空气流量计的制作方法

专利名称：空气流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空气流量计，尤其涉及一种热式空气流量计。
背景技术：
作为空气流量计，由于可以直接检测质量空气量，所以热式的空气流量计成为主
流。尤其，具备通过半导体微机械加工技术(micromachining)制造的测量元件的热式空气
流量计，由于其具有可以降低成本并且可以在低电力下驱动的优点，所以受到关注。作为这
样的热式空气流量计在专利文献1等中公开。在专利文献1中提出的热式空气流量计的测
量元件中，在半导体基板上形成电绝缘膜，在该电绝缘膜上形成有平行延伸的多个电阻体，
与电绝缘膜的形成有电阻体的区域对应的半导体基板的部分被除去而形成有空洞。 在专利文献1提出的热式空气流量计的测量元件中，由于与形成有电阻体的区域
对应的半导体基板的部分被除去而形成有空洞，所以与该空洞对应的电绝缘膜的部分成
为隔膜(di即hragm)状，并且两面直接暴露在含有灰尘的空气流中。进而，电绝缘膜由脆性
的无机材料、例如二氧化硅(Si02)等形成。因此，在作为流量的测量对象的空气中含有沙、
盐、其他的灰尘等的固体粒子，当这样的粒子与电绝缘膜的隔膜部碰撞时，电绝缘膜、即测
量元件被破坏，存在不能进行空气流量的测量的情况，从而需要考虑可靠性。 因此，在专利文献2提出的热式空气流量计的测量元件中，通过由有机材料形成
的保护膜覆盖电绝缘膜的隔膜部的周缘部，并且在电绝缘膜隔膜部的形成有电阻体主体部
的区域上不形成保护膜。 专利文献1 :日本特开平10-311750号公报
专利文献2 :日本特许3610484号公报 在通过由有机材料形成的保护膜覆盖电绝缘膜的隔膜部的周缘部的构造中，存在 隔膜上的电阻体配线横切隔膜周缘部的构造。例如，在测温电阻体等窄幅配线横切隔膜周 缘部的部位，显然灰尘碰撞性能下降。判明该灰尘碰撞性能的下降原因在于在窄幅配线上 形成的保护膜的厚度变薄，保护膜能够吸收的灰尘的动能下降。 公知的是在一侧测温电阻体等窄幅配线横切隔膜周缘部的部位，为了提高保护膜 能够吸收的灰尘的动能，当保护膜的膜厚过厚时，在隔膜上产生弯曲。判明产生该弯曲的原 因在于随着保护膜的膜厚变厚，因保护膜的成膜应力引起的拉力变大。 公知的是在通过由有机材料形成的保护膜覆盖电绝缘膜的隔膜部的周缘部的构 造中，当测温电阻体的主体部即感温部被保护膜覆盖时，测温电阻体的特性下降，从而不能 精度良好地测量流量。

发明内容
本发明的目的在于提供一种可靠性高的热式空气流量计，其防止设置在测量元件
上的保护膜能够吸收的灰尘的动能、即变形能量的下降。 为了实现上述目的，本发明提供一种热式空气流量计，其具有半导体基板、在半导
4体基板上形成的电绝缘膜以及在电绝缘膜上形成的发热电阻体及测温电阻体，通过除去与
形成有发热电阻体及测温电阻体的主体部的区域对应的半导体基板部分而形成空洞，由此
将形成有发热电阻体及测温电阻体的主体部的区域作为隔膜部，以包括隔膜部的周缘部的
方式并在其外侧形成保护膜，在隔膜部的形成有发热电阻体主体部及测温电阻体主体部的
区域未形成保护膜，在所述热式空气流量计中，在与发热电阻体主体连接的发热电阻体配
线或者与测温电阻体主体连接的测温电阻体配线横切隔膜部的周缘部的部位，与所述发热
电阻体配线或者所述测温电阻体配线并列设置有从所述电绝缘膜凸出形成的膜构成部。 此时，所述膜构成部可以是未被电连接的配线，并且该配置由与所述发热电阻体
配线或者所述测温电阻体配线相同的材料形成。 与所述发热电阻体配线或者所述测温电阻体配线并列形成的、未被电连接的配线 的线宽，可以比与所述配线邻接的所述发热电阻体配线或者所述测温电阻体配线的线宽
宽o 在包含所述发热电阻体配线或者所述测温电阻体配线横切隔膜部的周缘部的部
位在内的隔膜部的一边或者全部边，至少除形成有所述发热电阻体配线及所述测温电阻体
配线的部分以外，可以在边全体形成有未被电连接的配线。 未被电连接的配线可以以斜向横切隔膜部的周缘部的方式形成。 可以在形成有保护膜的区域，在比隔膜部的周缘更靠外侧的位置，沿隔膜部的周
