DE102008042150A1 - Sensor arrangement for determining a parameter of a fluid medium - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (110) zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines mit einer Strömungsrichtung (118) strömenden fluiden Mediums (116), insbesondere einer durch ein Strömungsrohr strömenden Ansaugluftmasse einer Brennkraftmaschine. Die Sensoranordnung (110) weist mindestens einen Sensorchip (120) zur Bestimmung des wenigstens einen Parameters auf, welche mit mindestens eine Sensoroberfläche (122) umfasst. Die Sensoranordnung (110) weist weiterhin einen Sensorträger (112) auf, mit welchem der Sensorchip (120) derart verbunden ist, dass die Sensoroberfläche (122) von dem fluiden Medium (116) überströmt wird. Der Sensorträger (112) ist zumindest teilweise als Multilayeraufbau (124) ausgestaltet. Der Multilayeraufbau (124) weist mindestens zwei Substratschichten (126) und elektrische Strukturen (130) in mindestens zwei verschiedenen Schichtebenen des Multilayeraufbaus (124) auf.The invention relates to a sensor arrangement (110) for determining at least one parameter of a fluid medium (116) flowing with a flow direction (118), in particular an intake air mass of an internal combustion engine flowing through a flow pipe. The sensor arrangement (110) has at least one sensor chip (120) for determining the at least one parameter, which comprises at least one sensor surface (122). The sensor arrangement (110) furthermore has a sensor carrier (112) to which the sensor chip (120) is connected such that the sensor surface (122) is overflowed by the fluid medium (116). The sensor carrier (112) is at least partially designed as a multilayer structure (124). The multilayer structure (124) has at least two substrate layers (126) and electrical structures (130) in at least two different layer planes of the multilayer structure (124).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von Vorrichtungen zur Messung wenigstens eines Parameters eines strömenden fluiden Mediums, insbesondere eines durch ein Strömungsrohr strömenden fluiden Mediums, wie sie aus verschiedenen Bereichen der Technik bekannt sind. So müssen bei vielen Prozessen, beispielsweise auf dem Gebiet der Verfahrenstechnik, der Chemie oder des Maschinenbaus, definiert fluide Medien, insbesondere Gasmassen (z. B. eine Luftmasse) mit bestimmten Eigenschaften (beispielsweise Temperatur, Druck, Strömungsgeschwindigkeit, Massenstrom, Volumenstrom etc.) zugeführt werden. Hierzu zählen insbesondere Verbrennungsprozesse, welche unter geregelten Bedingungen ablaufen.The The invention is based on devices for measuring at least one Parameters of a flowing fluid medium, in particular a fluid flowing through a flow tube Medium, as known from various fields of technology are. So in many processes, for example on the field of process engineering, chemistry or mechanical engineering, defines fluid media, in particular gas masses (eg an air mass) with certain properties (for example, temperature, pressure, Flow velocity, mass flow, volume flow etc.) be supplied. These include in particular combustion processes, which take place under controlled conditions.
Ein
wichtiges Anwendungsbeispiel ist die Verbrennung von Kraftstoff
in Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, insbesondere
mit anschließender katalytischer Abgasreinigung, bei denen
geregelt eine bestimmte Luftmasse pro Zeiteinheit (Luftmassenstrom)
zugeführt werden muss. Zur Messung des Luftmassendurchsatzes
werden dabei verschiedene Typen von Sensoren eingesetzt. Ein aus
dem Stand der Technik bekannter Sensortyp ist der so genannte Heißfilmluftmassenmesser
(HFM), welcher beispielsweise in
Eine
technische Herausforderung bei bekannten Sensoranordnungen, wie
beispielsweise Heißfilmluftmassenmessern, stellt in vielen
Fällen die Montage des Sensorchips dar. So wird beispielsweise
bei bekannten Heißfilmluftmassenmessern ein Sensorträger
verwendet, welcher beispielsweise als Blechtasche oder mittels eines
Kunststoffteils ausgestaltet wird. In einem separaten Gehäuse
ist eine Ansteuer- und Auswerteelektronik vorgesehen, welche durch
entsprechende Bonding-Techniken mit zugehörigen Anschlüssen
auf dem Sensorchip verbunden wird. Der Sensorchip wird dabei beispielsweise
in eine Vertiefung des Sensorträgers eingebracht. Ein Ausführungsbeispiel
derartiger Montagen von Sensorchips in Vertiefungen des Sensorträgers
sowie zugehöriger Verbindungstechniken mittels Drahtbonding
ist in
