(57)【要約】【課題】ガス等の流体の微少な流量を測定するフローセンサを金属部材で形成した流路ボディに搭載して高シール性、クリーン（低アウトガス）性、耐腐食性などを確保したフローセンサの取付構造を提供する。【解決手段】基板８に検出部１０が形成されたセンサチップ５に検出部を収容すると共に検出部への流体の導通路１２が形成された導通路付チップ６が接合されて形成されたセンサ２と、導通路１２に連通する導通路１９ａ，１９ｂが形成され導通路付チップに接合された押付部材１９と、センサを搭載しかつ押付部材の導通路に接続される導通路１５ａ，１５ｂが形成され押付部材が取り付けられる導通路ボディ１５と、導通路ボディ１５と押付部材１９との間にかつ導通路の接続部に介在され押付部材により押し付けられて接続部をシールするメタルシール１８とを備えた構成としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に検出部が形成されたセンサチップに前記検出部を収容すると共に前記検出部への流体の導通路が形成された導通路付チップが接合されて形成されたセンサと、
前記導通路付チップの導通路に連通する導通路が形成され前記導通路付チップに接合された押付部材と、
前記センサを搭載しかつ前記押付部材の導通路に接続される導通路が形成され前記押付部材が取り付けられる導通路ボディと、
前記導通路ボディと押付部材との間にかつ前記導通路の接続部に介在され前記押付部材により押し付けられて前記接続部をシールするメタルシールとを備えたことを特徴とするセンサの取付構造。
【請求項２】
基板上に検出部と該検出部への流体の導通路が形成されたセンサチップに前記検出部を収容する導通路付チップが接合されて形成されたセンサと、
前記センサチップの導通路に連通する導通路が形成され前記センサチップに接合された押付部材と、
前記センサを搭載しかつ前記押付部材の導通路に接続される導通路が形成され前記押付部材が取り付けられる導通路ボディと、
前記導通路ボディと押付部材との間にかつ前記導通路の接続部に介在され前記押付部材により押し付けられて前記接続部をシールするメタルシールとを備えたことを特徴とするセンサの取付構造。
【請求項３】
基板上に流量検出部が形成されたセンサチップに前記流量検出部を収容すると共に前記流量検出部を流れる流体の流路が形成された流路付チップが接合されて形成されたフローセンサと、
前記流路付チップの流路に連通する流路が形成され前記流路付チップに接合された押付部材と、
前記フローセンサを搭載しかつ前記押付部材の流路に接続される流路が形成され前記押付部材が取り付けられる流路ボディと、
前記流路ボディと押付部材との間にかつ前記流路の接続部に介在され前記押付板により押し付けられて前記接続部をシールするメタルシールとを備えたことを特徴とするフローセンサの取付構造。
【請求項４】
基板上に流量検出部と該流量検出部への流体の流路が形成されたセンサチップに前記流量検出部を収容する流路付チップが接合されて形成されたフローセンサと、
前記センサチップの流路に連通する流路が形成され前記センサチップに接合された押付部材と、
前記フローセンサを搭載しかつ前記押付部材の流路に接続される流路が形成され前記押付部材が取り付けられる流路ボディと、
前記流路ボディと押付部材との間にかつ前記流路の接続部に介在され前記押付板により押し付けられて前記接続部をシールするメタルシールとを備えたことを特徴とするフローセンサの取付構造。
【請求項５】
前記押付部材は熱膨張係数が前記導通路付チップの熱膨張係数に近い部材で形成されていることを特徴とする、請求項１又は請求項2に記載のセンサの取付構造。
【請求項６】
前記押付部材は熱膨張係数が前記流路付チップの熱膨張係数に近い部材で形成されていることを特徴とする、請求項３又は請求項４に記載のフローセンサの取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置などのガスラインにおいて、高シール性、クリーン（低アウトガス）性、耐腐食性などが要求されるところに使用する圧力、温度、濃度、組成などのセンサの取付構造及びフローセンサの取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体製造装置に使用するガス等の流体の流量を検出する流量測定装置（フローセンサ）として、流体に熱を付与して所定位置における流体の温度差を測定することにより流量を測定する熱式の流量測定装置がある（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。これらの流量測定装置は、シリコン基板上に流量検出部が形成されたセンサチップと、前記流量検出部を収容すると共に前記流量検出部を流れる流体の流路（溝）が形成された流路チップとしてのガラス（硼珪酸ガラス）又はシリコン基板とを接合して形成されている。