缘在保护膜上形成有狭缝。 可以在形成有保护膜的区域，在比隔膜部的周缘更靠外侧的位置，沿隔膜部的周 缘形成有未被电连接的窄幅配线。 此外，为了实现上述目的，本发明提供一种热式空气流量计，其具有半导体基板、 在半导体基板上形成的电绝缘膜以及在电绝缘膜上形成的发热电阻体及测温电阻体，通过 除去与形成有发热电阻体及测温电阻体的主体部的区域对应的半导体基板部分而形成空 洞，由此将形成有发热电阻体及测温电阻体的主体部的区域作为隔膜部，以包括隔膜部的 周缘部的方式并在其外侧形成保护膜，在隔膜部的形成有发热电阻体主体部及测温电阻体 主体部的区域未形成保护膜，在所述热式空气流量计中，在与测温电阻体主体连接的测温 电阻体配线横切隔膜部的周缘部的部位，所述测温电阻体配线的线宽比所述测温电阻体配 线的其他部分宽。 此外，为了实现上述目的，本发明提供一种热式空气流量计，其具有半导体基板、 在半导体基板上形成的电绝缘膜以及在电绝缘膜上形成的发热电阻体及测温电阻体，通过 除去与形成有发热电阻体及测温电阻体的主体部的区域对应的半导体基板部分而形成空 洞，由此将形成有发热电阻体及测温电阻体的主体部的区域作为隔膜部，以包括隔膜部的 周缘部的方式并在其外侧形成保护膜，在隔膜部的形成有发热电阻体主体部及测温电阻体 主体部的区域未形成保护膜，在所述热式空气流量计中，在与发热电阻体主体连接的发热 电阻体配线或者与测温电阻体主体连接的测温电阻体配线横切隔膜部的周缘的部位，相对 于隔膜部的周缘斜向形成有发热电阻体配线或者测温电阻体配线。 此外，为了实现上述目的，本发明提供一种热式空气流量计，其具有半导体基板、 在半导体基板上形成的电绝缘膜以及在电绝缘膜上形成的发热电阻体及测温电阻体，通过 除去与形成有发热电阻体及测温电阻体的主体部的区域对应的半导体基板部分而形成空
5洞，由此将形成有发热电阻体及测温电阻体的主体部的区域作为隔膜部，从隔膜部的外侧 越过隔膜部的周缘并到隔膜部的内侧形成保护膜，在隔膜部的形成有发热电阻体主体部及 测温电阻体主体部的区域未形成保护膜，在所述热式空气流量计中，设定从隔膜部的周缘 到在隔膜部的内侧形成的保护膜的端部为止的长度，使得在隔膜部的未形成保护膜的区域 的变形能量的最小值成为比在形成有保护膜的隔膜部的周缘部的变形能量的最小值大的 值。 发明效果 根据本发明，可以防止灰尘碰撞引起的隔膜的破坏，从而可以使热式空气流量计 的测量元件的可靠性提高。由此，可以提供可靠性高的热式空气流量计。


:元件的一实施方式的图，(a)是概略 图1是说明在热式空气流量计上设置的测 俯视图，(b)是(a)的A-A处的放大剖面图； 图2是表示热式空气流量计的一实施方式的概略构成的图； 图3是表示由电绝缘膜的粒子的碰撞引起的破坏的机理图； 图4是表示隔膜的吸收能量和到隔膜端部的距离的图； 图5是说明影响保护膜膜厚的配线宽度的图； 图6是表示影响隔膜的变形能量的保护膜的膜厚和长度的关系的图 图7是表示影响隔膜的最大弯曲的保护膜的膜厚的关系的图； 图8是表示用于使隔膜的弯曲降低的构造的图； 图9是适用本发明的热式空气流量计的一实施方式的概率俯视图； 图10是适用本发明的热式空气流量计的一实施方式的概率俯视图 图11是适用本发明的热式空气流量计的- 图12是适用本发明的热式空气流量计的- 图13是适用本发明的热式空气流量计的- 图14是适用本发明的热式空气流量计的- 图15是适用本发明的热式空气流量计的- 图16是适用本发明的热式空气流量计的- 图17是适用本发明的热式空气流量计的- 图18是适用本发明的热式空气流量计的- 图19是适用本发明的热式空气流量计的- 图20是适用本发明的热式空气流量计的- 图21是适用本发明的热式空气流量计的- 图中 l-测量元件；2-半导体基板；3-电绝缘膜；4-发热电阻体主体；4' _发热电阻体
的配线；5-测温电阻体主体；5a_上游侧的测温电阻体主体；5a'-上游测的测温电阻体的
配线；5b_下游侧的测温电阻体主体；5b '-下游测的测温电阻体的配线；6_保护膜；7_窄
幅配线；8-宽幅配线；9-清漆(varnish)的流动；10-成膜应力；ll-假宽幅配线；12-狭
