WO2010052138A1 - Mass flow sensor and motor vehicle having the mass flow sensor - Google Patents

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WO2010052138A1
WO2010052138A1 PCT/EP2009/063980 EP2009063980W WO2010052138A1 WO 2010052138 A1 WO2010052138 A1 WO 2010052138A1 EP 2009063980 W EP2009063980 W EP 2009063980W WO 2010052138 A1 WO2010052138 A1 WO 2010052138A1
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sensor
chip
mass flow
chpl
electrical
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PCT/EP2009/063980
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Thorsten Knittel
Stefan Pesahl
Stephen Setescak
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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    • G01F15/185—Connecting means, e.g. bypass conduits

Definitions

  • the invention relates to a mass flow sensor and in particular to a mass flow sensor for an air mass sensor for a motor vehicle.
  • Mass flow sensors are suitable for detecting a mass flow of a fluid in a flow channel.
  • a flow channel may for example be an intake tract of an internal combustion engine.
  • diagnoses of, for example, the operation of the internal combustion engine can be carried out as well as a control of the internal combustion engine. For these purposes, a reliable and precise as possible detection of the actual mass flow is important even under different operating conditions.
  • 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.
  • a transmitter is disclosed, which is formed separately, but is electrically coupled to the sensor unit.
  • DE 42 19 454 C2 discloses a mass flow sensor device with a measuring chip, which is electrically coupled by means of bonding wires with other circuits. 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.
  • the object of the invention is to provide a mass flow sensor and a motor vehicle with the mass flow sensor, which can be operated particularly reliably.
  • the object is solved by the features of the independent claims.
  • Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
  • the invention is characterized according to a first aspect by a mass flow sensor which has at least one sensor element by means of which a mass flow of a fluid flow can be detected. Furthermore, the mass flow sensor has a sensor chip which has a first chip side and a second opposite chip side. On the first chip side, this is at least one sensor element and on the second chip side, at least one electrical contact is arranged. The at least one electrical contact is electrically coupled to the at least one sensor element by means of at least one electrical connection.
  • the mass flow sensor further has a sensor carrier element, which has at least one electrical line and at least one electrical contact region. The electrical contact region is electrically coupled to the at least one electrical line.
  • the sensor chip is arranged on the sensor carrier element such that the at least one electrical contact on the second chip side of the sensor chip is electrically coupled to the at least one electrical contact region of the sensor carrier element.
  • the fluid may be formed as a gas or a liquid.
  • the fluid is in particular air, so that the mass flow sensor can be used in particular in an air mass sensor.
  • the electrical line can, for example, as an applied on the sensor support element conductor track, such. B. as a glued trace, be formed.
  • the sensor chip is typically arranged in a flow channel and can be exposed to the fluid flow in it.
  • a wall is preferably provided as a media separation, which is arranged such that a part of the mass flow sensor, such. B. the sensor chip, the flow channel is assigned, while another Part of the mass flow sensor is spatially separated from the flow channel. Due to the electrical coupling of the sensor element to the electrical line of the sensor carrier element, the wall can be designed to be particularly reliable. In particular, the mass flow sensor can be operated particularly reliable because no free-running electrical wires, such. As bonding wires, are present, which could be damaged by the wall. Due to the arrangement of the at least one electrical contact on the second chip side of the sensor chip, the electrical contact and the electrical contact region is also protected from moisture and particles transported in the fluid flow.
  • the electrical connection comprises an electrical through-connection through 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 one electrical contact.
  • the at least one electrical through-connection is electrically coupled directly to the at least one electrical contact.
  • the electrical via is preferably formed as a vertical electrical feedthrough.
  • the at least one electrical contact is formed, for example, as a soldering point or as an electrically conductive adhesive point.
  • the invention is characterized according to a second aspect by a mass flow sensor which has 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.
  • 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 chip side, this is at least one sensor arranged 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.
  • the at least one electrical connection comprises at least one surface conductor track, which is arranged along a surface of the sensor chip.
  • the electrical connection is particularly simple executable.
  • the at least one surface conductor track can be formed, for example, as at least one printed conductor glued onto the surface of the sensor chip.
  • at least one of the at least one electrical connection comprises the at least one surface conductor track and at least one further of the at least one electrical connection comprises at least one electrical through-connection.
