热式传感器装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供能够通过抑制发热电阻体的热膨胀引起的塑性变形而减小发热电阻体的电阻变化，维持长期测定精度的热式传感器装置。在包括形成有开口部(2a)的基片(2)和具有以桥接开口部(2a)的方式层叠下层层叠膜(3a)、发热电阻体(5)和上层层叠膜(3b)的结构的膜片(4)的热式传感器装置(1)中，下层层叠膜(3a)的膜厚大于上层层叠膜(3b)的膜厚，下层层叠膜(3a)的平均热膨胀系数大于上层层叠膜(3b)的平均热膨胀系数，下层层叠膜(3a)由热膨胀系数不同的多个膜构成，所述多个膜中的热膨胀系数最大的膜形成在与下层层叠膜(3a)的厚度中心相比的下侧。下侧。下侧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热式传感器装置


[0001]本专利技术涉及在膜片形成有发热电阻体的热式传感器装置。

技术介绍

[0002]作为本
的
技术介绍
有专利文献1。在专利文献1中，记载有能够将保持发热电阻体的下部薄膜和上部薄膜的膜厚加厚而提高机械强度，且降低整体的翘曲的气流传感器。该气流传感器具有以桥接在硅基片形成的空腔部的方式层叠下部薄膜、加热层和上部薄膜的结构的薄膜发热部(以下称为膜片)。下部薄膜和上部薄膜分别采用组合压缩应力膜与拉伸应力膜的结构，以下部薄膜与上部薄膜夹持加热层地成为对称结构的方式层叠。压缩应力膜由密合性良好的氧化硅膜构成，拉伸应力膜由耐湿性良好的氮化硅膜构成。通过使下部薄膜与上部薄膜成为对称结构，能够消除翘曲力矩抑制膜片整体的翘曲。由此，专利文献1的气流传感器能够将下部薄膜和上部薄膜的膜厚加厚，实现膜片的机械强度的提高。
[0003]此外，作为本
的
技术介绍
有专利文献2。在专利文献2中，对于发热电阻体的下层的绝缘膜，交替地配置具有压缩应力的膜与具有拉伸应力的膜且配置2层以上具有拉伸应力膜的膜。由此降低膜片的挠度。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开平11
‑
271123号公报
[0007]专利文献2：日本特开2010
‑
133897号公报

