(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定ガスが流れる流路の内部に基板上に形成された発熱体を配置し、前記測定ガスが前記発熱体から奪う熱量の大きさにより前記測定ガスの熱伝導度を検出する熱伝導度検出器において、
前記発熱体は、所定角度の折り返し部が形成された梁部を備えることを特徴とし、
前記発熱体は、前記梁部上に形成され、前記基板表面に形成された一対の電極部に端部がそれぞれ接続する金属薄膜を備えることを特徴とし、
前記発熱体は、発熱時の変形方向が前記基板表面と水平な面内となるように前記梁部の厚みおよび幅の少なくとも一方が設定されたことを特徴とする熱伝導度検出器。
【請求項２】
前記発熱体は、対向する内壁が前記発熱体に近接するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱伝導度検出器。
【請求項３】
前記流路は、前記基板とこの基板とは別の第２の基板とを貼り合わせて貼り合わせ基板を形成し、この貼り合わせ基板に形成された溝により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱伝導度検出器。
【請求項４】
前記金属薄膜はタングステン、モリブデン、白金、ロジウム、ニッケル、コバルトの少なくともいずれかを材質とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱伝導度検出器。
【請求項５】
前記発熱体は、前記金属薄膜と前記梁部との間に形成されたシリサイド化防止膜または絶縁膜の少なくともいずれかを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱伝導度検出器。
【請求項６】
前記発熱体は、前記金属薄膜上に形成された酸化防止膜または触媒反応防止膜の少なくともいずれかを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱伝導度検出器。
【請求項７】
前記基板はシリコン基板であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱伝導度検出器。
【請求項８】
前記第２の基板はほうけい酸ガラス基板であることを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の熱伝導度検出器。
【請求項９】
ガス成分の検出に請求項１〜８のいずれかに記載の熱伝導度検出器を用いたことを特徴とするガスクロマトグラフ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱伝導度検出器に関し、詳しくは、測定ガスが流れる流路の内部に基板上に形成された発熱体を配置し、前記測定ガスが前記発熱体から奪う熱量の大きさにより前記測定ガスの熱伝導度を検出する熱伝導度検出器に関する。また、この熱伝導度検出器を用いたガスクロマトグラフに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱伝導度検出器（TCD:thermal conductivity detector）はガスクロマトグラフの最も汎用的な検出器として用いられている。ガスクロマトグラフではHe,H2,N2,Arなどのキャリアガスを流し、そこに計量された測定ガスを導入しカラムに通すことにより、測定ガスを時間的に成分毎に分離し検出器で測定する。出力されるピークの出現時間で定性分析を、ピーク面積で定量分析を行う。熱伝導度検出器は、カラムで分離されたガスとキャリアガスと同種の参照ガスとの熱伝導率の違いを電気信号に変換することにより、分離されたガスの成分および濃度を検出するものである。
【０００３】
図６は熱伝導度検出器の原理を示す構成図である。図６において、１〜４はそれぞれ内部に第１〜第４の発熱体１ａ〜４ａを収納してなる第１〜第４のセルである。測定ガスが、第１セル１の導入口５ａから導入され第１および第２のセル１，２の内部を流れて第２セル２の導出口５ｂから導出され、参照ガスが、第３セル３の導入口６ａから導入され第３および第４のセル３，４の内部を流れて第４セル４の導出口６ｂから導出される。第１〜第４の発熱体１ａ〜４ａでブリッジ回路７が構成される。このブリッジ回路７に定電流源８から所定の電流が供給され、発熱体１ａ〜４ａが発熱する。発熱体１ａ，２ａは測定ガスにより熱が奪われ、発熱体３ａ，４ａは参照ガスにより熱が奪われる。その結果、熱伝導度の違いにより各発熱体の温度が変化してその抵抗値が変化し、ブリッジ回路７に不平衡電圧が発生する。この不平衡電圧を検出回路９で検出することにより、測定ガスの熱伝導度変化量が測定される。