【特許文献１】特開平５−９９７２２号公報（３−４頁、図１）
【特許文献２】特開平２００２−３４０６４６号公報（３−４頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記構成の流量測定装置を一般的に流路ボディがステンレス部材で形成されたマスフローメータ、マスフローコントローラ等の流量計や流量制御機器に搭載するためには流量測定装置とステンレス部材との接続が不可欠である。また、微少流量を測定する流量測定装置と流路ボディとの間の流体のシール性を確保するために接続部材が重要である。特に高シール性、クリーン（低アウトガス）性、耐腐食性などが要求される場合接続部材として樹脂製ではなくステンレス部材等で形成されたメタルシールを採用することが必要となる。
【０００４】
しかしながら、メタルシールを採用した場合ガラス部材で形成した流路チップやシリコン基板をメタルシールに押し付けた際にこれらの流路チップやシリコン基板が破損してしまう。低融点ガラスやろう材等によってガラス部材で形成した流路チップを直接ステンレス部材で形成した流路ボディに接合することも考えられるが、接合部を数百度の高温にする必要があるため作業性が悪く、流路ボディへの悪影響もあり、取り外しもできなくなるためメンテナンス性が非常に悪いものとなってしまう。また、これら両部材の熱膨張係数の差に起因する歪によって流路チップと流路ボディが剥離してしまうおそれもある。
【０００５】
本発明の目的は、ガス等の圧力、温度、濃度、組成などや微少な流量を測定するセンサを金属部材で形成した導通路ボディあるいは流路ボディに搭載して高シール性、クリーン（低アウトガス）、耐食性などを確保するようにしたセンサの取付構造及びフローセンサの取付構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明に係るセンサの取付構造は、基板上に検出部が形成されたセンサチップに前記検出部を収容すると共に前記検出部への流体の導通路が形成された導通路付チップが接合されて形成されたセンサと、前記導通路付チップの導通路に連通する導通路が形成され前記導通路付チップに接合された押付部材と、前記センサを搭載しかつ前記押付部材の導通路に接続される導通路が形成され前記押付部材が取り付けられる導通路ボディと、前記導通路ボディと押付部材との間にかつ前記導通路の接続部に介在され前記押付部材により押し付けられて前記接続部をシールするメタルシールとを備えたことを特徴としている。
【０００７】
センサを導通路ボディに搭載し、導通路付チップに接合されている押付部材と導通路ボディとの間かつこれらの導通路の接続部にメタルシールを介在させ、押付部材によりメタルシールを押し付けて導通路付チップの導通路と導通路ボディの導通路とを接続する。押付板は、メタルシールに密着して導通路の接続部のシール性を確保すると共に導通路付チップの破損を防止する。メタルシールは、高シール性、クリーン（低アウトガス）性を持ち、耐食性を有する部材を使用することにより流体として腐食性のガス等を使用した場合でもシール性能が確保される。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載のセンサの取付構造は、基板上に検出部と該検出部への流体の導通路が形成されたセンサチップに前記検出部を収容する導通路付チップが接合されて形成されたセンサと、前記センサチップの導通路に連通する導通路が形成され前記センサチップに接合された押付部材と、前記センサを搭載しかつ前記押付部材の導通路に接続される導通路が形成され前記押付部材が取り付けられる導通路ボディと、前記導通路ボディと押付部材との間にかつ前記導通路の接続部に介在され前記押付部材により押し付けられて前記接続部をシールするメタルシールとを備えたことを特徴としている。
【０００９】
