專利名稱：空氣流量計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種空氣流量計，尤其涉及一種熱式空氣流量計。
背景技術：
作為空氣流量計，由于可以直接檢測質(zhì)量空氣量，所以熱式的空氣流量計成為主
流。尤其，具備通過半導體微機械加工技術(micromachining)制造的測量元件的熱式空氣
流量計，由于其具有可以降低成本并且可以在低電力下驅(qū)動的優(yōu)點，所以受到關注。作為這
樣的熱式空氣流量計在專利文獻1等中公開。在專利文獻1中提出的熱式空氣流量計的測
量元件中，在半導體基板上形成電絕緣膜，在該電絕緣膜上形成有平行延伸的多個電阻體，
與電絕緣膜的形成有電阻體的區(qū)域?qū)陌雽w基板的部分被除去而形成有空洞。 在專利文獻1提出的熱式空氣流量計的測量元件中，由于與形成有電阻體的區(qū)域
對應的半導體基板的部分被除去而形成有空洞，所以與該空洞對應的電絕緣膜的部分成
為隔膜(di即hragm)狀，并且兩面直接暴露在含有灰塵的空氣流中。進而，電絕緣膜由脆性
的無機材料、例如二氧化硅(Si02)等形成。因此，在作為流量的測量對象的空氣中含有沙、
鹽、其他的灰塵等的固體粒子，當這樣的粒子與電絕緣膜的隔膜部碰撞時，電絕緣膜、即測
量元件被破壞，存在不能進行空氣流量的測量的情況，從而需要考慮可靠性。 因此，在專利文獻2提出的熱式空氣流量計的測量元件中，通過由有機材料形成
的保護膜覆蓋電絕緣膜的隔膜部的周緣部，并且在電絕緣膜隔膜部的形成有電阻體主體部
的區(qū)域上不形成保護膜。 專利文獻1 :日本特開平10-311750號公報
專利文獻2 :日本特許3610484號公報 在通過由有機材料形成的保護膜覆蓋電絕緣膜的隔膜部的周緣部的構造中，存在 隔膜上的電阻體配線橫切隔膜周緣部的構造。例如，在測溫電阻體等窄幅配線橫切隔膜周 緣部的部位，顯然灰塵碰撞性能下降。判明該灰塵碰撞性能的下降原因在于在窄幅配線上 形成的保護膜的厚度變薄，保護膜能夠吸收的灰塵的動能下降。 公知的是在一側(cè)測溫電阻體等窄幅配線橫切隔膜周緣部的部位，為了提高保護膜 能夠吸收的灰塵的動能，當保護膜的膜厚過厚時，在隔膜上產(chǎn)生彎曲。判明產(chǎn)生該彎曲的原 因在于隨著保護膜的膜厚變厚，因保護膜的成膜應力引起的拉力變大。 公知的是在通過由有機材料形成的保護膜覆蓋電絕緣膜的隔膜部的周緣部的構 造中，當測溫電阻體的主體部即感溫部被保護膜覆蓋時，測溫電阻體的特性下降，從而不能 精度良好地測量流量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可靠性高的熱式空氣流量計，其防止設置在測量元件
上的保護膜能夠吸收的灰塵的動能、即變形能量的下降。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種熱式空氣流量計，其具有半導體基板、在半導
4體基板上形成的電絕緣膜以及在電絕緣膜上形成的發(fā)熱電阻體及測溫電阻體，通過除去與
形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的主體部的區(qū)域?qū)陌雽w基板部分而形成空洞，由此
將形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的主體部的區(qū)域作為隔膜部，以包括隔膜部的周緣部的
方式并在其外側(cè)形成保護膜，在隔膜部的形成有發(fā)熱電阻體主體部及測溫電阻體主體部的
區(qū)域未形成保護膜，在所述熱式空氣流量計中，在與發(fā)熱電阻體主體連接的發(fā)熱電阻體配
線或者與測溫電阻體主體連接的測溫電阻體配線橫切隔膜部的周緣部的部位，與所述發(fā)熱
電阻體配線或者所述測溫電阻體配線并列設置有從所述電絕緣膜凸出形成的膜構成部。 此時，所述膜構成部可以是未被電連接的配線，并且該配置由與所述發(fā)熱電阻體
配線或者所述測溫電阻體配線相同的材料形成。 與所述發(fā)熱電阻體配線或者所述測溫電阻體配線并列形成的、未被電連接的配線 的線寬，可以比與所述配線鄰接的所述發(fā)熱電阻體配線或者所述測溫電阻體配線的線寬
寬o 在包含所述發(fā)熱電阻體配線或者所述測溫電阻體配線橫切隔膜部的周緣部的部
位在內(nèi)的隔膜部的一邊或者全部邊，至少除形成有所述發(fā)熱電阻體配線及所述測溫電阻體
配線的部分以外，可以在邊全體形成有未被電連接的配線。 未被電連接的配線可以以斜向橫切隔膜部的周緣部的方式形成。 可以在形成有保護膜的區(qū)域，在比隔膜部的周緣更靠外側(cè)的位置，沿隔膜部的周
