DE102008056198A1

DE102008056198A1 - Mass flow sensor and motor vehicle with the mass flow sensor

Info

Publication number: DE102008056198A1
Application number: DE102008056198A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Dr. Knittel; Stefan Pesahl; Stephen Setescak
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2010-05-20
Anticipated expiration: 2028-11-07
Also published as: WO2010052138A1; EP2356409A1; JP2012507730A; DE102008056198B4; CN102209885A; KR20110082045A; JP5312603B2; CN102209885B; KR101642142B1

Abstract

Massenstromsensor (LMM), aufweisend zumindest ein Sensorelement (SU). Ferner weist der Massenstromsensor (LMM) einen Sensorchip (CHP1) auf, der eine erste und eine gegenüberliegende zweite Chipseite (CHP1_1, CHP1_2) aufweist. Auf der ersten Chipseite (CHP1_1) ist das zumindest eine Sensorelement (SU) und auf der zweiten Chipseite (CHP1_2) ist zumindest ein elektrischer Kontakt (SP) angeordnet. Der zumindest eine elektrische Kontakt (SP) ist mittels zumindest einer elektrischen Verbindung (CP1, V, SCP) mit dem zumindest einen Sensorelement (SU) elektrisch gekoppelt. Der Massenstromsensor (LMM) weist ein Sensorträgerelement (LF) auf, das zumindest eine elektrische Leitung (CP2) und zumindest einen elektrischen Kontaktbereich (CA) aufweist, der mit der zumindest einen elektrischen Leitung (CP2) elektrisch gekoppelt ist. Der Sensorchip (CHP1) ist derart auf dem Sensorträgerelement (LF) angeordnet, dass der zumindest eine elektrische Kontakt (SP) auf der zweiten Chipseite (CHP1_2) des Sensorchips (CHP1) mit dem zumindest einen elektrischen Kontaktbereich (CA) des Sensorträgerelementes (LF) elektrisch gekoppelt ist.Mass flow sensor (LMM), comprising at least one sensor element (SU). Furthermore, the mass flow sensor (LMM) has a sensor chip (CHP1) which has a first and an opposite second chip side (CHP1_1, CHP1_2). On the first chip side (CHP1_1), this is at least one sensor element (SU) and on the second chip side (CHP1_2) at least one electrical contact (SP) is arranged. The at least one electrical contact (SP) is electrically coupled to the at least one sensor element (SU) by means of at least one electrical connection (CP1, V, SCP). The mass flow sensor (LMM) has a sensor carrier element (LF) which has at least one electrical line (CP2) and at least one electrical contact region (CA) which is electrically coupled to the at least one electrical line (CP2). The sensor chip (CHP1) is arranged on the sensor carrier element (LF) such that the at least one electrical contact (SP) on the second chip side (CHP1_2) of the sensor chip (CHP1) is connected to the at least one electrical contact region (CA) of the sensor carrier element (LF). is electrically coupled.

Description

Die Erfindung betrifft einen Massenstromsensor und insbesondere einen Massenstromsensor für einen Luftmassensensor für ein Kraftfahrzeug.The The invention relates to a mass flow sensor and more particularly to a Mass flow sensor for an air mass sensor for a motor vehicle.

Massenstromsensoren sind geeignet zum Erfassen eines Massenstroms eines Fluids in einem Strömungskanal. Ein derartiger Strömungskanal kann beispielsweise ein Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine sein. Abhängig von dem durch den Massenstromsensor erfassten Massenstrom können Diagnosen beispielsweise des Betriebs der Brennkraftmaschine durchgeführt werden als auch eine Steuerung der Brennkraftmaschine erfolgen. Zu diesen Zwecken ist ein auch unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen zuverlässiges und möglichst präzises Erfassen des tatsächlichen Massenstroms wichtig.Mass flow sensors are suitable for detecting a mass flow of a fluid in a flow channel. Such a flow channel, for example, an intake an internal combustion engine. Depending on the mass flow sensor detected mass flow can diagnoses example of the Operation of the internal combustion engine can be performed as also a control of the internal combustion engine done. For these purposes is a reliable even under different operating conditions and as accurate as possible to capture the actual Mass flow important.

DE 197 24 659 A1 offenbart eine Massenstromsensorvorrichtung, die ein Sensorelement umfasst. Das Sensorelement ist auf einem eigenen Chip angeordnet und integriert. Ferner ist eine Auswerteelektronik offenbart, die separat ausgebildet ist, aber mit der Sensoreinheit elektrisch gekoppelt ist. DE 197 24 659 A1 discloses a mass flow sensor device comprising a sensor element. The sensor element is arranged and integrated on a separate chip. Furthermore, a transmitter is disclosed, which is formed separately, but is electrically coupled to the sensor unit.

DE 42 19 454 C2 offenbart eine Massenstromsensorvorrichtung mit einem Messchip, der mittels Bonddrähten mit anderen Schaltkreisen elektrisch gekoppelt ist. Ferner ist eine Wandung der Massenstromsensorvorrichtung derart mit dem Messchip in Kontakt, dass ein Anschlussbereich auf dem Messchip von dem Strömungskanal, in dem ein Sensorelement des Messchips angeordnet ist, räumlich getrennt ist. DE 42 19 454 C2 discloses a mass flow sensor device having a measuring chip electrically coupled to other circuits by bonding wires. Furthermore, a wall of the mass flow sensor device is in contact with the measuring chip such that a connection region on the measuring chip is spatially separated from the flow channel in which a sensor element of the measuring chip is arranged.