センサを導通路ボディに搭載し、センサチップに接合されている押付部材と導通路ボディとの間かつこれらの導通路の接続部にメタルシールを介在させ、押付部材によりメタルシールを押し付けてセンサチップの導通路と導通路ボディの導通路とを接続する。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載のフローセンサの取付構造は、基板上に流量検出部が形成されたセンサチップに前記流量検出部を収容すると共に前記流量検出部を流れる流体の流路が形成された流路付チップが接合されて形成されたフローセンサと、前記流路付チップの流路に連通する流路が形成され前記流路付チップに接合された押付部材と、前記フローセンサを搭載しかつ前記押付部材の流路に接続される流路が形成され前記押付部材が取り付けられる流路ボディと、前記流路ボディと押付部材との間にかつ前記流路の接続部に介在され前記押付板により押し付けられて前記接続部をシールするメタルシールとを備えたことを特徴としている。
【００１１】
フローセンサを流路ボディに搭載し、流路付チップに接合されている押付部材と流路ボディとの間かつこれらの流路の接続部にメタルシールを介在させ、押付部材によりメタルシールを押し付けて流路付チップの流路と流路ボディの流路とを接続する。押付部材は、メタルシールに密着して流路の接続部のシール性を確保すると共に流路付チップの破損を防止する。メタルシールは、高シール性、クリーン（低アウトガス）性を持ち、耐食性を有する部材を使用することにより流体として腐食性のガス等を使用した場合でもシール性能が確保される。
【００１２】
また、本発明の請求項４に記載のフローセンサの取付構造は、基板上に流量検出部と該流量検出部への流体の流路が形成されたセンサチップに前記流量検出部を収容する流路付チップが接合されて形成されたフローセンサと、前記センサチップの流路に連通する流路が形成され前記センサチップに接合された押付部材と、前記フローセンサを搭載しかつ前記押付部材の流路に接続される流路が形成され前記押付部材が取り付けられる流路ボディと、前記流路ボディと押付部材との間にかつ前記流路の接続部に介在され前記押付板により押し付けられて前記接続部をシールするメタルシールとを備えたことを特徴としている。
【００１３】
フローセンサを流路ボディに搭載し、センサチップに接合されている押付部材と流路ボディとの間かつこれらの流路の接続部にメタルシールを介在させ、押付部材によりメタルシールを押し付けてセンサチップの流路と流路ボディの流路とを接続する。
【００１４】
また、本発明の請求項５に記載のセンサの取付構造は、請求項１又は請求項２において、前記押付部材は熱膨張係数が前記導通路付チップの熱膨張係数に近い部材で形成されていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の請求項６に記載のフローセンサの取付構造は、請求項３又は請求項４において、前記押付部材は熱膨張係数が前記流路付チップの熱膨張係数に近い部材で形成されていることを特徴としている。
【００１６】
センサの導通路付きチップ又はフローセンサの流路付チップに接合する押付部材としてこれらチップの熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する部材を使用し、これらを接合したときの熱膨張係数の差を緩和する。これにより、熱膨張係数差に起因する歪を小さくして導通路付きチップ又は流路付チップと押付部材との接合部の剥離や流路付チップの破損を防止する。
【００１７】
また、前記導通路付チップ又は流路付チップを硼珪酸ガラスまたはシリコンあるいはそれらの複合で形成し、前記流路ボディをステンレス部材で形成し、前記メタルシールをステンレス部材で形成された中空のメタルＯリングとし、前記押付部材を熱膨張係数が硼珪酸ガラスやシリコンの熱膨張係数に近くかつステンレス部材で形成された中空のメタルＯリングを押し付けて密着することができる強度を有する炭化珪素（SiC）またはコバール等で形成することにより、導通路付チップ又は流路付チップと押付部材との間の熱膨張係数の差を緩和して流路付チップと押付部材との接合部の剥離や流路付チップの破損を防止すると共にシール性を確保することが可能であり、流路ボディがステンレス部材で形成されたマスフローメータ、マスフローコントローラ等の流量計や流量制御機器にフローセンサを接続しかつ高シール性、クリーン（低アウトガス）性を確保することができる。また、腐食性を有するガス等に対処することができる。なお、コバールの場合は耐食性メッキやコーティングが必要である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、センサの流路付チップの流路に押付部材を接合し、センサを搭載する流路ボディとの間の流路の接続部に介在させたメタルシールを押し付けることで、流路付チップを損傷することなく接続部のシール性を確保することが可能となり、流路ボディがステンレス部材で形成されたマスフローメータ、マスフローコントローラ等の流量計や流量制御機器にセンサを接続しかつ高シール性、クリーン（低アウトガス）性を確保することができる。また、押付部材をステンレス、インコネル、ハステロイ、炭化珪素（SiC）などの耐食性部材で製作すれば、腐食性を有するガス等に対処することができる。
