(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測流体を取り込む開口部を有する副通路と、前記副通路内に配置され被計測流体の流量を計測するセンサ素子とを備えた熱式流量計において、
前記センサ素子は、半導体基板と、前記半導体基板に形成された空洞部と、前記空洞部上に電気絶縁膜を介して形成された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の加熱温度を検出する加熱温度センサと、前記加熱温度センサにより検出された温度により前記発熱抵抗体の加熱温度を制御する駆動回路を備え、
前記加熱温度センサは、温度によって抵抗値が変化する感温抵抗体であり、前記発熱抵抗体に対して前記被計測流体の流れの上流側および下流側に配置し、かつ、前記被計測流体の流れの垂直方向の上部側と下部側に配置し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、
前記発熱抵抗体に対して前記被計測流体の流れ方向の上流側および下流側に位置する前記加熱温度センサは、折り返し形状を持つ複数本の抵抗パターンにより形成され、前記複数本の抵抗パターンは前記空洞部上の前記電気絶縁膜上で電気的に直列に接続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、
前記加熱温度センサの抵抗パターンは、前記発熱抵抗体に対して前記被計測流体の流れ方向の上流側および下流側に位置する部分の本数を、前記発熱抵抗体の上部側および下部側に位置する部分の本数よりも、多く設けたことを特徴とする熱式流量計。
【請求項４】
請求項１記載の熱式流量計において、
前記発熱抵抗体の上部側または下部側から前記発熱抵抗体の電極を前記空洞部の外に取りだす配線を備え、
前記配線は、前記発熱抵抗体と接続される部位において前記配線の線幅が前記発熱抵抗体の短手方向の幅よりも狭く、前記空洞部の端部において前記発熱抵抗体と接続される部位の配線の線幅よりも広いことを特徴とする熱式流量計。
【請求項５】
請求項４の熱式流量計において、
前記発熱抵抗体の下部側に位置する前記加熱温度センサは、前記発熱抵抗体と前記配線に挟まれるように配置したことを特徴とする熱式流量計。
【請求項６】
被計測流体を取り込む開口部を有する副通路と、前記副通路内に配置され被計測流体の流量を計測するセンサ素子とを備えた熱式流量計において、
前記センサ素子は、半導体基板と、前記半導体基板に形成された空洞部と、前記空洞部上に電気絶縁膜を介して形成された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の加熱温度を検出する加熱温度センサと、前記加熱温度センサにより検出された温度により前記発熱抵抗体の加熱温度を制御する駆動回路と、前記発熱抵抗体と電気的に接続される配線部と、を有し、
前記発熱抵抗体と前記配線部との接続部に絞り部が設けられており、
前記加熱温度センサは前記絞り部に沿って配置され、前記発熱抵抗体の周囲を囲むように設けられたことを特徴とする熱式流量計。
【請求項７】
請求項６に記載の熱式流量計において、
前記絞り部は、前記発熱抵抗体と前記配線部によって形成された凹部であり、前記加熱温度センサは前記凹部に沿って配置されることを特徴とする熱式流量計。
【請求項８】
請求項１または６に記載の熱式流量計において、
前記発熱抵抗体に対して前記被計測流体の流れの上流側に第１の感温抵抗体と第２の感温抵抗体を配置し、前記発熱抵抗体に対して前記被計測流体の流れの下流側に前記発熱抵抗体の右側に第３の感温抵抗体と第４の感温抵抗体を配置し、前記第１乃至第４の感温抵抗体の温度差に応じた抵抗変化に基づいて被計測流体の流量を測定する熱式流量計。
【請求項９】
請求項１または６に記載の熱式流量計において、
前記発熱抵抗体の上面に電気絶縁膜を形成し、前記電気絶縁膜の表面に、前記加熱温度センサが形成されることを特徴とする熱式流量計。
【請求項１０】
請求項１または６に記載の熱式流量計において、
前記加熱温度センサを電気的に前記空洞部の外へ取りだす配線部を設け、前記配線部の空洞部上に位置する配線幅が、前記加熱温度センサの線幅よりも広く形成したことを特徴とする熱式流量計。
【請求項１１】
請求項１または６に記載の熱式流量計において、
前記発熱抵抗体のパターンは、複数の折り返し部を有するパターンで形成され、
前記加熱温度センサは、前記発熱抵抗体の折り返し部に沿って配置することを特徴とする熱式流量計。
【請求項１２】
請求項１または６に記載の熱式流量計において、
前記副通路は、開口部近傍に徐々に通路面積が小さくなる絞り形状部を備え、前記センサ素子が設置される近傍の副通路の流路が直線となる直線部を備え、前記絞り形状部と前記直線部との間に流路が湾曲する湾曲部を備えた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、被計測流体中に発熱抵抗体を設置し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わる。
【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、マイクロマシン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。また、発熱抵抗体の近傍の上流，下流に温度センサ（感温抵抗体）を形成し、発熱抵抗体の上流，下流の温度差から流量を検出する温度差方式により、順流と逆流の判別も可能である。発熱抵抗体の大きさは数百ミクロンと微細であり、薄膜状に形成されることから、熱容量が小さく高速応答・低消費電力化が可能である。
【０００４】
センサ素子の低電力化を図った従来技術として、特許文献１に記載のものがある。特許文献１には、発熱抵抗体の長さを小さくすることにより、感度を維持し、低消費電力化する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３３０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動車などの内燃機関に上記のような空気流量計を搭載するには、センサ素子の汚損を低減するために、空気流の一部を取り込む副通路内にセンサ素子を配置する技術が多く用いられる。センサ素子が配置される副通路は、オイルやダストなどからセンサ素子を保護するため、多様な形状で曲げられている。そのため、センサ素子上を流れる空気の方向が空気の流量により変化する。空気の流れ方向が変化すると、センサ素子が検出した流量に誤差が発生する。