  • the mass flow sensor has an evaluation unit, which is electrically coupled to the at least one sensor element by means of the at least one electrical line of the sensor carrier element.
  • the evaluation unit is designed to determine the mass flow of the fluid flow by means of the at least one sensor element.
  • the sensor carrier element is designed as a leadframe.
  • the sensor carrier element designed as a leadframe is designed as a sheet metal stamping component and already has an electrical conductivity. This has the advantage that the sensor carrier element is already designed as at least one electrical line and can be used for the electrical coupling of the at least one sensor element with preferably the evaluation unit.
  • the first sensor chip is formed at least as part of a media separation.
  • the media separation is designed to spatially separate the evaluation unit from the fluid flow. This allows a particularly simple and cost-effective execution of the media separation.
  • the invention is characterized according to a third aspect by a motor vehicle having at least one mass flow sensor according to the first or second aspect.
  • the motor vehicle has an internal combustion engine.
  • the at least one mass flow sensor is preferably arranged in an intake tract of the internal combustion engine and, in particular during operation of the internal combustion engine, is exposed to an air flow as fluid flow therein.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a mass flow sensor in cross section
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a mass flow sensor in cross section
  • 3 shows a mass flow sensor as part of a media separation in cross section.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a mass flow sensor LMM is shown in cross section.
  • the mass flow sensor LMM for example, in an air mass sensor in a
  • 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.
  • the air mass sensor which is preferably arranged downstream of an air filter in an intake tract of an internal combustion engine of the motor vehicle.
  • a flow direction of the fluid flow FF in the flow channel FC is perpendicular in FIG. 1 into the plane of the figure.
  • the mass flow sensor LMM has a first sensor chip CHPL, such.
  • the sensor element SU comprises a membrane M on which, for example, one or more temperature sensors TS are arranged.
  • the first sensor chip CHPL is designed and provided to be arranged in the flow channel FC and to be exposed to the fluid flow FF with its first chip side CHP1_1.
  • the second chip side CHPl 2 is arranged facing away from the fluid flow and not exposed to this.
  • the first sensor chip CHPl also has an electrical feedthrough V which, in FIG.
  • the electrical through V is, for example, as a copper (copper pillar bump) formed in the first sensor chip CHPl.
  • 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 on the first chip side CHPl 1 of the first sensor chip CHPl to a first end of a first electrical line CPl.
  • a second end of the first electrical line CP1 is electrically coupled to the temperature sensor TS of the sensor element SU.
  • first electrical lines CPl can also be arranged on the membrane M of the sensor element SU and be electrically coupled to further first electrical lines CPl.
  • the at least one first electrical line CP1 is formed, for example, as an integrated conductor track on the first sensor chip CHPL.
  • 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 dot. Other electrical contacts SP known to the person skilled in the art can also be used.
  • the first sensor chip CHP1 can also have more than one electrical via V and more than one first electrical line CPI.
  • the respective first electrical line CP1 can also be electrically coupled with its respective first end to a surface conductor track SCP which extends along a first printed circuit
  • first sensor chip CHPl Surface of the first sensor chip CHPl is arranged (dotted lines in Figure 1). Basically it is too it is 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 electrically coupled to the at least one electrical via V. is.
  • the first electrical line CP1 and the electrical through-connection V and / or the surface trace SCP can be referred to as an electrical connection between the first chip side CHP1_1 and the second chip side CHP1_2 of the first sensor chip CHPL, which connects the sensor element SU to the at least one electrical contact SP electrically couples on the second chip side CHPl 2 of the first sensor chip CHPl.
  • the mass flow sensor LMM further has a sensor carrier element LF, which is preferably designed as a leadframe. Trained as a leadframe sensor carrier element LF is formed for example as a sheet metal stamping device and has by itself already an electrical conductivity. Alternatively, however, the sensor carrier element LF can also be designed as a printed circuit board.
  • the sensor carrier element LF has at least one second electrical line CP2, which in the case of the leadframe is designed as the leadframe itself. If the sensor carrier element LF is designed as a printed circuit board, the at least one second electrical line CP2 is designed, for example, as a glued-on conductor track.