【００１９】
また、押付部材として熱膨張係数が流路付チップの熱膨張係数に近い部材を使用することで、これら両部材間及び押付部材と流路ボディとの間の熱膨張係数差を緩和することができ、熱膨張係数差に起因する歪による流路付チップの破損や、流路付チップと押付部材との接合部の剥離等を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態に係るフローセンサの取付構造について図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るフローセンサの取付構造を適用したフローセンサユニットと流路ボディの一部の断面図を示す。フローセンサユニット１は、フローセンサ２と枠体１６、蓋体１７及び押付部材（中間部材）としての押付板１９からなり、例えば半導体製造装置などに使用されるマスフローメータ或いはマスフローコントローラ等の流量計或いは流量制御装置の一部を構成する流路ボディ（導通路ボディ）１５に取り付けられる。
【００２１】
フローセンサ２は、センサチップ５と、このセンサチップ５の下面に接合された流路付チップ（導通路付チップ）としてのガラスチップ６とにより構成されている。センサチップ５は、例えばシリコン基板８の下面に全面に亘り形成された窒化シリコン又は二酸化シリコンの絶縁膜（薄膜）９の中央位置に流量検出部１０が形成され、更に流量検出部１０が前記窒化シリコン又は二酸化シリコンの絶縁膜（薄膜）９により被覆された構成とされている。
【００２２】
流量検出部１０は、図示しない例えば白金薄膜でできた発熱素子としてのヒータと、このヒータの上流側及び下流側に等間隔で例えば白金薄膜でできた抵抗素子としての２つの測温素子及びこれらのリードパターンにより形成されている。
【００２３】
シリコン基板８の下面には流量検出部１０の上方位置に凹部８ａが形成されており、絶縁膜９の凹部８ａを覆う部位はダイアフラムとされている。これにより、流量検出部１０とシリコン基板８とが熱的に遮断されている。なお、凹部８ａは、ここでは詳細には示さないが、絶縁膜９の箇所に多数のスリットをフォトリソグラフィーとエッチングにより形成し、このスリットを介して異方性エッチングをシリコン基板８に施すことによって形成される。
【００２４】
ガラスチップ６は、例えば硼珪酸ガラスで形成され、上面中央にガス等の流体を流すための溝状の流路（導通路）１２が形成されている。ガラスチップ６の流路１２の両端部近傍には各一端が当該流路１２に連通し、各他端が夫々下面に開口する流体導入口１２ａ、流体導出口１２ｂが形成されている。そして、流路１２は、センサチップ５に形成されている流量検出部１０を収容しかつこの流量検出部１０に前記上流側の測温素子からヒータ及び下流側の測温素子に向かって流体を流すようになっている。
【００２５】
なお、硼珪酸ガラスとして例えばパイレックス（登録商標）ガラス或いはテンパックスガラスと称するガラスなどがある。
【００２６】
ガラスチップ６は、センサチップ５上に流路１２が流量検出部１０の下方かつ前記上流側の測温素子、ヒータ、下流側の測温素子の配列方向に沿ってこれらを収容するように配置され、前記ヒータ及び測温素子の各リードパターンが両側部から側方に延出され、更に上方にピンや配線などで延出されて図示しない電気回路に接続されている。そして、センサチップ５の下面とガラスチップ６の上面とが例えば低融点ガラス１３により接合されている。このようにしてフローセンサ２が形成されている。
【００２７】
センサチップ５の基板をシリコンとし、ガラスチップ６をパイレックス（登録商標）ガラスとした場合、シリコンの熱膨張係数は、２.３×１０−６／℃、パイレックス（登録商標）ガラスの熱膨張係数は、３.２×１０−６／℃で近似しており、これらの接合部の熱応力に起因する歪みが緩和されてフローセンサ２の破損が防止されると共に検出精度が安定する。
