專利名稱：被加熱的熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)的制作方法
被加熱的熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)本發(fā)明涉及一種熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)，尤其用于測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)吸氣 側(cè)中的空氣質(zhì)量流量。本發(fā)明尤其涉及一種具有至少一個(gè)用于加熱傳 感器芯片的附加加熱元件的熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)。此外本發(fā)明涉及一 種用于借助本發(fā)明熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)吸氣側(cè)中的空氣質(zhì) 量的方法以及一種用于制造熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)的方法?，F(xiàn)有技術(shù)在許多過程中，例如在化學(xué)或機(jī)械制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，必需輸入 確定的氣體質(zhì)量，尤其是空氣質(zhì)量。尤其是燃燒過程屬于此，這些燃 燒過程在被調(diào)節(jié)的條件下進(jìn)行。在此一個(gè)重要的例子是機(jī)動(dòng)車內(nèi)燃機(jī) 中的燃料燃燒，尤其是接著進(jìn)行廢氣的催化凈化的情況下。在此為了 測(cè)量空氣質(zhì)量流量使用各種不同類型的傳感器。一種由現(xiàn)有技術(shù)公知的傳感器類型是所謂的熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)(HFM)，它例如以一種實(shí)施方式描述在DE 196 01 791A1中。在這種熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)上通常將薄的傳感器膜片施加在傳感器芯片、例 如硅傳感器芯片上。在傳感器膜片上典型地設(shè)有至少一個(gè)熱電阻，該 熱電阻被兩個(gè)或多個(gè)溫度測(cè)量電阻包圍。在被引導(dǎo)到膜片上的空氣流 中溫度分布變化，這又可被溫度測(cè)量電阻檢測(cè)到。因此根據(jù)該溫度測(cè) 量電阻的電阻差可確定空氣質(zhì)量流。從現(xiàn)有技術(shù)中也公知了該傳感器 類型的其它各種變型。對(duì)于此類型傳感器， 一種例如由DE 101 11 840 C2公知的的問題 在于經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)傳感器芯片的污染，例如被油污染。該傳感器芯片 通?；蛘咧苯又萌雰?nèi)燃機(jī)的吸氣側(cè)中，或者置入內(nèi)燃機(jī)吸氣側(cè)的旁路 中。在此情況下在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)油就可沉積在傳感器芯片上和尤其沉 積在傳感器膜片上。油的沉積可導(dǎo)致對(duì)傳感器芯片測(cè)量信號(hào)的不希望 的影響，尤其因?yàn)閭鞲衅餍酒砻嫔系挠湍び绊懕砻娴臒醾鲗?dǎo)能力， 這導(dǎo)致測(cè)量信號(hào)誤差。油污染尤其出現(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)、如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)或剛關(guān)閉后。在 內(nèi)燃機(jī)停機(jī)后在曲軸殼體內(nèi)存在的過壓典型地通過曲軸殼體向內(nèi)燃機(jī) 吸氣側(cè)的排氣而降低。在此情況下通常攜帶油汽或油霧，它們可作為 油膜沉積在吸氣側(cè)中并由此也沉積在設(shè)置在那里(或設(shè)置在相應(yīng)旁路 中)的空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)上。因此DE 101 11 840C2提出一種傳感器芯片，它具有一個(gè)例如用 硅制成的框部件，帶有設(shè)置在其上的膜片。在膜片上設(shè)有不同的金屬 帶，它們起電加熱器和/或測(cè)量電阻的作用，由此膜片的區(qū)域構(gòu)成一個(gè) 傳感器區(qū)域。