熱的に分離される開口部を備えるセンサブリッジ
【課題】基板上に支持されるセンサブリッジを備えるセンサに関する。感度および／またはダイナミックレンジを増加させるのを助けるために、電力消費を低減し、および／またはセンサの性能特性を改善する。
【解決手段】多数の熱的に隔離する開口部（３４、３６、３８、４０、４２、４４）がセンサブリッジに設けられ、センサブリッジ（３２）を基板（２０）から熱的に隔離する。加熱要素（２６）、上流センサ要素（２２）、および／または下流センサ要素（２４）がセンサブリッジ（３２）上に設けられる。複数の開口部（３４、３６、３８、４０、４２、４４）がセンサブリッジ（３２）を通って延び、加熱要素（２６、上流および下流のセンサ要素（２２、２４）を基板（２０）および／または互いから熱的に隔離する。複数の開口部（３４、３６、３８、４０、４２、４４）は、実質的に、丸い形状、長円形、矩形、および／または他の好適な形状とすることができる。
【解決手段】多数の熱的に隔離する開口部（３４、３６、３８、４０、４２、４４）がセンサブリッジに設けられ、センサブリッジ（３２）を基板（２０）から熱的に隔離する。加熱要素（２６）、上流センサ要素（２２）、および／または下流センサ要素（２４）がセンサブリッジ（３２）上に設けられる。複数の開口部（３４、３６、３８、４０、４２、４４）がセンサブリッジ（３２）を通って延び、加熱要素（２６、上流および下流のセンサ要素（２２、２４）を基板（２０）および／または互いから熱的に隔離する。複数の開口部（３４、３６、３８、４０、４２、４４）は、実質的に、丸い形状、長円形、矩形、および／または他の好適な形状とすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全体として、基板上に支持されたセンサブリッジを備えるセンサに関し、より具体的には、センサブリッジの基板からの熱分離を増加させるための方法および構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
フローセンサおよび他のタイプのセンサのようないくつかのタイプのセンサは、基板上に支持されるセンサブリッジを含む。そのようなセンサは、多数の用途に用いることができ、たとえば、医療用途、工業プロセス用途、商業用途、軍事用途、燃焼制御用途、飛行制御用途、研究用途、気象監視用途、および他の用途を含む。いくつかの例において、そのようなセンサは、センサブリッジ上に配置されるヒーターおよび／または１つ以上の熱センサを含むことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本開示は、全体として、基板上に支持されるセンサブリッジを備えるセンサに関する。本開示によれば、感度および／またはダイナミックレンジを増加させるのを助けるために、電力消費を低減し、および／またはセンサの性能特性を改善するのを助けるために、１つ以上の開口部がセンサブリッジ内に設けられ、これは、センサブリッジを基板から熱的に分離するのを助けることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
図示された一実施形態において、流体流れを検出するフローセンサが開示される。フローセンサはここでは主な例として使用されるが、本開示は、他のタイプのセンサ、特に、基板上に支持されるセンサブリッジを含む他のタイプのセンサにも応用できることを理解されたい。図示されたフローセンサは、基板上に支持されるブリッジを備えることができ、基板は頂部表面、および頂部表面から基板内に延びる凹部を備える。凹部は、上流側、下流側、第１側部、および第２側部を備えることができる。フローセンサの使用中、流体流れは、上流側から下流側に向かって流れることができる。この例において、フローセンサのブリッジは、第１側部から第２側部へ凹部にわたって延びることができる。フローセンサは、ブリッジ上に設けられる加熱素子、加熱素子の上流側に隣接して設けられる第１センサ素子、加熱素子の下流側に隣接して設けられる第２センサ素子を含むことができる。
【０００５】
複数の開口部はブリッジを通って延びることができる。複数の開口部は、凹部の第１側部および／または第２側部に隣接する位置に間隔を隔てて配置することができる。いくつかの場合、フローセンサは、複数の開口部を含むことができ、これは、ブリッジを通って延び、凹部の第１側部と第２側部との間で間隔を隔てて配置され、また、加熱素子と第１センサ素子および／または第２センサ素子との間に配置することができる。いくつかの場合、複数の開口部は、線形アレイ（規則的または不規則）に間隔を隔てて配置することができる。複数の開口部は、実質的に円形、長円形、矩形、および／または他の適当な形状とすることができる。
【０００６】
上述の概要は、本開示に特有の革新的な特徴のいくつかの理解を容易にするために提供され、完全な説明であることを意図していない。本開示の完全な理解は、明細書、特許請求の範囲、図面、要約を全体として考慮することにより得ることができる。
【０００７】
添付図面とともに本開示の様々な図示された実施形態の詳細な説明を参照することにより、本開示をより完全に理解することができる。添付図面は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】流体流れの流体流れ速度を測定するためのフローセンサの一実施形態を示す概略図である。
【図２】流体流れの流体流れ速度を測定するための熱フローセンサアセンブリの一実施形態を示す概略図である。
【図３】流体流れの流れ速度を測定する熱フローセンサの一実施形態の断面図である。
【図４】図３に示される熱フローセンサの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の説明は、いくつかの図面を通して同様の要素に同様の符号が付されている図面を参照して読まれたい。詳細な説明および図面は、本来的に説明のためのものであるいくつかの実施形態を示している。
【００１０】
図１は、流体流れ１２における流体の流体流れ速度を測定するためのフローセンサの概略図である。「流体」との語は、本明細書において、用途に応じてガスの流れまたは液体の流れを意味する。また、フローセンサは、本明細書において主たる例として用いられ、本開示は他のタイプのセンサにも適用でき、特に、基板上に支持されるセンサブリッジを含む他のタイプのセンサに用いることができることを理解されたい。
【００１１】
図１に示される実施形態において、フローセンサ１０は、流体および／または流体流れ１４の１つ以上の特性（たとえば熱伝導性）を測定するために、流体流れ１２に隣接して配置することができる。たとえば、フローセンサ１０は、所望により、１つ以上の熱センサ（たとえば図２参照）、圧力センサ、音響センサ、光学センサ、ピトー管、および／または任意の他の適当なセンサまたはセンサの組み合わせを用いて、流体流れ１４の質量流れおよび／または速度を測定することができる。いくつかの場合、流れセンサ１０は、マイクロブリッジまたはMicrobrick（商標）センサアセンブリ、本願の出願人より入手できるマイクロセンサとすることができる。しかし、これは必要的というわけではない。流体流れ１４の質量流れおよび／または速度を測定するのに適合的ないくつかの方法およびセンサ構成が開示され、たとえば、米国特許第４４７８０７６号明細書、４４７８０７７号明細書、４５０１１４４号明細書、４５８１９２８号明細書、４６５１５６４号明細書、４６８３１５９号明細書、４９９４０３５明細書、５０５０４２９号明細書、６１６９９６５号明細書、６２２３５９３号明細書、６２３４０１６号明細書、６５０２４５９号明細書に開示されている。しかし、説明されるフローセンサ１０は、所望により任意の好適なフローセンサとすることができることを認識されたい。
