空氣質(zhì)量流量計(jì)制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種具有傳感器芯片的空氣質(zhì)量流量計(jì)，其中，傳感器芯片構(gòu)造為微機(jī)電系統(tǒng)并且具有傳感元件、電子分析電路以及電子振蕩器，并且其中，利用膠粘劑將傳感器芯片固定在支承元件上。為了指定能夠?qū)崿F(xiàn)特別可靠且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析的空氣質(zhì)量流量計(jì)，傳感器芯片（2）被分為第一區(qū)域（10）和第二區(qū)域（9），其中，僅在第一區(qū)域（10）中利用膠粘劑（6）實(shí)現(xiàn)將傳感器芯片（2）固定在支承元件（7）上，并且，傳感元件（4）和振蕩器（3）布置在第二區(qū)域（9）中。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種具有傳感器芯片的空氣質(zhì)量流量計(jì)，其中，傳感器芯片構(gòu)造為微機(jī)電系統(tǒng)并且具有傳感元件、電子分析電路以及電子振蕩器，并且其中，利用膠粘劑將傳感器芯片固定在支承元件上。
技術(shù)介紹
空氣質(zhì)量流量計(jì)適用于檢測流體在流體通道內(nèi)的質(zhì)量流量。這種流體通道例如可以是內(nèi)燃機(jī)的吸氣側(cè)。根據(jù)由空氣質(zhì)量流量計(jì)所檢測到的質(zhì)量流量，可例如對(duì)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行診斷，并且也實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)燃機(jī)的控制。為達(dá)到這一目的，在不同運(yùn)行條件下可靠地且盡量精確地檢測實(shí)際的質(zhì)量流量，就非常重要。 專利文獻(xiàn)DE 19724659A1公開了一種包括傳感元件的質(zhì)量流量傳感裝置。傳感元件布置且集成在一個(gè)自帶的芯片上。此外，還公開了一種分析電子裝置，其設(shè)計(jì)為獨(dú)立的，但與傳感單元電耦合。專利文獻(xiàn)DE 10135142A1公開了一種具有殼體的質(zhì)量流量傳感裝置，在殼體中布置了質(zhì)量流量傳感器的傳感元件。殼體具有輸入?yún)^(qū)，介質(zhì)流體會(huì)從該輸入?yún)^(qū)中流入一個(gè)在其中布置有傳感元件的測量通道。此外，殼體還具有排出口，液體顆粒與固體顆粒從排出口中流出并且由此流過測量通道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于，提出一種空氣質(zhì)量流量計(jì)，其能夠?qū)崿F(xiàn)特別可靠且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析。上述目的通過獨(dú)立權(quán)利要求所述的特征得以實(shí)現(xiàn)。本專利技術(shù)的有利的設(shè)計(jì)方案的特征詳見從屬權(quán)利要求。本專利技術(shù)的特征在于，傳感器芯片被分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中，僅在第一區(qū)域中利用膠粘劑實(shí)現(xiàn)將傳感器芯片固定在支承元件上，傳感元件和振蕩器布置在第二區(qū)域中。傳感器芯片與支承元件的粘合導(dǎo)致出現(xiàn)第一區(qū)域，在該第一區(qū)域中可能會(huì)由于熱的作用而出現(xiàn)極大的材料負(fù)荷。支承元件與傳感器芯片的材料的不同的熱膨脹系數(shù)會(huì)導(dǎo)致材料應(yīng)力，該材料應(yīng)力尤其會(huì)作用于特定的電子電路上。由于振蕩器與傳感元件布置在第二區(qū)域中，因而其不會(huì)受到由于熱引起的材料應(yīng)力的影響。因此，振蕩器特別穩(wěn)定地工作，從而為數(shù)據(jù)處理提供了高質(zhì)量的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。