此外在傳感器芯片表面上附加設(shè)有至少一個(gè)附加加熱器， 它可被電加熱，以致在附加加熱器的區(qū)域中在流動(dòng)的介質(zhì)中形成熱梯 度渦流，這些熱梯度渦流導(dǎo)致污物沉積在傳感區(qū)旁邊的附加加熱器區(qū) 域中。但由該現(xiàn)有技術(shù)公知的裝置具有多種缺點(diǎn)。主要缺點(diǎn)在于在DE 101 11 840 C2中附加加熱器設(shè)置在傳感器膜片的緊旁邊或者甚至在傳 感器膜片上。這在所公開的裝置中尤其由于硅傳感器芯片僅具有小 的面積，以致附加加熱器和傳感器膜片的間距布置在技術(shù)上可實(shí)現(xiàn)。但附加加熱器與傳感器膜片的間距布置尤其在油負(fù)荷強(qiáng)時(shí)可導(dǎo)致油滴流回傳感器膜片上并由此再導(dǎo)致傳感器膜片被污染及與此相關(guān)的導(dǎo)熱改變和從而信號(hào)飄移。此外DE 101 11 840 C2中所述裝置的一個(gè)缺
點(diǎn)在于所謂的馬朗戈尼效應(yīng)，它在于在不同的溫度時(shí)形成不同的表面 應(yīng)力。油膜相對(duì)空氣在冷狀態(tài)中比在熱狀態(tài)中具有更高的表面應(yīng)力。 如果在液體中存在熱梯度，則該馬朗戈尼效應(yīng)通常導(dǎo)致液體從熱區(qū)向冷區(qū)移動(dòng)。因此DE 101 11 840 C2中所述的裝置甚至可包含這樣的缺 點(diǎn)傳感器芯片表面上的油滴從附加加熱器移到傳感器膜片上并由此 甚至增加而不是降低傳感器膜片的污染。由該現(xiàn)有技術(shù)公知的裝置的另一缺點(diǎn)由此引起如上所述，由油 引起的主要污染出現(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)關(guān)閉時(shí)或剛關(guān)閉后，因?yàn)檫@時(shí)油霧通過 吸氣側(cè)及旁路擴(kuò)散向熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)并污染它。由該現(xiàn)有技術(shù)公知的裝置就具有這樣的缺點(diǎn)就在內(nèi)燃機(jī)關(guān)閉后熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)嚴(yán)重被油污染。 發(fā)明優(yōu)點(diǎn)因此，根據(jù)本發(fā)明提出一種熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)，它可避免由現(xiàn) 有技術(shù)中已知的熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)的缺點(diǎn)。此外提出一種用于測(cè)量 內(nèi)燃機(jī)中吸氣側(cè)中的空氣質(zhì)量的方法，它尤其可借助本發(fā)明熱膜空氣 質(zhì)量測(cè)量計(jì)實(shí)施。最后，提出一種用于制造熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)、尤 其是本發(fā)明熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)的方法。本發(fā)明的核心構(gòu)思在于，使用一種傳感器芯片和附加加熱元件。 該傳感器芯片具有一傳感器框和一傳感器膜片，該傳感器膜片帶有至少一個(gè)加熱元件和至少兩個(gè)溫度傳感器，該傳感器芯例如可按照如DE 196 01 791 Al中所描述的現(xiàn)有技術(shù)來構(gòu)造。該傳感器芯片置入一個(gè)用 于該傳感器芯片的保持和觸點(diǎn)接觸的芯片架中。該芯片架尤其可具有 傳感器凸塊，例如一個(gè)具有塑料構(gòu)件并直接伸入內(nèi)燃機(jī)吸氣側(cè)中或內(nèi) 燃機(jī)吸氣側(cè)旁路中的傳感器凸塊。該傳感器凸塊例如可作為塑料構(gòu)件 成型到傳感器殼體上，例如用鋼板制成的傳感器殼體。所述至少一個(gè) 附加加熱元件在此這樣置入芯片架中、例如傳感器凸塊中，使得借助 所述至少一個(gè)附加加熱元件可加熱傳感器芯片。該加熱尤其應(yīng)能這樣 進(jìn)行，即傳感器芯片通過所述至少一個(gè)附加加熱元件被完全和均勻地 加熱。在本發(fā)明的一個(gè)方案中，芯片架具有凹槽，其中，傳感器芯片這 樣置入該凹槽中，以致傳感器芯片與芯片架基本齊平地終止。以此方 式可避免表面上成階梯，該階梯會(huì)導(dǎo)致渦流并導(dǎo)致污物的附加沉積。 所述至少一個(gè)附加加熱元件可作為單獨(dú)的元件嵌入芯片架中，例如嵌 入芯片架的與芯片側(cè)相反的背面中。