【００１２】
図示の例において、流体流れ１２は、流体流れ１４の流速の範囲を備えることができる。たとえば、流体流れ１２は、高容積流体流れ、中容積流体流れ、または低容積流体流れを含むことができる。例示的な流体流れの用途は、限定するわけではないが、所望により、幼児および／または大人の呼吸計、フローメーター、速度計、飛行制御機、工業プロセスストリーム、燃焼制御、気象モニタ、他の好適な流体流れ応用を含むことができる。
【００１３】
図２を参照すると、これは、流体ストリーム１２における流体流れ１４の流速を測定するための熱フローセンサアセンブリの実施形態の概略図である。図２に示される実施形態において、フローセンサアセンブリは、加熱要素１６のような１つ以上の加熱要素を含むことができ、また、センサ要素１８、１９のような１つ以上のセンサ要素を含むことができる。図示されているように、センサアセンブリは、加熱要素１６、加熱要素１６の上流に位置決めされる第１センサ要素１８、および加熱要素１６の下流に位置決めされる第２センサ要素１９を含む。図示の例において、流体ストリーム１２に流体流れが存在せず、加熱要素１６が流体流れ１４の流体の周囲温度よりも高い温度に加熱されている場合、温度分配が形成され、加熱要素１６を中心に概ね対称に上流のセンサ要素１８および下流のセンサ要素１９の両方に分配されて伝達される。この例において、上流のセンサ要素１８および下流のセンサ要素１９は、同一または類似の温度を検出することができる（たとえば、２５パーセント、１０パーセント、５パーセント、１パーセント、０．００１パーセント内など）。
【００１４】
流体流れ１４が流体ストリーム１２内に存在し、加熱要素１６が流体流れ１４内の流体の周囲温度よりも高い温度に加熱される場合、対称な温度分配は妨害され、妨害の程度は、流体ストリーム１２内の流体流れ１４の流速に関連し得る。流体流れ１４の流速により、上流のセンサ要素１８が下流のセンサ要素１９よりも相対的に低い温度を検出することになる。換言すれば、流体流れ１４の流速により、上流のセンサ要素１８と下流のセンサ要素１９との間の温度差が生じ、これは、流体ストリーム１２における流体流れの流速に関連する。
【００１５】
他の実施形態において、質量流れおよび／または流体流れの速度は、加熱要素１６における過渡的に上昇する温度条件を提供することにより決定することができ、これは、流体流れ１４における過渡的な上昇する温度条件を生じさせる（たとえば、熱パルス）。流体流れ１４においてゼロでない流速がある場合、上流のセンサ要素１８は、下流のセンサ要素１９よりも遅れて過渡的な応答を受け取る。流体流れ１４の流速は、上流のセンサ要素１８および／または下流のセンサ要素１９との間の時間差を用いて計算され、または、ヒーターにエネルギー付与された時間と、対応する上昇した温度条件が下流のセンサ１９のようなセンサの一方により検出された時との間の時間差を用いて計算される。
【００１６】
図３、４は、それぞれ、流体流れの流速を測定するための例示的な熱フローセンサの断面側面図および上面図である。例示的な実施形態において、フローセンサは、加熱要素２６、加熱要素２６の上流に位置決めされる第１温度センサ２２、加熱要素２６の下流に位置決めされる第２温度センサ２４を含むことができる。例示的な実施形態において、温度センサ２２、２４、および加熱要素２６を支持するために基板２０が設けられる。基板２０は、たとえばシリコンのような典型的な半導体材料を含むことができるが、他の好適な材料を用いることができる。
【００１７】
図３に示されるように、基板２０は、基板２０の頂部表面に形成される凹部３０または流体空間を画定することができる。凹部３０は、上流側４５および下流側４７を備えることができ、また、１つ以上の側部４６、４８（図４参照）を備えることができる。使用中、流体ストリームは、凹部３０の上流側４５から下流側４７に向かって流れることができる。凹部３０は、任意の好適な微細加工技術を用いて形成することができ、たとえば、ウェットエッチングを含む。しかし、所望により、凹部３０を形成するのに他の好適な微細加工技術を用いることもできる。
【００１８】
例示的な実施形態において、センサブリッジのような支持部材３２は、凹部３０の上に支持されるように、また凹部３０にわたって延びるように形成することができ、また、温度センサ２２、２４および／または加熱要素２６を支持することができる。図４に示されているように、センサブリッジ３２は、凹部３０の第１側部４６の側と凹部３２の第２側部４８の側との間に延びることができ、流体ストリームを受け入れるために、上流側４５および下流側４７を開放状態にする。支持部材３２は、両方の側部４６、４８上に支持されるセンサブリッジとして示されているが、支持部材３２は、所望により、凹部３０上の片持ち梁、または、基板２０上に支持される他の形態とすることができることを理解されたい。
【００１９】
いくつかの実施形態において、温度センサ２２、２４は、検出抵抗グリッドにより少なくとも部分的に画定される薄いフィルム温度センサとすることができる。図４に示されるように、温度センサ２２、２４は、センサブリッジ３２により支持される抵抗トレースとして形成することができる。例示的な実施形態において、温度センサ２２、２４は、任意の好適な金属または金属合金フィルムを含むことができる。使用される金属の一例は、ニッケル−鉄合金であり、しばしばパーマロイ（商標）と呼ばれ、例示的な組成は、８０パーセントのニッケルと２０パーセントの鉄である。しかし、他の好適な組成を用いることもできる。いくつかの場合、センサグリッドは、層２８、２９を含む（図３参照）シリコン窒化物Ｓｉ３Ｎ４のような誘電体の薄いフィルム内に覆われるようにすることができる。しかし、所望により、他の好適な誘電体材料を用いることもできる。
【００２０】
いくつかの実施形態において、加熱要素２６は、少なくとも部分的にヒーター抵抗グリッドにより画定される薄いフィルムヒーターとすることができる。図４に示されるように、加熱要素２６は、センサブリッジ３２により支持される抵抗トレースとして形成することができる。しかし、加熱要素２６は、上述のようなグリッドパターンまたは単純なラインを含む任意の形状とすることができることを理解されたい。加熱要素２６は、任意の好適な金属または金属合金から形成することができ、たとえば、プラチナ、ニッケル、および鉄−ニッケルなどである。温度センサ２２、２４に類似して、加熱要素２６は、所望により、シリコン窒化物Ｓｉ３Ｎ４のような誘電体の薄いフィルム内に覆われるようにすることができる。
【００２１】
いくつかの実施形態において、支持部材またはセンサブリッジ３２は、センサブリッジ内に形成される開口部５０を含むことができ、開口部５０の各側部（上流および下流）上にヒーター２６の半分を備える。いくつかの場合、開口部５０は、たとえばウェットエッチングなどで凹部３０の形成を容易にする。図４に示されるように、加熱要素２６は、開口部５０の各側部上で加熱要素２６の抵抗トレースを電気的に接続するために、凹部３０の側部表面４８に隣接して伝導性トレース６０を含むことができる。いくつかの場合、伝導性トレース６２、６４またはリードは、加熱要素２６に電気的に接続された凹部の側部４６に隣接して設けることができる。