  • the sensor carrier element LF has at least one electrical contact region CA, which is electrically coupled to one end of the at least one second electrical line CP2.
  • the first sensor chip CHPl is preferably coupled to the sensor carrier element LF by means of an encoder AD with its second chip side CHPL 2.
  • the adhesive AD is preferably formed electrically non-conductive.
  • the first sensor chip CHPl is arranged on the sensor carrier element LF such that the at least one electrical contact SP on the second chip side CHPL 2 of the first sensor chip CHPL is electrically coupled to the at least one electrical contact region CA of the sensor carrier element LF, the adhesive AD preferably being in this region not applied.
  • the electrical coupling can be effected, for example, by means of the soldering point or by means of the electrically conductive adhesive point.
  • the mass flow sensor LMM to a second sensor chip CHP2, which is for example formed as a silicon chip.
  • the second sensor chip CHP2 has an evaluation unit, such. B. an integrated evaluation unit.
  • the evaluation unit on the second sensor chip CHP2 is electrically coupled to a further end of the at least one second electrical line CP2 of the sensor carrier element LF and thus to the sensor unit SU on the first sensor chip CHPl.
  • the evaluation unit of the second sensor chip CHP2 is designed to determine, by means of the sensor element SU, a sensor signal which is representative of the determined mass flow of the fluid flow FF and to make it available on the output side.
  • the mass flow sensor LMM has the first and second sensor chip CHP1, CHP2 and is thus designed as a dual-chip sensor.
  • the first sensor chip CHPL is exposed to the fluid flow FF during operation of the internal combustion engine of the motor vehicle.
  • the second sensor chip CHP2 is preferably also not exposed to the fluid flow FF during operation of the internal combustion engine, since particles entrained with the fluid flow FF and moisture could damage the evaluation unit on the second sensor chip CHP2.
  • the housing body of the mass flow sensor device has a wall W, which between the first and second Sensor chip CHPl, CHP2 of the mass flow sensor LMM is arranged, that the second sensor chip CHP2 is spatially separated from the flow channel FC.
  • the wall W is preferably formed as a sealing lip and glued to a contact point of the sealing lip with the sensor carrier element LF with 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. Because of the at least one second electrical line CP2 integrated in the sensor carrier element LF or applied to the sensor carrier element LF, the wall W can come into contact with the sensor carrier element LF in a particularly suitable manner.
  • the wall W represents a media separation, which is designed to spatially separate the flow channel FC, in which the first sensor chip CHPl is arranged, from the second sensor chip CHP2 with the evaluation unit.
  • the wall W is particularly easy to carry out, since no free-running bonding wires or other free-running electrical conductors between the first and second sensor chip CHPl, CHP2 are present. This also has the advantage that the mass flow sensor device can be manufactured and operated particularly reliably with the mass flow sensor LMM.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the mass flow sensor LMM in cross section with the sensor carrier element LF and the first and second sensor chips CHP1, CHP2.
  • the first sensor chip CHPl is coupled with its second chip side CHP1_2 with the sensor carrier element LF, such. B. by means of the adhesive AD.
  • the sensor element SU on the first chip side CHPl 1 of the first sensor chip CHPl is electrically coupled to the second end of the at least one first electrical line CPl.
  • 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 di- arranged right next to a junction of the first sensor chip CHPl with the sensor carrier element LF.
  • the sensor carrier element LF has the electrical contact region CA, which, in comparison to FIG. 1, is not arranged below the second chip side CHPL 2 of the first sensor chip CHPL. 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.
  • FIG. 3 shows the mass flow sensor LMM 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 an end face FS of the first sensor chip CHPl.
  • the front side FS faces the second sensor chip CHP2.
  • 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 chips CHP1, CHP2.

Landscapes

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

The invention relates to a mass flow sensor (LMM) comprising at least one sensor element (SU). The mass flow sensor (LMM) further comprises a sensor chip (CHP1), which comprises a first and an opposite second chip side (CHP1_1, CHP1_2). The at least one sensor element (SU) is arranged on the first chip side (CHP1_1), and at least one electrical contact (SP) is arranged on the second chip side (CHP1_2). 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) comprises a sensor holder element (LF), which comprises at least one electrical line (CP2) and at least one electrical contact area (CA), which is electrically coupled to the at least one electrical line (CP2). The sensor chip (CHP1) is arranged on the sensor holder element (LF) in such a way that the at least one electrical contact (SP) on the second chip side (CHP1_2) of the sensor chip (CHP1) is electrically coupled to the at least one electrical contact area (CA) of the sensor holder element (LF).