Eine Herausforderung bekannter Sensoranordnungen besteht insbesondere darin, dass diese Sensoranordnungen vergleichsweise aufwendige Montagetechniken erfordern. Insbesondere die beschriebenen Drahtbonding-Verfahren, mittels derer die Ansteuer- und Auswerteschaltungen mit den Sensorchips verbunden werden, sind technisch aufwendig und beinhalten einen hohen Montageaufwand. Zudem sind die Sensoranordnungen vergleichsweise bauraumaufwendig, da Bauraum für die Drahtanschlüsse und die Ansteuer- und Auswerteelektronik vorgesehen werden muss.A In particular, there is the challenge of known sensor arrangements in that these sensor arrangements comparatively complicated assembly techniques require. In particular, the described wire bonding methods, by means of which the control and evaluation circuits with the sensor chips are connected, are technically complex and include one high assembly costs. In addition, the sensor arrangements are comparatively space-consuming, because space for the wire connections and the control and evaluation must be provided.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es wird daher eine Sensoranordnung zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines mit einer Strömungsrichtung strömenden fluiden Mediums vorgeschlagen, welches die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Sensoranordnungen zumindest weitgehend vermeidet. Die Sensoranordnung kann insbesondere zur Messung einer durch ein Strömungsrohr strömenden Ansaugluftmasse einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden, insbesondere nach dem oben beschriebenen Heißfilmluftmassenmesser-Prinzip. Auch andere Anordnungen und/oder gemessene Parameter sind jedoch grundsätzlich denkbar.It Therefore, a sensor arrangement for determining at least one Parameters of flowing with a flow direction proposed fluid medium, which has the disadvantages of the state the art known sensor arrangements at least largely avoids. The sensor arrangement can in particular for measuring a by a Flow tube flowing intake air mass one Internal combustion engine are used, in particular after the above described Heißfileinuftmassenmesser principle. Others too However, arrangements and / or measured parameters are basic conceivable.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Sensorträger der Sensoranordnung zumindest teilweise als Multilayeraufbau auszugestalten bzw. Multilayer-Substrate als Trägersubstrate zur Aufnahme der Sensorchips zu nutzen.One The basic idea of the present invention is the sensor carrier the sensor arrangement at least partially to design a multilayer structure or multilayer substrates as carrier substrates for recording to use the sensor chips.
Aus der Elektrotechnik sind allgemein Multilayertechniken bekannt, beispielsweise aus der Leiterplattenherstellung. Beispielsweise werden Leiterplatten in Multilayertechnik zur Realisierung elektronischer Schaltungen mit hoher Bauelementdichte verwendet. Unter einem Multilayeraufbau werden dabei allgemein Aufbauten verstanden, bei welchen mindestens zwei, vorzugsweise drei, vier oder mehr Substrate, flächig miteinander zu einem Mehrschichtaufbau verbunden sind. Die Substrate können beispielsweise als Kunststoff- und/oder Keramiksubstrate ausgestaltet sein. Auf den Oberflächen dieser Substrate, in Schichtebenen zwischen den Substraten und/oder auf den Substraten können elektrische Strukturen vorgesehen sein, welche beispielsweise Leiterbahnen, elektrische Bauelemente, Anschlusskontakte oder Ähnliches umfassen. Auch innerhalb der Substrate selbst können elektrische Strukturen angeordnet sein, beispielsweise elektrische Durchkontaktierungen, Leiterbahnen, elektrische Bauelemente oder Ähnliches.From the electrical engineering multilayer techniques are generally known, for example, from the production of printed circuit boards. For example, multilayer circuit boards are used to realize high density electronic circuits. Under a multilayer structure are there understood in general constructions in which at least two, preferably three, four or more substrates are connected flat to each other to form a multi-layer structure. The substrates can be configured, for example, as plastic and / or ceramic substrates. On the surfaces of these substrates, in layer planes between the substrates and / or on the substrates, electrical structures may be provided which comprise, for example, conductor tracks, electrical components, connection contacts or the like. Also within the substrates themselves, electrical structures may be arranged, for example electrical vias, interconnects, electrical components or the like.
Die einzelnen Substrate mit den bereits darauf aufgebrachten elektrischen Strukturen und/oder mit den später darauf aufzubringenden elektrischen Strukturen können beispielsweise flächig miteinander verklebt oder auf andere Weise flächig miteinander verbunden sein. Elektrische Bauelemente können beispielsweise auf einer Vorder- und/oder einer Rückseite des Multilayeraufbaus flächig auf den Multilayeraufbau aufgebracht werden. Die Kontur der einzelnen Ebenen bzw. Schichten des Multilayeraufbaus kann dabei untereinander stets gleich sein, oder es können auch voneinander abweichende Konturen vorgesehen sein.The individual substrates with the already applied thereto electrical Structures and / or with the later applied thereto electrical structures, for example, surface glued together or otherwise flat with each other be connected. Electrical components can, for example on a front and / or a back of the multilayer construction be applied flat on the multilayer structure. The Contour of the individual layers or layers of the multilayer structure can always be the same with each other, or it can also different contours can be provided.