Die Aufgabe der Erfindung ist, einen Massenstromsensor und ein Kraftfahrzeug mit dem Massenstromsensor anzugeben, der bzw. das besonders zuverlässig betreibbar ist.The The object of the invention is a mass flow sensor and a motor vehicle specify with the mass flow sensor, the or the most reliable is operable.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is solved by the characteristics of the independent Claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem ersten Aspekt aus durch einen Massenstromsensor, der zumindest ein Sensorelement aufweist, mittels dessen ein Massenstrom eines Fluidstroms erfassbar ist. Ferner weist der Massenstromsensor einen Sensorchip auf, der eine erste Chipseite und eine zweite gegenüberliegende Chipseite aufweist. Auf der ersten Chipseite ist das zumindest eine Sensorelement und auf der zweiten Chipseite ist zumindest ein elektrischer Kontakt angeordnet. Der zumindest eine elektrische Kontakt ist mittels zumindest einer elektrischen Verbindung mit dem zumindest einen Sensorelement elektrisch gekoppelt. Der Massenstromsensor weist ferner ein Sensorträgerelement auf, das zumindest eine elektrische Leitung und zumindest einen elektrischen Kontaktbereich aufweist. Der elektrische Kontaktbereich ist mit der zumindest einen elektrischen Leitung elektrisch gekoppelt. Der Sensorchip ist derart auf dem Sensorträgerelement angeordnet, dass der zumindest eine elektrische Kontakt auf der zweiten Chipseite des Sensorchips mit dem zumindest einen elektrischen Kontaktbereich des Sensorträgerelementes elektrisch gekoppelt ist. Dies hat den Vorteil, dass der Massenstromsensor dadurch besonders robust und zuverlässig ausgebildet ist, um den Massenstrom des Fluidstromes zu ermitteln. Das Fluid kann als ein Gas oder eine Flüssigkeit ausgebildet sein. Das Fluid ist insbesondere Luft, so dass der Massenstromsensor insbesondere in einem Luftmassensensor nutzbar ist. Die elektrische Leitung kann beispielsweise als eine auf dem Sensorträgerelement aufgebrachte Leiterbahn, so z. B. als eine aufgeklebte Leiterbahn, ausgebildet sein. Der Sensorchip ist typischerweise in einem Strömungskanal angeordnet und in diesem dem Fluidstrom aussetzbar. Dabei ist vorzugsweise eine Wandung als Medientrennung vorgesehen, die derart angeordnet ist, dass ein Teil des Massenstromsensors, so z. B. der Sensorchip, dem Strömungskanal zugeordnet ist, während ein ande rer Teil des Massenstromsensors von dem Strömungskanal räumlich getrennt ist. Die Wandung kann aufgrund der elektrischen Kopplung des Sensorelementes mit der elektrischen Leitung des Sensorträgerelementes besonders zuverlässig ausgebildet werden. Insbesondere kann der Massenstromsensor besonders zuverlässig betrieben werden, da keine freiverlaufenden elektrischen Drähte, so z. B. Bonddrähte, vorhanden sind, die durch die Wandung beschädigt werden könnten. Aufgrund der Anordnung des zumindest einen elektrischen Kontaktes auf der zweiten Chipseite des Sensorchips, ist auch der elektrische Kontakt und der elektrische Kontaktbereich vor Feuchtigkeit und Partikeln, die im Fluidstrom transportiert werden, geschützt.The Invention is characterized according to a first aspect from by a mass flow sensor, the at least one sensor element by means of which a mass flow of a fluid flow can be detected is. Furthermore, the mass flow sensor has a sensor chip which a first chip side and a second opposite one Chip side has. On the first chip side that is at least one Sensor element and on the second chip side is at least one electrical Contact arranged. The at least one electrical contact is by means of at least one electrical connection with the at least one sensor element electrically coupled. The mass flow sensor also has a sensor carrier element, the at least one electrical line and at least one electrical Has contact area. The electrical contact area is with the at least one electrical line electrically coupled. The sensor chip is arranged on the sensor carrier element such that the at least one electrical contact on the second chip side the sensor chip with the at least one electrical contact area the sensor carrier element is electrically coupled. This has the advantage that the mass flow sensor thereby particularly robust and is designed to reliably reduce the mass flow of the Fluid flow to determine. The fluid may be in the form of a gas or a gas Be formed liquid. The fluid is in particular Air, so that the mass flow sensor in particular in an air mass sensor is usable. The electrical line can be used as an example on the sensor carrier element applied conductor track, so z. B. as a glued trace, be formed. The sensor chip is typically arranged in a flow channel and in this the fluid flow exposable. In this case, preferably, a wall provided as a media separation, which is arranged such that a Part of the mass flow sensor, such. B. the sensor chip associated with the flow channel while another part of the mass flow sensor of the flow channel is spatially separated. The Wall can be due to the electrical coupling of the sensor element with the electrical line of the sensor support element be designed to be particularly reliable. In particular, can the mass flow sensor are operated particularly reliably, because no free-running electrical wires, such. B. Bonding wires, are present, which are damaged by the wall could become. Due to the arrangement of the at least one electrical contact on the second chip side of the sensor chip, is also the electrical contact and the electrical contact area from moisture and particles that are transported in the fluid stream be protected.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts umfasst die elektrische Verbindung eine elektrische Durchkontaktierung durch den Sensorchip von der ersten Chipseite zu der zweiten Chipseite. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige elektrische Verbindung zwischen dem zumindest einen Sensorelement und dem zumindest einen elektrischen Kontakt. Vorzugsweise ist die zumindest eine elektrische Durchkontaktierung direkt mit dem zumindest einen elektrischen Kontakt elektrisch gekoppelt. Die elektrische Durchkontaktierung ist vorzugsweise als vertikale elektrische Durchkontaktierung ausgebildet. Der zumindest eine elektrische Kontakt ist beispielsweise als Lotpunkt oder als elektrisch leitender Klebepunkt ausgebildet.In an advantageous embodiment of the first aspect comprises the electrical connection through an electrical feedthrough the sensor chip from the first chip side to the second chip side. This allows a particularly reliable electrical Connection between the at least one sensor element and the at least an electrical contact. Preferably, the at least one electrical via directly with the at least one electrical Contact electrically coupled. The electrical feedthrough is preferably formed as a vertical electrical feedthrough. The at least one electrical contact is for example as a soldering point or formed as an electrically conductive adhesive point.

Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem zweiten Aspekt aus durch einen Massenstromsensor, der zumindest ein Sensorelement aufweist, mittels dessen ein Massenstrom eines Fluidstromes ermittelbar ist. Der Massenstromsensor weist ferner ein Sensorträgerelement auf, das zumindest eine elektrische Leitung aufweist. Darüber hinaus weist der Massenstromsensor einen Sensorchip auf, der eine erste Chipseite und eine zweite gegenüberliegende Chipseite aufweist. Der Sensorchip ist mit seiner zweiten Chipseite mit dem Sensorträgerelement gekoppelt. Auf der ersten Chipseite ist das zumindest eine Sen sorelement angeordnet. Das zumindest eine Sensorelement ist mittels zumindest einer elektrischen Verbindung mit der zumindest einen elektrischen Leitung des Sensorträgerelementes elektrisch gekoppelt. Vorzugsweise erfolgt die elektrische Kontaktierung der zumindest einen elektrischen Verbindung mit der zumindest einen elektrischen Leitung des Sensorträgerelementes direkt neben einer Verbindungsstelle der zweiten Chipseite des Sensorchips mit dem Sensorträgerelement. Dies hat den Vorteil, dass der Massenstromsensor besonders zuverlässig betreibbar ist.The invention is characterized according to a second aspect by a mass flow sensor having at least one sensor element, by means of which a mass flow of a fluid flow can be determined. The mass flow sensor further has a sensor carrier element which has at least one electrical line. In addition, the mass flow sensor has a sensor chip, which has a first chip side and a second opposite chip side. The sensor chip is coupled with its second chip side with the sensor carrier element. On the first side of the chip that is arranged at least one sen sorelement. The at least one sensor element is electrically coupled to the at least one electrical line of the sensor carrier element by means of at least one electrical connection. The electrical contacting of the at least one electrical connection with the at least one electrical line of the sensor carrier element preferably takes place directly adjacent to a connection point of the second chip side of the sensor chip to the sensor carrier element. This has the advantage that the mass flow sensor is particularly reliable operable.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des ersten und zweiten Aspekts umfasst die zumindest eine elektrische Verbindung zumindest eine Oberflächenleiterbahn, die entlang einer Oberfläche des Sensorchips angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die elektrische Verbindung besonders einfach ausführbar ist. So kann die zumindest eine Oberflächenleiterbahn beispielsweise als zumindest eine auf die Oberfläche des Sensorchips aufgeklebte Leiterbahn ausgebildet sein. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass zumindest eine der zumindest einen elektrischen Verbindung die zumindest eine Oberflächenleiterbahn umfasst und zumindest eine weitere der zumindest einen elektrischen Verbindung die zumindest eine elektrische Durchkontaktierung umfasst.In an advantageous embodiment of the first and second aspects the at least one electrical connection comprises at least one Surface conductor running along a surface the sensor chip is arranged. This has the advantage that the electric Connection is particularly easy to carry out. So can the at least one surface conductor, for example, as at least one adhered to the surface of the sensor chip Track be formed. Basically it is too possible that at least one of the at least one electrical Connection comprising at least one surface trace and at least one more of the at least one electrical connection comprising at least one electrical feedthrough.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten und zweiten Aspekts weist der Massenstromsensor eine Auswerteeinheit auf, die mittels der zumindest einen elektrischen Leitung des Sensorträgerelementes mit dem zumindest einen Sensorelement elektrisch gekoppelt ist. Die Auswerteeinheit ist ausgebildet, mittels des zumindest einen Sensorelementes den Massenstrom des Fluidstromes zu ermitteln. Dies hat den Vorteil, dass die Wandung als Medientrennung aufgrund der elektrischen Kopplung des Sensorelementes mit der elektrischen Leitung des Sensorträgerelementes besonders einfach und zuverlässig ausgebildet werden kann. Insbesondere kann die Auswerteeinheit besonders zuverlässig von dem Strömungskanal räumlich getrennt werden und somit vor Feuchtigkeit und Partikeln in dem Fluidstrom geschützt werden.In a further advantageous embodiment of the first and second Aspect, the mass flow sensor has an evaluation unit which by means of the at least one electrical line of the sensor carrier element is electrically coupled to the at least one sensor element. The evaluation unit is formed by means of the at least one Sensor element to determine the mass flow of the fluid flow. This has the advantage that the wall as media separation due to the electrical coupling of the sensor element to the electrical line of the Sensor carrier element particularly simple and reliable can be trained. In particular, the evaluation unit can be special Reliable from the flow channel spatially be separated and thus from moisture and particles in the Fluid flow to be protected.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten und zweiten Aspekts ist das Sensorträgerelement als Leadframe ausgebildet. Beispielsweise ist das als Leadframe ausgebildete Sensorträgerelement als Blechstanzbauelement ausgebildet und weist bereits eine elektrische Leitfähigkeit auf. Dies hat den Vorteil, dass bereits das Sensorträgerelement als zumindest eine elektrische Leitung ausgebildet ist und zur elektrischen Kopplung des zumindest einen Sensorelementes mit vorzugsweise der Auswerteeinheit nutzbar ist.In a further advantageous embodiment of the first and second Aspect, the sensor support element is designed as a leadframe. By way of example, the sensor carrier element designed as a leadframe is designed as Blechstanzbauelement and already has an electrical Conductivity on. This has the advantage that already the Sensor support element as at least one electrical line is formed and the electrical coupling of the at least one Sensor element with preferably the evaluation is available.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten und zweiten Aspekts ist der erste Sensorchip zumindest als Teil einer Medientrennung ausgebildet. Die Medientrennung ist ausgebildet, die Auswerteeinheit von dem Fluidstrom räumlich zu trennen. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Ausführung der Medientrennung.In a further advantageous embodiment of the first and second Aspect is the first sensor chip at least as part of a media separation educated. The media separation is formed, the evaluation unit spatially separate from the fluid stream. this makes possible a particularly simple and inexpensive design the media separation.

Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem dritten Aspekt aus durch ein Kraftfahrzeug, das zumindest einen Massenstromsensor gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt aufweist. Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug eine Brennkraftmaschine auf. Dabei ist der zumindest eine Massenstromsensor vorzugsweise in einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine angeordnet und in diesem insbesondere während eines Betriebs der Brennkraftmaschine einem Luftstrom als Fluidstrom ausgesetzt.The Invention is characterized according to a third aspect from by a motor vehicle, the at least one mass flow sensor according to the first or second aspect. Preferably, the motor vehicle has an internal combustion engine. In this case, the at least one mass flow sensor is preferably in one Intake tract of the internal combustion engine arranged and in this particular during an operation of the internal combustion engine an air flow exposed as a fluid stream.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:embodiments The invention are described in more detail below with reference to the schematic drawings explained. Show it:

1 eine erste Ausführungsform eines Massenstromsensors im Querschnitt, 1 A first embodiment of a mass flow sensor in cross section,

2 eine zweite Ausführungsform eines Massenstromsensors im Querschnitt, 2 A second embodiment of a mass flow sensor in cross section,

3 ein Massenstromsensor als Teil einer Medientrennung im Querschnitt. 3 a mass flow sensor as part of a media separation in cross section.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.elements the same construction or function are cross-figurative marked with the same reference numerals.

In 1 ist eine erste Ausführungsform eines Massenstromsensors LMM im Querschnitt dargestellt. Der Massenstromsensor LMM kann beispielsweise in einem Luftmassensensor in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein. Der Massenstromsensor LMM ist zumindest teilweise in einem Strömungskanal FC angeordnet und in diesem einem Fluidstrom FF, so z. B. einem Luftstrom, aussetzbar. Der Strömungskanal FC ist beispielsweise als Bypasskanal eines Gehäusekörpers ausgebildet, der mit dem Massenstromsensor LMM beispielsweise Bestandteil einer Massenstromsensorvorrichtung ist, z. B. des Luftmassensensors, die vorzugsweise stromabwärts zu einem Luftfilter in einem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.In 1 a first embodiment of a mass flow sensor LMM is shown in cross section. The mass flow sensor LMM can be arranged for example in an air mass sensor in a motor vehicle. The mass flow sensor LMM is at least partially disposed in a flow channel FC and in this a fluid flow FF, such. B. a stream of air, interchangeable. The flow channel FC is formed, for example, as a bypass channel of a housing body, which is for example part of a mass flow sensor device with the mass flow sensor LMM, z. B. the air mass sensor, preferably downstream to an air filter in an intake tract of an internal combustion engine of the motor vehicle is arranged.

Eine Strömungsrichtung des Fluidstromes FF in dem Strömungskanal FC ist in 1 senkrecht in die Figurenebene hinein verlaufend.A flow direction of the fluid flow FF in the flow channel FC is in 1 running vertically into the plane of the figure.

