[发明专利]热式流量传感器

说明书

本申请是申请号为“200710001728.6”，申请日为2007年1月16日， 发明名称为“热式流量传感器”之申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及使用具有温度依赖性的发热电阻体(感温电阻体)来检测 空气等待测定流体的流量的热式流量传感器。

背景技术

热式流量传感器，对流过发热电阻体的电流进行控制，以使被待测定 流体夺取热量的发热电阻体与温度补偿电阻体之间的温度差保持恒定的 温度差。为了进行该电流控制，该热式流量传感器具备：包括发热电阻体 和温度补偿电阻体的桥电路；和驱动电路(工作放大电路、晶体管)，其 控制该桥电路的中点电位差使之成为零。

由于热式流量传感器能够直接测定质量流量，因此例如适于成为对汽 车用引擎的吸入空气流量进行计测的传感器。另外，公知利用微机械(micro machine)加工技术在硅等的半导体基板上精密加工发热电阻体、温度补 偿用的电阻体等感温电阻体的基板型的热式流量传感器。由于该硅基板型 的热式流量传感器是小型、低功耗、低成本而备受瞩目。

例如在日本特开2004-012358号公报或者日本特开2004-340936号 公报中记载了硅基板型热式流量传感器。

在上述公报中所记载的热式流量传感器将所述桥电路的所有的电阻 以同一材料的电阻体形成在同一基板内。由此，构成桥电路的电阻体为相 同的特性。如果条件相同则由于这些电阻体以相同比率来发生随时间的变 化，因此桥电路的平衡不变。从而能够长时间维持测定精度。

然而，热式流量传感器中构成桥电路的电阻体之中一个为在高温下发 热的发热电阻体、而剩余的电阻体(感温电阻体)为在大致常温下使用的 电阻体。发热电阻体随着使用而发生热劣化，并且与剩余的电阻体相比容 易劣化，从而传感器的特性发生变化。因发热电阻体的劣化而桥平衡发生 变化。这种现象牵连到电阻体的温度差控制的误差甚至流量测定精度的降 低。

特开2004-340936号公报中所记载的传感器，使用配置在发热电阻 体附近的感温电阻体来检测发热电阻体的温度，并且根据该检测值来控制 发热电阻体的温度。在该情况下，上述温度检测用的感温电阻体成为比发 热电阻体低的温度，因此能够减小该感温电阻体的热劣化。但是，在该结 构中由于从发热电阻体向感温电阻体的热传递发生延迟，因此在响应方面 发生对应与此的延迟。另外，由于对驱动电路使用基准电源，所以受到基 准电源的变动的影响。

此外，作为传感器的特性变化的主要原因有安装构件的应力的影响。 很多热式流量传感器由粘接剂来固定传感元件。另外，为了保护用于从传 感元件取出电信号的键合引线(Wire Bonding)而利用了环氧树脂等密封 剂。

这些粘接剂或者密封剂随着周围的温度变化而膨胀/收缩，并且在传感 元件发生应力。如果在传感元件发生应力，则应力加到形成在传感元件上 的电阻体，从而电阻值发生变化。另外，所发生的应力的程度发生随时间 变化。尤其在以硅等半导体来形成的电阻体时，压电电阻系数大且电阻变 化大。这种电阻变化成为测定精度下降的原因。

专利文献1：日本国特开2004-012358号公报；

专利文献2：日本国特开2004-340936号公报。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够维持传感元件的响应性的同时减小电 阻体的热劣化，并且能够长时间维持良好的测定精度的热式流量传感器， 或者提供一种通过减小加到传感元件上的应力的影响，能够长时间维持测 定精度的热式流量传感器。

本发明的热式流量传感器通过以下技术方案来解决上述问题。

(1)首先为了减小因发热电阻体的劣化而产生的特性变动，提出如 下的热式电阻体的流量传感器。

流量传感器具备：多个发热电阻体；和对提供给这些发热电阻体的发 热用的电流进行控制的驱动电路。该驱动电路对所述多个发热电阻体中温 度低的发热电阻体的电阻变化进行检测，并按照该电阻变化的检测值来控 制向所述多个发热电阻体的供给电流。

热式流量传感器，通过使电阻体发热来进行流量计测。对电阻体而言 越高温地发热其电阻劣化越大。为了减小劣化，如果将发热电阻体的温度 设定为低温度，则由于传感器的灵敏度下降而并不理想。