替換地或附加地，所述至少一個(gè) 附加加熱元件也可直接是芯片架的組成部分。例如可在芯片架上直接 施加至少一個(gè)電阻帶，例如在上述用于容納傳感器芯片的凹槽中。如 果如上所述芯片架具有塑料構(gòu)件，則熱電阻可通過所述至少一個(gè)電阻帶、例如作為MID構(gòu)件(Molded Interconnect Device,壓力注塑電路 載體)實(shí)現(xiàn)。在此可使用由MID技術(shù)領(lǐng)域中已知的各種不同方法， 例如多組份壓力注塑，其中芯片架由至少一種可金屬化的塑料組份和 至少一種不可金屬化的塑料組份組成。也可使用熱壓方法，其中電阻 帶借助熱壓模和金屬熱壓箔被壓到塑料表面上。此外還可使用激光結(jié) 構(gòu)化方法，例如所謂激光直接結(jié)構(gòu)化方法(LDS)。在此，塑料表面選 擇性地借助激光被活化，使得在后面的金屬化步驟中例如僅這些被活 化的表面區(qū)域被金屬化。所述的這些方法也可部分地組合。其它方法 特征以及其它MID方法是專業(yè)人員已知的。例如可以首先將傳感器架 成型到傳感器殼體上，例如借助相應(yīng)的壓力注塑方法。接著按照上述 方法將至少一個(gè)附加的熱電阻金屬化到傳感器架上，例如借助所述 MID方法之一。接著將傳感器芯片施加到所述至少一個(gè)附加的熱電阻 上，在此可涉及所述類型的傳感器芯片。最后將至少一個(gè)用于控制熱 膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)和附加加熱元件的電路載體施加到傳感器殼體上， 其中所述至少一個(gè)電路載體的至少一個(gè)電觸頭與所述至少一個(gè)附加的 熱電阻的至少一個(gè)電觸頭連接。該熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)的本發(fā)明解決方案的優(yōu)點(diǎn)是，整個(gè)傳感器 芯片可被加熱。由此有利地在傳感器芯片與芯片架之間的過渡部上才 出現(xiàn)被加熱區(qū)與冷區(qū)之間的過渡。因此，由于所謂的馬朗戈尼效應(yīng)， 小油滴被從傳感器芯片排擠并被導(dǎo)出到周圍的芯片架上。在此也可使 用具有專門適配的溫度曲線的加熱元件，以保證最佳的排擠過程和均 勻地將油滴輸送至傳感器芯片的邊緣上。此外通過加熱整個(gè)傳感器芯片，被加熱表面與周圍流動(dòng)介質(zhì)中冷 表面之間過渡部上的所謂熱梯度渦流被從傳感器芯片的表面向傳感器 芯片的邊緣排擠。由于尤其通過旁路中擴(kuò)散的油蒸汽或油霧引起的油 污染主要在熱梯度渦流區(qū)域中出現(xiàn)，通過熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)的本發(fā) 明方案將熱梯度渦流區(qū)并從而將最大污染區(qū)從芯片表面向芯片架排 擠。由此也減小了傳感器芯片表面的污染。傳感器膜片幾乎不再并小 油滴碰到并由此保持清潔，由此很大程度避免了傳感器漂移。本發(fā)明熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)可如下運(yùn)行所述至少一個(gè)附加加熱 元件在熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)運(yùn)行期間對(duì)傳感器芯片基本連續(xù)地加熱。 也可想到該加熱與內(nèi)燃機(jī)的不同運(yùn)行狀態(tài)相適配，其中例如在預(yù)計(jì)油 污染較強(qiáng)的運(yùn)行狀態(tài)中對(duì)傳感器芯片進(jìn)行較強(qiáng)的加熱。替換地或附加 地，也可使通過所述至少一個(gè)附加加熱元件的附加加熱在內(nèi)燃機(jī)關(guān)閉 后繼續(xù)運(yùn)行用于預(yù)定的后加熱周期。尤其可這樣確定后加熱周期的尺 度，使得在曲軸箱體排氣時(shí)出現(xiàn)的上述油蒸汽或油霧擴(kuò)散終止。優(yōu)選 使用長(zhǎng)度為10秒至5分鐘的后加熱周期，尤其優(yōu)選約l分鐘。后加熱
周期尤其可優(yōu)選這樣構(gòu)造，使得傳感器芯片的傳感器膜片上的所述至 少一個(gè)加熱元件在此時(shí)間期間關(guān)閉，而所述至少一個(gè)附加加熱元件在 運(yùn)行中。所述至少一個(gè)附加加熱元件有利地在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行期間不被加 熱，隨著內(nèi)燃機(jī)的關(guān)閉或在內(nèi)燃機(jī)關(guān)閉以后才保留被加熱并且然后為 了所謂后加熱周期被加熱。也可想到所述至少一個(gè)附加加熱元件在后 加熱周期期間時(shí)間上分級(jí)或溫度變化。附圖下面借助附圖來詳細(xì)解釋本發(fā)明。附圖示出