Der Massenstromsensor LMM weist einen ersten Sensorchip CHP1, so z. B. einen Silizium-Chip, auf, der eine erste und eine zweite Chipseite CHP1_1, CHP1_2 umfasst. Auf der ersten Chipseite CHP1_1 ist ein Sensorelement SU angeordnet, insbesondere integriert. Das Sensorelement SU umfasst eine Membran M auf der beispielsweise ein oder mehrere Temperatursensoren TS angeordnet sind. Der erste Sensorchip CHP1 ist ausgebildet und vorgesehen, in dem Strömungskanal FC angeordnet zu werden und mit seiner ersten Chipseite CHP1_1 dem Fluidstrom FF ausgesetzt zu sein. Die zweite Chipseite CHP1_2 ist jedoch dem Fluidstrom abgewandt angeordnet und diesem nicht ausgesetzt. Mittels des Sensorelementes SU ist ein Massenstrom des Fluid stromes FF erfassbar. Der erste Sensorchip CHP1 weist ferner eine elektrische Durchkontaktierung V auf, die in der 1 vertikal durch den ersten Sensorchip CHP1 von der ersten zu der zweiten Chipseite CHP1_1, CHP1_2 verläuft. Die elektrische Durchkontaktierung V ist beispielsweise als eine Kupfersäule (Copper Pillar Bump) in dem ersten Sensorchip CHP1 ausgebildet. Alternativ kann die elektrische Durchkontaktierung V aber auch als Lotkugel (Solder Ball Bump) oder als eine andere einem Fachmann bekannte Ausführung ausgebildet sein. Die elektrische Durchkontaktierung V ist auf der ersten Chipseite CHP1_1 des ersten Sensorchips CHP1 mit einem ersten Ende einer ersten elektrischen Leitung CP1 elektrisch gekoppelt. Ein zweites Ende der ersten elektrischen Leitung CP1 ist mit dem Temperatursensor TS des Sensorelementes SU elektrisch gekoppelt. Grundsätzlich können auch andere oder zusätzliche Bauelemente auf der Membran M des Sensorelementes SU angeordnet sein und mit weiteren ersten elektrischen Leitungen CP1 elektrisch gekoppelt sein. Die zumindest eine erste elektrische Leitung CP1 ist beispielsweise als eine integrierte Leiterbahn auf dem ersten Sensorchip CHP1 ausgebildet. Im Bereich der zweiten Chipseite CHP1_2 des ersten Sensorchips CHP1 ist die elektrische Durchkontaktierung V mit einem elektrischen Kontakt SP elektrisch gekoppelt. Der elektrische Kontakt SP ist beispielsweise als ein Lotpunkt oder ein elektrisch leitender Klebepunkt ausgebildet. Auch andere dem Fachmann bekannte elektrische Kontakte SP sind verwendbar.The mass flow sensor LMM has a first sensor chip CHP1, such. A silicon chip including first and second chip sides CHP1_1, CHP1_2. On the first chip side CHP1_1 a sensor element SU is arranged, in particular integrated. The sensor element SU comprises a membrane M on which, for example, one or more temperature sensors TS are arranged. The first sensor chip CHP1 is designed and intended to be arranged in the flow channel FC and to be exposed with its first chip side CHP1_1 to the fluid flow FF. However, the second chip side CHP1_2 is arranged facing away from the fluid flow and not exposed to this. By means of the sensor element SU, a mass flow of the fluid flow FF can be detected. The first sensor chip CHP1 also has an electrical feed-through V, which in the 1 vertically through the first sensor chip CHP1 from the first to the second chip side CHP1_1, CHP1_2. The electrical via V is formed, for example, as a copper pillar (Copper Pillar Bump) in the first sensor chip CHP1. Alternatively, the electrical feedthrough V can also be designed as a solder ball (solder ball bump) or as another embodiment known to a person skilled in the art. The electrical via V is electrically coupled to a first end of a first electrical lead CP1 on the first chip side CHP1_1 of the first sensor chip CHP1. A second end of the first electrical line CP1 is electrically coupled to the temperature sensor TS of the sensor element SU. In principle, other or additional components can also be arranged on the membrane M of the sensor element SU and can be electrically coupled to further first electrical lines CP1. The at least one first electrical line CP1 is designed, for example, as an integrated conductor track on the first sensor chip CHP1. In the region of the second chip side CHP1_2 of the first sensor chip CHP1, the electrical feedthrough V is electrically coupled to an electrical contact SP. The electrical contact SP is formed, for example, as a soldering point or an electrically conductive adhesive point. Other electrical contacts SP known to the person skilled in the art can also be used.

Der erste Sensorchip CHP1 kann auch mehr als eine elektrische Durchkontaktierung V und mehr als eine erste elektrische Leitung CP1 aufweisen.Of the first sensor chip CHP1 can also do more than one electrical feedthrough V and more than a first electrical line CP1.

Alternativ oder zusätzlich zu der elektrischen Durchkontaktierung V kann die jeweilige erste elektrische Leitung CP1 auch mit ihrem jeweils ersten Ende mit einer Oberflächenleiterbahn SCP elektrisch gekoppelt sein, die entlang einer Oberfläche des ersten Sensorchips CHP1 angeordnet ist (gepunktet dargestellt in 1). Grundsätzlich ist es auch möglich, dass bei mehreren ersten elektrischen Leitungen CP1, zumindest eine der zumindest einen ersten elektrischen Leitung CP1 mit zumindest einer Oberflächenleiterbahn SCP elektrisch gekoppelt ist, während zumindest eine andere der zumindest einen ersten elektrischen Leitung CP1 mit der zumindest einen elektrischen Durchkontaktierung V elektrisch gekoppelt ist.As an alternative or in addition to the electrical feedthrough V, the respective first electrical line CP1 can also be electrically coupled with its respective first end to a surface conductor track SCP which is arranged along a surface of the first sensor chip CHP1 (shown dotted in FIG 1 ). In principle, it is also possible that in the case of a plurality of first electrical lines CP1, at least one of the at least one first electrical line CP1 is electrically coupled to at least one surface conductor track SCP, while at least one other of the at least one first electrical line CP1 is connected to the at least one electrical feedthrough V is electrically coupled.

Die erste elektrische Leitung CP1 und die elektrische Durchkontaktierung V und/oder die Oberflächenleiterbahn SCP können als eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Chipseite CHP1_1 und der zweiten Chipseite CHP1_2 des ersten Sensorchips CHP1 bezeichnet werden, die das Sensorelement SU mit dem zumindest einen elektrischen Kontakt SP auf der zweiten Chipseite CHP1_2 des ersten Sensorchips CHP1 elektrisch koppelt.The first electrical line CP1 and the electrical feedthrough V and / or the surface trace SCP can as an electrical connection between the first chip side CHP1_1 and the second chip side CHP1_2 of the first sensor chip CHP1 be the sensor element SU with the at least one electrical contact SP on the second chip side CHP1_2 of the first sensor chip CHP1 electrically coupled.

