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JP6167003B2 - Flow sensor element and flow sensor module - Google Patents
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JP6167003B2 - Flow sensor element and flow sensor module - Google Patents

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Description

本発明は、流量センサ素子、及び流量センサモジュールに関する。   The present invention relates to a flow sensor element and a flow sensor module.

カンチレバーを用いたセンサが提案されている(例えば、特許文献1)。
特許文献1では、カンチレバーをバイパス路に設置することにより、差圧式の流速センサを構築し、流速を計測する構成が開示されている。
A sensor using a cantilever has been proposed (for example, Patent Document 1).
Patent Document 1 discloses a configuration in which a differential pressure type flow velocity sensor is constructed and a flow velocity is measured by installing a cantilever in a bypass path.

特開2012−145356号公報JP 2012-145356 A

上記のようなカンチレバーを複数用いて回路(例えば、ブリッジ回路)を構成することによって、流量センサの性能(例えば、感度)を向上することができる。しかし、このような場合において、複数のカンチレバー同士の配置によっては、複数のカンチレバーを用いて回路を構成するための配線の取り回しが複雑となり、流量センサを構築することが困難となる場合があった。   By configuring a circuit (for example, a bridge circuit) using a plurality of cantilevers as described above, the performance (for example, sensitivity) of the flow sensor can be improved. However, in such a case, depending on the arrangement of a plurality of cantilevers, it may be difficult to construct a flow sensor due to the complexity of wiring for configuring a circuit using the plurality of cantilevers. .

本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、複数のカンチレバーを備え、配線を取り回すことが容易な流量センサ素子及びそのような流量センサ素子を用いた流量センサモジュールを提供することを目的の一つとする。   The present invention has been made in view of the above problems, and includes a flow sensor element that includes a plurality of cantilevers and can easily handle wiring, and a flow sensor module using such a flow sensor element. One of the purposes is to provide.

本発明の流量センサ素子の一つの態様は、基板と、前記基板に設けられ、所定方向に弾性変形可能な、互いに略同一の抵抗特性を有する複数のカンチレバーと、前記基板に設けられた複数の抵抗素子と、を備え、前記複数のカンチレバーは、前記基板の面上における所定の仮想線に対して一方側に設けられた第1カンチレバーと、前記仮想線に対して他方側に設けられた第2カンチレバーと、を含み、前記第1カンチレバーと前記第2カンチレバーとは、平面視で略同一形状であり、前記第1カンチレバーは、前記一方側の端部が前記基板と接続され、前記第2カンチレバーは、前記他方側の端部が前記基板と接続され、前記基板は、支持基板と、前記支持基板上に形成された電気絶縁性を有する絶縁層と、前記絶縁層上に形成された半導体層と、前記半導体層上に形成された電気抵抗を有する抵抗層と、前記抵抗層上に形成された導電性を有する導電層と、を備え、前記基板上には、前記絶縁層が露出した絶縁部が設けられ、前記複数のカンチレバーのそれぞれは、前記半導体層と、前記抵抗層と、前記導電層と、を備え、前記複数のカンチレバーにおける前記抵抗層の少なくとも一部は露出し、前記複数の抵抗素子は、前記複数のカンチレバーにおける露出した前記抵抗層と平面視で略同一形状の抵抗層を備え、前記複数のカンチレバーと前記複数の抵抗素子とは、それぞれ電気的に接続され、ブリッジ回路を形成していることを特徴とする。
前記基板には、前記導電層が露出した複数の配線領域が設けられ、前記複数のカンチレバーと前記複数の抵抗素子とは、前記複数の配線領域によって、それぞれ電気的に接続され、ブリッジ回路を形成している構成としてもよい。
前記ブリッジ回路において、前記第1カンチレバーと前記第2カンチレバーとは、電気配線的に対角配置されている構成としてもよい。
前記複数の抵抗素子は、第1抵抗素子と、第2抵抗素子と、を含み、前記ブリッジ回路は、前記第1カンチレバーと、前記第2カンチレバーと、前記第1抵抗素子と、前記第2抵抗素子とが、それぞれ電気的に接続されて形成され、前記第1カンチレバーと前記第2カンチレバーとは、前記基板の面上における所定の点に対して点対称に配置され、前記第1抵抗素子と前記第2抵抗素子とは、前記所定の点に対して点対称に配置されている構成としてもよい。
本発明の流量センサ素子は、基板と、前記基板に設けられ、所定方向に弾性変形可能な、互いに略同一の抵抗特性を有する複数のカンチレバーと、を備え、前記複数のカンチレバーは、前記基板の面上における所定の仮想線に対して一方側に設けられた第1カンチレバーと、前記仮想線に対して他方側に設けられた第2カンチレバーと、を含み、前記第1カンチレバーと前記第2カンチレバーとは、平面視で略同一形状であり、前記第1カンチレバーは、前記一方側の端部が前記基板と接続され、前記第2カンチレバーは、前記他方側の端部が前記基板と接続されていることを特徴とする。
One aspect of the flow sensor element of the present invention includes a substrate, a plurality of cantilevers provided on the substrate and elastically deformable in a predetermined direction and having substantially the same resistance characteristics, and a plurality of cantilevers provided on the substrate. A plurality of cantilevers, a first cantilever provided on one side with respect to a predetermined virtual line on the surface of the substrate, and a first cantilever provided on the other side with respect to the virtual line. The first cantilever and the second cantilever have substantially the same shape in plan view, and the first cantilever is connected to the substrate at one end thereof, and the second cantilever The cantilever has an end on the other side connected to the substrate, and the substrate is a support substrate, an insulating layer formed on the support substrate and having electrical insulation, and a semiconductor formed on the insulating layer. And a resistance layer having electrical resistance formed on the semiconductor layer, and a conductive layer having conductivity formed on the resistance layer, wherein the insulating layer is exposed on the substrate. Each of the plurality of cantilevers includes the semiconductor layer, the resistance layer, and the conductive layer, wherein at least a part of the resistance layer in the plurality of cantilevers is exposed, The resistance element includes a resistance layer having substantially the same shape in plan view as the exposed resistance layer of the plurality of cantilevers, and the plurality of cantilevers and the plurality of resistance elements are electrically connected to each other to form a bridge circuit. It is characterized by forming.
The substrate is provided with a plurality of wiring regions in which the conductive layer is exposed, and the plurality of cantilevers and the plurality of resistance elements are electrically connected to each other by the plurality of wiring regions to form a bridge circuit. It is good also as composition which is doing.
In the bridge circuit, the first cantilever and the second cantilever may be arranged diagonally in terms of electrical wiring.
The plurality of resistance elements include a first resistance element and a second resistance element, and the bridge circuit includes the first cantilever, the second cantilever, the first resistance element, and the second resistance. Elements are electrically connected to each other, and the first cantilever and the second cantilever are arranged point-symmetrically with respect to a predetermined point on the surface of the substrate, The second resistive element may be arranged symmetrically with respect to the predetermined point.
The flow sensor element of the present invention includes a substrate and a plurality of cantilevers provided on the substrate and elastically deformable in a predetermined direction and having substantially the same resistance characteristics, and the plurality of cantilevers are arranged on the substrate. A first cantilever provided on one side with respect to a predetermined virtual line on the surface; and a second cantilever provided on the other side with respect to the virtual line, the first cantilever and the second cantilever Is substantially the same shape in plan view, and the first cantilever has the one end connected to the substrate, and the second cantilever has the other end connected to the substrate. It is characterized by being.

本発明の流量センサ素子によれば、第1カンチレバー及び第2カンチレバーは、所定の仮想線を挟んで一方側と他方側にそれぞれ配置され、第1カンチレバーは、一方側の端部が基板と接続され、第2カンチレバーは、他方側の端部が基板と接続されている。すなわち、第1カンチレバー及び第2カンチレバーは、基板との接続部が、互いに基板の外側を向くようにして配置される。カンチレバーにおいては、基板との接続部が、抵抗値が変化する抵抗として機能する。そして、この接続部に配線等を接続し、回路を構成することで、流量センサモジュールが構築される。本発明の流量センサ素子によれば、複数のカンチレバーの接続部が基板の外側を向いているため、流量センサ素子を用いて流量センサモジュールを構築する際に、流量センサ素子に配線等を接続し、取り回すことが容易である。   According to the flow sensor element of the present invention, the first cantilever and the second cantilever are respectively arranged on one side and the other side across a predetermined virtual line, and the first cantilever is connected to the substrate at one end. The second cantilever has the other end connected to the substrate. In other words, the first cantilever and the second cantilever are arranged such that the connecting portion with the substrate faces the outside of the substrate. In the cantilever, the connection portion with the substrate functions as a resistance whose resistance value changes. And a flow sensor module is constructed | assembled by connecting wiring etc. to this connection part and comprising a circuit. According to the flow sensor element of the present invention, since the connecting portions of a plurality of cantilevers face the outside of the substrate, when a flow sensor module is constructed using the flow sensor element, wiring or the like is connected to the flow sensor element. Easy to handle.

また、第1カンチレバーと第2カンチレバーとが、平面視で略同一形状であるため、第1カンチレバーと第2カンチレバーとの抵抗特性を略同一とすることが容易である。   Further, since the first cantilever and the second cantilever have substantially the same shape in plan view, it is easy to make the resistance characteristics of the first cantilever and the second cantilever substantially the same.

前記第1カンチレバーと前記第2カンチレバーとは、前記仮想線に対して線対称に配置されている構成としてもよい。
前記第1カンチレバーと前記第2カンチレバーとは、前記基板の面上における所定の点に対して点対称に配置されている構成としてもよい。
これらの構成によれば、第1カンチレバーと第2カンチレバーとが対称的に配置されている。そのため、例えば、基板の面に対して垂直に流体が流れるような構成とした場合、第1カンチレバーと第2カンチレバーとを通る流体の流れが略均一となりやすい。そのため、これらの構成によれば、流量センサモジュールの計測精度を向上できる。
The first cantilever and the second cantilever may be arranged symmetrically with respect to the virtual line.
The first cantilever and the second cantilever may be arranged symmetrically with respect to a predetermined point on the surface of the substrate.
According to these configurations, the first cantilever and the second cantilever are arranged symmetrically. Therefore, for example, when the fluid flows perpendicularly to the surface of the substrate, the fluid flow through the first cantilever and the second cantilever tends to be substantially uniform. Therefore, according to these structures, the measurement accuracy of the flow sensor module can be improved.

前記第1カンチレバーは、前記基板の一方側に開口して形成された第1開口部に臨んで設けられ、前記第2カンチレバーは、前記基板の一方側に開口して形成され、前記第1開口部と離間する第2開口部に臨んで設けられる構成としてもよい。
1つの開口部に複数のカンチレバーが設けられている場合には、複数のカンチレバーの設置位置が適切な位置からずれる等によって、開口部において流体の流れが乱れるおそれがある。このような場合では、カンチレバーによって流量を適切に計測することが困難となる場合がある。
The first cantilever is provided facing a first opening formed to open on one side of the substrate, and the second cantilever is formed to open on one side of the substrate. It is good also as a structure provided facing the 2nd opening part spaced apart from a part.
In the case where a plurality of cantilevers are provided in one opening, the flow of fluid may be disturbed in the opening due to the installation position of the plurality of cantilevers being shifted from an appropriate position. In such a case, it may be difficult to appropriately measure the flow rate with the cantilever.

これに対して、この構成によれば、第1カンチレバーと第2カンチレバーとは、それぞれ互いに離間して設けられた第1開口部と第2開口部とに臨んで設けられている。そのため、カンチレバーが設けられた開口部において、流体の流れが乱れることが抑制される。したがって、この構成によれば、カンチレバーによる流量の計測精度を向上できる。   On the other hand, according to this configuration, the first cantilever and the second cantilever are provided so as to face the first opening and the second opening that are provided apart from each other. Therefore, the fluid flow is suppressed from being disturbed in the opening provided with the cantilever. Therefore, according to this structure, the measurement accuracy of the flow rate by the cantilever can be improved.

前記基板は、支持基板と、前記支持基板上に形成された電気絶縁性を有する絶縁層と、前記絶縁層上に形成された半導体層と、を備える構成としてもよい。
この構成によれば、基板の半導体層を除去して絶縁層を露出させることで、基板上の領域を電気的に分割することができるため、流量センサ素子を用いて流量センサモジュールに用いられる回路を構成することが容易である。
The substrate may include a support substrate, an insulating layer having electrical insulation formed on the support substrate, and a semiconductor layer formed on the insulating layer.
According to this configuration, since the region on the substrate can be electrically divided by removing the semiconductor layer of the substrate and exposing the insulating layer, the circuit used for the flow sensor module using the flow sensor element Is easy to construct.

前記半導体層上には、電気抵抗を有する抵抗層が形成され、前記抵抗層上には、導電性を有する導電層が形成され、前記基板上には、前記絶縁層が露出した絶縁部が設けられている構成としてもよい。
この構成によれば、絶縁部によって導電層が区切られ、基板上に導電層を配線とした回路の少なくとも一部が形成される。そのため、この構成によれば、流量センサ素子を用いて流量センサモジュールに用いられる回路を構成することが容易である。
A resistance layer having electrical resistance is formed on the semiconductor layer, a conductive layer having conductivity is formed on the resistance layer, and an insulating portion in which the insulating layer is exposed is provided on the substrate. It is good also as a structure currently provided.
According to this configuration, the conductive layer is partitioned by the insulating portion, and at least a part of the circuit using the conductive layer as a wiring is formed on the substrate. Therefore, according to this configuration, it is easy to configure a circuit used in the flow sensor module using the flow sensor element.

前記複数のカンチレバーのそれぞれは、前記半導体層と、前記抵抗層と、前記導電層と、を備え、前記複数のカンチレバーにおける前記抵抗層の少なくとも一部は露出し、前記複数のカンチレバーにおける露出した前記抵抗層と平面視で略同一形状の抵抗層を備える抵抗素子を備える構成としてもよい。
この構成によれば、抵抗層が露出した部分は、基板上に形成された回路において抵抗として機能する。そして、抵抗素子における抵抗層が、カンチレバーの抵抗層が露出した部分、すなわち、カンチレバーにおいて抵抗として機能する部分と平面視で同一形状であるため、抵抗素子の抵抗値は、カンチレバーが変形していない際の抵抗値と略同一となる。そのため、この構成によれば、カンチレバーと抵抗素子とを用いて、例えば、ブリッジ回路を構成する際に、各抵抗のオフセットを低減することができ、流量センサモジュールの計測精度を向上することができる。
Each of the plurality of cantilevers includes the semiconductor layer, the resistance layer, and the conductive layer, and at least a part of the resistance layer in the plurality of cantilevers is exposed, and the exposed in the plurality of cantilevers is It is good also as a structure provided with a resistive element provided with a resistive layer of the same shape as a resistive layer in planar view.
According to this configuration, the portion where the resistance layer is exposed functions as a resistor in the circuit formed on the substrate. And since the resistance layer in the resistance element has the same shape in plan view as the part where the resistance layer of the cantilever is exposed, that is, the part that functions as resistance in the cantilever, the resistance value of the resistance element is not deformed by the cantilever It becomes substantially the same as the resistance value at the time. Therefore, according to this configuration, when a cantilever and a resistance element are used, for example, when a bridge circuit is configured, the offset of each resistor can be reduced, and the measurement accuracy of the flow sensor module can be improved. .

また、この構成によれば、カンチレバーが基板の積層構造の一部と同様の積層構造を有するため、基板の一部を除去することによってカンチレバーを形成する製造方法を採用できる。これにより、この構成によれば、複数のカンチレバーの厚みを均一にすることが容易となり、流量センサ素子の特性のばらつきを抑制することができる。   Further, according to this configuration, since the cantilever has a laminated structure similar to a part of the laminated structure of the substrate, a manufacturing method in which the cantilever is formed by removing a part of the substrate can be employed. Thereby, according to this structure, it becomes easy to make the thickness of several cantilevers uniform, and can suppress the dispersion | variation in the characteristic of a flow sensor element.

本発明の流量センサモジュールは、上記の流量センサ素子を備えることを特徴とする。
本発明の流量センサモジュールによれば、上記の流量センサ素子を備えているため、複数のカンチレバーを用いた回路における配線の取り回しが簡便なものとなり、流量センサモジュールを小型化することが容易である。
The flow sensor module of the present invention includes the above-described flow sensor element.
According to the flow sensor module of the present invention, since the flow sensor element described above is provided, wiring of a circuit using a plurality of cantilevers becomes simple, and the flow sensor module can be easily downsized. .

前記複数のカンチレバーを用いてブリッジ回路を構成する構成としてもよい。
この構成によれば、略同一の抵抗特性を有する複数のカンチレバーを用いてブリッジ回路が構成されている。これにより、流量センサモジュールの信号対雑音比を高くすることができ、流量センサモジュールの感度を向上させることができる。したがって、この構成によれば、従来1つのカンチレバーでは計測が困難であったような圧力差の値が小さい範囲においても、流量を計測できる流量センサモジュールが得られる。
The bridge circuit may be configured using the plurality of cantilevers.
According to this configuration, the bridge circuit is configured using a plurality of cantilevers having substantially the same resistance characteristics. Thereby, the signal-to-noise ratio of the flow sensor module can be increased, and the sensitivity of the flow sensor module can be improved. Therefore, according to this configuration, it is possible to obtain a flow rate sensor module that can measure the flow rate even in a range where the value of the pressure difference is small, which is difficult to measure with a single cantilever.

また、この構成によれば、ブリッジ回路が構成されているため、内部抵抗の影響を受けにくく、かつ測定誤差の少ない流量センサモジュールが得られる。   Further, according to this configuration, since the bridge circuit is configured, it is possible to obtain a flow rate sensor module that is hardly affected by the internal resistance and has a small measurement error.

本発明によれば、複数のカンチレバーを備え、配線を取り回すことが容易な流量センサ素子及びそのような流量センサ素子を用いた流量センサモジュールが提供される。   According to the present invention, a flow sensor element including a plurality of cantilevers and easily handling a wiring and a flow sensor module using such a flow sensor element are provided.

