被加热的热膜空气质量测量计制造技术

热膜空气质量测量计（１１０），尤其用于测量内燃机吸气侧中的空气质量流量，具有：　　　　ａ）具有传感器框（１３８）和传感器膜片（１２４）的传感器芯片（１２２），该传感器膜片具有至少一个加热元件（１２６）和至少两个温度传感器（１２８）；　　　　ｂ）用于保持传感器芯片（１２２）的芯片架（１１８）；和　　　　ｃ）至少一个附加加热元件（１５０），其中，所述至少一个附加加热元件（１５０）这样置入芯片架（１１８）中，使得借助所述至少一个附加加热元件（１５０）可加热该传感器芯片（１２２）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】被加热的热膜空气质量测量计本专利技术涉及一种热膜空气质量测量计，尤其用于测量内燃机吸气 侧中的空气质量流量。本专利技术尤其涉及一种具有至少一个用于加热传 感器芯片的附加加热元件的热膜空气质量测量计。此外本专利技术涉及一 种用于借助本专利技术热膜空气质量测量计测量内燃机吸气侧中的空气质 量的方法以及一种用于制造热膜空气质量测量计的方法。现有技术在许多过程中，例如在化学或机械制造工艺
，必需输入 确定的气体质量，尤其是空气质量。尤其是燃烧过程属于此，这些燃 烧过程在被调节的条件下进行。在此一个重要的例子是机动车内燃机 中的燃料燃烧，尤其是接着进行废气的催化净化的情况下。在此为了 测量空气质量流量使用各种不同类型的传感器。一种由现有技术公知的传感器类型是所谓的热膜空气质量测量计(HFM)，它例如以一种实施方式描述在DE 196 01 791A1中。在这种热膜空气质量测量计上通常将薄的传感器膜片施加在传感器芯片、例 如硅传感器芯片上。在传感器膜片上典型地设有至少一个热电阻，该 热电阻被两个或多个温度测量电阻包围。在被引导到膜片上的空气流 中温度分布变化，这又可被温度测量电阻检测到。因此根据该温度测 量电阻的电阻差可确定空气质量流。从现有技术中也公知了该传感器 类型的其它各种变型。对于此类型传感器， 一种例如由DE 101 11 840 C2公知的的问题 在于经常会出现传感器芯片的污染，例如被油污染。该传感器芯片 通常或者直接置入内燃机的吸气侧中，或者置入内燃机吸气侧的旁路 中。在此情况下在内燃机运行时油就可沉积在传感器芯片上和尤其沉 积在传感器膜片上。油的沉积可导致对传感器芯片测量信号的不希望 的影响，尤其因为传感器芯片表面上的油膜影响表面的热传导能力， 这导致测量信号误差。油污染尤其出现在内燃机、如柴油发动机关闭时或刚关闭后。在 内燃机停机后在曲轴壳体内存在的过压典型地通过曲轴壳体向内燃机 吸气侧的排气而降低。在此情况下通常携带油汽或油雾，它们可作为 油膜沉积在吸气侧中并由此也沉积在设置在那里(或设置在相应旁路 中)的空气质量测量计上。因此DE 101 11 840C2提出一种传感器芯片，它具有一个例如用 硅制成的框部件，带有设置在其上的膜片。在膜片上设有不同的金属 带，它们起电加热器和/或测量电阻的作用，由此膜片的区域构成一个 传感器区域。此外在传感器芯片表面上附加设有至少一个附加加热器， 它可被电加热，以致在附加加热器的区域中在流动的介质中形成热梯 度涡流，这些热梯度涡流导致污物沉积在传感区旁边的附加加热器区 域中。但由该现有技术公知的装置具有多种缺点。主要缺点在于在DE 101 11 840 C2中附加加热器设置在传感器膜片的紧旁边或者甚至在传 感器膜片上。这在所公开的装置中尤其由于硅传感器芯片仅具有小 的面积，以致附加加热器和传感器膜片的间距布置在技术上可实现。但附加加热器与传感器膜片的间距布置尤其在油负荷强时可导致油滴流回传感器膜片上并由此再导致传感器膜片被污染及与此相关的导热改变和从而信号飘移。此外DE 101 11 840 C2中所述装置的一个缺点在于所谓的马朗戈尼效应，它在于在不同的温度时形成不同的表面 应力。油膜相对空气在冷状态中比在热状态中具有更高的表面应力。 如果在液体中存在热梯度，则该马朗戈尼效应通常导致液体从热区向冷区移动。