確定流過測量通道的流體介質(zhì)的至少一個參數(shù)的傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感器，其用于確定流過測量通道的流體介質(zhì)的至少一個參數(shù)、尤其是內(nèi)燃機的進氣質(zhì)量流的至少一個參數(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]由現(xiàn)有技術(shù)已知用于確定流體介質(zhì)、即液體和/或氣體的流動特性的眾多方法和裝置。在此，流動特性可以是原則上任意的能夠測量的物理和/或化學(xué)的特性，這些特性定量或者定性流體介質(zhì)的流動。在此，尤其可以是流動速度和/或質(zhì)量流和/或體積流。
[0003]以下尤其參照所謂的熱膜式空氣質(zhì)量測量儀來說明本發(fā)明，該熱膜式空氣質(zhì)量測量儀例如在Konrad Reif (編者)所寫的《Sensoren im Kraftfahrzeug，機動車中的傳感器》，2010第1版，146至148頁中說明。這種熱膜式空氣質(zhì)量測量儀通?；趥鞲衅餍酒?、尤其微機械制造類型的硅傳感器芯片，其具有作為測量表面或者傳感器區(qū)域的傳感器膜，該傳感器膜能夠被流動的流體介質(zhì)淹沒流過。傳感器芯片通常包括至少一個加熱元件以及至少兩個溫度傳感器，這些溫度傳感器例如布置在傳感器芯片的測量表面上。由被溫度傳感器所感測的、被流體介質(zhì)的流動所影響的溫度曲線輪廓的非對稱性能夠推斷出流體介質(zhì)的質(zhì)量流和/或體積流。
[0004]熱膜式空氣質(zhì)量測量儀通常構(gòu)型為插式傳感器(Steckfilhler)，該插式傳感器能夠固定地或者可更換地安裝到流動管中。例如，該流動管可以是內(nèi)燃機的進氣管段(Ansaugtrakt)。
[0005]在此，介質(zhì)的分流流過至少一個設(shè)置在熱膜式空氣質(zhì)量測量儀中的主通道。在進入之后，流動這樣分開，使得流過主通道和支路通道。流出通過至少一個流出開口進行。支路通道尤其這樣構(gòu)造，使得它具有用于使由主通道的入口進入的介質(zhì)的分流轉(zhuǎn)向的彎曲的區(qū)段，其中，該彎曲的區(qū)段在進一步的走向中過渡到一個其中布置有傳感器芯片的區(qū)段中。最后提到的區(qū)段是真正的測量通道，在所述測量通道中布置傳感器芯片。在此，在支路通道中設(shè)置一種導(dǎo)流并且抵抗介質(zhì)分流的流動與測量通道的通道壁分離的器件。此外，主通道的入口區(qū)域在其反向于主流動方向指向的開口的區(qū)域中設(shè)有傾斜的或者彎曲的面，該面這樣構(gòu)成，使得流入到入口區(qū)域中的介質(zhì)從主通道的導(dǎo)向傳感器芯片的部分轉(zhuǎn)移離開。這促使，包含在介質(zhì)中的液體微?；蚬腆w微粒由于其慣性隨著主流被引導(dǎo)。
[0006]這種熱膜式空氣質(zhì)量測量儀在實踐中必須滿足多種要求和邊界條件。除了總地通過合適的流動技術(shù)的構(gòu)型減小在熱膜式空氣質(zhì)量測量儀上壓力下降的目標之外，主要的挑戰(zhàn)之一在于，在更大程度上改進信號質(zhì)量以及這種裝置相對于由于油滴和水滴以及煤煙顆粒、塵土顆粒和其它的固體顆粒引起的污染的穩(wěn)固性。所述信號質(zhì)量例如涉及通過導(dǎo)向傳感器芯片的測量通道的介質(zhì)的質(zhì)量流以及必要時涉及信號漂移的減小和信噪比的提高。在此，信號漂移涉及例如介質(zhì)的質(zhì)量流在實際出現(xiàn)的質(zhì)量流和在校準的框架下在制造時所確定的待發(fā)出的信號之間的特征曲線關(guān)系的改變的意義中的偏差。在確定信噪比時，觀察以快的時間順序發(fā)出的傳感器信號，而特征曲線漂移或者信號漂移涉及平均值的改變。