第1実施形態の流量センサ素子を示す図であって、(A)は、平面図、(B)は、(A)におけるA−A断面図である。It is a figure which shows the flow sensor element of 1st Embodiment, Comprising: (A) is a top view, (B) is AA sectional drawing in (A). 第1実施形態の流量センサ素子に圧力が加えられた状態を示す図であって、(A)は、断面図、(B)は、部分拡大斜視図である。It is a figure which shows the state by which the pressure was applied to the flow sensor element of 1st Embodiment, Comprising: (A) is sectional drawing, (B) is a partial expansion perspective view. 第1実施形態の流量センサ素子の製造方法の手順を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the procedure of the manufacturing method of the flow sensor element of 1st Embodiment. (A)は、第1実施形態の流量センサ素子を用いて構成したブリッジ回路の構成を示す図である。(B)は、(A)のブリッジ回路と等価なブリッジ回路の構成を示す図である。(A) is a figure which shows the structure of the bridge circuit comprised using the flow sensor element of 1st Embodiment. (B) is a diagram showing a configuration of a bridge circuit equivalent to the bridge circuit of (A). 第1実施形態の流量センサ素子を用いた流量センサモジュールの一例を示した断面図である。It is sectional drawing which showed an example of the flow sensor module using the flow sensor element of 1st Embodiment. 第1実施形態の流量センサ素子を用いた流量センサモジュールの一例を示した部分拡大断面図である。It is the elements on larger scale which showed an example of the flow sensor module using the flow sensor element of a 1st embodiment. 第2実施形態の流量センサ素子を示す平面図である。It is a top view which shows the flow sensor element of 2nd Embodiment. 第3実施形態の流量センサ素子を示す平面図である。It is a top view which shows the flow sensor element of 3rd Embodiment. 第4実施形態の流量センサ素子を示す平面図である。It is a top view which shows the flow sensor element of 4th Embodiment. 第5実施形態の流量センサ素子を示す平面図である。It is a top view which shows the flow sensor element of 5th Embodiment. 第6実施形態の流量センサ素子を示す平面図である。It is a top view which shows the flow sensor element of 6th Embodiment. 第7実施形態の流量センサ素子を示す平面図である。It is a top view which shows the flow sensor element of 7th Embodiment. 第8実施形態の流量センサ素子を示す平面図である。It is a top view which shows the flow sensor element of 8th Embodiment.

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態に係る流量センサ素子及び流量センサモジュールについて説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
Hereinafter, a flow sensor element and a flow sensor module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The scope of the present invention is not limited to the following embodiment, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. Moreover, in the following drawings, in order to make each structure easy to understand, the actual structure may be different from the scale, number, or the like in each structure.

まず、第1実施形態について説明する。
図1(A),(B)は、本実施形態の流量センサ素子1を示す図である。図1(A)は、平面図である。図1(B)は、図1(A)におけるA−A断面図である。
図2(A),(B)は、流量センサ素子1に圧力が加えられた状態を示す図である。図2(A)は、断面図である。図2(B)は、第1カンチレバー10aの拡大斜視図である。
First, the first embodiment will be described.
1A and 1B are views showing a flow sensor element 1 of the present embodiment. FIG. 1A is a plan view. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
2A and 2B are views showing a state in which pressure is applied to the flow sensor element 1. FIG. 2A is a cross-sectional view. FIG. 2B is an enlarged perspective view of the first cantilever 10a.

なお、以下の説明においてはXYZ座標系を設定し、このXYZ座標系を参照しつつ各部材の位置関係を説明する。この際、基板2(図1(A)参照)の積層方向をZ軸方向、Z軸方向と直交し、基板2の平面視における外周の一辺と平行な方向をX軸方向、Z軸方向及びX軸方向の両方と直交する方向をY軸方向とする。   In the following description, an XYZ coordinate system is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ coordinate system. At this time, the stacking direction of the substrate 2 (see FIG. 1A) is orthogonal to the Z-axis direction and the Z-axis direction, and the directions parallel to one side of the outer periphery in plan view of the substrate 2 are the X-axis direction, the Z-axis direction, and The direction orthogonal to both the X-axis directions is taken as the Y-axis direction.

本実施形態の流量センサ素子1は、図1(A),(B)に示すように、基板2と、複数のカンチレバー10とを備えている。複数のカンチレバー10は、第1カンチレバー10aと、第2カンチレバー10bとを含む。
基板2は、図1(A)に示すように、平面視矩形状の積層板である。基板2は、図1(B)に示すように、導電層20と、抵抗層30と、半導体層40と、絶縁層50と、支持基板60とを備えている。基板2の支持基板60上には、絶縁層50と、半導体層40と、抵抗層30と、導電層20とが、この順で積層されている。
The flow sensor element 1 of the present embodiment includes a substrate 2 and a plurality of cantilevers 10 as shown in FIGS. The plurality of cantilevers 10 include a first cantilever 10a and a second cantilever 10b.
As shown in FIG. 1A, the substrate 2 is a laminated plate having a rectangular shape in plan view. As shown in FIG. 1B, the substrate 2 includes a conductive layer 20, a resistance layer 30, a semiconductor layer 40, an insulating layer 50, and a support substrate 60. On the support substrate 60 of the substrate 2, the insulating layer 50, the semiconductor layer 40, the resistance layer 30, and the conductive layer 20 are laminated in this order.

支持基板60は、例えば、シリコン基板である。
絶縁層50は、電気絶縁性を有する層である。絶縁層50の材質としては、例えば、SiOである。
半導体層40は、例えば、単結晶シリコンで構成されている。
抵抗層30は、電気抵抗特性を有する層である。抵抗層30の材質としては、例えば、単結晶シリコンに不純物を拡散させたものである。不純物としては、例えば、B(ホウ素)や、P(リン)等が用いられる。
The support substrate 60 is, for example, a silicon substrate.
The insulating layer 50 is a layer having electrical insulation. As a material of the insulating layer 50, for example, SiO 2 is used.
The semiconductor layer 40 is made of, for example, single crystal silicon.
The resistance layer 30 is a layer having electrical resistance characteristics. As a material of the resistance layer 30, for example, impurities are diffused in single crystal silicon. As the impurity, for example, B (boron), P (phosphorus), or the like is used.

導電層20は、例えば、金属で構成される金属層である。導電層20を金属層とした場合における、導電層20の材質としては、例えば、Au(金)、Al(アルミニウム)、Cr(クロム)、Ni(ニッケル)、Pd(パラジウム)等である。また、導電層20としては、複数の金属層が積層された構造としてもよい。また、導電層20として、上述した抵抗層30のようにして、単結晶シリコンに不純物を高濃度で拡散させたものとすることもできる。   The conductive layer 20 is a metal layer made of metal, for example. Examples of the material of the conductive layer 20 when the conductive layer 20 is a metal layer include Au (gold), Al (aluminum), Cr (chromium), Ni (nickel), and Pd (palladium). The conductive layer 20 may have a structure in which a plurality of metal layers are stacked. Alternatively, the conductive layer 20 may be formed by diffusing impurities at a high concentration in single crystal silicon as in the resistance layer 30 described above.

基板2の平面視中央(図1(A)参照)には、図1(B)に示すように、支持基板60側(基板の一方側,−Z側)に開口する開口部14が形成されている。開口部14は、第1開口部14aと、第2開口部14bとを含む。第1開口部14aと第2開口部14bとは、互いに離間して独立に形成されている。第1開口部14aと第2開口部14bとは、図1(A)に示すように、平面視中心点Cを通る基板2の面上の仮想線Pに対して線対称に形成されている。開口部14の平面視(XY面視)形状は、カンチレバー10が適正に機能する範囲内において、特に限定されない。開口部14の平面視形状は、本実施形態においては、例えば、矩形状である。   At the center of the substrate 2 in plan view (see FIG. 1A), as shown in FIG. 1B, an opening 14 is formed that opens to the support substrate 60 side (one side of the substrate, −Z side). ing. The opening 14 includes a first opening 14a and a second opening 14b. The 1st opening part 14a and the 2nd opening part 14b are mutually spaced apart and formed independently. As shown in FIG. 1A, the first opening 14a and the second opening 14b are formed symmetrically with respect to an imaginary line P on the surface of the substrate 2 passing through the center point C in plan view. . The shape of the opening 14 in plan view (XY plane view) is not particularly limited as long as the cantilever 10 functions properly. The planar view shape of the opening 14 is, for example, a rectangular shape in the present embodiment.

基板2の導電層20側(+Z側)には、図1(B)に示すように、第1開口部14aに臨んで第1カンチレバー10aが設けられている。また、同様に、基板2の導電層20側には、第2開口部14bに臨んで第2カンチレバー10bが設けられている。
基板2の導電層20側(+Z側)には、第1カンチレバー10aの周囲を、後述する第1接続部11a及び第2接続部12aを除いて、囲むようにして、面に垂直な方向(Z軸方向)に貫通する第1貫通部15a(貫通部15)が形成されている。
As shown in FIG. 1B, a first cantilever 10a is provided on the conductive layer 20 side (+ Z side) of the substrate 2 so as to face the first opening 14a. Similarly, a second cantilever 10b is provided on the conductive layer 20 side of the substrate 2 so as to face the second opening 14b.
On the conductive layer 20 side (+ Z side) of the substrate 2, the first cantilever 10 a is surrounded by a direction perpendicular to the surface (Z-axis) except for the first connection portion 11 a and the second connection portion 12 a described later. A first penetrating portion 15a (penetrating portion 15) penetrating in the direction) is formed.

第1貫通部15aは、後述する第1接続部11aの第2接続部12a側(−Y側)に形成された貫通孔15aaと、第2接続部12aの第1接続部11a側(+Y側)に形成された貫通孔15abと、貫通孔15aaの−X側端部と貫通孔15abの−X側端部とを接続する貫通孔15acと、第1接続部11aを挟んで貫通孔15aaと逆側(+Y側)に形成された貫通孔15adと、第2接続部12aを挟んで貫通孔15abと逆側(−Y側)に形成された貫通孔15aeと、貫通孔15adの−X側端部と貫通孔15aeの−X側端部とを接続する貫通孔15afとを含む。第1貫通部15aと第1開口部14aとは、連通している。   The first through portion 15a includes a through hole 15aa formed on a second connection portion 12a side (−Y side) of a first connection portion 11a described later, and a first connection portion 11a side (+ Y side) of the second connection portion 12a. ), The through-hole 15ac connecting the −X side end of the through-hole 15aa and the −X-side end of the through-hole 15ab, and the through-hole 15aa across the first connection portion 11a A through hole 15ad formed on the opposite side (+ Y side), a through hole 15ae formed on the opposite side (-Y side) across the second connection portion 12a, and the -X side of the through hole 15ad And a through hole 15af that connects the end and the −X side end of the through hole 15ae. The first through portion 15a and the first opening portion 14a communicate with each other.

また、同様に、基板2の導電層20側(+Z側)には、第2カンチレバー10bの周囲を、後述する第1接続部11b及び第2接続部12bを除いて、囲むようにして、面に垂直な方向(Z軸方向)に貫通する第2貫通部15b(貫通部15)が形成されている。第2貫通部15bは、第1貫通部15aと同様にして、貫通孔15baと、貫通孔15bbと、貫通孔15bcと、貫通孔15bdと、貫通孔15beと、貫通孔15bfとを含む。第2貫通部15bは、第1貫通部15aと仮想線Pに対して線対称に設けられている。貫通孔15ba〜15bfは、それぞれ、第1貫通部15aの貫通孔15aa〜15afに対応する。第2貫通部15bと第2開口部14bとは、連通している。
なお、貫通部は、以下に説明する他の実施形態においても、第1貫通部15a及び第2貫通部15bと同様にして形成されている。
Similarly, on the conductive layer 20 side (+ Z side) of the substrate 2, the second cantilever 10 b is surrounded by the surface except for the first connection portion 11 b and the second connection portion 12 b described later, and perpendicular to the surface. A second penetrating portion 15b (penetrating portion 15) penetrating in any direction (Z-axis direction) is formed. Similarly to the first through portion 15a, the second through portion 15b includes a through hole 15ba, a through hole 15bb, a through hole 15bc, a through hole 15bd, a through hole 15be, and a through hole 15bf. The second penetrating portion 15 b is provided symmetrically with respect to the first penetrating portion 15 a and the virtual line P. The through holes 15ba to 15bf correspond to the through holes 15aa to 15af of the first through part 15a, respectively. The 2nd penetration part 15b and the 2nd opening part 14b are connected.
In addition, the penetration part is formed in the same manner as the first penetration part 15a and the second penetration part 15b in other embodiments described below.

基板2の導電層20側(+Z側)には、絶縁部51(絶縁部51a,51b,51c,51d,51e,51f)が形成されている。絶縁部51は、導電層20、抵抗層30及び半導体層40が部分的に除去され、絶縁層50が露出している部分である。すなわち、図2(B)に示すように、絶縁部51は、基板2の導電層20側(+Z側)に溝状に形成されている。   An insulating portion 51 (insulating portions 51a, 51b, 51c, 51d, 51e, 51f) is formed on the conductive layer 20 side (+ Z side) of the substrate 2. The insulating part 51 is a part where the conductive layer 20, the resistance layer 30 and the semiconductor layer 40 are partially removed and the insulating layer 50 is exposed. That is, as shown in FIG. 2B, the insulating portion 51 is formed in a groove shape on the conductive layer 20 side (+ Z side) of the substrate 2.

絶縁部51aは、図1(A)に示すように、貫通孔15adと貫通孔15afとの接続箇所から基板2の+Y側の端縁までを繋ぐようにして形成されている。絶縁部51bは、貫通孔15abの+X側端部から基板2の+X側の端縁までを繋ぐようにして形成されている。絶縁部51cは、貫通孔15aeと貫通孔15afとの接続箇所から貫通孔15bdと貫通孔15bfとの接続箇所までを繋ぐようにして形成されている。絶縁部51dは、貫通孔15bdと貫通孔15bfとの接続箇所から基板2の−Y側の端縁までを繋ぐようにして形成されている。絶縁部51eは、貫通孔15bbの−X側端部から基板2の−X側端縁までを繋ぐようにして形成されている。絶縁部51fは、貫通孔15beと貫通孔15bfとの接続箇所から貫通孔15adと貫通孔15afとの接続箇所までを繋ぐようにして形成されている。   As shown in FIG. 1A, the insulating portion 51a is formed so as to connect from the connecting portion between the through hole 15ad and the through hole 15af to the edge on the + Y side of the substrate 2. The insulating part 51b is formed so as to connect from the + X side end of the through hole 15ab to the + X side edge of the substrate 2. The insulating part 51c is formed so as to connect from the connection point between the through hole 15ae and the through hole 15af to the connection point between the through hole 15bd and the through hole 15bf. The insulating part 51d is formed so as to connect from the connection portion between the through hole 15bd and the through hole 15bf to the edge on the −Y side of the substrate 2. The insulating portion 51e is formed so as to connect from the −X side end of the through hole 15bb to the −X side end edge of the substrate 2. The insulating part 51f is formed so as to connect from the connection point between the through hole 15be and the through hole 15bf to the connection point between the through hole 15ad and the through hole 15af.

絶縁部51は、平面視中心点Cに対して点対称に形成されている。なお、絶縁部は、以下に説明する他の実施形態においても、同様にして平面視中心点に対して点対称に形成されている。   The insulating part 51 is formed point-symmetrically with respect to the center point C in plan view. In addition, also in other embodiments described below, the insulating portion is similarly formed point-symmetrically with respect to the center point in plan view.

絶縁部51と貫通部15とによって絶縁層50上に積層する半導体層40、抵抗層30及び導電層20が分割され、基板2の導電層20側(+Z側)には、配線領域21a,21b,21c,21dがそれぞれ形成されている。これにより、基板2上に後述するブリッジ回路70の一部が形成されている。   The semiconductor layer 40, the resistance layer 30, and the conductive layer 20 stacked on the insulating layer 50 are divided by the insulating portion 51 and the penetrating portion 15, and wiring regions 21 a and 21 b are formed on the conductive layer 20 side (+ Z side) of the substrate 2. , 21c, 21d are formed. Thereby, a part of the bridge circuit 70 described later is formed on the substrate 2.

カンチレバー10は、基板2に接続された平板状の部材である。カンチレバー10は、図1(B)に示すように、半導体層40と、抵抗層30とが積層されて構成されている。カンチレバー10は、前述したように、第1カンチレバー10aと、第2カンチレバー10bとを含んでいる。言い換えると、1つの基板2に、すなわち、1チップに、2つのカンチレバー(第1カンチレバー10a,第2カンチレバー10b)が設けられている。第1カンチレバー10aは、第1開口部14aに臨んで設けられている。第2カンチレバー10bは、第2開口部14bに臨んで設けられている。   The cantilever 10 is a flat member connected to the substrate 2. The cantilever 10 is configured by stacking a semiconductor layer 40 and a resistance layer 30 as shown in FIG. As described above, the cantilever 10 includes the first cantilever 10a and the second cantilever 10b. In other words, two cantilevers (first cantilever 10a and second cantilever 10b) are provided on one substrate 2, that is, on one chip. The first cantilever 10a is provided facing the first opening 14a. The second cantilever 10b is provided facing the second opening 14b.

第1カンチレバー10aと第2カンチレバー10bとは、図1(A)に示すように、仮想線Pに対して、線対称となるようにして設けられている。第1カンチレバー10aは、仮想線Pに対して一方側(+X側)に設けられている。第2カンチレバー10bは、仮想線Pに対して他方側(−X側)に設けられている。また、第1カンチレバー10aと第2カンチレバー10bとは、平面視中心点Cに対して点対称に設けられている。   As shown in FIG. 1A, the first cantilever 10a and the second cantilever 10b are provided so as to be line-symmetric with respect to the virtual line P. The first cantilever 10a is provided on one side (+ X side) with respect to the virtual line P. The second cantilever 10 b is provided on the other side (−X side) with respect to the virtual line P. Further, the first cantilever 10a and the second cantilever 10b are provided point-symmetrically with respect to the center point C in plan view.

第1カンチレバー10aは、基板2と接続される第1接続部11aと、第2接続部12aと、第1接続部11aと第2接続部12aとを接続する平板部13aとを備えている。
第1接続部11a及び第2接続部12aは、平板部13aに対して+X側に設けられている。言い換えると、第1カンチレバー10aは、一方側(+X側)端部が基板2と接続されている。第1接続部11aは、抵抗層30で構成された抵抗部31aを備えている。第2接続部12aは、抵抗層30で構成された抵抗部32aを備えている。
The first cantilever 10a includes a first connection portion 11a connected to the substrate 2, a second connection portion 12a, and a flat plate portion 13a that connects the first connection portion 11a and the second connection portion 12a.
The first connection portion 11a and the second connection portion 12a are provided on the + X side with respect to the flat plate portion 13a. In other words, the first cantilever 10 a has one side (+ X side) end connected to the substrate 2. The first connection part 11 a includes a resistance part 31 a composed of the resistance layer 30. The second connection part 12 a includes a resistance part 32 a configured by the resistance layer 30.