【０００７】
さらに、発熱抵抗体が小型になると、発熱抵抗体の周辺の温度分布の均一性が悪化し、空気流量方向の微小な変化でもセンサ素子の検出感度が変化し測定誤差が大きくなる課題がある。従来は、発熱抵抗体の発熱により発生する温度分布に関しては考慮されていたが、発熱抵抗体の温度を検出し、発熱抵抗体を加熱制御するために設けた感温抵抗体の自己発熱による温度分布の均一性に関しては考慮されていなかった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、自動車などの内燃機関に搭載し、空気流の流れ方向の微小な変化によるセンサ素子の検出感度の変化や流量測定誤差を低減し、低消費電力で高精度な熱式流量センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の熱式流量計は、被計測流体を取り込む開口部を有する副通路と、前記副通路内に配置され被計測流体の流量を計測するセンサ素子とを備えた熱式流量計において、前記センサ素子は、半導体基板と、前記半導体基板に形成された空洞部と、前記空洞部上に電気絶縁膜を介して形成された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の加熱温度を検出する加熱温度センサと、前記加熱温度センサにより検出された温度により前記発熱抵抗体の加熱温度を制御する駆動回路を備え、前記加熱温度センサは、温度によって抵抗値が変化する感温抵抗体であり、前記発熱抵抗体に対して前記被計測流体の流れの上流側および下流側に配置し、かつ、前記被計測流体の流れの垂直方向の上部側と下部側に配置した。そして、前記加熱温度センサは、前記空洞部上で電気的に直列接続すると良い。
【００１０】
これにより、前記加熱温度センサに流れる電流による自己発熱による温度上昇が、発熱抵抗体周辺で均等な温度分布になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、空気流の流れ方向の微小な変化によるセンサ素子の検出感度の変化や流量測定誤差を低減し、低消費電力で高精度な熱式流量センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】熱式流量センサのセンサ素子１の実装構造を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例である熱式流量センサのセンサ素子１の平面を示す図である。
【図３】図１のセンサ素子１のＸ−Ｘ′断面を示す図である。
【図４】図１のセンサ素子１を駆動する電気回路である。
【図５】図１のセンサ素子１のダイアフラム４部の拡大図である。
【図６（ａ）】従来のセンサ素子のダイアフラム部の形状を示す図である。
【図６（ｂ）】従来のセンサ素子のダイアフラム部の温度分布を示す図である。
【図７（ａ）】従来のセンサ素子のダイアフラム部の形状を示す図である。
【図７（ｂ）】従来のセンサ素子のダイアフラム部の温度分布を示す図である。
【図８】図６のＹ−Ｙ′線上の温度分布を示す図である。
【図９】図６における形状を簡略化して示した図である。
【図１０】発熱抵抗体の長さＬｓと加熱温度の変化率の関係を示す図である。
【図１１（ａ）】本発明のセンサ素子のダイアフラム部の形状を示す図である。
【図１１（ｂ）】本発明のセンサ素子のダイアフラム部の温度分布を示す図である。
【図１２（ａ）】従来のセンサ素子のダイアフラム部の形状を示す図である。
【図１２（ｂ）】従来のセンサ素子のダイアフラム部の温度分布を示す図である。
【図１３】本発明のセンサ素子のダイアフラム部の平面を示す図である。
【図１４（ａ）】従来のセンサ素子のダイアフラム部の形状を示す図である
【図１４（ｂ）】従来構成において加熱温度センサの検出温度を示す一例である。
【図１４（ｃ）】従来構成において加熱温度センサの検出温度を示す一例である。
【図１５（ａ）】本発明のセンサ素子のダイアフラム部の形状を示す図である
【図１５（ｂ）】本発明の構成において加熱温度センサの検出温度を示す一例である。
【図１５（ｃ）】本発明の構成において加熱温度センサの検出温度を示す一例である。
【図１６】本発明の第２実施例である熱式流量センサのセンサ素子３４の断面を示す図である。
【図１７】図１１のセンサ素子３４のダイアフラム４部の拡大図である。
【図１８】本発明の第３実施例である熱式流量センサのセンサ素子のダイアフラム部４の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明に係る第１の実施例について以下説明する。
【００１５】
図１に、自動車などの内燃機関の吸気管にセンサ素子１と、センサ素子１の駆動・検出回路を実装した実施例を示す。図１において、吸気管路１８の壁面から突出するようにベース部材１９を設ける。ベース部材１９には、吸気管路１８を流れる吸気２０の一部を取り込む副通路２１が形成されている。副通路２１は、吸気２０を導入あるいは排出する開口部を有しており、副通路２１の開口部付近は通路面積が徐々に小さくなる絞りが設けられている。また、副通路２１は通路経路に湾曲部を有しており、この湾曲部によって副通路２１に導入された吸気２０が折り返され、吸気２０の流れ方向と逆方向に空気流が流れるような部位を有する流路構造となっている。この部位に形成した矩形状の凹部に、センサ素子１を設置する。副通路２１に湾曲部を形成することで、この湾曲部に沿って空気流が流れ、副通路２１内に侵入したダストなどの粒子が慣性分離され、センサ素子１に直接衝突することを防止でき、センサ素子１の破壊を抑制することができる。センサ素子１を設置する近傍の副通路２１は流路を直線状としている。これは、センサ素子１に流れる空気流の流れ方向を一定に安定させる効果がある。しかし、センサ素子１が設置される直線状の流路の長さには限界があり、流速が上がることによって、流れの方向が変化する問題は残る。そのため、ダストの衝突防止と、空気流の流れ方向の安定化を両立させることが困難である。
【００１６】