【００２２】
例示的な一実施形態において、温度センサ２２、２４および加熱要素２６は、約０．０８ミクロンから約０．１２ミクロンの厚さ、約５ミクロンのオーダーの線幅、約５ミクロンのオーダーの線間隔を備えるように形成することができる。しかし、これらの寸法は、単に例示的なものであり、所望により、他の厚さ、幅等を用いることもできることを理解されたい。
【００２３】
いくつかの実施形態では、動作において、流体ストリーム内に流体が存在せず、加熱要素２６が、凹部３０内の流体流れの流体の周囲温度よりも高い温度に加熱されているとき、温度分配がなされ、加熱要素２６を中心に上流センサ要素２２および下流センサ要素２４に概ね対称に伝達される。この例において、上流センサ要素２２および下流センサ要素２４は、同一または類似の温度（たとえば、２５パーセント、１０パーセント、５パーセント、１パーセント、０．００１パーセント以内など）を検出することになる。流体流れが凹部３０内に存在し、加熱要素２４が流体流れ内の流体の周囲温度よりも高い温度に加熱されるとき、対称な温度分配は妨害され、妨害の程度は、凹部３０を通って流れる流体の流速に関連し得る。流体流れの流速により、上流センサ要素２２は、下流のセンサ要素２４よりも相対的に低い温度を検出し得る。換言すれば、流体流れの流速により、上流センサ要素２２と下流センサ要素２４との間の温度差が生じ、これは流体ストリーム内の流体流れの流速に関連する。しかし、他の検出構成を採用することもできることを理解されたい。
【００２４】
いくつかの実施形態において、加熱要素２６は、周囲の流体ストリーム温度よりも約百から数百度（セルシウス）高い平均温度で動作するように構成することができる。周囲うよりも２００℃高い温度で動作する場合、加熱要素２６に必要な電力は、０．０１０ワットよりも小さくなり得る。
【００２５】
例示的な実施形態において、支持部材またはセンサブリッジ３２は、複数の開口部３４、３６、３８、４０、４２、４４を含むように形成することができ、加熱要素２６を周囲の基板２０から熱的に隔離し、および／または隣接する温度センサ２２、２４から熱的に隔離するのを助けるようにセンサブリッジから延びるようにすることができる。これは、感度および／またはダイナミックレンジを増加させるのを助け、消費電力を低減し、および／またはセンサの他の性能特性を改良するのを助ける。たとえば、加熱要素２６からセンサブリッジ３２上への熱損失の低減は、フローセンサの電力消費を低減することができる。また、加熱要素２６を温度センサ２２、２４から熱的に隔離すること、および／または温度センサ２２、２４を基板２０から熱的に隔離することは、センサの感度および／またはダイナミックレンジを改善するのを助けることができる。
【００２６】
いくつかの実施形態において、複数の開口３４、３６、３８、４０は、凹部３０の側部４６および／または４８に隣接して間隔を隔てて配置することができる。そのように設けられる場合、複数の開口部３４、３６、３８、４０は、センサブリッジ３２上に設けられた加熱要素２６および／または温度センサ２２、２４を周囲の基板から熱的に隔離するのを助ける。図４に示されるように、複数の開口部３４、３６、３８、４０は、側部４６および側部４８に隣接するように配置することができるが、所望により、側部４６および／または側部４８に隣接する複数の開口部３４、３６、３８、４０のいくつかだけを設けるようにすることもできることを理解されたい。図示のように、複数の開口部３４、３６、３８、４０は、凹部を通る流体ストリームの流体流れの方向に実質的に平行な方向になるように構成することができる。いくつかの場合、複数の開口部のセット３４、３６、３８、４０の各々は、凹部３０の第１側部４６および／または第２側部４８に概ね沿う方向に延びるアレイ長さを備える開口部のアレイとすることができる。いくつかの場合、開口部３４、３６、３８、４０のアレイは、規則的なアレイとすることができ、または、凹部３０の側壁に沿うエッチングパターンに追従する曲線とすることができる不規則なアレイとすることができる。
【００２７】
図４に示されるように、開口部３４、３６は、凹部３０の側部４８に隣接して、温度センサ２２および温度センサ２４のそれぞれの長さ（流体流れの方向）に沿って延びるようにすることができる。しかし、開口部３４、３６は、所望であれば、温度センサ２２、２４の長さの一部にだけ沿って延びるようにすることもできることを理解されたい。開口部３４は、概ね矩形となるように示されており、開口部３６は、概ね長円形となるように示されている。しかし、所望であれば、他の形状を用いることもできることを理解されたい。また、開口部３４および開口部３６は、同一（たとえば、両者は長円のアレイ）または異なるもの（たとえば図４に示されるもの）とすることもできることを理解されたい。また、矩形の開口部３４の角部は四角で示されているが、角部を丸くすることもできることを理解されたい。図４に示されるように、支持部材またはセンサブリッジ３２を通って延びる、１つの開口部３４および４つの開口部３６が設けられるが、所望により、２、３、４、５、６、７、８、９、１０個またはそれ以上の開口部のように他の数の開口部３４、３６を用いることもできることを理解されたい。
【００２８】
いくつかの場合、符号３４により図示される単一の長い開口部よりも符号３６により図示される２つ以上の開口部を提供することは、基板２０からセンサブリッジを熱的に分離するのを助けるだけでなく、開口部３６の長さ（流体流れの方向）に沿ういくつかの中間の支持を提供することができる。中間支持は、センサブリッジ３２と、個別の開口部の間の基板２０との間にある。いくつかの用途において、この中間支持は、センサブリッジ３２の耐久性を増加させることができ、また、いくつかの場合、センサブリッジ３２を平坦に維持するのを助けることができる。
【００２９】
図４に示されるように、開口部３８、４０は、凹部の側部４６に隣接し、それぞれ温度センサ２２および温度センサ２４の長さ（流体流れの方向）に沿って間隔が隔てられるようにすることができる。開口部３８は、概ね円形で示され、開口部４０は、概ね長円形で示されているが、これらの単なる例示であり、様々なものを使用できることを示すために使用されている。所望により他の形状を使用することができる。図示のように１１の開口部３８および２つの開口部４０が支持部材３２を通って延びるが、消耗により、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１３またはそれ以上の開口部を用いることができる。
【００３０】
開口部３４、３６、３８、４０は、異なる形状および／またはサイズで示されているが、凹部３０の側部４６、４８に沿って位置決めされる開口部３４、３６、３８、４０は、所望により、同一の形状および／またはサイズを備えるように形成することができ、または、異なる形状およびサイズを備えるように形成することができることを理解されたい。任意の形状およびサイズ、または任意の形状およびサイズの組み合わせを用いることができ、換言すれば、開口部３４、３６、３８、４０の構成は、所望により組み合わせまたは一致させることができる。
【００３１】