Der Massenstromsensor LMM weist ferner ein Sensorträgerelement LF auf, das vorzugsweise als Leadframe ausgebildet ist. Das als Leadframe ausgebildete Sensorträgerelement LF ist beispielsweise als Blechstanzbauelement ausgebildet und weist von sich aus bereits eine elektrische Leitfähigkeit auf. Alternativ kann das Sensorträgerelement LF aber auch als Leiterplatte ausgebildet sein. Das Sensorträgerelement LF weist zumindest eine zweite elektrische Leitung CP2 auf, die im Falle des Leadframes als das Leadframe selbst ausgebildet ist. Ist das Sensorträgerelement LF als Leiterplatte ausgebildet, ist die zumindest eine zweite elektrische Leitung CP2 beispielsweise als eine aufgeklebte Leiterbahn ausgebildet. Das Sensorträgerelement LF weist zumindest einen elektrischen Kontaktbereich CA auf, der mit einem Ende der zumindest einen zweiten elektrischen Leitung CP2 elektrisch gekoppelt ist.Of the Mass flow sensor LMM also has a sensor support element LF, which is preferably designed as a leadframe. That as Leadframe trained sensor support element LF is, for example designed as Blechstanzbauelement and already has by itself an electrical conductivity. Alternatively, the Sensor carrier element LF but also designed as a printed circuit board be. The sensor carrier element LF has at least a second electrical Line CP2 on, which in the case of the leadframe as the leadframe itself is trained. Is the sensor carrier element LF as a printed circuit board formed, which is at least a second electrical line CP2 formed, for example, as a glued trace. The Sensor carrier element LF has at least one electrical Contact area CA on, with one end of at least one second electrical Line CP2 is electrically coupled.

Der erste Sensorchip CHP1 ist vorzugsweise mittels eines Klebers AD mit seiner zweiten Chipseite CHP1_2 mit dem Sensorträgerelement LF gekoppelt. Der Kleber AD ist vorzugsweise elektrisch nichtleitend ausgebildet. Der erste Sensorchip CHP1 ist derart auf dem Sensorträgerelement LF angeordnet, dass der zumindest eine elektrische Kontakt SP auf der zweiten Chipseite CHP1_2 des ersten Sensorchips CHP1 mit dem zumindest einen elektrischen Kontaktbereich CA des Sensorträgerelementes LF elektrisch gekoppelt ist, wobei der Kleber AD in diesem Bereich vorzugsweise nicht aufgetragen ist. Die elektrische Kopplung kann beispielsweise mittels des Lotpunktes oder mittels des elektrisch leitenden Klebepunktes erfolgen.Of the first sensor chip CHP1 is preferably by means of an adhesive AD with its second chip side CHP1_2 with the sensor support element LF coupled. The adhesive AD is preferably electrically non-conductive educated. The first sensor chip CHP1 is thus on the sensor carrier element LF arranged that the at least one electrical contact SP on the second chip side CHP1_2 of the first sensor chip CHP1 with the at least an electrical contact area CA of the sensor support element LF is electrically coupled, with the adhesive AD in this area preferably not applied. The electrical coupling can for example, by means of the solder point or by means of the electric conductive adhesive point.

Vorzugsweise weist der Massenstromsensor LMM einen zweiten Sensorchip CHP2 auf, der beispielsweise auch als Silizium-Chip ausgebildet ist. Der zweite Sensorchip CHP2 weist eine Auswerteeinheit auf, so z. B. eine integrierte Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit auf dem zweiten Sensorchip CHP2 ist mit einem weiteren Ende der zumindest einen zweiten elektrischen Leitung CP2 des Sensorträgerelementes LF elektrisch gekoppelt und somit mit der Sensoreinheit SU auf dem ersten Sensorchip CHP1. Die Auswerteeinheit des zweiten Sensorchips CHP2 ist ausgebildet, mittels des Sensorelementes SU ein Sensorsignal, das repräsentativ ist für den ermittelten Massenstrom des Fluidstromes FF, zu ermitteln und ausgangsseitig zur Verfügung zu stellen.Preferably the mass flow sensor LMM has a second sensor chip CHP2, which is for example designed as a silicon chip. The second Sensor chip CHP2 has an evaluation unit, such. B. an integrated Evaluation. The evaluation unit on the second sensor chip CHP2 is connected to another end of the at least one second electrical Line CP2 of the sensor carrier element LF electrically coupled and thus with the sensor unit SU on the first sensor chip CHP1. The evaluation unit of the second sensor chip CHP2 is designed by means of the sensor element SU, a sensor signal representative is for the determined mass flow of the fluid flow FF, be determined and provided on the output side.

Der Massenstromsensor LMM weist den ersten und zweiten Sensorchip CHP1, CHP2 auf und ist somit als Zweichipsensor ausgebildet. Der erste Sensorchip CHP1 ist während eines Betriebs der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs dem Fluidstrom FF ausgesetzt. Der zweite Sensorchip CHP2 ist vorzugsweise auch während des Betriebs der Brennkraftmaschine nicht dem Fluidstrom FF ausgesetzt, da mit dem Fluidstrom FF mitgeführte Partikel sowie Feuchtigkeit zu einer Schädigung der Auswerteeinheit auf dem zweiten Sensorchip CHP2 führen könnten.Of the Mass flow sensor LMM has the first and second sensor chip CHP1, CHP2 and is thus designed as Zweichipsensor. The first Sensor chip CHP1 is during operation of the internal combustion engine of the motor vehicle exposed to the fluid flow FF. The second sensor chip CHP2 is preferably also during operation of the internal combustion engine not exposed to the fluid flow FF, as entrained with the fluid flow FF Particles and moisture damage the evaluation unit on the second sensor chip CHP2.