缝(Slit) ;20-支承体；21-外部电路；22-吸气通路；23_副通路；29_空洞；30_隔膜部；
-实施方式的概率俯视图 -实施方式的概率俯视图 -实施方式的概率俯视图 -实施方式的概率俯视图 -实施方式的概率俯视图 -实施方式的概率俯视图 -实施方式的概率俯视图 -实施方式的概率俯视图 -实施方式的概率俯视图 -实施方式的概率俯视图 -实施方式的概率俯视图40-空气流；45-固体粒子；
具体实施例方式以下，对于应用本发明的热式空气流量计进行说明。
(实施例1) 图1 (a)是热式空气流量计的测量元件的概略俯视图，(b)是(a)的A_A处的放大 剖面图。本实施方式的热式空气流量计具备的测量元件l，如图l所示，由半导体基板2、电 绝缘膜3、发热电阻体主体4、用于测量发热电阻体主体4的温度的测温电阻体主体5以及 保护电绝缘膜3的保护膜6等构成。在由单晶硅等构成的半导体基板2上形成的电绝缘膜 3是在半导体基板2上形成的具有电绝缘性和热绝缘性的膜，例如是二氧化硅(Si02)膜或 由氮化硅(Si3N4)膜加强了的二氧化硅(Si02)膜等，在电绝缘膜5上形成有由半导体材料， 例如多晶硅、锗、砷化镓、钽、钼、钼等形成的发热电阻体主体4、测温电阻体主体5等。
相对于空气流40，在发热电阻体主体4的上游侧设置测温电阻体主体5a，在发热 电阻体主体4的下游侧设置测温电阻体主体5b，测温电阻体主体5a和测温电阻体主体5b 互相平行延伸，从而形成测温电阻体主体5。测温电阻体主体5a、5b隔着发热电阻体主体4 对称形成。此外，发热电阻体主体4、测温电阻体主体5也可以分别折返多次形成。并且，发 热电阻体和测温电阻体的构成根据测量方式而不同，这里表示其中一例。发热电阻体主体 4的两端部分别通过配线4'与在测量元件1的边缘部形成的端子电极10电连接。并且， 发热电阻体主体4及测温电阻体主体5分别是指除去端子电极10和配线4' 、5a' 、5b' 后的发热电阻体和测温电阻体的主体部，也简单地称为发热电阻体主体4、测温电阻体主体 5。并且，各端子电极10和各配线4' 、5a' 、5b'是通过金或铝等导电性材料的镀或蒸镀而 形成的。 与电绝缘膜3的形成有发热电阻体主体4和测温电阻体主体5的区域对应的半导 体基板2的部分，通过各向异性蚀刻被除去至与电绝缘膜3的边界面，从而形成空洞29，将 发热电阻体主体4热绝缘。因此，与电绝缘膜3的空洞29对应的部分即隔膜部30，其两面 直接暴露在环境中。 保护膜6是具有电绝缘性且软质的膜，例如是由有机材料形成的膜，从电绝缘膜3 上的与空洞29的周缘部对应的区域(周缘部的稍内侧一点)到外侧部分，以覆盖的方式形 成保护膜6。在此，空洞29的周缘相当于隔膜部30的周缘30a。由于在发热电阻体主体4 上保护膜在高温下劣化，因此，由于测温电阻体主体5的传感特性与热绝缘性一起下降，所 以没有形成保护膜6。此外，在半导体元件1的形成各端子电极10的缘部侧的电绝缘膜3 上，为了进行电连接而未形成保护膜6。 S卩，以覆盖在除以下两部分以外的电绝缘膜3上的 方式形成保护膜6，其一部分是与空洞29的周缘部相比更靠内侧的形成有发热电阻体主体 4和测温电阻体主体5的部分，另一部分是形成端子电极10的部分。 本实施方式的热式空气流量计，如图2所示，具有支承测量元件1的支承体20，并 具有外部电路21等。测量元件1和外部电路21通过测量元件1的各端子电极10和外部 电路21之间的、由支承体20保护的未图示的配线电连接。测量元件1配置在位于电子控 制燃料喷射装置的吸气通路22内部的副通路23内，外部电路21设置在吸气通路22的外 壁面等上。
