氣流傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種使用熱敏電阻等感熱元件來測量空氣等氣流流量的氣流傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為測量空氣等氣流的氣流傳感器，以往，例如專利文獻(xiàn)1中記載有具備相對于 空氣流路中流通的空氣流線成正交配置的旁通流路、及配設(shè)于該旁通流路內(nèi)并測定空氣流 路的空氣流量的感測部的空氣流量測定裝置。該空氣流量測定裝置中，以相對于流過空氣 流路的空氣的流線，在旁通流路的流通方向的平面方向傾斜配置感測部中的空氣溫度測定 元件的熱敏電阻與1對引線部件。并且，如圖18的（a)所示，上述熱敏電阻使用將一對引 線部件109接合于圓柱狀的熱敏電阻108上的熱敏電阻。
[0003] 并且，專利文獻(xiàn)2中記載有具備內(nèi)部具有測定風(fēng)道的風(fēng)道管、配置于測定風(fēng)道中 的由溫度依存型電阻元件所構(gòu)成的風(fēng)速傳感器、及隔著風(fēng)速傳感器配置的兩個溫度傳感器 的風(fēng)向風(fēng)速儀。如圖18的（b)所示，該風(fēng)向風(fēng)速儀中，使用大致球狀的熱敏電阻110等作 為溫度依存型電阻元件。
[0004] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2010-181354號公報(bào)
[0005] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2003-75461號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 上述以往的技術(shù)中留有以下課題。
[0007] 如圖18所示，上述以往的氣流傳感器使用圓柱狀的熱敏電阻108或大致球狀的熱 敏電阻110,由于熱敏電阻本身的體積大，因此有熱容量大且響應(yīng)性低的缺點(diǎn)。因此，尤其對 于弱氣流時(shí)或急劇的氣流變化會使測定精度降低。并且，由于熱敏電阻的體積大，因此熱敏 電阻周邊的氣流紊亂，由此也有測定精度下降的問題。
[0008] 本發(fā)明是鑒于前述的課題而完成的，其目的在于提供一種響應(yīng)性優(yōu)異且氣流難以 紊亂、可高精度測定的氣流傳感器。
[0009] 本發(fā)明為解決上述課題而采用了以下結(jié)構(gòu)。即，第1發(fā)明所涉及的氣流傳感器具 備：測定用感熱元件，設(shè)置在作為測定對象的氣體所流通的風(fēng)道內(nèi)；及支承機(jī)構(gòu)，在所述風(fēng) 道內(nèi)支承所述測定用感熱元件，所述測定用感熱元件具備：絕緣性薄膜；薄膜熱敏電阻部， 以熱敏電阻材料形成于該絕緣性薄膜的表面上；一對梳狀電極，在所述薄膜熱敏電阻部上 側(cè)及下側(cè)的至少一方具有多個梳齒部且相互對置并以金屬形成圖案；及一對圖案電極，與 所述一對梳狀電極連接并在所述絕緣性薄膜的表面上形成圖案，所述支承機(jī)構(gòu)使所述絕緣 性薄膜的平面方向相對于所述風(fēng)道內(nèi)的氣流方向平行地配置。
[0010] 該氣流傳感器中，由于測定用感熱元件在絕緣性薄膜上具備薄膜熱敏電阻部，支 承機(jī)構(gòu)使絕緣性薄膜的平面方向相對于風(fēng)道內(nèi)的氣流方向平行地配置，因此通過沿著氣流 設(shè)置薄的薄膜型的測定用感熱元件，不會使氣流紊亂，并且熱容量小，可獲得優(yōu)異的響應(yīng)性 與高的測定精度。
[0011] 根據(jù)第1發(fā)明所述的第2發(fā)明的氣流傳感器中，所述支承機(jī)構(gòu)具備板狀的一對測 定用引線框架，該測定用引線框架的前端部與一對所述圖案電極連接，該測定用引線框架 支承所述絕緣性薄膜，所述一對測定用引線框架的平面方向相對于所述風(fēng)道內(nèi)的氣流方向 平行地配置。
[0012] 即，該氣流傳感器中，一對測定用引線框架的平面方向相對于風(fēng)道內(nèi)的氣流方向 平行地配置，因此板狀的測定用引線框架沿著氣流設(shè)置，從而能夠極力降低由測定用引線 框架所引起的氣流紊亂。
[0013] 根據(jù)第1或第2發(fā)明所述的第3發(fā)明的氣流傳感器中，具備位于能夠測定所述風(fēng) 道的氣體溫度的位置且與所述測定用感熱元件分開設(shè)置的補(bǔ)償用感熱元件、及覆蓋該補(bǔ)償 用感熱元件且遮擋所述氣流的罩部件。
[0014] S卩，該氣流傳感器中，由于具備補(bǔ)償用感熱元件及包圍該補(bǔ)償用感熱元件且遮擋 氣流的罩部件，因此能夠通過以不會受到氣流直接碰觸的影響的方式以罩部件包圍的補(bǔ)償 用感熱元件測定氣流的氣體溫度而進(jìn)行溫度補(bǔ)償，還能夠以高精度進(jìn)行測定。另外，通過使 補(bǔ)償用感熱元件及罩部件與測定用感熱元件分開設(shè)置，從而能夠以不使測定用感熱元件周 圍的氣流紊亂的方式進(jìn)行測定。
