專利名稱：熱式空氣流量計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是涉及由加熱受控制的發(fā)熱體的上游側與下游側的溫度差而測量內燃機的吸入空氣等空氣流量的熱式空氣流量計。
背景技術：
專利文獻1特開2002-202168號公報專利文獻2特許第3366818號公報一般地，作為測量汽車等的內燃機的吸入空氣量的空氣流量計，有由加熱受控制的發(fā)熱體(發(fā)熱電阻體)的放熱量而測量流量的裝置，由發(fā)熱體的上游側與下游側的溫度差而測量流量的熱式空氣流量計等。由溫度差測量流量的熱式空氣流量計稱為溫差方式。
溫差方式的熱式空氣流量計是在平板狀基板(硅基板等半導體基板)的表面(上面)設置電絕緣膜(支撐膜)，在該絕緣膜上形成發(fā)熱體(發(fā)熱電阻體)，在發(fā)熱體的兩側(空氣流的上游側與下游側)形成測溫體(測溫電阻體、熱電偶等)。平板狀基板被覆蓋發(fā)熱體及測溫體的保護膜所覆蓋。
然而，為了達到發(fā)熱體與形成發(fā)熱體的平板狀基板的熱絕緣，由邊緣穿設空洞而構成空間的熱絕緣區(qū)域。歷來，空間的熱絕緣區(qū)域略呈正方形而形成。這在上述專利文獻1、2中有記載。
歷來的技術是使在平板狀基板上形成的熱絕緣區(qū)域略呈正方形。由于形成了熱絕緣區(qū)域的平板狀基板的熱絕緣部是由厚度為數(shù)微米的薄膜的電絕緣膜(隔板)所構成，所以略呈正方形時，從強度的觀點熱絕緣部的面積大小受到限制。例如，在空氣中混入灰塵等粒子時，該粒子與熱絕緣膜沖突，破壞厚度為數(shù)微米的薄膜。熱絕緣區(qū)域的大小受限使得不能提高空氣流量測定的靈敏度，而且還存在有不能減低發(fā)熱體的消費電力，同時不能增大測定范圍等問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供能夠提高空氣流量測定的靈敏度、減低發(fā)熱體的消費電力、同時擴大測定范圍的熱式空氣流量計。
本發(fā)明的特征在于，在平板狀基板上構成的矩形狀空間的熱絕緣區(qū)域的絕緣膜上形成發(fā)熱體以及在發(fā)熱體的上游側與下游側形成兩個測溫電阻體，矩形狀空間的熱絕緣區(qū)域具有與空氣流軸線平行的邊的長度比與空氣流軸線垂直的邊的長度要長的結構。
換言之，本發(fā)明是在平板狀基板的空氣流軸線方向上構成熱絕緣區(qū)域，在該長方形熱絕緣區(qū)域的絕緣膜上形成發(fā)熱體與兩個測溫體的結構。
本發(fā)明希望熱絕緣區(qū)域具有與空氣流軸線方向平行的邊的長度是與空氣流軸線方向垂直的邊的長度的1.5倍以上的結構。
本發(fā)明的熱絕緣區(qū)域中與空氣流軸線方向平行的邊的長度比垂直邊的長度要大，由于能夠使發(fā)熱體與熱絕緣區(qū)域中與空氣流軸線方向垂直的邊的間隔(距離)增大，所以能夠提高流量測定靈敏度。而且，由于能夠縮短發(fā)熱體的與空氣流軸線方向垂直方向的長度，所以能夠減低消費電力，由于能夠增大發(fā)熱體的與空氣流軸線方向平行方向的寬度，所以能夠擴大測定范圍。


圖1是表示本發(fā)明第一實施形式的平面圖。
圖2是圖1的A-A截面圖。
圖3是用于說明本發(fā)明的特性圖。
圖4是用于說明本發(fā)明的特性圖。
圖5是用于說明本發(fā)明的特性圖。
圖6是用于說明本發(fā)明的特性圖。
圖7是為用于說明本發(fā)明的特性圖。
圖8是表示本發(fā)明第二實施形式的平面圖。
圖9是使第二實施形式工作的驅動電路的一例構成圖。
圖10是表示本發(fā)明第三實施形式的平面圖。
圖11是表示本發(fā)明第四實施形式的平面圖。
圖12是使第四實施形式工作的驅動電路的一例構成圖。
圖13是用于說明本發(fā)明第四實施形式的特性圖。
圖14是用于說明本發(fā)明第四實施形式的特性圖。