緣在保護膜上形成有狹縫。 可以在形成有保護膜的區(qū)域，在比隔膜部的周緣更靠外側(cè)的位置，沿隔膜部的周 緣形成有未被電連接的窄幅配線。 此外，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種熱式空氣流量計，其具有半導體基板、 在半導體基板上形成的電絕緣膜以及在電絕緣膜上形成的發(fā)熱電阻體及測溫電阻體，通過 除去與形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的主體部的區(qū)域?qū)陌雽w基板部分而形成空 洞，由此將形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的主體部的區(qū)域作為隔膜部，以包括隔膜部的 周緣部的方式并在其外側(cè)形成保護膜，在隔膜部的形成有發(fā)熱電阻體主體部及測溫電阻體 主體部的區(qū)域未形成保護膜，在所述熱式空氣流量計中，在與測溫電阻體主體連接的測溫 電阻體配線橫切隔膜部的周緣部的部位，所述測溫電阻體配線的線寬比所述測溫電阻體配 線的其他部分寬。 此外，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種熱式空氣流量計，其具有半導體基板、 在半導體基板上形成的電絕緣膜以及在電絕緣膜上形成的發(fā)熱電阻體及測溫電阻體，通過 除去與形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的主體部的區(qū)域?qū)陌雽w基板部分而形成空 洞，由此將形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的主體部的區(qū)域作為隔膜部，以包括隔膜部的 周緣部的方式并在其外側(cè)形成保護膜，在隔膜部的形成有發(fā)熱電阻體主體部及測溫電阻體 主體部的區(qū)域未形成保護膜，在所述熱式空氣流量計中，在與發(fā)熱電阻體主體連接的發(fā)熱 電阻體配線或者與測溫電阻體主體連接的測溫電阻體配線橫切隔膜部的周緣的部位，相對 于隔膜部的周緣斜向形成有發(fā)熱電阻體配線或者測溫電阻體配線。 此外，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種熱式空氣流量計，其具有半導體基板、 在半導體基板上形成的電絕緣膜以及在電絕緣膜上形成的發(fā)熱電阻體及測溫電阻體，通過 除去與形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的主體部的區(qū)域?qū)陌雽w基板部分而形成空
5洞，由此將形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的主體部的區(qū)域作為隔膜部，從隔膜部的外側(cè) 越過隔膜部的周緣并到隔膜部的內(nèi)側(cè)形成保護膜，在隔膜部的形成有發(fā)熱電阻體主體部及 測溫電阻體主體部的區(qū)域未形成保護膜，在所述熱式空氣流量計中，設定從隔膜部的周緣 到在隔膜部的內(nèi)側(cè)形成的保護膜的端部為止的長度，使得在隔膜部的未形成保護膜的區(qū)域 的變形能量的最小值成為比在形成有保護膜的隔膜部的周緣部的變形能量的最小值大的 值。 發(fā)明效果 根據(jù)本發(fā)明，可以防止灰塵碰撞引起的隔膜的破壞，從而可以使熱式空氣流量計 的測量元件的可靠性提高。由此，可以提供可靠性高的熱式空氣流量計。


:元件的一實施方式的圖，(a)是概略 圖1是說明在熱式空氣流量計上設置的測 俯視圖，(b)是(a)的A-A處的放大剖面圖； 圖2是表示熱式空氣流量計的一實施方式的概略構成的圖； 圖3是表示由電絕緣膜的粒子的碰撞引起的破壞的機理圖； 圖4是表示隔膜的吸收能量和到隔膜端部的距離的圖； 圖5是說明影響保護膜膜厚的配線寬度的圖； 圖6是表示影響隔膜的變形能量的保護膜的膜厚和長度的關系的圖 圖7是表示影響隔膜的最大彎曲的保護膜的膜厚的關系的圖； 圖8是表示用于使隔膜的彎曲降低的構造的圖； 圖9是適用本發(fā)明的熱式空氣流量計的一實施方式的概率俯視圖； 圖10是適用本發(fā)明的熱式空氣流量計的一實施方式的概率俯視圖 圖11是適用本發(fā)明的熱式空氣流量計的- 圖12是適用本發(fā)明的熱式空氣流量計的- 圖13是適用本發(fā)明的熱式空氣流量計的- 圖14是適用本發(fā)明的熱式空氣流量計的- 圖15是適用本發(fā)明的熱式空氣流量計的- 圖16是適用本發(fā)明的熱式空氣流量計的- 圖17是適用本發(fā)明的熱式空氣流量計的- 圖18是適用本發(fā)明的熱式空氣流量計的- 圖19是適用本發(fā)明的熱式空氣流量計的- 圖20是適用本發(fā)明的熱式空氣流量計的- 圖21是適用本發(fā)明的熱式空氣流量計的- 圖中 l-測量元件；2-半導體基板；3-電絕緣膜；4-發(fā)熱電阻體主體；4' _發(fā)熱電阻體