【０００４】
図７はこのような熱伝導度検出器に用いられている従来例のセンサ部の要部を示す構成断面図である。図７において１０はアルミニウムまたはステンレスからなるブロックである。このブロック１０には互いに平行な第１，第２貫通孔１１，１２が形成されており、これらの貫通孔にそれぞれフィラメントでなる発熱体１３，１４が配置されている。
【０００５】
また、第１，第２の貫通孔１１，１２のそれぞれの流入口１１ａ，１２ａから貫通孔１１，１２とそれぞれ４５度の角度をなす両方向へ第１〜第４の内部流路１５ａ〜１５ｄが形成されており、第１，第２の貫通孔１１，１２のそれぞれの流出口１１ｂ，１２ｂからも貫通孔１１，１２とそれぞれ４５度の角度をなす両方向へ第５〜第８の内部流路１５ｅ〜１５ｈが形成されている。
【０００６】
この内部流路１５ｅ〜１５ｈは結合されてＷ字形の流路を形成するとともに、第１，第４の内部流路１５ａ，１５ｄと結合されて、上記第１，第２の貫通孔１１，１２を主流路とするときのそれぞれのバイパス流路を形成している。１８ａは流体の導入パイプ，１８ｂは流出パイプであり、補強部材１９ａ，１９ｂで補強されている。また、２０ａ，２０ｂ，２２ａ，２２ｂはリード線であり、ハーメチックシール２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂによりシールされている。
【０００７】
上記の構成において、測定ガスもしくは参照ガスでなる所定の流体が導入孔１６に供給されると、その流体は導入孔１６を経た後に２分されて第２，第３の内部流路１５ｂ，１５ｃを流れる。また，第２内部流路１５ｂを経由して後に、さらに２分されて第１貫通孔１１および第１，第５の内部流路１５ａ，１５ｅを流れ、再び合流して第６内部流路１５ｆを流れる。
【０００８】
同様にして、上記第３内部流路１５ｃを経由する流れも２分され第２貫通孔１２および第４，第８の内部流路１５ｄ，１５ｈを流れ、その後再び合流して第７内部流路１５ｇを流れる。さらに第６，第７の内部流路１５ｆ，１５ｇを流れる流体は合流し、導出孔１７を経てブロック１０外へ導出される。
【０００９】
このように構成されたブロックが測定ガス用と参照ガス用にそれぞれ設けられ、測定ガスと参照ガスの熱伝導度の違いに応じた不平衡電圧が取り出される。なお、図７における発熱体１３，１４は図６における発熱体１ａ，２ａ（参照ガスが流通するブロックの場合は発熱体３ａ，４ａ）に相当する。
【００１０】
従来より、発熱体には総線長数〜数十cmからなるフィラメントコイルが多く利用されているが、近年は熱伝導度検出器のセンサ部をＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により基板上に微小化して形成することが行われている。具体的な例としては、貼り合わせた２つの基板の内部に流路を形成するとともに、この流路の空中にフィラメントが配置されるように一方の基板にフィラメントを微小化して作り込むことが行われている。
【００１１】
図８は、ガスの流路とフィラメントをＭＥＭＳ技術を用いて基板上に形成した例を示す図である。図８において、１０はシリコン（Ｓｉ）基板であり、フィラメントを囲う内壁の片一方となる。２０はパイレックス（登録商標）（Ｐｘ）ガラス基板であり、線Ｙの方向に伸びる梁部１１が形成されている。パイレックスガラスはほうけい酸ガラスの一例である。この梁部１１は幅ｗ、厚みｄで細長く形成されている。梁部１１の両側には矩形状に広がる領域１２，１３が配置されており、これらの領域および梁部１１はシリコンに添加物を投与し抵抗値が低くなるように調整された材質で形成されている。梁部１１はフィラメントとして機能し、領域１２，１３はフィラメントに接続する電極として機能する。領域１２，１３の下部のパイレックスガラス基板２０には図示しない貫通穴が設けられており、この貫通穴を通して電極が取り出される。
【００１２】