いくつかの実施形態において、支持部材またはセンサブリッジ３２は、加熱要素２６と温度センサ２２および／または温度センサ２４との間に位置決めされる複数の開口部４２、４４を含むように形成することができる。開口部４２、４４は、温度センサ２２および／または温度センサ２４を、加熱要素２６から熱的に隔離するのを助けることができる。図４に示されているように、開口部４４は、温度センサ２２と加熱要素２６との間に位置決めすることができ、開口部４６は、温度センサ２４と加熱要素２６との間に位置決めすることができる。いくつかの場合、開口部４４は概ね矩形とすることができ、また、温度センサ２２の幅（流体流れに直行する方向）に延びるようにすることができる。図示のように、開口部４２は、いくつかの概ね長円形の開口部および他の概ね丸い形状の開口部を含むことができる。しかし、これらは単なる例である。開口部４２は、１つの開口部４４および２２個の開口部２２が示されているが、所望により、他の数の開口部４２、４４を設けることもできることを理解されたい。
【００３２】
開口部４２、４４は、異なる形状および／またはサイズとして示されているが、開口部４２、４４は、同一の形状およびサイズ、または異なる形状およびサイズを備えるように形成することができることを理解されたい。所望により、任意の形状およびサイズ、または任意の形状およびサイズの組み合わせを使用することができ、また、開口部４２、４４は組み合わせおよび一致させることができることを理解されたい。さらに、所望により開口部３４、３６、３８、４０、４２のいくつかだけを設けるようにすることができることを理解されたい。
【００３３】
図４に示されるように、加熱要素２６の伝導性トレース６２、６４は、支持部材３２上の開口部３８、４０の間を通り、凹部の側部４６に沿うように位置決めすることができる。同様に、伝導性トレース６０は、開口部３４、３８開口部３４、３８の間を通り、凹部３０の側部４８に沿うように構成することができる。図示されていないが、１つ以上の伝導性トーレスまたはリードは、温度センサ２２、２４のために設けることができ、これは、２つ以上の開口部３４、３６、３８、４０の間を通るように位置決めすることができる。
【００３４】
いくつかの実施形態において、開口部３４、３６、３８、４０、４２、４４は、所望により任意の好適な微細加工技術を用いて製造することができる。例示的な一製造プロセスは、頂部表面を備える（１００）シリコンウェハ２０を提供することを含む。いくつかの例において、頂部表面は、低圧ガス排出環境において標準的なスパッタリング技術を用いてその上に堆積されるシリコン窒化物の沿う２９を備えることができる。一例において、層２９は、約４０００オングストロームの厚さとすることができるが、他の厚さを用いることもできる。次に、たとえば８０パーセントのニッケルおよび２０パーセントの鉄であるパーマロイ（商標）の層を、スパッタリングまたは他の好適な技術によりシリコン窒化物の上に堆積させることができる。一例において、パーマロイ（商標）は約８００オングストロームの厚さとすることができるが、他の厚さとすることもできる。温度センサ２２、２４、および加熱素子２６は、好適なフォトマスク、フォトレジスト、および好適なエッチング剤を用いて形成することができる。
【００３５】
いくつかの場合、パーマロイ構成の完全なステップカバレッジを提供し、抵抗要素を酸化から保護するために、シリコン窒化物の第２層２８をスパッタリング形成することができる。いくつかの場合、層２８は、約４０００オングストロームの厚さとすることができるが、他の厚さとすることもできる。
【００３６】
いくつかの場合、開口部５０は、窒化物層を通して（１００）シリコン表面にエッチング形成することができる。次に、凹部３０および開口部３４、３６、３８、４０、４２、および／または４４を画定するために、マスキング層を層２８上に堆積することができる。支持部材３２の下に凹部３０を形成し、開口部３４、３６、３８、４０、４２、４４を支持部材３２内に形成するために、シリコンのエッチングに非等方性エッチングを用いることができる。この例示的な例においては、開口部３４、３６、３８、４０、４２、４４は、凹部３０と同一のプロセスステップで形成することができるが、開口部３４、３６、３８、４０、４２、４４は、所望により別のプロセスステップで形成することもできる。好適なエッチング剤の１つはＫＯＨプラスイソプロピルアルコールであるが、所望により他の好適なエッチング剤を用いることもできる。凹部３０の深さは、エッチングステップの時間長さにより画定することができる。いくつかの場合、凹部の深さを制御するために、ドープされたシリコンエッチング停止部、たとえばボロンドープ層、を用いることができる。しかし、そのような停止部は必ずしも必要ではない。
【００３７】
本開示の好ましい実施形態が説明されたが、当業者は、添付の特許請求の範囲に示された範囲ないで他の実施形態を形成および用いることができることを容易に理解するであろう。本稿によりカバーされる本開示の多数の利点が上述の説明に開示された。しかし、本開示は、多くの点において単なる例示であることを理解されたい。本開示の範囲を超えることなく、詳細部分の変更が可能であり、特に部分の形状、サイズおよび配置の変更が可能である。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全体として、基板上に支持されたセンサブリッジを備えるセンサに関し、より具体的には、センサブリッジの基板からの熱分離を増加させるための方法および構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
フローセンサおよび他のタイプのセンサのようないくつかのタイプのセンサは、基板上に支持されるセンサブリッジを含む。そのようなセンサは、多数の用途に用いることができ、たとえば、医療用途、工業プロセス用途、商業用途、軍事用途、燃焼制御用途、飛行制御用途、研究用途、気象監視用途、および他の用途を含む。いくつかの例において、そのようなセンサは、センサブリッジ上に配置されるヒーターおよび／または１つ以上の熱センサを含むことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本開示は、全体として、基板上に支持されるセンサブリッジを備えるセンサに関する。本開示によれば、感度および／またはダイナミックレンジを増加させるのを助けるために、電力消費を低減し、および／またはセンサの性能特性を改善するのを助けるために、１つ以上の開口部がセンサブリッジ内に設けられ、これは、センサブリッジを基板から熱的に分離するのを助けることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
図示された一実施形態において、流体流れを検出するフローセンサが開示される。フローセンサはここでは主な例として使用されるが、本開示は、他のタイプのセンサ、特に、基板上に支持されるセンサブリッジを含む他のタイプのセンサにも応用できることを理解されたい。図示されたフローセンサは、基板上に支持されるブリッジを備えることができ、基板は頂部表面、および頂部表面から基板内に延びる凹部を備える。凹部は、上流側、下流側、第１側部、および第２側部を備えることができる。フローセンサの使用中、流体流れは、上流側から下流側に向かって流れることができる。この例において、フローセンサのブリッジは、第１側部から第２側部へ凹部にわたって延びることができる。フローセンサは、ブリッジ上に設けられる加熱素子、加熱素子の上流側に隣接して設けられる第１センサ素子、加熱素子の下流側に隣接して設けられる第２センサ素子を含むことができる。
【０００５】