Description

Beschreibungdescription
Massenstromsensor und Kraftfahrzeug mit dem MassenstromsensorMass flow sensor and motor vehicle with the mass flow sensor
Die Erfindung betrifft einen Massenstromsensor und insbesondere einen Massenstromsensor für einen Luftmassensensor für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a mass flow sensor and in particular to a mass flow sensor for an air mass sensor for a motor vehicle.
Massenstromsensoren sind geeignet zum Erfassen eines Massen- Stroms 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 may for example be an intake tract of an internal combustion engine. Depending on the mass flow detected by the mass flow sensor, diagnoses of, for example, the operation of the internal combustion engine can be carried out as well as a control of the internal combustion engine. For these purposes, a reliable and precise as possible detection of the actual mass flow is important even under different operating conditions.
DE 197 24 659 Al 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 with a measuring chip, which is electrically coupled by means of bonding wires with other circuits. 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. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object of the invention is to provide a mass flow sensor and a motor vehicle with the mass flow sensor, which can be operated particularly reliably. The object is solved by the features 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 Fluid- stroms 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 Sensor- element 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 e- lektrischen Kontaktbereich des Sensorträgerelementes elektrisch gekoppelt ist. Dies hat den Vorteil, dass der Massen- stromsensor 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 wer- den. 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 by a mass flow sensor which has at least one sensor element by means of which a mass flow of a fluid flow can be detected. Furthermore, the mass flow sensor has a sensor chip which has a first chip side and a second opposite chip side. On the first chip side, this is at least one sensor element and on the second chip side, at least one electrical contact is arranged. The at least one electrical contact is electrically coupled to the at least one sensor element by means of at least one electrical connection. The mass flow sensor further has a sensor carrier element, which has at least one electrical line and at least one electrical contact region. The electrical contact region is electrically coupled to the at least one electrical line. The sensor chip is arranged on the sensor carrier element such that the at least one electrical contact on the second chip side of the sensor chip is electrically coupled to the at least one electrical contact region of the sensor carrier element. This has the advantage that the mass flow sensor is thus made particularly robust and reliable in order to determine the mass flow of the fluid flow. The fluid may be formed as a gas or a liquid. The fluid is in particular air, so that the mass flow sensor can be used in particular in an air mass sensor. The electrical line can, for example, as an applied on the sensor support element conductor track, such. B. as a glued trace, be formed. The sensor chip is typically arranged in a flow channel and can be exposed to the fluid flow in it. In this case, a wall is preferably provided as a media separation, which is arranged such that a part of the mass flow sensor, such. B. the sensor chip, the flow channel is assigned, while another Part of the mass flow sensor is spatially separated from the flow channel. Due to the electrical coupling of the sensor element to the electrical line of the sensor carrier element, the wall can be designed to be particularly reliable. In particular, the mass flow sensor can be operated particularly reliable because no free-running electrical wires, such. As bonding wires, are present, which could be damaged by the wall. Due to the arrangement of the at least one electrical contact on the second chip side of the sensor chip, the electrical contact and the electrical contact region is also protected from moisture and particles transported in the fluid flow.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts um- fasst die elektrische Verbindung eine elektrische Durchkon- taktierung 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 Durchkontak- tierung 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 bei- spielsweise als Lotpunkt oder als elektrisch leitender Klebepunkt ausgebildet.In an advantageous embodiment of the first aspect, the electrical connection comprises an electrical through-connection through 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 one electrical contact. Preferably, the at least one electrical through-connection is electrically coupled directly to the at least one electrical contact. The electrical via is preferably formed as a vertical electrical feedthrough. The at least one electrical contact is formed, for example, as a soldering point or as an electrically conductive adhesive point.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem zweiten Aspekt aus durch einen Massenstromsensor, der zumindest ein Sensorele- ment aufweist, mittels dessen ein Massenstrom eines Fluid- stromes 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 zwei- te 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 which has 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 chip side, this is at least one sensor arranged 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 Ober- fläche 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 Durch- kontaktierung umfasst.In an advantageous embodiment of the first and second aspects, the at least one electrical connection comprises at least one surface conductor track, which is arranged along a surface of the sensor chip. This has the advantage that the electrical connection is particularly simple executable. Thus, the at least one surface conductor track can be formed, for example, as at least one printed conductor glued onto the surface of the sensor chip. In principle, it is also possible that at least one of the at least one electrical connection comprises the at least one surface conductor track and at least one further of the at least one electrical connection comprises at least one electrical through-connection.