因此DE 101 11 840 C2中所述的装置甚至可包含这样的缺 点传感器芯片表面上的油滴从附加加热器移到传感器膜片上并由此 甚至增加而不是降低传感器膜片的污染。由该现有技术公知的装置的另一缺点由此引起如上所述，由油 引起的主要污染出现在内燃机关闭时或刚关闭后，因为这时油雾通过 吸气侧及旁路扩散向热膜空气质量测量计并污染它。由该现有技术公知的装置就具有这样的缺点就在内燃机关闭后热膜空气质量测量计严重被油污染。 专利技术优点因此，根据本专利技术提出一种热膜空气质量测量计，它可避免由现 有技术中已知的热膜空气质量测量计的缺点。此外提出一种用于测量 内燃机中吸气侧中的空气质量的方法，它尤其可借助本专利技术热膜空气 质量测量计实施。最后，提出一种用于制造热膜空气质量测量计、尤 其是本专利技术热膜空气质量测量计的方法。本专利技术的核心构思在于，使用一种传感器芯片和附加加热元件。 该传感器芯片具有一传感器框和一传感器膜片，该传感器膜片带有至少一个加热元件和至少两个温度传感器，该传感器芯例如可按照如DE 196 01 791 Al中所描述的现有技术来构造。该传感器芯片置入一个用 于该传感器芯片的保持和触点接触的芯片架中。该芯片架尤其可具有 传感器凸块，例如一个具有塑料构件并直接伸入内燃机吸气侧中或内 燃机吸气侧旁路中的传感器凸块。该传感器凸块例如可作为塑料构件 成型到传感器壳体上，例如用钢板制成的传感器壳体。所述至少一个 附加加热元件在此这样置入芯片架中、例如传感器凸块中，使得借助 所述至少一个附加加热元件可加热传感器芯片。该加热尤其应能这样 进行，即传感器芯片通过所述至少一个附加加热元件被完全和均匀地 加热。在本专利技术的一个方案中，芯片架具有凹槽，其中，传感器芯片这 样置入该凹槽中，以致传感器芯片与芯片架基本齐平地终止。以此方 式可避免表面上成阶梯，该阶梯会导致涡流并导致污物的附加沉积。 所述至少一个附加加热元件可作为单独的元件嵌入芯片架中，例如嵌 入芯片架的与芯片侧相反的背面中。替换地或附加地，所述至少一个 附加加热元件也可直接是芯片架的组成部分。例如可在芯片架上直接 施加至少一个电阻带，例如在上述用于容纳传感器芯片的凹槽中。如 果如上所述芯片架具有塑料构件，则热电阻可通过所述至少一个电阻带、例如作为MID构件(Molded Interconnect Device,压力注塑电路 载体)实现。在此可使用由MID
中已知的各种不同方法， 例如多组份压力注塑，其中芯片架由至少一种可金属化的塑料组份和 至少一种不可金属化的塑料组份组成。也可使用热压方法，其中电阻 带借助热压模和金属热压箔被压到塑料表面上。此外还可使用激光结 构化方法，例如所谓激光直接结构化方法(LDS)。在此，塑料表面选 择性地借助激光被活化，使得在后面的金属化步骤中例如仅这些被活 化的表面区域被金属化。所述的这些方法也可部分地组合。其它方法 特征以及其它MID方法是专业人员已知的。例如可以首先将传感器架 成型到传感器壳体上，例如借助相应的压力注塑方法。接着按照上述 方法将至少一个附加的热电阻金属化到传感器架上，例如借助所述 MID方法之一。接着将传感器芯片施加到所述至少一个附加的热电阻 上，在此可涉及所述类型的传感器芯片。最后将至少一个用于控制热 膜空气质量测量计和附加加热元件的电路载体施加到传感器壳体上， 其中所述至少一个电路载体的至少一个电触头与所述至少一个附加的 热电阻的至少一个电触头连接。该热膜空气质量测量计的本专利技术解决方案的优点是，整个传感器 芯片可被加热。由此有利地在传感器芯片与芯片架之间的过渡部上才 出现被加热区与冷区之间的过渡。因此，由于所谓的马朗戈尼效应， 小油滴被从传感器芯片排挤并被导出到周围的芯片架上。在此也可使 用具有专门适配的温度曲线的加热元件，以保证最佳的排挤过程和均 匀地将油滴输送至传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：E·伦宁格，G·许弗特勒，J·布吕克纳，B·奥皮茨，B·金茨勒，U·康策尔曼，U·瓦格纳，H·马贝格，C·格梅林，M·伊利安，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：