(57)【要約】  熱式流量センサ（１０１）は、基材（１）と、基材（１）によって支持され、少なくとも上面が流体の流れ（４）にさらされる検出部（１０）とを備える。検出部（１０）は、絶縁体層（２）と、絶縁体層（２）の上面に配置された発熱素子（３）と、発熱素子（３）に対して流れ（４）の上流側に位置するように絶縁体層（２）の上面に配置され、焦電体層（５ｎ）を含む上流側温度測定素子（５）と、発熱素子（３）に対して流れ（４）の下流側に位置するように絶縁体層（２）の上面に配置され、焦電体層（６ｎ）を含む下流側温度測定素子（６）とを備える。
2015076117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材によって支持され、少なくとも上面が流体の流れにさらされる検出部とを備え、
前記検出部は、
絶縁体層と、
前記絶縁体層の上面に配置された発熱素子と、
前記発熱素子に対して前記流れの上流側に位置するように前記絶縁体層の上面に配置され、焦電体層を含む上流側温度測定素子と、
前記発熱素子に対して前記流れの下流側に位置するように前記絶縁体層の上面に配置され、焦電体層を含む下流側温度測定素子とを備える、熱式流量センサ。
【請求項２】
前記焦電体層はＡｌＮを主材料とする、請求項１に記載の熱式流量センサ。
【請求項３】
前記上流側温度測定素子および前記下流側温度測定素子はそれぞれ、前記焦電体層と、前記焦電体層の上側に設けられた上部電極と、前記焦電体層の下側に設けられた下部電極とを含む、請求項１または２に記載の熱式流量センサ。
【請求項４】
前記検出部は、前記発熱素子を覆う保護膜を備える、請求項１から３のいずれかに記載の熱式流量センサ。
【請求項５】
前記保護膜は、前記上流側温度測定素子および前記下流側温度測定素子を覆う、請求項４に記載の熱式流量センサ。
【請求項６】
前記絶縁体層は、前記上流側温度測定素子と前記発熱素子との間および前記発熱素子と前記下流側温度測定素子との間のうち少なくとも一方においてスリットを有する、請求項１から５のいずれかに記載の熱式流量センサ。
【請求項７】
前記検出部は、前記上流側温度測定素子と前記発熱素子との間および前記発熱素子と前記下流側温度測定素子との間のうち少なくとも一方においてヒートシンクを含んでいる、請求項１から６のいずれかに記載の熱式流量センサ。
【請求項８】
前記絶縁体層は、ＡｌＮを主材料とする、請求項１から７のいずれかに記載の熱式流量センサ。
【請求項９】
前記発熱素子はミアンダ形状である、請求項１から８のいずれかに記載の熱式流量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱式流量センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特開２０１０−１３３８９７号公報（特許文献１）および特開２０１３−００３０６８号公報（特許文献２）に記載されているような熱式流量センサが知られている。【０００３】
特許文献１に示される熱式流量センサの要部であるダイヤフラム構造およびその近傍を平面的に見たところを図１３に示す。図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線に関する矢視断面図を図１４に示す。この熱式流量センサは、気体の流れ４の流量を測定するためのものである。基板１００１を貫通するように基板開口部１０１２が設けられている。基板１００１の上面を覆う保護膜に保護膜開口部１０１１が設けられている。基板開口部１０１２を塞ぐように設けられたダイヤフラム構造の中央に発熱抵抗体１００３が配置され、発熱抵抗体１００３を流れ４の方向に沿って挟むように上流側測温抵抗体１００５および下流側測温抵抗体１００６が配置されている。【０００４】
特許文献２に示される熱式流量センサを平面的に見たところを図１５に示す。図１５におけるＸＶＩ−ＸＶＩ線に関する矢視断面図を図１６に示す。この熱式流量センサは、気体の流れ４の流量を測定するためのものである。基板２００１に、一方の面から掘り下げるようにキャビティ２０１３が設けられている。キャビティ２０１３の上側を覆うように板状の部分が配置され、その中央に発熱抵抗素子２００３が配置されている。発熱抵抗素子２００３を流れ４の方向に沿って挟むように上流側測温抵抗素子２００５および下流側測温抵抗素子２００６が配置されている。【０００５】