Entsprechend dieses Grundgedankens der vorliegenden Erfindung weist die Sensoranordnung mindestens einen Sensorchip zur Bestimmung des wenigstens einen Parameters des fluiden Mediums auf. Dieser Sensorchip verfügt über mindestens eine Sensoroberfläche. Beispielsweise kann dieser Sensorchip als Silizium-Sensorchip ausgestaltet sein. Insbesondere kann der Sensorchip weiterhin als Heißfilmluftmassenmesser-Sensorchip ausgestaltet sein, wie beispielsweise die im eingangs beschriebenen Stand der Technik offenbarten Heißfilmluftmassenmesser-Sensorchips. Die Sensoroberfläche kann beispielsweise auf einer Membran des Sensorchips angeordnet oder auch auf einer Oberfläche eines porösen Bereichs des Sensorchips, also eines Bereichs, welcher insgesamt eine geringe thermische Masse aufweist. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich. Auf der Sensoroberfläche können beispielsweise entsprechende Sensorelemente vorgesehen sein, wie beispielsweise Temperaturfühler, Heizwiderstände oder ähnliche für die Funktion der Bestimmung des wenigstens einen Parameters erforderliche Konturen. Auch komplexere Ausgestaltungen des Sensorchips sind denkbar.Corresponding This basic idea of the present invention comprises the sensor arrangement at least a sensor chip for determining the at least one parameter of the fluid medium. This sensor chip has at least one sensor surface. For example, this one Sensor chip designed as a silicon sensor chip. Especially the sensor chip can continue to act as a hot-film air mass sensor chip be configured, such as those described in the introduction Prior art disclosed hot film air mass sensor chips. The sensor surface can, for example, on a membrane arranged on the sensor chip or on a surface a porous region of the sensor chip, ie an area, which has a low thermal mass overall. Others too Embodiments are possible. On the sensor surface For example, corresponding sensor elements can be provided, such as temperature sensors, heating resistors or similar for the function of the determination of the at least one parameter required contours. Also more complex Embodiments of the sensor chip are conceivable.
Weiterhin weist die Sensoranordnung einen Sensorträger auf, wobei der Sensorchip derart mit dem Sensorträger verbunden ist, dass die Sensoroberfläche von dem fluiden Medium überströmbar ist bzw. im Einsatz überströmt wird. Dies kann, wie aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Sensorträger ganz oder teilweise als Flügel ausgestaltet ist, welcher eingerichtet ist, um im Einsatz der Sensoranordnung in eine Strömung des fluiden Mediums hineinzuragen. Beispielsweise kann dieser Flügel in einem Bypass eines Steckfühlers angeordnet sein, in welchem diese von einer von einem Hauptstrom des fluiden Mediums abgezweigten Teilströmung überströmt wird. Dabei kann der Flügel beispielsweise beidseitig von dem fluiden Medium überströmt werden, so dass insgesamt der Flügel einen vergleichsweise geringen Druckabfall in dem strömenden fluiden Medium bewirkt. Auch andere Anordnungen, in welchen die Sensorfläche von dem fluiden Medium überströmt wird, sind jedoch grundsätzlich denkbar.Farther the sensor arrangement has a sensor carrier, wherein the sensor chip is connected to the sensor carrier in such a way, the sensor surface can be overflowed by the fluid medium is or is overflowed in use. This can, as known from the prior art, for example realized thereby be that the sensor carrier in whole or in part as a wing is configured, which is adapted to the use of the sensor arrangement into a flow of the fluid medium. For example This wing can be in a bypass of a plug-in sensor be arranged, in which this one of a main stream the fluid medium diverted partial flow overflowed becomes. In this case, the wing, for example, on both sides of the fluid medium to be overflowed, so that in total the wing a comparatively low pressure drop in causes the flowing fluid medium. Also other arrangements, in which the sensor surface is overflowed by the fluid medium, are however conceivable in principle.
Wie oben dargestellt, ist dabei der Sensorträger zumindest teilweise als Multilayeraufbau ausgestaltet. Insbesondere sollte derjenige Teil des Sensorträgers, welcher mit dem Sensorchip verbunden ist, als derartiger Multilayeraufbau ausgestaltet sein. Wie oben dargestellt, weist dieser Multilayeraufbau mindestens zwei Substratschichten und elektrische Strukturen in mindestens zwei verschiedenen Schichtebenen des Multilayeraufbaus auf. Die elektrischen Strukturen können, wie oben dargestellt, beispielsweise elektrische Leiterbahnen, Durchführungen, elektrische Bauelemente, Kontaktpads oder andere Arten elektrischer Strukturen umfassen.As shown above, while the sensor carrier is at least partially designed as a multilayer structure. In particular, should That part of the sensor carrier, which with the sensor chip is connected to be designed as such multilayer structure. As As shown above, this multilayer structure has at least two Substrate layers and electrical structures in at least two different layer levels of multilayer construction. The electrical Structures can, as shown above, for example electrical tracks, bushings, electrical components, Contact pads or other types of electrical structures include.