【００２８】
流路ボディ１５は、例えば角柱状とされ、上面中央位置にフローセンサ２を載置可能とされており、ガラスチップ６の流路１２の流体導入口１２ａ、流体導出口１２ｂと対応する位置にこれらと連通する流体導入用の流路１５ａ、流体導出用の流路１５ｂが上面から図示しない下面または側面の配管接続部へと形成されている。
【００２９】
そして、流路１５ａ，１５ｂの回りに同心的に環状溝１５ｃ、１５ｄが形成されている。また、上面の四隅にねじ穴１５ｅが形成されている。そして、環状溝１５ｃ，１５ｄには耐食性及びシール性に優れたメタルシール例えばステンレス部材で形成された中空のメタルＯリング１８，１８が装着される。
【００３０】
枠体１６は、上方から見ると例えば正方形をなし、中央にフローセンサ２がその外周に空間を存して収容可能な収容部１６ａが形成されている。枠体１６の高さ（厚さ）は、フローセンサ２の高さ（厚さ）よりも高く収容部１６ａの上面側開口端の周縁部が全周に亘り段差状をなして切り欠かれて凹部１６ｂを形成している。そして、収容部１６ａの深さは、フローセンサ２の高さと略同じに設定されている。枠体１６は、上面の四隅に流路ボディ１５のねじ穴１５ｅと対応してボルト挿通孔１６ｃが穿設され、凹部１６ｂの周縁部にねじ穴１６ｄが等間隔で複数形成されている。
【００３１】
蓋体１７は、枠体１６の凹部１６ｂに嵌合可能とされ、周縁部にねじ穴１６ｄと対応してボルト挿通孔１７ａが穿設されている。これらの枠体１６及び蓋体１７は、例えばステンレスやアルミ、セラミックス、樹脂などの部材により形成されている。
【００３２】
押付板１９は、フローセンサ２のガラスチップ６に接合され枠体１６と流路ボディ１５との間に介在されてガラスチップ６を損傷することなく中空のメタルＯリング１８を押し付けて気密性を確保するための中間板としての機能を有している。押付板１９は、中央部にガラスチップ６の流路１２の流体導入口１２ａ、流体導出口１２ｂ、及び基板１５の流体導入用の流路１５ａ、流体導出用の流路１５ｂと対応する位置にこれらと連通する流体導入用の流路１９ａ、流体導出用の流路１９ｂが貫通して形成されている。また、四隅に流路ボディ１５のねじ穴１５ｅ、及び枠体１６のボルト挿通孔１６ｃと対応してボルト挿通孔１９ｃが穿設されている。
【００３３】
押付板１９は、熱膨張係数がガラスチップ６の熱膨張係数に近く、ステンレス部材で形成された中空のメタルＯリング１８を押し潰すことができる強度を有する硬い部材例えばコバール（Ｆｅ―２９Ｎｉ―１７Ｃｏ）により形成されている。コバールは、低熱膨張率の合金で熱膨張係数が５.２×１０−６／℃であり、前記パイレックス（登録商標）ガラスの熱膨張係数３.２×１０−６／℃と近似している。また、その硬さ（ブリネル硬さ（ＨＢ））が１４０〜１６０であり、ステンレス部材の硬さ１５０〜１６０と略同じである。
【００３４】
従って、ガラスチップ６にパイレックス（登録商標）ガラスを採用し、ステンレス部材で形成された中空のメタルＯリング１８を採用した場合、コバールは、ガラスチップ６との熱膨張係数差が小さくかつ中空のメタルＯリング１８を押し潰すことができる強度を有しており、押付板として好適である。なお、押付板１９は、メタルシールと同等以上の硬さを有することが好ましい。
【００３５】
この押付板１９は、フローセンサ２のガラスチップ６の下面に、流路１２の流体導入口１２ａ、流体導出口１２ｂと流体導入用の流路１９ａ、流体導出用の流路１９ｂとが整合されて配置され、例えば前述したフリットガラス等の低融点ガラス１３により気密に接合されている。なお、ガラスチップ６と押付板１９との接合としては、上記低融点ガラス１３の他にガラスチップ６にメタライズを施してハンダやろう付け等により接合する方法も考えられる。
【００３６】
以下に上記構成のフローセンサユニット１の組付手順を説明する。流路ボディ１５の環状溝１５ｃ，１５ｄに中空のメタルＯリング１８，１８を装着した後流路ボディ１５にフローセンサ２が接合された押付板１９を載置し、基板１５の流路１５ａ，１５ｂと押付板１９の流路１９ａ，１９ｂ、及びねじ穴１５ｅとボルト挿通孔１９ｃとを整合させる。この状態においてメタルＯリング１８の上面が流路ボディ１５の上面よりも僅かに高くなっている。
【００３７】