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 Sen- sorelement 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 aspects, the mass flow sensor has an evaluation unit, which is electrically coupled to the at least one sensor element by means of the at least one electrical line of the sensor carrier element. The evaluation unit is designed to determine the mass flow of the fluid flow by means of the at least one sensor element. This has the advantage that the wall as a media separation due to the electrical coupling of the sensor element with the electrical line of the sensor support element can be formed particularly simple and reliable. In particular, the evaluation unit can be particularly reliable from the flow channel be spatially separated and thus protected from moisture and particles in the fluid stream.
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 zu- mindest eine elektrische Leitung ausgebildet ist und zur e- lektrischen Kopplung des zumindest einen Sensorelementes mit vorzugsweise der Auswerteeinheit nutzbar ist.In a further advantageous embodiment of the first and second aspects, the sensor carrier element is designed as a leadframe. For example, the sensor carrier element designed as a leadframe is designed as a sheet metal stamping component and already has an electrical conductivity. This has the advantage that the sensor carrier element is already designed as at least one electrical line and can be used for the electrical coupling of the at least one sensor element with preferably the evaluation unit.
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 aspects, the first sensor chip is formed at least as part of a media separation. The media separation is designed to spatially separate the evaluation unit from the fluid flow. This allows a particularly simple and cost-effective execution of the media separation.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem dritten Aspekt aus durch ein Kraftfahrzeug, das zumindest einen Massenstromsen- sor 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 by a motor vehicle having 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 arranged in an intake tract of the internal combustion engine and, in particular during operation of the internal combustion engine, is exposed to an air flow as fluid flow therein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings. Show it:
Figur 1 eine erste Ausführungsform eines Massenstromsensors im Querschnitt,1 shows a first embodiment of a mass flow sensor in cross section,
Figur 2 eine zweite Ausführungsform eines Massenstromsensors im Querschnitt, Figur 3 ein Massenstromsensor als Teil einer Medientrennung im Querschnitt.FIG. 2 shows a second embodiment of a mass flow sensor in cross section, 3 shows 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 of the same construction or function are identified across the figures with the same reference numerals.
In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform eines Massenstrom- sensors LMM im Querschnitt dargestellt. Der Massenstromsensor LMM kann beispielsweise in einem Luftmassensensor in einem1 shows a first embodiment of a mass flow sensor LMM is shown in cross section. The mass flow sensor LMM, for example, in an air mass sensor in a
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 Bypass- kanal eines Gehäusekörpers ausgebildet, der mit dem Massenstromsensor LMM beispielsweise Bestandteil einer Massenstrom- sensorvorrichtung ist, z. B. des Luftmassensensors, die vorzugsweise stromabwärts zu einem Luftfilter in einem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.Be arranged 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, which is preferably arranged downstream of an air filter in an intake tract of an internal combustion engine of the motor vehicle.
Eine Strömungsrichtung des Fluidstromes FF in dem Strömungskanal FC ist in Figur 1 senkrecht in die Figurenebene hinein verlaufend.A flow direction of the fluid flow FF in the flow channel FC is perpendicular in FIG. 1 into the plane of the figure.