Der Sensorchip kann dabei insbesondere in einer Vertiefung des Multilayeraufbaus angeordnet sein. Beispielsweise kann diese Vertiefung, abgesehen von erforderlichen Toleranzen und Luftspalten, beispielsweise in ihren lateralen Abmessungen den Abmessungen des Sensorchips entsprechen. Beispielsweise kann diese Vertiefung rechteckig ausgestaltet sein.Of the Sensor chip can in particular in a depression of the multilayer structure be arranged. For example, this depression, apart of required tolerances and air gaps, for example in their lateral dimensions correspond to the dimensions of the sensor chip. For example, this depression can be configured rectangular.
Die Vertiefung kann insbesondere mindestens einen Freischnitt in der obersten Schicht des Multilayeraufbaus umfassen. Unter einem Freischnitt ist dabei eine Anordnung zu verstehen, bei welcher in der Schicht vor oder nach der Montage des Multilayeraufbaus eine entsprechende Öffnung erzeugt wird. Derartige Öffnungen lassen sich beispielsweise durch Laserschneiden, Fräsen, Sägen, Ätzen oder ähnliche Techniken leicht erzeugen. Vorzugsweise ist nicht nur die oberste Schicht des Multilayeraufbaus, also die Schicht, welche dem strömenden fluiden Medium zuweist, sondern auch mindestens eine weitere, tiefer liegende Schicht des Multilayeraufbaus, beispielsweise auch die zweite und dritte, auf die oberste Schicht folgende Schicht, mit einem derartigen Freischnitt zur Erzeugung der Vertiefung versehen. Die Vertiefung kann sich dementsprechend über die oberste Schicht sowie gegebenenfalls über weitere Schichten in die Tiefe des Multilayeraufbaus hinein erstrecken.The In particular, recess can have at least one free punch in the top layer of the multilayer structure include. Under a free cut is thereby to understand an arrangement in which in the layer before or after mounting the multilayer structure a corresponding opening is produced. Such openings can be, for example, by Laser cutting, milling, sawing, etching or easily generate similar techniques. Preferably is not only the top layer of the multilayer structure, ie the layer, which allocates to the flowing fluid medium, but also at least one further, deeper layer of the multilayer structure, for example, the second and third, on the top layer following layer, with such a cutout for production the depression provided. The depression can accordingly over the uppermost layer and optionally further layers extend into the depth of the multilayer structure.
Die vorgeschlagene Sensoranordnung weist gegenüber den bekannten Sensoranordnungen eine Vielzahl von Vorteilen auf. So können die benötigen elektrischen Strukturen auf den einzelnen Schichten des Multilayeraufbaus kostengünstig im Nutzen parallel realisiert werden. Dies kann beispielsweise vor dem Verbinden der einzelnen Schichten zu dem Multilayeraufbau, beispielsweise mittels eines Verklebens, eines Laminierens oder ähnlicher Verbindungstechniken, erfolgen. Die Vertiefung kann problemlos an die Abmessungen und die Form des Sensorchips angepasst werden und ist grundsätzlich frei wählbar.The proposed sensor arrangement has over the known Sensor arrangements on a variety of advantages. So can which require electrical structures on the individual Layers of multilayer construction cost-effective in use be realized in parallel. This can be done, for example, before connecting the individual layers to the multilayer structure, for example by gluing, laminating or the like Connection techniques, done. The depression can easily on the dimensions and shape of the sensor chip can be adjusted and is basically freely selectable.
Die elektrischen Strukturen des Multilayeraufbaus können auch bei der Montage als Hilfestellung verwendet werden. So können diese als Parserstrukturen mittels einer Bilderkennung zur Positionserkennung für einen Kleberauftrag bei einer Montage des Sensorchips auf dem Multilayeraufbau sowie für einen Setzprozess des Sensorchips mit einer ausreichenden Positionierungsgenauigkeit eingesetzt werden. Die Ausrichtung und Positionierung des Sensorchips kann an die Randbedingungen in der Ebene der Schichten des Multilayeraufbaus frei angepasst werden.The electrical structures of the multilayer construction can also be used during assembly as an aid. So can these as parser structures by means of an image recognition for position detection for an adhesive application during assembly of the sensor chip on the multilayer structure as well as for a setting process of the Sensor chips used with sufficient positioning accuracy become. The orientation and positioning of the sensor chip can to the boundary conditions in the plane of the layers of the multilayer structure be adjusted freely.