次いで、枠体１６を押付板１９に載置して押付板１９のボルト挿通孔１９ｃに枠体１６のボルト挿通孔１６ｃを整合させてステンレス部材で形成されたボルト２１により押付板１９と共に流路ボディ１５に締め付け固定する。押付板１９は、ボルト２１の締め付けに伴い中空のメタルＯリング１８を押し付けて潰し、基板１５の流路１５ａ，１５ｂと押付板１９の流路１９ａ，１９ｂとの接続部をシールする。この状態において、流路ボディ１５と押付板１９と枠体１６が密着している。
【００３８】
これにより、フローセンサ２の流体導入口１２ａ、流体導出口１２ｂと流路ボディ１５の流体導入用の流路１５ａ、流体導出用の流路１５ｂが連通される。そして、押付板１９により中空のメタルＯリング１８を押し付けて潰すことによりガラスチップ６を破損することなく前記接続部のシール性を確保することができる。
【００３９】
次いで、枠体１６の凹部１６ｂに蓋体１７を装着し、ボルト挿通孔１７ａを通してねじ穴１６ｄにボルト２２を螺合して固定する。この状態において蓋体１７の裏面がフローセンサ２の上面に当接している。これにより、センサを押さえることでフローセンサ２内に導入される圧力によりフローセンサ２の浮き上がり即ち、センサチップ５とガラスチップ6との接合部や、ガラスチップ6と押付板１９との接合部が剥離することが防止され、耐圧を高めることができる。なお、蓋体１７とフローセンサ２との間にバネ、樹脂などの弾性を持つ部材を入れることにより、フローセンサ２が損傷するのを防ぎ、収容部１６ａの深さとフローセンサ２の高さのばらつきを吸収するようにしても良い。
【００４０】
フローセンサ２の流量検出部１０を形成している前記ヒータ及び測温素子の各リードパターンは、蓋体１７に形成された図示しない小孔を挿通されて外部に延出されている。このようにして、フローセンサ２と枠体１６及び蓋体１７からフローセンサユニット１が形成されている。
【００４１】
なお、中空のメタルＯリング１８に代えて例えば断面Ｃ字状又はＳ字状のメタルＯリング等を使用しても良い。また、枠体１６の凹部１６ｂと蓋体１７との間にメタルシールなどのシール部材を介在させて枠体１６の収容部１６ａを蓋体１７とで塞いでフローセンサ２を気密封止するようにしても良い。この場合は、上述の蓋体１７に形成されたリード配線用の図示しない小孔も気密に封止する。これにより、センサが破損してガスがリークしてしまった場合でも、収容部１６ａ内にガスを留めることができ外部へのリークを防ぐことができる。
【００４２】
押付板１９の熱膨張係数とフローセンサ２のガラスチップ６の熱膨張係数が近いことでこれらの熱膨張係数に起因する熱歪みを緩和することができる。また、メタルシールを採用することにより高シール性、クリーン（低アウトガス）性、耐食性などを持たせることが可能となる。
【００４３】
次にフローセンサ２の作用を説明する。フローセンサ２のガラスチップ６の流路１２に流路ボディ１５の流体導入用流路１５ａから例えばガス等の流体を導入し、流体導出用流路１５ｂから導出させて流量検出部１０に矢印で示すように前記ガスを流し、流量検出部１０のヒータに通電する。前記ヒータは、ヒータ制御回路によりシリコン基板８に設けられた図示しない周囲温度センサで測定された流体温度よりもある一定温度高く加熱され、流量検出部１０及び流路１２を流れるガスを加熱する。
【００４４】
ガスの流れがないときは、ヒータの上流側／下流側に均一の温度分布が形成されており、上流側の測温素子と下流側の測温素子は、略等しい温度に対応する抵抗値を示す。一方、ガスの流れがあるときは、ヒータの上流側／下流側の均一な温度分布がくずれ、上流側の温度が低くなり、下流側の温度が高くなる。
【００４５】
そして、ここでは詳細には説明しないが上流側の測温素子と下流側の測温素子により構成されるホイーストンブリッジ回路により上流側の測温素子と下流側の測温素子の抵抗値差つまり温度差を検出し、流路１２内を流れるガスの流量を測定する。
【００４６】
なお、上記実施形態においてはガラスチップ６の下面に流路１２の流体導入口１２ａ、流体導出口１２ｂを形成して押付板１９に接合する構造を説明したが、これに限らず、ガラスチップ６の下面ではなくセンサチップ５の基板８に流体導入口、流体導出口を形成して押付板１９に接合してもよい。
【００４７】
また、センサチップ５の基板としてシリコンを使用したが、これに限るものではなく、セラミックスやサファイアや金属などを使用しても良い。また、ガラスチップ６の材質は、ガラスのみに限定されるものではなくシリコン、セラミックス、サファイアなどでも良く、あるいはそれらを複合したものでも良い。さらに、押付板１９は、耐腐食性の点ではSUS、インコネル、ハステロイ、炭化珪素（SiC）など、線膨張率の点ではコバール、炭化珪素（SiC）、窒化珪素（Si3N4）、窒化アルミ（AlN）などが好ましい。炭化珪素（SiC）は、その両方の点で優れている。なお、コバールの場合は耐食性メッキやコーティングが必要である。