ベース部材１９には、センサ素子１の駆動・検出回路を搭載した回路基板２２が設けられ、金線ボンディングワイヤー２３によりセンサ素子１と回路基板２２を電気的に接続する。さらに、駆動回路の電源供給，出力信号の取り出しのための端子２４を設け、アルミボンディングワイヤー２５により回路基板２２と端子２４を電気的に接続する。
【００１７】
本実施例による熱式流量計のセンサ素子１の構成を図２，図３により説明する。図２は、センサ素子１を示す平面図である。また図３は、図２におけるＸ−Ｘ′線に沿った断面図を示す。センサ素子１の基板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ダイアフラム４を形成する。
【００１８】
ダイアフラム４上の電気絶縁膜３ａの中心付近の表面には発熱抵抗体５を形成する。発熱抵抗体５の周囲に発熱抵抗体５の加熱温度を検出する加熱温度センサ７が、発熱抵抗体５を取り巻くように形成される。発熱抵抗体５の温度を加熱温度センサ７で検出し、空気流６の温度に対して一定温度高くなるように加熱制御されている。さらに加熱温度センサ７の外側には上流側温度センサ８ａ，８ｂ、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に対して空気流６の下流側に配置する。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ほか、保護膜として働く。ダイアフラム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１０，１１，１２を配置する。
【００１９】
これらの発熱抵抗体５、加熱温度センサ７、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１０，１１，１２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で形成すると良い。また、電気絶縁膜３ａ，３ｂは二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）や窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）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】
なお、上記のように、発熱抵抗体５、加熱温度センサ７、上流側温度センサ８ａ，８ｂ、下流側温度センサ９ａ，９ｂも、感温抵抗体１０，１１，１２と同様に、感温抵抗体である。
【００２１】
さらにセンサ素子１の端部には、発熱抵抗体５、加熱温度センサ７、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１０，１１，１２を構成する各抵抗体を駆動・検出回路と接続するための電極が形成された電極パッド部１３を設ける。なお、電極はアルミなどで形成する。
【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。
【００２３】
図３は、図２におけるＸ−Ｘ′線上の断面構成と、Ｘ−Ｘ′線上の温度分布である。温度分布１４の実線は無風時のダイアフラム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が発生したときのダイアフラム４の温度分布である。空気流６が発生することにより、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の上下流の温度差ΔＴｓを測定することにより、流量が計測される。
【００２４】
次に、センサ素子１の駆動・検出回路について説明する。図４に、センサ素子１の駆動・検出回路を示す。発熱抵抗体５の温度によって抵抗値が変化する加熱温度センサ７と感温抵抗体１０とからなる直列回路と、感温抵抗体１１と感温抵抗体１２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。これらの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に接続し、フィードバック回路を構成する。これにより、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。
【００２５】
そして、上流側温度センサ８ａと下流側温度センサ９ａとからなる直列回路と、下流側温度センサ９ｂ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。
【００２６】
図５にセンサ素子１のダイアフラム４の拡大図を示す。図５において、加熱温度センサ７ａ〜７ｅは、発熱抵抗体５の周囲を取り囲むように配置している。加熱温度センサ７ａを発熱抵抗体５に対して空気流６の上流側（以下、紙面左側と称す。）に配置し、加熱温度センサ７ｂを発熱抵抗体５に対して空気流６の下流側（以下、紙面右側と称す。）に配置し、加熱温度センサ７ｃを空気流の垂直方向の上部側、すわなち、発熱抵抗体５の図１における主通路１８の中心軸側（以下、紙面上側と称す。）に配置し、加熱温度センサ７ｄ，７ｅを空気流の垂直方向の下部側、すなわち、発熱抵抗体５の図１における回路基板２２側（以下、紙面下側と称す。）に配置している。上記の加熱温度センサ７ａ〜７ｅは、ダイアフラム４上で電気的に直列接続される。上記の加熱温度センサ７ａ〜７ｅを直列接続したものが加熱温度センサ７となる。発熱抵抗体５は、配線部３０ｉ，３０ｊに電気的に接続され、ダイアフラム４の外側から、加熱電流が供給される。
【００２７】
発熱抵抗体５及び配線部３０ｉ，３０ｊはその接続部に絞り部を有している。具体的には、発熱抵抗体５と配線部３０ｉ，３０ｊによって凹部３８ａ，３８ｂが形成される。凹部３８ａの片側の側面は発熱抵抗体５の一部であり、他方の側面は配線部３０ｉである。また、凹部３８ｂの片側の側面は発熱抵抗体５の一部であり、他方の側面は配線部３０ｊである。なお、発熱抵抗体５と配線部３０ｉ，３０ｊとの接続部では、配線３０ｉ，３０ｊの線幅は発熱抵抗体５の短手方向の線幅よりも狭く、ダイアフラム４の端部において配線３０ｉ，３０ｊの線幅が広くなるように形成されている。
【００２８】