特許文献１および２からわかるように、従来技術に基づく熱式流量センサは、開口部を有する基板と、開口部を塞ぐように設けられた絶縁体層と、発熱素子と、上流側温度測定素子と、下流側温度測定素子とを備える。発熱素子は、絶縁体層のうち基板の開口部上に位置する部分に設けられている。上流側温度測定素子は、気体（流体）が流れる方向において、絶縁体層のうち基板の開口部上に位置する部分であって発熱素子よりも上流側に当たる部分に設けられている。下流側温度測定素子は、気体（流体）が流れる方向において、絶縁体層のうち基板の開口部上に位置する部分であって発熱素子よりも下流側に当たる部分に設けられている。上流側温度測定素子および下流側温度測定素子は、発熱素子からの距離が等しくなるように配置されている。上流側温度測定素子および下流側温度測定素子は、発熱素子と同じ材料からなる。【０００６】
従来技術に基づく熱式流量センサは、発熱素子に電流を流すことによって発熱素子を発熱させる。このとき、上流側温度測定素子および下流側温度測定素子にも電流を流す。このような状態において、気体（流体）が流れていないときは、発熱素子から等距離にある上流側温度測定素子および下流側温度測定素子の温度はほぼ同じになり、抵抗値は等しい。一方、気体（流体）が流れると、発熱素子で発生した熱が気流によって下流側温度測定素子に伝わり、下流側温度測定素子の温度が上昇する。このため、上流側温度測定素子と下流側温度測定素子との間に温度差が生じ、上流側温度測定素子の抵抗値と下流側温度測定素子の抵抗値とは異なる値となる。上流側温度測定素子の抵抗値と下流側温度測定素子の抵抗値との差から実際の温度差を導出することができる。上流側温度測定素子と下流側温度測定素子との温度差は気体の流速の平方根に比例するので、導き出された温度差から気体の流速が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１３３８９７号公報
【特許文献２】特開２０１３−００３０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術に基づく熱式流量センサは、発熱素子、上流側温度測定素子および下流側温度測定素子の合計３つの素子に対して、常に電流を流す必要がある。このため、消費電力が大きいという問題があった。【０００９】
そこで、本発明は、消費電力を小さくすることができる熱式流量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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に基づく熱式流量センサは、基材と、上記基材によって支持され、少なくとも上面が流体の流れにさらされる検出部とを備え、上記検出部は、絶縁体層と、上記絶縁体層の上面に配置された発熱素子と、上記発熱素子に対して上記流れの上流側に位置するように上記絶縁体層の上面に配置され、焦電体層を含む上流側温度測定素子と、上記発熱素子に対して上記流れの下流側に位置するように上記絶縁体層の上面に配置され、焦電体層を含む下流側温度測定素子とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、消費電力を小さくすることができる熱式流量センサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に基づく実施の形態１における熱式流量センサの平面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に関する矢視断面図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態２における熱式流量センサの平面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線に関する矢視断面図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態３における熱式流量センサの断面図である。
【図６】本発明に基づく実施の形態４における熱式流量センサの平面図である。
【図７】図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に関する矢視断面図である。
【図８】本発明に基づく実施の形態５における熱式流量センサの平面図である。
【図９】図８におけるＩＸ−ＩＸ線に関する矢視断面図である。
【図１０】本発明に基づく実施の形態６における熱式流量センサの平面図である。
【図１１】図１０におけるＸＩ−ＸＩ線に関する矢視断面図である。
【図１２】本発明に基づく実施の形態７における熱式流量センサの平面図である。