第1カンチレバー10aの平板部13aは、第1接続部11aと第2接続部12aを接続する導電部22aとを備えている。導電部22aは、平板部13aにおける接続部側(+X側)端部に設けられている。導電部22aは、第1接続部11aの抵抗部31aと第2接続部12aの抵抗部32aとを、電気的に接続している。導電部22aの材質は、導電性を有する範囲において、特に限定されない。導電部22aの材質は、例えば、本実施形態においては、導電層20と同一の材質により構成されている。   The flat plate portion 13a of the first cantilever 10a includes a first connecting portion 11a and a conductive portion 22a that connects the second connecting portion 12a. The conductive portion 22a is provided at the connection portion side (+ X side) end portion of the flat plate portion 13a. The conductive portion 22a electrically connects the resistance portion 31a of the first connection portion 11a and the resistance portion 32a of the second connection portion 12a. The material of the electroconductive part 22a is not specifically limited in the range which has electroconductivity. For example, in the present embodiment, the conductive portion 22a is made of the same material as that of the conductive layer 20.

第2カンチレバー10bは、基板2と接続される第1接続部11bと、第2接続部12bと、第1接続部11bと第2接続部12bとを接続する平板部13bとを備えている。
第1接続部11b及び第2接続部12bは、平板部13bに対して−X側に設けられている。言い換えると、第2カンチレバー10bは、他方側(−X側)端部が基板2と接続されている。第1接続部11bは、抵抗層30で構成された抵抗部31bを備えている。第2接続部12bは、抵抗層30で構成された抵抗部32bを備えている。
The second cantilever 10b includes a first connection portion 11b connected to the substrate 2, a second connection portion 12b, and a flat plate portion 13b connecting the first connection portion 11b and the second connection portion 12b.
The 1st connection part 11b and the 2nd connection part 12b are provided in the -X side with respect to the flat plate part 13b. In other words, the second cantilever 10 b has the other side (−X side) end connected to the substrate 2. The first connection part 11 b includes a resistance part 31 b composed of the resistance layer 30. The second connection part 12 b includes a resistance part 32 b constituted by the resistance layer 30.

第2カンチレバー10bの平板部13bは、第1接続部11bと第2接続部12bを接続する導電部22bとを備えている。導電部22bは、平板部13bにおける接続部側(−X側)端部に設けられている。導電部22bは、第1接続部11bの抵抗部31bと第2接続部12bの抵抗部32bとを、電気的に接続している。導電部22bの材質は、第1カンチレバー10aの導電部22aと同様である。   The flat plate portion 13b of the second cantilever 10b includes a first connecting portion 11b and a conductive portion 22b that connects the second connecting portion 12b. The conductive portion 22b is provided at the connecting portion side (−X side) end portion of the flat plate portion 13b. The conductive portion 22b electrically connects the resistance portion 31b of the first connection portion 11b and the resistance portion 32b of the second connection portion 12b. The material of the conductive portion 22b is the same as that of the conductive portion 22a of the first cantilever 10a.

第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bは、基板2の面(XY平面と平行な面)と平行に延在している。第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bは、図2(A)に示すように、圧力を受けることにより、第1接続部11a,11b及び第2接続部12a,12bを支点とし、変形先端側が対向した状態で、基板2の面と交差する方向(Z軸方向)に弾性変形可能となっている。言い換えると、第1カンチレバー10aは、第1接続部11aと第2接続部12aとを結んだ線を軸として弾性変形し、第2カンチレバー10bは、第1接続部11bと第2接続部12bとを結んだ線を軸として弾性変形する。第1接続部11aと第2接続部12aとを結んだ線と、第1接続部11bと第2接続部12bとを結んだ線とはそれぞれY軸方向と平行である。   The first cantilever 10a and the second cantilever 10b extend in parallel with the surface of the substrate 2 (a surface parallel to the XY plane). As shown in FIG. 2 (A), the first cantilever 10a and the second cantilever 10b receive pressure and use the first connecting portions 11a, 11b and the second connecting portions 12a, 12b as fulcrums, with the deformation tip sides facing each other. In this state, it can be elastically deformed in the direction intersecting the surface of the substrate 2 (Z-axis direction). In other words, the first cantilever 10a is elastically deformed around the line connecting the first connection portion 11a and the second connection portion 12a, and the second cantilever 10b is formed by the first connection portion 11b and the second connection portion 12b. It is elastically deformed around the line connecting The line connecting the first connection part 11a and the second connection part 12a and the line connecting the first connection part 11b and the second connection part 12b are parallel to the Y-axis direction.

第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bが弾性変形することにより、第1接続部11a,11bの抵抗部31a,31b及び第2接続部12a,12bの抵抗部32a,32bの抵抗値は、ピエゾ抵抗効果によって上昇、あるいは降下する。   When the first cantilever 10a and the second cantilever 10b are elastically deformed, the resistance values of the resistance portions 31a and 31b of the first connection portions 11a and 11b and the resistance portions 32a and 32b of the second connection portions 12a and 12b are piezoresistive. Increase or decrease depending on the effect.

ピエゾ抵抗効果とは、物体に応力が加えられた際に電気抵抗が変化する現象のことである。ピエゾ抵抗効果は、ゲルマニウムやシリコン等の半導体において効果が大きい。半導体のピエゾ抵抗効果においては、半導体結晶の結晶方向によって電気抵抗特性が異なる。すなわち、この結晶方向の違いにより、抵抗変化率や、半導体に応力がかけられたときに、抵抗値が上昇するか降下するか等が決定される。例えば、本実施形態のように半導体層40と抵抗層30とが積層されたような構造において、半導体層40がN型で、抵抗層30がP型であるような場合には、結晶方向<100>方向の抵抗変化率が最大となる。   The piezoresistive effect is a phenomenon in which electric resistance changes when stress is applied to an object. The piezoresistive effect is significant in semiconductors such as germanium and silicon. In the piezoresistive effect of a semiconductor, the electric resistance characteristic varies depending on the crystal direction of the semiconductor crystal. That is, the difference in crystal direction determines the rate of change in resistance and whether the resistance value increases or decreases when stress is applied to the semiconductor. For example, in the structure in which the semiconductor layer 40 and the resistance layer 30 are stacked as in this embodiment, when the semiconductor layer 40 is N-type and the resistance layer 30 is P-type, the crystal orientation < The resistance change rate in the 100> direction is maximized.

次に、本実施形態の流量センサ素子1の製造方法について説明する。
図3(A)〜(E)は、本実施形態の流量センサ素子1の製造方法の手順を示した断面図である。
本実施形態の流量センサ素子1の製造方法は、SOI基板形成工程と、抵抗層形成工程と、導電層形成工程と、第1パターニング工程と、第2パターニング工程と、凹部形成工程と、絶縁層除去工程とを有する。
Next, the manufacturing method of the flow sensor element 1 of this embodiment is demonstrated.
3A to 3E are cross-sectional views illustrating the procedure of the method for manufacturing the flow sensor element 1 of the present embodiment.
The manufacturing method of the flow sensor element 1 of this embodiment includes an SOI substrate forming step, a resistance layer forming step, a conductive layer forming step, a first patterning step, a second patterning step, a recess forming step, and an insulating layer. A removal step.

まず、SOI基板形成工程は、図3(A)に示すように、支持基板60上に絶縁層50と半導体層40とを、この順に積層する工程である。このような構成、すなわち、支持基板60(例えば、シリコン基板)と半導体層40との間に絶縁層50が挟まれている構成を有する基板を一般にSOI基板という。この工程により、流量センサ素子1のベースとなるSOI基板が形成される。   First, the SOI substrate forming step is a step in which an insulating layer 50 and a semiconductor layer 40 are stacked in this order on a support substrate 60 as shown in FIG. A substrate having such a configuration, that is, a configuration in which the insulating layer 50 is sandwiched between the support substrate 60 (for example, a silicon substrate) and the semiconductor layer 40 is generally referred to as an SOI substrate. By this step, an SOI substrate that is a base of the flow sensor element 1 is formed.

次に、抵抗層形成工程は、図3(B)に示すように、半導体層40上に抵抗層30を形成する工程である。抵抗層30は、半導体層40に不純物を加えることで形成される。不純物としては、半導体層40がP型である場合には、例えば、B(ホウ素)を用いることができる。また、半導体層40がN型である場合には、例えば、不純物としてP(リン)を用いることができる。   Next, the resistance layer forming step is a step of forming the resistance layer 30 over the semiconductor layer 40 as shown in FIG. The resistance layer 30 is formed by adding impurities to the semiconductor layer 40. As the impurity, for example, B (boron) can be used when the semiconductor layer 40 is P-type. Further, when the semiconductor layer 40 is N-type, for example, P (phosphorus) can be used as an impurity.

半導体層40に不純物を加える方法としては、例えば、不純物を含む薄膜を半導体層40の表面に塗布し、加熱することにより半導体層40内に不純物を拡散させる熱拡散法や、不純物のイオンを半導体層40に直接ぶつけて、半導体層40内に打ち込むイオン注入法等を選択できる。この工程により、半導体層40の絶縁層50とは逆側(+Z側)の一部に不純物が拡散し、抵抗層30が形成される。   As a method for adding impurities to the semiconductor layer 40, for example, a thin film containing impurities is applied to the surface of the semiconductor layer 40, and the impurity is diffused into the semiconductor layer 40 by heating, or impurity ions are added to the semiconductor. An ion implantation method that directly strikes the layer 40 and implants into the semiconductor layer 40 can be selected. By this step, the impurity diffuses in part of the semiconductor layer 40 on the side opposite to the insulating layer 50 (+ Z side), and the resistance layer 30 is formed.

次に、導電層形成工程は、抵抗層30の上に導電層20を形成する工程である。この工程により、支持基板60上に、絶縁層50と、半導体層40と、抵抗層30と、導電層20とが積層された基板2が形成される。   Next, the conductive layer forming step is a step of forming the conductive layer 20 on the resistance layer 30. Through this step, the substrate 2 in which the insulating layer 50, the semiconductor layer 40, the resistance layer 30, and the conductive layer 20 are stacked is formed on the support substrate 60.

次に、第1パターニング工程は、図3(C)に示すように、導電層20をパターニングする工程である。本工程においては、例えば、フォトリソグラフィ等によって導電層20を部分的に除去し、導電層20をパターニングする。導電層20において除去される箇所は、第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bにおける抵抗層30が露出した部分となる箇所、及び絶縁部51が形成される箇所である。この工程により、導電部22a,22b及び配線領域21a〜21d(図3(C)においては図示省略)が形成される。   Next, the first patterning step is a step of patterning the conductive layer 20 as shown in FIG. In this step, for example, the conductive layer 20 is partially removed by photolithography or the like, and the conductive layer 20 is patterned. The portions removed in the conductive layer 20 are the portions where the resistance layer 30 is exposed in the first cantilever 10a and the second cantilever 10b, and the portions where the insulating portion 51 is formed. Through this step, conductive portions 22a and 22b and wiring regions 21a to 21d (not shown in FIG. 3C) are formed.

次に、第2パターニング工程は、図3(C)に示すように、抵抗層30及び半導体層40をパターニングする工程である。本工程においては、抵抗層30及び半導体層40をエッチングによって部分的に除去し、パターニングする。抵抗層30及び半導体層40において除去される箇所は、第1貫通部15a及び第2貫通部15bが形成される箇所、及び絶縁部51が形成される箇所である。エッチング方法としては、特に限定されず、例えば、ドライエッチング法を用いることができる。この工程により、第1溝部19a及び第2溝部19bが形成される。また、図3(C)においては図示を省略するが、この工程により、絶縁部51が形成される。   Next, the second patterning step is a step of patterning the resistance layer 30 and the semiconductor layer 40 as shown in FIG. In this step, the resistance layer 30 and the semiconductor layer 40 are partially removed by etching and patterned. The locations removed in the resistance layer 30 and the semiconductor layer 40 are locations where the first through portion 15a and the second through portion 15b are formed, and locations where the insulating portion 51 is formed. The etching method is not particularly limited, and for example, a dry etching method can be used. By this step, the first groove portion 19a and the second groove portion 19b are formed. Although not shown in FIG. 3C, the insulating portion 51 is formed by this process.

上述した第1パターニング工程及び第2パターニング工程におけるアライメントとしては、例えば、基板2上の表面側(+Z側の面)にアライメントマークを形成し、このアライメントマークを基準とする方法を選択できる。   As the alignment in the first patterning step and the second patterning step described above, for example, an alignment mark is formed on the surface side (the surface on the + Z side) on the substrate 2 and a method based on the alignment mark can be selected.

次に、凹部形成工程は、図3(D)に示すように、凹部16を形成する工程である。支持基板60の裏面(−Z側の面)側をエッチングによって部分的に除去し、凹部16を形成する。エッチング方法としては、例えば、DRIE(Deep Reactive Ion Etching)法等を用いることができる。この工程により、第1溝部19a及び第2溝部19bの位置に対応した支持基板60の裏面の位置に、支持基板60の裏面側に開口する凹部16(第1凹部16a及び第2凹部16b)が形成される。   Next, the recess forming step is a step of forming the recess 16 as shown in FIG. The back surface (surface on the −Z side) side of the support substrate 60 is partially removed by etching to form the recess 16. As an etching method, for example, a DRIE (Deep Reactive Ion Etching) method or the like can be used. By this step, the recesses 16 (the first recess 16a and the second recess 16b) that open to the back surface side of the support substrate 60 are located at the positions on the back surface of the support substrate 60 corresponding to the positions of the first groove portion 19a and the second groove portion 19b. It is formed.

凹部形成工程においては、第1パターニング工程及び第2パターニング工程と反対側(裏面側)を部分的に除去する。そのため、凹部形成工程におけるアライメントとしては、例えば、第1パターニング工程及び第2パターニング工程において用いた表面側に形成されたアライメントマークを用いて両面アライメントを行う方法が選択できる。   In the recess forming step, the side opposite to the first patterning step and the second patterning step (back side) is partially removed. Therefore, as the alignment in the recess forming step, for example, a method of performing double-sided alignment using the alignment marks formed on the surface side used in the first patterning step and the second patterning step can be selected.

次に、絶縁層除去工程は、図3(E)に示すように、絶縁層50を部分的に除去する工程である。本工程においては、第1凹部16a及び第2凹部16bの底部を形成する絶縁層50をエッチングにより除去する。エッチング方法としては、例えば、ドライエッチング法やウエットエッチング法等を選択できる。この工程により、基板2を面に垂直な方向(Z軸方向)に貫通する第1貫通部15a及び第2貫通部15bと、第1貫通部15a及び第2貫通部15bと連通する第1開口部14a及び第2開口部14bとが形成される。また、この工程により、第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bが、それぞれ第1開口部14a及び第2開口部14bに臨んで形成される。   Next, the insulating layer removing step is a step of partially removing the insulating layer 50 as shown in FIG. In this step, the insulating layer 50 that forms the bottoms of the first recess 16a and the second recess 16b is removed by etching. As an etching method, for example, a dry etching method or a wet etching method can be selected. By this step, the first through portion 15a and the second through portion 15b that penetrate the substrate 2 in the direction perpendicular to the surface (Z-axis direction), and the first opening that communicates with the first through portion 15a and the second through portion 15b. A portion 14a and a second opening 14b are formed. Further, by this step, the first cantilever 10a and the second cantilever 10b are formed facing the first opening 14a and the second opening 14b, respectively.

以上の工程により、製造工程は終了し、本実施形態の流量センサ素子1が製造される。   With the above process, the manufacturing process is completed, and the flow sensor element 1 of the present embodiment is manufactured.

なお、第1パターニング工程において、導電層20における絶縁部51が形成される部分のみを除去し、パターニングされた導電層20を第2パターニング工程におけるマスクとして用いてもよい。この場合には、第2パターニング工程の後に、さらに導電層20の一部を除去してパターニングする工程を設ける。   In the first patterning step, only the portion of the conductive layer 20 where the insulating portion 51 is formed may be removed, and the patterned conductive layer 20 may be used as a mask in the second patterning step. In this case, after the second patterning step, a step of patterning by removing a part of the conductive layer 20 is further provided.

次に、流量センサ素子1を用いたブリッジ回路70について説明する。
なお、以下の説明において、特に断りがない場合には、抵抗値とは、流量センサ素子1に外力、例えば、流体による圧力等が加えられていないときの抵抗の値を意味するものとする。
図4(A)は、流量センサ素子1を用いたブリッジ回路70の構成を示した回路図である。図4(B)は、ブリッジ回路70と等価なブリッジ回路70Aを示した回路図である。
Next, the bridge circuit 70 using the flow sensor element 1 will be described.
In the following description, unless otherwise specified, the resistance value means a resistance value when an external force, such as a pressure by a fluid, is not applied to the flow sensor element 1.
FIG. 4A is a circuit diagram showing a configuration of the bridge circuit 70 using the flow sensor element 1. FIG. 4B is a circuit diagram showing a bridge circuit 70 </ b> A equivalent to the bridge circuit 70.

ブリッジ回路70は、図4(A)に示すように、流量センサ素子1と、抵抗R1,R2とを備えている。抵抗R1の抵抗値と抵抗R2の抵抗値とは、同一である。ブリッジ回路70には、電源Eと、検流計Gとが接続されている。
流量センサ素子1には、配線71(配線71a,71b,71c,71d)が接続されている。配線71aは、配線領域21aと接続され、配線領域21aを電源Eの+側と抵抗R1とに接続している。配線71bは、配線領域21bと接続され、配線領域21bを検流計Gと抵抗R2とに接続している。配線71cは、配線領域21cと接続され、配線領域21cを電源Eの−側と抵抗R2とに接続している。配線71dは、配線領域21dと接続され、配線領域21dを検流計Gと抵抗R1とに接続している。
As shown in FIG. 4A, the bridge circuit 70 includes a flow sensor element 1 and resistors R1 and R2. The resistance value of the resistor R1 and the resistance value of the resistor R2 are the same. A power source E and a galvanometer G are connected to the bridge circuit 70.
A wiring 71 (wirings 71a, 71b, 71c, 71d) is connected to the flow sensor element 1. The wiring 71a is connected to the wiring region 21a, and connects the wiring region 21a to the + side of the power source E and the resistor R1. The wiring 71b is connected to the wiring area 21b, and connects the wiring area 21b to the galvanometer G and the resistor R2. The wiring 71c is connected to the wiring region 21c, and connects the wiring region 21c to the negative side of the power source E and the resistor R2. The wiring 71d is connected to the wiring region 21d, and the wiring region 21d is connected to the galvanometer G and the resistor R1.