複数の開口部はブリッジを通って延びることができる。複数の開口部は、凹部の第１側部および／または第２側部に隣接する位置に間隔を隔てて配置することができる。いくつかの場合、フローセンサは、複数の開口部を含むことができ、これは、ブリッジを通って延び、凹部の第１側部と第２側部との間で間隔を隔てて配置され、また、加熱素子と第１センサ素子および／または第２センサ素子との間に配置することができる。いくつかの場合、複数の開口部は、線形アレイ（規則的または不規則）に間隔を隔てて配置することができる。複数の開口部は、実質的に円形、長円形、矩形、および／または他の適当な形状とすることができる。
【０００６】
上述の概要は、本開示に特有の革新的な特徴のいくつかの理解を容易にするために提供され、完全な説明であることを意図していない。本開示の完全な理解は、明細書、特許請求の範囲、図面、要約を全体として考慮することにより得ることができる。
【０００７】
添付図面とともに本開示の様々な図示された実施形態の詳細な説明を参照することにより、本開示をより完全に理解することができる。添付図面は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】流体流れの流体流れ速度を測定するためのフローセンサの一実施形態を示す概略図である。
【図２】流体流れの流体流れ速度を測定するための熱フローセンサアセンブリの一実施形態を示す概略図である。
【図３】流体流れの流れ速度を測定する熱フローセンサの一実施形態の断面図である。
【図４】図３に示される熱フローセンサの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の説明は、いくつかの図面を通して同様の要素に同様の符号が付されている図面を参照して読まれたい。詳細な説明および図面は、本来的に説明のためのものであるいくつかの実施形態を示している。
【００１０】
図１は、流体流れ１２における流体の流体流れ速度を測定するためのフローセンサの概略図である。「流体」との語は、本明細書において、用途に応じてガスの流れまたは液体の流れを意味する。また、フローセンサは、本明細書において主たる例として用いられ、本開示は他のタイプのセンサにも適用でき、特に、基板上に支持されるセンサブリッジを含む他のタイプのセンサに用いることができることを理解されたい。
【００１１】
図１に示される実施形態において、フローセンサ１０は、流体および／または流体流れ１４の１つ以上の特性（たとえば熱伝導性）を測定するために、流体流れ１２に隣接して配置することができる。たとえば、フローセンサ１０は、所望により、１つ以上の熱センサ（たとえば図２参照）、圧力センサ、音響センサ、光学センサ、ピトー管、および／または任意の他の適当なセンサまたはセンサの組み合わせを用いて、流体流れ１４の質量流れおよび／または速度を測定することができる。いくつかの場合、流れセンサ１０は、マイクロブリッジまたはMicrobrick（商標）センサアセンブリ、本願の出願人より入手できるマイクロセンサとすることができる。しかし、これは必要的というわけではない。流体流れ１４の質量流れおよび／または速度を測定するのに適合的ないくつかの方法およびセンサ構成が開示され、たとえば、米国特許第４４７８０７６号明細書、４４７８０７７号明細書、４５０１１４４号明細書、４５８１９２８号明細書、４６５１５６４号明細書、４６８３１５９号明細書、４９９４０３５明細書、５０５０４２９号明細書、６１６９９６５号明細書、６２２３５９３号明細書、６２３４０１６号明細書、６５０２４５９号明細書に開示されている。しかし、説明されるフローセンサ１０は、所望により任意の好適なフローセンサとすることができることを認識されたい。
【００１２】
図示の例において、流体流れ１２は、流体流れ１４の流速の範囲を備えることができる。たとえば、流体流れ１２は、高容積流体流れ、中容積流体流れ、または低容積流体流れを含むことができる。例示的な流体流れの用途は、限定するわけではないが、所望により、幼児および／または大人の呼吸計、フローメーター、速度計、飛行制御機、工業プロセスストリーム、燃焼制御、気象モニタ、他の好適な流体流れ応用を含むことができる。
【００１３】
図２を参照すると、これは、流体ストリーム１２における流体流れ１４の流速を測定するための熱フローセンサアセンブリの実施形態の概略図である。図２に示される実施形態において、フローセンサアセンブリは、加熱要素１６のような１つ以上の加熱要素を含むことができ、また、センサ要素１８、１９のような１つ以上のセンサ要素を含むことができる。図示されているように、センサアセンブリは、加熱要素１６、加熱要素１６の上流に位置決めされる第１センサ要素１８、および加熱要素１６の下流に位置決めされる第２センサ要素１９を含む。図示の例において、流体ストリーム１２に流体流れが存在せず、加熱要素１６が流体流れ１４の流体の周囲温度よりも高い温度に加熱されている場合、温度分配が形成され、加熱要素１６を中心に概ね対称に上流のセンサ要素１８および下流のセンサ要素１９の両方に分配されて伝達される。この例において、上流のセンサ要素１８および下流のセンサ要素１９は、同一または類似の温度を検出することができる（たとえば、２５パーセント、１０パーセント、５パーセント、１パーセント、０．００１パーセント内など）。
【００１４】
流体流れ１４が流体ストリーム１２内に存在し、加熱要素１６が流体流れ１４内の流体の周囲温度よりも高い温度に加熱される場合、対称な温度分配は妨害され、妨害の程度は、流体ストリーム１２内の流体流れ１４の流速に関連し得る。流体流れ１４の流速により、上流のセンサ要素１８が下流のセンサ要素１９よりも相対的に低い温度を検出することになる。換言すれば、流体流れ１４の流速により、上流のセンサ要素１８と下流のセンサ要素１９との間の温度差が生じ、これは、流体ストリーム１２における流体流れの流速に関連する。
【００１５】
他の実施形態において、質量流れおよび／または流体流れの速度は、加熱要素１６における過渡的に上昇する温度条件を提供することにより決定することができ、これは、流体流れ１４における過渡的な上昇する温度条件を生じさせる（たとえば、熱パルス）。流体流れ１４においてゼロでない流速がある場合、上流のセンサ要素１８は、下流のセンサ要素１９よりも遅れて過渡的な応答を受け取る。流体流れ１４の流速は、上流のセンサ要素１８および／または下流のセンサ要素１９との間の時間差を用いて計算され、または、ヒーターにエネルギー付与された時間と、対応する上昇した温度条件が下流のセンサ１９のようなセンサの一方により検出された時との間の時間差を用いて計算される。
【００１６】
図３、４は、それぞれ、流体流れの流速を測定するための例示的な熱フローセンサの断面側面図および上面図である。例示的な実施形態において、フローセンサは、加熱要素２６、加熱要素２６の上流に位置決めされる第１温度センサ２２、加熱要素２６の下流に位置決めされる第２温度センサ２４を含むことができる。例示的な実施形態において、温度センサ２２、２４、および加熱要素２６を支持するために基板２０が設けられる。基板２０は、たとえばシリコンのような典型的な半導体材料を含むことができるが、他の好適な材料を用いることができる。
【００１７】
図３に示されるように、基板２０は、基板２０の頂部表面に形成される凹部３０または流体空間を画定することができる。凹部３０は、上流側４５および下流側４７を備えることができ、また、１つ以上の側部４６、４８（図４参照）を備えることができる。使用中、流体ストリームは、凹部３０の上流側４５から下流側４７に向かって流れることができる。凹部３０は、任意の好適な微細加工技術を用いて形成することができ、たとえば、ウェットエッチングを含む。しかし、所望により、凹部３０を形成するのに他の好適な微細加工技術を用いることもできる。