Der Massenstromsensor LMM weist einen ersten Sensorchip CHPl, so z. B. einen Silizium-Chip, auf, der eine erste und eine zweite Chipseite CHP1_1, CHP1_2 umfasst. Auf der ersten Chipseite CHPl 1 ist ein Sensorelement SU angeordnet, insbesonde- re integriert. Das Sensorelement SU umfasst eine Membran M auf der beispielsweise ein oder mehrere Temperatursensoren TS angeordnet sind. Der erste Sensorchip CHPl ist ausgebildet und vorgesehen, in dem Strömungskanal FC angeordnet zu werden und mit seiner ersten Chipseite CHP1_1 dem Fluidstrom FF aus- gesetzt zu sein. Die zweite Chipseite CHPl 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 CHPl weist ferner eine elektrische Durchkontaktierung V auf, die in der Figur 1 vertikal durch den ersten Sensorchip CHPl von der ersten zu der zweiten Chipseite CHP1_1, CHP1_2 verläuft. Die elektri- sehe Durchkontaktierung V ist beispielsweise als eine Kupfersäule (Copper Pillar Bump) in dem ersten Sensorchip CHPl 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 CHPl 1 des ersten Sensorchips CHPl mit einem ersten Ende einer ersten elektrischen Leitung CPl elektrisch gekoppelt. Ein zweites Ende der ersten elektrischen Leitung CPl ist mit dem Temperatursensor TS des Sensorelementes SU elektrisch gekop- pelt. Grundsätzlich können auch andere oder zusätzliche Bauelemente auf der Membran M des Sensorelementes SU angeordnet sein und mit weiteren ersten elektrischen Leitungen CPl elektrisch gekoppelt sein. Die zumindest eine erste elektrische Leitung CPl ist beispielsweise als eine integrierte Leiter- bahn auf dem ersten Sensorchip CHPl ausgebildet. Im Bereich der zweiten Chipseite CHPl 2 des ersten Sensorchips CHPl ist die elektrische Durchkontaktierung V mit einem elektrischen Kontakt SP elektrisch gekoppelt. Der elektrische Kontakt SP ist beispielsweise als ein Lotpunkt oder ein elektrisch lei- tender Klebepunkt ausgebildet. Auch andere dem Fachmann bekannte elektrische Kontakte SP sind verwendbar.The mass flow sensor LMM has a first sensor chip CHPL, such. A silicon chip including first and second chip sides CHP1_1, CHP1_2. On the first chip side CHPL 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 CHPL is designed and provided to be arranged in the flow channel FC and to be exposed to the fluid flow FF with its first chip side CHP1_1. However, the second chip side CHPl 2 is arranged facing away from the fluid flow and not exposed to this. By means of the sensor element SU is a mass flow of the fluid Current FF detectable. The first sensor chip CHPl also has an electrical feedthrough V which, in FIG. 1, extends vertically through the first sensor chip CHPL from the first to the second chip side CHP1_1, CHP1_2. The electrical through V is, for example, as a copper (copper pillar bump) formed in the first sensor chip CHPl. 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 on the first chip side CHPl 1 of the first sensor chip CHPl to a first end of a first electrical line CPl. 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 be electrically coupled to further first electrical lines CPl. The at least one first electrical line CP1 is formed, for example, as an integrated conductor track on the first sensor chip CHPL. In the region of the second chip side CHPl 2 of the first sensor chip CHPl, 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 dot. Other electrical contacts SP known to the person skilled in the art can also be used.
Der erste Sensorchip CHPl kann auch mehr als eine elektrische Durchkontaktierung V und mehr als eine erste elektrische Lei- tung CPl aufweisen.The first sensor chip CHP1 can also have more than one electrical via V and more than one first electrical line CPI.
Alternativ oder zusätzlich zu der elektrischen Durchkontaktierung V kann die jeweilige erste elektrische Leitung CPl auch mit ihrem jeweils ersten Ende mit einer Oberflächenlei- terbahn SCP elektrisch gekoppelt sein, die entlang einerAs 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 extends along a first printed circuit
Oberfläche des ersten Sensorchips CHPl angeordnet ist (gepunktet dargestellt in Figur 1) . Grundsätzlich ist es auch möglich, dass bei mehreren ersten elektrischen Leitungen CPl, zumindest eine der zumindest einen ersten elektrischen Leitung CPl mit zumindest einer Oberflächenleiterbahn SCP elektrisch gekoppelt ist, während zumindest eine andere der zu- mindest einen ersten elektrischen Leitung CPl mit der zumindest einen elektrischen Durchkontaktierung V elektrisch gekoppelt ist.Surface of the first sensor chip CHPl is arranged (dotted lines in Figure 1). Basically it is too it is 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 electrically coupled to the at least one electrical via V. is.