在本实施方式的热式空气流量计的流量测量中，在发热电阻体主体4流过加热电 流，使得测量发热电阻体主体4的温度的测温电阻体主体5的温度比测量空气流40的温度 的空气温度测温电阻体(这里未图示)的温度高一定温度。此时，通过比较相对于测温电 阻体主体5对称形成的各个发热电阻体主体4的温度、即与温度对应的各个电阻值，可以检 测空气流的方向。例如，如果空气流为零，则上游侧的测温电阻体主体5的温度变为与下游 侧的测温电阻体的温度相同。在图l所示的空气流40的方向即顺流时，上游侧的测温电阻 体比下游侧的测温电阻体在空气流40的冷却效果上更大，上游侧的测温电阻体的温度变 成比下游侧的测温电阻体的温度低的值。此外，在逆流时，上游侧的测温电阻体的温度变成 比下游侧的测温电阻体的温度高的值。这样，通过比较测温电阻体的温度、即与温度对应的 电阻值，可以检测空气流40的流量和方向。并且，测温电阻体主体5的电阻值由每个端子 电极29的端子间电压来求得。为了将测温电阻体主体5的测量温度控制为比空气温度测 温电阻体的测量温度高一定温度，根据在发热电阻体主体4流通的加热电流的值，算出空 气流量。 因此，在电绝缘膜3上形成的发热电阻体主体4中，如上述那样，由于流通加热电 流，所以发热电阻体主体4被加热到200 300°C ，不仅发热电阻体主体4，而且电绝缘膜3、 测温电阻体主体5等也暴露在高温下。因此，作为构成保护膜6的有机材料，公知的是热变 形温度、热变性温度和连续使用温度都高，并且在提供半导体微机械加工技术的制造工序 可以采用的、例如热固化性树脂的聚酰亚胺。 在汽车等的内燃机的电子控制燃料喷射装置中，由于吸入外气，所以在成为流量 的测定对象的空气中含有沙、盐、其他的灰尘等固体粒子。在汽车等的内燃机中，为了除 去被吸入的外气中的这样的粒子，通常具备网眼尺寸(mesh size)为15ym的空气过滤器 (air filter)。但是，粒径大于大致15 y m的粒子被空气过滤器除去，粒径在大致15 y m以 下的粒子则通过空气过滤器，有时与热式空气流量计的测量元件1直接碰撞。因此，仅在由 脆性无机材料即二氧化硅等形成的电绝缘膜3中，粒子碰撞时的动能不可能通过隔膜部30 的变形被完全吸收，在碰撞位置产生局部的应力，存在电绝缘膜3破坏的情况。S卩，粒子的 动能大于电绝缘膜3的隔膜部30的变形能量、即隔膜部30能够吸收的能量的情况下，隔膜 部30被破坏。 由软质的有机材料即聚酰亚胺形成的膜与二氧化硅膜相比，膜本身的能量吸收能 大。因此，在具有由聚酰亚胺形成的保护膜6的测量元件1中，不只是隔膜部30的变形，保 护膜6本身也吸收粒子的碰撞能量，所以可以防止因粒子的碰撞引起的电绝缘膜3、即测量 元件1的破坏。 在此，在对测量元件1的粒子45的碰撞位置上，如图3所示，存在碰撞位置A、 B、 C、 D、 E、 F这六种。碰撞位置A在与半导体基板2对应的电绝缘膜3的保护膜上，碰撞位置 B在与空洞29的周缘部对应的电绝缘膜3的保护膜部分、即在隔膜部30的周缘部的保护膜 上，碰撞位置C在与空洞29的中央部对应的电绝缘膜3即在隔膜部30的中央部上。此外， 碰撞位置D在隔膜部30的周缘部的测温电阻体主体5等窄幅配线的保护膜上，碰撞位置E 在隔膜部30的中央部的配线上，碰撞位置F在与碰撞位置C相同的与空洞29的中央部对 应的电绝缘膜3即隔膜部30的中央部上。空洞29及隔膜部30的周缘部包括空洞29及隔 膜部30的周缘30a，进而包括其附近部分。图4表示粒子45碰撞在电绝缘膜3的隔膜部30上时的隔膜部30的变形能量即吸收能量。粒子45的碰撞位置越接近隔膜部30的周缘 部、即基板和空洞29的边界部，变形能量变得越小。但是，在边界线上由于半导体基板的影 响，变形能量提高。如图4(a)所示，表示在有保护膜6的情况和没有保护膜6的情况下，在 隔膜部的变形能量不同的倾向(图中的有保护膜和没有保护膜的线图)。因此，在保护膜6 的边界部，从有保护膜转移到没有保护膜的线图。在图4中，到端部的距离为0附近时变形 能量增加，其原因在于在距离0时灰尘的一部分碰撞隔膜部外侧的半导体基板而由半导体 基板承受碰撞能量的一部分的缘故。 碰撞位置A在半导体基板上而与隔膜的破坏无关。如图4 (b)所示，在碰撞位置B 成为有保护膜的状态下的变形能量，在碰撞位置C成为没有保护膜的状态下的变形能量。 从而知道由半导体基板2限制的隔膜部30的周缘部即碰撞位置B附近比碰撞位置C附近 即隔膜部30的中央部更容易引起因粒子45的碰撞而造成的破坏。由于在隔膜部30的中 央部的变形能量大于粒子45的动能，所以即使在隔膜部30的中央部不形成保护膜6，粒子 45对碰撞位置C附近的碰撞引起的隔膜部30的破坏也很难发生。