圖1 熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)的俯視圖，具有一個(gè)傳感器殼體、一個(gè)傳感器架，帶有一個(gè)傳感器芯片及一個(gè)旁路通道；圖1A 圖1所示實(shí)施例中使用的芯片的細(xì)節(jié)圖，具有置入的傳 感器芯片；圖2 傳統(tǒng)傳感器芯片上方流動(dòng)介質(zhì)的流動(dòng)走向的示意圖；圖3 本發(fā)明傳感器芯片上方的流動(dòng)介質(zhì)的流動(dòng)走向；圖4傳感器架的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)剖視圖，具有一個(gè)傳感器芯片和一個(gè)單獨(dú)的、在背面嵌入傳感器架中的附加加熱元件；圖5A 熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)的一個(gè)從上面看的立體部分視圖，具有以MID構(gòu)件成型出的傳感器架；圖5B按照?qǐng)D5A的裝置從下面看的立體圖，附加具有一個(gè)電路載體；圖5C 按照?qǐng)D5A和5B的裝置從上面看的立體圖，具有安置上 的電路載體和置入的傳感器芯片；圖6用于加熱附加加熱元件的電路的電路框圖；和圖7 用于在內(nèi)燃機(jī)關(guān)閉后的附加加熱元件后加熱的電路的電路 圖。圖1中以從上方看的視圖表示熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)110。該熱膜空 氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)110具有一個(gè)殼體112，它例如可構(gòu)造為壓鑄件。該殼體 112具有一個(gè)電子區(qū)域114及一個(gè)通道區(qū)域116。該電子區(qū)域114主要 具有用于容納傳感器殼體的開口，但該傳感器殼體在圖1中為簡(jiǎn)化起 見沒有示出。在傳感器殼體上成型有作為傳感器凸塊118成形出的芯 片架118，它伸入到一個(gè)進(jìn)入殼體112的通道區(qū)域116中的旁路通道 120內(nèi)。整個(gè)熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)IIO被這樣裝入內(nèi)燃機(jī)的吸氣側(cè)中， 以致空氣可由吸氣側(cè)通過旁路通道120流到芯片架118。在芯片架118中嵌入傳感器芯片122，該傳感器芯片具有一膜片 124形式的有效區(qū)域。傳感器芯片122例如按照上述的由現(xiàn)有技術(shù)公知 的裝置構(gòu)成并且在膜片124上具有至少一個(gè)加熱元件126和至少兩個(gè) 溫度傳感器128 (見圖1A中的芯片架118的細(xì)節(jié)圖)。圖1及圖1A所 示類型的熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)110的運(yùn)行方式由現(xiàn)有技術(shù)中已知。但如上所述，傳統(tǒng)的熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)110按照?qǐng)D1所示結(jié)構(gòu) 具有污染問題。這些污染問題還與熱梯度渦流的形成相關(guān)。這要借助 圖2及圖3來說明。這兩個(gè)圖表示芯片架118的剖面圖。芯片架118 具有一個(gè)凹陷部130，它開設(shè)在芯片架118的面對(duì)流動(dòng)介質(zhì)132的表面 134中。在此，傳感器芯片122這樣嵌入到凹陷部130中，以致傳感器 表面136基本與芯片架118的表面134齊平地終止。傳感器芯片122 具有傳感器框138，該傳感器框例如可構(gòu)成為硅構(gòu)件。傳感器膜片124 繃緊在該傳感器框138上。傳感器框138具有一個(gè)孔口 140，傳感器膜 片124在該孔口中基本上構(gòu)成為懸臂式的薄膜。在孔口 140的該區(qū)域 中在傳感器表面136上構(gòu)成傳感器芯片122的有效區(qū)域142，其中在該