【００１８】
例示的な実施形態において、センサブリッジのような支持部材３２は、凹部３０の上に支持されるように、また凹部３０にわたって延びるように形成することができ、また、温度センサ２２、２４および／または加熱要素２６を支持することができる。図４に示されているように、センサブリッジ３２は、凹部３０の第１側部４６の側と凹部３２の第２側部４８の側との間に延びることができ、流体ストリームを受け入れるために、上流側４５および下流側４７を開放状態にする。支持部材３２は、両方の側部４６、４８上に支持されるセンサブリッジとして示されているが、支持部材３２は、所望により、凹部３０上の片持ち梁、または、基板２０上に支持される他の形態とすることができることを理解されたい。
【００１９】
いくつかの実施形態において、温度センサ２２、２４は、検出抵抗グリッドにより少なくとも部分的に画定される薄いフィルム温度センサとすることができる。図４に示されるように、温度センサ２２、２４は、センサブリッジ３２により支持される抵抗トレースとして形成することができる。例示的な実施形態において、温度センサ２２、２４は、任意の好適な金属または金属合金フィルムを含むことができる。使用される金属の一例は、ニッケル−鉄合金であり、しばしばパーマロイ（商標）と呼ばれ、例示的な組成は、８０パーセントのニッケルと２０パーセントの鉄である。しかし、他の好適な組成を用いることもできる。いくつかの場合、センサグリッドは、層２８、２９を含む（図３参照）シリコン窒化物Ｓｉ３Ｎ４のような誘電体の薄いフィルム内に覆われるようにすることができる。しかし、所望により、他の好適な誘電体材料を用いることもできる。
【００２０】
いくつかの実施形態において、加熱要素２６は、少なくとも部分的にヒーター抵抗グリッドにより画定される薄いフィルムヒーターとすることができる。図４に示されるように、加熱要素２６は、センサブリッジ３２により支持される抵抗トレースとして形成することができる。しかし、加熱要素２６は、上述のようなグリッドパターンまたは単純なラインを含む任意の形状とすることができることを理解されたい。加熱要素２６は、任意の好適な金属または金属合金から形成することができ、たとえば、プラチナ、ニッケル、および鉄−ニッケルなどである。温度センサ２２、２４に類似して、加熱要素２６は、所望により、シリコン窒化物Ｓｉ３Ｎ４のような誘電体の薄いフィルム内に覆われるようにすることができる。
【００２１】
いくつかの実施形態において、支持部材またはセンサブリッジ３２は、センサブリッジ内に形成される開口部５０を含むことができ、開口部５０の各側部（上流および下流）上にヒーター２６の半分を備える。いくつかの場合、開口部５０は、たとえばウェットエッチングなどで凹部３０の形成を容易にする。図４に示されるように、加熱要素２６は、開口部５０の各側部上で加熱要素２６の抵抗トレースを電気的に接続するために、凹部３０の側部表面４８に隣接して伝導性トレース６０を含むことができる。いくつかの場合、伝導性トレース６２、６４またはリードは、加熱要素２６に電気的に接続された凹部の側部４６に隣接して設けることができる。
【００２２】
例示的な一実施形態において、温度センサ２２、２４および加熱要素２６は、約０．０８ミクロンから約０．１２ミクロンの厚さ、約５ミクロンのオーダーの線幅、約５ミクロンのオーダーの線間隔を備えるように形成することができる。しかし、これらの寸法は、単に例示的なものであり、所望により、他の厚さ、幅等を用いることもできることを理解されたい。
【００２３】
いくつかの実施形態では、動作において、流体ストリーム内に流体が存在せず、加熱要素２６が、凹部３０内の流体流れの流体の周囲温度よりも高い温度に加熱されているとき、温度分配がなされ、加熱要素２６を中心に上流センサ要素２２および下流センサ要素２４に概ね対称に伝達される。この例において、上流センサ要素２２および下流センサ要素２４は、同一または類似の温度（たとえば、２５パーセント、１０パーセント、５パーセント、１パーセント、０．００１パーセント以内など）を検出することになる。流体流れが凹部３０内に存在し、加熱要素２４が流体流れ内の流体の周囲温度よりも高い温度に加熱されるとき、対称な温度分配は妨害され、妨害の程度は、凹部３０を通って流れる流体の流速に関連し得る。流体流れの流速により、上流センサ要素２２は、下流のセンサ要素２４よりも相対的に低い温度を検出し得る。換言すれば、流体流れの流速により、上流センサ要素２２と下流センサ要素２４との間の温度差が生じ、これは流体ストリーム内の流体流れの流速に関連する。しかし、他の検出構成を採用することもできることを理解されたい。
【００２４】
いくつかの実施形態において、加熱要素２６は、周囲の流体ストリーム温度よりも約百から数百度（セルシウス）高い平均温度で動作するように構成することができる。周囲うよりも２００℃高い温度で動作する場合、加熱要素２６に必要な電力は、０．０１０ワットよりも小さくなり得る。
【００２５】
例示的な実施形態において、支持部材またはセンサブリッジ３２は、複数の開口部３４、３６、３８、４０、４２、４４を含むように形成することができ、加熱要素２６を周囲の基板２０から熱的に隔離し、および／または隣接する温度センサ２２、２４から熱的に隔離するのを助けるようにセンサブリッジから延びるようにすることができる。これは、感度および／またはダイナミックレンジを増加させるのを助け、消費電力を低減し、および／またはセンサの他の性能特性を改良するのを助ける。たとえば、加熱要素２６からセンサブリッジ３２上への熱損失の低減は、フローセンサの電力消費を低減することができる。また、加熱要素２６を温度センサ２２、２４から熱的に隔離すること、および／または温度センサ２２、２４を基板２０から熱的に隔離することは、センサの感度および／またはダイナミックレンジを改善するのを助けることができる。
【００２６】
いくつかの実施形態において、複数の開口３４、３６、３８、４０は、凹部３０の側部４６および／または４８に隣接して間隔を隔てて配置することができる。そのように設けられる場合、複数の開口部３４、３６、３８、４０は、センサブリッジ３２上に設けられた加熱要素２６および／または温度センサ２２、２４を周囲の基板から熱的に隔離するのを助ける。図４に示されるように、複数の開口部３４、３６、３８、４０は、側部４６および側部４８に隣接するように配置することができるが、所望により、側部４６および／または側部４８に隣接する複数の開口部３４、３６、３８、４０のいくつかだけを設けるようにすることもできることを理解されたい。図示のように、複数の開口部３４、３６、３８、４０は、凹部を通る流体ストリームの流体流れの方向に実質的に平行な方向になるように構成することができる。いくつかの場合、複数の開口部のセット３４、３６、３８、４０の各々は、凹部３０の第１側部４６および／または第２側部４８に概ね沿う方向に延びるアレイ長さを備える開口部のアレイとすることができる。いくつかの場合、開口部３４、３６、３８、４０のアレイは、規則的なアレイとすることができ、または、凹部３０の側壁に沿うエッチングパターンに追従する曲線とすることができる不規則なアレイとすることができる。
【００２７】