【図１３】従来技術に基づく第１の熱式流量センサの要部の平面図である。
【図１４】図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線に関する矢視断面図である。
【図１５】従来技術に基づく第２の熱式流量センサの要部の平面図である。
【図１６】図１５におけるＸＶＩ−ＸＶＩ線に関する矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の各実施の形態で示す流量センサは、いわゆる熱式流量センサであり、流体の流量を測定するためのものである。ここで測定対象となる「流体」は、たとえば気体であってもよい。測定対象となる「流体」は気体に限られず、たとえば液体であってもよい。
【００１４】
（実施の形態１）
図１〜図２を参照して、本発明に基づく実施の形態１における熱式流量センサについて説明する。本実施の形態における熱式流量センサの平面図を図１に示し、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に関する矢視断面図を図２に示す。
【００１５】
本実施の形態における熱式流量センサ１０１は、基材１と、基材１によって支持され、少なくとも上面が流体の流れ４にさらされる板状の検出部１０とを備える。検出部１０は、絶縁体層２と、絶縁体層２の上面に配置された発熱素子３と、発熱素子３に対して流れ４の上流側に位置するように絶縁体層２の上面に配置され、焦電体層５ｎを含む上流側温度測定素子５と、発熱素子３に対して流れ４の下流側に位置するように絶縁体層２の上面に配置され、焦電体層６ｎを含む下流側温度測定素子６とを備える。
【００１６】
本実施の形態における熱式流量センサ１０１では、基材１は絶縁体層２と同じく限られた長方形の領域のみに存在する形状となっているが、基材１も絶縁体層２も、このような長方形の領域内に限らず、さらに外側に広く延在していてもよい。
【００１７】
基材１は開口部７を有する。図２に示すように、開口部７は基材１を貫通している。検出部１０における発熱素子３、上流側温度測定素子５および下流側温度測定素子６が配置された領域において絶縁体層２の下方は空洞であることが求められるが、開口部７は必ずしも基材１を貫通している必要はなく、基材１に設けられた凹部であってもよい。基材１はたとえば単結晶Ｓｉからなる。開口部７はドライエッチングまたはウェットエッチングにより形成されたものであってよい。
【００１８】
絶縁体層２はＳｉＯ2およびＳｉＮのうち少なくとも一方によって形成されている。たとえば絶縁体層２は、ＳｉＯ2からなる層とＳｉＮからなる層とが積層された積層体であってもよい。
【００１９】
発熱素子３は、ＭｏやＰｔなどの金属、金属窒化化合物、金属シリサイド化合物、多結晶Ｓｉなどからなり、絶縁体層２の開口部７上に位置する部分に設けられている。図１に示すように、本実施の形態では、発熱素子３は、平面視したときに長方形状であるが、このような形状に限られず、たとえばミアンダ状などのような他の形状であってもよい。
【００２０】
上流側温度測定素子５は、流体が流れる方向、すなわち、流体の流れ４の方向において、絶縁体層２の開口部７上に位置する部分であって発熱素子３よりも上流側に設けられている。下流側温度測定素子６は、流体が流れる方向において、絶縁体層２の開口部７上に位置する部分であって発熱素子３よりも下流側に設けられている。
【００２１】
上流側温度測定素子５は、焦電体層５ｎの他に下部電極５ａと上部電極５ｂとを含む。焦電体層５ｎは下部電極５ａと上部電極５ｂとによって挟まれている。下流側温度測定素子６は、焦電体層６ｎの他に下部電極６ａと上部電極６ｂとを含む。焦電体層６ｎは下部電極６ａと上部電極６ｂとによって挟まれている。下部電極５ａ，６ａと上部電極５ｂ，６ｂとは、ＭｏやＰｔなどの金属からなる。下部電極５ａ，６ａおよび上部電極５ｂ，６ｂは、複数の金属層が積層された積層体であってもよい。焦電体層５ｎ，６ｎは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの焦電体材料からなる。焦電体材料は温度変化によって焦電効果を引き起こす。すなわち、焦電体材料は、温度変化によって分極が変化する。分極が変化すると表面電荷の量が変化するので、２つの電極の間（下部電極５ａと上部電極５ｂとの間、または、下部電極６ａと上部電極６ｂとの間）の電位差として検出することができる。上流側温度測定素子５および下流側温度測定素子６は、それぞれ温度の変化を電位差として検出することができるので、焦電体素子であるといえる。