Der Gehäusekörper der Massenstromsensorvorrichtung weist eine Wandung W auf, die derart zwischen dem ersten und zweiten Sensorchip CHP1, CHP2 des Massenstromsensors LMM angeordnet ist, dass der zweite Sensorchip CHP2 von dem Strömungskanal FC räumlich getrennt ist. Die Wandung W ist vorzugsweise als Dichtlippe ausgebildet und an einer Kontaktstelle der Dichtlippe mit dem Sensorträgerelement LF mit diesem verklebt. Die Kontaktstelle ist im Bereich des Sensorträgerelementes LF, in dem die zumindest eine zweite elektrische Leitung CP2 verläuft. Aufgrund der in dem Sensorträgerelement LF integrierten oder auf dem Sensorträgerelement LF aufgebrachten zumindest einen zweiten elektrischen Leitung CP2 kann die Wandung W besonders geeignet mit dem Sensorträgerelement LF in Kontakt treten. Die Wandung W stellt eine Medientrennung dar, die ausgebildet ist, den Strömungskanal FC, in dem der erste Sensorchip CHP1 angeordnet ist, von dem zweiten Sensorchip CHP2 mit der Auswerteeinheit räumlich zu trennen. Insbesondere durch die Ausbildung der zumindest einen zweiten elektrischen Leitung CP2 des Sensorträgerelementes LF ist die Wandung W besonders einfach ausführbar, da keine freiverlaufende Bonddrähte oder sonstige freiverlaufende elektrische Leiter zwischen dem ersten und zweiten Sensorchip CHP1, CHP2 vorhanden sind. Dies hat ferner den Vorteil, dass die Massenstromsensorvorrichtung mit dem Massenstromsensor LMM besonders zuverlässig hergestellt und betrieben werden kann.Of the Housing body of the mass flow sensor device has a wall W, which in such a way between the first and second sensor chip CHP1, CHP2 of the mass flow sensor LMM is arranged that the second Sensor chip CHP2 of the flow channel FC spatially is disconnected. The wall W is preferably formed as a sealing lip and at a contact point of the sealing lip with the sensor support element LF glued to this. The contact point is in the region of the sensor carrier element LF, in which the at least one second electrical line CP2 extends. Due to the integrated in the sensor support element LF or at least applied to the sensor carrier element LF a second electrical line CP2, the wall W particularly suitable come into contact with the sensor support element LF. The wall W represents a media separation that is formed, the flow channel FC, in which the first sensor chip CHP1 is arranged, of the second Separate sensor chip CHP2 spatially with the evaluation unit. In particular, by the formation of the at least one second electrical line CP2 of the sensor support element LF, the wall W is particularly easy to carry out, as there are no free-running bonding wires or other free-running electrical conductors between the first and second sensor chip CHP1, CHP2 are present. This has further the advantage that the mass flow sensor device with the mass flow sensor LMM be manufactured and operated particularly reliable can.

In 2 ist eine zweite Ausführungsform des Massenstromsensors LMM im Querschnitt mit dem Sensorträgerelement LF und dem ersten und zweiten Sensorchip CHP1, CHP2 dargestellt. Der erste Sensorchip CHP1 ist mit seiner zweiten Chipseite CHP1_2 mit dem Sensorträgerelement LF gekoppelt, so z. B. mittels des Klebers AD. Das Sensorelement SU auf der ersten Chipseite CHP1_1 des ersten Sensorchips CHP1 ist mit dem zweiten Ende der zumindest einen ersten elektrischen Leitung CP1 elektrisch gekoppelt. Das Sensorelement SU, insbesondere zumindest eine Komponente des Sensorelementes SU, ist mit dem ersten Ende der zumindest einen ersten elektrischen Leitung CP1 mit der zumindest einen Oberflächenleiterbahn SCP elektrisch gekoppelt. Der zumindest eine elektrische Kontakt SP ist di rekt neben einer Verbindungsstelle des ersten Sensorchips CHP1 mit dem Sensorträgerelement LF angeordnet. Das Sensorträgerelement LF weist den elektrischen Kontaktbereich CA auf, der im Vergleich zu der 1 nicht unter der zweiten Chipseite CHP1_2 des ersten Sensorchips CHP1 angeordnet ist. Auch dadurch kann die Wandung W derart zwischen dem ersten und zweiten Sensorchip CHP1, CHP2 mit dem Sensorträgerelement LF in Kontakt treten, dass eine zuverlässige Medientrennung zwischen dem Fluidstrom FF und der Auswerteeinheit auf dem zweiten Sensorchip CHP2 gewährleistet ist.In 2 a second embodiment of the mass flow sensor LMM is shown in cross-section with the sensor carrier element LF and the first and second sensor chip CHP1, CHP2. The first sensor chip CHP1 is coupled with its second chip side CHP1_2 to the sensor carrier element LF, such. B. by means of the adhesive AD. The sensor element SU on the first chip side CHP1_1 of the first sensor chip CHP1 is electrically coupled to the second end of the at least one first electrical line CP1. The sensor element SU, in particular at least one component of the sensor element SU, is electrically coupled to the first end of the at least one first electrical line CP1 with the at least one surface conductor track SCP. The at least one electrical contact SP is arranged di rectly adjacent to a junction of the first sensor chip CHP1 with the sensor carrier element LF. The sensor carrier element LF has the electrical contact region CA, which in comparison to the 1 is not disposed under the second chip side CHP1_2 of the first sensor chip CHP1. This also allows the wall W to come into contact with the sensor carrier element LF between the first and second sensor chips CHP1, CHP2 in such a way that reliable media separation between the fluid flow FF and the evaluation unit on the second sensor chip CHP2 is ensured.

