることなく、信頼性の高い流量検出素子を得ることができる。
【００４８】
さらに、補強膜６は、発熱抵抗４、流体温度測温抵抗５、リードパターン７ａ〜７ｄと同時に形成することができるため、製造工数を増やすことなく、容易に製造することができる。
【００４９】
実施の形態４．
上述の実施の形態１では、補強膜６をダイヤフラム１１ｂの保護膜３の上側表面上に形成したが、補強膜６をダイヤフラム１１ｂの支持膜２中に埋没するように形成してもよい。
【００５０】
以下、補強膜６がダイヤフラム１１ｂの支持膜２中に埋没されるように形成されたこの発明の実施の形態４を図について説明する。
図１０はこの発明の実施の形態４の感熱式流量センサに用いられる流量検出素子１２Ｃの平面図である。図１０においては、構成をわかりやすくするために、保護膜と第２の支持膜とを削除している。図１１は図１０のＥ−Ｅ線に沿う矢視断面図である。図１０および図１１において、前述（図１および図２）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【００５１】
本実施の形態においては、まず、第１の支持膜２ａを形成し、その表面に、厚さ１μｍの補強膜６（例えば、シリコン系ポリマー）を形成し、写真製版、ウェットエッチング又はドライエッチング等の方法により、流体温度測温抵抗５のダイヤフラム１１ｂにのみに存在するように成形する。さらに補強膜６は第２の支持膜２ｂにより覆われる。その他、発熱抵抗４、流体温度測温抵抗５、リードパターン７ａ〜７ｄ、保護膜３、電極８ａ〜８ｄ、ダイヤフラム１１ａ、ダイヤフラム１１ｂの構成は、前述と同様である。
【００５２】
このように構成された流量検出素子１２Ｄおいては、流体温度測温抵抗５のダイヤフラム１１ｂの支持膜２に埋没するように補強膜６を形成することにより、ダイヤフラム１１ｂの強度を高くし、流量検出感度と応答性を低下させることなく、信頼性の高い流量検出素子を得ることができる。
【００５３】
さらに、補強膜６は、支持膜２で覆われており、流体にさらされることがないため、耐腐食性を考慮せずに、膜材を自由に選択することができる。
【００５４】
実施の形態５．
上述の実施の形態１では、補強膜６をダイヤフラム１１ｂの保護膜３の上側表面上に形成したが、補強膜６をダイヤフラム１１ｂの保護膜３中に埋没するように形成してもよい。
【００５５】
以下、補強膜６がダイヤフラム１１ｂの保護膜３中に埋没されるように形成されたこの発明の実施の形態５を図について説明する。
図１２はこの発明の実施の形態５の感熱式流量センサに用いられる流量検出素子１２Ｅの平面図である。図１２においては、構成をわかりやすくするために、第１の保護膜と第２の保護膜とを削除している。図１３は図１２のＦ−Ｆ線に沿う矢視断面図である。図１２および図１３において、前述（図１および図２）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【００５６】
本実施の形態においては、まず、第１の保護膜３ａを形成し、その表面に、厚さ１μｍの補強膜６（例えば、シリコン系ポリマー）を形成し、写真製版、ウェットエッチング又はドライエッチング等の方法により、流体温度測温抵抗５のダイヤフラム１１ｂにのみに存在するように成形する。さらに補強膜６は第２の保護膜３ｂにより覆われる。その他、支持膜２、発熱抵抗４、流体温度測温抵抗５、リードパターン７ａ〜７ｄ、電極８ａ〜８ｄ、ダイヤフラム１１ａ、ダイヤフラム１１ｂの構成は、前述と同様である。
【００５７】
このように構成された流量検出素子１２Ｅは、流体温度測温抵抗５のダイヤフラム１１ｂの保護膜３に埋没するように補強膜６を形成することにより、ダイヤフラム１１ｂの強度を高くし、流量検出感度と応答性を低下させることなく、信頼性の高い流量検出素子を得ることができる。
【００５８】
さらに、補強膜６は、保護膜３で覆われており、流体にさらされることがないため、耐腐食性を考慮せずに、膜材を自由に選択することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の感熱式流量センサによれば、平板状の基材の表面に絶縁性の支持膜が形成され、この支持膜上に感熱抵抗膜よりなる発熱抵抗と流体温度測温抵抗が着膜されており、感熱抵抗膜上に絶縁性の保護膜が形成され、それぞれの感熱抵抗着膜領域の下部にある基材を部分的に除去したダイヤフラムを有し、加熱された発熱抵抗から流体への熱伝達現象に基づいて該流体の流量あるいは流速を計測する感熱式流量センサにおいて、流体温度測温抵抗のダイヤフラムのみに補強膜を設けたので、ダイヤフラムの強度を高くし、流量検出感度と応答性を低下させることなく、信頼性を向上させた流量検出素子が得られる効果がある。