圖15是用于說明本發(fā)明第五實施形式的平面圖。
圖16是用于說明本發(fā)明第六實施形式的截面圖。
圖17是用于說明本發(fā)明第七實施形式的平面圖。
圖18是圖17的B-B截面圖。
圖19是表示本發(fā)明第八實施形式的平面圖。
圖20是表示本發(fā)明第九實施形式的平面圖。
圖中1-平板狀基板，2-熱絕緣區(qū)域(熱絕緣部)，3、5-測溫電阻體，4-發(fā)熱電阻體，6-絕緣膜，7-端子電極，48-硅部件，50、51-鋁板，54、55、56-屏蔽板具體實施方式
下面參照附圖對本發(fā)明的實施方式加以說明。
圖1和圖2是表示本發(fā)明的第一實施形式，圖1是第一實施形式的平面圖。圖2是圖1的A-A截面圖。在圖1和圖2中，保護膜的圖示省略，而且，為了容易觀察，圖2中表示截面的剖面線也省略。在圖1和圖2中，在以硅作為材料的平板狀基板1的表面(上面)上形成配置電絕緣膜(支撐膜)6。平板狀基板1從背面(下面)構成侵蝕的空間(空洞)的熱絕緣區(qū)域(熱絕緣部)2?？臻g熱絕緣區(qū)域2從平板狀基板1的下面形成至電絕緣膜6的邊界，熱絕緣區(qū)域2的絕緣膜6的下部成為空間。
如圖1中虛線所示，熱絕緣區(qū)域2為矩形，與涂黑的箭頭所示的空氣流軸線方向平行的邊的長度大于與該方向垂直的邊的長度。換言之，平板狀基板1在空氣流的軸線方向上構成長方形的熱絕緣區(qū)域2。
在長方形熱絕緣區(qū)域2的絕緣膜6的長度方向的略中央部形成“コ”型的發(fā)熱電阻體4。發(fā)熱電阻體4被加熱至與測定空氣流的溫度有一定的溫度差，由多晶硅薄膜或白金薄膜所制作。在發(fā)熱電阻體4的兩側(空氣流的上游側與下游側)形成測溫電阻體3、5。測溫電阻體3、5多次彎折成矩形而構成，由多晶硅薄膜或白金薄膜所制作。
發(fā)熱電阻體4與測溫電阻體3、5的兩端與連接于外部電路的電極端子7相連接。多個電極端子7配置在對于平板狀基板1的空氣流軸線方向垂直的方向的一端。
在這樣的結構中，將發(fā)熱電阻體4加熱到與空氣溫度具有一定的溫度差，利用空氣流動時發(fā)熱電阻體4上游側的溫度低，下游側的溫度高，由測溫電阻體3、5檢測出該溫度變化，測定空氣的流量。由于這樣的空氣流量的測定已為人共知，所以其詳細說明予以省略。
那么，在本發(fā)明中熱絕緣區(qū)域2具有與空氣流的軸線方向平行的邊的長度大于與該方向垂直的邊的長度的結構。即，構成空氣流的軸線方向上的矩形。發(fā)熱電阻體4的與空氣流方向軸線方向垂直方向的長度(垂直方向長)Wh與使發(fā)熱電阻體4到既定溫度發(fā)熱所需要的電力(發(fā)熱電力)如圖3所示。
從圖3可知，發(fā)熱電阻體4的垂直方向長Wh越短，發(fā)熱電阻體4所需要的電力也越減低。這是由于由發(fā)熱電阻體4所加熱空氣的量，即，在發(fā)熱電阻體4上所通過的空氣的量與垂直方向長Wh成比例。
本發(fā)明中熱絕緣區(qū)域2的與空氣流的軸線方向平行的邊(長邊)的長度大于與該方向垂直的邊(短邊)的長度。所以，本發(fā)明能夠在確保發(fā)熱電阻體4的容量的基礎上減小垂直方向長Wh，能夠減低發(fā)熱電阻體4所必要的電力。還有，切片的部分是由向發(fā)熱電阻體4的布線的發(fā)熱及從發(fā)熱電阻體4向平板狀基板1的放熱等所產(chǎn)生。
而且，發(fā)熱電阻體4的與空氣流的軸線方向平行方向的長度(平行方向長)Lh與空氣流量的測定范圍表示于圖4。由圖4可知，通過增大發(fā)熱電阻體4的平行方向長Lh，能夠擴大測定范圍。
空氣流量測定范圍的限制，是由于伴隨著測定空氣流量的增加，測定空氣流速增加，測定的空氣流的空氣在發(fā)熱電阻體4上通過的時間減少，不使測定的空氣流的空氣超過既定溫度的過熱而產(chǎn)生的。