[0007]在所說明的類型的通常的熱膜式空氣質(zhì)量測量儀中，通常傳感器載體以在其上安裝或者引入的傳感器芯片伸進測量通道中。例如傳感器芯片可以粘貼到傳感器載體中或者粘貼在其上。傳感器載體例如可以與由金屬組成的底板構(gòu)成一個單元，在所述底板上也可以粘貼電子部件，例如呈電路板形式的控制和分析評估電路。例如傳感器載體可以構(gòu)型為電子部件模塊的注塑的塑料部分。傳感器芯片和控制和分析評估電路例如可以通過鍵合連接相互連接。這樣產(chǎn)生的電子部件模塊例如可以粘貼在傳感器殼體中并且整個插式傳感器可以被蓋封閉。
[0008]DE 10 2010 020 264 A1說明了一種這樣的具有由塑料制造的殼體的熱膜式空氣質(zhì)量測量儀。在殼體中構(gòu)造流動通道。在流動通道中布置感測在流動通道中流動的空氣質(zhì)量的傳感器元件。流動通道的至少一個部分具有靜電耗散的特性。在那個文獻的上下文中，這樣的區(qū)域被看作是靜電耗散的，所述區(qū)域的面電阻小于10120hm。因此，面電阻足夠小，以便在空氣質(zhì)量中的靜電充電的顆粒放電并且保護傳感器元件以免這些顆粒的沉積。
[0009]盡管在這些傳感器中已使用了改進，但總是存在著改進潛力。因此，在機動車中常常這樣使用這種傳感器，使得它們可以處于非常強的電場的直接影響中。這種電場可以直接或者間接地影響傳感器的功能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，提出一種用于確定流過測量通道的流體介質(zhì)的至少一個參數(shù)的傳感器，該傳感器至少在很大程度上避免已知傳感器的缺點并且適合于使能夠在傳感器附近出現(xiàn)的并且直接或者間接地影響功能性的電場變形。由此可以顯著地延長傳感器的使用壽命。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的用于確定流過測量通道的流體介質(zhì)的至少一個參數(shù)、尤其內(nèi)燃機的進氣質(zhì)量流的至少一個參數(shù)的傳感器具有傳感器殼體，尤其安裝或者能夠安裝在流動管中的插式傳感器，具有主通道和測量通道的通道結(jié)構(gòu)構(gòu)造在該傳感器殼體中，該傳感器還具有至少一個布置在測量通道中的、用于確定流體介質(zhì)的參數(shù)的傳感器芯片。該傳感器殼體至少部分地由塑料制造。所述傳感器具有至少一個電極，所述電極這樣布置在傳感器殼體中，使得電極被該塑料覆蓋。
[0012]例如電極被該塑料涂覆。優(yōu)選電極被置入塑料中。例如第一電極布置在測量通道的區(qū)域中。第一電極可以相對于流體介質(zhì)在測量通道中的主流動方向布置在傳感器芯片上游。第一電極可以平行于測量通道延伸。第二電極可以布置在主通道的區(qū)域中。傳感器殼體可以具有到通道結(jié)構(gòu)中的入口，該入口反向于在傳感器的位置上的流體介質(zhì)的主流動方向指向。第三電極可以圍繞入口布置。電極可以與固定電勢電連接。固定電勢可以是傳感器接地或者說傳感器地電勢。
[0013]在本發(fā)明的框架下，主流動方向可理解為在傳感器或者說傳感器布置的位置上的流體介質(zhì)的局部的流動方向，其中，例如可以不考慮例如渦流這樣的局部的不均勻性。因此，主流動方向尤其可以理解為流動的流體介質(zhì)的局部平均的運輸方向。因此，主流動方向可以一方面自身涉及在傳感器布置的位置上的流動方向或者也可以涉及在傳感器殼體之內(nèi)的通道中的流動方向，例如在傳感器載體或者傳感器芯片的位置上的流動方向，其中，所提到的兩種主流動方向可以不同。因此，在本發(fā)明的框架下，總是規(guī)定，主流動方向涉及哪個位置。只要不作更詳細的說明，主流動方向涉及傳感器布置的位置。