的配線；5-測溫電阻體主體；5a_上游側(cè)的測溫電阻體主體；5a'-上游測的測溫電阻體的
配線；5b_下游側(cè)的測溫電阻體主體；5b '-下游測的測溫電阻體的配線；6_保護膜；7_窄
幅配線；8-寬幅配線；9-清漆(varnish)的流動；10-成膜應力；ll-假寬幅配線；12-狹
縫(Slit) ;20-支承體；21-外部電路；22-吸氣通路；23_副通路；29_空洞；30_隔膜部；
-實施方式的概率俯視圖 -實施方式的概率俯視圖 -實施方式的概率俯視圖 -實施方式的概率俯視圖 -實施方式的概率俯視圖 -實施方式的概率俯視圖 -實施方式的概率俯視圖 -實施方式的概率俯視圖 -實施方式的概率俯視圖 -實施方式的概率俯視圖 -實施方式的概率俯視圖40-空氣流；45-固體粒子；
具體實施例方式以下，對于應用本發(fā)明的熱式空氣流量計進行說明。
(實施例1) 圖1 (a)是熱式空氣流量計的測量元件的概略俯視圖，(b)是(a)的A_A處的放大 剖面圖。本實施方式的熱式空氣流量計具備的測量元件l，如圖l所示，由半導體基板2、電 絕緣膜3、發(fā)熱電阻體主體4、用于測量發(fā)熱電阻體主體4的溫度的測溫電阻體主體5以及 保護電絕緣膜3的保護膜6等構成。在由單晶硅等構成的半導體基板2上形成的電絕緣膜 3是在半導體基板2上形成的具有電絕緣性和熱絕緣性的膜，例如是二氧化硅(Si02)膜或 由氮化硅(Si3N4)膜加強了的二氧化硅(Si02)膜等，在電絕緣膜5上形成有由半導體材料， 例如多晶硅、鍺、砷化鎵、鉭、鉬、鉬等形成的發(fā)熱電阻體主體4、測溫電阻體主體5等。
相對于空氣流40，在發(fā)熱電阻體主體4的上游側(cè)設置測溫電阻體主體5a，在發(fā)熱 電阻體主體4的下游側(cè)設置測溫電阻體主體5b，測溫電阻體主體5a和測溫電阻體主體5b 互相平行延伸，從而形成測溫電阻體主體5。測溫電阻體主體5a、5b隔著發(fā)熱電阻體主體4 對稱形成。此外，發(fā)熱電阻體主體4、測溫電阻體主體5也可以分別折返多次形成。并且，發(fā) 熱電阻體和測溫電阻體的構成根據(jù)測量方式而不同，這里表示其中一例。發(fā)熱電阻體主體 4的兩端部分別通過配線4'與在測量元件1的邊緣部形成的端子電極10電連接。并且， 發(fā)熱電阻體主體4及測溫電阻體主體5分別是指除去端子電極10和配線4' 、5a' 、5b' 后的發(fā)熱電阻體和測溫電阻體的主體部，也簡單地稱為發(fā)熱電阻體主體4、測溫電阻體主體 5。并且，各端子電極10和各配線4' 、5a' 、5b'是通過金或鋁等導電性材料的鍍或蒸鍍而 形成的。 與電絕緣膜3的形成有發(fā)熱電阻體主體4和測溫電阻體主體5的區(qū)域?qū)陌雽?體基板2的部分，通過各向異性蝕刻被除去至與電絕緣膜3的邊界面，從而形成空洞29，將 發(fā)熱電阻體主體4熱絕緣。因此，與電絕緣膜3的空洞29對應的部分即隔膜部30，其兩面 直接暴露在環(huán)境中。 保護膜6是具有電絕緣性且軟質(zhì)的膜，例如是由有機材料形成的膜，從電絕緣膜3 上的與空洞29的周緣部對應的區(qū)域(周緣部的稍內(nèi)側(cè)一點)到外側(cè)部分，以覆蓋的方式形 成保護膜6。在此，空洞29的周緣相當于隔膜部30的周緣30a。由于在發(fā)熱電阻體主體4 上保護膜在高溫下劣化，因此，由于測溫電阻體主體5的傳感特性與熱絕緣性一起下降，所 以沒有形成保護膜6。此外，在半導體元件1的形成各端子電極10的緣部側(cè)的電絕緣膜3 上，為了進行電連接而未形成保護膜6。 S卩，以覆蓋在除以下兩部分以外的電絕緣膜3上的 方式形成保護膜6，其一部分是與空洞29的周緣部相比更靠內(nèi)側(cè)的形成有發(fā)熱電阻體主體 4和測溫電阻體主體5的部分，另一部分是形成端子電極10的部分。 本實施方式的熱式空氣流量計，如圖2所示，具有支承測量元件1的支承體20，并 具有外部電路21等。測量元件1和外部電路21通過測量元件1的各端子電極10和外部 電路21之間的、由支承體20保護的未圖示的配線電連接。測量元件1配置在位于電子控 制燃料噴射裝置的吸氣通路22內(nèi)部的副通路23內(nèi)，外部電路21設置在吸氣通路22的外 壁面等上。