[0015] 根據(jù)第1至第3發(fā)明中任一個所述的第4發(fā)明的氣流傳感器中，所述薄膜熱敏電 阻部是由以通式：TixAlyNz(0. 70 <y/(x+y) < 0? 95,0. 4 <z< 0? 5，x+y+z= 1)表示的金 屬氮化物所構(gòu)成，其結(jié)晶結(jié)構(gòu)為六方晶系的纖鋅礦型的單相。
[0016] 本發(fā)明人們著眼于氮化物材料中的A1N系，進(jìn)行積極研宄的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)作為絕緣 體的A1N雖難以獲得最佳的熱敏電阻特性（B常數(shù)：1000~6000K左右），但通過以提高導(dǎo) 電的特定金屬元素置換A1部分，并且作為特定的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，在非燒成條件下即可獲得良好 的B常數(shù)與耐熱性。
[0017] 因此，本發(fā)明是由上述見解獲得的，由于薄膜熱敏電阻部是由以通式： TixAlyNz(0. 70彡y/(x+y)彡0? 95,0. 4彡z彡0? 5,x+y+z= 1)表示的金屬氮化物所構(gòu)成， 其結(jié)晶結(jié)構(gòu)為六方晶系的纖鋅礦型的單相，因此在非燒成條件下即可獲得良好的B常數(shù)并 且具有較高的耐熱性。
[0018] 另外，上述"yAx+y) "（即，AV(Ti+Al))小于0. 70時(shí)，無法獲得纖鋅礦的單相，而 成為與NaCl型相的共存相或僅NaCl型相的相，無法獲得充分的高電阻與高B常數(shù)。
[0019] 并且，上述、八計(jì)7)"（目卩41八!1+41))超過0.95時(shí)，由于電阻率非常高，且顯示 極高的絕緣性，因此無法作為熱敏電阻材料而適用。
[0020] 并且，上述"Z"（即，NATi+Al+N))小于0. 4時(shí)，金屬的氮化量少，因此無法獲得纖 鋅礦型的單相，且無法獲得充分的高電阻與高B常數(shù)。
[0021] 而且，上述"z"（S卩，NATi+Al+N))超過0.5時(shí)，無法獲得纖鋅礦型的單相。這是 因?yàn)槔w鋅礦型的單相中氮位置上無缺陷時(shí)的化學(xué)計(jì)量比SNATi+Al+N) = 0.5。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明發(fā)揮了以下效果。
[0023] 即，根據(jù)本發(fā)明所涉及的氣流傳感器，由于測定用感熱元件在絕緣性薄膜上具備 薄膜熱敏電阻部，支承機(jī)構(gòu)使絕緣性薄膜的平面方向相對于風(fēng)道內(nèi)的氣流方向平行地配 置，因此通過沿著氣流設(shè)置薄的薄膜型測定用感熱元件，可以不使氣流紊亂，并且熱容量 小，可獲得優(yōu)異的響應(yīng)性與高的測定精度。
[0024] 而且，對薄膜熱敏電阻部由以通式：TixAlyNz(0. 70彡yAx+y)彡0. 95， 0. 4 <z< 0. 5,x+y+z= 1)表示的金屬氮化物所構(gòu)成，其結(jié)晶結(jié)構(gòu)為六方晶系的纖鋅礦型 的單相的材料，由此在非燒成條件下即可獲得良好的B常數(shù)并且獲得較高的耐熱性。
【附圖說明】
[0025] 圖1是表示本發(fā)明所涉及的氣流傳感器的一實(shí)施方式中，設(shè)置于風(fēng)道的狀態(tài)的側(cè) 視圖（a)及主視圖（b)。
[0026] 圖2是表示本實(shí)施方式中氣流傳感器的立體圖。
[0027] 圖3是表示本實(shí)施方式中測定用感熱元件及補(bǔ)償用感熱元件的俯視圖及A-A線剖 視圖。
[0028] 圖4是表示本實(shí)施方式中熱敏電阻用金屬氮化物材料的組成范圍的Ti-Al-N系三 元系相圖。
[0029] 圖5是表示本實(shí)施方式中薄膜熱敏電阻部形成工序的俯視圖及B-B線剖視圖。 [0030] 圖6是表示本實(shí)施方式中電極形成工序的俯視圖及C-C線剖視圖。
[0031] 圖7是表示本實(shí)施方式中保護(hù)膜形成工序的俯視圖及D-D線剖視圖。
[0032] 圖8是表示本發(fā)明所涉及的氣流傳感器的實(shí)施例中氣流速度與散熱常數(shù)（相對于 氣流速度Om/sec時(shí)的散熱常數(shù)的散熱常數(shù)的相對值）之間關(guān)系的圖表。
[0033] 圖9是表示本發(fā)明所涉及的氣流傳感器的實(shí)施例中熱敏電阻用金屬氮化物材料 的膜評價(jià)用元件的主視圖及俯視圖。
[0034] 圖10是表示本發(fā)明所涉及的實(shí)施例及比較例中25°C電阻率與B常數(shù)之間