專利名稱：物理量檢測裝置、物理量檢測裝置的制造方法、及使用物理量檢測裝置的車輛控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及檢測流量、壓力、溫度、濕度、加速度、氣體濃度等物理量的物理量檢測裝置、物理量檢測裝置的制造方法、及使用物理量檢測裝置的車輛控制系統(tǒng)，特別是涉及適合使用小型傳感器的場合的物理量檢測裝置、物理量檢測裝置的制造方法、及使用物理量檢測裝置的車輛控制系統(tǒng)然而，現(xiàn)有的小型傳感器存在因形成于薄壁部的加熱器電阻的加熱和來自周圍的熱影響使加熱器電阻自身的電阻值變化的問題。因此，例如日本特開平11-233303號公報記載的那樣，形成加熱器電阻之外的導體膜，防止溫度分布成為局部加熱，抑制經(jīng)時變化。
發(fā)明的公開然而，在使用加熱器電阻之外的導體膜的方式中，存在傳感器構(gòu)造復雜化的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種即使長時間使用電阻值也不變化而且構(gòu)造簡單的物理量檢測裝置、其制造方法、及使用物理量檢測裝置提高可靠性的的車輛控制系統(tǒng)。
(1)為了達到上述目的，本發(fā)明的物理量檢測裝置具有形成于基板薄壁部的電阻和分別通過第1引出導體連接到該電阻兩端的電極，使用該電阻檢測物理量；其中具有第2引出導體，該第2引出導體電連接于上述電阻的兩端，并延伸形成到上述基板的外周端。
按照該構(gòu)成，可獲得即使長時間使用電阻也不變化而且構(gòu)造簡單的物理量檢測裝置。
(2)為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種物理量檢測裝置的制造方法，該物理量檢測裝置具有形成于基板薄壁部的電阻和分別通過第1引出導體連接到該電阻兩端的電極，使用該電阻檢測理量；其中在上述基板同時形成多個上述電阻，并由第2引出導體依次電連接到多個電阻的兩端，然后，一起對上述多個電阻進行通電加熱處理，之后對各電阻進行分割。
按照該構(gòu)成，可獲得即使長時間使用電阻值也不變化而且構(gòu)造簡單的物理量檢測裝置。
(3)為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種使用物理量檢測裝置的車輛控制系統(tǒng)，該車輛控制系統(tǒng)具有物理量檢測裝置和根據(jù)由該物理量檢測裝置檢測出的車輛狀態(tài)控制車輛的控制裝置，上述物理量檢測裝置具有形成于基板薄壁部的電阻和分別通過第1引出導體連接到該電阻兩端的電極，該物理量檢測裝置使用該電阻檢測物理量；其中具有第2引出導體，該第2引出導體電連接于上述物理量檢測裝置的上述電阻的兩端，并延伸形成到上述基板的外周端。
按照該構(gòu)成，可提高控制時的可靠性。
附圖的簡單說明

圖1為本發(fā)明第1實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的平面圖。
圖2為圖1的A-A斷面圖。
圖3為圖1的B-B斷面圖。
圖4為使用本發(fā)明第1實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的空氣流量計的安裝狀態(tài)斷面圖。
圖5為圖4的主要部分放大斷面圖。
圖6為本發(fā)明第1實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器在制造時的平面圖。
圖7為圖6的主要部分放大的平面圖。
圖8為用于本發(fā)明第1實施形式的熱式空氣流量傳感器的發(fā)熱電阻和測溫電阻的發(fā)熱溫度與消費電力的關系的說明圖。
圖9為說明用于本發(fā)明第1實施形式的熱式空氣流量傳感器的時效處理前的發(fā)熱電阻進行通電加熱時的電阻變化率的說明圖。
圖10為用于本發(fā)明第1實施形式的熱式空氣流量傳感器的時效處理前的發(fā)熱電阻通電加熱時的電阻溫度系數(shù)變化率的說明圖。
圖11為用于本發(fā)明第1實施形式的熱式空氣流量傳感器的時效處理前后的發(fā)熱電阻的電阻溫度系數(shù)的說明圖。
圖12為用于本發(fā)明第1實施形式的熱式空氣流量傳感器的時效處理前后的發(fā)熱電阻的電阻溫度系數(shù)的說明圖。
圖13為用于本發(fā)明第1實施形式的熱式空氣流量傳感器的時效處理后的發(fā)熱電阻在通電加熱時的電阻變化率的說明圖。
圖14為本發(fā)明的第2實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的平面圖。
圖15為本發(fā)明的第3實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的平面圖。
圖16為本發(fā)明的第4實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器在制造時的平面圖。
圖17為圖16的主要部分放大平面圖。
圖18為本發(fā)明的第5實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的平面圖。
圖19為本發(fā)明的第6實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器在時效處理時的的平面圖。
圖20為本發(fā)明的第6實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器在時效處理后的平面圖。
圖21為本發(fā)明第7實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的平面圖。
圖22為圖21的A-A斷面圖。
圖23為本發(fā)明第8實施形式的作為物理量檢測裝置的半導體式壓力傳感器的平面圖。
圖24為圖23的A-A斷面圖。
圖25為本發(fā)明第9實施形式的作為物理量檢測裝置的加速度傳感器的平面圖。
圖26為圖25的A-A斷面圖。
圖27為示出本發(fā)明第10實施形式的使用作為物理量檢測裝置的空氣流量傳感器的內(nèi)燃機燃料控制系統(tǒng)的構(gòu)成的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖28為示出本發(fā)明第11實施形式的使用作為物理量檢測裝置的空氣流量傳感器的內(nèi)燃機燃料控制系統(tǒng)的構(gòu)成的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖29為示出本發(fā)明第12實施形式的使用作為物理量檢測裝置的壓力傳感器的內(nèi)燃機燃料控制系統(tǒng)的構(gòu)成的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
首先，根據(jù)圖1-圖3說明本實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的全體構(gòu)成。
圖1為本發(fā)明第1實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的平面圖，圖2為圖1的A-A斷面圖，圖3為圖1的B-B斷面圖。