具體地說明，通過發(fā)熱電阻體4上方的空氣被發(fā)熱電阻體4所加熱，使下游側的測溫電阻體5的溫度上升。如果由發(fā)熱電阻體4不能使空氣過熱到既定的溫度，則通過發(fā)熱電阻體4后的空氣流的溫度降低。為使下游側的測溫電阻體5的溫度上升的效果減小，根據(jù)空氣流量而變化的測溫電阻體3、5的溫度差變小。因此，空氣量多時，輸出成為飽和或減小，限制測定范圍。
本發(fā)明中熱絕緣區(qū)域2的與空氣流的軸線方向平行的邊(長邊)的長度大于垂直的邊(短邊)的長度，能夠使發(fā)熱電阻體4的水平方向長度Lh增大。所以，即使是流速伴隨著空氣流量的增加而增加，也能夠確保通過發(fā)熱電阻體4上方的空氣的通過時間，能夠擴大測定范圍。
接著，流量測定靈敏度與發(fā)熱電阻體4到熱絕緣區(qū)域2的空氣流軸線方向的垂直邊(短邊)的間隔Ld之間的關系如圖5所示。從圖5可知，通過增大間隔Ld，能夠增大對于空氣量的流量測定輸出(測溫電阻體3、5的溫度差)。這是由于通過熱絕緣區(qū)域2上方的空氣的時間延長，使熱絕緣區(qū)域2與空氣之間的熱交換的總量增加所產(chǎn)生的。
本發(fā)明中使熱絕緣區(qū)域2的與空氣流軸線平行的邊大于垂直邊，能夠使發(fā)熱電阻體4與熱絕緣區(qū)域2的垂直邊的間隔Ld變長。所以，能夠增大對于空氣量的流量測定輸出，提高流量測定靈敏度。
而且，在熱絕緣區(qū)域2中將絕緣膜6的周圍固定于平板狀基板1的熱式空氣流量計中，如圖6所示，熱絕緣區(qū)域(熱絕緣部)2的斷裂強度由熱絕緣部2的空氣流軸線垂直邊(短邊)的長度W所決定。從圖6可知，熱絕緣部2的短邊減少時，熱絕緣部2的斷裂強度增大。
本發(fā)明中熱絕緣區(qū)域2為長方形，與空氣流軸線垂直的邊為短邊，其長度W減小，能夠增大熱絕緣部2的斷裂強度。
這樣，由于在本發(fā)明的熱絕緣區(qū)域中，與空氣流軸線方向平行的邊大于垂直邊，能夠增大發(fā)熱電阻體到熱絕緣區(qū)域中與空氣流軸線方向垂直的邊的間隔(距離)，所以能夠提高流量測定靈敏度。而且，由于能夠縮短發(fā)熱電阻體的與空氣流軸線方向垂直方向的邊的長度，所以能夠減低消費電力，由于能夠增大發(fā)熱體的與空氣流軸線方向平行方向的寬度，所以能夠擴大測定范圍。
此外，由于將熱絕緣區(qū)域中與空氣流軸線方向垂直的邊作為短邊并減少其長度，所以能夠增加熱絕緣區(qū)域的斷裂強度。
基于以上的說明，研究了能夠減少使發(fā)熱電阻體發(fā)熱的電力、增大測定范圍、提高靈敏度、且熱絕緣區(qū)域的斷裂強度高的熱式空氣流量計。
為此，求出了測定范圍、靈敏度、及斷裂強度的積被發(fā)熱電力所除而得到的值(指標值)與熱絕緣區(qū)域2的平行于空氣流軸線方向的長度(平行邊、長邊)L及垂直方向長度(垂直邊、短邊)W之比L/W的關系。還有，設平行方向的長度L與垂直方向長度W的積，即熱絕緣部2的面積為一定，使發(fā)熱電阻體4的平行方向的長度(寬)Lh和從發(fā)熱電阻體4到熱絕緣部2的垂直邊的距離(間隔)Ld，與熱絕緣部2的平行方向的長度L成比例。
由這樣的條件所計算的結果示于圖7。如圖7所示，長短比L/W超過1時，測定范圍、靈敏度、及斷裂強度的積被所需電力所除而得到的值急劇增加。即，可知為了得到使發(fā)熱電阻體4發(fā)熱的電力小、空氣流量的測定范圍寬、對于空氣流量的靈敏度高、熱絕緣部2的斷裂強度高的熱式空氣流量計，熱絕緣部2的平行水平方向長L與垂直方向長W的長短比L/W應為1以上，希望為1.5以上，是非常有效的。
而且，該關系還可以由從發(fā)熱電阻體4到熱絕緣部2的垂直邊的距離Ld與熱絕緣部2的垂直方向長度W的關系來書寫表示，在這種情況下，使Ld/W為1以上時非常有效。
圖8表示本發(fā)明的第二實施形式。圖8是表示本發(fā)明第二實施形式的熱式空氣流量計的平面圖。