配線71aと配線71cとは、電源Eを介して接続されている。配線71aと配線71dとは、抵抗R1を介して接続されている。配線71bと配線71dとは、抵抗R2を介して接続されている。配線71bと配線71dとは、検流計Gを介して接続されている。   The wiring 71a and the wiring 71c are connected via a power supply E. The wiring 71a and the wiring 71d are connected via a resistor R1. The wiring 71b and the wiring 71d are connected via a resistor R2. The wiring 71b and the wiring 71d are connected via a galvanometer G.

配線71aと配線71bとは、流量センサ素子1を介して接続されている。より詳細には、配線71aと配線71bとは、配線領域21aと、第1カンチレバー10aの第1接続部11aの抵抗部31aと、第1カンチレバー10aの導電部22aと、第1カンチレバー10aの第2接続部12aの抵抗部32aと、配線領域21bとを介して接続されている。抵抗部31aと抵抗部32aとは、配線領域21a,21b及び導電部22aによって、直列に接続された状態となる。このような接続状態は、配線71aと配線71bとの間に、抵抗部31aの抵抗値と抵抗部32aの抵抗値とを足し合わせた抵抗値を有する抵抗が接続されていることと等価である。抵抗部31aの抵抗値と抵抗部32aの抵抗値とを足し合わせた抵抗値(以下、第1カンチレバー10aの抵抗値、と称する)は、抵抗R1及び抵抗R2の抵抗値と同一となるように設定されている。   The wiring 71 a and the wiring 71 b are connected via the flow sensor element 1. More specifically, the wiring 71a and the wiring 71b include the wiring region 21a, the resistance portion 31a of the first connection portion 11a of the first cantilever 10a, the conductive portion 22a of the first cantilever 10a, and the first portion of the first cantilever 10a. The two connection portions 12a are connected to each other via the resistance portion 32a and the wiring region 21b. The resistance portion 31a and the resistance portion 32a are connected in series by the wiring regions 21a and 21b and the conductive portion 22a. Such a connection state is equivalent to connecting a resistance having a resistance value obtained by adding the resistance value of the resistance portion 31a and the resistance value of the resistance portion 32a between the wiring 71a and the wiring 71b. . The resistance value obtained by adding the resistance value of the resistance portion 31a and the resistance value of the resistance portion 32a (hereinafter referred to as the resistance value of the first cantilever 10a) is the same as the resistance values of the resistors R1 and R2. Is set.

配線71cと配線71dとは、流量センサ素子1を介して接続されている。より詳細には、配線71cと配線71dとは、配線領域21cと、第2カンチレバー10bの第1接続部11bの抵抗部31bと、第2カンチレバー10bの導電部22bと、第2カンチレバー10bの第2接続部12bの抵抗部32bと、配線領域21dとを介して接続されている。抵抗部31bと抵抗部32bとは、配線領域21c,21d及び導電部22bによって、直列に接続された状態となる。このような接続状態は、配線71cと配線71dとの間に、抵抗部31bの抵抗値と抵抗部32bの抵抗値とを足し合わせた抵抗値を有する抵抗が接続されていることと等価である。抵抗部31bの抵抗値と抵抗部32bの抵抗値とを足し合わせた抵抗値は、抵抗R1及び抵抗R2の抵抗値と同一となるように設定されている。すなわち、抵抗部31bの抵抗値と抵抗部32bの抵抗値とを足し合わせた抵抗値(以下、第2カンチレバー10bの抵抗値、と称する)は、第1カンチレバー10aの抵抗値と同一である。   The wiring 71c and the wiring 71d are connected via the flow sensor element 1. More specifically, the wiring 71c and the wiring 71d include the wiring region 21c, the resistance portion 31b of the first connection portion 11b of the second cantilever 10b, the conductive portion 22b of the second cantilever 10b, and the second portions of the second cantilever 10b. The two connection portions 12b are connected to each other through the resistance portion 32b and the wiring region 21d. The resistance part 31b and the resistance part 32b are connected in series by the wiring regions 21c and 21d and the conductive part 22b. Such a connection state is equivalent to connecting a resistance having a resistance value obtained by adding the resistance value of the resistance portion 31b and the resistance value of the resistance portion 32b between the wiring 71c and the wiring 71d. . The resistance value obtained by adding the resistance value of the resistance portion 31b and the resistance value of the resistance portion 32b is set to be the same as the resistance values of the resistors R1 and R2. That is, the resistance value obtained by adding the resistance value of the resistance part 31b and the resistance value of the resistance part 32b (hereinafter referred to as the resistance value of the second cantilever 10b) is the same as the resistance value of the first cantilever 10a.

上記のようにして接続されたブリッジ回路70は、図4(B)に示すブリッジ回路70Aと等価となる。ブリッジ回路70Aの抵抗R3は、第2カンチレバー10bの第1接続部11bの抵抗部31b及び第2接続部12bの抵抗部32bに相当する。ブリッジ回路70Aの抵抗R4は、第1カンチレバー10aの第1接続部11aの抵抗部31a及び第2接続部12aの抵抗部32aに相当する。すなわち、抵抗R1,R2,R3,R4は、同一の抵抗値を有する抵抗である。   The bridge circuit 70 connected as described above is equivalent to the bridge circuit 70A shown in FIG. The resistance R3 of the bridge circuit 70A corresponds to the resistance part 31b of the first connection part 11b and the resistance part 32b of the second connection part 12b of the second cantilever 10b. The resistance R4 of the bridge circuit 70A corresponds to the resistance part 31a of the first connection part 11a and the resistance part 32a of the second connection part 12a of the first cantilever 10a. That is, the resistors R1, R2, R3, and R4 are resistors having the same resistance value.

ブリッジ回路70においては、電気配線的に対角配置された第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bの抵抗値がピエゾ抵抗効果によって変動する。すなわち、ブリッジ回路70は、ハーフブリッジ回路となっている。   In the bridge circuit 70, the resistance values of the first cantilever 10a and the second cantilever 10b arranged diagonally in terms of electrical wiring vary due to the piezoresistance effect. That is, the bridge circuit 70 is a half bridge circuit.

次に、上記のブリッジ回路70を用いた計測方法について説明する。
上記のようなブリッジ回路70,70Aでは、配線された4つの抵抗の抵抗値が同一であると、検流計Gに電流は流れない。より詳細には、一方の対角配置された2つの抵抗(例えば、抵抗R1,R2)の抵抗値の積と、他方の対角配置された2つの抵抗(例えば、抵抗R3,R4)の抵抗値の積とが、同一である場合には、検流計Gに電流は流れない。ブリッジ回路70においては、抵抗R1の抵抗値と抵抗R2の抵抗値との積が、第1カンチレバー10aの抵抗値と第2カンチレバー10bの抵抗値との積と同一である場合には、検流計Gに電流は流れない。
Next, a measurement method using the bridge circuit 70 will be described.
In the bridge circuits 70 and 70A as described above, no current flows through the galvanometer G if the resistance values of the four wired resistors are the same. More specifically, the product of the resistance values of two diagonally arranged resistors (for example, resistors R1 and R2) and the resistance of the other two diagonally arranged resistors (for example, resistors R3 and R4) If the product of the values is the same, no current flows through the galvanometer G. In the bridge circuit 70, if the product of the resistance value of the resistor R1 and the resistance value of the resistor R2 is the same as the product of the resistance value of the first cantilever 10a and the resistance value of the second cantilever 10b, No current flows through the total G.

流量センサ素子1に、計測する流体による圧力が加えられていない場合には、上述したように、第1カンチレバー10aの抵抗値と、第2カンチレバー10bの抵抗値と、抵抗R1の抵抗値と、抵抗R2の抵抗値とは、同一であるため、検流計Gに電流は流れない。   When the pressure by the fluid to be measured is not applied to the flow sensor element 1, as described above, the resistance value of the first cantilever 10a, the resistance value of the second cantilever 10b, the resistance value of the resistor R1, Since the resistance value of the resistor R2 is the same, no current flows through the galvanometer G.

これに対して、流量センサ素子1に、計測する流体によって圧力が加えられると、加えられた圧力に応じて第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bが弾性変形し、第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bの抵抗値がピエゾ抵抗効果によって変動する。これにより、上述した抵抗の均衡が崩れ、検流計Gに電流が流れるようになる。検流計Gに流れる電流は、抵抗の変動値に応じて変化するため、この電流を計測することにより、第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bに加えられた流体の圧力を計測することができる。これにより、計測対象となる流体の流れにおける2点間の差圧が流量センサ素子1に加えられるような流量センサモジュールを構築することで、計測対象となる流体の流量を計測することが可能となる。   On the other hand, when a pressure is applied to the flow sensor element 1 by the fluid to be measured, the first cantilever 10a and the second cantilever 10b are elastically deformed according to the applied pressure, and the first cantilever 10a and the second cantilever 10 The resistance value of 10b varies due to the piezoresistance effect. As a result, the resistance balance described above is lost, and a current flows through the galvanometer G. Since the current flowing through the galvanometer G changes according to the fluctuation value of the resistance, the pressure of the fluid applied to the first cantilever 10a and the second cantilever 10b can be measured by measuring this current. . Thereby, it is possible to measure the flow rate of the fluid to be measured by constructing a flow sensor module in which the differential pressure between two points in the flow of the fluid to be measured is applied to the flow sensor element 1. Become.

本実施形態に用いられる電源Eの電圧としては、例えば、1.5V〜5V程度である。また、ブリッジ回路70の合成抵抗は、例えば、1kΩ〜5kΩ程度である。そのため、ブリッジ回路70を流れる電流は、例えば、1mA程度である。   The voltage of the power supply E used in this embodiment is, for example, about 1.5V to 5V. The combined resistance of the bridge circuit 70 is, for example, about 1 kΩ to 5 kΩ. Therefore, the current flowing through the bridge circuit 70 is, for example, about 1 mA.

本実施形態のブリッジ回路70の一例として、電源電圧3.3V、合成抵抗3.3kΩとする本実施形態の流量センサ素子1を用いたブリッジ回路を製造した。流量センサ素子1としては、平面視において一辺が1.5mmの正方形状である流量センサ素子を用いた。   As an example of the bridge circuit 70 of the present embodiment, a bridge circuit using the flow sensor element 1 of the present embodiment having a power supply voltage of 3.3 V and a combined resistance of 3.3 kΩ was manufactured. As the flow sensor element 1, a flow sensor element having a square shape with a side of 1.5 mm in plan view was used.

次に、本実施形態の流量センサ素子1を用いた流量センサモジュールの一例について説明する。
図5は、流量センサ素子1を用いた流量センサモジュールの一例である流量センサモジュール100を示す断面図である。
流量センサモジュール100は、図5に示すように、配管200にバイパス路130を形成するように設けられている。流量センサモジュール100は、筐体110と、流量センサ素子1と、固定基板17と、温度センサ120とを備える。配管200の管路210内には、矢印で示す向きFDの向き(−Xの向き)に流体が流れている。流体としては、例えば、気体であっても、液体であってもよい。
Next, an example of a flow sensor module using the flow sensor element 1 of the present embodiment will be described.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a flow sensor module 100 which is an example of a flow sensor module using the flow sensor element 1.
As shown in FIG. 5, the flow sensor module 100 is provided so as to form a bypass path 130 in the pipe 200. The flow sensor module 100 includes a housing 110, a flow sensor element 1, a fixed substrate 17, and a temperature sensor 120. In the pipe line 210 of the pipe 200, the fluid flows in the direction FD (−X direction) indicated by the arrow. The fluid may be, for example, a gas or a liquid.

筐体110は、第1部材111と、第2部材114とを備える。
第1部材111は、配管200に接続される側の部材である。第1部材111には、上流側接続部112と、下流側接続部113とが設けられている。上流側接続部112及び下流側接続部113は、第1部材111の配管200側の面から配管200に向かって突出して設けられ、第1部材111と配管200とを接続している。
The housing 110 includes a first member 111 and a second member 114.
The first member 111 is a member connected to the pipe 200. The first member 111 is provided with an upstream connection portion 112 and a downstream connection portion 113. The upstream side connection portion 112 and the downstream side connection portion 113 are provided so as to protrude from the surface of the first member 111 on the pipe 200 side toward the pipe 200, and connect the first member 111 and the pipe 200.

上流側接続部112は、第1部材111の上流側(+X側)に設けられている。上流側接続部112には、上流側接続部112及び第1部材111を流体の流れと垂直な方向(Z軸方向)に貫通する貫通孔115が形成されている。上流側接続部112は、貫通孔115が配管200に形成された孔部K1を介して管路210と連通するように、配管200に接続されている。   The upstream connection portion 112 is provided on the upstream side (+ X side) of the first member 111. The upstream connection portion 112 is formed with a through-hole 115 that passes through the upstream connection portion 112 and the first member 111 in a direction perpendicular to the fluid flow (Z-axis direction). The upstream side connection part 112 is connected to the pipe 200 so that the through hole 115 communicates with the pipe line 210 through the hole K1 formed in the pipe 200.

下流側接続部113は、第1部材111の下流側(−X側)に設けられている。下流側接続部113には、下流側接続部113及び第1部材111を流体の流れと垂直な方向(Z軸方向)に貫通する貫通孔116が形成されている。下流側接続部113は、貫通孔116が配管200に形成された孔部K2を介して管路210と連通するように、配管200に接続されている。   The downstream connection portion 113 is provided on the downstream side (−X side) of the first member 111. The downstream connection portion 113 is formed with a through-hole 116 that penetrates the downstream connection portion 113 and the first member 111 in a direction perpendicular to the fluid flow (Z-axis direction). The downstream side connection portion 113 is connected to the pipe 200 so that the through hole 116 communicates with the pipe line 210 through a hole K2 formed in the pipe 200.

第1部材111の第2部材114側(+Z側)の面には、第2部材114側に開口する凹部118が形成されている。凹部118の平面視(XY面視)形状は、固定基板17の平面視形状に応じて設定される。   A concave portion 118 that opens to the second member 114 side is formed on the surface of the first member 111 on the second member 114 side (+ Z side). The planar view (XY plane view) shape of the recess 118 is set according to the planar view shape of the fixed substrate 17.

第2部材114は、第1部材111側(−Z側)に開口する凹部117が形成された部材である。凹部117は、上流側接続部112及び下流側接続部113が形成された位置を平面視(XY面視)で含むように形成されている。第2部材114は、封止材140によって、第1部材111と固定基板17とに接着されている。   The 2nd member 114 is a member in which the recessed part 117 opened to the 1st member 111 side (-Z side) was formed. The concave portion 117 is formed so as to include the position where the upstream connection portion 112 and the downstream connection portion 113 are formed in a plan view (XY view). The second member 114 is bonded to the first member 111 and the fixed substrate 17 by the sealing material 140.

固定基板17は、流量センサ素子1を固定する部材である。固定基板17は、第1部材111の凹部118に嵌合され、封止材140によって第1部材111と接着されている。固定基板17には、厚さ方向(Z軸方向)に貫通する貫通孔17a及び貫通孔17bが形成されている。貫通孔17aは、上流側接続部112に形成された貫通孔115及び凹部117と連通している。また、貫通孔17bは、下流側接続部113に形成された貫通孔116及び凹部117と連通している。   The fixed substrate 17 is a member that fixes the flow sensor element 1. The fixed substrate 17 is fitted in the concave portion 118 of the first member 111 and is bonded to the first member 111 by the sealing material 140. The fixed substrate 17 is formed with a through hole 17a and a through hole 17b penetrating in the thickness direction (Z-axis direction). The through hole 17 a communicates with the through hole 115 and the recess 117 formed in the upstream connection portion 112. The through hole 17 b communicates with the through hole 116 and the recess 117 formed in the downstream connection portion 113.

固定基板17の第2部材114側(+Z側)の面における貫通孔17aが形成された位置には、流量センサ素子1が設けられている。流量センサ素子1は、支持基板60側が配管200側となる向きで、支持基板60と固定基板17とが接着剤18で接着されることによって固定されている。流量センサ素子1は、第1開口部14a及び第2開口部14bが、固定基板17の貫通孔17a及び第1部材111の貫通孔115と、平面視(XY面視)で重なるようにして設けられている。
また、図示は省略するが、流量センサ素子1は、図4(A)に示すようなブリッジ回路70を構成して設けられている。
The flow sensor element 1 is provided at a position where the through hole 17a is formed on the surface of the fixed substrate 17 on the second member 114 side (+ Z side). The flow sensor element 1 is fixed by bonding the support substrate 60 and the fixed substrate 17 with the adhesive 18 in the direction in which the support substrate 60 side is the pipe 200 side. The flow sensor element 1 is provided such that the first opening 14a and the second opening 14b overlap the through hole 17a of the fixed substrate 17 and the through hole 115 of the first member 111 in a plan view (XY plane view). It has been.
Although not shown, the flow sensor element 1 is provided by forming a bridge circuit 70 as shown in FIG.

図5に示すように、上流側接続部112の貫通孔115と、固定基板17の貫通孔17aと、流量センサ素子1の第1開口部14a及び第2開口部14bと、流量センサ素子1の第1貫通部15a及び第2貫通部15bと、第2部材114の凹部117と、固定基板17の貫通孔17bと、下流側接続部113の貫通孔116とが連通してバイパス路130を形成している。管路210を流れる流体は、孔部K1を介して上流側接続部112の貫通孔115からバイパス路130に流入し、矢印で示す流れの向きFD1に沿ってバイパス路130内を通り、下流側接続部113の貫通孔116から孔部K2を介して管路210に流出する。   As shown in FIG. 5, the through hole 115 of the upstream connection portion 112, the through hole 17 a of the fixed substrate 17, the first opening portion 14 a and the second opening portion 14 b of the flow sensor element 1, and the flow sensor element 1 The first through part 15a and the second through part 15b, the concave part 117 of the second member 114, the through hole 17b of the fixed substrate 17, and the through hole 116 of the downstream connection part 113 communicate with each other to form a bypass passage 130. doing. The fluid flowing through the pipe line 210 flows into the bypass path 130 from the through hole 115 of the upstream connection section 112 through the hole K1, passes through the bypass path 130 along the flow direction FD1 indicated by the arrow, and flows downstream. It flows out from the through-hole 116 of the connection part 113 to the pipe line 210 through the hole K2.