如圖1所示，熱式空氣流量傳感器10具有形成于半導體基板11的發(fā)熱電阻12H和測溫電阻12C。半導體基板11例如由硅等形成。發(fā)熱電阻12H和測溫電阻12C由在多晶硅和單晶硅摻入P等雜質(zhì)的電阻或鉑、金、銅、鋁、鉻、鎳、鎢、坡莫合金(FeNi)、鈦等形成。發(fā)熱電阻12H形成于薄壁部11A。薄壁部11A的詳細內(nèi)容將在后面根據(jù)圖2說明。發(fā)熱電阻12H的兩端部分別通過第1引出導體13H1、13H2連接到電極14H1、14H2。連接于電極14H1的第2引出導體15H1延伸到空氣流量傳感器10的外周部。連接到電極14H2的第2引出導體15H2、15H3也延伸到空氣流量傳感器10的外周部，但在途中設置有斷線部16，成為電非導通狀態(tài)。
作為半導體基板11的大小，例如寬度W1為2.5mm，長度L1為6mm。作為薄壁部11A的大小，例如寬度W2為0.5mm，長度L2為1mm。作為發(fā)熱電阻12H的寬度W3，例如為70μm，第1引出導體13H1、13H2的寬度W4例如為100μm。第2引出導體15H1、15H2的寬度W5例如為100μm，斷線部16的寬度6在切斷之前例如為2μm。
下面，使用圖2，說明圖1的A-A斷面的構(gòu)成。與圖1相同的符號示出相同部分。
在半導體基板11上形成下層絕緣膜16D。在下層絕緣膜16D上形成發(fā)熱電阻12H、第1引出導體13H1、第2引出導體15H1、及電極14H1。在發(fā)熱電阻12H、第1引出導體13H1、及第2引出導體15H1上，并在電極14H1的一部分上，形成上層絕緣膜16U。下層絕緣膜16D和上層絕緣膜16U由SiO2和Si3N4構(gòu)成。即，發(fā)熱電阻12H和引出導體13H1、15H1夾于絕緣膜中構(gòu)成。測溫電阻12C也與發(fā)熱電阻12H同樣地夾于下層絕緣膜16D和上層絕緣膜16U。
另外，在半導體基板11的一部分的形成發(fā)熱電阻12H的部分的背面?zhèn)刃纬煽斩?1B。因此，在發(fā)熱電阻12H的下部不存在半導體基板，發(fā)熱電阻12H由下層絕緣膜16D的薄壁部11A支承?？斩?1B從半導體基板11的背面使用氫氧化鉀那樣的腐蝕液通過各向異性腐蝕形成。
半導體基板11的厚度D1例如為0.3mm。另外，形成薄壁部11A的下層絕緣膜16D的厚度D2例如為0.0015mm。
下面，根據(jù)圖3說明圖1的B-B斷面的構(gòu)成。與圖1、圖2相同的符號示出相同部分。
在半導體基板11上形成下層絕緣膜16D。在下層絕緣膜16D上形成第2引出導體15H2。在第2引出導體15H2上形成上層絕緣膜16U。在第2引出導體15H2的一部分形成斷線部16。
下面，根據(jù)圖4和圖5說明使用本實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的空氣流量計的構(gòu)成。
圖4為使用本發(fā)明第1實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的空氣流量計的安裝狀態(tài)的斷面圖，圖5為圖4的主要部分放大斷面圖。與圖1和圖2相同的符號示出相同部分。
如圖4所示，在形成內(nèi)燃機的進氣通道P1的進氣管30的壁面形成開口31，在該開口31內(nèi)插入空氣流量計20的前端部?？諝饬髁坑?0由螺釘N1、N2固定于進氣管30?？諝饬髁坑?0具有下殼體21D和上殼體21U。在下殼體21D和上殼體21U之間形成副通道P2。在副通道P2流入在進氣通道P1中流動的空氣流的一部分。在副通道P2的內(nèi)部配置由支承構(gòu)件22支承的熱式空氣傳感器10。另外，在下殼體21D具有控制電路23?？刂齐娐?3和空氣流量傳感器10由連線24A進行電連接。在控制電路23中包含控制在空氣流量傳感器10的發(fā)熱電阻中流動的電流的電路和輸出由空氣流量傳感器10檢測出的空氣流量的信號的電路?？刂齐娐?3由連線24B連接到金屬端子25，空氣流量信號從金屬端子25取出到外部?？刂齐娐?3和連線24A、24B的上部由硅膠26覆蓋，形成相對控制電路23和連線24A、24B的防濕構(gòu)造。另外，在控制電路23上設置罩27。
如圖5所示，空氣流量傳感器10由銀膏那樣的傳感器粘接劑28粘接到形成于支承構(gòu)件22的凹部中。空氣流量傳感器10的構(gòu)成與圖1-圖3中說明的內(nèi)容相同。空氣流量傳感器10的(端子)電極14H1由連線24C連接到支承構(gòu)件22的端子22A。連線24C由環(huán)氧樹脂等密封材料26B覆蓋。
下面，根據(jù)圖6和圖7說明本實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的制造方法。
圖6為本發(fā)明第1實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的制造時的平面圖，圖7為圖6的要部放大的平面圖。
如圖6所示，在半導體晶片40由半導體微切削加工技術同時制造多個熱式空氣流量傳感器10。在半導體晶片40的直徑約為12.5cm(5英寸)的場合，同時制造的空氣流量傳感器10的個數(shù)為約600個?？諝饬髁總鞲衅?0以矩陣狀配置到半導體晶片40上，在1條邊最大可制造40個左右。
空氣流量傳感器10的構(gòu)成與在圖1-圖3中說明的內(nèi)容相同。在將多個空氣流量傳感器10形成于半導體晶片40上的狀態(tài)下，圖1所示斷線部16還不成為斷線狀態(tài)，而是成為導通狀態(tài)。圖1所示第2引出導體15H1、15H2、15H3如圖6所示，由第2引出導體15H電串聯(lián)地連線。相對配置成矩陣狀的空氣流量傳感器10，在串聯(lián)于各邊的空氣流量傳感器的左邊，對各邊形成電極14HLm、14HLn、…，在串聯(lián)于各邊的空氣流量傳感器的右邊形成對各邊共用的電極14HR。
圖1所示發(fā)熱電阻12H用于進行加熱，根據(jù)測溫電阻12L的電阻值成為比周圍溫度高出約100℃-150℃的溫度。周圍溫度由于對機動車的吸入空氣上升到約100℃左右，所以，發(fā)熱電阻12H被加熱到約200℃-250℃。為此，當長時間使用空氣流量傳感器時，已經(jīng)判明會慢慢地變差，導致電阻值變化。當電阻值變化時，由于作為空氣流量傳感器10的流量特性變化，所以，可靠性下降。因此，研究了時效處理即，通過在使用之前預先對發(fā)熱電阻12H進行通電加熱使劣化進行，考察了在實用狀態(tài)下使電阻值不變化。為了進行時效處理，例如可通過在圖1所示電極14H1、14H2之間流過規(guī)定的電流而進行，但由于空氣流量傳感器10的大小為2.5mm×6mm的小型尺寸，電極14H1、14H2也為1邊為100μm的正方形，尺寸較小，所以，已經(jīng)判明，在分別1個1個地對各空氣流量傳感器進行時效處理時，存在作業(yè)效率低的問題。對于通電條件，將根據(jù)圖8-圖13在后面說明，但通電時間約需要24小時左右。
在本實施形式中，如圖6所示，作為由第2引出導體15H連接以矩陣狀制造于半導體晶片40上的多個(數(shù)百個)空氣流量傳感器10中的各邊的傳感器的構(gòu)成，通過在電極14HLm、14HLn與電極14HR間通電，對多個發(fā)熱電阻12H同時通電加熱，進行時效處理。在半導體晶片40為例如5英寸的尺寸的場合，可形成約600個傳感器元件10，并可同時通電，所以，可將通電處理所需時間減少到1/600。