【００２２】
発熱素子３には間欠的に電流が流される。上流側温度測定素子５および下流側温度測定素子６の各々において２つの電極間（下部電極５ａと上部電極５ｂとの間、または、下部電極６ａと上部電極６ｂとの間）に生じる電位差が測定される。
【００２３】
本実施の形態における熱式流量センサ１０１では、発熱素子３に間欠的に電流が流されることによって発熱素子３が発熱する。このような状態において、流体が流れてないときは、発熱素子３から等距離にある上流側温度測定素子５および下流側温度測定素子６の温度はほぼ同じになり、上流側温度測定素子５と下流側温度測定素子６との出力は等しい。一方、流体が流れると、発熱素子３で発生した熱が流体の流れ４によって下流側温度測定素子６に伝わり、下流側温度測定素子６の温度が上昇する。このため、上流側温度測定素子５と下流側温度測定素子６との間に温度差が生じる。この温度差は流体の流速の平方根に比例するため、この温度差を検出することで流体の流速が得られる。具体的には、上流側温度測定素子５および下流側温度測定素子６の出力差により流体の流速が得られる。ここでいう出力差とは、たとえば、上流側温度測定素子５から得られる電位差と、下流側温度測定素子６から得られる電位差との間の差を意味する。なお、上流側温度測定素子５の出力値と下流側温度測定素子６の出力値との差によっても流体の流速を得ることができる。上流側温度測定素子５の出力と下流側温度測定素子６の出力との時間差によっても流体の流速を得ることができる。
【００２４】
本実施の形態では、発熱素子３のみに間欠的に電流を流せばよく、焦電体層５ｎ，６ｎを含む上流側温度測定素子５および下流側温度測定素子６には電流を流す必要がないことから、消費電力を小さくすることができる。
【００２５】
本実施の形態では、上流側温度測定素子５および下流側温度測定素子６は焦電体素子であり、焦電効果を利用するものである。したがって、出力は温度そのものではなく温度変化を示すので、周囲環境の影響を受けにくい。本実施の形態によれば、たとえば、周囲の温度の影響を受けにくく、温度特性に優れた熱式流量センサを実現することができる。
【００２６】
本実施の形態で示したように、上流側温度測定素子５および下流側温度測定素子６にそれぞれ含まれる焦電体層５ｎ，６ｎはＡｌＮを主材料とする焦電体材料であることが好ましい。ＡｌＮを主材料とする焦電体材料を用いた場合、ＡｌＮは熱伝導率が高いことから、上流側温度測定素子５および下流側温度測定素子６における熱均一性が高くなり、安定した出力を得ることができる。
【００２７】
焦電体層５ｎ，６ｎに用いる焦電体材料は、ＡｌＮそのものに限らずＡｌＮを主材料とするものであればＡｌＮ系材料であってもよい。ここでいうＡｌＮ系材料には、ＡｌＮにＳｃなどをドープしたものを含む。また、焦電体材料としては、このほかに、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系材料、ニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ）系材料、ＺｎＯ系材料を用いることも可能である。これらの材料の中でも、ＡｌＮ系材料は、分極処理が不要であり、絶縁性であり、熱伝導率が高いので、本発明を実施する上で有利である。さらに、ＡｌＮ系材料は、相転移温度が２０００℃以上と高く、１０００℃以上でも圧電性を有することが確認されていることから、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系材料、ニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ）系材料、ＺｎＯ系材料よりも高い温度で使用することが可能である。
【００２８】
また、本実施の形態では、発熱素子３に電流が流れる周期を短くすることによって単位時間当たりの測定回数を多くすることも可能である。このようにすれば、必要に応じて測定精度を上げることができる。
【００２９】
本実施の形態では、上流側温度測定素子５および下流側温度測定素子６がそれぞれ焦電体素子となっていることから、上流側温度測定素子５および下流側温度測定素子６から得られる出力値に注目するだけでなく、上流側温度測定素子５と下流側温度測定素子６との間での出力値の差、出力の時間差に注目することにより、流量の測定精度を向上させることができる。
【００３０】