有效區(qū)域142內(nèi)部在傳感器表面136上安置有加熱元件126及溫度傳 感器128 (它們?cè)趫D2及3中未示出)。熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)110通常如下運(yùn)行加熱元件126被加熱到 約200'C的溫度。因此在運(yùn)行中在傳感器芯片122的有效區(qū)域142中具 有該數(shù)量級(jí)的溫度。傳感器框在運(yùn)行中通常具有約2(TC的溫度，由此 在有效區(qū)域142與傳感器框138之間的邊界上形成強(qiáng)烈的溫度梯度。 與此相應(yīng)地，在該過渡區(qū)域中在流動(dòng)介質(zhì)132中形成熱梯度渦流146。 因此在該熱梯度渦流146的區(qū)域中在傳感器表面136上構(gòu)成油沉積區(qū) 域144，在該區(qū)域中從流動(dòng)介質(zhì)132中優(yōu)選沉積小油滴或油霧。在圖2中所示的與現(xiàn)有技術(shù)相應(yīng)的實(shí)施例中傳感器芯片122不被 附加地加熱。與此不同，在圖3中示出一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例，其中傳感 器芯片122通過在圖3中象征性表示的加熱區(qū)148在芯片架118中被 加熱。下面詳細(xì)描述通過集成的或內(nèi)置的附加加熱元件構(gòu)成的加熱區(qū) 148。根據(jù)本發(fā)明，在按照?qǐng)D3的方案中加熱區(qū)148這樣構(gòu)造，使得它 基本一直延伸到芯片架118中的凹槽130的邊緣，以致借助該加熱區(qū) 148可將傳感器芯片122基本均勻地加熱。在此在試驗(yàn)中證實(shí)傳感器芯 片122加熱到40至180°C的溫度，優(yōu)選60至100°C并且特別優(yōu)選約 80°C。如圖3中所示，對(duì)傳感器芯片122的該加熱使得傳感器芯片 122的有效區(qū)域142被加熱到約260°C至280°C的溫度，而傳感器框 138具有約80°C的溫度。由此熱梯度渦流146被從有效面142向傳感 器芯片的邊緣排擠。相反，如果如在優(yōu)選方案中在內(nèi)燃機(jī)關(guān)閉后所進(jìn) 行的那樣，加熱元件126被完全關(guān)斷，則傳感器芯片借助加熱區(qū)148 被均勻加熱到約80°C。由此油沉積區(qū)域144也離開有效面142向傳感 器芯片122的邊緣并向傳感器芯片122與芯片架118之間的過渡區(qū)域 移動(dòng)。如上所述，傳感器芯片122通過加熱區(qū)148的該加熱可在內(nèi)燃
機(jī)運(yùn)行期間進(jìn)行和/或在內(nèi)燃機(jī)關(guān)閉后進(jìn)行，它們通過旁路通道120向 傳感器芯片122擴(kuò)散，作為小油滴沉積在傳感器芯片122的有效面142 上。在圖4, 5A， 5B和5C中示出不同的實(shí)施例，它們實(shí)現(xiàn)了通過 附加加熱元件加熱傳感器芯片122的本發(fā)明構(gòu)思。在圖4中又示出一 個(gè)熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)110的芯片架118的一個(gè)剖面，與圖2和3中 的描述類似。在圖4的實(shí)施例中在芯片架118中嵌入一個(gè)單獨(dú)的附加 加熱元件150。該附加加熱元件150在圖4的實(shí)施例中構(gòu)造為單獨(dú)的構(gòu) 件，它嵌入開設(shè)在背面152上的幵口 154中。在圖4的實(shí)施例中附加 加熱元件150在其橫向尺寸方面被這樣確定尺寸，使得附加加熱元件 150不是完全延伸到凹槽130的邊緣。但附加加熱元件150的尺寸這樣 確定，以致借助該附加加熱元件150可均勻地加熱基本整個(gè)傳感器芯 片122。附加加熱元件150例如可構(gòu)造為市場(chǎng)上可得到的熱電阻。該熱電 阻可被通電流并從而對(duì)傳感器芯片122輸出熱。與傳感器芯片的熱連 接可以或者通過輻射(其中不需要與傳感器芯片122物理接觸)實(shí)現(xiàn)， 或者通過直接的傳熱連接(導(dǎo)熱)實(shí)現(xiàn)，例如通過附加加熱元件150 與傳感器芯片122之間的導(dǎo)熱膏的支持。在可與圖4的方案相替換的、按照?qǐng)D5A至5C的優(yōu)選實(shí)施例中附 加加熱元件150不是如在圖4的實(shí)施例中那樣實(shí)施為單獨(dú)的構(gòu)件，而 是芯片架118的集成構(gòu)件。在此附加加熱元件150以熱電阻156的形 式構(gòu)成，它作為金屬電阻帶施加到芯片架118上。在此如上所述優(yōu)選 使用MID方法，例如激光結(jié)構(gòu)化。例如熱電阻156可構(gòu)造為芯片架118 上的銅帶、鎳帶或金帶，以及構(gòu)造為所所述金屬和/或其它金屬的復(fù)合 物的帶，優(yōu)選以多層結(jié)構(gòu)復(fù)合。如在圖5A中可看到的，這些熱電阻156主要安置在芯片架118中的凹槽130的區(qū)域中。