因此，通过形成由聚酰亚 胺形成的保护膜6来覆盖隔膜部30的周缘部的、从与粒子45的动能相比隔膜部30的变形 能量更小的区域到外侧的电绝缘膜3，由此，防止粒子45的碰撞引起的电绝缘膜3的隔膜 部30的破坏。在有测温电阻体的配线5a' 、5b'的隔膜部的周缘部即碰撞位置D，保护膜 6的厚度薄，成为图4(b)中由虚线表示的厚度^处的变形能量。与不存在测温电阻体的隔 膜的周缘部30a相比，变形能量变小。但是，在没有保护膜6的碰撞位置E、 F处，成为与碰 撞位置C相同的变形能量。由于测温电阻体是窄幅配线，所以隔膜的变形能量对测温电阻 体的有无几乎没有影响。 采用旋涂(spin coat)法涂敷清漆(varnish)后通过加热进行脱水縮合来形成保 护膜6。如图5(a)所示，判明了在是测温电阻体的配线5a' 、5b'这样的窄幅配线7(配线 宽度W》的情况下，粘性低的清漆向四周形成清漆的流动9，窄幅配线7上的清漆变薄为t2。 如图5(b)所示，判明了作为宽幅配线8(配线宽度W8、Ws〉W》使配线宽度变长，在此作用 下，可以防止清漆向周围流动，并可以维持配线上的保护膜的厚度使之与无配线的部位的 厚度、相同。例如，宽幅配线的线宽度优选是膜厚的5倍以上。 通过令保护膜6的厚度变厚，可以使隔膜的耐灰尘性提高。如上述那样作为设计 规格，通过确定灰尘的大小和速度，可以算出灰尘的动能。如图4所示变形能量最小的部位 是隔膜周缘部且存在测温电阻体的部位。因此，作为保护膜6的厚度，如图6(a)所示，需要 设定保护膜的膜厚tb以上的膜厚，使得在该隔膜的周缘部且存在测温电阻体的配线5a'、 5b'的部位的变形能量成为大于上述的灰尘的动能的值。这样，可以求出保护膜6的最低 膜厚。当保护膜6的膜厚变厚时，如以下所示，例举出保护膜6的成膜应力引起的隔膜的弯 曲、因保护膜6的热传导性使得热绝缘性的下降引起的传感特性下降的课题。因此，优选在 不受这些影响的范围使保护膜6的膜厚变厚。 通过将一侧保护膜6的距离周缘30a的长度变长，可以使隔膜的耐灰尘性提高。如 上述那样作为设计规格设定与灰尘的动能对应的变形能量的最小值。如图4所示在保护膜 6的边界部，从有保护膜转移到没有保护膜的线图。在该转移点处的变形能量，是在没有保 护膜的区域的变形能量的最小值。因此，如图6(b)所示，优选将距离周缘30a的长度设为 L以上的长度，使得在电绝缘膜3的隔膜部周缘部内侧的未形成保护膜6而形成有发热电阻体及测温电阻体的区域的变形能量的最小值，大于在形成于隔膜周缘部的保护膜的变形 能量的最小值。由于隔膜的耐灰尘性能由变形能量的最小值决定，所以即使保护膜6的长 度是其以上的长度，也没有效果。进而，当保护膜6的长度过长时，保护膜6将覆盖测温电 阻体主体5，热绝缘性下降，传感特性也下降。此外，由于保护膜6接近发热电阻体主体4， 所以从保护膜6的耐热温度的观点来看，并不优选。 在本实施例中，保护膜6从隔膜部30的外侧越过隔膜部30的周缘30a而形成至 隔膜部30的内侧，而并没有形成于隔膜部30的形成有发热电阻体主体4及测温电阻体主 体5的区域，设定从隔膜部30的周缘30a到在隔膜部30的内侧形成的保护膜6的端部为 止的长度，使得在隔膜部30的未形成保护膜6的区域的变形能量的最小值大于在形成有保 护膜6的隔膜部30的周缘部的变形能量的最小值。 图7表示影响由保护膜6的成膜应力引起的隔膜的最大弯曲的保护膜6的长度和 膜厚的关系。当保护膜6的厚度变厚时，因成膜应力的影响，引起传感的性能变化、可靠性 下降。例如，聚酰亚胺保护膜是通过在涂敷后通过加热进行脱水縮合而形成的。在加热后通 过恢复到常温，在保护膜6上产生拉伸的成膜应力。如果与形成隔膜的具有电绝缘性和热 绝缘性的膜、例如二氧化硅(Si02)膜或由氮化硅(Si3N4)膜加强了的二氧化硅(Si02)膜等 进行比较，则例如聚酰亚胺保护膜的成膜应力小。但是，由于保护膜6的膜厚前后大了一位 数，而且由于从隔膜的弯曲的中立轴分开，所以隔膜的弯曲会影响到保护膜6的成膜应力。 如图6所示，随着保护膜6的长度1变长，此外，随着膜厚t变厚，隔膜最大弯曲变大。