圖8中與圖1相同的符號表示相當?shù)奈锛诎l(fā)熱電阻體4的兩側分別形成一對的測溫電阻體3a、3b與，測溫電阻體5a、5b。而且，在平板狀基板(硅基板)1上，形成串聯(lián)連接于發(fā)熱電阻體4的電阻體10，測量空氣溫度的電阻體11，串聯(lián)連接于電阻體11的電阻體12。電阻體11、12露出在測定空氣流而形成于平板狀基板1，使其電阻值隨測定空氣流的空氣溫度而變化。
發(fā)熱電阻體4與電阻體10形成同一的線寬，其比電阻不隨圖案形成及侵蝕等變化。同樣地，電阻體11與電阻體12也形成同一的線寬，其比電阻不隨圖案形成及侵蝕等變化。發(fā)熱電阻體4，測溫電阻體3a、3b、5a、5b，以及電阻體10、11、12分別與和外部電路連接的電極端子7相連接。
在這樣的結構中，測溫電阻體3a、3b、5a、5b為測量溫度被施加電壓而發(fā)熱。由測溫電阻體3a、3b、5a、5b的發(fā)熱，特別會使低電流側的特性惡化。
在圖8所示的實施形式中為了防止這一惡化，使測溫電阻體3a、3b、5a、5b的線寬(厚度)形成得比發(fā)熱電阻體4要薄，提高比電阻，使其成為高電阻。
還有，為了使測溫電阻體3a、3b、5a、5b為高電阻，由多晶硅薄膜構成測溫電阻體3a、3b、5a、5b與發(fā)熱電阻體4，即使是測溫電阻體3a、3b、5a、5b的劑量比發(fā)熱電阻體4的劑量少，也能夠進行。在這種情況下，由于通過減少構成測溫電阻體3a、3b、5a、5b的多晶硅薄膜的劑量，能夠增加測溫電阻體3a、3b、5a、5b的溫度系數(shù)，所以能夠進一步提高溫度檢測的靈敏度。
圖8所示的熱式空氣流量計的驅動電路的一例示于圖9。
在圖9中熱式空氣流量計14的電氣電路由發(fā)熱電阻體4，測溫電阻體3a、3b、5a、5b，電阻體10、11、12所構成。由發(fā)熱電阻體4與電阻體10、11、12構成電橋電路15，而且，由測溫電阻體3a、3b、5a、5b構成電橋電路16。
直流電源17向電橋電路15的發(fā)熱電阻體4供給電力。比較器18檢測出電橋電路15的輸出電壓，加至演算器19。演算器19將比較器18的輸出信號進行比例積分演算，給予PWM電路20。PWM電路20發(fā)生對應于演算器19的輸出的PWM信號，控制晶體管21的ON、OFF。由晶體管21的ON、OFF而控制發(fā)熱電阻體4的電流。
脈沖發(fā)生電路22是發(fā)生脈沖信號，將切換電路23轉換為a側與b側。切換電路23切換電阻體11、12的連接場所。切換電路23的b側連接著具有與電阻體11、15不同溫度系數(shù)的電阻體25。電阻體11、15與電阻體25構成半電橋。
電阻體11、15與電阻體25所構成的半電橋的電壓由增輻器24增輻，輸入到取樣保持電路26。取樣保持電路26由脈沖發(fā)生電路22的脈沖信號將增輻器24的輸出取樣。
由測溫電阻體3a、3b、5a、5b構成的電橋電路16從脈沖發(fā)生電路28供給電力。電橋電路16的電橋電壓由增輻器24增輻，取入取樣保持電路30。取樣保持電路30由脈沖發(fā)生電路28的脈沖信號將增輻器24的輸出取樣。
圖9的驅動電路進行發(fā)熱電阻體4的溫度控制，測定空氣流的溫度檢測，以及由感溫電阻體3a、3b、5a、5b溫度差檢測出空氣流量。
發(fā)熱電阻體4的溫度控制是，關閉切換電路23的a側，由比較器18根據(jù)電橋電路15的電橋電壓檢測出發(fā)熱電阻體4的溫度。由演算器19對比較器18檢測出的發(fā)熱電阻體4的溫度信號進行比例積分補償，從PWM電路20得到PWM信號，控制晶體管21的ON、OFF。由晶體管21的ON、OFF控制發(fā)熱電阻體4的電流，從而控制溫度。
還有，由于控制了控制晶體管21的ON、OFF，所以能夠減低晶體管21自身的發(fā)熱。