另外，如圖2所示，形成于半導體基板11的薄壁部11A在制造過程中的各向異性腐蝕時易于破損。特別是由于在空氣流量傳感器10中薄壁部11A的厚度僅為0.0015mm，所以，即使在薄壁部11A的表面產(chǎn)生微小裂紋的場合，空氣流量傳感器10自身也可能破損。在微小破損的場合，難以由空氣流量傳感器10單體進行檢查，所以，在如圖4所示那樣與控制電路23連線后才發(fā)現(xiàn)問題，使得制造時的合格率下降。
而在本實施形式中，通過測定圖6所示電極14HLm與電極14HR之間的電阻值，可容易地檢查在連接于電極14HLm、14HR之間的多個(例如40個)空氣流量傳感器10中是否存在破損品。對于其它各邊的多個傳感器，也可同樣地檢查。由于破損品產(chǎn)生的概率不太高，所以，可一起檢查出在40個傳感器中沒有破損品，從而可在短時間內(nèi)進行檢查作業(yè)。如判明在40個傳感器中的某一個為破損品，通過對個別的傳感器進行檢查，可確定具體的破損品。
圖7在將多個空氣流量傳感器10形成于圖6所示半導體晶片40上的狀態(tài)下放大示出3個空氣流量傳感器10A、10B、10C的一部分?？諝饬髁總鞲衅?0A、10B、10C的構(gòu)成分別與圖1所示內(nèi)容相同。例如，空氣流量傳感器10B具有發(fā)熱電阻12HB和測溫電阻12CB。
發(fā)熱電阻12HB的兩端部分別通過第1引出導體13H1B、13H2B連接到電極14H1B、14H2B。連接到電極14H1B的第2引出導體15H1B連接到空氣流量傳感器10A的電極14H3A。連接于電極14H2的第2引出導體15H2通過狹小部16B′和第2引出電極15H3連接到電極14H3B?？諝饬髁總鞲衅?0A的發(fā)熱電阻12HA通過第1引出導體13H2A、電極14H2A、第2引出導體15H2A、狹小部16A′、第2引出導體15H3A連接到電極14H3A。另外，空氣流量傳感器10C發(fā)熱電阻12HC通過第1引出導體13H1C、電極14H1C、第2引出導體15H1C連接到發(fā)熱電阻12HB。如以上那樣，各發(fā)熱電阻12HA、12HB、12HC串聯(lián)。
在這里，如在圖1中所說明的那樣，當使第2引出導體15H2B、15H3B的寬度為100μm時，狹小部16B′的寬度為2μm左右，較狹小。在用于時效的通電處理的場合，由于通電電流不太大，所以，狹小部16B′不會熔化。時效處理后，例如，在電極14H2B與電極14H3B之間流過大電流，從而對狹小部16B′進行加熱，使其如保險絲那樣熔化。由該大電流通電處理，使狹小部16B為電非導通狀態(tài)，形成圖1所示斷線部16。在時效處理時的通電電流例如為10mA的場合，當采用流過大電流而熔斷的保險絲法產(chǎn)生斷線時，例如通過1A左右的大電流。
作為使狹小部16B′成為斷線狀態(tài)的方法，除了由大電流熔斷的保險絲方式以外，例如也可為使用激光熔化狹小部以形成斷線狀態(tài)的方式等。
在圖7所示狀態(tài)下，由實線示出的部分為用作空氣流量傳感器10A、10B、10C的部分，在實線的部分，通過從半導體晶片分割，可構(gòu)成各空氣流量傳感器。而由虛線表示的部分17A、17B、17C為在切斷半導體晶片40制造空氣流量傳感器10A、10B、10C時的廢棄部分。在廢棄部分17A、17B、17C如圖所示那樣，除了電極14H3A、14H3B、14H3C之外，還包含第2引出導體15H1A、15H1B、15H1C、15H3A、15H3B、15H3C的一部分。
這樣制造的空氣流量傳感器10如圖1所示那樣，第2引出導體15H1、15H3的端部延伸到半導體基板11的端部。這對于以下場合為必然構(gòu)成，即，發(fā)熱電阻12H的兩端部分別需要連接到引出導體，另外，如在圖6中說明的那樣串聯(lián)多個發(fā)熱導體后，如在圖7中說明的那樣使用廢棄部分17切斷多個發(fā)熱導體的連接。在本實施形式中，第2引出導體15H1連接于發(fā)熱電阻12H，而第2引出導體15H3由于在途中存在斷線部16，所以，未連接到發(fā)熱電阻12H。
通過這樣構(gòu)成，具有以下優(yōu)點。如圖4所示，空氣流量傳感器10由傳感器粘接劑28固定于支承構(gòu)件22。此時，如在空氣流量傳感器10的端部具有2個引出導體，則存在由傳感器粘接劑28電連接2個引出導體的場合。這樣，當連接2個引出導體時，由于連接空氣流量傳感器10的兩端，所以，不起到傳感器的作用。另外，傳感器粘接劑雖也可使用電絕緣性的粘接劑，但在具有導電性的半導體基板11接近、混入受濕度影響和具有導電性的雜質(zhì)的場合，存在導通的危險。另外，在制造過程中，為了從半導體基板11分割傳感器10，一般采用切片的方法，但此時作為切屑產(chǎn)生的導電性的硅和導體材料存在附著于切斷部端面的可能性，需要用于除去附著物的清洗工序。
而在本實施形式中，即使第2引出導體15H1和第2引出導體15H3由傳感器粘接劑連接，第2引出導體15H3在斷線部16也與發(fā)熱電阻12H呈電非導通狀態(tài)，所以不會喪失傳感器功能。
在圖1所示構(gòu)成中，第2引出導體15H1、15H3形成為在半導體基板11的端面切斷的構(gòu)造，但也可為將電極14H1、14H2形成于半導體基板11的端面的構(gòu)成。
下面，根據(jù)圖8-圖13說明本實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器制造時的時效處理。
首先，根據(jù)圖8說明用于本實施形式的熱式空氣流量傳感器的發(fā)熱電阻12H和測溫電阻12C的發(fā)熱溫度和消費電力的關系。
圖8為用于本發(fā)明第1實施形式的熱式空氣流量傳感器的發(fā)熱電阻和測溫電阻的發(fā)熱溫度與消費電力的關系的說明圖。橫軸示出發(fā)熱電阻12H、12C的發(fā)熱溫度(℃)，縱軸示出消費電力(W)。
圖8示出使用形成于空氣流量傳感器10的薄壁部11A的發(fā)熱電阻12H和形成于薄壁部以外的位置的測溫電阻12C在常溫和無風空氣中改變所加電壓時的發(fā)熱溫度與消費電力的關系。將形成于薄壁部11A的發(fā)熱電阻12H由通電加熱到例如250℃所需消費電力僅為0.04W。而將測溫電阻12C加熱到相同溫度所需的消費電力為2.2W。因此，即使將發(fā)熱電阻12H集中起來同時使600個發(fā)熱至250℃進行通電處理，也只需準備僅具有24W的供給能力的電源。
另一方面，對于如測溫電阻12C那樣形成到薄壁部11A以外的位置的電阻，由于熱擴散到導熱性良好的半導體基板11的全體，所以需要非常大的電力，實際上很難對設備進行設計。而且，由于半導體晶片40整體上升為高溫，所以，例如在將聚酰亞胺那樣的有機絕緣膜形成于作為電極14的鋁和表面的一部分的場合，它們將會劣化。在本實施形式中，通過僅對形成于薄壁部11A的發(fā)熱電阻12H通電，從而使得熱不易傳遞到薄壁部11A以外的部分，所以可理想地僅使發(fā)熱電阻12H時效。
首先，根據(jù)圖9說明用于本實施形式的熱式空氣流量傳感器的時效處理前的發(fā)熱電阻12H在通電加熱時的電阻變化率。
圖9為用于本發(fā)明第1實施形式的熱式空氣流量傳感器的時效處理前的發(fā)熱電阻在通電加熱時的電阻變化率的說明圖。
圖中，橫軸用對數(shù)刻度示出250℃通電加熱的場合的時間，縱軸用對數(shù)刻度示出發(fā)熱電阻12H的電阻變化率(％)。