在本實施方式的熱式空氣流量計的流量測量中，在發(fā)熱電阻體主體4流過加熱電 流，使得測量發(fā)熱電阻體主體4的溫度的測溫電阻體主體5的溫度比測量空氣流40的溫度 的空氣溫度測溫電阻體(這里未圖示)的溫度高一定溫度。此時，通過比較相對于測溫電 阻體主體5對稱形成的各個發(fā)熱電阻體主體4的溫度、即與溫度對應的各個電阻值，可以檢 測空氣流的方向。例如，如果空氣流為零，則上游側(cè)的測溫電阻體主體5的溫度變?yōu)榕c下游 側(cè)的測溫電阻體的溫度相同。在圖l所示的空氣流40的方向即順流時，上游側(cè)的測溫電阻 體比下游側(cè)的測溫電阻體在空氣流40的冷卻效果上更大，上游側(cè)的測溫電阻體的溫度變 成比下游側(cè)的測溫電阻體的溫度低的值。此外，在逆流時，上游側(cè)的測溫電阻體的溫度變成 比下游側(cè)的測溫電阻體的溫度高的值。這樣，通過比較測溫電阻體的溫度、即與溫度對應的 電阻值，可以檢測空氣流40的流量和方向。并且，測溫電阻體主體5的電阻值由每個端子 電極29的端子間電壓來求得。為了將測溫電阻體主體5的測量溫度控制為比空氣溫度測 溫電阻體的測量溫度高一定溫度，根據(jù)在發(fā)熱電阻體主體4流通的加熱電流的值，算出空 氣流量。 因此，在電絕緣膜3上形成的發(fā)熱電阻體主體4中，如上述那樣，由于流通加熱電 流，所以發(fā)熱電阻體主體4被加熱到200 300°C ，不僅發(fā)熱電阻體主體4，而且電絕緣膜3、 測溫電阻體主體5等也暴露在高溫下。因此，作為構成保護膜6的有機材料，公知的是熱變 形溫度、熱變性溫度和連續(xù)使用溫度都高，并且在提供半導體微機械加工技術的制造工序 可以采用的、例如熱固化性樹脂的聚酰亞胺。 在汽車等的內(nèi)燃機的電子控制燃料噴射裝置中，由于吸入外氣，所以在成為流量 的測定對象的空氣中含有沙、鹽、其他的灰塵等固體粒子。在汽車等的內(nèi)燃機中，為了除 去被吸入的外氣中的這樣的粒子，通常具備網(wǎng)眼尺寸(mesh size)為15ym的空氣過濾器 (air filter)。但是，粒徑大于大致15 y m的粒子被空氣過濾器除去，粒徑在大致15 y m以 下的粒子則通過空氣過濾器，有時與熱式空氣流量計的測量元件1直接碰撞。因此，僅在由 脆性無機材料即二氧化硅等形成的電絕緣膜3中，粒子碰撞時的動能不可能通過隔膜部30 的變形被完全吸收，在碰撞位置產(chǎn)生局部的應力，存在電絕緣膜3破壞的情況。S卩，粒子的 動能大于電絕緣膜3的隔膜部30的變形能量、即隔膜部30能夠吸收的能量的情況下，隔膜 部30被破壞。 由軟質(zhì)的有機材料即聚酰亞胺形成的膜與二氧化硅膜相比，膜本身的能量吸收能 大。因此，在具有由聚酰亞胺形成的保護膜6的測量元件1中，不只是隔膜部30的變形，保 護膜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電絕緣膜3、即測量 元件1的破壞。 在此，在對測量元件1的粒子45的碰撞位置上，如圖3所示，存在碰撞位置A、 B、 C、 D、 E、 F這六種。碰撞位置A在與半導體基板2對應的電絕緣膜3的保護膜上，碰撞位置 B在與空洞29的周緣部對應的電絕緣膜3的保護膜部分、即在隔膜部30的周緣部的保護膜 上，碰撞位置C在與空洞29的中央部對應的電絕緣膜3即在隔膜部30的中央部上。此外， 碰撞位置D在隔膜部30的周緣部的測溫電阻體主體5等窄幅配線的保護膜上，碰撞位置E 在隔膜部30的中央部的配線上，碰撞位置F在與碰撞位置C相同的與空洞29的中央部對 應的電絕緣膜3即隔膜部30的中央部上?？斩?9及隔膜部30的周緣部包括空洞29及隔 膜部30的周緣30a，進而包括其附近部分。圖4表示粒子45碰撞在電絕緣膜3的隔膜部30上時的隔膜部30的變形能量即吸收能量。粒子45的碰撞位置越接近隔膜部30的周緣 部、即基板和空洞29的邊界部，變形能量變得越小。但是，在邊界線上由于半導體基板的影 響，變形能量提高。如圖4(a)所示，表示在有保護膜6的情況和沒有保護膜6的情況下，在 隔膜部的變形能量不同的傾向(圖中的有保護膜和沒有保護膜的線圖)。因此，在保護膜6 的邊界部，從有保護膜轉(zhuǎn)移到?jīng)]有保護膜的線圖。在圖4中，到端部的距離為0附近時變形 能量增加，其原因在于在距離0時灰塵的一部分碰撞隔膜部外側(cè)的半導體基板而由半導體 基板承受碰撞能量的一部分的緣故。 碰撞位置A在半導體基板上而與隔膜的破壞無關。如圖4 (b)所示，在碰撞位置B 成為有保護膜的狀態(tài)下的變形能量，在碰撞位置C成為沒有保護膜的狀態(tài)下的變形能量。 從而知道由半導體基板2限制的隔膜部30的周緣部即碰撞位置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的碰撞而造成的破壞。由于在隔膜部30的中 央部的變形能量大于粒子45的動能，所以即使在隔膜部30的中央部不形成保護膜6，粒子 45對碰撞位置C附近的碰撞引起的隔膜部30的破壞也很難發(fā)生。因此，通過形成由聚酰亞 胺形成的保護膜6來覆蓋隔膜部30的周緣部的、從與粒子45的動能相比隔膜部30的變形 能量更小的區(qū)域到外側(cè)的電絕緣膜3，由此，防止粒子45的碰撞引起的電絕緣膜3的隔膜 部30的破壞。