Die erste elektrische Leitung CPl und die elektrische Durch- kontaktierung 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 CHPl bezeichnet werden, die das Sensorelement SU mit dem zumindest einen elektrischen Kontakt SP auf der zweiten Chipseite CHPl 2 des ersten Sensorchips CHPl elektrisch koppelt .The first electrical line CP1 and the electrical through-connection V and / or the surface trace SCP can be referred to as an electrical connection between the first chip side CHP1_1 and the second chip side CHP1_2 of the first sensor chip CHPL, which connects the sensor element SU to the at least one electrical contact SP electrically couples on the second chip side CHPl 2 of the first sensor chip CHPl.
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.The mass flow sensor LMM further has a sensor carrier element LF, which is preferably designed as a leadframe. Trained as a leadframe sensor carrier element LF is formed for example as a sheet metal stamping device and has by itself already an electrical conductivity. Alternatively, however, the sensor carrier element LF can also be designed as a printed circuit board. The sensor carrier element LF has at least one second electrical line CP2, which in the case of the leadframe is designed as the leadframe itself. If the sensor carrier element LF is designed as a printed circuit board, the at least one second electrical line CP2 is designed, for example, as a glued-on conductor track. The sensor carrier element LF has at least one electrical contact region CA, which is electrically coupled to one end of the at least one second electrical line CP2.
Der erste Sensorchip CHPl ist vorzugsweise mittels eines KIe- bers AD mit seiner zweiten Chipseite CHPl 2 mit dem Sensorträgerelement LF gekoppelt. Der Kleber AD ist vorzugsweise elektrisch nichtleitend ausgebildet. Der erste Sensorchip CHPl ist derart auf dem Sensorträgerelement LF angeordnet, dass der zumindest eine elektrische Kontakt SP auf der zweiten Chipseite CHPl 2 des ersten Sensorchips CHPl mit dem zumindest einen elektrischen Kontaktbereich CA des Sensorträ- gerelementes LF elektrisch gekoppelt ist, wobei der Kleber AD in diesem Bereich vorzugsweise nicht aufgetragen ist. Die e- lektrische Kopplung kann beispielsweise mittels des Lotpunktes oder mittels des elektrisch leitenden Klebepunktes erfolgen .The first sensor chip CHPl is preferably coupled to the sensor carrier element LF by means of an encoder AD with its second chip side CHPL 2. The adhesive AD is preferably formed electrically non-conductive. The first sensor chip CHPl is arranged on the sensor carrier element LF such that the at least one electrical contact SP on the second chip side CHPL 2 of the first sensor chip CHPL is electrically coupled to the at least one electrical contact region CA of the sensor carrier element LF, the adhesive AD preferably being in this region not applied. The electrical coupling can be effected, for example, by means of the soldering point or by means of the electrically 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 Auswerteein- heit. 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 CHPl . 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 to a second sensor chip CHP2, which is for example formed as a silicon chip. The second sensor chip CHP2 has an evaluation unit, such. B. an integrated evaluation unit. The evaluation unit on the second sensor chip CHP2 is electrically coupled to a further end of the at least one second electrical line CP2 of the sensor carrier element LF and thus to the sensor unit SU on the first sensor chip CHPl. The evaluation unit of the second sensor chip CHP2 is designed to determine, by means of the sensor element SU, a sensor signal which is representative of the determined mass flow of the fluid flow FF and to make it available on the output side.