Die Vertiefung zur Aufnahme des Sensorchips, welche auch als Kaverne bezeichnet werden kann, lässt sich durch das oben beschriebene Freischneiden der Schichten des Vielschichtaufbaus leicht realisieren, im Gegensatz zu beispielsweise bekannten Spritzgießprozessen und/oder Fräsprozessen. Die Anzahl der für diese Vertiefung freizuschneidenden Schichten des Multilayeraufbaus kann beispielsweise durch die Höhe des Sensorchips und die Stärke der einzelnen Schichten, unter Berücksichtung von Zwischenschichten wie beispielsweise Klebeschichten, bestimmt werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Sensoroberfläche im Wesentlichen bündig mit einer Oberfläche des Multilayeraufbaus angeordnet ist. Unter „im Wesentlichen bündig” können dabei auch Abweichungen von einer bündigen Anordnung, beispielsweise um nicht mehr als 20%, vorzugsweise nicht mehr als 10% oder um nicht mehr als 5%, der Höhe des Sensorchips toleriert werden. Die Vertiefung für die Sensorchipaufnahme kann dabei, wie oben beschrieben, aus mindestens einem oder mehreren Schichten bestehen. Die Freischnitte bzw. Ausschnitte für diese Vertiefung können vor dem Verbinden der einzelnen Schichten zu dem Multilayeraufbau in die einzelnen Schichten eingebracht werden.The Recess for receiving the sensor chip, which also as a cavern can be designated, can be described by the above Easily cutting free the layers of the multilayer structure, in contrast to, for example, known injection molding processes and / or milling processes. The number of for this Deepening layers to be cut free of the multilayer structure, for example by the height of the sensor chip and the strength the individual layers, taking into account intermediate layers such as adhesive layers. Especially preferred it is when the sensor surface is substantially flush is arranged with a surface of the multilayer structure. Under "essentially flush" can it also deviations from a flush arrangement, for example not more than 20%, preferably not more than 10% or not more than 5%, the height of the sensor chip can be tolerated. The Recess for the sensor chip recording can, as above described, consist of at least one or more layers. The free cuts or cutouts for this depression may be prior to joining the individual layers to the multilayer structure be introduced into the individual layers.
Durch diesen Vielschichtaufbau lässt sich auf die Verwendung von Blechtaschen oder Kunststoffteilen, wie sie üblicherweise in Heißfilmluftmassenmessern eingesetzt werden, als Sensorträger vorzugsweise vollständig verzichten. Insgesamt kann die Sensoranordnung und insbesondere der Sensorträger damit sehr kompakt ausgestaltet werden.By This multilayer structure can be applied to the use of metal bags or plastic parts, as they usually do be used in Heißfileinuftmassenmessern, preferably as sensor carrier completely abstain. Overall, the sensor arrangement and in particular the sensor carrier designed so very compact become.
Um die Kompaktheit der Sensoranordnung weiter zu erhöhen, kann auch eine gegebenenfalls vorhandene elektrische Ansteuer- und Auswerteschaltung zur Ansteuerung und Auswertung des Sensorchips bzw. der Sensoranordnung ganz oder teilweise in dem Multilayeraufbau integriert sein. So kann die Ansteuer- und Auswerteelektronik beispielsweise vollständig in dem Multilayer integriert sein. Alternativ kann jedoch auch lediglich ein Teil dieser Ansteuer- und Auswertelektronik in dem Multilayer vorhanden sein, wohingegen weitere Teile, beispielsweise Teile, welche elektrische Bauteile mit höherem Raumbedarf umfassen, extern realisiert sein können beispielsweise in übrigen Bestandteilen der Sensoranordnung und/oder innerhalb einer externen Ansteuerung. Die Verwendung der Multilayeranordnung für die Auswerteelektronik als Sensoraufnahme kann unter Nutzung bereitgestellter elektrischer Strukturen in der Multilayerstruktur erfolgen, beispielsweise entsprechender Leiterbahnen, Durchführungen, Anschlusskontakte, Durchkontaktierungen oder Ähnlichem, sowie gegebenenfalls unter Verwendung aufgebrachter und/oder eingebrachter elektrischer Bauelemente, wie beispielsweise passive oder aktive elektrische Bauelemente. Diese Strukturen können auch zwischen den einzelnen Schichten untergebracht sein, wobei beispielsweise die Höhe der Leiterbahnen und/oder elektrischen Strukturen zusätzlich zu den Höhen der einzelnen Schichten und Schichtverklebungen bzw. Schichtverbindungen bei der Dimensionierung des Multilayeraufbaus zu berücksichtigen ist.Around to further increase the compactness of the sensor arrangement, can also be an optional electrical Ansteuer- and Evaluation circuit for controlling and evaluating the sensor chip or the sensor arrangement wholly or partly in the multilayer structure be integrated. For example, the control and evaluation electronics be fully integrated in the multilayer. alternative However, only a part of this control and evaluation electronics be present in the multilayer, whereas other parts, for example Parts which require more electrical components include, may be implemented externally, for example in other components of the sensor arrangement and / or within an external control. The use of the multilayer arrangement for the transmitter as a sensor recording can under Use of provided electrical structures in the multilayer structure carried out, for example, corresponding tracks, bushings, Terminal contacts, vias or the like, and optionally using applied and / or incorporated electrical components, such as passive or active electrical Components. These structures can also be between the be accommodated individual layers, for example, the Height of the tracks and / or electrical structures in addition to the heights of the individual layers and Schichtverklebungen or layer connections in the dimensioning of the multilayer structure is to be considered.