通过在保护膜6上设置狭缝12，可以使拉伸的成膜应力引起的弯曲减少。如图 8(a)所示，狭缝12可以形成在隔膜边界线(周缘30a)的外侧的半导体基板2上。在边界 线的内侧形成狭缝12的情况下，在狭缝12区域，灰尘的变形能量下降。狭缝12的制作工 序与隔膜部30内侧的未形成保护膜6的区域的制作工序相同，可以统一制作。此外，如图 8(b)所示，可以取代狭缝12，在隔膜边界线的外侧的半导体基板上形成窄幅配线7。如图 5(a)所示，判明了窄幅配线7上的保护膜6的厚度变薄。此外，如图8(c)所示，在跨过隔膜 边界线形成宽幅配线8的情况下，如图5(b)所示，虽然宽幅配线8上的保护膜的厚度不会 变薄，但由于宽幅配线8与保护膜6相比弯曲刚性大，所以有降低保护膜6的因成膜应力引 起的弯曲的效果。此外，即使配置压縮的成膜应力的宽幅配线，也可以减轻弯曲。
在通过由有机材料构成的保护膜6来覆盖电绝缘膜3的隔膜部30的周缘部的构 造中，存在隔膜上的电阻体配线4' 、5'横切隔膜部30的周缘部的构造，例如在测温电阻 体的配线5a' 、5b'等窄幅配线横切隔膜部30的周缘部的部位，灰尘碰撞性能下降。该灰 尘碰撞性能的下降的原因是在窄幅的配线5a' 、5b'上形成的保护膜6的厚度变薄，保护 膜6能够吸收的灰尘的动能下降。通过防止在窄幅配线上形成的保护膜6的厚度变薄，隔 膜的耐灰尘性能提高。 与配置于未形成保护膜6的区域的发热电阻体主体4或者测温电阻体主体5连接 的发热电阻体配线4'或者测温电阻体配线5'的至少隔膜部30的周缘部被横切的部位， 并列形成有未被电连接的假宽幅配线11。由此，配线间的空隙消失，可以将多个配线组看 作一个宽幅配线，如图5(b)所示，能够抑制清漆的流动。此外，假宽幅配线11的形状，如图 9所示可以是矩形，但如图10所示，通过相对于隔膜边界线斜向交叉，则具有使耐灰尘性提 高的效果。由于随着配线和隔膜边界线所成角度接近180度，构造的特异性变小且应力集
10中也变小，所以认为耐灰尘性提高。此外，如图ll所示，通过配置配线和隔膜边界线所成角
度为锐角的假宽幅配线ll，具有使耐灰尘性提高的效果。由于随着配线和隔膜边界线所成
角度接近O度，被配线和隔膜边界线夹着的区域的薄膜隔膜的刚性增大，所以在本构造中
认为耐灰尘性提高。此外，只要相对于隔膜边界线斜向交叉，即使在通过蚀刻空洞29形成
隔膜时尺寸有差异，也具有可以得到相同效果的优点。此外，如图12所示，即使将测温电阻
体的配线5a' 、5b'那样的窄幅配线相对于隔膜边界线斜向配置，也具有效果。通过斜向配
置配线，可以期待对于隔膜边界线在外观上的配线宽度变宽的效果。如图5所示，由于配线
变得越宽，清漆向四周流动越困难，所以在本构造中认为隔膜的耐灰尘性提高。 在上述实施例中，虽然仅在保护膜6的膜厚变薄的配置有窄幅配线的附近配置假
宽幅配线ll，但假宽幅配线11具有确保保护膜6的膜厚的效果和加强隔膜部30的周缘部
的效果。 在图13中，与配置在未形成保护膜6的区域的发热电阻体主体4或者测温电阻体 主体5连接的发热电阻体配线4'或者测温电阻体配线5的至少隔膜部30的周缘部被横 切，在包含所述横切的部位在内的隔膜的边并列形成有未电连接的宽幅配线8。不是仅在窄 幅配线的周围配置假宽幅配线ll，如图13所示在遍及隔膜一边形成的情况下，假宽幅配线 11的端部在隔膜的外侧的半导体基板2上，因制造时的不均即使在保护膜6变薄的情况下， 也具有变形能量不会下降的优点。发热电阻体配线4'是比较窄幅配线的情况下，例如，如 图14所示可以在隔膜的三边并列形成宽幅配线。进而，如图15所示，也可以在隔膜的整面 上并列形成未电连接的假宽幅配线11。宽幅配线与保护膜相比，刚性高一位以上，通过宽幅 配线的形成，耐灰尘性能得到提高，并且在该构造中由于可以使保护膜6的膜厚变薄，所以 还具有抑制上述的保护膜6的成膜应力引起的隔膜的弯曲的效果。 在上述实施例中，为了抑制窄幅配线上的保护膜6流动而使得保护膜6在窄幅配 线上变薄，提出将假宽幅配线11与发热电阻体配线4'或者测温电阻体配线5'并列形成。 为了防止窄幅配线上的保护膜6流动，不一定需要假宽幅配线11。例如，发热电阻体配线 4'或者测温电阻体配线5'可以是不同的材料，不一定需要导电性。