パイレックスガラス基板２０は、図中下側から基板１０に重ね合わせるようにしてたとえば陽極接合により固着される。基板２０の中央には中空部２１が形成されており、基板２０が基板１０に固着されたときにちょうどフィラメントとなる梁部１１が中空部２１の空中に配置されるようになっている。中空部２１は図示しない流路に隣接し、この中空部２１に拡散するガスによりフィラメントの熱が奪われる。
【００１３】
このようにＭＥＭＳ技術を用いて熱伝導度検出器のセンサ部を形成した場合には、
・半導体製造工程により流路やフィラメントを形成できるため、作業者に高度な加工技術が必要とされない
・同時にウエハ内にセンサ部を複数個形成できるため、低価格で量産向けである。
・センサ部を小型化でき、センサ部が熱的に安定するまでの時間を短縮できる。また、熱伝導度検出器全体のボディも小型化でき、配置場所の制約を少なくできる。
・同時に様々な条件の異なる流路やフィラメントを備えた熱伝導度検出器を作製できる。
などのメリットがある。
【００１４】
下記特許文献１、２には、熱伝導度検出器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開昭５９−７９１４９号公報
【特許文献２】特開平１１−１１８７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
熱伝導度検出器は、センサ部のフィラメントの表面から気体を伝導して放出される熱エネルギーの変化を気体の熱伝導率の変化として捉えるものである。したがって、フィラメントの全消費エネルギーのうち気体を伝導して放出される熱エネルギーの比が大きいほど望ましい。
【００１７】
発熱体として図８のようにＭＥＭＳ技術により微小化したフィラメントを用いた場合とＭＥＭＳ技術によらないフィラメントコイルを用いた場合とを比較すると、フィラメントコイルが総線長数〜数十cmであるのに対し、微小化したフィラメントではフィラメントの両端の付根を通して散逸する熱エネルギーの比率が増加し、感度が低下してしまう。
【００１８】
微小化したフィラメント構造でも気体を介し放出する熱エネルギーを増加させるためには、気体より桁違いに熱伝導率の大きい内壁をできるだけフィラメントに近づけることが効果的である。内壁との間隔を数μｍ程度まで近づけると、フィラメントコイルを用いた従来の熱伝導度検出器と同等の熱特性が得られる。
【００１９】
しかしながら、ＭＥＭＳ技術により微小化された従来のフィラメントは、加熱により座屈し、大きく変形してしまうことがある。フィラメントは、加熱されて温度が上昇すると、熱膨張により内部応力が増加し、ある温度以上で座屈変形を起こす。たとえば、フィラメントを図８に示すような形状に形成した場合には、フィラメントが加熱により図中下方向に座屈してしまい、座屈したフィラメントが中空部２１の内壁に接触し、その結果熱伝導度検出器としての性能が失われてしまう。そのため、フィラメントの加熱可能温度が実質的に制限されてしまう。フィラメントが内壁に接触するまでいかなくとも、センサ部の感度を一定に保つためには、フィラメントと内壁との距離は大きく変動してはならない。
【００２０】
また、ＭＥＭＳ技術により微小化された従来のフィラメントは、シリコンに添加物を投与し抵抗値を低く調整した材質で形成されているが、タングステン線などのＭＥＭＳ技術によらない金属フィラメントと比較してノイズの影響が大きく、また、Ｓ／Ｎ比も悪い傾向にある。
【００２１】
そこで、本発明は、微小化された発熱体においても高い検出性能を実現するとともに、発熱体の実質的な使用可能温度を拡張できる熱伝導度検出器およびそれを用いたガスクロマトグラフ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】
【００２２】
このような課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
測定ガスが流れる流路の内部に基板上に形成された発熱体を配置し、前記測定ガスが前記発熱体から奪う熱量の大きさにより前記測定ガスの熱伝導度を検出する熱伝導度検出器において、
前記発熱体は、所定角度の折り返し部が形成された梁部を備えることを特徴とし、
前記発熱体は、前記梁部上に形成され、前記基板表面に形成された一対の電極部に端部がそれぞれ接続する金属薄膜を備えることを特徴とし、