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf die Verbindung zwischen dem Sensorelement und dem Multilayeraufbau. Eine bevorzugte Form der Verbindung ist dabei das Kleben unter Verwendung mindestens eines Klebstoffs. Dieser Klebstoff kann als isolierender Klebstoff ausgestaltet sein oder kann auch ganz oder teilweise als leitfähiger Klebstoff ausgestaltet sein, beispielsweise um elektrische Verbindungen zwischen elektrischen Strukturen auf dem Multilayeraufbau und dem Sensorchip herzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann auch ganz oder teilweise eine Verbindung mittels herkömmlicher Verbindungstechniken, beispielsweise mittels Drahtbonding, erfolgen.Further preferred embodiments of the invention relate on the connection between the sensor element and the multilayer structure. A preferred form of the compound is adhesive bonding using at least one adhesive. This adhesive can be used as an insulating adhesive be designed or may also be wholly or partially conductive Be configured adhesive, for example, electrical connections between electrical structures on the multilayer structure and the Sensor chip produce. Alternatively or additionally also completely or partially a connection by means of conventional Connection techniques, for example by means of wire bonding done.
Bei einem derartigen Verbinden mittels einer Klebetechnik besteht in vielen Fällen die Schwierigkeit, dass bestimmte Flächen des Sensorelements und/oder des Multilayeraufbaus nicht mit Klebstoff kontaminiert werden dürfen. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn bei der mechanischen Anbindung des Sensorelements an den Multilayeraufbau, beispielsweise innerhalb der Vertiefung, unter Umständen lediglich ein Teil der Anbindungsfläche auf dem Sensorelement und/oder innerhalb der Vertiefung fixiert werden darf.In such a connection by means of an adhesive technique, in many cases there is the difficulty that certain areas of the sensor element and / or the multilayer structure may not be contaminated with adhesive. This can be the case, for example, if, in the case of the mechanical connection of the sensor element to the multilayer structure, for example within the recess, only a part of the connection surface on the sensor element and / or within the Deepening may be fixed.
Dementsprechend wird vorgeschlagen, bei einer Verklebung des Sensorchips mit dem Multilayeraufbau den Multilayeraufbau mit mindestens einer Fließsperre in Form mindestens einer Aussparung in dem Multilayeraufbau auszustatten. Diese Aussparung kann insbeson dere in Form mindestens eines Grabens ausgestaltet sein und kann verhindern, dass, außer der zumindest einen Teilfläche des Sensorchips bzw. des Multilayeraufbaus, auf welcher die Verklebung stattfinden soll, weitere Flächen verklebt werden.Accordingly is proposed in a gluing of the sensor chip with the Multilayer construction the multilayer construction with at least one flow barrier in the form of at least one recess in the multilayer structure equip. This recess can in particular in the form of at least one trench be designed and can prevent that, except the at least a partial area of the sensor chip or of the multilayer structure, on which the gluing is to take place, further surfaces be glued.
Diese Aussparung kann beispielsweise mindestens eine obere oder tiefer gelegene Schicht des Multilayeraufbaus teilweise oder vorzugsweise vollständig durchsetzen. Diese durchsetzte Schicht kann beispielsweise eine oberste Schicht des Multilayeraufbaus sein, oder, wenn der Sensorchip in einer Vertiefung des Multilayeraufbaus angeordnet ist, die Schicht des Multilayeraufbaus, welche den Boden der Vertiefung bildet.These Recess may, for example, at least one upper or lower layer of the multilayer structure partially or preferably fully enforce. This interspersed layer may, for example be a top layer of the multilayer construction, or, if the Sensor chip arranged in a recess of the multilayer structure is the layer of the multilayer construction which forms the bottom of the well forms.
Die Aussparung kann beispielsweise als Freischnitt ausgestaltet sein und kann beispielsweise wiederum vor dem Verbinden der einzelnen Schichten des Multilayeraufbaus in die entsprechenden Schichten eingebracht werden, beispielsweise wiederum durch entsprechende Freischneideverfahren, wie beispielsweise Fräsen, Sägen, Bohren, Laserschneiden oder Ähnliches. Die Fließschneide kann beispielsweise als Graben ausgestaltet sein und kann grundsätzlich beliebig geformt sein.The Recess may be configured for example as a free cut and, for example, again before connecting the individual Layers of multilayer construction in the corresponding layers be introduced, for example, again by appropriate Free-cutting processes, such as milling, sawing, Drilling, laser cutting or similar. The flow cutting edge can for example be designed as a trench and can basically be shaped as desired.