接著，測定空氣流的空氣溫度檢測，是關閉切換電路23的b側，露出在測定空氣流而在平板狀基板1上形成的電阻體11、12與作為基準電阻的電阻體25所構成的半電橋的輸出電壓由增輻器24增輻，由取樣保持電路26取樣。作為取樣保持電路26的輸出檢測空氣溫度。
這樣，通過使用切換電路23來檢測空氣溫度，就沒有必要在平板狀基板1特別設置用于檢測空氣流的空氣溫度的電路元件，也能夠檢測出空氣流的空氣溫度。
接著，感溫電阻體3a、3b、5a、5b的溫度差的檢測是從脈沖發(fā)生電路28向電橋電路16施加脈沖電壓，電橋電路16的電橋電壓由增輻器29增輻，由取樣保持電路30取樣。作為取樣保持電路30的輸出，檢測溫度差即空氣流量。
這樣，通過脈沖驅動由感溫電阻體3a、3b、5a、5b所構成的電橋電路16的電源，能夠減低感溫電阻體3a、3b、5a、5b的自身發(fā)熱。感溫電阻體3a、3b、5a、5b的自身發(fā)熱，在施加直流電壓時，能夠防止熱絕緣部2的溫度增加20℃以上，而對流量測定特性有大的影響。
圖8、圖9所示的第二實施形式中，也使熱絕緣部的與空氣流軸線方向平行的邊比垂直的邊要大，能夠取得與圖1和圖2所示的第一實施形式同樣的效果。
圖10表示本發(fā)明的第三實施形式。圖10是表示第三實施形式的平面圖。
圖10中與圖1相同的符號表示相當?shù)奈锛?，與圖1的實施形式不同之處在于，熱絕緣區(qū)域2的形成發(fā)熱電阻體4的區(qū)域2a在與空氣流軸線方向垂直的方向(圖中上下方向)上較大。換言之，熱絕緣區(qū)域2具有十字型的結構。
在圖10的實施形式中，能夠減低從發(fā)熱電阻體4向與空氣流軸線方向垂直的方向傳遞到平板狀基板1的熱量。而且，通過使熱絕緣部(熱絕緣區(qū)域)2為十字型，能夠使垂直邊(短邊)減小，不損失熱絕緣部2的強度，減低從發(fā)熱電阻體4向平板狀基板1的放熱。還有，將熱絕緣部2的結構設為十字型以外的“T”字型，也能夠得到同樣的效果。
圖10所示的第三實施形式的熱絕緣部中，也是與空氣流軸線方向平行的邊比垂直的邊要大，能夠得到與圖1、圖2所示的第一實施形式同樣的效果。
圖11表示本發(fā)明的第四實施形式。圖11是表示第四實施形式的平面圖。
圖11中與圖1相同的符號表示相當?shù)奈锛?，與圖1的實施形式不同之處在于，設置有與空氣流軸線方向相垂直方向的長度不同的兩個發(fā)熱電阻體4a、4b。測溫電阻體3、5中也形成有與空氣流軸線方向相垂直方向的長度不同的部分。測溫電阻體3、5的長度大的部分的長度與發(fā)熱電阻體4a大體相等，長度小的部分的長度與發(fā)熱電阻體4b大體相等。
圖11所示的熱式空氣流量計的驅動電路的一例示于圖12。
圖12(a)由發(fā)熱電阻體(短發(fā)熱電阻體)4b與電阻32～34構成電橋電路31，電橋電路31的電橋電壓由增輻器35增輻，作為電源電壓供給到電橋電路31。
圖12(b)由發(fā)熱電阻體(長發(fā)熱電阻體)4a與電阻37～39構成電橋電路36，電橋電路36的電橋電壓由增輻器40增輻，經(jīng)限制電路41作為電源電壓供給到電橋電路36。
圖12(c)由感溫電阻體3、5與電阻43、44構成電橋電路42，由直流電源45向電橋電路42供電。電橋電路42的電橋電壓由增輻器46增輻，作為空氣流量而輸出。
由圖13對使用圖12的驅動電路驅動圖11所示的第四實施形式的熱式空氣流量計的情況下的動作特性加以說明。
在僅有圖12(b)所示的與空氣流軸線方向相垂直方向的長度大的發(fā)熱電阻體4a工作的情況下，如圖13的特性a所示，在低流量側表示出高的靈敏度，高流量側飽和。這是由于發(fā)熱電阻體4a的與空氣流軸線方向相垂直方向的長度大，從而給予配置于兩側的感熱電阻體3、5的影響也大的緣故。另一方面，在高流量側由于有限制電路42，所以發(fā)熱電阻體4a的溫度下降，輸出電壓飽和。