図４に示されるように、開口部３４、３６は、凹部３０の側部４８に隣接して、温度センサ２２および温度センサ２４のそれぞれの長さ（流体流れの方向）に沿って延びるようにすることができる。しかし、開口部３４、３６は、所望であれば、温度センサ２２、２４の長さの一部にだけ沿って延びるようにすることもできることを理解されたい。開口部３４は、概ね矩形となるように示されており、開口部３６は、概ね長円形となるように示されている。しかし、所望であれば、他の形状を用いることもできることを理解されたい。また、開口部３４および開口部３６は、同一（たとえば、両者は長円のアレイ）または異なるもの（たとえば図４に示されるもの）とすることもできることを理解されたい。また、矩形の開口部３４の角部は四角で示されているが、角部を丸くすることもできることを理解されたい。図４に示されるように、支持部材またはセンサブリッジ３２を通って延びる、１つの開口部３４および４つの開口部３６が設けられるが、所望により、２、３、４、５、６、７、８、９、１０個またはそれ以上の開口部のように他の数の開口部３４、３６を用いることもできることを理解されたい。
【００２８】
いくつかの場合、符号３４により図示される単一の長い開口部よりも符号３６により図示される２つ以上の開口部を提供することは、基板２０からセンサブリッジを熱的に分離するのを助けるだけでなく、開口部３６の長さ（流体流れの方向）に沿ういくつかの中間の支持を提供することができる。中間支持は、センサブリッジ３２と、個別の開口部の間の基板２０との間にある。いくつかの用途において、この中間支持は、センサブリッジ３２の耐久性を増加させることができ、また、いくつかの場合、センサブリッジ３２を平坦に維持するのを助けることができる。
【００２９】
図４に示されるように、開口部３８、４０は、凹部の側部４６に隣接し、それぞれ温度センサ２２および温度センサ２４の長さ（流体流れの方向）に沿って間隔が隔てられるようにすることができる。開口部３８は、概ね円形で示され、開口部４０は、概ね長円形で示されているが、これらの単なる例示であり、様々なものを使用できることを示すために使用されている。所望により他の形状を使用することができる。図示のように１１の開口部３８および２つの開口部４０が支持部材３２を通って延びるが、消耗により、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１３またはそれ以上の開口部を用いることができる。
【００３０】
開口部３４、３６、３８、４０は、異なる形状および／またはサイズで示されているが、凹部３０の側部４６、４８に沿って位置決めされる開口部３４、３６、３８、４０は、所望により、同一の形状および／またはサイズを備えるように形成することができ、または、異なる形状およびサイズを備えるように形成することができることを理解されたい。任意の形状およびサイズ、または任意の形状およびサイズの組み合わせを用いることができ、換言すれば、開口部３４、３６、３８、４０の構成は、所望により組み合わせまたは一致させることができる。
【００３１】
いくつかの実施形態において、支持部材またはセンサブリッジ３２は、加熱要素２６と温度センサ２２および／または温度センサ２４との間に位置決めされる複数の開口部４２、４４を含むように形成することができる。開口部４２、４４は、温度センサ２２および／または温度センサ２４を、加熱要素２６から熱的に隔離するのを助けることができる。図４に示されているように、開口部４４は、温度センサ２２と加熱要素２６との間に位置決めすることができ、開口部４６は、温度センサ２４と加熱要素２６との間に位置決めすることができる。いくつかの場合、開口部４４は概ね矩形とすることができ、また、温度センサ２２の幅（流体流れに直行する方向）に延びるようにすることができる。図示のように、開口部４２は、いくつかの概ね長円形の開口部および他の概ね丸い形状の開口部を含むことができる。しかし、これらは単なる例である。開口部４２は、１つの開口部４４および２２個の開口部２２が示されているが、所望により、他の数の開口部４２、４４を設けることもできることを理解されたい。
【００３２】
開口部４２、４４は、異なる形状および／またはサイズとして示されているが、開口部４２、４４は、同一の形状およびサイズ、または異なる形状およびサイズを備えるように形成することができることを理解されたい。所望により、任意の形状およびサイズ、または任意の形状およびサイズの組み合わせを使用することができ、また、開口部４２、４４は組み合わせおよび一致させることができることを理解されたい。さらに、所望により開口部３４、３６、３８、４０、４２のいくつかだけを設けるようにすることができることを理解されたい。
【００３３】
図４に示されるように、加熱要素２６の伝導性トレース６２、６４は、支持部材３２上の開口部３８、４０の間を通り、凹部の側部４６に沿うように位置決めすることができる。同様に、伝導性トレース６０は、開口部３４、３８開口部３４、３８の間を通り、凹部３０の側部４８に沿うように構成することができる。図示されていないが、１つ以上の伝導性トーレスまたはリードは、温度センサ２２、２４のために設けることができ、これは、２つ以上の開口部３４、３６、３８、４０の間を通るように位置決めすることができる。
【００３４】
いくつかの実施形態において、開口部３４、３６、３８、４０、４２、４４は、所望により任意の好適な微細加工技術を用いて製造することができる。例示的な一製造プロセスは、頂部表面を備える（１００）シリコンウェハ２０を提供することを含む。いくつかの例において、頂部表面は、低圧ガス排出環境において標準的なスパッタリング技術を用いてその上に堆積されるシリコン窒化物の沿う２９を備えることができる。一例において、層２９は、約４０００オングストロームの厚さとすることができるが、他の厚さを用いることもできる。次に、たとえば８０パーセントのニッケルおよび２０パーセントの鉄であるパーマロイ（商標）の層を、スパッタリングまたは他の好適な技術によりシリコン窒化物の上に堆積させることができる。一例において、パーマロイ（商標）は約８００オングストロームの厚さとすることができるが、他の厚さとすることもできる。温度センサ２２、２４、および加熱素子２６は、好適なフォトマスク、フォトレジスト、および好適なエッチング剤を用いて形成することができる。
【００３５】
いくつかの場合、パーマロイ構成の完全なステップカバレッジを提供し、抵抗要素を酸化から保護するために、シリコン窒化物の第２層２８をスパッタリング形成することができる。いくつかの場合、層２８は、約４０００オングストロームの厚さとすることができるが、他の厚さとすることもできる。
【００３６】
いくつかの場合、開口部５０は、窒化物層を通して（１００）シリコン表面にエッチング形成することができる。次に、凹部３０および開口部３４、３６、３８、４０、４２、および／または４４を画定するために、マスキング層を層２８上に堆積することができる。支持部材３２の下に凹部３０を形成し、開口部３４、３６、３８、４０、４２、４４を支持部材３２内に形成するために、シリコンのエッチングに非等方性エッチングを用いることができる。この例示的な例においては、開口部３４、３６、３８、４０、４２、４４は、凹部３０と同一のプロセスステップで形成することができるが、開口部３４、３６、３８、４０、４２、４４は、所望により別のプロセスステップで形成することもできる。好適なエッチング剤の１つはＫＯＨプラスイソプロピルアルコールであるが、所望により他の好適なエッチング剤を用いることもできる。凹部３０の深さは、エッチングステップの時間長さにより画定することができる。いくつかの場合、凹部の深さを制御するために、ドープされたシリコンエッチング停止部、たとえばボロンドープ層、を用いることができる。しかし、そのような停止部は必ずしも必要ではない。
