(57)【要約】【課題】基板の基材に含まれる物質に起因した接着剤の硬化阻害を防止して、使用する接着剤の種類を削減することにより、製造工程の簡素化を図ることができる測定装置を提供する。【解決手段】内部に流体が流れる配管１１と、配管１１の外面にシリコーン系の接着剤５１によって固定され、その内部に流れる流体の流量を測定するセンサチップ１２，１３と、センチップサ１２，１３から出力された検出信号を中継し、配管１１の外面にシリコーン系の接着剤５２によって固定されるガラスエポキシ基板１５とを備え、ガラスエポキシ基板１５における接着剤５２と接触する接着部５３を、接着剤５２の硬化を阻害しない物質によって形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が流れる管状部材と、
前記管状部材の外面にシリコーン系接着剤によって固定され、前記管状部材の内部に流れる流体の流量を測定するセンサと
前記センサから出力された検出信号を中継し、前記管状部材の外面に前記シリコーン系接着剤によって固定されるガラスエポキシ基板とを備え、
前記ガラスエポキシ基板における前記シリコーン系接着剤と接触する接着部は、前記シリコーン系接着剤の硬化を阻害しない物質によって形成される
ことを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記接着部は、
銅パターン、または、ニッケルめっき、あるいは、金めっきから形成される
ことを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管内を流れる流体の流量を測定するためのセンサチップを備えた測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種流体の流量を測定する測定装置として、様々な形式のものが提供されている。その中でも、低コスト化や省電力化等を図ることが比較的容易であるという理由から、熱式のものが多く利用され始めている。
【０００３】
熱式の測定装置においては、半導体製造プロセス技術を利用して製造されたセンサチップ（フローセンサ）を、流量測定手段としており、測定原理の１つとして、流体によって奪われたヒータ熱が流量に依存して変化するという原理を用いたものがある。そして、このような、熱式の測定装置としては、例えば、特許文献１，２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８９３３７０号公報
【特許文献２】特許第４９６２４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の測定装置においては、センサチップと、このセンサチップと電気的に接続する基板とを、配管の外面に固定し、センサチップから出力された検出信号を、基板を介して取り込むことにより、配管内を流れる流体の流量を測定可能としている。このとき、センサチップは、配管との間で熱の授受を行うため、熱伝導性を有する接着剤によって配管に固定されている。一方、基板は、配管から伝わる熱的影響を防止するため、断熱性を有する接着剤によって固定されている。
【０００６】
つまり、センサチップと基板とは、それぞれ異なった種類の接着剤によって固定されている。このため、測定装置の製造時においては、センサチップと基板とを、同じ１つの配管に接着するものの、センサチップの接着工程と、基板の接着工程とを別々に行う必要があった。
【０００７】
そこで、上述した問題を解決するため、センサチップを接着するためのセンサ用接着剤（熱伝導性接着剤）と、基板を接着するための基板用接着剤（断熱性接着剤）とを、同じ種類の接着剤にすることが考えられる。このように、同じ種類の接着剤を使用する場合には、上述したように、熱式の測定装置においては、センサチップが配管との間で熱の授受を行う必要があることから、基板をセンサ用接着剤によって固定することになる。
【０００８】
センサ用接着剤の種類としては、熱伝導性の向上を図るため、シリコーン系接着剤が多く使用されており、更に、その硬化触媒としては、白金化合物が多く使用されている。一方、基板の基材としては、ガラスエポキシが多く使用されており、更に、その硬化剤としては、アミンが多く使用されている。
【０００９】
ここで、接着剤の硬化触媒として使用される白金化合物は、被毒を受け易く、様々な物質との共存によって、硬化阻害（加硫阻害）が生じるおそれがある物質となっている。これに対して、基板における基材の硬化剤として使用されるアミンは、共存する物質の種類によっては、その物質に硬化阻害を引き起こすおそれがある物質となっている。
【００１０】
このため、アミンを含んだ基板を、白金化合物を含んだシリコーン系接着剤によって配管に固定する場合には、アミンが白金化合物の触媒毒となり、シリコーン系接着剤の硬化が進行せず、当該シリコーン系接着剤の硬化不良が発生してしまう。この結果、基板を配管に固定することができないおそれがある。
【００１１】
従って、基板の基材に含まれる物質に起因した接着剤の硬化阻害を防止して、使用する接着剤の種類を削減することにより、製造工程の簡素化を図ることができる測定装置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】
【００１２】