因此，在横切隔膜部 30的周缘部的部位，与发热电阻体配线4'或者测温电阻体配线5'并列，设置从电绝缘膜 3凸出形成的膜构成部即可。此时，凸出形成的膜构成部与发热电阻体配线4'或者测温电 阻体配线5'形成在层叠膜构造的相同的层内。 在假宽幅配线11中，由于材料具有导电性，所以优选在发热电阻体配线4'或者 测温电阻体配线5'之间具有微小的间隔来配置，但是如果是与发热电阻体配线4'或者 测温电阻体配线5'不同的材料，则可以与发热电阻体配线4'或者测温电阻体配线5'接 触设置。 通过将突出形成的膜构成部做成材料与发热电阻体配线4'或者测温电阻体配线 5'相同的假配线，可以通过与发热电阻体配线4'及测温电阻体配线5'相同的工艺形成 凸出形成的膜构成部，所以位置及形状精度变高，制造变容易，并且制造成本也可以降低。
并且，所谓假配线，是指由与发热电阻体配线4'或测温电阻体配线5'相同的材 料、或者具有导电性的材料构成，并且不被电连接的膜。此外，是否被电连接可以通过如下 方式进行区别是否流通电流，或者是否取出某种电信号。即，即使与电源线连接，但只要是 作为电路不关闭并且无电流流通的结构，或者是不取出电信号的结构，就不会变成电连接。
11[OO73](实施例2) 本发明的其他的实施例如图16所示。不使用假宽幅配线11，即使通过配置使发热 电阻体的配线4'、测温电阻体的配线5a' 、5b'本身局部变宽的宽幅配线，也可以得到相 同的效果。但是，发热电阻体的配线4'的宽度为了减小电阻值而相比现有技术变宽，所以 将测温电阻体的配线5a' 、5b'的宽度变宽尤其有效。 由于热式空气流量计使用测温电阻体主体5的电阻值变化来测量流量，所以需要 正确把握电阻值。与测温电阻体的配线5a' 、5b'整体的长度相比，宽幅配线8部分足够 短，可以忽略宽幅配线8的影响。此外，局部变宽的配线的形状，如图15所示可以为矩形， 但如图17、图18所示通过相对于隔膜边界线斜向交叉，具有使耐灰尘性提高的效果。由于 随着配线和隔膜边界线所成角度接近180度，构造的特异性变小且应力集中也变小，所以 认为耐灰尘性提高。此外，如图19、图20所示，通过配置配线和隔膜边界线所成角度为锐角 的局部变宽的宽幅配线8，具有使耐灰尘性提高的效果。由于随着配线和隔膜边界线所成角 度接近O度，被配线和隔膜边界线夹着的区域的薄膜隔膜的刚性增大，所以在被构造中认 为耐灰尘性提高。这里图17、图19表示局部变宽的一对配线的形状，内侧构成为配线和隔 膜边界线所成角度为90度，相反的外侧构成为配线和隔膜边界线所成角度为钝角或者锐 角。 一对配线可以看作一个宽幅配线，如图5所示，由于配线变得越宽，清漆向周围流动越 困难，所以在本构造中认为隔膜的耐灰尘性提高。此外，只要相对于隔膜边界线斜向交叉， 即使在通过蚀刻空洞29而形成隔膜时尺寸有差异，也具有可以得到相同的效果的优点。如 图21所示，也可以并用假宽幅配线11和宽幅配线8。 在本实施方式中，作为形成保护膜6的有机材料适用聚酰亚胺，但即使形成其他 的有机材料，例如聚酰胺_酰亚胺、聚苯硫醚、酚醛树脂、环氧树脂、聚砜、聚酰胺、聚丙烯等 的保护膜6，也可以得到相同的效果。但是，作为保护膜15使用的有机材料，只要考虑测量 元件1暴露的环境条件或电阻体等的发热温度，此外，考虑保护膜6的制造方法或需要的膜 厚等，可以适当选择。进而，在本实施方式中，说明了关于设置在汽车等的内燃机的电子控 制燃料喷射装置上的用于测量吸入空气量的热式空气流量计，但本发明不仅限于此，可以 适用于各种用途的热式空气流量计。
权利要求
一种热式空气流量计，其具有半导体基板、在半导体基板上形成的电绝缘膜以及在电绝缘膜上形成的发热电阻体及测温电阻体，通过除去与形成有发热电阻体及测温电阻体的主体部的区域对应的半导体基板部分而形成空洞，由此将形成有发热电阻体及测温电阻体的主体部的区域作为隔膜部，以包括隔膜部的周缘部的方式并在其外侧形成保护膜，在隔膜部的形成有发热电阻体主体部及测温电阻体主体部的区域未形成保护膜，所述热式空气流量计的特征在于，在与发热电阻体主体连接的发热电阻体配线或者与测温电阻体主体连接的测温电阻体配线横切隔膜部的周缘部的部位，与所述发热电阻体配线或者所述测温电阻体配线并列设置有从所述电绝缘膜凸出形成的膜构成部。