在有測溫電阻體的配線5a' 、5b'的隔膜部的周緣部即碰撞位置D，保護膜 6的厚度薄，成為圖4(b)中由虛線表示的厚度^處的變形能量。與不存在測溫電阻體的隔 膜的周緣部30a相比，變形能量變小。但是，在沒有保護膜6的碰撞位置E、 F處，成為與碰 撞位置C相同的變形能量。由于測溫電阻體是窄幅配線，所以隔膜的變形能量對測溫電阻 體的有無幾乎沒有影響。 采用旋涂(spin coat)法涂敷清漆(varnish)后通過加熱進行脫水縮合來形成保 護膜6。如圖5(a)所示，判明了在是測溫電阻體的配線5a' 、5b'這樣的窄幅配線7(配線 寬度W》的情況下，粘性低的清漆向四周形成清漆的流動9，窄幅配線7上的清漆變薄為t2。 如圖5(b)所示，判明了作為寬幅配線8(配線寬度W8、Ws〉W》使配線寬度變長，在此作用 下，可以防止清漆向周圍流動，并可以維持配線上的保護膜的厚度使之與無配線的部位的 厚度、相同。例如，寬幅配線的線寬度優(yōu)選是膜厚的5倍以上。 通過令保護膜6的厚度變厚，可以使隔膜的耐灰塵性提高。如上述那樣作為設計 規(guī)格，通過確定灰塵的大小和速度，可以算出灰塵的動能。如圖4所示變形能量最小的部位 是隔膜周緣部且存在測溫電阻體的部位。因此，作為保護膜6的厚度，如圖6(a)所示，需要 設定保護膜的膜厚tb以上的膜厚，使得在該隔膜的周緣部且存在測溫電阻體的配線5a'、 5b'的部位的變形能量成為大于上述的灰塵的動能的值。這樣，可以求出保護膜6的最低 膜厚。當保護膜6的膜厚變厚時，如以下所示，例舉出保護膜6的成膜應力引起的隔膜的彎 曲、因保護膜6的熱傳導性使得熱絕緣性的下降引起的傳感特性下降的課題。因此，優(yōu)選在 不受這些影響的范圍使保護膜6的膜厚變厚。 通過將一側(cè)保護膜6的距離周緣30a的長度變長，可以使隔膜的耐灰塵性提高。如 上述那樣作為設計規(guī)格設定與灰塵的動能對應的變形能量的最小值。如圖4所示在保護膜 6的邊界部，從有保護膜轉(zhuǎn)移到?jīng)]有保護膜的線圖。在該轉(zhuǎn)移點處的變形能量，是在沒有保 護膜的區(qū)域的變形能量的最小值。因此，如圖6(b)所示，優(yōu)選將距離周緣30a的長度設為 L以上的長度，使得在電絕緣膜3的隔膜部周緣部內(nèi)側(cè)的未形成保護膜6而形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的區(qū)域的變形能量的最小值，大于在形成于隔膜周緣部的保護膜的變形 能量的最小值。由于隔膜的耐灰塵性能由變形能量的最小值決定，所以即使保護膜6的長 度是其以上的長度，也沒有效果。進而，當保護膜6的長度過長時，保護膜6將覆蓋測溫電 阻體主體5，熱絕緣性下降，傳感特性也下降。此外，由于保護膜6接近發(fā)熱電阻體主體4， 所以從保護膜6的耐熱溫度的觀點來看，并不優(yōu)選。 在本實施例中，保護膜6從隔膜部30的外側(cè)越過隔膜部30的周緣30a而形成至 隔膜部30的內(nèi)側(cè)，而并沒有形成于隔膜部30的形成有發(fā)熱電阻體主體4及測溫電阻體主 體5的區(qū)域，設定從隔膜部30的周緣30a到在隔膜部30的內(nèi)側(cè)形成的保護膜6的端部為 止的長度，使得在隔膜部30的未形成保護膜6的區(qū)域的變形能量的最小值大于在形成有保 護膜6的隔膜部30的周緣部的變形能量的最小值。 圖7表示影響由保護膜6的成膜應力引起的隔膜的最大彎曲的保護膜6的長度和 膜厚的關系。當保護膜6的厚度變厚時，因成膜應力的影響，引起傳感的性能變化、可靠性 下降。例如，聚酰亞胺保護膜是通過在涂敷后通過加熱進行脫水縮合而形成的。在加熱后通 過恢復到常溫，在保護膜6上產(chǎn)生拉伸的成膜應力。如果與形成隔膜的具有電絕緣性和熱 絕緣性的膜、例如二氧化硅(Si02)膜或由氮化硅(Si3N4)膜加強了的二氧化硅(Si02)膜等 進行比較，則例如聚酰亞胺保護膜的成膜應力小。但是，由于保護膜6的膜厚前后大了一位 數(shù)，而且由于從隔膜的彎曲的中立軸分開，所以隔膜的彎曲會影響到保護膜6的成膜應力。 如圖6所示，隨著保護膜6的長度1變長，此外，隨著膜厚t變厚，隔膜最大彎曲變大。
通過在保護膜6上設置狹縫12，可以使拉伸的成膜應力引起的彎曲減少。如圖 8(a)所示，狹縫12可以形成在隔膜邊界線(周緣30a)的外側(cè)的半導體基板2上。在邊界 線的內(nèi)側(cè)形成狹縫12的情況下，在狹縫12區(qū)域，灰塵的變形能量下降。狹縫12的制作工 序與隔膜部30內(nèi)側(cè)的未形成保護膜6的區(qū)域的制作工序相同，可以統(tǒng)一制作。此外，如圖 8(b)所示，可以取代狹縫12，在隔膜邊界線的外側(cè)的半導體基板上形成窄幅配線7。如圖 5(a)所示，判明了窄幅配線7上的保護膜6的厚度變薄。此外，如圖8(c)所示，在跨過隔膜 邊界線形成寬幅配線8的情況下，如圖5(b)所示，雖然寬幅配線8上的保護膜的厚度不會 變薄，但由于寬幅配線8與保護膜6相比彎曲剛性大，所以有降低保護膜6的因成膜應力引 起的彎曲的效果。此外，即使配置壓縮的成膜應力的寬幅配線，也可以減輕彎曲。