そして、凹部３８ａには、加熱温度センサ７ｄが嵌め込まれるように配置されており、凹部３８ｂには、加熱温度センサ７ｅが嵌め込まれるように配置されている。すなわち、絞り部形状に沿って加熱温度センサ７ｄ，７ｅを配置している。上記構成とすることにより、発熱抵抗体５の周囲を取り囲むように、加熱温度センサ７ａ〜７ｅを配置することができ、加熱温度センサ７ａ〜７ｅに流れる電流による、自己発熱量が発熱抵抗体５の紙面上下方向，紙面左右方向でほぼ対称となる。また、発熱抵抗体５を４００μｍ以下のような小型形状とすることにより、発熱抵抗体５の周囲の加熱温度センサ７ａ〜７ｅの自己発熱があっても発熱抵抗体５の上下左右方向に均一な温度分布が得られる。
【００２９】
ここで、発熱抵抗体５の領域は、ダイアフラム４上の発熱の主となる部分であり、図５に示した配線部３０ｉ，３０ｊのような幅広になる部位や、発熱抵抗体５に電気的に接続されていたとしても、流れる電流が著しく小さくなる抵抗体等は含まれない。或いは、図５に示した発熱抵抗体５のように、発熱の主となり、形状がＵ字やＭ字になるような１回または複数回の折り返しがある領域である。加熱温度センサ７は、発熱抵抗体５の周囲のすべてを取り囲むと、より効果がられるが、発熱抵抗体５の上部，下部，右部，左部にほぼ均等に配置していれば十分な効果が得られる。
【００３０】
上記の構成とした場合に、熱式流量計のセンサ素子１へ流れ込む空気流が傾いたときの効果について、従来の構成と比較し説明する。
【００３１】
図６（ａ）は、従来の熱式流量計のセンサ素子のダイアフラム２７ａ部の形状を示す。図６（ａ）のセンサ素子は、低消費電力駆動を必要としない場合の形状である。したがって発熱抵抗体２６ａは長手方向を大きくすることができる。発熱抵抗体２６ａの周辺には、加熱温度センサ２８ａを発熱抵抗体の近傍に同様に長手方向に長く配置している。加熱温度センサ２８ａを配置している箇所は、発熱抵抗体２６ａの紙面左側，上側，右側であり、発熱抵抗体２６ａの下側には配置していない。図６（ｂ）は図６（ａ）のダイアフラム２７ａ部の形状において、加熱温度センサ２８ａに電圧を加えたときのダイアフラム上の温度分布の状態を表す等温線を示している。なお、図６（ｂ）において、網掛けが濃い部分はより高温状態であることを示す。図６（ｂ）より、発熱抵抗体２６ａの左側と上側と右側は加熱温度センサ２８ａが配置されているため自己発熱による温度上昇が発生することがわかる。発熱抵抗体２６ａの下側は、加熱温度センサ２８ａが配置していないことから温度上昇が少ない。図６（ｂ）の温度分布を持つ状態で、傾いた空気流３２ａ，３２ｂがダイアフラム部２７ａに流れ込んだ場合、発熱抵抗体２６ａを通過して温度上昇した空気流が下流側温度センサ２９ｂに流れる。発熱抵抗体２６ａ上において、空気流３２ａと空気流３２ｂが通過する場所の温度はほぼ同一の温度である。下流側温度センサ２９ｂに流れ込む空気の温度は、空気流３２ａや空気流３２ｂのどちらの空気流が流れても、下流側温度センサ２９ｂに流れる空気の温度は変化しない。これは、発熱抵抗体２６ａが紙面上下方向に長く、発熱抵抗体の上部や下部の温度分布が異なる部分が下流側温度センサ２９ｂから離れているためである。したがって、従来の低消費電力を必要としないセンサ素子形状の場合は流量検出において感度変化は発生せず、良好に空気流の測定が可能であった。
【００３２】
図７（ａ）は従来の熱式流量計のセンサ素子のダイアフラム２７ｂ部の形状を示す。図７（ａ）のセンサ素子は、低消費電力駆動を必要とする場合の形状である。低消費電力のため発熱抵抗体２６ｂは長手方向に対し図６（ａ）における発熱抵抗体２６ａよりも短く形成している。発熱抵抗体２６ｂの周辺には、加熱温度センサ２８ｂを発熱抵抗体の近傍に同様に長手方向に短く形成している。加熱温度センサ２８ｂを配置している箇所は、発熱抵抗体２６ｂの紙面左側，上側，右側であり、発熱抵抗体２６ｂの下側に配置していない。図７（ｂ）は図７（ａ）のダイアフラム２７ｂ部の形状において、加熱温度センサ２８ｂに電圧を加えたときのダイアフラム上の温度分布の状態を表す等温線を示している。なお、図７（ｂ）において、網掛けが濃い部分はより高温状態であることを示す。図７（ｂ）より、発熱抵抗体２６ｂの左側と上側と右側は加熱温度センサ２８ｂが配置されているため自己発熱による温度上昇が発生する。発熱抵抗体２６ｂの下側は、加熱温度センサ２８ｂを配置していないことから温度上昇が少ない。図７（ｂ）の温度分布を持つ状態で、傾いた空気流３２ａ，３２ｂがダイアフラム部２７ｂに流れ込んだ場合、発熱抵抗体２６ｂを通過して温度上昇した空気流が下流側温度センサ２９ｂに流れる。発熱抵抗体２６ｂ上において、空気流３２ａと空気流３２ｂとで通過する場所の温度が異なる。下流側温度センサ２９ｂに流れ込む空気の温度は、空気流３２ａの場合、温度が高くなり、空気流３２ｂの場合、温度が低くなる。したがって、空気流の方向が変化することによって下流側温度センサ２９ｂに流れる空気の温度が変化する。これは、発熱抵抗体２６ａが紙面上下方向に短く、発熱抵抗体の上部や下部の温度分布が異なる部分が下流側温度センサ２９ｂに近いためである。したがって、従来の低消費電力を必要とするセンサ素子形状の場合は流量検出において感度変化が発生し、空気流の測定に誤差が発生していた。
【００３３】
発熱抵抗体の長さにより、温度分布による測定誤差が変化することについて詳細に説明する。図８は、図６（ａ）の発熱抵抗体２６ａを駆動したときの、Ｙ−Ｙ′線上の温度分布を示す。図８に示した温度分布から、発熱抵抗体の紙面上側と下側とで温度が異なる。これは、発熱抵抗体２６ａの紙面上側には、加熱温度センサ２８ａを配置しているのに対し、発熱抵抗体の紙面下側には加熱温度センサ２８ａを配置していない。そのため、発熱抵抗体の紙面上側と下側とで、加熱温度センサ２８ａの自己発熱による温度上昇が異なる。ここで、発熱抵抗体の全体の平均温度をΔＴｈとし、ΔＴｈから、発熱抵抗体の上側の加熱温度センサ２８ｂの自己発熱による温度上昇量をΔＴｈｔとすると、ΔＴｈｔはおよそ５℃〜２０℃程度ある。
【００３４】