本実施の形態で示したように、上流側温度測定素子５および下流側温度測定素子６はそれぞれ、焦電体層５ｎ，６ｎと、焦電体層５ｎ，６ｎの上側に設けられた上部電極５ｂ，６ｂと、焦電体層５ｎ，６ｎの下側に設けられた下部電極５ａ，６ａとを含むことが好ましい。このように焦電体層を厚み方向に２つの電極で挟み込む、いわゆるサンドイッチ構造であれば、焦電効果によって生じる２つの電極の間（下部電極５ａと上部電極５ｂとの間、または、下部電極６ａと上部電極６ｂとの間）の電位差を検出しやすく好都合である。
【００３１】
（実施の形態２）
図３〜図４を参照して、本発明に基づく実施の形態２における熱式流量センサについて説明する。本実施の形態における熱式流量センサの平面図を図３に示し、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に関する矢視断面図を図４に示す。本実施の形態における熱式流量センサ１０２は、基本的な構成については実施の形態１で説明した熱式流量センサ１０１と同様であるが、以下の点で異なる。
【００３２】
熱式流量センサ１０２においては、検出部１０は、発熱素子３を覆う保護膜８を備える。保護膜８はたとえばＡｌＮからなるものであることが好ましい。なお、保護膜８は、上流側温度測定素子５および下流側温度測定素子６の焦電体層５ｎ，６ｎと同じ材料からなるものであってもよい。
【００３３】
本実施の形態においても、実施の形態１で説明したのと同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態では、発熱素子３が保護膜８によって覆われていることにより、信頼性を向上させることができる。特に、保護膜８がＡｌＮからなるものである場合には、ＡｌＮは熱伝導率が高いことから、発熱素子３の温度の均一化を図ることができる。その結果、下流側温度測定素子６において安定した出力を得ることができる。
【００３４】
（実施の形態３）
図５を参照して、本発明に基づく実施の形態３における熱式流量センサについて説明する。本実施の形態における熱式流量センサの断面図を図５に示す。本実施の形態における熱式流量センサ１０３は、基本的な構成については実施の形態２で説明した熱式流量センサ１０２と同様であるが、以下の点で異なる。
【００３５】
熱式流量センサ１０３においては、実施の形態２で示した保護膜８に代えて保護膜８ｉが備わっている。熱式流量センサ１０３においては、発熱素子３、上流側温度測定素子５および下流側温度測定素子６を覆う保護膜８ｉを備える。本実施の形態では、保護膜８ｉはたとえばＡｌＮ、ＳｉＯ2、ＳｉＮのいずれかからなることが好ましい。
【００３６】
本実施の形態においても、実施の形態２で説明したのと同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態では、発熱素子３のみならず、上流側温度測定素子５および下流側温度測定素子６が保護膜８ｉによって覆われていることにより、信頼性を向上させることができる。
【００３７】
（実施の形態４）
図６〜図７を参照して、本発明に基づく実施の形態４における熱式流量センサについて説明する。本実施の形態における熱式流量センサの平面図を図６に示し、図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に関する矢視断面図を図７に示す。本実施の形態における熱式流量センサ１０４は、基本的な構成については実施の形態１で説明した熱式流量センサ１０１と同様であるが、以下の点で異なる。
【００３８】
熱式流量センサ１０４においては、絶縁体層２は、上流側温度測定素子５と発熱素子３との間および発熱素子３と下流側温度測定素子６との間のうち少なくとも一方においてスリット９を有する。図６〜図７に示した熱式流量センサ１０４では、好ましいことに、上流側温度測定素子５と発熱素子３との間および発熱素子３と下流側温度測定素子６との間の両方にそれぞれスリット９を有する。なお、熱式流量センサ１０４は、実施の形態２で示した保護膜８または実施の形態３で示した保護膜８ｉを備えていてもよい。
【００３９】
本実施の形態においても、実施の形態１で説明したのと同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態では、スリット９の存在により、発熱素子３から絶縁体層２を通じて温度測定素子へと伝わる熱を少なくすることができる。したがって、発熱素子３から測定対象である流体によって温度測定素子へと伝わる熱の比率を相対的に大きくすることができる。その結果、高い感度を実現することができる。
【００４０】
（実施の形態５）