前記発熱体は、発熱時の変形方向が前記基板表面と水平な面内となるように前記梁部の厚みおよび幅の少なくとも一方が設定されたことを特徴とする。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の熱伝導度検出器において、
前記発熱体は、対向する内壁が前記発熱体に近接するように形成されたことを特徴とする。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、
請求項１または２に記載の熱伝導度検出器において、
前記流路は、前記基板とこの基板とは別の第２の基板とを貼り合わせて貼り合わせ基板を形成し、この貼り合わせ基板に形成された溝により構成されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、
請求項１〜３のいずれかに記載の熱伝導度検出器において、
前記金属薄膜はタングステン、モリブデン、白金、ロジウム、ニッケル、コバルトの少なくともいずれかを材質とすることを特徴とする。
【００２８】
請求項５に記載の発明は、
請求項１〜４のいずれかに記載の熱伝導度検出器において、
前記発熱体は、前記金属薄膜と前記梁部との間に形成されたシリサイド化防止膜または絶縁膜の少なくともいずれかを備えることを特徴とする。
【００２９】
請求項６に記載の発明は、
請求項１〜５のいずれかに記載の熱伝導度検出器において、
前記発熱体は、前記金属薄膜上に形成された酸化防止膜または触媒反応防止膜の少なくともいずれかを備えることを特徴とする。
【００３０】
請求項７に記載の発明は、
請求項１〜６のいずれかに記載の熱伝導度検出器において、
前記基板はシリコン基板であることを特徴とする。
【００３１】
請求項８に記載の発明は、
請求項３〜７のいずれかに記載の熱伝導度検出器において、
前記第２の基板はほうけい酸ガラス基板であることを特徴とする。
【００３２】
請求項９に記載の発明は、
ガス成分の検出に請求項１〜８のいずれかに記載の熱伝導度検出器を用いたことを特徴とするガスクロマトグラフである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、
測定ガスが流れる流路の内部に基板上に形成された発熱体を配置し、前記測定ガスが前記発熱体から奪う熱量の大きさにより前記測定ガスの熱伝導度を検出する熱伝導度検出器において、前記発熱体は、中央部に所定角度の折り返し部が形成された梁部を備えることにより、
微小化された発熱体においても高い検出性能を実現するとともに、発熱体の実質的な使用可能温度を拡張できる熱伝導度検出器およびそれを用いたガスクロマトグラフを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例１の熱伝導度検出器のセンサ部を構成する基板を示す図である。
【図２】フィラメント部とその電極部を拡大した断面斜視図である。
【図３】図１の（ｃ）におけるＡ−Ａ’断面図である。
【図４】フィラメント部の最大変形量Δと初期角度θとの関係を示す図である。
【図５】図１の（ｃ）におけるＡ−Ａ’断面図である。
【図６】熱伝導度検出器の原理を示す構成図である。
【図７】熱伝導度検出器の従来のセンサ部の要部を示す構成断面図である。
【図８】ガスの流路とフィラメントをＭＥＭＳ技術を用いて基板上に形成した従来例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００３５】
図１〜図４を用いて本発明の実施例１を説明する。図１は実施例１の熱伝導度検出器のセンサ部を構成する基板を示す図である。図１において、（ａ）はシリコン基板３０、（ｂ）はパイレックスガラス基板４０、（ｃ）はシリコン基板３０とパイレックスガラス基板４０を重ね合わせた状態を示す図である。本実施例のセンサ部は、フィラメント部をシリコン基板に形成し、流路となる凹部をシリコン基板およびパイレックスガラス基板に形成し、これらの基板を接合し、接合基板の内部に流路とフィラメント部を位置させるようにしてセンサ部を構成するものである。
【００３６】