この発明に係る測定装置は、内部に流体が流れる管状部材と、管状部材の外面にシリコーン系接着剤によって固定され、管状部材の内部に流れる流体の流量を測定するセンサと、センサから出力された検出信号を中継し、管状部材の外面にシリコーン系接着剤によって固定されるガラスエポキシ基板とを備え、ガラスエポキシ基板におけるシリコーン系接着剤と接触する接着部は、シリコーン系接着剤の硬化を阻害しない物質によって形成されるものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、基板の基材に含まれる物質に起因した接着剤の硬化阻害を防止して、使用する接着剤の種類を削減することにより、製造工程の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る測定装置の平面図である。
【図２】図１のII−II矢視断面図である。
【図３】温度センサチップの斜視図である。
【図４】図１のIV−IV矢視断面図である。
【図５】ヒータチップの斜視図である。
【図６】図１のVI−VI矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
実施の形態１．
図１に示すように、本実施の形態に係る測定装置（例えば、熱式の流量測定装置）は、配管１１、一対のセンサチップ１２，１３、ワイヤ１４、及び、基板１５等を備えている。そして、各センサチップ１２，１３と基板１５とは、配管１１に接着固定されると共に、導電性のワイヤ１４によって電気的に接続されている。
【００１７】
配管１１は、その内部流路に流体（気体または液体）を通過可能とする円形管状部材である。この配管１１の材質は、例えば、ガラス、セラミックス、プラスチック、及び、ステンレス等のいずれかである。なお、図１に記載した矢印の方向は、流体の流れ方向を示している。
【００１８】
また、図１、図２、図４、及び、図６に示すように、配管１１の軸方向途中部分には、凹部４１が形成されている。この凹部４１は、配管１１の径方向内側に向けて凹んでいる。そして、凹部４１の底面４１ａは、配管１１の軸方向に延びる平坦面であって、センサチップ１２，１３を取り付けるためのチップ取付面となっている。
【００１９】
更に、図１示すように、流体流れ方向前後一対のセンサチップ１２，１３は、配管１１内を流れる流体の流量を測定する熱式のフローセンサであって、半導体製造プロセス技術を利用して製造されている。このような、半導体チップとなる熱式のセンサチップ１２，１３は、配管１１の外面となる底面４１ａに、当該配管１１の軸方向（流体流れ方向）に沿って順に設けられている。
【００２０】
このとき、流体流れ方向上流側に配置されるセンサチップ１２は、配管１１内を流れる流体の温度を測定する温度センサチップとなっている。一方、流体流れ方向下流側に配置されるセンサチップ１３は、配管１１内を流れる流体に所定の熱量を供給するヒータチップとなっている。以下、センサチップ１２を温度センサチップ１２と称する一方、センサチップ１３をヒータチップ１３と称して、本実施の形態を説明する。
【００２１】
図２及び図３に示すように、温度センサチップ１２は、例えば、ベース基板２１、絶縁膜２２、測温部２３、及び、電気接続部２４等を備えており、基板１５から分離された構造となっている。
【００２２】
具体的に、ベース基板２１の表面は、絶縁膜２２によって覆われている。また、絶縁膜２２の中央部には、測温部２３が設けられており、この測温部２３には、電気接続部２４の基端が電気的に接続されている。測温部２３は、配管１１内を流れる流体の温度を測定するものであって、２つの電気接続部２４は、絶縁膜２２の表面上において、測温部２３からチップ外側に向けて延びている。そして、電気接続部２４の先端は、ワイヤ１４を介して、基板１５のリードと電気的に接続されている。これにより、測温部２３から出力された流体温度検出信号は、電気接続部２４を通じて、基板１５に中継された後、当該基板１５から基板外部の流量測定部に（図示省略）に送信される。
【００２３】
一方、図４及び図５に示すように、ヒータチップ１３は、例えば、ベース基板３１、絶縁膜３２、測温部３３、及び、電気接続部３４等を備えており、基板１５から分離された構造となっている。
【００２４】
具体的に、ベース基板３１の中央部には、キャビティ３１ａが、当該ベース基板３１をその厚さ方向に貫通するように形成されている。これに対して、ベース基板３１の表面は、絶縁膜３２によって覆われており、この絶縁膜３２の中央部には、断熱性を有する薄膜状のダイヤフラム３２ａが設けられている。即ち、ダイヤフラム３２ａは、キャビティ３１ａの上端開口部全域を、上方から覆っている。
【００２５】
更に、ダイヤフラム３２ａの表面中央部には、測温部３３が設けられており、この測温部３３には、電気接続部３４の基端が接続されている。測温部３３は、配管１１内を流れる流体を一定温度に加熱すると共に、配管１１内を流れる流体の温度を測定するものであって、２つの電気接続部３４は、絶縁膜３２の表面上において、測温部３３からチップ外側に向けて延びている。そして、電気接続部３４の先端は、ワイヤ１４を介して、基板１５のリードと電気的に接続されている。これにより、測温部３３から出力された流体温度検出信号は、電気接続部３４を通じて、基板１５に中継された後、当該基板１５から基板外部の流量測定部に（図示省略）に送信される。
【００２６】
そして、図１、図２、及び、図４に示すように、チップ１２，１３は、熱伝導性を有する接着剤５１によって、配管１１の外面に固定されている。即ち、絶縁膜２２，３２の表面中央部は、接着剤５１によって、凹部４１の底面４１ａに固定されている。このとき、接着剤５１は、測温部２３，３３の表面全域と接触している。
【００２７】
なお、接着剤５１は、配管１１と各チップ１２，１３との間における熱伝導性の向上図るため、シリコーン系接着剤を採用している。また、接着剤５１には、硬化触媒として、白金化合物が含まれている。この白金化合物は、被毒を受け易く、様々な物質との共存によって、硬化阻害（加硫阻害）が生じるおそれがある物質となっている。