【００４８】
更に流量検出部１０の構造は、上記実施形態のように絶縁膜９がシリコン基板８の凹部８ａを覆うようなダイアフラム構造でもよく、或いは絶縁膜９がシリコン基板８の凹部８ａの少なくとも一部を覆うようなブリッジ構造でも良い。
【００４９】
また、上記実施形態においてはフローセンサ２を流路ボディ３に搭載したパッケージ構造について記述したが、これに限るものではなくフローセンサに代えて圧力、温度、濃度、組成などのセンサを同様の流路ボディに搭載してパッケージ構造とする場合にも適用し得ることは勿論である。この場合、上述した流路がそれらのセンサに圧力を導く導通路としての役目を果たす。そして、それらのセンサをパッケージした場合、蓋体１７により圧力センサを押さえることでセンサ内に導入される圧力によりセンサチップとガラスチップとの接合部や、ガラスチップと押付板との接合部の剥離等を抑えることができ、センサの耐圧を高めることができる。
【００５０】
なお、上記実施形態においては１つのヒータ（発熱素子）と、このヒータの両側に配置した２つの測温素子とにより傍熱型の流量検出部を構成した場合について記述したが、これに限るものではなく、発熱素子兼測温素子が１つ、即ち１つのヒータで自己発熱型の流量検出部を構成しても良く、或いは、発熱素子兼測温素子が２つ、即ち２つのヒータで自己発熱型の流量検出部を構成しても良い。
【００５１】
また、圧力、温度、濃度、組成などを検出するセンサのチップに熱膨張係数差が小さい中間部材を固定し、この中間部材を制御装置本体に固定することによりセンサと本体との熱膨張係数差が緩和され、センサのチップと中間部材との関係も良好となる。
【００５２】
また、基板上に検出部と該検出部への流体の導通路が形成されたセンサチップに前記検出部を収容する導通路付チップが接合されて形成されたセンサにおいては、前記センサチップの導通路に連通する導通路が形成された押付部材を前記センサチップに接合する構成として、押付部材を介してセンサを本体に取り付けることによりセンサと本体との間の熱膨張係数差が緩和される。
【００５３】
また、フローセンサの熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する中間部材を当該フローセンサに固定し、この中間部材を介して制御装置本体に取り付けることによりフローセンサと本体との熱膨張係数差が緩和され、センサのチップと中間部材との関係も良好となる。
【００５４】
また、基板上に流量検出部と該流量検出部への流体の流路が形成されたセンサチップに前記流量検出部を収容する流路付チップが接合されて形成されたセンサにおいては、前記センサチップの流路に連通する流路が形成された押付部材を前記センサチップに接合する構成として、押付部材を介してセンサを本体に取り付けることによりセンサと本体との間の熱膨張係数差が緩和され、センサのチップと押付部材との関係も良好となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係るフローセンサの取付構造を適用したフローセンサユニットの断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１    フローセンサユニット
２    フローセンサ
５    センサチップ
６    ガラスチップ（流路付チップ、導通路付チップ）
８    シリコン基板（基板）
８ａ    凹部
９    絶縁膜
１０    流量検出部
１２    流路（導通路）
１２ａ    流体導入口
１２ｂ    流体導出口
１３    低融点ガラス
１５    流路ボディ（導通路ボディ、本体）
１５ａ，１５ｂ    流路
１５ｃ，１５ｄ    環状溝
１５ｅ    ねじ穴
１６    枠体
１６ａ    収容部
１６ｂ    凹部
１６ｃ    ボルト挿通孔
１６ｄ    ねじ穴
１７    蓋体
１７ａ    ボルト挿通孔
１８    メタルＯリング（メタルシール）
１９    押付板（押付部材、中間部材）
１９ａ，１９ｂ    流路
１９ｃ    ボルト挿通孔
２１，２２    ボルト
【図１】
2007212197.tif 000003