図９は、図６（ａ）における発熱抵抗体２６ａ，上流側温度センサ２９ａ，下流側温度センサ２９ｂが形成される領域を簡略化して示した図である。図９において領域３５は、図６における発熱抵抗体２６ａが形成される領域を示し、領域３６ａは、図６における上流側温度センサ２９ａが形成される領域を示し、領域３６ｂは、図６における上流側温度センサ２９ｂが形成される領域を示している。また、図９における端部３７ａは図６における発熱抵抗体２６ａの紙面上側の端部を示し、端部３７ｂは図６における発熱抵抗体２６ａの紙面左側（空気流の上流側）の端部を示し、端部３７ｃは図６における発熱抵抗体２６ａの紙面右側（空気流の下流側）の端部を示し、端部３７ｄは図６における発熱抵抗体２６ａの紙面下側の端部を示す。また、発熱抵抗体の端部３７ａ，３７ｂ，３７ｃには、図６における加熱温度センサ２８ａが配置されているが一方、発熱抵抗体の端部３７ｄには、加熱温度センサ２８ａは配置されていない。
【００３５】
図９において、センサ素子に流れる空気流が発熱抵抗体の左右方向からθ度だけ傾いた場合（図中３２ａ）の、下流側温度センサの領域３６ａに流れ込む空気の温度について説明する。発熱抵抗体の端部３７ａの近傍は、加熱温度センサ２８ａが自己発熱することにより他の部分に比べ、図８で示されるようにΔＴｈｔだけ高温になる。そのため、発熱抵抗体の端部３７ａを通過する空気の温度は他の場所に比べΔＴｈｔだけ高温になる。したがって、温度がΔＴｈｔ高い空気が下流側温度センサの領域３６ｂに流れ込む。下流側温度センサの領域３６ｂにおいてΔＴｈｔ高い空気が流れる領域は、図９のΔＬｓに示す部分である。ΔＬｓは、
ΔＬｓ＝Ｗｈ・tanθ                                                  （１）
である。ここでＷｈは、発熱抵抗体の領域３５の幅であり、図９に示す発熱抵抗体の端部３７ａの長さである。前述したように、上記ΔＬｓの部分は他の下流側温度センサ３６ｂの部分に比べΔＴｈｔ高くなる。下流側温度センサの領域３６ｂにおいて一部分（ΔＬｓ）が高温（ΔＴｈｔ）になると、下流側温度センサの領域３６ｂの平均温度がΔＴｈ′に上昇する。加熱温度センサの自己発熱が十分小さく下流側温度センサの領域３６ｂ全体がΔＴｈである場合との比ΔＴｈ′／ΔＴｈは、
ΔＴｈ′／ΔＴｈ＝１＋ΔＬｓΔＴｈｔ／（Ｌｓ  ΔＴｈ）
＝１＋Ｗｈ・ΔＴｈｔ・tanθ／（Ｌｓ  ΔＴｈ）        （２）
である。ここで、Ｌｓは上流側温度センサの領域３６ａの紙面上下方向の全体の長さである。また、発熱抵抗体の領域３５の紙面上下方向の長さもＬｓとしている。たとえば、Ｗｈ＝２００μｍ，Ｌｓ＝９００μｍ，ΔＴｈ＝１００℃，ΔＴｈｔ＝２０℃，θ＝６度とすると、
ΔＴｈ′／ΔＴｈ＝１.００４                                          （３）
になり、平均温度が０.４％変化する。平均温度が０.４％変化すると、流量検出誤差に換算すると、およそ１.４％程度になる。
【００３６】
上記条件で、発熱抵抗体の領域３５の紙面上下方向の長さＬｓが短くなった場合について説明する。発熱抵抗体の領域３５の紙面上下方向の長さと、下流側温度センサの領域３６ｂの紙面上下方向の長さは同一として考える。図１０に発熱抵抗体の領域３５の長さＬｓの変化に対する発熱抵抗体の加熱温度の変化率ΔＴｈ′／ΔＴｈを示す。Ｌｓが４００μｍとなるとΔＴｈ′／ΔＴｈが１％程度となり、さらにＬｓが短くなるとより温度変化率が増大してしまう。したがって、本発明は、このように発熱抵抗体の長さＬｓが４００μｍ以下のように短く形成されるような低消費電力化を図った熱式流量計の場合に、空気流の傾きによる流量検出誤差の低減をより図ることが可能である。
【００３７】
図１１（ａ）は、本発明における熱式流量計のセンサ素子のダイアフラム４部の形状を示す。図１１（ａ）のセンサ素子は、低消費電力駆動を必要とする場合の形状である。したがって発熱抵抗体５は長手方向を短くしている。発熱抵抗体５の周辺には、加熱温度センサ７を発熱抵抗体の近傍に同様に長手方向に短く配置している。加熱温度センサ７を配置している箇所は、発熱抵抗体５の紙面左側，上側，右側，下側であり発熱抵抗体５のほぼ全方向に加熱温度センサ７を配置している。図１１（ｂ）は図１１（ａ）のダイアフラム４部の形状において、加熱温度センサ７に電圧を加えたときのダイアフラム上の温度分布の状態を表す等温線を示している。なお、図１１（ｂ）において、網掛けが濃い部分はより高温状態であることを示す。図１１（ｂ）より、発熱抵抗体５の左側と上側と右側と下側は加熱温度センサ７が配置されているため自己発熱による温度上昇が発生する。発熱抵抗体５のほぼ全方向において、自己発熱が発生していることから、発熱抵抗体５の温度分布はほぼ均等になる。図１１（ｂ）の温度分布を持つ状態で、傾いた空気流３２ａ，３２ｂがダイアフラム４部に流れ込んだ場合、発熱抵抗体５を通過して温度上昇した空気流が下流側温度センサ９ａ，９ｂに流れる。発熱抵抗体５上において、空気流３２ａと空気流３２ｂが通過する場所の温度はほぼ同一の温度である。下流側温度センサ９ａ，９ｂに流れ込む空気の温度は、空気流３２ａや空気流３２ｂのどちらの空気流が流れても、下流側温度センサ２９ｂに流れる空気の温度は変化しない。これは、発熱抵抗体５上の温度分布は均一であり、発熱抵抗体５の上部と下部の温度は、発熱抵抗体５の中心に対して、上下対称であるためであり、下流側温度センサ９ａ，９ｂの近傍の温度分布がほぼ均一となっているためである。したがって、本発明においては、低消費電力化のために発熱抵抗体５の長手方向を短くした場合においても、流れの方向の変化によって流量検出に感度変化は発生せず、良好に空気流の測定が可能である。
【００３８】
さらに、発熱抵抗体５周辺の温度分布を均一にするには、図５に示すように、加熱温度センサ７の電極を引き出すための配線部３３ａ，３３ｂの幅を大きくすると良い。たとえば、加熱温度センサ７の線幅が１〜５マイクロメールで形成した場合、配線部３３ａ，３３ｂは１０〜５０マイクロメートルとして、加熱温度センサ７よりも１０倍程度線幅を大きく設定する。この効果について図１２（ａ）及び図１２（ｂ）を用いて説明する。図１２（ａ）は、加熱温度センサ７の配線部３３ａ，３３ｂを加熱温度センサ７と同一の線幅で形成した場合における、熱式流量計のダイアフラム４部の形状を示した図であり、図１２（ｂ）は、加熱温度センサ７の配線部３３ａ，３３ｂが加熱温度センサ７と同一の線幅で形成した場合の、ダイアフラム４上の温度分布を示す。図１２（ｂ）の温度分布は、加熱温度センサ７に電圧を加えたときの温度上昇分を示している。なお、図１２（ｂ）において、網掛けが濃い部分はより高温状態であることを示す。配線部３３ａ，３３ｂは加熱温度センサ７と同一の材料で形成している。配線部３３ａ，３３ｂは数十Ω程度の抵抗をもっているため、電圧を加えると自己発熱が発生する。そのため、図１２（ｂ）に示すように配線部３３ａ，３３ｂで温度上昇が発生し、発熱抵抗体５周辺の温度分布が不均一になってしまう。この状態で異なる方向の空気流３２ａと３２ｂが流れると、異なる温度の上を流れた空気流が下流側温度センサ９ａ，９ｂに到達するため、下流側温度センサ９ａ，９ｂの温度が変化してしまう。そこで、配線部３３ａ，３３ｂの線幅を広くしておくことにより、配線部３３ａ，３３ｂの抵抗値を下げ、自己発熱を減少させることができる。これにより、図１２に示した温度分布は、図１１に示した温度分布により近づけることができ、流れの方向の変化によって流量検出に感度変化は発生せず、良好に空気流の測定が可能である。