図１の（ａ）において、シリコン基板３０にフィラメント部３１〜３４が形成されている。シリコン基板３０の表側面であってフィラメント部３１の両端には、このフィラメント部３１に接続する電極部３１ａ，３１ｂが形成されている。フィラメント部３２〜３４もフィラメント部３１と同様に両端に電極部が形成されている。
フィラメント部３１と３２は、図中上下方向に対象に、図中左右方向に位置を揃えて形成されている。同様に、フィラメント部３３と３４も、図中上下方向に対象に、図中左右方向に位置を揃えて形成されている。フィラメント部３１と３２の間と、フィラメント部３３と３４の間には、シリコン基板３０の表側面と裏側面との間で高い通気性を確保するための開口部３７，３８がそれぞれ形成されている。
【００３７】
フィラメント部３１と３２、フィラメント部３３と３４は、それぞれ同じガスが流通する流路内に配置される一組のフィラメントであって、たとえばフィラメント部３１と３２は図６に示すフィラメント１ａと２ａ（測定ガスが流れる流路に配置されるフィラメント）に相当し、フィラメント部３３と３４はフィラメント３ａと４ａ（参照ガスが流れる流路に配置されるフィラメント）に相当する。フィラメント部３１〜３４のそれぞれの電極を適切に接続することにより、図６に示すブリッジ回路が構成される。
【００３８】
シリコン基板３０の裏側面には溝部３５，３６が形成されている。溝部３５はフィラメント部３１，３２と重なる位置に形成され、溝部３６はフィラメント部３３，３４と重なる位置に位置するように形成されている。シリコン基板３０とパイレックスガラス基板４０とを接合させた際に、溝部３５はフィラメント部３１，３２に測定ガスを流通させる流路として機能し、溝部３６はフィラメント部３３，３４に参照ガスを流通させる流路として機能する。
【００３９】
図２はフィラメント部とその電極部を拡大した断面斜視図である。代表してフィラメント部３１とその電極部３１ａ，３１ｂについて説明する。
フィラメント部３１は梁部３１３とその上に形成された金属薄膜３１４を備えている。梁部３１３は第１梁部３１１と第２梁部３１２とからなる。梁部３１３は、電極部３１ａ，３１ｂとなる領域からそれぞれ初期角度θをなす方向に第１梁部３１１と第２梁部３１２とを形成するとともに、これら第１梁部３１１と第２梁部３１２の他端同士が接合した形状となっている。すなわち、梁部３１３は、図に示すように、第１梁部３１１と第２梁部３１２の接合部分が所定角度の折り返し部となったＶ字形状を中央部に備えた形状となる。
【００４０】
第１梁部３１１と第２梁部３１２は、それぞれ長さＬ、幅ｄ１、厚みｗで形成され、また、第１梁部３１１と第２梁部３１２の周囲には溝部３５まで幅ｇで貫通する空隙が設けられている。
【００４１】
梁部３１３は、溝部３５を基板裏側面から梁部３１３の厚みｗ分だけ残すように異方性エッチングで形成し、表側面から初期角度θで梁部３１３の形状をフォトリソグラフィーとドライエッチングで貫通加工して形成する。梁部３１３の表側面には、抵抗体として厚みｔでタングステンを成膜した金属薄膜３１４を形成する。なお、梁部３１３の両端の電極部３１ａ，３１ｂとなる領域も同時にタングステンを成膜し、梁部３１３上の金属薄膜３１４と電気的に導通させる。すなわち、金属薄膜３１４は、梁部３１３上に形成され、基板上の一対の電極部３１ａ，３１ｂに端部がそれぞれ接続された状態となる。
【００４２】
梁部３１３と梁部３１３上の金属薄膜３１４でフィラメント部３１を構成する。梁部３１３によりフィラメント部３１の熱的構造を担い、梁部３１３上の金属薄膜３１４によりフィラメント部３１の電気的要素を担う。
【００４３】
図１に戻り説明する。図１の（ｂ）において、パイレックスガラス基板４０の裏側面には溝部４１，４２が形成されている。溝部４１，４２は、パイレックスガラス基板４０をシリコン基板３０に接合させた際に、フィラメント部３１と３２、フィラメント部３３と３４をそれぞれ所定の深さｄ２で覆うような形状に形成されている。パイレックスガラス基板４０をシリコン基板３０に接合させた際に、溝部４１は測定ガスが流通する流路として機能し、溝部４２は参照ガスが流通する流路として機能する。溝部４１，４２の周辺部であってシリコン基板３０上の各電極部と重なる位置に、計８つのスルーホール４３が形成されている。溝部４１，４２およびスルーホール４３は、ウェットエッチング、ドライエッチング、サンドブラスト等により加工して形成する。
【００４４】