圖中的(X)示出使用鉑薄膜電阻作為發(fā)熱電阻1 2H的材料的場合的電阻變化率的推移。(Y)示出使用在單晶硅中摻入雜質(zhì)P(磷)的電阻作為發(fā)熱電阻12H的材料的場合的電阻變化率的推移。(Z)示出作為發(fā)熱電阻12H的材料的摻入P(磷)雜質(zhì)獲得的多晶硅電阻的電阻變化率的推移。
在實施發(fā)熱到250℃的通電試驗中，假想機動車的進氣溫度為100℃，發(fā)熱電阻的溫度為200℃-250℃。另外，電阻變化率通過在恒溫槽測定通電前的0℃的電阻值和通電后的0℃的電阻值而獲得。
電阻變化隨電阻材料的不同而多少有些差異，但例如經(jīng)過1000小時后的電阻變化為0.1％-0.7％。另一方面，在一般的電路中，電阻值變化的容許值隨構(gòu)造和電路方式的不同而改變，但為約0.05％-0.3％的程度。因此，變化0.7％表示在這樣的狀態(tài)下不能用作發(fā)熱電阻12H。
在這里，縱軸、橫軸都由對數(shù)刻度表示，(X)、(Y)、(Z)這樣3種電阻都隨著時間的經(jīng)過而減少電阻變化率。即，可考慮通過在初期實施通電加熱，預先使電阻值變化，抑制實用狀態(tài)的電阻變化。
下面，根據(jù)圖10說明用于本實施形式的熱式空氣流量傳感器的時效處理前的發(fā)熱電阻12H在通電加熱時的電阻溫度系數(shù)變化率。
圖10為示出用于本發(fā)明第1實施形式的熱式空氣流量傳感器的時效處理前的發(fā)熱電阻12H在通電加熱時的電阻溫度系數(shù)變化率的說明圖。
圖中，橫軸用對數(shù)刻度示出250℃通電加熱的場合的時間，縱軸用對數(shù)刻度示出發(fā)熱電阻12H的電阻溫度系數(shù)變化率(％)。
圖中的(X)示出使用鉑薄膜電阻作為發(fā)熱電阻12H的材料的場合的電阻溫度系數(shù)變化率的推移。(Y)示出使用在單晶硅中摻入雜質(zhì)P(磷)的電阻作為發(fā)熱電阻12H的材料的場合的電阻溫度系數(shù)變化率的推移。(Z)示出作為發(fā)熱電阻12H的材料的摻入P(磷)雜質(zhì)獲得的多晶硅電阻的電阻溫度系數(shù)變化率的推移。
電阻溫度系數(shù)變化率在恒溫槽中根據(jù)0℃和100℃時的電阻值計算。電阻溫度系數(shù)在(Y)的將P摻入到單晶硅中的場合示出增加傾向，對于其它材料(X)、(Z)示出減少傾向。
另外，使通電加熱溫度改變，測定電阻變化率和電阻溫度系數(shù)變化率時發(fā)現(xiàn)，對于圖9、圖10所示變化的傾向，當加熱溫度在500℃附近以下時相同。然而，當通電加熱溫度在500℃以上時，示出電阻值極端地減少或電阻溫度系數(shù)變化不同的傾向，所以，作為時效條件不理想。另外，即使不由通電進行加熱而是在恒溫槽等的內(nèi)部設置發(fā)熱電阻加上規(guī)定溫度，電阻變化也非常小，作為時效條件不適合。另外，當測溫電阻成為100℃時，發(fā)熱電阻加熱到200℃-250℃，所以，由通電加熱產(chǎn)生的時效溫度比實用狀態(tài)的最高溫度更高，而且，電阻的物性不異常變化的250℃-500℃的范圍較適當。
另外，隨著使溫度高于250℃，可縮短時效所需時間，實用上，達到350℃以上時較有效。另外，隨著通電加熱溫度接近500℃，電阻值和電阻溫度系數(shù)的偏差變大。在設計發(fā)熱電阻時，使時效處理后的電阻值成為規(guī)定設定值地規(guī)定和設計時效前的電阻值，但當時效處理后的偏差大時，設計變得困難。為了在實用的范圍內(nèi)使時效處理后的電阻值的偏差較小，使通電加熱溫度在400℃以下時較適合。即，最好使通電加熱溫度在350℃-400℃的范圍內(nèi)。
下面，根據(jù)圖11和圖12說明用于本實施形式的熱式空氣流量傳感器的時效處理前后的發(fā)熱電阻12H的電阻溫度系數(shù)。
圖11和圖12為用于本發(fā)明第1實施形式的熱式空氣流量傳感器的時效處理前后的發(fā)熱電阻的電阻溫度系數(shù)的說明圖。
將加熱溫度350℃×24h作為通電加熱的時效條件，圖中，橫軸示出試樣數(shù)N＝16。電阻溫度系數(shù)的變化的偏差由于較大，所以，使用N＝16個試樣進行測定。縱軸示出發(fā)熱電阻12H的電阻溫度系數(shù)(ppm/℃)。
圖11(a)示出使用鉑薄膜作為發(fā)熱電阻的場合的時效之前的電阻溫度系數(shù)，(b)示出鉑薄膜的時效后的電阻溫度系數(shù)。(c)示出作為發(fā)熱電阻的摻P后的多晶硅在時效前的電阻溫度系數(shù)，(d)示出作為發(fā)熱電阻的摻P后的多晶硅的時效后的電阻溫度系數(shù)。圖12(e)示出在單晶硅摻P形成的發(fā)熱電阻在時效前的電阻溫度系數(shù)。圖12(f)示出在單晶硅摻P形成的發(fā)熱電阻在時效后的電阻溫度系數(shù)。
在鉑薄膜中，由時效使電阻溫度系數(shù)從2494ppm/℃減少到2481ppm/℃(即約-0.52％)，在摻P的多晶硅的場合，從1380ppm/℃減少到1376ppm/℃(即約-0.29％)，在將P摻到單晶硅的場合，從1982ppm/℃增加到2013ppm/℃(即約1.6％)。
因此，由同一材料形成發(fā)熱電阻12H和測溫電阻12C，實測多個發(fā)熱電阻12H的進行了通電加熱時效的場合的電阻溫度系數(shù)并求其平均值時發(fā)現(xiàn)，對于鉑薄膜或摻P的多晶硅，發(fā)熱電阻12H比測溫電阻12C小，在將P摻到單晶硅時增大，其變化量大體在±0.25％以上。這樣適用本實施形式，具有發(fā)熱電阻12H與測溫電阻12C的電阻溫度系數(shù)產(chǎn)生差別的特征，但實用上沒有問題。
下面，根據(jù)圖13說明用于本實施形式的熱式空氣流量傳感器的時效處理后的發(fā)熱電阻12H的通電加熱時的電阻變化率。
圖13為用于本發(fā)明第1實施形式的熱式空氣流量傳感器的時效處理后的發(fā)熱電阻通電加熱時的電阻變化率的說明圖。
圖中，橫軸用對數(shù)刻度示出250℃通電加熱的場合的時間，縱軸用對數(shù)刻度示出發(fā)熱電阻12H的電阻變化率(％)。
圖中的(X)示出使用鉑薄膜電阻作為發(fā)熱電阻12H的材料的場合的電阻變化率的推移。(Y)示出使用在單晶硅中摻入雜質(zhì)P(磷)獲得的電阻作為發(fā)熱電阻12H的材料的場合的電阻變化率的推移。(Z)示出作為發(fā)熱電阻12H的材料的、摻入P(磷)雜質(zhì)獲得的多晶硅電阻體的電阻變化率的推移。
時效處理條件為350℃×24h的通電加熱，在時效處理后實施250℃的通電加熱試驗。電阻變化率通過在恒溫槽中測定通電前的0℃的電阻值與通電后的0℃的電阻值而獲得。
所有的材料通過實施時效都可減少電阻變化，大幅度地提高耐久性。另外，即使采用其它電阻材料例如金、銅、鋁、鉻、鎳、鎢、坡莫合金(FeNi)、鈦等也可獲得同樣的效果。另外，圖13所示時效的條件為350℃×24h，但進一步增大時效時間，或使通電加熱溫度從350℃進一步上升，例如上升到500℃等，可進一步減輕電阻變化。但在該場合，電阻溫度系數(shù)的變化雖比±0.25％大，但實用上沒有問題。
另外，在本實施形式中，由于可由統(tǒng)一處理對多個發(fā)熱電阻進行時效，所以，也可進行24h這樣的長時效，但從設備和作業(yè)時間的觀點考慮，在分開的狀態(tài)下進行通電時效難以實現(xiàn)。
如以上說明的那樣，按照本實施形式，使用第2引出導體使形成于半導體晶片上的多個空氣流量傳感器的發(fā)熱電阻相互連接，而且，由通電加熱進行時效處理，所以，可獲得即使長時間使用電阻值也不變化而且構(gòu)造簡單的物理量檢測裝置。