固定基板17の第2部材114側(+Z側)の面上における、貫通孔17aと貫通孔17bとの間の位置には、温度センサ120が設けられている。図示は省略するが、温度センサ120は、流量センサ素子1を含んで構成されるブリッジ回路70と接続されている。温度センサ120は、バイパス路130内を流れる流体の温度を計測し、温度変化による流量センサ素子1の特性変化を補償する。   A temperature sensor 120 is provided at a position between the through hole 17 a and the through hole 17 b on the surface of the fixed substrate 17 on the second member 114 side (+ Z side). Although not shown, the temperature sensor 120 is connected to a bridge circuit 70 that includes the flow sensor element 1. The temperature sensor 120 measures the temperature of the fluid flowing in the bypass passage 130 and compensates for a change in the characteristics of the flow sensor element 1 due to a temperature change.

図6は、流量センサモジュール100における流量センサ素子1が設けられた部分の部分拡大断面図である。
図6に示すように、バイパス路130内に流体が向きFD1の向きに流れると、第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bが、上流側接続部112が接続されている箇所における管路210内を流れる流体の圧力と、下流側接続部113が接続されている箇所における管路210内を流れる流体の圧力との差(以下、上流側接続部112と下流側接続部113との間の差圧と称する)に応じて、第2部材114側(+Z側)に弾性変形する。
FIG. 6 is a partial enlarged cross-sectional view of a portion of the flow sensor module 100 where the flow sensor element 1 is provided.
As shown in FIG. 6, when the fluid flows in the bypass passage 130 in the direction FD1, the first cantilever 10a and the second cantilever 10b pass through the pipe 210 at the location where the upstream connection portion 112 is connected. The difference between the pressure of the flowing fluid and the pressure of the fluid flowing in the pipe 210 at the location where the downstream connection portion 113 is connected (hereinafter, the differential pressure between the upstream connection portion 112 and the downstream connection portion 113). The second member 114 side (+ Z side).

第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bが弾性変形すると、第1カンチレバー10aの抵抗値及び第2カンチレバー10bの抵抗値は、第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bの弾性変形の度合いに応じて、変化する。そのため、ブリッジ回路70によって、第1カンチレバー10aの抵抗値及び第2カンチレバー10bの抵抗値の変化する量を、検流計Gに流れる電流値から計測することで、上流側接続部112と下流側接続部113との間の差圧を計測することができる。この差圧から流量を算出することで、流量センサモジュール100は、管路210内を流れる流体の流量を計測することができる。   When the first cantilever 10a and the second cantilever 10b are elastically deformed, the resistance value of the first cantilever 10a and the resistance value of the second cantilever 10b change according to the degree of elastic deformation of the first cantilever 10a and the second cantilever 10b. To do. Therefore, by measuring the amount of change in the resistance value of the first cantilever 10a and the resistance value of the second cantilever 10b by the bridge circuit 70 from the current value flowing through the galvanometer G, the upstream side connection portion 112 and the downstream side The differential pressure between the connection part 113 can be measured. By calculating the flow rate from this differential pressure, the flow sensor module 100 can measure the flow rate of the fluid flowing in the pipe line 210.

本実施形態の流量センサ素子1によれば、第1カンチレバー10aは、基板2の面上の仮想線Pを挟んで+X側に設けられており、かつ、第1カンチレバー10aは、第1接続部11a及び第2接続部12aが+X側となるように配置されている。また、第2カンチレバー10bは、基板2の面上の仮想線Pを挟んで−X側に設けられており、かつ、第2カンチレバー10bは、第1接続部11b及び第2接続部12bが−X側となるように配置されている。そのため、第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bともに、ブリッジ回路70における抵抗の一部となる第1接続部11a,11bの抵抗部31a,31b及び第2接続部12a,12bの抵抗部32a,32bが、基板2の外側を向くように配置されることになる。したがって、本実施形態においては、例えば、ブリッジ回路70を構成する際に、流量センサ素子1に配線71を接続しやすく、各配線71を取り回すことが容易である。   According to the flow sensor element 1 of the present embodiment, the first cantilever 10a is provided on the + X side across the virtual line P on the surface of the substrate 2, and the first cantilever 10a is the first connection portion. 11a and the 2nd connection part 12a are arrange | positioned so that it may become the + X side. Further, the second cantilever 10b is provided on the −X side across the virtual line P on the surface of the substrate 2, and the second cantilever 10b includes the first connecting portion 11b and the second connecting portion 12b − It arrange | positions so that it may become X side. Therefore, both the first cantilever 10a and the second cantilever 10b are the resistance portions 31a and 31b of the first connection portions 11a and 11b and the resistance portions 32a and 32b of the second connection portions 12a and 12b, which are part of the resistance in the bridge circuit 70. Is arranged to face the outside of the substrate 2. Therefore, in the present embodiment, for example, when the bridge circuit 70 is configured, it is easy to connect the wiring 71 to the flow sensor element 1, and it is easy to route each wiring 71.

また、1つの基板に複数のカンチレバーを設ける場合、言い換えると、1つのチップに複数のカンチレバーを設ける場合、流量センサ素子の基板面積は増大し、大型化してしまう。
これに対して、本実施形態によれば、第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bを上記のように配置することで、効率的に配線71を接続でき、流量センサ素子1における基板2の面積(チップ面積)の増大を最小限に抑えることができる。
Further, when a plurality of cantilevers are provided on one substrate, in other words, when a plurality of cantilevers are provided on one chip, the substrate area of the flow sensor element is increased and the size is increased.
On the other hand, according to this embodiment, by arranging the first cantilever 10a and the second cantilever 10b as described above, the wiring 71 can be efficiently connected, and the area of the substrate 2 in the flow sensor element 1 ( An increase in chip area) can be minimized.

また、本実施形態によれば、第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bを上記のように配置することで、第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bを基板2の中央に集約して配置しやすい。これにより、本実施形態においては、流量センサ素子1を固定基板17に固定する際に、接着剤18を用いて接着できる部分、すなわち、第1カンチレバー10aと第2カンチレバー10bとを囲む領域の外側の部分を大きくできる。したがって、本実施形態では、固定基板17に対する流量センサ素子1の接着強度を向上させることができる。   Further, according to the present embodiment, by arranging the first cantilever 10a and the second cantilever 10b as described above, the first cantilever 10a and the second cantilever 10b can be easily arranged in the center of the substrate 2. Thereby, in this embodiment, when fixing the flow sensor element 1 to the fixed board | substrate 17, the part which can be adhere | attached using the adhesive agent 18, ie, the outer side of the area | region surrounding the 1st cantilever 10a and the 2nd cantilever 10b. Can be enlarged. Therefore, in this embodiment, the adhesive strength of the flow sensor element 1 with respect to the fixed substrate 17 can be improved.

また、本実施形態によれば、第1開口部14aと第2開口部14bとは、それぞれ離間して独立に形成されている。そして、第1開口部14aに臨んで第1カンチレバー10aが設けられ、第2開口部14bに臨んで第2カンチレバー10bが設けられている。すなわち、1つの開口部14に対して、1つのカンチレバー10が設けられる構成となっている。   Moreover, according to this embodiment, the 1st opening part 14a and the 2nd opening part 14b are spaced apart and formed independently. The first cantilever 10a is provided facing the first opening 14a, and the second cantilever 10b is provided facing the second opening 14b. That is, one cantilever 10 is provided for one opening 14.

例えば、1つの開口部に対して、2つ以上のカンチレバーが設けられるような場合には、設けられる複数のカンチレバーの設置位置が適切な位置からずれること等により、開口部及びカンチレバーを介して流れる流体の流れが乱れる場合がある。このような場合においては、カンチレバーが適正に弾性変形されないような場合がある。   For example, in the case where two or more cantilevers are provided for one opening, the installation positions of the plurality of provided cantilevers are shifted from an appropriate position, etc., so that the flows through the openings and the cantilevers. Fluid flow may be disturbed. In such a case, the cantilever may not be elastically deformed properly.

これに対して、本実施形態によれば、1つの開口部につき、1つのカンチレバーが設けられているため、第1開口部14a(第2開口部14b)及び第1貫通部15a(第2貫通部15b)を介して、流体が流量センサ素子1を通過する際に、流体の流れが乱れることが抑制され、第1カンチレバー10a(第2カンチレバー10b)が適正に弾性変形されないことを抑制できる。   On the other hand, according to this embodiment, since one cantilever is provided for each opening, the first opening 14a (second opening 14b) and the first penetration 15a (second penetration). When the fluid passes through the flow sensor element 1 through the part 15b), the fluid flow is prevented from being disturbed, and the first cantilever 10a (second cantilever 10b) is prevented from being elastically deformed properly.

また、本実施形態によれば、第1カンチレバー10aと第2カンチレバー10bとが、平面視中心点Cに対して点対称に設けられ、仮想線Pに対して線対称に設けられている。そのため、図6に示すように、流体が基板2の面に対して略垂直な方向に流量センサ素子1を通過するような場合に、それぞれ第1カンチレバー10aと第2カンチレバー10bとを介して流れる流体の流れを略均一にすることができる。したがって、本実施形態においては、流量センサモジュールの計測精度を向上できる流量センサ素子が得られる。   Further, according to the present embodiment, the first cantilever 10a and the second cantilever 10b are provided point-symmetrically with respect to the center point C in plan view and provided symmetrically with respect to the virtual line P. Therefore, as shown in FIG. 6, when the fluid passes through the flow sensor element 1 in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate 2, it flows through the first cantilever 10a and the second cantilever 10b, respectively. The fluid flow can be made substantially uniform. Therefore, in this embodiment, the flow sensor element which can improve the measurement accuracy of a flow sensor module is obtained.

また、第1カンチレバー10aと第2カンチレバー10bとを対称形に形成することにより、ピエゾ抵抗効果による第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bの抵抗特性を同一としやすい。その結果、本実施形態においては、ブリッジ回路70を構成した際における各抵抗の抵抗値のオフセットを低減できる。   Further, by forming the first cantilever 10a and the second cantilever 10b symmetrically, it is easy to make the resistance characteristics of the first cantilever 10a and the second cantilever 10b due to the piezoresistance effect the same. As a result, in this embodiment, the offset of the resistance value of each resistor when the bridge circuit 70 is configured can be reduced.

また、本実施形態によれば、基板2の一部がSOI基板で構成されている。これにより、第2パターニング工程において、基板2の抵抗層30及び半導体層40を除去することにより、基板2の絶縁層50が露出され、絶縁部51が形成される。すなわち、基板2の一部を除去することで、容易に基板2上の領域を電気的に分割できる。したがって、本実施形態によれば、流量センサ素子1を用いて流量センサモジュール100に用いられる回路を形成することが容易である。   Further, according to the present embodiment, a part of the substrate 2 is constituted by an SOI substrate. Thereby, in the second patterning step, the insulating layer 50 of the substrate 2 is exposed and the insulating portion 51 is formed by removing the resistance layer 30 and the semiconductor layer 40 of the substrate 2. That is, by removing a part of the substrate 2, the region on the substrate 2 can be easily divided electrically. Therefore, according to this embodiment, it is easy to form a circuit used in the flow sensor module 100 using the flow sensor element 1.

また、本実施形態によれば、第1カンチレバー10aと第2カンチレバー10bとが、基板2を構成する層の一部と同様の構成であるため、基板2の一部を除去することによって第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bを形成する製造方法を採用できる。これにより、本実施形態によれば、第1カンチレバー10aと第2カンチレバー10bとの厚みを互いに均一に形成することが容易であり、流量センサ素子1の特性のばらつきを抑制することができる。   In addition, according to the present embodiment, the first cantilever 10a and the second cantilever 10b have the same configuration as a part of the layer constituting the substrate 2, and therefore the first cantilever 10a and the second cantilever 10b are removed by removing a part of the substrate 2. A manufacturing method for forming the cantilever 10a and the second cantilever 10b can be employed. Thereby, according to this embodiment, it is easy to form the thickness of the 1st cantilever 10a and the 2nd cantilever 10b mutually uniformly, and the dispersion | variation in the characteristic of the flow sensor element 1 can be suppressed.

また、本実施形態の流量センサモジュール100によれば、流量センサ素子1における、2つのカンチレバー、すなわち、第1カンチレバー10aと第2カンチレバー10bとが電気配線的に対角配置される抵抗としたブリッジ回路70(ハーフブリッジ回路)が構成されている。これにより、センサの出力値を向上でき、ノイズに対するセンサ出力の比、すなわち、信号対雑音比を向上できる流量センサモジュールが得られる。したがって、本実施形態の流量センサモジュール100によれば、従来の流量センサモジュールでは十分な信号対雑音比が得られず、計測が困難であったような圧力差の値が小さい範囲においても流量を計測することができる。すなわち、本実施形態の流量センサモジュール100によれば、ノイズによる影響を低減でき、測定誤差が小さく、かつ、感度を向上させた流量センサモジュールが得られる。   Further, according to the flow sensor module 100 of the present embodiment, two bridges in the flow sensor element 1, that is, a bridge in which the first cantilever 10a and the second cantilever 10b are arranged diagonally in terms of electrical wiring. A circuit 70 (half-bridge circuit) is configured. Thereby, the output value of a sensor can be improved, and the flow rate sensor module which can improve the ratio of the sensor output to noise, that is, the signal-to-noise ratio can be obtained. Therefore, according to the flow sensor module 100 of the present embodiment, a sufficient signal-to-noise ratio cannot be obtained with the conventional flow sensor module, and the flow rate is reduced even in a range where the value of the pressure difference is small, which is difficult to measure. It can be measured. That is, according to the flow sensor module 100 of the present embodiment, it is possible to obtain a flow sensor module that can reduce the influence of noise, have a small measurement error, and improve sensitivity.

また、本実施形態によれば、センサ出力値を向上できることにより、センサによる出力結果をデジタル処理する場合、アナログ−デジタル変換器の分解能に対するマージンを大きくすることができる。   In addition, according to the present embodiment, since the sensor output value can be improved, when the output result from the sensor is digitally processed, the margin for the resolution of the analog-digital converter can be increased.

また、本実施形態によれば、センサ出力を向上できるため、カンチレバー10を小さくしても、従来の流量センサモジュールに比べて大きいセンサ出力を得ることができる。これにより、カンチレバー10を小さくすることができ、配管200に接続するバイパス路130の径も小さくすることができる。この場合においては、配管200に形成する孔部K1,K2を小さくできるため、配管200に流量センサモジュール100を取り付ける際における、配管200の取付加工が容易である。   Moreover, according to this embodiment, since a sensor output can be improved, even if the cantilever 10 is made small, a larger sensor output can be obtained as compared with a conventional flow sensor module. Thereby, the cantilever 10 can be made small and the diameter of the bypass path 130 connected to the piping 200 can also be made small. In this case, since the holes K1 and K2 formed in the pipe 200 can be made small, it is easy to attach the pipe 200 when the flow sensor module 100 is attached to the pipe 200.

なお、本実施形態においては、下記の構成を採用してもよい。   In the present embodiment, the following configuration may be employed.

本実施形態においては、第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bが、それぞれ基板2と一体に形成される構成としたが、これに限られない。例えば、第1カンチレバー10a及び第2カンチレバー10bは、別部材として基板2に設けられてもよい。   In the present embodiment, the first cantilever 10a and the second cantilever 10b are each formed integrally with the substrate 2, but the present invention is not limited thereto. For example, the first cantilever 10a and the second cantilever 10b may be provided on the substrate 2 as separate members.

本実施形態においては、開口部14は、離間して独立に形成された2つの開口部、第1開口部14a及び第2開口部14bを含んでいるが、これに限られない。例えば、開口部14は、1つの開口部を有するような構成であってもよい。   In the present embodiment, the opening 14 includes two openings, a first opening 14a and a second opening 14b, which are formed separately and separately from each other, but is not limited thereto. For example, the opening 14 may be configured to have one opening.

本実施形態においては、絶縁部51が点対称に設けられる構成としたが、これに限られない。例えば、絶縁部51は、線対称に設けられていてもよく、非対称形に設けられていてもよい。   In the present embodiment, the insulating portion 51 is provided point-symmetrically, but the present invention is not limited to this. For example, the insulating part 51 may be provided line-symmetrically or asymmetrically.

本実施形態において示した流量センサモジュール100においては、流量センサ素子1を通過する流体は、支持基板60側から導電層20側へ(+Zの向き)と流れるように、流量センサ素子1を配置したが、これに限られない。例えば、流量センサ素子1を通過する流体が、導電層20側から支持基板60側へ(−Zの向き)と流れるように、流量センサ素子1を配置してもよい。   In the flow sensor module 100 shown in the present embodiment, the flow sensor element 1 is arranged so that the fluid passing through the flow sensor element 1 flows from the support substrate 60 side to the conductive layer 20 side (+ Z direction). However, it is not limited to this. For example, the flow sensor element 1 may be arranged so that the fluid passing through the flow sensor element 1 flows from the conductive layer 20 side to the support substrate 60 side (the direction of −Z).

次に、第2実施形態について説明する。
第2実施形態は、第1実施形態に対して、第1カンチレバー及び第2カンチレバーの基板に対する配置角度が異なる。
なお、以下の説明においては、上記実施形態と同様の構成については、適宜同様の符号を付すことによって、説明を省略する場合がある。
Next, a second embodiment will be described.
The second embodiment differs from the first embodiment in the arrangement angle of the first cantilever and the second cantilever with respect to the substrate.
In the following description, the same components as those in the above embodiment may be denoted by the same reference numerals as appropriate, and the description may be omitted.

図7は、第2実施形態の流量センサ素子1Aを示す平面図である。
本実施形態の流量センサ素子1Aは、図7に示すように、基板2Aと、第1カンチレバー10Aaと、第2カンチレバー10Abとを備えている。
第1カンチレバー10Aaと第2カンチレバー10Abとは、平面視中心点Caを通る基板2Aの面上の仮想線Paに対して線対称に設けられている。また、第1カンチレバー10Aaと第2カンチレバー10Abとは、平面視中心点Caに対して点対称に設けられている。
FIG. 7 is a plan view showing a flow sensor element 1A of the second embodiment.
As shown in FIG. 7, the flow sensor element 1A of this embodiment includes a substrate 2A, a first cantilever 10Aa, and a second cantilever 10Ab.
The first cantilever 10Aa and the second cantilever 10Ab are provided symmetrically with respect to a virtual line Pa on the surface of the substrate 2A passing through the center point Ca in plan view. Further, the first cantilever 10Aa and the second cantilever 10Ab are provided symmetrically with respect to the center point Ca in plan view.