図８〜図９を参照して、本発明に基づく実施の形態５における熱式流量センサについて説明する。本実施の形態における熱式流量センサの平面図を図８に示し、図８におけるＩＸ−ＩＸ線に関する矢視断面図を図９に示す。本実施の形態における熱式流量センサ１０５は、基本的な構成については実施の形態１で説明した熱式流量センサ１０１と同様であるが、以下の点で異なる。
【００４１】
熱式流量センサ１０５においては、検出部１０は、上流側温度測定素子５と発熱素子３との間および発熱素子３と下流側温度測定素子６との間のうち少なくとも一方においてヒートシンク１２を含んでいる。なお、熱式流量センサ１０５は、実施の形態２で示した保護膜８または実施の形態３で示した保護膜８ｉを備えていてもよい。
【００４２】
本実施の形態においても、実施の形態１で説明したのと同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態では、ヒートシンク１２の存在により、発熱素子３から絶縁体層２を通じて温度測定素子へと熱が伝わることを妨げ、そのような熱の多くを外部へ逃がすことができる。したがって、発熱素子３から測定対象である流体によって温度測定素子へと伝わる熱の比率を相対的に大きくすることができる。その結果、高い感度を実現することができる。
【００４３】
なお、ヒートシンク１２の材料としては、たとえば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、金属などを用いることが可能である。ただし、ヒートシンク１２の材料としては、金属などの導体よりは絶縁材料を用いた方が設計の自由度が高くなるので、好ましい。
【００４４】
（実施の形態６）
図１０〜図１１を参照して、本発明に基づく実施の形態６における熱式流量センサについて説明する。本実施の形態における熱式流量センサの平面図を図１０に示し、図１０におけるＸＩ−ＸＩ線に関する矢視断面図を図１１に示す。本実施の形態における熱式流量センサ１０６は、基本的な構成については実施の形態１で説明した熱式流量センサ１０１と同様であるが、以下の点で異なる。
【００４５】
熱式流量センサ１０６においては、これまでの実施の形態で示した絶縁体層２に代えて絶縁体層２ｉが備わっている。熱式流量センサ１０６においては、絶縁体層２ｉは、ＡｌＮを主材料とする。さらに熱式流量センサ１０６においては、上流側温度測定素子５と発熱素子３との間および発熱素子３と下流側温度測定素子６との間の両方にスリット９が設けられている。熱式流量センサ１０６においては、上流側温度測定素子５の発熱素子３とは反対の側にもスリット９ｅが設けられており、下流側温度測定素子６の発熱素子３とは反対の側にもスリット９ｆが設けられている。なお、熱式流量センサ１０６は、実施の形態２で示した保護膜８または実施の形態３で示した保護膜８ｉを備えていてもよい。
【００４６】
本実施の形態においても、実施の形態１で説明したのと同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態では、絶縁体層２ｉがＡｌＮを主材料としており、ＡｌＮは熱伝導率が高いことから、熱応答性を向上させることができる。すなわち、発熱素子３を加熱するための電力の周波数を高くすることができ、反応が速い熱式流量センサとすることができる。これにより、計測に必要な時間を短くすることができることから、発熱素子３に電力を印加する時間が短くなり、消費電力を小さくすることができる。
【００４７】
本実施の形態で示したスリット９，９ｅ，９ｆは必須ではないが、これらが設けられていることが好ましい。特に本実施の形態のように、絶縁体層２ｉがＡｌＮを主材料としている場合、測定に必要な熱の伝達および放熱だけでなく、発熱素子３から絶縁体層２ｉを通じた温度測定素子への不所望な熱の伝達も速く行なわれる。発熱素子３から絶縁体層２ｉを通じて温度測定素子への不所望な熱の伝達を抑えるためには、このようなスリットと組み合わせて構成することが効果的である。また、スリット９，９ｅ，９ｆに代えて、実施の形態５で示したヒートシンク１２を備えていてもよい。
【００４８】
（実施の形態７）
図１２を参照して、本発明に基づく実施の形態７における熱式流量センサについて説明する。本実施の形態における熱式流量センサの平面図を図１２に示す。本実施の形態における熱式流量センサ１０７は、基本的な構成については実施の形態１で説明した熱式流量センサ１０１と同様であるが、以下の点で異なる。
【００４９】