傳感元件也同樣由于其無應(yīng)力的布置而受到保護(hù)以防止機(jī)械負(fù)荷，這就提高了其使用壽命，并且另一方面也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)質(zhì)量流量的特別準(zhǔn)確的測量。在一種有利的設(shè)計(jì)方案中，支承元件設(shè)計(jì)為沖壓板件。沖壓板件也被稱作為引線框架并且由于其有利的制造成本而得到了多樣化的應(yīng)用。對(duì)于汽車工業(yè)而言，沖壓板件已被證明為特別適用于作為傳感元件與電子電路的支承件。在另一種有利的設(shè)計(jì)方案中，傳感元件設(shè)計(jì)為薄膜。在薄膜上可以設(shè)計(jì)有第一溫度傳感器和第二溫度傳感器以及加熱元件。這樣設(shè)計(jì)的傳感元件具有特別好的傳感特性。可利用該傳感元件十分準(zhǔn)確且迅速地檢測所流過的空氣質(zhì)量流量。附圖說明下面借助附圖進(jìn)一步闡述本專利技術(shù)的實(shí)施例。在所有附圖中，具有相同結(jié)構(gòu)或功用的元件以同樣的標(biāo)號(hào)來標(biāo)記。圖中示出圖I示出空氣質(zhì)量流量計(jì)的側(cè)視圖；圖2示出由圖I已知的空氣質(zhì)量流量計(jì)的俯視圖；圖3示出由圖I與圖2已知的空氣質(zhì)量流量計(jì)，位于其被安裝在流體通道內(nèi)的位置中。 具體實(shí)施例方式圖I示出了具有傳感器芯片2和支承元件7的空氣質(zhì)量流量計(jì)I。支承元件7可設(shè)計(jì)為引線框架。傳感器芯片2具有分析電子裝置5、傳感元件4以及振蕩器3。傳感元件4可作為薄膜以微機(jī)械的加工方式安設(shè)在傳感器芯片2上。振蕩器3設(shè)計(jì)為電子電路，并對(duì)于精準(zhǔn)且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)處理而言是必需的。其中，重要的是，振蕩器3以盡量準(zhǔn)確且通常為恒定的頻率振蕩。利用膠粘劑6將傳感器芯片2安設(shè)在支承元件7上。支承元件7例如可由金屬制成，并且傳感器芯片2可由硅制成。金屬與硅具有不同的熱膨脹系數(shù)，因此，當(dāng)溫度改變時(shí)，會(huì)在第一區(qū)域10中的傳感器芯片2上形成機(jī)械應(yīng)力。該機(jī)械應(yīng)力可對(duì)電子電路的工作方式帶來干擾。傳感器芯片2具有第二區(qū)域9，因?yàn)槠鋵?duì)于支承元件7沒有任何粘附連接，因而是無應(yīng)力的。在該第二區(qū)域中不僅設(shè)計(jì)有振蕩器3，同時(shí)還設(shè)計(jì)有傳感元件4。傳感元件4與振蕩器3布置在無應(yīng)力的第二區(qū)域9內(nèi)，這能夠使空氣質(zhì)量流量計(jì)I獲得十分準(zhǔn)確的測量結(jié)果。一方面，振蕩器3能以精確設(shè)定的且不變的頻率振蕩，并且另一方面，安設(shè)在傳感元件4中的電子組件也未受到機(jī)械負(fù)載，從而能夠特別準(zhǔn)確地檢測空氣質(zhì)量流量。此外，在圖I中還可看出接線8，其使得傳感器芯片2與支承元件7通電相連。通過例如可設(shè)計(jì)為引線框架的支承元件7，會(huì)構(gòu)成與機(jī)動(dòng)車內(nèi)的后續(xù)的電子裝置之間的連接。其中，后續(xù)的電子裝置例如可以是發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。圖2示出了由圖I已知的空氣質(zhì)量流量計(jì)I的俯視圖。可以看出具有振蕩器3、傳感元件4以及分析電子裝置5的傳感器芯片2。在分析電子裝置5的下方示出了膠粘劑6，其將傳感器芯片2與支承元件7相連接。通過傳感器芯片2與支承元件7之間利用膠粘劑6實(shí)現(xiàn)的連接，形成了第一區(qū)域10，該第一區(qū)域由于溫度變化而負(fù)載了機(jī)械應(yīng)力。在完全無應(yīng)力的第二區(qū)域9中布置有振蕩器3和傳感元件4。此外，可以看出接線8，其使得傳感器芯片與支承元件7通電相連。在圖3中示出了空氣質(zhì)量流量計(jì)I,其例如可布置在機(jī)動(dòng)車中。