在通過由有機材料構成的保護膜6來覆蓋電絕緣膜3的隔膜部30的周緣部的構 造中，存在隔膜上的電阻體配線4' 、5'橫切隔膜部30的周緣部的構造，例如在測溫電阻 體的配線5a' 、5b'等窄幅配線橫切隔膜部30的周緣部的部位，灰塵碰撞性能下降。該灰 塵碰撞性能的下降的原因是在窄幅的配線5a' 、5b'上形成的保護膜6的厚度變薄，保護 膜6能夠吸收的灰塵的動能下降。通過防止在窄幅配線上形成的保護膜6的厚度變薄，隔 膜的耐灰塵性能提高。 與配置于未形成保護膜6的區(qū)域的發(fā)熱電阻體主體4或者測溫電阻體主體5連接 的發(fā)熱電阻體配線4'或者測溫電阻體配線5'的至少隔膜部30的周緣部被橫切的部位， 并列形成有未被電連接的假寬幅配線11。由此，配線間的空隙消失，可以將多個配線組看 作一個寬幅配線，如圖5(b)所示，能夠抑制清漆的流動。此外，假寬幅配線11的形狀，如圖 9所示可以是矩形，但如圖10所示，通過相對于隔膜邊界線斜向交叉，則具有使耐灰塵性提 高的效果。由于隨著配線和隔膜邊界線所成角度接近180度，構造的特異性變小且應力集
10中也變小，所以認為耐灰塵性提高。此外，如圖ll所示，通過配置配線和隔膜邊界線所成角
度為銳角的假寬幅配線ll，具有使耐灰塵性提高的效果。由于隨著配線和隔膜邊界線所成
角度接近O度，被配線和隔膜邊界線夾著的區(qū)域的薄膜隔膜的剛性增大，所以在本構造中
認為耐灰塵性提高。此外，只要相對于隔膜邊界線斜向交叉，即使在通過蝕刻空洞29形成
隔膜時尺寸有差異，也具有可以得到相同效果的優(yōu)點。此外，如圖12所示，即使將測溫電阻
體的配線5a' 、5b'那樣的窄幅配線相對于隔膜邊界線斜向配置，也具有效果。通過斜向配
置配線，可以期待對于隔膜邊界線在外觀上的配線寬度變寬的效果。如圖5所示，由于配線
變得越寬，清漆向四周流動越困難，所以在本構造中認為隔膜的耐灰塵性提高。 在上述實施例中，雖然僅在保護膜6的膜厚變薄的配置有窄幅配線的附近配置假
寬幅配線ll，但假寬幅配線11具有確保保護膜6的膜厚的效果和加強隔膜部30的周緣部
的效果。 在圖13中，與配置在未形成保護膜6的區(qū)域的發(fā)熱電阻體主體4或者測溫電阻體 主體5連接的發(fā)熱電阻體配線4'或者測溫電阻體配線5的至少隔膜部30的周緣部被橫 切，在包含所述橫切的部位在內(nèi)的隔膜的邊并列形成有未電連接的寬幅配線8。不是僅在窄 幅配線的周圍配置假寬幅配線ll，如圖13所示在遍及隔膜一邊形成的情況下，假寬幅配線 11的端部在隔膜的外側(cè)的半導體基板2上，因制造時的不均即使在保護膜6變薄的情況下， 也具有變形能量不會下降的優(yōu)點。發(fā)熱電阻體配線4'是比較窄幅配線的情況下，例如，如 圖14所示可以在隔膜的三邊并列形成寬幅配線。進而，如圖15所示，也可以在隔膜的整面 上并列形成未電連接的假寬幅配線11。寬幅配線與保護膜相比，剛性高一位以上，通過寬幅 配線的形成，耐灰塵性能得到提高，并且在該構造中由于可以使保護膜6的膜厚變薄，所以 還具有抑制上述的保護膜6的成膜應力引起的隔膜的彎曲的效果。 在上述實施例中，為了抑制窄幅配線上的保護膜6流動而使得保護膜6在窄幅配 線上變薄，提出將假寬幅配線11與發(fā)熱電阻體配線4'或者測溫電阻體配線5'并列形成。 為了防止窄幅配線上的保護膜6流動，不一定需要假寬幅配線11。例如，發(fā)熱電阻體配線 4'或者測溫電阻體配線5'可以是不同的材料，不一定需要導電性。因此，在橫切隔膜部 30的周緣部的部位，與發(fā)熱電阻體配線4'或者測溫電阻體配線5'并列，設置從電絕緣膜 3凸出形成的膜構成部即可。此時，凸出形成的膜構成部與發(fā)熱電阻體配線4'或者測溫電 阻體配線5'形成在層疊膜構造的相同的層內(nèi)。 在假寬幅配線11中，由于材料具有導電性，所以優(yōu)選在發(fā)熱電阻體配線4'或者 測溫電阻體配線5'之間具有微小的間隔來配置，但是如果是與發(fā)熱電阻體配線4'或者 測溫電阻體配線5'不同的材料，則可以與發(fā)熱電阻體配線4'或者測溫電阻體配線5'接 觸設置。 通過將突出形成的膜構成部做成材料與發(fā)熱電阻體配線4'或者測溫電阻體配線 5'相同的假配線，可以通過與發(fā)熱電阻體配線4'及測溫電阻體配線5'相同的工藝形成 凸出形成的膜構成部，所以位置及形狀精度變高，制造變?nèi)菀?，并且制造成本也可以降低?