In 3 ist der Massenstromsensor LMM mit der Wandung W im Querschnitt dargestellt. Die Wandung W ist nicht in Kontakt mit der zumindest einen zweiten elektrischen Leitung CP2 des Sensorträgerelementes LF oder mit dem Sensorträgerelement LF. Die Wandung W ist vorzugsweise mit einer Seite der Wandung W in Kontakt mit einer Stirnseite FS des ersten Sensorchips CHP1. Die Stirnseite FS ist dem zweiten Sensorchip CHP2 zugewandt. Dadurch bildet der erste Sensorchip CHP1, insbesondere die Stirnseite FS des ersten Sensorchips CHP1, mit der Wandung W die Medientrennung zwischen dem ersten und zweiten Sensorchip CHP1, CHP2. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige und zugleich zuverlässige Ausführung des Massenstromsensors LMM, da die zumindest eine zweite elektrische Leitung CP2 des Sensorträgerelementes LF nicht in Kontakt ist mit der Wandung W und somit keine Gefahr einer Beschädigung der zumindest einen zweiten elektrischen Leitung CP2 des Sensorträgerelementes LF besteht.In 3 the mass flow sensor LMM is shown with the wall W in cross section. The wall W is not in contact with the at least one second electrical line CP2 of the sensor carrier element LF or with the sensor carrier element LF. The wall W is preferably in contact with a side of the wall W in contact with a front side FS of the first sensor chip CHP1. The front side FS faces the second sensor chip CHP2. As a result, the first sensor chip CHP1, in particular the front side FS of the first sensor chip CHP1, forms with the wall W the media separation between the first and second sensor chip CHP1, CHP2. This allows a particularly cost-effective and at the same time reliable embodiment of the mass flow sensor LMM, since the at least one second electrical line CP2 of the sensor carrier element LF is not in contact with the wall W and thus there is no risk of damaging the at least one second electrical line CP2 of the sensor carrier element LF.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

AD

Glue

CA

electrical contact area

CHP1

first sensor chip

CHP1_1

first chip side

CHP1_2

second chip side

CHP2

second sensor chip

CP1

first electric management

CP2

second electric management

FC

flow channel

FF

fluid flow

IT

front

LF

Sensor support element

LMM

Mass flow sensor

M

membrane

SCP

Surface conductor path

SP

electric contact

SU

sensor element

TS

temperature sensor

V

electrical via

W

wall

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19724659 A1 [0003]
- DE 4219454 C2 [0004]

Claims

Having mass flow sensor (LMM) - at least a sensor element (SU), by means of which a mass flow of a fluid flow (FF) is detectable, - a sensor chip (CHP1), the a first chip side (CHP1_1) and a second opposite one Chip side (CHP1_2), wherein on the first chip side (CHP1_1) the at least one sensor element (SU) and on the second chip side (CHP1_2) at least one electrical contact (SP) is arranged, wherein the at least one electrical contact (SP) by means of at least an electrical connection (CP1, V, SCP) with the at least one Sensor element (SU) is electrically coupled, - one Sensor carrier element (LF), the at least one electrical Line (CP2) and at least one electrical contact area (CA) which is connected to the at least one electrical line (CP2) is electrically coupled, wherein the sensor chip (CHP1) on such the sensor carrier element (LF) is arranged that the at least an electrical contact (SP) on the second chip side (CHP1_2) of the sensor chip (CHP1) with the at least one electrical contact region (CA) of the sensor carrier element (LF) is electrically coupled is.

Mass flow sensor (LMM) according to claim 1, wherein the electrical connection (CP1, V, SCP) an electrical feedthrough (V) through the sensor chip (CHP1) from the first chip side (CHP1_1) to the second chip side (CHP1_2).

Having mass flow sensor (LMM) - at least a sensor element (SU), by means of which a mass flow of a fluid flow (FF) is detectable, A sensor carrier element (LF), which has at least one electrical line (CP2), - one Sensor chip (CHP1), which has a first chip side (CHP1_1) and a second chip side opposite chip side (CHP1_2), wherein the Sensor chip (CHP1) with its second chip side (CHP1_2) with the Sensor carrier element (LF) is coupled, being on the first Chip side (CHP1_1) arranged the at least one sensor element (SU) is and this by means of at least one electrical connection (CP1, V, SCP) with the at least one electrical line (CP2) of the sensor carrier element (LF) is electrically coupled.

Mass flow sensor (LMM) according to claim 3, wherein the at least one electrical connection (CP1, V, SCP) at least a surface trace (SCP) extending along a Surface of the sensor chip (CHP1) is arranged.

Mass flow sensor (LMM) according to one of the preceding Claims, comprising an evaluation unit, by means of the at least one electrical line (CP2) of the sensor carrier element (LF) electrically coupled to the at least one sensor element (SU) is and is formed by means of the at least one sensor element (SU) to determine the mass flow of the fluid flow (FF).

Mass flow sensor (LMM) according to claim 5, wherein the first sensor chip (CHP1) at least as part of a media separation is formed, wherein the media separation is formed, the evaluation of spatially separate the fluid flow (FF).

Mass flow sensor (LMM) according to one of the preceding Claims in which the sensor carrier element (LF) is designed as a leadframe.

Motor vehicle with at least one mass flow sensor (LMM) according to one of claims 1 to 7th