空氣質(zhì)量流量計(jì)I布置在流體通道11中并且能在所述流體通道中經(jīng)受流體流動(dòng)、例如空氣流。流體通道11例如設(shè)計(jì)為殼體13的旁路通道，其優(yōu)選布置在機(jī)動(dòng)車的內(nèi)燃機(jī)的吸氣側(cè)中的空氣過濾器的下游。由殼體13的上通道壁與下通道壁界定流體通道11。殼體13典型地設(shè)計(jì)用于將吸氣側(cè)中的一部分空氣流通過旁路通道的預(yù)定的走向輸送給空氣質(zhì)量流量計(jì)1，而不會(huì)攜帶較大的顆粒、例如沙粒或塵粒。這種顆粒可破壞空氣質(zhì)量流量計(jì)I并且使其不可用。在圖3中借助一個(gè)箭頭示出了流體在流體通道11中的預(yù)定的流動(dòng)方向12。空氣質(zhì)量流量計(jì)I的傳感器芯片2優(yōu)選設(shè)計(jì)為微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。分析電子裝置5、傳感兀件4和振湯器3集成在傳感器芯片2上。傳感元件4包括浮動(dòng)的薄膜，其例如設(shè)計(jì)為氮化硅層和/或氧化硅層并且例如具有最小為5μπι的薄膜厚度。薄膜布置在傳感器芯片2的框架中。例如借助硅片的蝕刻來實(shí)現(xiàn)薄膜的制造，該硅片涂覆有氮化硅層和/或氧化硅層。在薄膜上例如布置有第一溫度傳感器和第二溫度傳感器以及加熱元件。第一和第二溫度傳感器例如設(shè)計(jì)為熱電偶，其分別基于塞貝克效應(yīng)提供一個(gè)各自的電壓，電壓表示借助各自的溫度傳感器所檢測到的、各自的溫度。原則上也能夠采用第一和第二溫度傳感器的另一種為專業(yè)人員所公知的實(shí)施方式、即例如隨溫度變化的電阻。加熱元件例如設(shè)計(jì)為電阻元件，其優(yōu)選沿著空氣質(zhì)量流量計(jì)I的中心縱軸布置在薄膜上。電阻元件包括至少一個(gè)印刷電路，印刷電路會(huì)由于通過至少一個(gè)印刷電路的電流而使薄膜變熱。第一和第二溫度傳感器優(yōu)選地布置在薄膜的一個(gè)表面上，加熱元件也布置在該表面上。第一和第二溫度傳感器均布置在加熱元件的側(cè)面，并且是 布置在加熱元件的不同的側(cè)面上。空氣質(zhì)量流量計(jì)I優(yōu)選這樣布置在流體通道11中，使得傳感器芯片2的一個(gè)在其上布置有傳感元件4和分析電子裝置5的面基本上平行于流體的流動(dòng)方向。分析電子裝置5設(shè)計(jì)用于，根據(jù)分別提供的、第一和第二溫度傳感器的電壓以及所述電壓所表示的、所檢測到的溫度而得出溫差，并且據(jù)此在輸出端向被集成在傳感器芯片2上的接口提供一個(gè)傳感信號(hào)。該傳感信號(hào)代表通過流體通道11的流體的質(zhì)量流量。接口例如可設(shè)計(jì)為接合板，其能夠通過接線8實(shí)現(xiàn)通向支承元件7的電連接，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通向后續(xù)的汽車電子裝置的電連接。分析電子裝置5可以在傳感器芯片S上至少局部地被涂覆保護(hù)層C，以便防止由于空氣流中的污垢微粒而受損。優(yōu)選只本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.04.16 DE 102010015522.51.一種具有傳感器芯片(2 )的空氣質(zhì)量流量計(jì)(I)，其中，所述傳感器芯片(2 )構(gòu)造為微機(jī)電系統(tǒng)并且具有傳感元件(4)、電子分析電路(5)以及電子振蕩器(3)，并且其中，利用膠粘劑(6 )將所述傳感器芯片(2 )固定在支承元件(7 )上，其特征在于，所述傳感器芯片(2 )被分為第一區(qū)域(10)和第二區(qū)域(9)，其中，僅在所述第一區(qū)域(1...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：托爾斯藤·克尼特爾，斯特凡·舒雷爾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：大陸汽車有限責(zé)任公司，
類型：
國別省市：