并且，所謂假配線，是指由與發(fā)熱電阻體配線4'或測溫電阻體配線5'相同的材 料、或者具有導電性的材料構成，并且不被電連接的膜。此外，是否被電連接可以通過如下 方式進行區(qū)別是否流通電流，或者是否取出某種電信號。即，即使與電源線連接，但只要是 作為電路不關閉并且無電流流通的結(jié)構，或者是不取出電信號的結(jié)構，就不會變成電連接。
11[OO73](實施例2) 本發(fā)明的其他的實施例如圖16所示。不使用假寬幅配線11，即使通過配置使發(fā)熱 電阻體的配線4'、測溫電阻體的配線5a' 、5b'本身局部變寬的寬幅配線，也可以得到相 同的效果。但是，發(fā)熱電阻體的配線4'的寬度為了減小電阻值而相比現(xiàn)有技術變寬，所以 將測溫電阻體的配線5a' 、5b'的寬度變寬尤其有效。 由于熱式空氣流量計使用測溫電阻體主體5的電阻值變化來測量流量，所以需要 正確把握電阻值。與測溫電阻體的配線5a' 、5b'整體的長度相比，寬幅配線8部分足夠 短，可以忽略寬幅配線8的影響。此外，局部變寬的配線的形狀，如圖15所示可以為矩形， 但如圖17、圖18所示通過相對于隔膜邊界線斜向交叉，具有使耐灰塵性提高的效果。由于 隨著配線和隔膜邊界線所成角度接近180度，構造的特異性變小且應力集中也變小，所以 認為耐灰塵性提高。此外，如圖19、圖20所示，通過配置配線和隔膜邊界線所成角度為銳角 的局部變寬的寬幅配線8，具有使耐灰塵性提高的效果。由于隨著配線和隔膜邊界線所成角 度接近O度，被配線和隔膜邊界線夾著的區(qū)域的薄膜隔膜的剛性增大，所以在被構造中認 為耐灰塵性提高。這里圖17、圖19表示局部變寬的一對配線的形狀，內(nèi)側(cè)構成為配線和隔 膜邊界線所成角度為90度，相反的外側(cè)構成為配線和隔膜邊界線所成角度為鈍角或者銳 角。 一對配線可以看作一個寬幅配線，如圖5所示，由于配線變得越寬，清漆向周圍流動越 困難，所以在本構造中認為隔膜的耐灰塵性提高。此外，只要相對于隔膜邊界線斜向交叉， 即使在通過蝕刻空洞29而形成隔膜時尺寸有差異，也具有可以得到相同的效果的優(yōu)點。如 圖21所示，也可以并用假寬幅配線11和寬幅配線8。 在本實施方式中，作為形成保護膜6的有機材料適用聚酰亞胺，但即使形成其他 的有機材料，例如聚酰胺_酰亞胺、聚苯硫醚、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚砜、聚酰胺、聚丙烯等 的保護膜6，也可以得到相同的效果。但是，作為保護膜15使用的有機材料，只要考慮測量 元件1暴露的環(huán)境條件或電阻體等的發(fā)熱溫度，此外，考慮保護膜6的制造方法或需要的膜 厚等，可以適當選擇。進而，在本實施方式中，說明了關于設置在汽車等的內(nèi)燃機的電子控 制燃料噴射裝置上的用于測量吸入空氣量的熱式空氣流量計，但本發(fā)明不僅限于此，可以 適用于各種用途的熱式空氣流量計。
權利要求
一種熱式空氣流量計，其具有半導體基板、在半導體基板上形成的電絕緣膜以及在電絕緣膜上形成的發(fā)熱電阻體及測溫電阻體，通過除去與形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的主體部的區(qū)域?qū)陌雽w基板部分而形成空洞，由此將形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的主體部的區(qū)域作為隔膜部，以包括隔膜部的周緣部的方式并在其外側(cè)形成保護膜，在隔膜部的形成有發(fā)熱電阻體主體部及測溫電阻體主體部的區(qū)域未形成保護膜，所述熱式空氣流量計的特征在于，在與發(fā)熱電阻體主體連接的發(fā)熱電阻體配線或者與測溫電阻體主體連接的測溫電阻體配線橫切隔膜部的周緣部的部位，與所述發(fā)熱電阻體配線或者所述測溫電阻體配線并列設置有從所述電絕緣膜凸出形成的膜構成部。
2. 如權利要求l所述的熱式空氣流量計，其特征在于，所述膜構成部是未被電連接的配線，并且該配置由與所述發(fā)熱電阻體配線或者所述測溫電阻體配線相同的材料形成。
3. 如權利要求2所述的熱式空氣流量計，其特征在于，與所述發(fā)熱電阻體配線或者所述測溫電阻體配線并列形成的、未被電連接的配線的線寬，比與所述配線鄰接的所述發(fā)熱電阻體配線或者所述測溫電阻體配線的線寬寬。