芯片架118在該實(shí) 施例中通過壓力注塑方法成型到傳感器殼體158上，該傳感器殼體例 如作為板彎曲件成型出。在此從凹槽130的區(qū)域向熱電阻156引出饋 電線，引到兩個(gè)觸頭部位162。在圖5 A的描述中傳感器芯片122沒有 被置入凹槽130中，以致在該立體圖中可看到熱電阻156。圖5B示出殼體158連同成型上的芯片架118從下面看的立體視 圖，在該圖的描述中示出，如何將電路載體164安置到傳感器殼體158 上。電路載體164可以例如構(gòu)造為陶瓷電路板并且承載為控制熱膜空 氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)110所需的主要元件。電路載體164可以是混合式電路 載體或印制電路板。所述元件在圖5B和5C中未示出。典型地，電路 載體164以裝備好的狀態(tài)安裝到傳感器殼體158上。電路載體164在 其下側(cè)面具有兩個(gè)觸頭部位166，它們借助兩個(gè)通透接觸裝置168與兩 個(gè)安置在電路載體164上側(cè)面上的、作為熱電阻156的饋電線的印制 導(dǎo)線170連接。如在圖5B和圖5C中所示，電路載體164這樣安裝到 傳感器殼體158上，使得電路載體164的觸頭部位166與芯片架168 上的觸頭部位162重合。觸頭部位162和166之間的電接觸例如可通 過導(dǎo)電膠建立。以此方式可使熱電阻156的饋電線160通過電路載體 164上的饋電線170通電流并從而加熱熱電阻156。圖5C示出從上面 看的立體圖，在該圖中示出，如何將傳感器芯片122最終置入芯片架 118的凹槽130中。傳感器芯片122上所需的電觸頭與電路載體164上 的相應(yīng)接頭的觸點(diǎn)接觸例如可借助線鍵合實(shí)現(xiàn)。附加地或替換地，一 個(gè)或多個(gè)元件，尤其是用于控制熱電阻156的元件，也可以完全地或 部分i也構(gòu)造為ASIC元件(application specific integrated circuit,專用集 成電路)。最后在圖6和7示出一個(gè)電路實(shí)施例，借助它可控制帶有附加加 熱元件150的熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)110，其中，附加加熱元件150可以 相應(yīng)地接通和關(guān)斷。在此如上所述附加加熱元件150也可在內(nèi)燃機(jī)關(guān) 閉后的后加熱周期中繼續(xù)運(yùn)行。在此圖6示出一個(gè)簡(jiǎn)單的電路框圖， 它表示出傳感器芯片122如何與安置在電路載體164上的芯片控制模 塊172連接。同時(shí)示出可如何借助174來控制或轉(zhuǎn)換附加加熱元件150， 該轉(zhuǎn)換模塊基本在引向芯片控制模塊172的兩個(gè)饋電線176中(例如 UbatundGND)被轉(zhuǎn)換。在圖7中示出圖6所示電路的一種實(shí)施方式的詳細(xì)電路圖。除在 圖6中示出的模塊172和174外，圖7所示裝置還具有帶有微控制器 180的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器178的元件。例如在此可使用EDC 16或EDC 17。 替換地或附加地，圖7中所示電路可以完全地或部分地構(gòu)造為ASIC。安置在電路載體164上的芯片控制模塊172例如可以類似于例如 在DE 100 65 038 Al中公開的用于熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)110的控制電路 來構(gòu)造。附加地在圖7的實(shí)施例中轉(zhuǎn)換模塊174安置在電路載體164 上。該轉(zhuǎn)換模塊174主要具有晶體管TzI和熱電阻Rz，其中熱電阻Rz 象征附加加熱元件150的熱電阻156，該附加加熱元件實(shí)際上不安置在 電路載體164上。電阻Rq是轉(zhuǎn)換模塊174的可選組成部分。在發(fā)動(dòng)機(jī)控制器178中與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器相比附加置入開關(guān)裝 置182。該開關(guān)裝置182主要具有可通過微控制器180開關(guān)的開關(guān)Sz 以及一個(gè)第二晶體管Tz2。對(duì)于晶體管Tzl和Tz2例如可使用BC846B 型的200 mA晶體管，它成本特別有利。圖7所示電路可如下利用，以便當(dāng)同時(shí)關(guān)閉熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì) 110的其余功能時(shí)接通附加加熱元件150。在正常運(yùn)行中開關(guān)Sz通過 微控制器控制導(dǎo)線184保持閉合。由此晶體管Tz2截止，從而晶體管 Tzl也截止，使得沒有加熱電流可從接頭Ubat向地流過熱電阻Rz。為