在僅有圖12(a)所示的與空氣流軸線方向相垂直方向的長度小的發(fā)熱電阻體4b工作的情況下，如特性b所示，雖然低流量的靈敏度低，但能夠得到大的測定范圍的輸出電壓(流量測定電壓)。而且，在發(fā)熱電阻體4a、4b同時工作的情況下，如特性c所示，能夠得到低流量側的靈敏度增大，高流量側不飽和的輸出電壓。
這樣的低流量側的靈敏度高、高流量側的靈敏度低、測定范圍寬的特性，作為發(fā)動機的空氣吸入量的測量等中所使用的熱式空氣流量計是最佳的特性。
而且，關于消耗電力，如圖14所示，在僅有發(fā)熱電阻體4b工作的情況下為特性b，在僅有發(fā)熱電阻體4a工作的情況下為特性a。在僅有發(fā)熱電阻體4a工作的情況下由限制電路41所限制，能夠減低高流量下發(fā)熱電阻體4a的消耗電力。還有，圖11所示的第四實施形式的熱絕緣部中，也是與空氣流軸線方向平行的邊比垂直的邊要大，能夠得到與圖1、圖2所示的第一實施形式同樣的效果。
圖15表示本發(fā)明的第五實施形式。圖15是表示第五實施形式的平面圖。
圖15中與圖1相同的符號表示相當?shù)奈锛?，與圖1的實施形式不同之處在于，由3個電阻體形成發(fā)熱電阻體4c，該3個電阻體并聯(lián)連接。在第一實施形式的圖1所示的發(fā)熱電阻體4中，有發(fā)熱電阻體4在與空氣流軸線方向相垂直方向上產(chǎn)生溫度不均勻(溫度不整齊)，中央部分的溫度高，周邊部分的溫度低的情況。在圖15的實施形式中，由于發(fā)熱電阻體4c是并聯(lián)結構，所以當周邊部分的溫度下降時，通過周邊部分的電阻的下降而使電流增大。這樣，由于能夠使周邊部分的溫度上升，所以發(fā)熱電阻體4c就不容易在與空氣流軸線方向相垂直方向上產(chǎn)生大的溫度不均勻。
這樣，通過減低發(fā)熱電阻體4c在與空氣流軸線方向相垂直方向上產(chǎn)生的溫度不均勻，能夠使發(fā)熱電阻體4c的峰值溫度下降。雖然發(fā)熱電阻體4c是由白金電阻及多晶硅等所構成，但是在峰值溫度高時，其電阻值容易發(fā)生隨時間的變化。在圖15的實施形式中，通過采用發(fā)熱電阻體4c的并聯(lián)結構，能夠減低溫度不均勻，將峰值溫度抑制得較低。
而且，圖15所示的第五實施形式的熱絕緣部中，也是與空氣流軸線方向平行的邊比垂直的邊要大，能夠得到與圖1、圖2所示的第一實施形式同樣的效果。
圖16表示本發(fā)明的第六實施形式。圖16是表示第六實施形式中熱式空氣流量計的截面圖。還有，為了容易觀察，圖16還省略了表示截面的剖面線。
圖16中與圖1相同的符號表示相當?shù)奈锛?，與圖1的實施形式不同之處在于，在發(fā)熱電阻體4的下部設置有截面為三角形的硅部件48。
這樣設置了硅部件48時，能夠提高發(fā)熱電阻體4的部分的熱傳導性，減低與空氣流軸線方向相垂直方向上的溫度不均勻。
還有，圖16所示的第六實施形式的熱絕緣部中，也是與空氣流軸線方向平行的邊比垂直的邊要大，能夠得到與圖1、圖2所示的第一實施形式同樣的效果。
圖17、圖18表示本發(fā)明的第七實施形式。圖17是表示第七實施形式的平面圖，圖18是表示圖17的B-B截面圖。還有，在圖17、圖18中省略了保護膜的圖示，而且，為了容易觀察，圖18還省略了表示截面的剖面線。
圖17、圖18中與圖1、2相同的符號表示相當?shù)奈锛?，與圖1的實施形式不同之處在于，在“コ”字型的發(fā)熱電阻體4的上游側片4A與下游側片4B的上部分別設置有鋁板50、51。
這樣在發(fā)熱電阻體4的上部設置有鋁板50、51，能夠提高發(fā)熱電阻體4的與空氣流軸線方向相垂直方向的熱傳導性，減低垂直方向上的溫度不均勻。而且，由于在“コ”字型的發(fā)熱電阻體4的上游側片4A與下游側片4B上分別設置鋁板50、51，所以發(fā)熱電阻體4的上游側與下游側的溫度容易隨空氣的流量而發(fā)生大的變化，能夠擴大測定范圍。