另外，通過在第2引出導體的途中設置狹小部并使該狹小部斷線，可容易地使發(fā)熱電阻體絕緣。
另外，可大幅度地提高耐久性。為此，在通常的空氣流量傳感器10中，相對周圍溫度使發(fā)熱電阻體的溫度僅上升100℃-150℃，但在本實施形式中，可進一步提高溫度，例如可形成比周圍溫度高200℃左右的溫度。如可形成為高溫，則可使含于流體中的油等高沸點物質(zhì)蒸發(fā)，使污損不易發(fā)生。因此，傳感器受到污損而使流量特性變化的問題也可得到解決。另外，由于熱式空氣流量傳感器10的發(fā)熱電阻體的大小非常小，水滴等在實用環(huán)境下附著，或在水蒸汽結(jié)露時蒸發(fā)較費時間。由于在蒸發(fā)過程中流量特性為輸出異狀(常)的值，所以，最好使其在盡可能短的時間內(nèi)蒸發(fā)。因此，通過如本實施形式那樣提高耐久性，使發(fā)熱電阻的溫度為高溫，水滴等的影響也可減少。
下面，根據(jù)圖14說明本發(fā)明的第2實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的構(gòu)成。
圖14為本發(fā)明的第2實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的平面圖。圖14為與圖7對比的圖，即使在本實施形式中，也與在圖6中說明的那樣，由半導體微切削技術在半導體芯片同時制造多個熱式空氣流量傳感器10。圖14示出其中的3個空氣流量傳感器10D、10E、10F?？諝饬髁總鞲衅?0D、10E、10F的基本構(gòu)成分別與圖1所示內(nèi)容相同。例如，空氣流量傳感器10E具有發(fā)熱電阻12HE和測溫電阻12CE。
發(fā)熱電阻12HE的兩端部分別通過第1引出導體13H1E、13H2E連接到電極14H1E、14H2E。連接到電極14H1E的第2引出導體15H1E通過狹小部16E″和第2引出導體15H4E連接到空氣流量傳感器10D的電極14H3D。連接于第1引出導體13H2E的第2引出導體15H2通過狹小部16E′和第2引出導體15H3連接到電極14H3E?？諝饬髁總鞲衅?0D的發(fā)熱電阻12HD通過第1引出導體13H2D、電極14H2D、第2引出導體15H2D、狹小部16D′、第2引出導體15H3D連接到電極14H3D。另外，空氣流量傳感器10F的發(fā)熱電阻12HF通過第1引出導體13H1F、電極14H1F、第2引出導體15H1F、狹小部16F′、及第2引出導體15H4F連接到發(fā)熱電阻12HE。如以上那樣，各發(fā)熱電阻12HD、12HE、12HF串聯(lián)，可與第1實施形式同樣地進行通電時效處理。
另外，在本實施形式中，相對1個空氣流量傳感器10E設置2個部位的斷線部16E′、16E″。因此，可更為確實地使發(fā)熱電阻12E絕緣。另外，圖5所示支承構(gòu)件22即使為產(chǎn)生電位那樣的金屬材料也可使用。
如以上說明的那樣，按照本實施形式，在第1實施形式的效果的基礎上，在第2引出導體的途中設置2個部位的狹小部，通過使該狹小部斷線，可確實地使發(fā)熱電阻絕緣。
下面，根據(jù)圖15說明本發(fā)明的第3實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的構(gòu)成。
圖15為本發(fā)明的第3實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的平面圖。在本實施形式中，也與在圖6中說明的那樣，由半導體微切削技術在半導體芯片同時制造多個熱式空氣流量傳感器10。圖15示出其中3個空氣流量傳感器10G、10H、10J。空氣流量傳感器10G、10H、10J的基本構(gòu)成分別與圖1所示內(nèi)容相同。例如，空氣流量傳感器10H具有發(fā)熱電阻12HH和測溫電阻12CH。
發(fā)熱電阻12HH的兩端部分別通過第1引出導體13H1H、13H2H連接到電極14H1H、14H2H。另外，測溫電阻12CH的兩端部分別通過第1引出導體13C1H、13C2H連接到電極14C1H、14H1H。連接到電極14C1H的第2引出導體15H3H通過狹小部16H′和第2引出導體15H4H連接到空氣流量傳感器10G的第1引出導體13H2G。連接到第1引出導體13H2H的第2引出導體15H2H通過狹小部16J′和第2引出導體15H3J連接到電極14C1J。即，空氣流量傳感器10G的發(fā)熱電阻12HG通過第1引出導體13H2G、第2引出導體15H4H、狹小部16H′、電極14C1H、第1引出導體13C1H連接到測溫電阻12CH。測溫電阻12CH通過第1引出導體13C2H、電極14H1H連接到發(fā)熱電阻12HH。如以上那樣，串聯(lián)到各發(fā)熱電阻12HG、12HH、12HJ、及測溫電阻12CG、12CH、12CJ。
在這里，測溫電阻12J如前面根據(jù)圖8說明的那樣，加熱所需的電力非常大，所以，即使在測溫電阻12CH和發(fā)熱電阻12HH同時流過相同的電流也基本上不發(fā)熱。因此，即使為圖15所示構(gòu)造，發(fā)熱電阻12HG、12HH、12HJ的時效也成為可能。因此，在因配線布局的問題等在發(fā)熱電阻的兩端不能形成第2引出導體時，也可如本實施形式的構(gòu)造那樣進行設計。
另外，通過對發(fā)熱電阻12H和測溫電阻12C連線，不僅可檢查發(fā)熱電阻12H的斷線等，而且測溫電阻12C的斷線等也可同時檢查。
另外，作為對發(fā)熱電阻12H和測溫電阻12C進行電連線的替代，將別的電阻形成于半導體基板11上，在該電阻設置第2引出導體，也可進行時效。
如以上說明的那樣，按照本實施形式，在第1實施形式的效果的基礎上，還可進行測溫電阻的檢查。
下面，根據(jù)圖16和圖17說明本發(fā)明第4實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的構(gòu)成。
圖16為本發(fā)明第4實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器在制造時的平面圖，圖17為示出圖16的要部的放大平面圖。
如圖16中說明的那樣，由半導體微切削技術在半導體晶片40′同時制造多個熱式空氣流量傳感器10。在半導體晶片40′的直徑約為12.5cm(5英寸)的場合，同時制造的空氣流量傳感器10的個數(shù)約為600個?？諝饬髁總鞲衅?0以矩陣狀配置在半導體晶片40′上，但在1條邊最大制造40個左右。
空氣流量傳感器10的構(gòu)成與在圖1-圖3中說明的內(nèi)容相同。另外，在電極14HLm與電極14HR之間由第2引出導體15H并列連接多個空氣流量傳感器10，形成于半導體基板11的薄壁部11A易于破損，所以，在串聯(lián)地對多個發(fā)熱電阻12H進行連線的構(gòu)造的場合，即使在1個部位存在薄壁部11A的破損品，則多個都不能時效。而在本實施形式中，通過并列地對發(fā)熱電阻12H相互進行連線，可進行時效。