仮想線Paは、流量センサ素子1Aの平面視における外周の辺に対して斜めに設定されている。すなわち、第1カンチレバー10Aa及び第2カンチレバー10Abは、流量センサ素子1Aの外周の辺に対して斜めに配置されている。第1カンチレバー10Aa及び第2カンチレバー10Abの平面視中心点Ca回りの配置角度は、基板2Aの半導体層の結晶方向に応じて決定される。すなわち、第1カンチレバー10Aa及び第2カンチレバー10Abの配置角度は、所望する第1カンチレバー10Aa及び第2カンチレバー10Abの抵抗特性に応じて決定される。   The virtual line Pa is set obliquely with respect to the outer peripheral side in the plan view of the flow sensor element 1A. That is, the first cantilever 10Aa and the second cantilever 10Ab are disposed obliquely with respect to the outer peripheral side of the flow sensor element 1A. The arrangement angle of the first cantilever 10Aa and the second cantilever 10Ab around the center point Ca in plan view is determined according to the crystal direction of the semiconductor layer of the substrate 2A. That is, the arrangement angle of the first cantilever 10Aa and the second cantilever 10Ab is determined according to the desired resistance characteristics of the first cantilever 10Aa and the second cantilever 10Ab.

本実施形態によれば、第1実施形態と同様に、配線を接続しやすく、取り回すことが容易な流量センサ素子が得られる。   According to this embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to obtain a flow rate sensor element that can be easily connected and wired.

次に、第3実施形態について説明する。
第3実施形態は、第1実施形態に対して、カンチレバーが4つ設けられている点において異なる。
なお、以下の説明においては、上記実施形態と同様の構成については、適宜同様の符号を付すことによって、説明を省略する場合がある。
Next, a third embodiment will be described.
The third embodiment differs from the first embodiment in that four cantilevers are provided.
In the following description, the same components as those in the above embodiment may be denoted by the same reference numerals as appropriate, and the description may be omitted.

図8は、本実施形態の流量センサ素子1Bを示す平面図である。
本実施形態の流量センサ素子1Bは、図8に示すように、基板2Bと、第1カンチレバー10Baと、第2カンチレバー10Bbと、第3カンチレバー10Bcと、第4カンチレバー10Bdとを備えている。
FIG. 8 is a plan view showing the flow sensor element 1B of the present embodiment.
As shown in FIG. 8, the flow sensor element 1B of the present embodiment includes a substrate 2B, a first cantilever 10Ba, a second cantilever 10Bb, a third cantilever 10Bc, and a fourth cantilever 10Bd.

第1カンチレバー10Ba及び第3カンチレバー10Bcは、平面視中心点Cbを通る基板2Bの面上の仮想線Pbに対して一方側(+X側)に設けられている。第1カンチレバー10Ba及び第3カンチレバー10Bcは、それぞれ+X側端部が基板2Bと接続されている。   The first cantilever 10Ba and the third cantilever 10Bc are provided on one side (+ X side) with respect to the virtual line Pb on the surface of the substrate 2B passing through the center point Cb in plan view. Each of the first cantilever 10Ba and the third cantilever 10Bc has a + X side end connected to the substrate 2B.

第1カンチレバー10Baは、周囲に第1貫通部15Baが形成されている。第1カンチレバー10Baは、第1開口部14Baに臨んで設けられている。第1貫通部15Baと第1開口部14Baとは、連通している。
第3カンチレバー10Bcは、周囲に第3貫通部15Bcが形成されている。第3カンチレバー10Bcは、第3開口部14Bcに臨んで設けられている。第3貫通部15Bcと第3開口部14Bcとは、連通している。
The first cantilever 10Ba has a first through portion 15Ba formed around it. The first cantilever 10Ba is provided facing the first opening 14Ba. The first through portion 15Ba and the first opening portion 14Ba communicate with each other.
The third cantilever 10Bc has a third through portion 15Bc formed around it. The third cantilever 10Bc is provided facing the third opening 14Bc. The third through portion 15Bc and the third opening portion 14Bc communicate with each other.

基板2B上における仮想線Pbの一方側(+X側)には、配線領域21Ba,21Bb,21Bcが形成されている。配線領域21Baと配線領域21Bbとは、第1カンチレバー10Baを介して電気的に接続されている。配線領域21Bbと配線領域21Bcとは、第3カンチレバー10Bcを介して電気的に接続されている。すなわち、配線領域21Baと配線領域21Bcとの間には、第1カンチレバー10Baと第3カンチレバー10Bcとが直列に接続されている。   On one side (+ X side) of the virtual line Pb on the substrate 2B, wiring areas 21Ba, 21Bb, and 21Bc are formed. The wiring region 21Ba and the wiring region 21Bb are electrically connected via the first cantilever 10Ba. The wiring region 21Bb and the wiring region 21Bc are electrically connected via the third cantilever 10Bc. That is, the first cantilever 10Ba and the third cantilever 10Bc are connected in series between the wiring region 21Ba and the wiring region 21Bc.

第2カンチレバー10Bb及び第4カンチレバー10Bdは、仮想線Pbに対して他方側(−X側)に設けられている。第2カンチレバー10Bb及び第4カンチレバー10Bdは、それぞれ−X側端部が基板2Bと接続されている。   The second cantilever 10Bb and the fourth cantilever 10Bd are provided on the other side (−X side) with respect to the virtual line Pb. The second cantilever 10Bb and the fourth cantilever 10Bd are each connected to the substrate 2B at the −X side end.

第2カンチレバー10Bbは、周囲に第2貫通部15Bbが形成されている。第2カンチレバー10Bbは、第2開口部14Bbに臨んで設けられている。第2貫通部15Bbと第2開口部14Bbとは、連通している。
第4カンチレバー10Bdは、周囲に第4貫通部15Bdが形成されている。第4カンチレバー10Bdは、第4開口部14Bdに臨んで設けられている。第4貫通部15Bdと第4開口部14Bdとは、連通している。
The second cantilever 10Bb has a second through portion 15Bb formed around it. The second cantilever 10Bb is provided facing the second opening 14Bb. The second through portion 15Bb and the second opening portion 14Bb communicate with each other.
The fourth cantilever 10Bd has a fourth through portion 15Bd formed around it. The fourth cantilever 10Bd is provided facing the fourth opening 14Bd. The fourth through portion 15Bd and the fourth opening portion 14Bd communicate with each other.

基板2B上における仮想線Pbの他方側(−X側)には、配線領域21Bd,21Be,21Bfが形成されている。配線領域21Bdと配線領域21Beとは、第4カンチレバー10Bdを介して電気的に接続されている。配線領域21Beと配線領域21Bfとは、第2カンチレバー10Bbを介して電気的に接続されている。すなわち、配線領域21Bdと配線領域21Bfとの間には、第2カンチレバー10Bbと第4カンチレバー10Bdとが直列に接続されている。   On the other side (−X side) of the virtual line Pb on the substrate 2B, wiring regions 21Bd, 21Be, and 21Bf are formed. The wiring region 21Bd and the wiring region 21Be are electrically connected via the fourth cantilever 10Bd. The wiring region 21Be and the wiring region 21Bf are electrically connected via the second cantilever 10Bb. That is, the second cantilever 10Bb and the fourth cantilever 10Bd are connected in series between the wiring region 21Bd and the wiring region 21Bf.

第1カンチレバー10Baと第2カンチレバー10Bbとは、仮想線Pbに対して線対称に設けられている。
第3カンチレバー10Bcと第4カンチレバー10Bdとは、仮想線Pbに対して線対称に設けられている。
第1カンチレバー10Baと第4カンチレバー10Bdとは、平面視中心点Cbに対して点対称に設けられている。
第2カンチレバー10Bbと第3カンチレバー10Bcとは、平面視中心点Cbに対して点対称に設けられている。
The first cantilever 10Ba and the second cantilever 10Bb are provided symmetrically with respect to the virtual line Pb.
The third cantilever 10Bc and the fourth cantilever 10Bd are provided symmetrically with respect to the virtual line Pb.
The first cantilever 10Ba and the fourth cantilever 10Bd are provided symmetrically with respect to the center point Cb in plan view.
The second cantilever 10Bb and the third cantilever 10Bc are provided point-symmetrically with respect to the center point Cb in plan view.

本実施形態によれば、図4(B)に示したブリッジ回路70Aにおける抵抗R3,R4に相当する抵抗がそれぞれ2つのカンチレバーを直列に接続したものとなる。そのため、本実施形態においては、ブリッジ回路を構成した際に、各抵抗の抵抗値を、第1実施形態及び第2実施形態に比べて大きくすることができる。したがって、本実施形態では、流量センサ素子1Bを定電圧駆動する際の消費電流を小さくできる。   According to the present embodiment, the resistors corresponding to the resistors R3 and R4 in the bridge circuit 70A shown in FIG. 4B are obtained by connecting two cantilevers in series. Therefore, in this embodiment, when the bridge circuit is configured, the resistance value of each resistor can be made larger than those in the first embodiment and the second embodiment. Therefore, in the present embodiment, the current consumption when the flow rate sensor element 1B is driven at a constant voltage can be reduced.

なお、本実施形態においては、カンチレバーを2つずつ直列に接続する構成としたが、これに限定されない。例えば、流量センサ素子は、3つ以上のカンチレバーを直列に接続する構成であってもよい。   In the present embodiment, two cantilevers are connected in series, but the present invention is not limited to this. For example, the flow sensor element may have a configuration in which three or more cantilevers are connected in series.

次に、第4実施形態について説明する。
第4実施形態は、第1実施形態に対して、抵抗素子を備えている点において異なる。
なお、以下の説明においては、上記実施形態と同様の構成については、適宜同様の符号を付すことによって、説明を省略する場合がある。
Next, a fourth embodiment will be described.
The fourth embodiment is different from the first embodiment in that a resistance element is provided.
In the following description, the same components as those in the above embodiment may be denoted by the same reference numerals as appropriate, and the description may be omitted.

図9は、本実施形態の流量センサ素子1Cを示す平面図である。
本実施形態の流量センサ素子1Cは、図9に示すように、基板2Cと、第1カンチレバー10Caと、第2カンチレバー10Cbと、第1抵抗素子(抵抗素子)80Caと、第2抵抗素子(抵抗素子)80Cbとを備えている。
FIG. 9 is a plan view showing the flow sensor element 1C of the present embodiment.
As shown in FIG. 9, the flow sensor element 1C according to the present embodiment includes a substrate 2C, a first cantilever 10Ca, a second cantilever 10Cb, a first resistance element (resistance element) 80Ca, and a second resistance element (resistance). Element) 80Cb.

第1カンチレバー10Caと第2カンチレバー10Cbとは、それぞれ第1実施形態における第1カンチレバー10aと第2カンチレバー10bと同様にして配置されている。すなわち、第1カンチレバー10Caと第2カンチレバー10Cbとは、平面視中心点Ccを通る基板2Cの面上の仮想線Pcに対して線対称に設けられている。また、第1カンチレバー10Caと第2カンチレバー10Cbとは、平面視中心点Ccに対して点対称に設けられている。   The first cantilever 10Ca and the second cantilever 10Cb are arranged in the same manner as the first cantilever 10a and the second cantilever 10b in the first embodiment, respectively. That is, the first cantilever 10Ca and the second cantilever 10Cb are provided symmetrically with respect to an imaginary line Pc on the surface of the substrate 2C passing through the center point Cc in plan view. The first cantilever 10Ca and the second cantilever 10Cb are provided symmetrically with respect to the center point Cc in plan view.

第1抵抗素子80Caは、第1カンチレバー10Caの+Y側に設けられている。第1抵抗素子80Caは、第1接続部81Caと、第2接続部82Caと、平板部83Caとを備える。第1接続部81Ca及び第2接続部82Caは、全体に亘って抵抗層が露出している。第1接続部81Ca及び第2接続部82Caは、抵抗層で構成される抵抗部33Ca及び抵抗部34Caを備えている。平板部83Caは、導電部22Ccを備えている。導電部22Ccは、抵抗部33Caと抵抗部34Caとを電気的に接続している。平板部83Caの導電部22Cc以外の部分は、抵抗層が露出している。   The first resistance element 80Ca is provided on the + Y side of the first cantilever 10Ca. The first resistance element 80Ca includes a first connection portion 81Ca, a second connection portion 82Ca, and a flat plate portion 83Ca. The first connection portion 81Ca and the second connection portion 82Ca have the resistance layer exposed throughout. The first connection portion 81Ca and the second connection portion 82Ca include a resistance portion 33Ca and a resistance portion 34Ca that are configured by resistance layers. The flat plate portion 83Ca includes a conductive portion 22Cc. The conductive portion 22Cc electrically connects the resistance portion 33Ca and the resistance portion 34Ca. The resistance layer is exposed at portions other than the conductive portion 22Cc of the flat plate portion 83Ca.

第1抵抗素子80Caにおける抵抗層が露出している部分は、第1カンチレバー10Caにおける抵抗層が露出している部分と平面視で同一形状である。言い換えると、第1抵抗素子80Caは、第1カンチレバー10Caにおける露出した抵抗層と平面視で同一形状の抵抗層を備えている。
第1抵抗素子80Caの周囲には、絶縁部52Caが形成されている。絶縁部52Caは、第1カンチレバー10Caの周囲に形成された第1貫通部15Caと平面視で同一の形状である。
The portion of the first resistance element 80Ca where the resistance layer is exposed has the same shape in plan view as the portion of the first cantilever 10Ca where the resistance layer is exposed. In other words, the first resistance element 80Ca includes a resistance layer having the same shape as the exposed resistance layer in the first cantilever 10Ca in plan view.
An insulating portion 52Ca is formed around the first resistance element 80Ca. The insulating part 52Ca has the same shape in plan view as the first through part 15Ca formed around the first cantilever 10Ca.

第2抵抗素子80Cbは、第2カンチレバー10Cbの−Y側に設けられている。第2抵抗素子80Cbは、第1接続部81Cbと、第2接続部82Cbと、平板部83Cbとを備える。第1接続部81Cb及び第2接続部82Cbは、全体に亘って抵抗層が露出している。第1接続部81Cb及び第2接続部82Cbは、抵抗層で構成される抵抗部33Cb及び抵抗部34Cbを備えている。平板部83Cbは、導電部22Cdを備えている。導電部22Cdは、抵抗部33Cbと抵抗部34Cbとを電気的に接続している。平板部83Cbの導電部22Cd以外の部分は、抵抗層が露出している。   The second resistance element 80Cb is provided on the −Y side of the second cantilever 10Cb. The second resistance element 80Cb includes a first connection portion 81Cb, a second connection portion 82Cb, and a flat plate portion 83Cb. The first connecting portion 81Cb and the second connecting portion 82Cb have the resistance layer exposed throughout. The first connection portion 81Cb and the second connection portion 82Cb include a resistance portion 33Cb and a resistance portion 34Cb each formed of a resistance layer. The flat plate portion 83Cb includes a conductive portion 22Cd. The conductive portion 22Cd electrically connects the resistor portion 33Cb and the resistor portion 34Cb. The resistance layer is exposed at portions other than the conductive portion 22Cd of the flat plate portion 83Cb.

第2抵抗素子80Cbにおける抵抗層が露出している部分は、第2カンチレバー10Cbにおける抵抗層が露出している部分と平面視で同一形状である。言い換えると、第2抵抗素子80Cbは、第2カンチレバー10Cbにおける露出した抵抗層と平面視で同一形状の抵抗層を備えている。
第2抵抗素子80Cbの周囲には、絶縁部52Cbが形成されている。絶縁部52Cbは、第2カンチレバー10Cbの周囲に形成された第2貫通部15Cbと平面視で同一の形状である。
The portion of the second resistance element 80Cb where the resistance layer is exposed has the same shape as the portion of the second cantilever 10Cb where the resistance layer is exposed in plan view. In other words, the second resistance element 80Cb includes a resistance layer having the same shape as the exposed resistance layer in the second cantilever 10Cb in plan view.
An insulating portion 52Cb is formed around the second resistance element 80Cb. The insulating part 52Cb has the same shape in plan view as the second through part 15Cb formed around the second cantilever 10Cb.

第1抵抗素子80Caと第2抵抗素子80Cbとは、平面視中心点Ccに対して点対称に設けられている。第1抵抗素子80Ca及び第2抵抗素子80Cbは、第1カンチレバー10Ca及び第2カンチレバー10Cbの平面視形状と同一形状である。第1抵抗素子80Ca及び第2抵抗素子80Cbは、本実施形態においては、例えば、第1実施形態において示した流量センサ素子の製造方法における、SOI基板形成工程と、抵抗層形成工程と、導電層形成工程と、第1パターニング工程と、第2パターニング工程とによって形成される(図3(A)〜図3(C)参照)。   The first resistance element 80Ca and the second resistance element 80Cb are provided point-symmetrically with respect to the center point Cc in plan view. The first resistance element 80Ca and the second resistance element 80Cb have the same shape as the plan view of the first cantilever 10Ca and the second cantilever 10Cb. In the present embodiment, the first resistance element 80Ca and the second resistance element 80Cb are, for example, an SOI substrate forming step, a resistance layer forming step, and a conductive layer in the method of manufacturing the flow sensor element shown in the first embodiment. It is formed by a forming process, a first patterning process, and a second patterning process (see FIGS. 3A to 3C).

基板2Cには、絶縁部51C(絶縁部51Ca,51Cb,51Cc,51Cd,51Ce,51Cf,51Cg,51Ch)が形成されている。そして、絶縁部51Cと、第1抵抗素子80Caの絶縁部52Caと、第2抵抗素子80Cbの絶縁部52Cbと、第1カンチレバー10Caの第1貫通部15Caと、第2カンチレバー10Cbの第2貫通部15Cbとによって、配線領域21Ca,21Cb,21Cc,21Cdが形成されている。配線領域21Ca〜21Cdは、導電層が露出した領域である。   An insulating part 51C (insulating parts 51Ca, 51Cb, 51Cc, 51Cd, 51Ce, 51Cf, 51Cg, 51Ch) is formed on the substrate 2C. The insulating portion 51C, the insulating portion 52Ca of the first resistance element 80Ca, the insulating portion 52Cb of the second resistance element 80Cb, the first through portion 15Ca of the first cantilever 10Ca, and the second through portion of the second cantilever 10Cb The wiring regions 21Ca, 21Cb, 21Cc, 21Cd are formed by 15Cb. The wiring regions 21Ca to 21Cd are regions where the conductive layer is exposed.