了例如在關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)時(shí)關(guān)斷熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)110，通過微控制器 180將開關(guān)Sz打開。由此將芯片控制模塊172關(guān)斷。同時(shí)在這樣打開 開關(guān)Sz時(shí)通過微控制器控制導(dǎo)線184也轉(zhuǎn)換晶體管Tz2，使得電流可 流過熱電阻Rz并且附加加熱元件150被加熱。參考標(biāo)記10熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)148加熱區(qū)12殼體150附加加熱元件14電子區(qū)域152芯片架的背面16通道區(qū)域154開口18芯片架156熱電阻20旁路通道158傳感器殼體22傳感器芯片160饋電線24膜片162觸頭部位26加熱元件164電路載體28溫度傳感器166觸頭部位30凹槽168通透接觸裝置32流動(dòng)介質(zhì)170饋電線34面對(duì)流動(dòng)介質(zhì)的表面172芯片控制模塊36傳感器表面174轉(zhuǎn)換模塊38傳感器框176饋電線40孔口178發(fā)動(dòng)機(jī)控制器42有效區(qū)域180微控制器44油沉積區(qū)域182開關(guān)裝置46熱梯度渦流184微控制器控制導(dǎo)線
權(quán)利要求
1.熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)(110)，尤其用于測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)吸氣側(cè)中的空氣質(zhì)量流量，具有a)具有傳感器框(138)和傳感器膜片(124)的傳感器芯片(122)，該傳感器膜片具有至少一個(gè)加熱元件(126)和至少兩個(gè)溫度傳感器(128)；b)用于保持傳感器芯片(122)的芯片架(118)；和c)至少一個(gè)附加加熱元件(150)，其中，所述至少一個(gè)附加加熱元件(150)這樣置入芯片架(118)中，使得借助所述至少一個(gè)附加加熱元件(150)可加熱該傳感器芯片(122)。
2. 根據(jù)前一權(quán)利要求的熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)(110),其特征在于， 芯片架(118)具有一凹槽(130)，其中，傳感器芯片(122)這樣置 入該凹槽(130)中，使得傳感器芯片(122)與芯片架(118)基本齊 平地終止。
3. 根據(jù)前兩個(gè)權(quán)利要求之一的熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)(110)，其特 征在于，所述至少一個(gè)附加加熱元件(150)具有至少一個(gè)施加到芯片 架(118)上的熱電阻(156)，其中，所述至少一個(gè)熱電阻(156)尤 其具有至少一個(gè)施加到芯片架(118)上的電阻帶(156)。
4. 根據(jù)前一權(quán)利要求的熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)(110)，其特征在于， 芯片架(118)構(gòu)造為壓力注塑的印制電路板構(gòu)件(MID構(gòu)件)，尤其 構(gòu)造為可激光結(jié)構(gòu)化的塑料構(gòu)件和/或構(gòu)造為多組份壓力注塑構(gòu)件和/或構(gòu)造為熱壓構(gòu)件。
5. 根據(jù)前兩個(gè)權(quán)利要求之一的熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)(110)，其特 征在于，芯片架(118)具有至少一個(gè)正面(134)和一個(gè)背面(152)， 其中傳感器芯片(122)嵌入芯片架(118)的正面(134)中并且所述 至少一個(gè)附加加熱元件(150)具有至少一個(gè)嵌入芯片架(118)背面(152)中的附加加熱元件(150)。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)(110)，其特征 在于，借助所述至少一個(gè)附加加熱元件(150)可基本均勻地加熱傳感 器芯片(122)。