而且，圖17、圖18所示的第七實施形式的熱絕緣部2中，也是與空氣流軸線方向平行的邊比垂直的邊要大，能夠得到與圖1、圖2所示的第一實施形式同樣的效果。
圖19表示本發(fā)明的第八實施形式。圖19是表示第八實施形式的平面圖。
圖19中與圖1、圖8相同的符號表示相當?shù)奈锛诎l(fā)熱電阻體4的兩側分別形成一對的測溫電阻體3a、3b與測溫電阻體5a、5b。而且，在發(fā)熱電阻體4與測溫電阻體3a、3b之間配置有屏蔽板(屏蔽圖案)54，在測溫電阻體5a、5b的周圍之間配置有屏蔽板(屏蔽圖案)55、56。
圖19中，本發(fā)明的第八實施形式在發(fā)熱電阻體4與測溫電阻體3a、3b之間以及在測溫電阻體5a、5b之間分別配置屏蔽板54、55，在測溫電阻體5a、5b的下游側配置屏蔽板56。
根據(jù)這樣的結構，在脈沖驅動發(fā)熱電阻體4時，能夠減低由發(fā)熱電阻體4與測溫電阻體3a、3b、5a、5b的靜電結合所產(chǎn)生、在測溫電阻體3a、3b、5a、5b的兩端所表現(xiàn)出的須狀的噪音電壓。
而且，圖19所示的第八實施形式的熱絕緣部中，也是與空氣流軸線方向平行的邊比垂直的邊要大，能夠得到與圖1、圖2所示的第一實施形式同樣的效果。
圖20表示本發(fā)明的第九實施形式。圖20是表示第九實施形式的空氣流量計的平面圖。
圖20中與圖1相同的符號表示相當?shù)奈锛?，與圖1的實施形式不同之處在于，測溫電阻體3、5的電阻圖案在空氣流軸線方向上彎折，使與空氣流軸線方向相平行方向的距離增大。
測溫電阻體3、5是由多晶硅薄膜及白金薄膜等所構成，其厚度為1μm左右。該1μm的厚度給予流過熱絕緣部2表面的空氣流量微妙的影響，使空氣流從層流變化為湍流。
由于圖20所示的第九實施形式的測溫電阻體3、5的電阻圖案形成得與空氣流軸線方向平行方向的距離要長，所以能夠減低測溫電阻體3、5的厚度的影響。
而且，圖20所示的第九實施形式的熱絕緣部2中，也是與空氣流軸線方向平行的邊比垂直的邊要大，能夠得到與圖1、圖2所示的第一實施形式同樣的效果。
如以上的說明，由于本發(fā)明的熱絕緣區(qū)域是與空氣流軸線方向相平行的邊比垂直邊的長度長的長方形，能夠增大發(fā)熱體與熱絕緣區(qū)域中到與空氣流軸線方向相垂直的邊的間隔(距離)，所以能夠提高流量測定靈敏度。而且，由于能夠縮短發(fā)熱體的與空氣流軸線方向垂直方向的長度，所以能夠減低消耗電力，由于能夠增大發(fā)熱體的與空氣流軸線方向平行方向的寬度，所以能夠擴大測定范圍。
而且，上述實施形式能夠使熱絕緣區(qū)域的與空氣流軸線方向相垂直的邊設為短邊，使其長度減小，從而能夠增加熱絕緣區(qū)域的斷裂強度。
還有，從上述各實施形式能夠把握、但權利要求書中未記載的技術思想(發(fā)明)如下。
發(fā)明1一種熱式空氣流量計，其特征在于具有兩種發(fā)熱電阻體，第一種發(fā)熱電阻體是相對于空氣流軸線方向，垂直方向的長度長的發(fā)熱電阻體，第二種發(fā)熱電阻體是相對于空氣流，垂直方向的長度比第一種發(fā)熱電阻體短的發(fā)熱電阻體。
發(fā)明2一種熱式空氣流量計，其特征在于發(fā)熱電阻體并聯(lián)形成。
發(fā)明3一種熱式空氣流量計，其特征在于熱絕緣部中將熱傳導性部件與發(fā)熱電阻體對置。
發(fā)明4一種熱式空氣流量計，其特征在于對于空氣流的方向分割熱傳導性物體。
發(fā)明5
一種熱式空氣流量計，其特征在于在測溫電阻體或測溫電阻體的引出配線周圍配置保持一定電位的配線圖案。
發(fā)明6一種熱式空氣流量計，其特征在于測溫電阻體為溫度依存性的電阻體，在空氣流軸線方向上平行配置。