配線領域21Caは、第1カンチレバー10Caを介して、配線領域21Cbと電気的に接続されている。第1カンチレバー10Caは、配線領域21Caと接続する抵抗部31Caと、配線領域21Cbと接続する抵抗部32Caとが、導電部22Caによって接続されている。これは、配線領域21Caと配線領域21Cbとの間に、抵抗部31Caの抵抗値と抵抗部32Caの抵抗値とを足し合わせた抵抗値を有する抵抗が接続されていることと等価である。   The wiring area 21Ca is electrically connected to the wiring area 21Cb via the first cantilever 10Ca. In the first cantilever 10Ca, a resistance portion 31Ca connected to the wiring region 21Ca and a resistance portion 32Ca connected to the wiring region 21Cb are connected by a conductive portion 22Ca. This is equivalent to connecting a resistor having a resistance value obtained by adding the resistance value of the resistance portion 31Ca and the resistance value of the resistance portion 32Ca between the wiring region 21Ca and the wiring region 21Cb.

配線領域21Cbは、第2抵抗素子80Cbを介して、配線領域21Ccと電気的に接続されている。第2抵抗素子80Cbも、上記第1カンチレバー10Caと同様に、抵抗部33Cbと抵抗部34Cbとが導電部22Cdによって電気的に接続されている。これは、配線領域21Cbと配線領域21Ccとの間に、第2抵抗素子80Cbの抵抗部33Cbの抵抗値と抵抗部34Cbの抵抗値とを足し合わせた抵抗値を有する抵抗が接続されていることと等価である。   The wiring region 21Cb is electrically connected to the wiring region 21Cc via the second resistance element 80Cb. Similarly to the first cantilever 10Ca, the second resistance element 80Cb also has the resistance portion 33Cb and the resistance portion 34Cb electrically connected by the conductive portion 22Cd. This is because a resistor having a resistance value obtained by adding the resistance value of the resistance portion 33Cb of the second resistance element 80Cb and the resistance value of the resistance portion 34Cb is connected between the wiring region 21Cb and the wiring region 21Cc. Is equivalent to

配線領域21Ccは、第2カンチレバー10Cbを介して、配線領域21Cdと電気的に接続されている。これは、上述したのと同様にして、配線領域21Ccと配線領域21Cdとの間に、第2カンチレバー10Cbの抵抗部31Cbの抵抗値と抵抗部32Cbの抵抗値とを足し合わせた抵抗値を有する抵抗が接続されていることと等価である。   The wiring region 21Cc is electrically connected to the wiring region 21Cd via the second cantilever 10Cb. In the same manner as described above, this has a resistance value obtained by adding the resistance value of the resistance part 31Cb of the second cantilever 10Cb and the resistance value of the resistance part 32Cb between the wiring area 21Cc and the wiring area 21Cd. This is equivalent to connecting a resistor.

配線領域21Cdは、第1抵抗素子80Caを介して、配線領域21Caと電気的に接続されている。これは、上述したのと同様にして、配線領域21Cdと配線領域21Caとの間に、第1抵抗素子80Caの抵抗部33Caの抵抗値と抵抗部34Caの抵抗値とを足し合わせた抵抗値を有する抵抗が接続されていることと等価である。   The wiring region 21Cd is electrically connected to the wiring region 21Ca via the first resistance element 80Ca. In the same manner as described above, a resistance value obtained by adding the resistance value of the resistance portion 33Ca of the first resistance element 80Ca and the resistance value of the resistance portion 34Ca is added between the wiring region 21Cd and the wiring region 21Ca. This is equivalent to connecting a resistor having the same.

以上に説明したように、第1カンチレバー10Caと、第2カンチレバー10Cbと、第1抵抗素子80Caと、第2抵抗素子80Cbとは、配線領域21Ca〜21Cdによって、それぞれ電気的に接続されている。これにより、流量センサ素子1C上にブリッジ回路が形成されている。ブリッジ回路において、第1カンチレバー10Caと第2カンチレバー10Cbとは、電気配線的に対角配置されているため、第1カンチレバー10Ca及び第2カンチレバー10Cbの抵抗値の変動を検出することによって、第1カンチレバー10Ca及び第2カンチレバー10Cbに加えられた圧力を計測することができる。したがって、本実施形態においては、流量センサ素子1Cを用いて、例えば、図5に示したような流量センサモジュールを構成することで、流体の流量を計測することができる。   As described above, the first cantilever 10Ca, the second cantilever 10Cb, the first resistance element 80Ca, and the second resistance element 80Cb are electrically connected by the wiring regions 21Ca to 21Cd, respectively. Thereby, a bridge circuit is formed on the flow sensor element 1C. In the bridge circuit, since the first cantilever 10Ca and the second cantilever 10Cb are diagonally arranged in terms of electrical wiring, the first cantilever 10Ca and the second cantilever 10Cb are detected by detecting a change in the resistance value of the first cantilever 10Ca and the second cantilever 10Cb. The pressure applied to the cantilever 10Ca and the second cantilever 10Cb can be measured. Therefore, in this embodiment, the flow rate of the fluid can be measured by configuring a flow rate sensor module as shown in FIG. 5 using the flow rate sensor element 1C, for example.

本実施形態によれば、流量センサ素子1C上においてブリッジ回路が形成されているため、流量センサ素子1Cに別途他の抵抗(例えば、図4に示す抵抗R1,R2)を接続することなく、ブリッジ回路を形成することができる。そのため、本実施形態においては、流量センサモジュールを構築する際に、配線の取り回しが容易である。   According to this embodiment, since the bridge circuit is formed on the flow sensor element 1C, the bridge is connected without connecting other resistors (for example, resistors R1 and R2 shown in FIG. 4) to the flow sensor element 1C. A circuit can be formed. Therefore, in this embodiment, when constructing a flow sensor module, wiring is easy.

また、本実施形態によれば、第1カンチレバー10Ca及び第2カンチレバー10Cbが形成される手順、すなわち、流量センサ素子を製造する手順における、第2エッチング工程までを行うことによって、第1抵抗素子80Ca及び第2抵抗素子80Cbを形成することができる。そのため、本実施形態においては、第1抵抗素子80Ca及び第2抵抗素子80Cbの形成が簡便である。   Further, according to the present embodiment, the first resistance element 80Ca is obtained by performing the steps up to the second etching step in the procedure for forming the first cantilever 10Ca and the second cantilever 10Cb, that is, the procedure for manufacturing the flow sensor element. In addition, the second resistance element 80Cb can be formed. Therefore, in the present embodiment, it is easy to form the first resistance element 80Ca and the second resistance element 80Cb.

また、ブリッジ回路を構成する際に、流量センサ素子に外部の抵抗を接続する場合には、カンチレバーの抵抗値と同一の抵抗値を有する抵抗を接続する必要があるため、接続する抵抗の抵抗値を調整する手間がかかる。これに対して、本実施形態によれば、第1抵抗素子80Ca及び第2抵抗素子80Cbが、第1カンチレバー10Ca及び第2カンチレバー10Cbにおける露出した抵抗層と平面視で略同一形状の抵抗層を備えているため、第1抵抗素子80Ca及び第2抵抗素子80Cbの抵抗値と、第1カンチレバー10Ca及び第2カンチレバー10Cbの抵抗値とを精度よく合わせることができる。   In addition, when connecting an external resistor to the flow sensor element when configuring the bridge circuit, it is necessary to connect a resistor having the same resistance value as the resistance value of the cantilever. It takes time to adjust. On the other hand, according to the present embodiment, the first resistance element 80Ca and the second resistance element 80Cb have resistance layers having substantially the same shape in plan view as the exposed resistance layers in the first cantilever 10Ca and the second cantilever 10Cb. Therefore, the resistance values of the first resistance element 80Ca and the second resistance element 80Cb and the resistance values of the first cantilever 10Ca and the second cantilever 10Cb can be accurately matched.

ここで、第1カンチレバー10Caには、抵抗部31Caと抵抗部32Caとを接続する導電部22Caが設けられている。これにより、第1カンチレバー10Caを流れる電流は、導電部22Caを介して流れるため、第1カンチレバー10Caの抵抗値は、抵抗部31Caの抵抗値と抵抗部32Caの抵抗値とを足し合わせた値とほぼ同一となる。
また、同様にして、第2カンチレバー10Cbには、抵抗部31Cbと抵抗部32Cbとを接続する導電部22Cbが設けられている。そのため、第2カンチレバー10Cbの抵抗値は、抵抗部31Cbの抵抗値と抵抗部32Cbの抵抗値とを足し合わせた値とほぼ同一となる。
Here, the first cantilever 10Ca is provided with a conductive portion 22Ca that connects the resistance portion 31Ca and the resistance portion 32Ca. Thus, since the current flowing through the first cantilever 10Ca flows through the conductive portion 22Ca, the resistance value of the first cantilever 10Ca is the sum of the resistance value of the resistance portion 31Ca and the resistance value of the resistance portion 32Ca. It becomes almost the same.
Similarly, the second cantilever 10Cb is provided with a conductive portion 22Cb that connects the resistance portion 31Cb and the resistance portion 32Cb. Therefore, the resistance value of the second cantilever 10Cb is substantially the same as the sum of the resistance value of the resistance part 31Cb and the resistance value of the resistance part 32Cb.

しかし、実際には、抵抗層が露出している第1カンチレバー10Ca及び第2カンチレバー10Cbの平板部も、並列に接続された抵抗としてわずかながらに第1カンチレバー10Ca及び第2カンチレバー10Cbの抵抗値に影響を与える。
本実施形態によれば、第1抵抗素子80Ca及び第2抵抗素子80Cbの露出した抵抗層は、それぞれ抵抗層が露出している領域が接続部及び平板部も含めて第1カンチレバー10Ca及び第2カンチレバー10Cbと平面視で同一形状である。そのため、本実施形態においては、より精度よく、カンチレバーの抵抗値と抵抗素子の抵抗値とを合わせることができる。
However, in reality, the flat plate portions of the first cantilever 10Ca and the second cantilever 10Cb in which the resistance layer is exposed also have a slight resistance value of the first cantilever 10Ca and the second cantilever 10Cb connected in parallel. Influence.
According to the present embodiment, the exposed resistance layers of the first resistance element 80Ca and the second resistance element 80Cb include the first cantilever 10Ca and the second area where the resistance layer is exposed, including the connection portion and the flat plate portion. It has the same shape as cantilever 10Cb in plan view. Therefore, in this embodiment, the resistance value of the cantilever and the resistance value of the resistance element can be matched with higher accuracy.

なお、本実施形態においては、第1抵抗素子80Ca及び第2抵抗素子80Cbを、基板2Cと一体的に製造する構成としたが、これに限られない。例えば、基板2C上に、別途製造した抵抗素子を設ける構成としてもよい。   In the present embodiment, the first resistance element 80Ca and the second resistance element 80Cb are integrally manufactured with the substrate 2C. However, the present invention is not limited to this. For example, a separately provided resistance element may be provided on the substrate 2C.

次に、第5実施形態について説明する。
第5実施形態は、第4実施形態に対して、カンチレバー及び抵抗素子の配置が異なる。
なお、以下の説明においては、上記実施形態と同様の構成については、適宜同様の符号を付すことによって、説明を省略する場合がある。
Next, a fifth embodiment will be described.
5th Embodiment differs in arrangement | positioning of a cantilever and a resistive element with respect to 4th Embodiment.
In the following description, the same components as those in the above embodiment may be denoted by the same reference numerals as appropriate, and the description may be omitted.

図10は、本実施形態の流量センサ素子1Dを示す平面図である。
本実施形態の流量センサ素子1Dは、図10に示すように、基板2Dと、第1カンチレバー10Daと、第2カンチレバー10Dbと、第1抵抗素子(抵抗素子)80Daと、第2抵抗素子(抵抗素子)80Dbとを備えている。
FIG. 10 is a plan view showing the flow sensor element 1D of the present embodiment.
As shown in FIG. 10, the flow sensor element 1D of this embodiment includes a substrate 2D, a first cantilever 10Da, a second cantilever 10Db, a first resistance element (resistance element) 80Da, and a second resistance element (resistance) Element) 80Db.

第1カンチレバー10Daと第2カンチレバー10Dbとは、平面視中心点Cdに対して点対称に設けられている。第1抵抗素子80Daは、第1カンチレバー10Daの+Y側に設けられている。第2抵抗素子80Dbは、第2カンチレバー10Dbの−Y側に設けられている。第1抵抗素子80Daと第2抵抗素子80Dbとは、平面視中心点Cdに対して点対称に設けられている。第2カンチレバー10Dbと第1抵抗素子80DaとのY軸方向位置は同一である。第1カンチレバー10Daと第2抵抗素子80DbとのY軸方向位置は同一である。   The first cantilever 10Da and the second cantilever 10Db are provided point-symmetrically with respect to the center point Cd in plan view. The first resistance element 80Da is provided on the + Y side of the first cantilever 10Da. The second resistance element 80Db is provided on the −Y side of the second cantilever 10Db. The first resistance element 80Da and the second resistance element 80Db are provided point-symmetrically with respect to the center point Cd in plan view. The Y-axis direction positions of the second cantilever 10Db and the first resistance element 80Da are the same. The Y-axis direction positions of the first cantilever 10Da and the second resistance element 80Db are the same.

基板2D上には、配線領域21Da,21Db,21Dc,21Ddが形成されている。配線領域21Daは、第1カンチレバー10Daを介して、配線領域21Dbと電気的に接続されている。配線領域21Dbは、第2抵抗素子80Dbを介して、配線領域21Dcと電気的に接続されている。配線領域21Dcは、第2カンチレバー10Dbを介して、配線領域21Ddと電気的に接続されている。配線領域21Ddは、第1抵抗素子80Daを介して、配線領域21Daと電気的に接続されている。これにより、流量センサ素子1D上には、ブリッジ回路が形成されている。   Wiring regions 21Da, 21Db, 21Dc, and 21Dd are formed on the substrate 2D. The wiring region 21Da is electrically connected to the wiring region 21Db via the first cantilever 10Da. The wiring region 21Db is electrically connected to the wiring region 21Dc via the second resistance element 80Db. The wiring region 21Dc is electrically connected to the wiring region 21Dd via the second cantilever 10Db. The wiring region 21Dd is electrically connected to the wiring region 21Da via the first resistance element 80Da. Thereby, a bridge circuit is formed on the flow sensor element 1D.

本実施形態によれば、第2カンチレバー10Dbと第1抵抗素子80DaとのY軸方向位置は同一であり、第1カンチレバー10Daと第2抵抗素子80DbとのY軸方向位置は同一である。そのため、本実施形態においては、第1カンチレバー10Da及び第2カンチレバー10Dbと第1抵抗素子80Da及び第2抵抗素子80Dbとを、基板2D上に無駄なく配置しやすく、流量センサ素子全体を小型化することができる。すなわち、本実施形態においては、基板2Dの面積(チップ面積)を小さくすることができる。   According to the present embodiment, the Y-axis direction positions of the second cantilever 10Db and the first resistance element 80Da are the same, and the Y-axis direction positions of the first cantilever 10Da and the second resistance element 80Db are the same. Therefore, in the present embodiment, the first cantilever 10Da, the second cantilever 10Db, the first resistance element 80Da, and the second resistance element 80Db can be easily disposed on the substrate 2D without waste, and the entire flow sensor element is reduced in size. be able to. That is, in the present embodiment, the area (chip area) of the substrate 2D can be reduced.

次に、第6実施形態について説明する。
第6実施形態は、第5実施形態に対して、カンチレバー及び抵抗素子の配置角度が異なる。
なお、以下の説明においては、上記実施形態と同様の構成については、適宜同様の符号を付すことによって、説明を省略する場合がある。
Next, a sixth embodiment will be described.
The sixth embodiment differs from the fifth embodiment in the arrangement angle of the cantilever and the resistance element.
In the following description, the same components as those in the above embodiment may be denoted by the same reference numerals as appropriate, and the description may be omitted.

図11は、本実施形態の流量センサ素子1Eを示す平面図である。
本実施形態の流量センサ素子1Eは、図11に示すように、基板2Eと、第1カンチレバー10Eaと、第2カンチレバー10Ebと、第1抵抗素子(抵抗素子)80Eaと、第2抵抗素子(抵抗素子)80Ebとを備えている。
FIG. 11 is a plan view showing the flow sensor element 1E of the present embodiment.
As shown in FIG. 11, the flow sensor element 1E of this embodiment includes a substrate 2E, a first cantilever 10Ea, a second cantilever 10Eb, a first resistance element (resistance element) 80Ea, and a second resistance element (resistance). Element) 80Eb.

第1カンチレバー10Eaと第2カンチレバー10Ebとは、平面視中心点Ceに対して点対称に設けられている。第1抵抗素子80Eaと第2抵抗素子80Ebとは、平面視中心点Ceに対して点対称に設けられている。第1カンチレバー10Eaと、第2カンチレバー10Ebと、第1抵抗素子80Daと、第2抵抗素子80Dbとのそれぞれの相対的な配置関係は、第5実施形態と同様である。   The first cantilever 10Ea and the second cantilever 10Eb are provided point-symmetrically with respect to the center point Ce in plan view. The first resistance element 80Ea and the second resistance element 80Eb are provided point-symmetrically with respect to the center point Ce in plan view. The relative arrangement relationships of the first cantilever 10Ea, the second cantilever 10Eb, the first resistance element 80Da, and the second resistance element 80Db are the same as those in the fifth embodiment.