7. 用于借助根據(jù)前述權(quán)利要求之一的熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)(110) 在內(nèi)燃機(jī)吸氣側(cè)中測(cè)量空氣質(zhì)量的方法，其特征在于，在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行 時(shí)基本連續(xù)地借助所述至少一個(gè)附加加熱元件(150)對(duì)傳感器芯片(122)加熱。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)后 繼續(xù)運(yùn)行所述至少一個(gè)附加加熱元件(150)，用于預(yù)定的后加熱周期。
9. 根據(jù)前一權(quán)利要求的方法，其特征在于，后加熱周期具有10 秒至5分鐘的持續(xù)時(shí)間。
10. 根據(jù)前兩個(gè)權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，所述至少一 個(gè)附加加熱元件(150)與內(nèi)燃機(jī)關(guān)閉同時(shí)地或者在內(nèi)燃機(jī)關(guān)閉之后被加熱。
11.用于制造熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)(110)的方法，該熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)尤其用于測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)吸氣側(cè)中的空氣質(zhì)量流量，其特征在于，具有以下步驟a) 將芯片架(118)成型到傳感器殼體(158)上，優(yōu)選借助壓力 注塑方法；b) 將至少一個(gè)附加的熱電阻(156)金屬化到芯片架(118)上， 優(yōu)選借助以下方法之一激光結(jié)構(gòu)化，熱壓，多組份壓力注塑；c) 將具有傳感器框(138)和傳感器膜片(124)的傳感器芯片(122) 施加到所述至少一個(gè)附加的熱電阻(156)上，該傳感器膜片具有至少 一個(gè)加熱元件(126)和至少兩個(gè)溫度傳感器(128);并且，d) 將至少一個(gè)電路載體(164)施加到傳感器殼體(158)上，其 中將所述至少一個(gè)電路載體(164)的至少一個(gè)電觸頭(166)與所述 至少一個(gè)附加的熱電阻(156)的至少一個(gè)電觸頭(162)連接。
全文摘要
尤其對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的控制，在許多情況下要求確定空氣質(zhì)量流量。因此提出一種熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)(110)，它尤其可用于測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)吸氣側(cè)中的空氣質(zhì)量流量。該熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)(110)具有帶傳感器框(138)和傳感器膜片(124)的傳感器芯片(122)，該傳感器膜片具有至少一個(gè)加熱元件(126)和至少兩個(gè)溫度傳感器(128)。該熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)(110)還具有用于保持傳感器芯片(122)的芯片架(118)和至少一個(gè)附加加熱元件(150)。借助置入芯片架(118)中的所述至少一個(gè)附加加熱元件可加熱該傳感器芯片(122)。本發(fā)明熱膜空氣質(zhì)量測(cè)量計(jì)(110)與傳統(tǒng)裝置相比具有對(duì)污染、尤其是油膜污染的較低敏感性。
文檔編號(hào)G01F1/684GK101156050SQ200680011814
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2006年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月11日
發(fā)明者B·奧皮茨, B·金茨勒, C·格梅林, E·倫寧格, G·許弗特勒, H·馬貝格, J·布呂克納, M·伊利安, U·康策爾曼, U·瓦格納 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司