在這里，如圖17所示那樣，空氣流量傳感器10K、10L、10M的發(fā)熱電阻12HK、12HL、12HM分別由第1引出導體13H1K、13H2K、13H1L、13H2L、13H1M、13H2M連接到電極14H1K、14H2K、14H1L、14H2L、14H1M、14H2M。電極14H1K、14H1L、14H1M由第2引出導體15H1一同連接。另外，電極14H2K、14H2L、14H2M分別通過第2引出導體15H2K、15H2L、15H2M、及狹小部16K′、16L′、16M′由第2引出導體15H2一同連接。因此，空氣流量傳感器10K、10L、10M的發(fā)熱電阻12HK、12HL、12HM分別由第2引出導體15H1和第2引出導體15H2并列連接，例如，即使在1個發(fā)熱電阻存在問題，也可進行其它發(fā)熱電阻的時效處理。
如以上說明的那樣，按照本實施形式，在第1實施形式的基礎上，即使在1個發(fā)熱電阻存在問題，也可進行其它發(fā)熱電阻的時效處理。
下面，根據(jù)圖18說明本發(fā)明的第5實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的構(gòu)成。
圖18為本發(fā)明的第5實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的平面圖。與圖1相同的符號示出相同部分。
空氣流量傳感器10N具有形成于半導體基板11的發(fā)熱電阻12H和測溫電阻12C。發(fā)熱電阻12H形成于薄壁部11A。發(fā)熱電阻12H的兩端部分別通過第1引出導體13H1、13H2連接到電極14H1、14H2。連接到電極14H1的第2引出導體15H1延伸到空氣流量傳感器10的外周部。連接到電極14H2的第2引出導體15H2、15H3也延伸到空氣流量傳感器10的外周部，但在途中設置有斷線部16，成為電非導通的狀態(tài)。
另外，在發(fā)熱電阻12H的上游側(cè)設置上游側(cè)感溫電阻12SU，在下游側(cè)設置下游側(cè)感溫電阻12SD。上游側(cè)感溫電阻12SU的一方的端部由第1引出電極13SU1連接到電極14SU。另外，下游側(cè)感溫電阻12SD的一方的端部由第1引出電極13SD1連接到電極14SD。另外，上游側(cè)感溫電阻12SU的另一方的端部和下游側(cè)感溫電阻12SD另一方的端部由第1引出電極13S連接到電極14S。
在本實施形式中，也使用第2引出導體15H串聯(lián)多個發(fā)熱電阻，而且，通過對發(fā)熱電阻12H進行通電時效，可防止電阻變化。上游側(cè)感溫電阻12SU和下游側(cè)感溫電阻12SD在實用狀態(tài)的發(fā)熱電阻12H的熱影響下使電阻值產(chǎn)生微小變化。因此，圖中雖未示出，但這些感溫電阻12SU、12SD實際上也形成第2引出導體，通過進行與發(fā)熱電阻12H同樣的電能時效，可提高可靠性。
如以上說明的那樣，按照本實施形式，在第1實施形式的效果的基礎上，還可提高可靠性。
下面，根據(jù)圖19和圖20說明本發(fā)明第6實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的構(gòu)成。
圖19為本發(fā)明第6實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的時效處理時的平面圖，圖20為本發(fā)明第6實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的時效處理后的平面圖。在本實施形式中，也如在圖6中說明的那樣，由半導體微切削技術同時在半導體晶片制造多個熱式空氣流量傳感器10。圖19和圖20示出其中3個空氣流量傳感器10P、10Q、10R?？諝饬髁總鞲衅?0P、10Q、10R的基本構(gòu)成分別與圖1所示內(nèi)容相同。例如，空氣流量傳感器10Q具有發(fā)熱電阻12HQ和圖中未示出的測溫電阻。
發(fā)熱電阻12HP的兩端部分別通過第1引出導體13H1P、13H2P連接到電極14H1P、14H2P。另外，發(fā)熱電阻12HQ的兩端部分別通過第1引出導體13H1Q、13H2Q連接到電極14H1Q、14H2Q。另外，發(fā)熱電阻12HR的兩端部分別通過第1引出導體13H1R、13H2R連接到電極14H1R、14H2R。
另外，電極14H2P與電極14H1Q由與第2引出體相當?shù)慕饘倬€18P連接。電極14H2Q和電極14H1R由與第2引出導體相當?shù)慕饘倬€18Q連接。如以上那樣，各發(fā)熱電阻12HP、12HQ、12HR串聯(lián)，可同時進行時效處理。
通過形成本實施形式的方式，由于沒有必要獲得用于引出導體的面積，所以，可使能夠形成于半導體晶片內(nèi)的空氣流量傳感器10的個數(shù)更多。
時效處理后，由切割器等等切斷金屬線18P、18Q。因此，如上述實施形式那樣，不用擔心如保險絲法和激光法那樣在空氣流量傳感器10產(chǎn)生影響。另外，作為斷線方法最為可靠。
圖20示出切斷金屬線18P、18Q后的狀態(tài)。金屬線18P、18Q斷線后成為在電極14H1Q、14H2Q殘留斷了線的金屬線18P2、18Q1的狀態(tài)。
如以上說明的那樣，按照本實施形式，在第1實施形式的效果的基礎上，可使能夠制造的個數(shù)較多，同時可使斷線可靠。
下面，根據(jù)圖21和圖22說明本發(fā)明第7實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的構(gòu)成。
圖21為本發(fā)明第7實施形式的作為物理量檢測裝置的熱式空氣流量傳感器的平面圖，圖22為圖21的A-A斷面圖。
在由圖1-圖20說明的實施形式中，作為形成發(fā)熱電阻的基板，使用半導體基板，但作為基板的材料，不限于半導體，也可使用其它基板。在本實施形式中，作為基板材料，使用金屬。
如圖21所示那樣，在金屬制的基板50上同時制造多個熱式空氣流量傳感器10S、10T、10U?？諝饬髁總鞲衅?0S、10T、10U的大小和構(gòu)成與在圖1-圖3中說明的內(nèi)容相同，分別具有發(fā)熱電阻12HS、12HT、12HU。另外，雖然省略了圖示，但也具有測溫電阻。發(fā)熱電阻12HS、12HT、12HU由第2引出導體15H串聯(lián)在電極14HL1與電極14HR之間，同時進行時效處理。在基板50的大小為邊長10cm的正方形的場合，同時制造的空氣流量傳感器10的個數(shù)約為400-500個。
下面，根據(jù)圖22說明斷面構(gòu)造。
在基板50上形成由聚酰亞胺等制成的絕緣膜52?；?0的厚度D3例如為200μm。絕緣膜52的厚度D4例如為6-10μm。在絕緣膜52上形成發(fā)熱電阻12HS、12HT、12HU或第1引出導體、第2引出導體15H。
如以上說明的那樣，按照本實施形式，即使基板為半導體基板以外的基板，也可達到第1實施形式的效果。
下面，根據(jù)圖23和圖24說明本發(fā)明第8實施形式的作為物理量檢測裝置的半導體式壓力傳感器的構(gòu)成。
圖23為本發(fā)明第8實施形式的作為物理量檢測裝置的半導體式壓力傳感器的平面圖，圖24為圖23的A-A斷面圖。
如圖23所示，壓力傳感器60具有形成于半導體基板61的薄壁部61A的壓電電阻62A、62B、62C、62D。半導體基板61例如由硅等形成。壓電電阻62為將雜質(zhì)摻入到壓電電阻62中獲得的電阻。壓電電阻62A、62B的一方的端部通過第1引出電極63AB連接于電極64AB。壓電電阻62B的另一方的端部與壓電電阻62C的一方的端部通過第1引出電極63BC連接于電極64BC。壓電電阻62C的另一方的端部與壓電電阻62D一方的端部通過第1引出電極63CD連接于電極64CD。壓電電阻62D的另一方的端部與壓電電阻62A的另一方的端部通過第1引出電極63AD連接于電極64AD。