シリコン基板３０とパイレックスガラス基板４０は、あらかじめ上記のように形成された後に、シリコン基板３０の表側面とパイレックスガラス基板４０の裏側面とが陽極接合により接合される。なお、この基板素材の組み合わせは、陽極接合を用いることができるため、機密性の高い強固な接合が容易に得られる。
【００４５】
図１の（ｃ）はシリコン基板３０とパイレックスガラス基板４０を重ね合わせた状態を示す図である。パイレックスガラス基板４０の溝部４１，４２はシリコン基板３０上のフィラメント部３１と３２、フィラメント部３３と３４にそれぞれ重なる。また、パイレックスガラス基板４０のスルーホール４３はシリコン基板３０上の各電極部に重なる。このように構成された接合基板は、シリコン基板３０の裏側面の溝部３５に測定ガスを導入する測定ガス導入口５０と、溝部３５から測定ガスを導出する測定ガス導出口５１と、溝部３６に参照ガスを導入する参照ガス導入口５２と、溝部３６から参照ガスを導出する参照ガス導出口５３とが設けられた別部材の上に設置され、熱伝導度検出器のセンサ部として動作する。
【００４６】
図３は、接合基板の断面図の一例として、図１の（ｃ）中のＡ−Ａ’断面図を示したものである。なお、他のフィラメント部３２〜３４についても同様の構成となっている。シリコン基板３０とパイレックスガラス基板４０を接合した状態では、フィラメント部３１が、溝部３５と溝部４１とで形成されるガス流路の空間内に配置された状態になる。スルーホール４３には金属を施し、電極部の電位を外部に取り出せるようにする。
【００４７】
なお、梁部３１３の周囲に形成される空隙の幅ｇを小さな値に設定することにより、シリコン基板３０のフィラメント部３１に対向する内壁がフィラメント部３１に近接する。これによりフィラメント部３１が本実施例のように微小化されたものであっても気体を介し十分な熱エネルギーを放出させることができる。
【００４８】
フィラメント部３１は、加熱により変形する。図４はフィラメント部３１の最大変形量Δと初期角度θとの関係を示す図であり、シリコンの線膨張係数を用いトラス構造を仮定し計算したものである。なお、最大変形量Δはトラス構造の頂点方向の変位であり、図２においては、梁部３１３が構成する「Ｖ」字の頂点方向（かつシリコン基板の水平面内）の変位が相当する。
【００４９】
フィラメント部３１の温度上昇が大きいほど、最大変形量Δは大きくなる。また、初期角度θが大きいと最大変形量Δは小さいが、初期角度θが小さくなる（およそ１５deg以下）と最大変形量Δは急激に大きくなり、初期角度θ≒０ではフィラメント部３１に座屈が起きる。
【００５０】
したがって、フィラメント部３１を構成する梁部３１３を、あらかじめ所定の初期角度θを設けた第１梁部３１１と第２梁部３１２とで構成する（すなわち、梁部３１３をあらかじめある角度で折り返した形状とする）ことで、フィラメント部３１の加熱時の最大変形量Δを所望の感度が得られる範囲内に抑制する。言い換えると、梁部３１３に初期角度θを与えることによって、フィラメント部３１が座屈変形を起こさずに利用できる温度を高めることができ、フィラメント部３１の実質的な使用温度範囲を拡張できる。
なお、図８に示す、ＭＥＭＳ技術を用いた従来のフィラメントは、図４における初期角度θ＝０degに相当する。
【００５１】
具体的な初期角度θの値は、フィラメント部３１の使用予定温度から逆算した温度上昇の大きさと、フィラメント部３１の許容可能な最大変形量とから求める。
【００５２】
なお、フィラメント部３１に生じうる変形方向は、シリコン基板３０の水平面内だけとは限らず、梁部３１３の厚みｗと幅ｄ１のバランスに影響される。フィラメント部３１がシリコン基板３０の垂直方向に変形すると、幅ｇで対向する面積が変動するため、感度を一定に保つことができない。そのため、梁部３１３の厚みｗと幅ｄ１のバランスは、フィラメント部３１の加熱による変形方向が垂直方向とならないようなものとする。
【００５３】
実施例１は以上のように構成され、
フィラメント部３１が中央部に所定角度の折り返し部が形成された梁部３１３を備えることにより、フィラメント部３１が微小化されたものであっても高い検出性能を実現するとともに、フィラメント部３１の実質的な使用可能温度を拡張できる熱伝導度検出器を提供できる。
【００５４】