【００３７】
本開示の好ましい実施形態が説明されたが、当業者は、添付の特許請求の範囲に示された範囲ないで他の実施形態を形成および用いることができることを容易に理解するであろう。本稿によりカバーされる本開示の多数の利点が上述の説明に開示された。しかし、本開示は、多くの点において単なる例示であることを理解されたい。本開示の範囲を超えることなく、詳細部分の変更が可能であり、特に部分の形状、サイズおよび配置の変更が可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体ストリーム（１２）の流れを検出するためのフローセンサ（１０）であって、前記フローセンサ（１０）は、
基板（２０）と、
上流側、下流側、第１側部、および第２側部を備えるブリッジと、を備え、フローセンサ（１０）の使用中、流体ストリーム（１２）は、前記ブリッジの前記上流側から前記下流側へ流れ、
前記ブリッジは、前記ブリッジの前記上流側と前記下流側との間で、前記基板（２０）から間隔が隔てられ、また、前記ブリッジの前記第１側部と前記第２側部との間で前記基板（２０）から間隔が隔てられ、前記ブリッジは、前記ブリッジの前記第１側部および前記第２側部に隣接して、前記基板（２０）により支持され、
前記フローセンサ（１０）はさらに、前記ブリッジにより支持される加熱要素（２６）と、
前記加熱要素（２６）に隣接して前記ブリッジにより支持される第１センサ要素（２２）と、
前記ブリッジを通って延びる間隔が隔てられた複数の開口部（３４、３６、３８、４０）と、を有し、前記複数の開口部（３４、３６、３８、４０）は、前記流体ストリーム（１２）の流体流れ（１４）の方向に実質的に平行である方向に互いに間隔が隔てられる、フローセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のフローセンサ（１０）であって、間隔が隔てられた前記複数の開口部（３４、３６、３８、４０）は、前記ブリッジの前記第１側部および／または前記第２側部に沿ってまたこれに隣接して配置される、フローセンサ。
【請求項３】
流体ストリーム（１２）の流れを検出するためのフローセンサ（１０）であって、前記フローセンサ（１０）は、
頂部表面を備える基板（２０）と、
前記頂部表面から前記基板（２０）内に延びる凹部（３０）と、を有し、前記凹部（３０）は、上流側、下流側、第１側部、および第２側部を備え、前記フローセンサ（１０）の使用中、前記流体ストリーム（１２）は前記上流側から前記下流側に向かって流れ、
前記フローセンサ（１０）はさらに、前記凹部（３０）の第１側部から前記第２側部まで前記凹部（３０）にわたって延びるブリッジを有し、前記ブリッジは、前記凹部（３０）の前記第１側部および前記第２側部に隣接して、前記基板（２０）により支持され、
前記フローセンサ（１０）は、前記ブリッジに支持される加熱要素（２６）と、
前記加熱要素（２６）に隣接して前記ブリッジにより支持されるセンサ要素と、
前記ブリッジを通って延びる開口部（４２）のアレイと、を有し、前記開口部（４２）のアレイは、全体として前記凹部（３０）の前記第１側部から前記第２側部に向かう方向に延びるアレイ長さを備え、前記開口部（４２）のアレイは、さらに、前記加熱要素（２６）と前記センサ要素との間に配置される、フローセンサ。
【請求項１】
流体ストリーム（１２）の流れを検出するためのフローセンサ（１０）であって、前記フローセンサ（１０）は、
基板（２０）と、
上流側、下流側、第１側部、および第２側部を備えるブリッジと、を備え、フローセンサ（１０）の使用中、流体ストリーム（１２）は、前記ブリッジの前記上流側から前記下流側へ流れ、
前記ブリッジは、前記ブリッジの前記上流側と前記下流側との間で、前記基板（２０）から間隔が隔てられ、また、前記ブリッジの前記第１側部と前記第２側部との間で前記基板（２０）から間隔が隔てられ、前記ブリッジは、前記ブリッジの前記第１側部および前記第２側部に隣接して、前記基板（２０）により支持され、
前記フローセンサ（１０）はさらに、前記ブリッジにより支持される加熱要素（２６）と、
前記加熱要素（２６）に隣接して前記ブリッジにより支持される第１センサ要素（２２）と、
前記ブリッジを通って延びる間隔が隔てられた複数の開口部（３４、３６、３８、４０）と、を有し、前記複数の開口部（３４、３６、３８、４０）は、前記流体ストリーム（１２）の流体流れ（１４）の方向に実質的に平行である方向に互いに間隔が隔てられる、フローセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のフローセンサ（１０）であって、間隔が隔てられた前記複数の開口部（３４、３６、３８、４０）は、前記ブリッジの前記第１側部および／または前記第２側部に沿ってまたこれに隣接して配置される、フローセンサ。
【請求項３】
流体ストリーム（１２）の流れを検出するためのフローセンサ（１０）であって、前記フローセンサ（１０）は、
頂部表面を備える基板（２０）と、
前記頂部表面から前記基板（２０）内に延びる凹部（３０）と、を有し、前記凹部（３０）は、上流側、下流側、第１側部、および第２側部を備え、前記フローセンサ（１０）の使用中、前記流体ストリーム（１２）は前記上流側から前記下流側に向かって流れ、
前記フローセンサ（１０）はさらに、前記凹部（３０）の第１側部から前記第２側部まで前記凹部（３０）にわたって延びるブリッジを有し、前記ブリッジは、前記凹部（３０）の前記第１側部および前記第２側部に隣接して、前記基板（２０）により支持され、
前記フローセンサ（１０）は、前記ブリッジに支持される加熱要素（２６）と、
前記加熱要素（２６）に隣接して前記ブリッジにより支持されるセンサ要素と、
前記ブリッジを通って延びる開口部（４２）のアレイと、を有し、前記開口部（４２）のアレイは、全体として前記凹部（３０）の前記第１側部から前記第２側部に向かう方向に延びるアレイ長さを備え、前記開口部（４２）のアレイは、さらに、前記加熱要素（２６）と前記センサ要素との間に配置される、フローセンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１２７９６５（Ｐ２０１２−１２７９６５Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２７３７２４（Ｐ２０１１−２７３７２４）
【出願日】平成２３年１２月１４日（２０１１．１２．１４）
【出願人】（５００５７５８２４）ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド (1,504)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７３７２４（Ｐ２０１１−２７３７２４）
【出願日】平成２３年１２月１４日（２０１１．１２．１４）
【出願人】（５００５７５８２４）ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド (1,504)
【Ｆターム（参考）】
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