【００２８】
従って、配管１１内を流れる流体の流量を測定する場合には、温度センサチップ１２によって、配管１１内を流れる流体の温度を測定する。これに対して、ヒータチップ１３によって、配管１１内を流れる流体の温度が、温度センサチップ１２によって測定された流体の温度（測定温度）よりも、一定温度高くなるように、流体に熱量を供給する。
【００２９】
即ち、ヒータチップ１３に設定された発熱温度は、温度センサチップ１２によって測定された測定温度に応じて変化することになり、当該ヒータチップ１３は、測定温度と発熱温度との温度差に対応した熱量を、流体に供給する。
【００３０】
そして、ヒータチップ１３が上記熱量を流体に供給するときの電力量は、配管１１内を流れる流体の流量と相関関係があることが、従来から知られている。これにより、流量測定部は、上記電力量に基づいて、配管１１内を流れる流体の流量を算出（測定）することができる。
【００３１】
また、図１、図２、及び、図４に示すように、基板１５は、上述したように、ワイヤ１４を介して、温度センサチップ１２の電気接続部２４及びヒータチップ１３の電気接続部３４と電気的に接続される一方、流量測定部と接続されている。つまり、基板１５は、測温部２３，３３から出力された各流体温度検出信号を、ワイヤ１４を介して、流量測定部に中継する。
【００３２】
このような、基板１５の基材としては、ガラスエポキシを使用しており、このガラスエポキシには、硬化剤として、アミンが含まれている。アミンは、白金化合物に硬化阻害を引き起こすおそれがある物質となっており、当該白金化合物の触媒毒になるものである。
【００３３】
更に、図１及び図６に示すように、基板１５の先端には、矩形をなす先端突出部１５ａが形成されている。この先端突出部１５ａは、基板１５の先端中央部から基板外側に向けて、配管１１の径方向に突出している。そして、先端突出部１５ａの左右両側（配管１１の軸方向両側）には、基板１５から分離されたチップ１２，１３が、それぞれ配置されている。
【００３４】
これにより、先端突出部１５ａは、各チップ１２，１３と共に、配管１１の凹部４１内に設置されており、接着剤５２によって、その凹部４１の底面４１ａに固定されている。つまり、基板１５は、先端突出部１５ａのみが、配管１１に接着固定されている。
【００３５】
接着剤５２の種類は、接着剤５１の種類と同じものとなっている。即ち、接着剤５２は、シリコーン系接着剤となっており、当該接着剤５２には、硬化触媒として、白金化合物が含まれている。
【００３６】
つまり、基板１５に含まれるアミンは、白金化合物を含んだ接着剤５２の硬化を阻害するおそれがあるため、その先端突出部１５ａを接着剤５２によって配管１１に固定しようとしても、接着剤５２の硬化不良が発生してしまい、先端突出部１５ａを接着することができないおそれがある。
【００３７】
そこで、上述した問題を解決するため、本実施の形態においては、先端突出部１５ａの表面における接着剤５２と接触する接着部に、硬化阻害防止手段となる金属膜５３を形成するようにしている。この金属膜５３は、基板１５の表面に対して、接着剤５２の硬化を阻害しない物質（金属）を用いて、メタライズ処理を施すことによって形成されたものである。言い換えれば、金属膜５３は、接着剤５２の硬化を阻害するアミンを含まない物質から形成されており、例えば、銅パターン、ニッケルめっき、金めっき等から形成される金属膜となっている。
【００３８】
以上より、本発明に係る測定装置によれば、基板１５における接着剤５２と接触する接着部に、接着剤５２の硬化を阻害しない物質で形成した金属膜５３を設けることにより、基板１５の基材に含まれるアミンに起因した接着剤５２の硬化阻害を防止することができる。これにより、基板接着用の接着剤５２を、センサ接着用の接着剤５１と同じ種類の接着剤にすることができるので、使用する接着剤の種類を削減することができる。この結果、チップ１２，１３の配管１１への接着と、基板１５の配管１１への接着とを、同じ製造工程で行うことができるので、製造工程の簡素化を図ることができる。
【００３９】
なお、本願発明は、その発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは、実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。例えば、上述した実施の形態においては、２つのフローセンサ１２，１３と１つの基板１５とを、１種類の接着剤５１，５２によって、同じ１つの配管１１に固定する構成としているが、フローセンサと基板とを１種類の接着剤によって同じ１つの配管に固定する構成とするならば、センサの数量、基板の数量、配管に対するセンサ及び基板の接着方向については、それに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４０】
１１  配管
１２  温度センサチップ
１３  ヒータチップ
１４  ワイヤ
１５  基板
１５ａ  先端突出部
２１  ベース基板
２２  絶縁膜
２３  測温部
２４  電気接続部
３１  ベース基板
３１ａ  キャビティ
３２  絶縁膜
３２ａ  ダイヤフラム
３３  測温部
３４  電気接続部
４１  凹部
４１ａ  底面
５１  接着剤
５２  接着剤
５３  金属膜
【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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