【００３９】
さらに好ましい形状について図１３を用いて説明する。図１３における加熱温度センサ７は、発熱抵抗体５の左側に配置した加熱温度センサ７ａと、右側に配置した加熱温度センサ７ｂと、上側に配置した加熱温度センサ７ｃと、下側に配置した加熱温度センサ７ｄ，７ｅからなる。加熱温度センサ７ａは、４本の抵抗体を併設して設け、これらの４本の抵抗体を折り返し構造となるように直列に連結している。加熱温度センサ７ｂに関しても同様である。加熱温度センサ７ｃ，７ｄ，７ｅは、２本の抵抗体を併設して設けている。加熱温度センサ７ａ，７ｂは、加熱温度センサ７ｃ，７ｄ，７ｅよりも多くの抵抗体を並べて配置している。このように、抵抗体を多く併設し直列に接続することにより加熱温度センサの抵抗値を高くすることができる。抵抗値を高く設定することにより、加熱温度センサ７に一定電圧を印加したときに流れる電流を低減することができ、自己発熱をより抑制することができる。さらに、加熱温度センサ７の抵抗値に対する配線部３３ａ，３３ｂの抵抗値の割合が小さくなり抵抗値よりも配線部３３ａ，３３ｂの発熱を低減し、温度分布をより均一にすることができる。
【００４０】
次に、加熱温度センサ７ａ，７ｂは、加熱温度センサ７ｃ，７ｄ，７ｅよりも多くの抵抗体を並べて配置すると良い理由について説明する。図１３において発熱抵抗体５は電極を取り出すための配線部３０ｉ，３０ｊを設けている。配線部３０ｉ，３０ｊと発熱抵抗体５とが接続される絞り部分では、加熱温度センサ７ｄ，７ｅを設けた本数分の領域を設けておく必要から、線幅を狭くしている。このため、配線３０ｉ，３０ｊの線幅が狭くなる部分が長くなると、この部分において抵抗が高くなり発熱が大きくなる。したがって、発熱抵抗体５の周辺の温度分布が不均一となってしまう。このことから、加熱温度センサ７の抵抗値を上げながらも、自己発熱量を低減する場合は、加熱温度センサ７ｃ，７ｄ，７ｅよりも加熱温度センサ７ａ，７ｂに多くの抵抗体を並べて配置すると良い。また、発熱抵抗体５の配線３０ｉ，３０ｊは、発熱抵抗体５の中心部から引き出し、ダイアフラム４の端部まで徐々に線幅が拡大するように形成する。すなわち加熱温度センサ７ｄ，７ｅは、発熱抵抗体５の下部と、ダイアフラム４上に位置する配線部３０ｉ，３０ｊに挟まれるように配置している。これにより配線３０ｉ，３０ｊの線幅をより大きく形成し、逆に抵抗値は小さくなり自己発熱が低減し、配線に流れる電流による温度上昇を低減することができる。これにより、発熱抵抗体５の周辺の温度分布の均一性が向上し、流れの方向の変化によって流量検出に感度変化は発生せず、良好に空気流の測定が可能である。
【００４１】
さらに、本発明によると発熱抵抗体の温度検出精度が向上する効果が得られることについて説明する。図１４（ａ）〜（ｃ）に、従来の構成において傾いた空気流３２ａ，３２ｂが流れたときの加熱温度センサが検出する温度状態を示す。従来の加熱温度センサは図１４（ａ）に示すように、発熱抵抗体２６ｂの紙面左側（空気流の上流側）に配置した加熱温度センサ７ａと、紙面右側（空気流の下流側）に配置した加熱温度センサ７ｂと、紙面上側に配置した加熱温度センサ７ｃとによって発熱抵抗体２６ｂの温度検出をしていた。図１４（ｂ）は、従来構成において、傾いた空気流３２ａが流れたときの温度分布を示す。空気流３２ａは紙面左上から右下に向かって流れる。空気流３２ａが流れると、加熱温度センサ７ａ，７ｃは、発熱抵抗体２６ｂの上流側に位置するため加熱温度センサ７ａ，７ｃは温度が低下する。加熱温度センサ７ｂは、発熱抵抗体２６ｂの下流側に位置するため温度が上昇する。図１４（ｃ）は、傾いた空気流３２ｂが流れた時の温度分布を示す。空気流３２ｂは紙面左下から右上に向かって流れる。空気流３２ｂが流れると、加熱温度センサ７ａは、発熱抵抗体２６ｂの上流側に位置するため温度が低下する。加熱温度センサ７ｂ，７ｃは、発熱抵抗体２６ｂの下流側に位置するため逆に温度が上昇する。図１４（ｂ）と図１４（ｃ）で比較すると、加熱温度センサ７ａは両者とも温度が低下し、加熱温度センサ７ｂは両者とも温度が上昇する。しかし、加熱温度センサ７ｃは空気流が３２ａの場合は温度が低下するが、空気流３２ｂの場合は温度が上昇する。したがって、加熱温度センサ７ｃは空気流の傾きによって検出する温度が変化する。これにより、発熱抵抗体２６ｂの温度制御に誤差が発生し、流量検出誤差の要因となる。
【００４２】
図１５（ａ）〜（ｃ）に、本発明の構成において傾いた空気流３２ａ，３２ｂが流れたときの加熱温度センサが検出する温度状態を示す。本発明の構成における加熱温度センサは図１５（ａ）に示すように、発熱抵抗体５の紙面左側（空気流の上流側）に配置した加熱温度センサ７ａと、紙面右側（空気流の下流側）に配置した加熱温度センサ７ｂと、紙面上側に配置した加熱温度センサ７ｃと、紙面下側に配置した加熱温度センサ７ｄ，７ｅによって発熱抵抗体５の温度検出をしている。図１５（ｂ）は、本発明の構成において、傾いた空気流３２ａが流れたときの温度分布を示す。空気流３２ａは紙面左上から右下に向かって流れる。空気流３２ａが流れると、加熱温度センサ７ａ，７ｃは、発熱抵抗体５の上流側に位置するため加熱温度センサ７ａ，７ｃは温度が低下する。加熱温度センサ７ｂ，７ｄ，７ｅは、発熱抵抗体５の下流側に位置することになるため温度が上昇する。図１５（ｃ）は、傾いた空気流３２ｂが流れた時の温度分布を示す。空気流３２ｂは紙面左下から右上に向かって流れる。空気流３２ｂが流れると、加熱温度センサ７ａ，７ｄ，７ｅは、発熱抵抗体５の上流側に位置するため温度が低下する。