Derartige Fließsperren sind auch in einem Nutzen im großtechnischen Maßstab kostengünstig realisierbar. Die Fließsperre kann in der Formgebung an das Bauteil, insbesondere an das Sensorelement, und an dessen Positionierung angepasst werden. Die Fließsperre ist bei einer Oberflächenmontage auf dem Multilayeraufbau als Anbindung an einen Layer einer Zwischenschicht realisierbar.such Flow barriers are also in use in large-scale Scale economically feasible. The flow barrier can in the shape of the component, in particular to the sensor element, and be adapted to its positioning. The flow barrier is on a surface mount on the multilayer structure as a connection to a layer of an intermediate layer feasible.
Die Fließsperre kann insbesondere genutzt werden, um zu verhindern, dass sich aufgrund einer vollflächigen Verklebung mich in weiteren, unerwünschten Flächen mechanische Spannungen in der Sensoranordnung aufbauen. Weiterhin kann auch die Kontamination sensitiver Bereiche durch den Klebstoff und/oder einen Haftvermittler verhindert werden. Vor allem bei flächigen Anbindungen ist die partielle Flächennutzung über die Menge des Klebstoffs oder die Prozessparameter in der Regel nur unzureichend beherrschbar. Die genannten Fließsperren zwischen der Teilfläche als Anbindungsfläche und der weiteren, freizulassenden Flächen definieren die Flächengeometrie zwischen dem Sensorchip und der Anbindungsfläche.The Flow barrier can be used in particular to prevent that due to a full-surface bonding me in other, unwanted surfaces mechanical Build up voltages in the sensor arrangement. Furthermore, the Contamination of sensitive areas by the adhesive and / or a Adhesion promoters are prevented. Especially with flat Connections is the partial land use over the amount of adhesive or the process parameters usually insufficiently manageable. The aforementioned flow barriers between the part surface as a connection surface and The other surfaces to be released define the surface geometry between the sensor chip and the connection surface.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, welche ebenfalls der Verbesserung der Verklebung zwischen Sensorchip und Multilayeraufbau dient, weist der Multilayeraufbau mindestens ein Reservoir zur Aufnahme überschüssigen Klebstoffs beim Verkleben des Sensorchips mit dem Multilayeraufbau auf. Dieses Reservoir kann insbesondere eingesetzt werden, wenn der Multilayeraufbau eine Vertiefung zur Aufnahme des Sensorchips auf weist. In diesem Fall kann das Reservoir insbesondere innerhalb dieser Vertiefung angeordnet sein. Das Reservoir kann beispielsweise als Graben, Bohrung oder sonstige Nut oder Aufnahme in dem Multilayeraufbau realisiert sein, beispielsweise im Boden der Vertiefung. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn das Reservoir durch eine Überdimensionierung eines Freischnitts zur Erzeugung der Vertiefung in mindestens einer tiefer gelegenen Schichtebene des Multilayeraufbaus relativ zum Freischnitt in mindestens einer höher angeordneten Schichtebene des Multilayeraufbaus hergestellt ist. Ein derartiges Reservoir lässt sich technisch besonders einfach erzeugen, da die Freischnitte in den einzelnen Schichtebenen beispielsweise vor dem Verbinden der Schichtebenen zum Multilayeraufbau hergestellt werden. Wird beispielsweise eine rechteckige Vertiefung zur Aufnahme des Sensorchips verwendet, so kann beispielsweise in der tiefsten Schichtebene, welche noch einen Freischnitt zur Erzeugung der Vertiefung umfasst, dieser Freischnitt als Rechteck mit einer zumindest in einer Dimension höheren Kantenlänge als der bzw. die Freischnitte in darüberliegenden Schichtebenen ausgestaltet sein. Auf diese Weise bildet sich in dieser Schichtebene um den Sensorchip herum vorzugsweise ein – beispielsweise umlaufender – Kanal, in welchen beispielsweise flüssiger überschüssiger Klebstoff beim Einbringen des Sensorchips in die Vertiefung ausweichen kann. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Dosierungstoleranzen beim Dosieren des Klebstoffs vor dem Aufbringen des Sensorchips ausgleichen. Die Toleranzen der Sensoranordnungen, welche durch derartige Variationen des Herstellungsprozesses bedingt sind, lassen sich hierdurch minimieren.In Another preferred embodiment, which also the improvement of bonding between the sensor chip and multilayer structure, the multilayer structure has at least one reservoir for receiving excess Adhesive when bonding the sensor chip with the multilayer structure on. This reservoir can be used in particular if the multilayer structure a recess for receiving the sensor chip having. In this case, the reservoir in particular within be arranged in this recess. The reservoir can, for example realized as a trench, bore or other groove or recording in the multilayer structure be, for example, in the bottom of the recess. Especially preferred It is there if the reservoir by over-sizing a recess for generating the recess in at least one deeper layer layer of the multilayer structure relative to Free cut in at least one higher layer layer of the multilayer structure is made. Such a reservoir leaves technically very easy to produce, as the free cuts in the individual layer planes, for example, before connecting the Layer layers are made for multilayer structure. For example uses a rectangular recess for receiving the sensor chip, so, for example, in the deepest layer plane, which still a free cut for generating the recess comprises, this free cut as a rectangle with at least one dimension higher Edge length as the or the free cuts in overlying Layer planes be configured. This way it forms in this layer plane around the sensor chip preferably a - for example circulating channel, in which, for example, liquid excess Dodge adhesive when inserting the sensor chip into the recess can. In this way, for example, dosage tolerances when dosing the adhesive before applying the sensor chip compensate. The tolerances of the sensor arrangements, which by such variations of the manufacturing process are conditional leave minimize itself thereby.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description explained in more detail.