第1カンチレバー10Eaと、第2カンチレバー10Ebと、第1抵抗素子80Daと、第2抵抗素子80Dbとは、流量センサ素子1Eの平面視における外周の辺に対して斜めに配置されている。各素子の平面視中心点Ce回りの配置角度は、基板2Eの半導体層の結晶方向に応じて決定される。すなわち、第1カンチレバー10Ea及び第2カンチレバー10Ebの配置角度は、所望する第1カンチレバー10Ea及び第2カンチレバー10Ebの抵抗特性に応じて設定できる。   The first cantilever 10Ea, the second cantilever 10Eb, the first resistance element 80Da, and the second resistance element 80Db are arranged obliquely with respect to the outer peripheral side in plan view of the flow rate sensor element 1E. The arrangement angle of each element around the center point Ce in plan view is determined according to the crystal direction of the semiconductor layer of the substrate 2E. That is, the arrangement angle of the first cantilever 10Ea and the second cantilever 10Eb can be set according to the desired resistance characteristics of the first cantilever 10Ea and the second cantilever 10Eb.

本実施形態によれば、上記実施形態と同様にして、配線を接続しやすく、取り回すことが容易な流量センサ素子が得られる。   According to this embodiment, similarly to the above-described embodiment, a flow rate sensor element that is easy to connect and handle is obtained.

次に、第7実施形態について説明する。
第7実施形態は、第4実施形態に対して、抵抗素子の配置が異なる。
なお、以下の説明においては、上記実施形態と同様の構成については、適宜同様の符号を付すことによって、説明を省略する場合がある。
Next, a seventh embodiment will be described.
The seventh embodiment differs from the fourth embodiment in the arrangement of resistance elements.
In the following description, the same components as those in the above embodiment may be denoted by the same reference numerals as appropriate, and the description may be omitted.

図12は、本実施形態の流量センサ素子1Fを示す平面図である。
本実施形態の流量センサ素子1Fは、図12に示すように、基板2Fと、第1カンチレバー10Faと、第2カンチレバー10Fbと、第1抵抗素子(抵抗素子)80Faと、第2抵抗素子(抵抗素子)80Fbとを備えている。
FIG. 12 is a plan view showing the flow sensor element 1F of the present embodiment.
As shown in FIG. 12, the flow sensor element 1F of this embodiment includes a substrate 2F, a first cantilever 10Fa, a second cantilever 10Fb, a first resistance element (resistance element) 80Fa, and a second resistance element (resistance) Element) 80Fb.

第1カンチレバー10Faと、第2カンチレバー10Fbとは、平面視中心点Cfを通る基板2Fの面上における仮想線Pfに対して線対称に設けられている。また、第1カンチレバー10Faと、第2カンチレバー10Fbとは、平面視中心点Cfに対して点対称に設けられている。   The first cantilever 10Fa and the second cantilever 10Fb are provided symmetrically with respect to a virtual line Pf on the surface of the substrate 2F passing through the center point Cf in plan view. Further, the first cantilever 10Fa and the second cantilever 10Fb are provided symmetrically with respect to the center point Cf in plan view.

第1抵抗素子80Faと第2抵抗素子80Fbとは、平面視中心点Cfに対して点対称に設けられている。また、第1抵抗素子80Faと第2抵抗素子80Fbとは、基板2Fの面上における、平面視中心点Cfを通り仮想線Pfに垂直な線に対して、線対称に設けられている。   The first resistance element 80Fa and the second resistance element 80Fb are provided point-symmetrically with respect to the center point Cf in plan view. The first resistance element 80Fa and the second resistance element 80Fb are provided symmetrically with respect to a line that passes through the center point Cf in plan view and is perpendicular to the virtual line Pf on the surface of the substrate 2F.

基板2F上には、配線領域21Fa,21Fb,21Fc,21Fdが形成されている。配線領域21Faは、第1抵抗素子80Faと第1カンチレバー10Faとを電気的に接続している。配線領域21Fbは、第1カンチレバー10Faと第2抵抗素子80Fbとを電気的に接続している。配線領域21Fcは、第2抵抗素子80Fbと第2カンチレバー10Fbとを電気的に接続している。配線領域21Fdは、第2カンチレバー10Fbと第1抵抗素子80Faとを電気的に接続している。配線領域21Fa〜21Fdは、それぞれ表面積が同程度の大きさとなっている。   Wiring areas 21Fa, 21Fb, 21Fc, and 21Fd are formed on the substrate 2F. The wiring region 21Fa electrically connects the first resistance element 80Fa and the first cantilever 10Fa. The wiring region 21Fb electrically connects the first cantilever 10Fa and the second resistance element 80Fb. The wiring region 21Fc electrically connects the second resistance element 80Fb and the second cantilever 10Fb. The wiring region 21Fd electrically connects the second cantilever 10Fb and the first resistance element 80Fa. The wiring areas 21Fa to 21Fd have the same surface area.

本実施形態によれば、配線領域21Fa〜21Fdの表面積が、それぞれ同程度の大きさとなっているため、流量センサ素子1Fを用いて流量センサモジュールを構築する際に、流量センサ素子1Fへの配線の接続及び配線の取り回しが容易である。   According to the present embodiment, since the surface areas of the wiring regions 21Fa to 21Fd are approximately the same, when the flow sensor module is constructed using the flow sensor element 1F, wiring to the flow sensor element 1F is performed. Connection and wiring are easy.

次に、第8実施形態について説明する。
第8実施形態は、第7実施形態に対して、抵抗素子の形状が異なる。
なお、以下の説明においては、上記実施形態と同様の構成については、適宜同様の符号を付すことによって、説明を省略する場合がある。
Next, an eighth embodiment will be described.
The eighth embodiment differs from the seventh embodiment in the shape of the resistance element.
In the following description, the same components as those in the above embodiment may be denoted by the same reference numerals as appropriate, and the description may be omitted.

図13は、本実施形態の流量センサ素子1Gを示す平面図である。
本実施形態の流量センサ素子1Gは、図13に示すように、基板2Gと、第1カンチレバー10Gaと、第2カンチレバー10Gbと、第1抵抗素子80Gaと、第2抵抗素子80Gbとを備えている。
FIG. 13 is a plan view showing the flow sensor element 1G of the present embodiment.
As shown in FIG. 13, the flow sensor element 1G of the present embodiment includes a substrate 2G, a first cantilever 10Ga, a second cantilever 10Gb, a first resistance element 80Ga, and a second resistance element 80Gb. .

第1カンチレバー10Gaと、第2カンチレバー10Gbとは、平面視中心点Cgを通る基板2Gの面上における仮想線Pgに対して線対称に設けられている。また、第1カンチレバー10Gaと、第2カンチレバー10Gbとは、平面視中心点Cgに対して点対称に設けられている。   The first cantilever 10Ga and the second cantilever 10Gb are provided symmetrically with respect to the virtual line Pg on the surface of the substrate 2G passing through the center point Cg in plan view. The first cantilever 10Ga and the second cantilever 10Gb are provided point-symmetrically with respect to the center point Cg in plan view.

第1抵抗素子80Gaは、第1接続部81Gaと、第2接続部82Gaとを備えている。第1接続部81Gaと第2接続部82Gaとは、導電部22Gcによって電気的に接続されている。第2抵抗素子80Gbは、第1接続部81Gbと、第2接続部82Gbとを備えている。第1接続部81Gbと第2接続部82Gbとは、導電部22Gdによって電気的に接続されている。   The first resistance element 80Ga includes a first connection portion 81Ga and a second connection portion 82Ga. The first connection portion 81Ga and the second connection portion 82Ga are electrically connected by the conductive portion 22Gc. The second resistance element 80Gb includes a first connection portion 81Gb and a second connection portion 82Gb. The first connection portion 81Gb and the second connection portion 82Gb are electrically connected by the conductive portion 22Gd.

本実施形態の第1抵抗素子80Ga及び第2抵抗素子80Gbは、第4実施形態から第7実施形態までに示した抵抗素子に対して、平板部における抵抗層の露出した部分が設けられていない点において異なる。これにより、第1抵抗素子80Ga及び第2抵抗素子80Gbの平面視形状は、第1カンチレバー10Ga及び第2カンチレバー10Gbの平面視形状と異なる。より詳細には、第1抵抗素子80Ga及び第2抵抗素子80Gbの平面視における大きさは、第1カンチレバー10Ga及び第2カンチレバー10Gbの平面視における大きさよりも小さい。   In the first resistance element 80Ga and the second resistance element 80Gb of the present embodiment, the exposed portion of the resistance layer in the flat plate portion is not provided with respect to the resistance elements shown in the fourth to seventh embodiments. It is different in point. Thereby, the planar view shapes of the first resistance element 80Ga and the second resistance element 80Gb are different from the planar view shapes of the first cantilever 10Ga and the second cantilever 10Gb. More specifically, the size of the first resistance element 80Ga and the second resistance element 80Gb in plan view is smaller than the size of the first cantilever 10Ga and second cantilever 10Gb in plan view.

本実施形態によれば、第1抵抗素子80Ga及び第2抵抗素子80Gbは、平板部における抵抗層が露出した部分が設けられていないため、平面視において、第1カンチレバー10Ga及び第2カンチレバー10Gbよりも小さく形成されている。そのため、本実施形態によれば、流量センサ素子を小型化することができる。すなわち、本実施形態においては、基板2Gの面積(チップ面積)を小さくすることができる。   According to the present embodiment, the first resistance element 80Ga and the second resistance element 80Gb are not provided with a portion where the resistance layer is exposed in the flat plate portion, and therefore, from the first cantilever 10Ga and the second cantilever 10Gb in plan view. Is also formed small. Therefore, according to this embodiment, a flow sensor element can be reduced in size. That is, in the present embodiment, the area (chip area) of the substrate 2G can be reduced.

なお、本実施形態においては、第1カンチレバー10Ga及び第2カンチレバー10Gbと第1抵抗素子80Ga及び第2抵抗素子80Gbとの配置関係を、第7実施形態におけるカンチレバーと抵抗素子との配置関係と同様の配置関係としたが、これに限られない。すなわち、第4実施形態から第6実施形態のうちのいずれかの抵抗素子を、本実施形態の第1抵抗素子80Ga及び第2抵抗素子80Gbと置き換えたような構成としてもよい。   In the present embodiment, the arrangement relationship between the first cantilever 10Ga and the second cantilever 10Gb and the first resistance element 80Ga and the second resistance element 80Gb is the same as the arrangement relationship between the cantilever and the resistance element in the seventh embodiment. However, the present invention is not limited to this. That is, a configuration in which any one of the resistance elements in the fourth to sixth embodiments is replaced with the first resistance element 80Ga and the second resistance element 80Gb in the present embodiment may be adopted.

1,1A,1B,1C,1D,1E,1F,1G…流量センサ素子、2,2A,2B,2C,2D,2E,2F,2G…基板、10…カンチレバー、10a,10Aa,10Ba,10Ca,10Da,10Ea,10Fa,10Ga…第1カンチレバー、10b,10Ab,10Bb,10Cb,10Db,10Eb,10Fb,10Gb…第2カンチレバー、14…開口部、14a,14Ba…第1開口部、14b,14Bb…第2開口部、20…導電層、30…抵抗層、40…半導体層、50…絶縁層、51,51a,51b,51c,51d,51e,51f,51C,51Ca,51Cb,51Cc,51Cd,51Ce,51Cf,51Cg,51Ch,52Ca,52Cb…絶縁部、60…支持基板、70…ブリッジ回路、100…流量センサモジュール、80Ca,80Da,80Ea,80Fa…第1抵抗素子(抵抗素子)、80Cb,80Db,80Eb,80Fb…第2抵抗素子(抵抗素子)、C,Ca,Cb,Cc,Cd,Ce,Cf,Cg…平面視中心点(所定の点)、P,Pa,Pb,Pc,Pf,Pg…仮想線   1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G ... Flow rate sensor element, 2, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2G ... Substrate, 10 ... Cantilever, 10a, 10Aa, 10Ba, 10Ca, 10Da, 10Ea, 10Fa, 10Ga ... 1st cantilever, 10b, 10Ab, 10Bb, 10Cb, 10Db, 10Eb, 10Fb, 10Gb ... 2nd cantilever, 14 ... opening, 14a, 14Ba ... 1st opening, 14b, 14Bb ... Second opening, 20 ... conductive layer, 30 ... resistive layer, 40 ... semiconductor layer, 50 ... insulating layer, 51, 51a, 51b, 51c, 51d, 51e, 51f, 51C, 51Ca, 51Cb, 51Cc, 51Cd, 51Ce , 51Cf, 51Cg, 51Ch, 52Ca, 52Cb ... insulating portion, 60 ... support substrate, 70 ... bridge circuit, 1 0 ... Flow sensor module, 80Ca, 80Da, 80Ea, 80Fa ... First resistance element (resistance element), 80Cb, 80Db, 80Eb, 80Fb ... Second resistance element (resistance element), C, Ca, Cb, Cc, Cd, Ce, Cf, Cg: Plane center point (predetermined point), P, Pa, Pb, Pc, Pf, Pg ... Virtual line

Claims (8)

基板と、
前記基板に設けられ、所定方向に弾性変形可能な、互いに略同一の抵抗特性を有する複数のカンチレバーと、
前記基板に設けられた複数の抵抗素子と、
を備え、
前記複数のカンチレバーは、前記基板の面上における所定の仮想線に対して一方側に設けられた第1カンチレバーと、前記仮想線に対して他方側に設けられた第2カンチレバーと、を含み、
前記第1カンチレバーと前記第2カンチレバーとは、平面視で略同一形状であり、
前記第1カンチレバーは、前記一方側の端部が前記基板と接続され、
前記第2カンチレバーは、前記他方側の端部が前記基板と接続され、
前記基板は、
支持基板と、
前記支持基板上に形成された電気絶縁性を有する絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された半導体層と、
前記半導体層上に形成された電気抵抗を有する抵抗層と、
前記抵抗層上に形成された導電性を有する導電層と、
を備え、
前記基板上には、前記絶縁層が露出した絶縁部が設けられ、
前記複数のカンチレバーのそれぞれは、前記半導体層と、前記抵抗層と、前記導電層と、を備え、
前記複数のカンチレバーにおける前記抵抗層の少なくとも一部は露出し、
前記複数の抵抗素子は、前記複数のカンチレバーにおける露出した前記抵抗層と平面視で略同一形状の抵抗層を備え、
前記複数のカンチレバーと前記複数の抵抗素子とは、それぞれ電気的に接続され、ブリッジ回路を形成していることを特徴とする流量センサ素子。
A substrate,
A plurality of cantilevers provided on the substrate and elastically deformable in a predetermined direction and having substantially the same resistance characteristics;
A plurality of resistance elements provided on the substrate;
With
The plurality of cantilevers include a first cantilever provided on one side with respect to a predetermined virtual line on the surface of the substrate, and a second cantilever provided on the other side with respect to the virtual line,
The first cantilever and the second cantilever have substantially the same shape in plan view,
The first cantilever has an end on the one side connected to the substrate,
The second cantilever is connected to the substrate at the other end.
The substrate is
A support substrate;
An insulating layer having electrical insulation formed on the support substrate;
A semiconductor layer formed on the insulating layer;
A resistance layer having electrical resistance formed on the semiconductor layer;
A conductive layer having conductivity formed on the resistance layer;
With
On the substrate, an insulating portion where the insulating layer is exposed is provided,
Each of the plurality of cantilevers includes the semiconductor layer, the resistance layer, and the conductive layer.
At least a portion of the resistive layer in the plurality of cantilevers is exposed;
The plurality of resistance elements include a resistance layer having substantially the same shape in plan view as the exposed resistance layer in the plurality of cantilevers.
The plurality of cantilevers and the plurality of resistance elements are electrically connected to form a bridge circuit, respectively .
前記第1カンチレバーと前記第2カンチレバーとは、前記仮想線に対して線対称に配置されている、請求項1に記載の流量センサ素子。   The flow sensor element according to claim 1, wherein the first cantilever and the second cantilever are arranged symmetrically with respect to the virtual line. 前記第1カンチレバーと前記第2カンチレバーとは、前記基板の面上における所定の点に対して点対称に配置されている、請求項1に記載の流量センサ素子。   The flow sensor element according to claim 1, wherein the first cantilever and the second cantilever are arranged point-symmetrically with respect to a predetermined point on the surface of the substrate. 前記第1カンチレバーは、前記基板の一方側に開口して形成された第1開口部に臨んで設けられ、
前記第2カンチレバーは、前記基板の一方側に開口して形成され、前記第1開口部と離間する第2開口部に臨んで設けられる、請求項1から3のいずれか一項に記載の流量センサ素子。
The first cantilever is provided facing a first opening formed on one side of the substrate,
4. The flow rate according to claim 1, wherein the second cantilever is formed so as to open to one side of the substrate and face a second opening spaced apart from the first opening. 5. Sensor element.
前記基板には、前記導電層が露出した複数の配線領域が設けられ、The substrate is provided with a plurality of wiring regions where the conductive layer is exposed,
前記複数のカンチレバーと前記複数の抵抗素子とは、前記複数の配線領域によって、それぞれ電気的に接続され、ブリッジ回路を形成している、請求項1から4のいずれか一項に記載の流量センサ素子。The flow sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of cantilevers and the plurality of resistance elements are electrically connected to each other by the plurality of wiring regions to form a bridge circuit. element.
前記ブリッジ回路において、前記第1カンチレバーと前記第2カンチレバーとは、電気配線的に対角配置されている、請求項1から5のいずれか一項に記載の流量センサ素子。6. The flow sensor element according to claim 1, wherein in the bridge circuit, the first cantilever and the second cantilever are diagonally arranged in terms of electrical wiring. 前記複数の抵抗素子は、第1抵抗素子と、第2抵抗素子と、を含み、The plurality of resistance elements include a first resistance element and a second resistance element,
前記ブリッジ回路は、前記第1カンチレバーと、前記第2カンチレバーと、前記第1抵抗素子と、前記第2抵抗素子とが、それぞれ電気的に接続されて形成され、The bridge circuit is formed by electrically connecting the first cantilever, the second cantilever, the first resistance element, and the second resistance element, respectively.
前記第1カンチレバーと前記第2カンチレバーとは、前記基板の面上における所定の点に対して点対称に配置され、The first cantilever and the second cantilever are arranged point-symmetrically with respect to a predetermined point on the surface of the substrate,
前記第1抵抗素子と前記第2抵抗素子とは、前記所定の点に対して点対称に配置されている、請求項1から6のいずれか一項に記載の流量センサ素子。The flow sensor element according to any one of claims 1 to 6, wherein the first resistance element and the second resistance element are arranged symmetrically with respect to the predetermined point.
請求項1から7のいずれか一項に記載の流量センサ素子を備えることを特徴とする流量センサモジュール。   A flow sensor module comprising the flow sensor element according to claim 1.
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