フィラメント部３１が熱構造を形成する梁部３１３と電気的特性を担う別部材の抵抗体で構成されるため、設計の自由度を増すことができる。また、梁部３１３には熱構造体として有利なシリコン素材を、抵抗体には電気的ノイズが少ない金属を組み合わせることができるため、理想的なフィラメント部３１を形成できる。
【００５５】
また、フィラメント部３１と内壁が近接しているため、フィラメント部３１が微小化されたものであっても気体を介し十分な熱エネルギーを放出させることができる。
【００５６】
また、フィラメント部３１は、発熱時の変形方向がシリコン基板３０表面と水平な面内となるように梁部３１３の厚みｗおよび幅ｄ１の少なくとも一方が設定されるため、フィラメント部３１がシリコン基板３０の垂直方向へ変形するのが抑えられ、センサ部の感度低下を防止できる。
【００５７】
本実施例の熱伝導度検出器のセンサ部は半導体製造工程により作製されるため、フィラメント部３１〜３４の形状や、フィラメントと流路壁面との距離など、設計どおり実現でき、再現性よく作製できる。また熱による変形を抑制し動作温度範囲を広げることができる。
【００５８】
なお、本実施例では、シリコン素材である梁部３１３に直接金属薄膜３１４を成膜したが、必要に応じて梁部３１３と金属薄膜３１４の間にシリサイド化を防止する薄膜を設けてもよい。また、梁部３１３と金属薄膜３１４の間に絶縁膜を設けてもよい。また、金属薄膜３１４の上に酸化防止の薄膜を設けてもよい。また、金属薄膜３１４の上に触媒反応防止の薄膜を設けてもよい。図５に、梁部３１３と金属薄膜３１４の間にシリサイド化防止薄膜（あるいは絶縁膜）３１５を、金属薄膜３１４の上に酸化防止膜（あるいは触媒反応防止膜）３１６を設けた例を示す。
【００５９】
また、本実施例では、シリコン基板にフィラメントを形成してパイレックスガラス基板と接合したが、基板の素材はこれに限らず、気密性の高い強固な接合が可能であれば他の素材の組み合わせであってもよい。
【００６０】
また、ガス成分の検出に本実施例に記載されているような熱伝導度検出器を用いてガスクロマトグラフを構成すれば、ガスの検出精度を向上させることができる。
また、ガスクロマトグラフと同様に、熱伝導度を検出することにより真空度を測定するピラニ真空計にも適用可能である。
【００６１】
本実施例におけるシリコン基板３０は特許請求の範囲における基板に相当し、フィラメント部は発熱体に相当し、パイレックスガラス基板４０は第２の基板に相当する。
【００６２】
なお、本実施例では、金属薄膜３１４としてタングステンを材質としたものを記載したが、金属薄膜３１４はモリブデン、白金、ロジウム、ニッケル、コバルトを材質としたものでもよい。
金属薄膜３１４としてタングステン薄膜を形成した場合には、従来の熱伝導度検出器ではタングステンワイヤのコイルフィラメントを主に用いており、薄膜においても同様の性能が得られる可能性が高いという利点がある。
金属薄膜３１４としてモリブデン薄膜を形成した場合には、タングステンより融点や再結晶温度が低いことから薄膜化した際の抵抗温度係数低下を改善する熱処理がより低温で効果があるという利点がある。
金属薄膜３１４として白金薄膜を形成した場合には、耐熱耐ガスなどの耐久性能に優れているという利点がある。
金属薄膜３１４としてロジウム薄膜を形成した場合には、白金と同様に耐久性に優れ更に抵抗温度係数が高いという利点がある。
金属薄膜３１４としてニッケル薄膜を形成した場合には、キュリー点（約３５０度）以下においては抵抗温度係数が大きいという利点がある。
金属薄膜３１４としてコバルト薄膜を形成した場合には、ニッケルよりもキュリー点が約１１００度と高く、抵抗温度係数が大きい範囲が広いという利点がある。
【符号の説明】
【００６３】
３０      シリコン基板
３１〜３４  フィラメント部
３１１    第１梁部
３１２    第２梁部
３１３    梁部
３１４    金属薄膜
３１５    シリサイド化防止膜（あるいは絶縁膜）
３１６    酸化防止膜（あるいは触媒反応防止膜）
３１ａ，３１ｂ  電極部
４０      パイレックスガラス基板
【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図８】
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