Es zeigenIt demonstrate
In
den
Der
Sensorträger
Die
Sensoranordnung
Der
Sensorträger
Der
Sensorchip
Vor
dem Einbringen des Sensorchips
Da
der Klebstoff
Im
Unterschied der Ausführungsform in
Es
sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau der Ausführungsbeispiele
in den
Weitere
bevorzugte Ausführungsformen betreffen, wie oben erläutert,
Details der Verklebung mittels des Klebstoffs
Dabei
zeigt
Diese
Ausführungsform trägt der Tatsache Rechnung, dass
bei verschiedenen Sensoranordnungen
Insbesondere bei flächigen Anbindungen ist die partielle Flächennutzung über die Menge und/oder die Prozessparameter jedoch nur unzureichend beherrschbar.Especially with area connections, the partial land use is over however, the quantity and / or the process parameters are insufficient manageable.
Daher
ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß den
Um
zu verhindern, dass, bereits beim Aufbringen des Klebstoffs
Während
das Ausführungsbeispiel gemäß den
Analog
zu dem Ausführungsbeispiel in den
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 19601791 A1 [0002] - DE 19601791 A1 [0002]
- - DE 19524634 A1 [0003] - DE 19524634 A1 [0003]
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010042022A1 (en) | 2010-10-06 | 2012-04-12 | Robert Bosch Gmbh | Method of manufacturing sensor device for determining parameter of fluid medium flowing in flow pipe, involves forming recess in surface of circuit substrate such that inclined side wall of recess is extended to substrate surface |
DE102015217570B4 (en) | 2015-09-15 | 2021-10-07 | Vitesco Technologies Germany Gmbh | Vehicle control unit with integrated sensor and sensor support body |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19524634A1 (en) | 1995-07-06 | 1997-01-09 | Bosch Gmbh Robert | Device for measuring the mass of a flowing medium |
DE19601791A1 (en) | 1996-01-19 | 1997-07-24 | Bosch Gmbh Robert | Membrane-type sensor especially mass flow sensor |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6794981B2 (en) * | 1998-12-07 | 2004-09-21 | Honeywell International Inc. | Integratable-fluid flow and property microsensor assembly |
JP3545637B2 (en) * | 1999-03-24 | 2004-07-21 | 三菱電機株式会社 | Thermal flow sensor |
-
2008
- 2008-09-17 DE DE200810042150 patent/DE102008042150A1/en not_active Ceased
-
2009
- 2009-08-06 WO PCT/EP2009/060187 patent/WO2010031639A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19524634A1 (en) | 1995-07-06 | 1997-01-09 | Bosch Gmbh Robert | Device for measuring the mass of a flowing medium |
DE19601791A1 (en) | 1996-01-19 | 1997-07-24 | Bosch Gmbh Robert | Membrane-type sensor especially mass flow sensor |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010042022A1 (en) | 2010-10-06 | 2012-04-12 | Robert Bosch Gmbh | Method of manufacturing sensor device for determining parameter of fluid medium flowing in flow pipe, involves forming recess in surface of circuit substrate such that inclined side wall of recess is extended to substrate surface |
DE102010042022B4 (en) | 2010-10-06 | 2022-12-15 | Robert Bosch Gmbh | Method for manufacturing a sensor device and sensor device manufactured by such a method |
DE102015217570B4 (en) | 2015-09-15 | 2021-10-07 | Vitesco Technologies Germany Gmbh | Vehicle control unit with integrated sensor and sensor support body |
Also Published As
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