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的问题
[0009]为了检测出气体的流动和浓度等的微小的变化，需要将发热电阻体的温度高温化并提高检测灵敏度。例如，在气流传感器中，将发热电阻体加热至200℃左右的高温。此外，为了测量湿度等气体浓度的而将发热电阻体加热至500℃左右。
[0010]当对发热电阻体加热时膜片的温度上升而发生热膨胀。由于热膨胀而发生形变，如果在该状态下长期持续则会在发热电阻体发生塑性变形而电阻值发生变化。由于该电阻值的变化而加热温度发生变化，在测量值上产生误差。
[0011]在专利文献1和专利文献2中，虽然能够降低室温时的膜片的翘曲，但是会产生对发热电阻体加热而引起的膜片的膨胀。对于该膨胀对发热电阻体的影响未加以考虑，没有充分顾及。
[0012]为了减小长期持续高温状态而引起的发热电阻体的电阻变化，抑制发热电阻体的膨胀减小形变是有效的。为了减小温度变化引起的形变，优选使用热膨胀系数小的氧化硅膜覆盖发热电阻体，而尽量不使用热膨胀系数大的氮化硅膜。但是，采用这样的结构，与保持膜片的硅基片的热膨胀系数差变大，在膜片产生褶皱而异形化。当膜片异形化时，容易在
膜片产生裂纹而有损于机械可靠性。
[0013]本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供能够通过抑制发热电阻体的热膨胀引起的塑性变形而减小发热电阻体的电阻变化，维持长期测定精度的热式传感器装置。
[0014]用于解决问题的技术方案
[0015]为了达到上述目，本专利技术是一种热式传感器装置，包括形成有开口部的基片和具有以桥接所述开口部的方式层叠有下层层叠膜、发热电阻体和上层层叠膜的结构的膜片，其中所述下层层叠膜的膜厚大于所述上层层叠膜的膜厚，所述下层层叠膜的平均热膨胀系数大于所述上层层叠膜的平均热膨胀系数，所述下层层叠膜由热膨胀系数不同的多个膜构成，所述多个膜中的热膨胀系数最大的膜形成在与所述下层层叠膜的厚度中心相比的下侧。
[0016]根据如以上那样构成的本专利技术，下层层叠膜的膜厚比上层层叠膜的膜厚大，因此，发热电阻体配置在与膜片的厚度中心相比的上层侧。此外，由于下层层叠膜的平均热膨胀系数比上层层叠膜的平均热膨胀系数大，所以在对发热电阻体加热时在膜片发生弯曲变形。因此，在与膜片的厚度中心相比的上层侧，不仅发生膜片的热膨胀引起的伸长形变，而且发生膜片的弯曲变形引起的压缩形变。其结果是，配置在与膜片的厚度中心相比的上层侧的发热电阻体的伸长形变因膜片的弯曲变形引起的压缩形变而减小。通过以上的作用，发热电阻体的热膨胀引起的塑性变形被抑制，发热电阻体的电阻变化减小，因此能够长期维持热式传感器装置的测定精度。
[0017]专利技术的效果
[0018]根据本专利技术的热式传感器装置，能够通过抑制发热电阻体的热膨胀引起的塑性变形减小发热电阻体的电阻变化，维持长期测定精度。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的热式传感器装置中使用的传感器元件的一个实施例的俯视图。
[0020]图2是表示图1的X
‑
X
’
截面的截面图。
[0021]图3是表示本专利技术的热式传感器装置的驱动电路(电路结构)的一个实施例的电路图。
[0022]图4是表示膜片为拉伸性的情况下和为压缩性的情况下的翘曲形状的图。
[0023]图5是将本专利技术的传感器元件的一个实施例中的发热部放大后的截面图。
[0024]图6是表示本专利技术的传感器元件的一个实施例中的发热部的截面方向的形变的图。
[0025]图7是本专利技术的热式传感器装置中使用的传感器元件的一个实施例的截面图。
[0026]图8是本专利技术的热式传感器装置中使用的传感器元件的一个实施例的截面图。
[0027]图9是本专利技术的热式传感器装置中使用的传感器元件的一个实施例的截面图。
具体实施方式
[0028]以下说明本专利技术的实施例。各实施例说明作为一个例子安装在发动机的吸气通路，进行在吸气通路中流动的吸入空气的流量测量的内容，还能够应用于从发热电阻体的
放热量和温度的变化测量气体的湿度和氢浓度的气体传感器。
[0029]实施例1
[0030]以下对本专利技术的第1的实施例进行说明。使用图1说明本实施例的热式流量计的传感器元件1的结构。传感器元件1的基片2由硅等热传导率良好的材料构成。而且，在基片2上形成下层层叠膜3a、上层层叠膜3b。以被下层层叠膜3a和上层层叠膜3b夹持的方式形成发热电阻体5，在发热电阻体5的周围形成检测发热电阻体5的加热温度的加热温度传感器7，在加热温度传感器7的两侧形成上游侧温度传感器8a、8b，下游侧温度传感器9a、9b。上游侧温度传感器8a、8b相对于发热电阻体5配置在空气流6的气流的上游侧，下游侧温度传感器9a、9b相对于发热电阻体5配置在空气流6的流动的下游侧。此外，在下层层叠膜3a上，配置电阻值与空气流6的温度相应地变化的感温电阻体10、11、12。而且，传感器元件1的最表面被上层层叠膜3b覆盖。上层层叠膜3b除了进行电绝缘以外，还作为保护膜发挥作用。进一步，通过将基片2的一部分从背面通过蚀刻等除去，形成作为薄膜发热部的膜片4。
[0031]在上述结构中，利用加热温度传感器7检测发热电阻体5的温度，对空气流6的温度以提高一定温度的方式进行加热控制，从由空气流6产生的上游侧温度传感器8a、8b与下游侧温度传感器9a、9b的温度差检测空气流量。
[0032]这些发热电阻体5、加热温度传感器7、上游侧温度传感器8a、8b、下游侧温度传感器9a、9b、感温电阻体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热式传感器装置，包括形成有开口部的基片和具有以桥接所述开口部的方式层叠有下层层叠膜、发热电阻体和上层层叠膜的结构的膜片，所述热式传感器装置的特征在于：所述下层层叠膜的膜厚大于所述上层层叠膜的膜厚，所述下层层叠膜的平均热膨胀系数大于所述上层层叠膜的平均热膨胀系数，所述下层层叠膜由热膨胀系数不同的多个膜构成，所述多个膜中的热膨胀系数最大的膜形成在与所述下层层叠膜的厚度中心相比的下侧。2.如权利要求1所述的热式传感器装置，其特征在于：在所述下层层叠膜交替地形成有氧化硅膜和氮化硅膜，所述下层层叠膜的最下层的氧化硅膜的膜厚小于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：中野洋，松本昌大，小野瀬保夫，太田和宏，
申请(专利权)人：日立安斯泰莫株式会社，
类型：发明
国别省市：