[0014]在本發(fā)明的框架下，布置在下游可理解為構(gòu)件布置在這樣的位置上，與參照點相比，沿著主流動方向流動的流體介質(zhì)在時間上更晚地到達所述位置。
[0015]類似地，在本發(fā)明的框架下，構(gòu)件布置在上游可理解為構(gòu)件布置在這樣的位置上，與參照點相比，沿著主流動方向流動的流體介質(zhì)在時間上看更早地到達所述位置。
[0016]在本發(fā)明的框架下，傳感器載體可以完全地或者部分地構(gòu)型為電路載體，尤其構(gòu)型為電路板或者可以為電路載體、尤其電路板的部分。例如電路載體、尤其電路板可以具有突起，該突起構(gòu)成傳感器載體并且該突起伸進通道中、例如伸進熱膜式空氣質(zhì)量測量儀的測量通道中。電路載體、尤其電路板的其他部分可以安裝在電子部件空間中、傳感器布置的殼體中或者傳感器布置的插式傳感器中。
[0017]在此，在本發(fā)明的框架下，電路板通?？衫斫鉃榛旧习逍蔚脑?，所述元件也可以作為電子結(jié)構(gòu)(例如條形導(dǎo)體、連接觸點或者類似的電子結(jié)構(gòu))的載體使用，并且優(yōu)選也具有一個或多個這樣的結(jié)構(gòu)。在此，原則上也考慮與板形狀至少輕微的偏差并且應(yīng)在概念上將其包括進去。電路板可以例如由塑料材料和/或陶瓷材料，例如環(huán)氧樹脂、尤其纖維增強的環(huán)氧樹脂制造。電路板尤其可以構(gòu)型為例如具有條形導(dǎo)體、尤其經(jīng)印制的條形導(dǎo)體的電路板(印制電路板，printed circuit board, PCB)。
[0018]以此方式，傳感器布置的電子部件模塊可以被極大地簡化并且可以省去例如底板和單獨的傳感器載體。底板和傳感器載體可以由唯一的電路板取代，例如傳感器布置的控制和分析評估電路也可以完全地或者部分地布置在所述唯一的電路板上。傳感器布置的所述控制和分析評估電路用于控制至少一個傳感器芯片和/或分析評估由該傳感器芯片產(chǎn)生的信號。以此方式可以通過合并所提到的元件而顯著地減小傳感器布置的制造耗費并且極大地減小用于電子部件模塊的構(gòu)造空間需要。
[0019]傳感器布置尤其可以具有至少一個殼體，其中，通道構(gòu)造在殼體中。例如通道可以包括主通道和支路通道或者說測量通道，其中，傳感器載體和傳感器芯片例如可以布置在支路通道或者說測量通道中。此外，殼體可以具有與支路通道分開的電子部件空間，其中，電子部件模塊或者電路板基本上接收在電子部件空間中。
[0020]然后，傳感器載體可以構(gòu)造為電路板的伸進通道中的突起。與從現(xiàn)有技術(shù)已知的昂貴的電子部件模塊相比，可以在技術(shù)上相對簡單地實現(xiàn)這種布置。
[0021]尤其在電路板作為傳感器載體使用的情況下，然而也在其它的情況下和/或在使用其它介質(zhì)作為傳感器載體的情況下，傳感器載體可以至少部分地構(gòu)型為多層的傳感器載體。因此，傳感器載體可以以所謂的多層技術(shù)構(gòu)型并且具有兩個或多個相互連接的載體層。例如這些載體層又可以由金屬、塑料或者陶瓷材料或者連接材料制成并且通過例如粘貼這樣的連接技術(shù)相互連接。
[0022]在使用具有傳感器載體的多個傳感器層的多層技術(shù)的情況下，通過確定載體層不同的尺寸可以逆著流體介質(zhì)的主流動方向至少部分地分級地實施前緣。以此方式至少分級地近似地實現(xiàn)這種型材。例如以此方式可以在垂直于傳感器載體的延伸平面的截面中構(gòu)造矩形地成形的或者(由梯級形狀接近地)至少近似圓形的、圓形的或者楔形地成形的型材。