【００６０】
また、補強膜は、ダイヤフラムの保護膜の表面上に形成されているので、ダイヤフラムの強度を高くし、流量検出感度と応答性を低下させることなく、信頼性を向上させた感熱式流量センサが得られる効果がある。
【００６１】
また、補強膜は、ダイヤフラムの支持膜の裏面上に形成されているので、流量検出素子の表面に凸凹がなくなり、計測流体の流れに乱れが生じず流量特性を安定化することができ、さらに、ダイヤフラムの強度を高くし、流量検出感度と応答性を低下させることなく、信頼性を向上させた感熱式流量センサが得られる効果がある。
【００６２】
また、補強膜は、感熱抵抗膜により流体温度測温抵抗の周りに形成されているので、発熱抵抗、流体温度測温抵抗と同時に製造でき、製造工数を増やすことなく、容易に製造することができ、さらに、ダイヤフラムの強度を高くし、流量検出感度と応答性を低下させることなく、信頼性を向上させた感熱式流量センサが得られる効果がある。
【００６３】
また、補強膜は、支持膜中に埋設されているので、補強膜が流体にさらされないため、耐腐食性を考慮せずに、膜材を自由に選択でき、さらに、ダイヤフラムの強度を高くし、流量検出感度と応答性を低下させることなく、信頼性を向上させた感熱式流量センサが得られる効果がある。
【００６４】
また、補強膜は、保護膜中に埋設されているので、補強膜が流体にさらされないため、耐腐食性を考慮せずに、膜材を自由に選択でき、さらに、ダイヤフラムの強度を高くし、流量検出感度と応答性を低下させることなく、信頼性を向上させた感熱式流量センサが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１の感熱式流量センサに用いられる流量検出素子の平面図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。
【図３】  この実施の形態の感熱式流量センサを示す正面図である。
【図４】  図３のＢ−Ｂ線に沿う矢視断面図である。
【図５】  この発明の実施の形態１の感熱式流量センサの制御回路を示す回路図である。
【図６】  この発明の実施の形態２の感熱式流量センサに用いられる流量検出素子の平面図である。
【図７】  図６のＣ−Ｃ線に沿う矢視断面図である。
【図８】  この発明の実施の形態３の感熱式流量センサに用いられる流量検出素子の平面図である。
【図９】  図８のＤ−Ｄ線に沿う矢視断面図である。
【図１０】  この発明の実施の形態４の感熱式流量センサに用いられる流量検出素子の平面図である。
【図１１】  図１０のＥ−Ｅ線に沿う矢視断面図である。
【図１２】  この発明の実施の形態５の感熱式流量センサに用いられる流量検出素子１２Ｅの平面図である。
【図１３】  図１２のＦ−Ｆ線に沿う矢視断面図である。
【図１４】  従来のダイヤフラムタイプの流量検出素子の平面図である。
【図１５】  図１４のＧ−Ｇ線に沿う矢視断面図である。
【符号の説明】
１  基材、２  支持膜、２ａ  第１の支持膜、２ｂ  第２の支持膜、３  保護膜、３ａ  第１の保護膜、３ｂ  第２の保護膜、４  発熱抵抗、５  流体温度測温抵抗、６  補強膜、７ａ〜７ｄ    リードパターン、８ａ〜８ｄ  電極、９  裏面保護膜、１０ａ  キャビティ（第２の貫通穴）、１０ｂ  キャビティ（第１の貫通穴）、１１ａ、１１ｂ  ダイヤフラム、１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ  流量検出素子、１３  エッチングホール、２０  検出管路、２１  主通路、２２  ケース、２３  コネクタ、２４  流れ方向、３０  制御回路基板、３１  リード線、４０  制御回路、４１  ブリッジ回路。
【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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