加熱温度センサ７ｂ，７ｃは、発熱抵抗体２６ｂの下流側に位置するため逆に温度が上昇する。図１５（ｂ）と図１５（ｃ）で比較すると、加熱温度センサ７ａは両者とも温度が低下し、加熱温度センサ７ｂは両者とも温度が上昇し、流れの傾きの影響を受けない。加熱温度センサ７ｂは空気流が３２ａの場合は温度が低下するが、空気流３２ｂの場合は温度が上昇する。逆に、加熱温度センサ７ｄ，７ｅは空気流が３２ａの場合は温度が上昇し、空気流３２ｂの場合は温度が低下する。加熱温度センサ７ｃと加熱温度センサ７ｄ，７ｅの温度は、空気流の傾きによって高温と低温が反転するが、加熱温度センサ７ｃ，７ｄ，７ｅの平均温度は一定に保たれる。したがって、加熱温度センサ７ａ〜７ｅを直列接続し、ひとつの加熱温度センサ７と考えると、この加熱温度センサ７の温度は、加熱温度センサ７ａ〜７ｅの平均温度になる。したがって、加熱温度センサ７（７ａ〜７ｅの合成）は、空気流の傾きが発生しても検出する温度は一定に保たれる。これにより、空気流の傾きが発生しても発熱抵抗体５の温度制御は安定させることができ、流量検出精度を向上することができる。
【００４３】
以上のことから、本発明構成は、図５に示したような上流側温度センサ８ａ，８ｂや、下流側温度センサ９ａ，９ｂの温度差から流量を検出する温度差方式のみによらず、発熱抵抗体５の電圧や電流を測定し流量を検出する直熱方式についても、発熱抵抗体５の温度制御が安定し、流量計測精度を向上することができる。
【００４４】
次に、第１実施例のセンサ素子１の製造方法に関して説明する。基板としては、単結晶ケイ素（Ｓｉ）等の半導体基板２を用いる。ベースとなる単結晶ケイ素（Ｓｉ）基板２の表面を、熱酸化あるいはＣＶＤ法等により所定の厚さ約１μｍの電気絶縁膜３ａとなる二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）と窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）を形成する。次に、抵抗体として、厚さ約１μｍの多結晶ケイ素（Ｓｉ）半導体薄膜をＣＶＤ法等により積層する。
【００４５】
次に、多結晶ケイ素（Ｓｉ）半導体薄膜に不純物拡散を行い、所定の抵抗率となるように高濃度ドープ処理を行う。更に、公知のホトリソグラフィ技術によりレジストを所定の形状に形成した後反応性イオンエッチング等の方法により、多結晶ケイ素（Ｓｉ）半導体薄膜をパターニングし、所定の抵抗体５，７，８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ，１０，１１，１２と配線部３０ａ〜３０ｎが得られる。
【００４６】
その後工程では、保護膜として電気絶縁膜３ｂを電気絶縁膜３ａと同様に、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）と窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）を約１ミクロン厚にＣＶＤ法等により形成する。
【００４７】
次に、外部回路との接続のための端子となる端子電極が電極パッド部１３に保護膜３ｂを除去し、アルミニウム，金等で形成される。また、各抵抗体と端子を接続するための配線部３０ａ〜３０ｎを、多結晶ケイ素（Ｓｉ）半導体薄膜とアルミニウム，金等の多層膜構成としてもかまわない。
【００４８】
最終工程では、単結晶ケイ素（Ｓｉ）半導体基板２の裏面にエッチングのマスク材を所定の形状にパターニングし、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等のエッチング液を用いて異方性エッチングすることにより空洞部を形成して、ダイアフラム４を形成する。
【００４９】
以上の工程により、センサ素子１が完成する。
【００５０】
上記各実施例では、抵抗体として多結晶ケイ素（Ｓｉ）半導体薄膜を用いた実施例に関して説明したが、白金，モリブデン，タングステン，ニッケル合金等の金属材料を用いた場合でも同様の効果が得られる。金属材料を発熱抵抗体５、加熱温度センサ７、上流側温度センサ８ａ，８ｂ、下流側温度センサ９ａ，９ｂとして用い、低消費電力，低電圧，低電流で駆動するには、発熱抵抗体をより小型に形成することが望ましい。この理由は、金属材料の場合は耐熱性が高く、発熱抵抗体５の加熱温度を１５０℃〜３００℃にすることができ、高感度化が図れる。一方で、加熱温度を上げると消費電力が増加する。そのため、発熱抵抗体を小型に形成することにより、消費電力の増加を低減することができる。しかしながら、発熱抵抗体を小型にすると、上述したように発熱抵抗体５の周辺の温度分布の均一性が課題となる。そこで、本発明を適用することにより、発熱抵抗体５の周囲の加熱温度センサの自己発熱があっても、発熱抵抗体５周辺の温度分布を均一にすることができ、流れの方向の変化によって流量検出に感度変化は発生せず、良好に空気流の測定が可能となる。したがって、金属材料を抵抗体として用いたセンサ素子を低電力で駆動する場合において、本発明はさらに有効である。
【００５１】
また、発熱抵抗体５として、ダイアフラム部４上に略Ｍ字状としたが、略Ｕ字状の形状でも、ミアンダ状（蛇行状）でも同様の効果が得られる。
【００５２】
また、上記各実施例では、発熱抵抗体５の上下流に配置した二対の測温抵抗体８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂについて説明したが、一対の測温抵抗体の構成でも同様の効果が得られる。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。まず、本実施例による熱式流量計のセンサ素子３４の構成を図１６，図１７により説明する。図１６は、センサ素子３４を示す断面図である。また図１７は、図１６におけるダイアフラム４上の平面図を示す。センサ素子３４の基板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ダイアフラム４を形成する。
【００５４】