4. 如權利要求l所述的熱式空氣流量計，其特征在于，在包含所述發(fā)熱電阻體配線或者所述測溫電阻體配線橫切隔膜部的周緣部的部位在內(nèi)的隔膜部的一邊或者全部邊，至少除形成有所述發(fā)熱電阻體配線及所述測溫電阻體配線的部分以外，在邊全體形成有未被電連接的配線。
5. 如權利要求2所述的熱式空氣流量計，其特征在于，未被電連接的配線以斜向橫切隔膜部的周緣部的方式形成。
6. 如權利要求l所述的熱式空氣流量計，其特征在于，在形成有保護膜的區(qū)域，在比隔膜部的周緣更靠外側(cè)的位置，沿隔膜部的周緣在保護膜上形成有狹縫。
7. 如權利要求l所述的熱式空氣流量計，其特征在于，在形成有保護膜的區(qū)域，在比隔膜部的周緣更靠外側(cè)的位置，沿隔膜部的周緣形成有未被電連接的窄幅配線。
8. —種熱式空氣流量計，其具有半導體基板、在半導體基板上形成的電絕緣膜以及在電絕緣膜上形成的發(fā)熱電阻體及測溫電阻體，通過除去與形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的主體部的區(qū)域?qū)陌雽w基板部分而形成空洞，由此將形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的主體部的區(qū)域作為隔膜部，以包括隔膜部的周緣部的方式并在其外側(cè)形成保護膜，在隔膜部的形成有發(fā)熱電阻體主體部及測溫電阻體主體部的區(qū)域未形成保護膜，所述熱式空氣流量計的特征在于，在與測溫電阻體主體連接的測溫電阻體配線橫切隔膜部的周緣部的部位，所述測溫電阻體配線的線寬比所述測溫電阻體配線的其他部分寬。
9. 一種熱式空氣流量計，其具有半導體基板、在半導體基板上形成的電絕緣膜以及在電絕緣膜上形成的發(fā)熱電阻體及測溫電阻體，通過除去與形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的主體部的區(qū)域?qū)陌雽w基板部分而形成空洞，由此將形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的主體部的區(qū)域作為隔膜部，以包括隔膜部的周緣部的方式并在其外側(cè)形成保護膜，在隔膜部的形成有發(fā)熱電阻體主體部及測溫電阻體主體部的區(qū)域未形成保護膜，所述熱式空氣流量計的特征在于，在與發(fā)熱電阻體主體連接的發(fā)熱電阻體配線或者與測溫電阻體主體連接的測溫電阻體配線橫切隔膜部的周緣的部位，相對于隔膜部的周緣斜向形成有發(fā)熱電阻體配線或者測溫電阻體配線。
10. —種熱式空氣流量計，其具有半導體基板、在半導體基板上形成的電絕緣膜以及在電絕緣膜上形成的發(fā)熱電阻體及測溫電阻體，通過除去與形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的主體部的區(qū)域?qū)陌雽w基板部分而形成空洞，由此將形成有發(fā)熱電阻體及測溫電阻體的主體部的區(qū)域作為隔膜部，從隔膜部的外側(cè)越過隔膜部的周緣并到隔膜部的內(nèi)側(cè)形成保護膜，在隔膜部的形成有發(fā)熱電阻體主體部及測溫電阻體主體部的區(qū)域未形成保護膜，所述熱式空氣流量計的特征在于，設定從隔膜部的周緣到在隔膜部的內(nèi)側(cè)形成的保護膜的端部為止的長度，使得在隔膜部的未形成保護膜的區(qū)域的變形能量的最小值成為比在形成有保護膜的隔膜部的周緣部的變形能量的最小值大的值。
全文摘要
提供一種熱式空氣流量計，其要解決的問題是在用由有機材料形成的保護膜覆蓋電絕緣膜的隔膜部的周緣部的構造中，隔膜上的電阻體配線存在橫切隔膜周緣部的構造，在該測溫電阻體等窄幅配線橫切隔膜周緣部的部位，保護膜的厚度變薄，灰塵碰撞性能下降。為解決該問題，在與發(fā)熱電阻體主體(4)連接的發(fā)熱電阻體配線(4′)或者與測溫電阻體主體(5a，5b)連接的測溫電阻體配線(5a′，5b′)橫切隔膜部(30)的周緣(30a)的部位，與發(fā)熱電阻體配線(4′)或者測溫電阻體配線(5a′，5b′)并列設置從電絕緣膜(3)突出形成的膜構成部(11)。
文檔編號G01F1/69GK101713676SQ20091016577
公開日2010年5月26日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權日2008年9月30日
發(fā)明者保川彰夫, 半澤惠二, 南谷林太郎 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會社