熱式流量センサ１０７においては、発熱素子３、下部電極５ａ，６ａおよび上部電極５ｂ，６ｂの形状が、熱式流量センサ１０１におけるものに比べて異なっている。具体的には、発熱素子３、下部電極５ａ，６ａおよび上部電極５ｂ，６ｂのそれぞれが、外部接続用のパッドを備える形状となっている。また、発熱素子３は、図１２に示したようにミアンダ形状となっている。なお、熱式流量センサ１０７は、実施の形態２で示した保護膜８または実施の形態３で示した保護膜８ｉを備えていてもよい。また、熱式流量センサ１０７は、実施の形態４および実施の形態６で示したスリット９，９ｅ，９ｆを備えていてもよい。熱式流量センサ１０７は、実施の形態５で示したヒートシンク１２を備えていてもよい。熱式流量センサ１０７は、絶縁体層２に代えて、実施の形態６で示したＡｌＮを主材料とする絶縁体層２ｉを備えていてもよい。
【００５０】
本実施の形態においても、実施の形態１で説明したのと同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態では、発熱素子３、下部電極５ａ，６ａおよび上部電極５ｂ，６ｂのそれぞれが、外部接続用のパッドを備える形状となっていることから、外部との電気的な接続を容易に行なうことができる。また、本実施の形態では、発熱素子３がミアンダ形状となっていることから、発熱素子３の発熱効率を高くすることができる。
【００５１】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、熱式流量センサに利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  基材、２  絶縁体層、３  発熱素子、４  流れ、５  上流側温度測定素子、６  下流側温度測定素子、５ａ，６ａ  下部電極、５ｂ，６ｂ  上部電極、５ｎ，６ｎ  焦電体層、７  開口部、８，８ｉ  保護膜、９  スリット、１０  検出部、１２  ヒートシンク、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６  熱式流量センサ、１００１  基板、１００３  発熱抵抗体、１００５  上流側測温抵抗体、１００６  下流側測温抵抗体、１０１１  保護膜開口部、１０１２  基板開口部、２００１  基板、２００３  発熱抵抗素子、２００５  上流側測温抵抗素子、２００６  下流側測温抵抗素子、２０１３  キャビティ。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年9月9日(2016.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材によって支持され、少なくとも上面が流体の流れにさらされる検出部とを備え、
前記検出部は、
絶縁体層と、
前記絶縁体層の上面に配置された発熱素子と、
前記発熱素子に対して前記流れの上流側に位置するように前記絶縁体層の上面に配置され、焦電体層を含む上流側温度測定素子と、
前記発熱素子に対して前記流れの下流側に位置するように前記絶縁体層の上面に配置され、焦電体層を含む下流側温度測定素子とを備え、
前記検出部は、前記上流側温度測定素子と前記発熱素子との間および前記発熱素子と前記下流側温度測定素子との間のうち少なくとも一方においてヒートシンクを含んでいる、熱式流量センサ。
【請求項２】
前記焦電体層はＡｌＮを主材料とする、請求項１に記載の熱式流量センサ。
【請求項３】
前記上流側温度測定素子および前記下流側温度測定素子はそれぞれ、前記焦電体層と、前記焦電体層の上側に設けられた上部電極と、前記焦電体層の下側に設けられた下部電極とを含む、請求項１または２に記載の熱式流量センサ。
【請求項４】
前記検出部は、前記発熱素子を覆う保護膜を備える、請求項１から３のいずれかに記載の熱式流量センサ。
【請求項５】
前記保護膜は、前記上流側温度測定素子および前記下流側温度測定素子を覆う、請求項４に記載の熱式流量センサ。
【請求項６】
前記絶縁体層は、前記上流側温度測定素子と前記発熱素子との間および前記発熱素子と前記下流側温度測定素子との間のうち少なくとも一方においてスリットを有する、請求項１から５のいずれかに記載の熱式流量センサ。
【請求項７】
前記絶縁体層は、ＡｌＮを主材料とする、請求項１から６のいずれかに記載の熱式流量センサ。
【請求項８】
前記発熱素子はミアンダ形状である、請求項１から７のいずれかに記載の熱式流量センサ。
【国際調査報告】
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