ダイアフラム４上の電気絶縁膜３ａの中心付近の表面には発熱抵抗体５を形成し、発熱抵抗体５上を電気絶縁膜３ｂで覆う。電気絶縁膜３ｂは、発熱抵抗体５およびダイアフラム４上を覆うように形成する。電気絶縁膜３ｂ上には、発熱抵抗体５の加熱温度を検出する加熱温度センサ７が、発熱抵抗体５を取り巻くように形成される。発熱抵抗体５の温度を加熱温度センサ７で検出し、空気流６の温度に対して一定温度高くなるように加熱制御されている。さらに加熱温度センサ７の両側には上流側温度センサ８ａ，８ｂ、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よりも空気流６の上流側、下流側温度センサ９ａ，９ｂは発熱抵抗体５よりも空気流６の下流側に配置する。センサ素子１の最表面は電気絶縁膜３ｃによって覆われ、電気絶縁膜３ｃは電気的絶縁を行うほか、保護膜として働く。
【００５５】
これらの発熱抵抗体５、加熱温度センサ７、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１０，１１，１２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で形成すると良い。また、電気絶縁膜３ａ，３ｂは二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）や窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）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。
【００５６】
上記のように、発熱抵抗体５、加熱温度センサ７、上流側温度センサ８ａ，８ｂ、下流側温度センサ９ａ，９ｂも、感温抵抗体１０，１１，１２と同様の感温抵抗体である。
【００５７】
図５の第１の実施例と異なるのは、発熱抵抗体５と加熱温度センサ７が別の層に設けられていることである。これにより、図１７に示すように、発熱抵抗体５の周囲を加熱温度センサ７で完全に囲むことができる。また、発熱抵抗体５の配線部３０ｉ，３０ｊに関しても、加熱温度センサ７とは別の層に設けているため、配線面積を広くし、抵抗値を下げることができる。これにより、配線部３０ｉ，３０ｊの自己発熱が低減し、より発熱抵抗体５の周辺の温度分布を均一にすることができ、流れの方向の変化によって流量検出に感度変化は発生せず、良好に空気流の測定が可能となる。
【００５８】
本実施例では、発熱抵抗体５を下側の層に形成し、加熱温度センサを上側の層に形成したが、逆に加熱温度センサを下側の層に形成して、発熱抵抗体５を上側の層に形成しても同様な効果が得られる。
【実施例３】
【００５９】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。まず、本実施例による熱式流量計のセンサ素子３４の構成を図１８により説明する。本実施例において、第１の実施例と異なるのは、加熱温度センサ７の配置である。本実施の加熱温度センサ７は、発熱抵抗体５の左側に配置した加熱温度センサ７ａと、右側に配置した加熱温度センサ７ｂと、上側に配置した加熱温度センサ７ｃと、下側に配置した加熱温度センサ７ｄ，７ｅに加え、発熱抵抗体５の内側に加熱温度センサ７ｆ，７ｇを配置している。これらの加熱温度センサ７ａ〜７ｇは電気的に接続されている。加熱温度センサ７ｆ，７ｇは、発熱抵抗体５の折り返し構造を備えて複数本併設された間に設けている。
【００６０】
上記構成により、発熱抵抗体５の周辺及び内部で、加熱温度センサ７による自己発熱が、より均等になり、発熱抵抗体５上の温度分布も均一になる。したがって、流れの方向の変化によって流量検出に感度変化は発生せず、良好に空気流の測定が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１，３４  センサ素子
２  基板
３ａ，３ｂ、３ｃ  電気絶縁膜
４，２７ａ，２７ｂ  ダイアフラム
５，２６ａ，２６ｂ  発熱抵抗体
６  空気流
７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，２８ａ，２８ｂ  加熱温度センサ
８ａ，８ｂ，２９ａ，２９ｃ  上流側温度センサ
９ａ，９ｂ  下流側温度センサ
１０，１１，１２  感温抵抗体
１３  電極パッド部
１４  温度分布
１５，１７  増幅器
１６  トランジスタ
１８  吸気管路
１９  ベース部材
２０  吸気
２１  副通路
２２  回路基板
２３  金線ボンディングワイヤー
２４  端子
２５  アルミボンディングワイヤー
２９ｂ，２９ｄ  従来の下流側温度センサ
３０ａ〜ｎ，３３ａ，３３ｂ  配線部
３１  高温部
３２ａ，３２ｂ  空気流の方向
３５  発熱抵抗体の領域
３６ａ  上流側温度センサの領域
３６ｂ  下流側温度センサの領域
３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ  発熱抵抗体の端部
３８ａ，３８ｂ  凹部
【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（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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【図１２（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【図１３】
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【図１４（ａ）】
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【図１４（ｂ）】
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【図１４（ｃ）】
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【図１５（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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【図１５（ｃ）】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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