另外，在本實施形式中，連接于電極64AD的第2引出電極65AD延伸到壓力傳感器60的外周部。連接于第1引出電極63BC的第2引出電極65BC1、65BC2也延伸到壓力傳感器60的外周部，但在途中設有狹小部66′。壓力傳感器60與圖6所示空氣流量傳感器10同樣，在半導體晶片上同時制造多個。因此，第2引出電極65AD連接于鄰接的壓力傳感器的電極，另外，第2引出電極65BC2連接于與另一方鄰接的壓力傳感器的電極，所以，多個壓電電阻62串聯(lián)。
另外，如圖24所示，在半導體基板61的表面形成壓電電阻62B、62D、第1引出電極63AB、63AD、圖中未示出的其它壓電電阻、第1引出導體、第2引出導體之后，在表面形成保護膜67。另外，在半導體基板61背面中央的形成壓電電阻62的區(qū)域，由各向異性腐蝕形成凹部61B，從而形成約0.02mm厚的薄壁部61A。
壓力傳感器60自身由于如圖10所示那樣未使用發(fā)熱電阻12H，所以，電阻值變化不很大，但實車環(huán)境下的影響使電阻值變化。因此，在該場合，通過在串聯(lián)的壓電電阻62中通電加熱進行時效處理，可提高壓力傳感器60的可靠性。本實施形式特別是對在高溫下檢測壓力有利。時效處理后，通過切斷狹小部66′可避免實際安裝時的傳感器的問題。
如以上說明的那樣，按照本實施形式，在壓力傳感器等物理量檢測裝置中，即使長時間使用電阻值也不變化，并可使構(gòu)造簡單。
下面，根據(jù)圖25和圖26說明本發(fā)明第9實施形式的作為物理量檢測裝置的加速度傳感器的構(gòu)成。
圖25為本發(fā)明第9實施形式的作為物理量檢測裝置的加速度傳感器的平面圖，圖26為圖25的A-A斷面圖。
如圖25的示，加速度傳感器70具有形成于半導體基板71的薄壁部71A的壓電電阻72P和測溫電阻72C。加速度檢測部71B由薄壁部71A以單側(cè)支承式支承于半導體基板71，當加速度檢測部71B接收加速度時，薄壁部71A撓曲，可由壓電電阻72P檢測加速度。半導體基板71例如由硅等形成。壓電電阻72P和測溫電阻72C為在半導體基板72中摻入雜質(zhì)后獲得的電阻。壓電電阻72P的兩端部分別通過第1引出電極73P1、73P2連接到電極74P1、74P2。測溫電阻72C的兩端部通過第1引出電極73C1、73C2連接到電極74C1、74C2。
另外，在本實施形式中，連接于電極74P1的第2引出導體75P1延伸到加速度傳感器70的外周部。連接于電極74P2的第2引出導體75P2、75P3也延伸到加速度傳感器70的外周部，但在途中設置斷線部76。加速度傳感器70與圖6所示空氣流量傳感器10同樣，同時在半導體晶片上制造多個。因此，第2引出導體75P1連接到鄰接的加速度傳感器的電極，另外，第2引出導體75P3也連接到與另一方鄰接的加速度傳感器的電極，所以，串聯(lián)多個加速度傳感器的壓電電阻72。斷線部76在進行時效處理之前導通。
另外，如圖26所示那樣，在將壓電電阻72P、第1引出電極73P2、圖中未示出的測溫電阻、第1引出導體、第2引出導體形成到半導體基板71的表面之后，在表面形成保護膜77。另外，在半導體基板71背面中央的形成壓電電阻72P的區(qū)域，由各向異性腐蝕形成凹部71C，從而形成約0.01mm厚的薄壁部71A。
加速度傳感器70自身如空氣流量傳感器10那樣不使用發(fā)熱電阻12H，所以，雖然電阻值不會變化太大，但在真正的車輛環(huán)境下的影響使電阻值變化。因此，在該場合，通過在串聯(lián)的壓電電阻72中通電加熱進行時效處理，可提高加速度傳感器70的可靠性。本實施形式特別是對在高溫下檢測加速度有利。時效處理后，通過切斷狹小部形成斷線部76，從而可避免實際安裝時的傳感器的問題。
如以上說明的那樣，按照本實施形式，在加速度傳感器等物理量檢測裝置中，即使長時間使用電阻值也不變化，可使構(gòu)造簡單。
在以上的各實施形式中，作為物理量檢測裝置，以空氣流量傳感器、壓力傳感器、加速度傳感器為例進行了說明，但本發(fā)明也可適用于在半導體基板形成薄壁部并在薄壁部形成加熱器的構(gòu)造的濕度傳感器、氣體傳感器、溫度傳感器等，可獲得提高了可靠性的物理量檢測裝置。
另外，作為傳感器元件的基板，如上述的例那樣，除了半導體基板和在設置了多個孔的金屬基板上粘貼非常薄的絕緣膜形成薄壁部的基板以外，例如也可使用在設置了多個孔的陶瓷基板上粘接非常薄的絕緣膜形成薄壁部的基板等，也可與上述各實施形式同樣地進行通電時效，也可在時效后切片，分割成各傳感器元件。
下面，根據(jù)圖27說明本發(fā)明第10實施形式的使用作為物理量檢測裝置的空氣流量傳感器的內(nèi)燃機燃料控制系統(tǒng)的構(gòu)成。
圖27為示出本發(fā)明第10實施形式的使用作為物理量檢測裝置的空氣流量傳感器的內(nèi)燃機燃料控制系統(tǒng)的構(gòu)成的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
本實施形式適用于內(nèi)燃機特別是汽油發(fā)動機。吸入空氣101通過空氣濾清器102、本體105、管106、節(jié)氣門本體109、進氣岐管110吸入到發(fā)動機氣缸114。在本體105配置熱敏電阻等進氣溫度傳感器103和上述空氣流量計20，檢測進氣溫度和空氣流量，送到發(fā)動機控制裝置111。在節(jié)氣門本體109設置檢測節(jié)氣門的開度的節(jié)氣門角度傳感器107，將檢測出的節(jié)氣門角信號送到發(fā)動機控制裝置111。另外，從排氣岐管115排出的氣體116中的氧濃度由氧濃度儀117檢測，送到發(fā)動機控制裝置111。發(fā)動機的轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速儀113檢測，送到發(fā)動機控制裝置111。
發(fā)動機控制裝置111根據(jù)這些輸入信號計算燃料噴射量，使用噴射器112將燃料噴射到進氣岐管110。
在這里空氣流量計20如在圖1-圖22中說明的那樣，即使長時間使用電阻值也不變化，而且構(gòu)造簡單，因此，可提高內(nèi)燃機控制的可靠性。
柴油發(fā)動機的場合基本構(gòu)成也大體相同，可與本實施形式同樣地適用。即，由配置在柴油發(fā)動機的空氣濾清器102與排氣岐管115途中的空氣流量計20檢測流量，將檢測到的信號送到發(fā)動機控制裝置111。
另外，不僅適合于燃料控制系統(tǒng)，而且對點火時刻的控制和車輛的控制也適合，同樣，可提高控制系統(tǒng)的可靠性。
如以上說明的那樣，按照本實施形式，可提高車輛控制系統(tǒng)的可靠性。
下面，根據(jù)圖28說明本發(fā)明第11實施形式的使用作為物理量檢測裝置的空氣流量傳感器的內(nèi)燃機燃料控制系統(tǒng)的構(gòu)成。
圖28為示出本發(fā)明第11實施形式的使用作為物理量檢測裝置的空氣流量傳感器的內(nèi)燃機燃料控制系統(tǒng)的構(gòu)成的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