發(fā)明7一種熱式空氣流量計，其特征在于在測溫電阻體上施加的電壓為脈沖狀。
發(fā)明8一種熱式空氣流量計，其特征在于由多晶硅膜形成發(fā)熱電阻體與測溫電阻體，發(fā)熱電阻體的多晶硅膜的電阻率比測溫電阻體的多晶硅膜的電阻率要低。
發(fā)明9一種熱式空氣流量計，其特征在于由多晶硅膜形成發(fā)熱電阻體與測溫電阻體，發(fā)熱電阻體的多晶硅膜的厚度比測溫電阻體的多晶硅膜的厚度要厚。
發(fā)明效果本發(fā)明使熱絕緣區(qū)域中與空氣流軸線方向的平行邊比垂直邊長，由于能夠增大發(fā)熱體與到熱絕緣區(qū)域中與空氣流軸線方向垂直的邊的間隔(距離)，所以能夠提高流量測定靈敏度。而且，由于能夠縮短發(fā)熱電阻體的與空氣流軸線方向垂直方向的長度，所以能夠減低消耗電力。另外，由于能夠增大發(fā)熱體的與空氣流軸線方向平行方向的長度，所以能夠擴大測定范圍。
權利要求
1.一種熱式空氣流量計，其特征在于設置有在表面配置有絕緣膜、構成矩形狀空間的熱絕緣區(qū)域的平板狀基板，在所述熱絕緣區(qū)域的絕緣膜上形成的發(fā)熱體，在所述熱絕緣區(qū)域的絕緣膜上沿著空氣的流動方向在所述發(fā)熱體的兩側形成的兩個測溫體，所述矩形狀空間的熱絕緣區(qū)域具有與空氣流軸線方向平行的邊的長度比與所述空氣流軸線方向垂直的邊的長度要長的結構。
2.一種熱式空氣流量計，其特征在于設置有形成有矩形狀空間的熱絕緣區(qū)域的半導體基板，在所述熱絕緣區(qū)域的絕緣膜上形成的發(fā)熱電阻體，在所述熱絕緣區(qū)域的絕緣膜上、于所述發(fā)熱電阻體的上游側與下游側形成的兩個測溫電阻體，所述矩形狀空間的熱絕緣區(qū)域具有與空氣流軸線方向平行的邊的長度比與所述空氣流軸線方向垂直的邊的長度要長的結構。
3.一種熱式空氣流量計，其特征在于設置有形成有矩形狀空間的熱絕緣區(qū)域的硅基板，在所述熱絕緣區(qū)域的絕緣膜上形成的發(fā)熱電阻體，在所述熱絕緣區(qū)域的絕緣膜上、于所述發(fā)熱電阻體的上游側與下游側形成的兩個測溫電阻體，所述矩形狀空間的熱絕緣區(qū)域沿空氣流軸線方向構成長方形形狀。
4.根據(jù)權利要求1～3中任一項所述的熱式空氣流量計，其特征在于所述熱絕緣區(qū)域具有與空氣流軸線方向平行的邊的長度比與空氣流軸線方向垂直的邊的長度大1.5倍以上的結構。
5.根據(jù)權利要求1～3中任一項所述的熱式空氣流量計，其特征在于所述熱絕緣區(qū)域，具有自所述發(fā)熱電阻體的端部到與空氣流軸線方向垂直的邊的平行方向的長度比所述垂直邊的長度大的結構。
6.根據(jù)權利要求1～3中任一項所述的熱式空氣流量計，其特征在于所述絕緣區(qū)域，具有形成所述發(fā)熱體或所述發(fā)熱電阻體的區(qū)域比形成所述測溫體或所述測溫電阻體的區(qū)域要大的結構。
全文摘要
一種熱式空氣流量計，在平板狀基板(硅基板)(1)上形成的矩形狀空間的熱絕緣區(qū)域(2)的絕緣膜(6)上形成發(fā)熱電阻體(4)，在發(fā)熱電阻體(4)的上游側與下游側形成兩個測溫電阻體。矩形狀空間的熱絕緣區(qū)域(2)具有與空氣流軸線平行的邊的長度比與空氣流軸線垂直的邊的長度要長的結構。利用本發(fā)明，提供能夠提高空氣流量測定的靈敏度、減低發(fā)熱體的消耗電力、同時擴大測定范圍的熱式空氣流量計。
文檔編號G01F1/68GK1573301SQ20041004580
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月20日 優(yōu)先權日2003年6月5日
發(fā)明者松本昌大, 山田雅通, 渡邊泉, 半澤惠二, 中田圭一 申請人:株式會社日立制作所, 日立汽車技術有限公司