2. 如权利要求l所述的热式空气流量计，其特征在于，所述膜构成部是未被电连接的配线，并且该配置由与所述发热电阻体配线或者所述测温电阻体配线相同的材料形成。
3. 如权利要求2所述的热式空气流量计，其特征在于，与所述发热电阻体配线或者所述测温电阻体配线并列形成的、未被电连接的配线的线宽，比与所述配线邻接的所述发热电阻体配线或者所述测温电阻体配线的线宽宽。
4. 如权利要求l所述的热式空气流量计，其特征在于，在包含所述发热电阻体配线或者所述测温电阻体配线横切隔膜部的周缘部的部位在内的隔膜部的一边或者全部边，至少除形成有所述发热电阻体配线及所述测温电阻体配线的部分以外，在边全体形成有未被电连接的配线。
5. 如权利要求2所述的热式空气流量计，其特征在于，未被电连接的配线以斜向横切隔膜部的周缘部的方式形成。
6. 如权利要求l所述的热式空气流量计，其特征在于，在形成有保护膜的区域，在比隔膜部的周缘更靠外侧的位置，沿隔膜部的周缘在保护膜上形成有狭缝。
7. 如权利要求l所述的热式空气流量计，其特征在于，在形成有保护膜的区域，在比隔膜部的周缘更靠外侧的位置，沿隔膜部的周缘形成有未被电连接的窄幅配线。
8. —种热式空气流量计，其具有半导体基板、在半导体基板上形成的电绝缘膜以及在电绝缘膜上形成的发热电阻体及测温电阻体，通过除去与形成有发热电阻体及测温电阻体的主体部的区域对应的半导体基板部分而形成空洞，由此将形成有发热电阻体及测温电阻体的主体部的区域作为隔膜部，以包括隔膜部的周缘部的方式并在其外侧形成保护膜，在隔膜部的形成有发热电阻体主体部及测温电阻体主体部的区域未形成保护膜，所述热式空气流量计的特征在于，在与测温电阻体主体连接的测温电阻体配线横切隔膜部的周缘部的部位，所述测温电阻体配线的线宽比所述测温电阻体配线的其他部分宽。
9. 一种热式空气流量计，其具有半导体基板、在半导体基板上形成的电绝缘膜以及在电绝缘膜上形成的发热电阻体及测温电阻体，通过除去与形成有发热电阻体及测温电阻体的主体部的区域对应的半导体基板部分而形成空洞，由此将形成有发热电阻体及测温电阻体的主体部的区域作为隔膜部，以包括隔膜部的周缘部的方式并在其外侧形成保护膜，在隔膜部的形成有发热电阻体主体部及测温电阻体主体部的区域未形成保护膜，所述热式空气流量计的特征在于，在与发热电阻体主体连接的发热电阻体配线或者与测温电阻体主体连接的测温电阻体配线横切隔膜部的周缘的部位，相对于隔膜部的周缘斜向形成有发热电阻体配线或者测温电阻体配线。
10. —种热式空气流量计，其具有半导体基板、在半导体基板上形成的电绝缘膜以及在电绝缘膜上形成的发热电阻体及测温电阻体，通过除去与形成有发热电阻体及测温电阻体的主体部的区域对应的半导体基板部分而形成空洞，由此将形成有发热电阻体及测温电阻体的主体部的区域作为隔膜部，从隔膜部的外侧越过隔膜部的周缘并到隔膜部的内侧形成保护膜，在隔膜部的形成有发热电阻体主体部及测温电阻体主体部的区域未形成保护膜，所述热式空气流量计的特征在于，设定从隔膜部的周缘到在隔膜部的内侧形成的保护膜的端部为止的长度，使得在隔膜部的未形成保护膜的区域的变形能量的最小值成为比在形成有保护膜的隔膜部的周缘部的变形能量的最小值大的值。
全文摘要
提供一种热式空气流量计，其要解决的问题是在用由有机材料形成的保护膜覆盖电绝缘膜的隔膜部的周缘部的构造中，隔膜上的电阻体配线存在横切隔膜周缘部的构造，在该测温电阻体等窄幅配线横切隔膜周缘部的部位，保护膜的厚度变薄，灰尘碰撞性能下降。为解决该问题，在与发热电阻体主体(4)连接的发热电阻体配线(4′)或者与测温电阻体主体(5a，5b)连接的测温电阻体配线(5a′，5b′)横切隔膜部(30)的周缘(30a)的部位，与发热电阻体配线(4′)或者测温电阻体配线(5a′，5b′)并列设置从电绝缘膜(3)突出形成的膜构成部(11)。
文档编号G01F1/69GK101713676SQ20091016577
公开日2010年5月26日 申请日期2009年8月13日 优先权日2008年9月30日
发明者保川彰夫, 半泽惠二, 南谷林太郎 申请人:日立汽车系统株式会社