本實施形式適用于內(nèi)燃機特別是汽油發(fā)動機。吸入空氣101通過空氣過濾清器102、本體105、管106、節(jié)氣門本體109、進氣岐管110吸入到發(fā)動機氣缸114。在本體105配置進氣溫度傳感器103和上述空氣流量計20，檢測進氣溫度和空氣流量，送到發(fā)動機控制裝置111。在節(jié)氣門本體109設置檢測節(jié)氣門開度的節(jié)氣門角度傳感器107，將檢測出的節(jié)氣門角信號送到發(fā)動機控制裝置111。另外，從排氣岐管115排出的氣體116中的氧濃度由氧濃度儀117檢測，送到發(fā)動機控制裝置111。發(fā)動機的轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速儀113檢測，送到發(fā)動機控制裝置111。另外，從封入CNG(壓縮天然氣)的儲氣罐118供給的氣體流量由上述空氣流量計20A檢測，送到發(fā)動機控制裝置111。
發(fā)動機控制裝置111在起動時根據(jù)這些輸入信號計算從噴射器112的氣體噴射量，使用噴射器112將燃料噴射到進氣岐管110。另外，起動后，發(fā)動機控制裝置111由空氣流量計20A檢測出氣體流量，成為規(guī)定氣體流量地控制閥119的開度。
在這里空氣流量計20、20A如在圖1-圖22中說明的那樣，即使長時間使用電阻值也不變化，而且構(gòu)造簡單，因此，可提高內(nèi)燃機控制的可靠性。
另外，不僅適合于燃料控制系統(tǒng)，而且對點火時刻的控制和車輛的控制也適合，同時，可提高控制系統(tǒng)的可靠性。
如以上說明的那樣，按照本實施形式，可提高車輛控制系統(tǒng)的可靠性。
下面，根據(jù)圖29說明本發(fā)明第12實施形式的使用作為物理量檢測裝置的壓力傳感器的內(nèi)燃機燃料控制系統(tǒng)的構(gòu)成。
圖29為示出本發(fā)明第12實施形式的使用作為物理量檢測裝置的壓力傳感器的內(nèi)燃機燃料控制系統(tǒng)的構(gòu)成的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
本實施形式適用于內(nèi)燃機特別是汽油發(fā)動機。吸入空氣101通過空氣過濾清器102、本體105、管106、節(jié)氣門本體109、進氣岐管110吸入到發(fā)動機氣缸114。在本體105配置進氣溫度傳感器103，檢測進氣溫度和空氣流量，送到發(fā)動機控制裝置111。在節(jié)氣門本體109上設置檢測節(jié)氣門開度的節(jié)氣門角度傳感器107，將檢測出的節(jié)氣門角信號送到發(fā)動機控制裝置111。在進氣岐管110配置上述壓力傳感器60，檢測進氣壓力，送到發(fā)動機控制裝置111。另外，從排氣岐管115排出的氣體116中的氧濃度由氧濃度儀117檢測，送到發(fā)動機控制裝置111。發(fā)動機的轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速儀113檢測，送到發(fā)動機控制裝置111。
發(fā)動機控制裝置111根據(jù)這些輸入信號計算燃料噴射量，使用噴射器112將燃料噴射到進氣岐管110。
在這里壓力傳感器60如在圖23和圖24中說明的那樣，即使長時間使用電阻值也不變化，而且構(gòu)造簡單，因此，可提高內(nèi)燃機控制的可靠性。
另外，不僅適合于燃料控制系統(tǒng)，而且對點火時刻的控制和車輛的控制也適合，同時，可提高控制系統(tǒng)的可靠性。
如以上說明的那樣，按照本實施形式，可提高車輛控制系統(tǒng)的可靠性。
在圖27-圖29所示車輛控制系統(tǒng)中，雖然未在圖中示出，但除了流量傳感器和壓力傳感器外，同樣可用于氣體成分傳感器、氧濃度傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等其它檢測物理量的傳感器(檢測裝置)。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性按照本發(fā)明，即使長時間使用物理量檢測裝置，電阻值也不變化，而且可使構(gòu)造簡單。另外，可提高使用物理量檢測裝置的車輛控制系統(tǒng)的可靠性。
權利要求
1.一種物理量檢測裝置，具有形成于基板的薄壁部的電阻和分別通過第1引出導體連接到該電阻兩端的電極，使用該電阻檢測物理量；其特征在于具有第2引出導體，該第2引出導體電連接于上述電阻的兩端，并延伸形成于上述基板的外周端上。
2.根據(jù)權利要求1所述的物理量檢測裝置，其特征在于上述第2引出導體的至少一方的第2引出導體在其途中具有電氣地斷線的斷線部。
3.根據(jù)權利要求1所述的物理量檢測裝置，其特征在于還具有形成于上述基板并由與上述電阻相同的材料形成的第2電阻，同時，上述電阻與上述第2電阻的電阻溫度系數(shù)至少存在±0.25％以上的差異。
4.根據(jù)權利要求3所述的物理量檢測裝置，其特征在于形成上述電阻和第2電阻的材料為在鉑或多晶硅中摻入雜質(zhì)后獲得的材料，上述電阻的電阻溫度系數(shù)至少比上述第2電阻的電阻溫度系數(shù)小0.25％以上。
5.根據(jù)權利要求3所述的物理量檢測裝置，其特征在于形成上述電阻和第2電阻的材料為在單晶硅中摻入雜質(zhì)后獲得的材料，上述電阻的電阻溫度系數(shù)至少比上述第2電阻的電阻溫度系數(shù)大0.25％以上。
6.根據(jù)權利要求1所述的物理量檢測裝置，其特征在于上述基板為半導體基板。
7.一種物理量檢測裝置的制造方法，該物理量檢測裝置具有形成于基板的薄壁部的電阻和分別通過第1引出導體連接到該電阻兩端的電極，使用該電阻檢測物理量；其特征在于在上述基板同時形成多個上述電阻，并由第2引出導體依次電連接到多個電阻的兩端，然后，一起對上述多個電阻進行通電加熱處理，之后對各電阻進行分割。
8.根據(jù)權利要求7所述的物理量檢測裝置的制造方法，其特征在于在上述通電加熱處理后，使連接各電阻間的上述第2引出導體產(chǎn)生電氣地斷線。
9.一種使用物理量檢測裝置的車輛控制系統(tǒng)，具有物理量檢測裝置和根據(jù)由該物理量檢測裝置檢測出的車輛狀態(tài)控制車輛的控制裝置；上述物理量檢測裝置具有形成于基板薄壁部的電阻和分別通過第1引出導體連接到該電阻兩端的電極，該物理量檢測裝置使用該電阻檢測物理量；其特征在于具有第2引出導體，該第2引出導體電連接于上述物理量檢測裝置的上述電阻的兩端，并延伸形成于上述基板的外周端上。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種即使長時間使用電阻值也不變化而且構(gòu)造簡單的物理量檢測裝置、其制造方法、及使用物理量檢測裝置提高可靠性的車輛控制系統(tǒng)。空氣流量計20具有形成于半導體基板11的發(fā)熱電阻12H和測溫電阻12C。發(fā)熱電阻12H形成于薄壁部11A。發(fā)熱電阻12H的兩端部分別通過第1引出導體13H1、13H2連接到電極14H1、14H2。連接于電極14H1的第2引出導體15H1延伸到空氣流量傳感器10的外周部。連接于電極14H2的第2引出導體15H2、15H3也延伸到空氣流量傳感器10的外周部，但在途中設置斷線部16，成為電非導通的狀態(tài)。
文檔編號H01C17/02GK1433513SQ00818668
公開日2003年7月30日 申請日期2000年5月2日 優(yōu)先權日2000年5月2日
發(fā)明者渡邊泉, 中田圭一, 山田雅通 申請人:株式會社日立制作所, 株式會社日立汽車工程