Der Massenstromsensor LMM weist den ersten und zweiten Sensorchip CHPl, CHP2 auf und ist somit als Zweichipsensor ausgebildet. Der erste Sensorchip CHPl ist während eines Betriebs der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs dem Fluid- strom FF ausgesetzt. Der zweite Sensorchip CHP2 ist vorzugs- weise 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 .The mass flow sensor LMM has the first and second sensor chip CHP1, CHP2 and is thus designed as a dual-chip sensor. The first sensor chip CHPL is exposed to the fluid flow FF during operation of the internal combustion engine of the motor vehicle. The second sensor chip CHP2 is preferably also not exposed to the fluid flow FF during operation of the internal combustion engine, since particles entrained with the fluid flow FF and moisture could 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 CHPl, 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 Dicht- lippe 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 zumin- dest 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 CHPl 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 CHPl, CHP2 vorhanden sind. Dies hat ferner den Vorteil, dass die Massenstrom- sensorvorrichtung mit dem Massenstromsensor LMM besonders zuverlässig hergestellt und betrieben werden kann.The housing body of the mass flow sensor device has a wall W, which between the first and second Sensor chip CHPl, CHP2 of the mass flow sensor LMM is arranged, that the second sensor chip CHP2 is spatially separated from the flow channel FC. The wall W is preferably formed as a sealing lip and glued to a contact point of the sealing lip with the sensor carrier element LF with 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. Because of the at least one second electrical line CP2 integrated in the sensor carrier element LF or applied to the sensor carrier element LF, the wall W can come into contact with the sensor carrier element LF in a particularly suitable manner. The wall W represents a media separation, which is designed to spatially separate the flow channel FC, in which the first sensor chip CHPl is arranged, from the second sensor chip CHP2 with the evaluation unit. In particular, by the formation of the at least one second electrical line CP2 of the sensor carrier element LF, the wall W is particularly easy to carry out, since no free-running bonding wires or other free-running electrical conductors between the first and second sensor chip CHPl, CHP2 are present. This also has the advantage that the mass flow sensor device can be manufactured and operated particularly reliably with the mass flow sensor LMM.
In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsform des Massenstromsensors LMM im Querschnitt mit dem Sensorträgerelement LF und dem ersten und zweiten Sensorchip CHPl, CHP2 dargestellt. Der erste Sensorchip CHPl 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 CHPl 1 des ersten Sensorchips CHPl ist mit dem zweiten Ende der zumindest einen ersten elektrischen Leitung CPl elektrisch gekoppelt. Das Sensorelement SU, insbesondere zumindest eine Komponente des Sensorelementes SU, ist mit dem ers- ten Ende der zumindest einen ersten elektrischen Leitung CPl mit der zumindest einen Oberflächenleiterbahn SCP elektrisch gekoppelt. Der zumindest eine elektrische Kontakt SP ist di- rekt neben einer Verbindungsstelle des ersten Sensorchips CHPl mit dem Sensorträgerelement LF angeordnet. Das Sensorträgerelement LF weist den elektrischen Kontaktbereich CA auf, der im Vergleich zu der Figur 1 nicht unter der zweiten Chipseite CHPl 2 des ersten Sensorchips CHPl angeordnet ist. Auch dadurch kann die Wandung W derart zwischen dem ersten und zweiten Sensorchip CHPl, 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.FIG. 2 shows a second embodiment of the mass flow sensor LMM in cross section with the sensor carrier element LF and the first and second sensor chips CHP1, CHP2. The first sensor chip CHPl is coupled with its second chip side CHP1_2 with the sensor carrier element LF, such. B. by means of the adhesive AD. The sensor element SU on the first chip side CHPl 1 of the first sensor chip CHPl is electrically coupled to the second end of the at least one first electrical line CPl. 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 di- arranged right next to a junction of the first sensor chip CHPl with the sensor carrier element LF. The sensor carrier element LF has the electrical contact region CA, which, in comparison to FIG. 1, is not arranged below the second chip side CHPL 2 of the first sensor chip CHPL. 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 Figur 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 CHPl. Die Stirnseite FS ist dem zweiten Sensorchip CHP2 zugewandt. Dadurch bildet der erste Sensorchip CHPl, insbesondere die Stirnseite FS des ersten Sensorchips CHPl, mit der Wandung W die Medientrennung zwischen dem ersten und zweiten Sensorchip CHPl, CHP2. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige und zugleich zuverlässige Ausführung des Massen- stromsensors 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. FIG. 3 shows the mass flow sensor LMM 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 an end face FS of the first sensor chip CHPl. 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 chips CHP1, CHP2. This allows a particularly cost-effective and at the same time reliable design 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 no risk of damaging the at least one second electrical line CP2 of the sensor carrier element LF consists.

Claims

Patentansprüche claims
1. Massenstromsensor (LMM) aufweisend1. Mass flow sensor (LMM) having
- zumindest ein Sensorelement (SU) , mittels dessen ein Massenstrom eines Fluidstroms (FF) erfassbar ist,at least one sensor element (SU), by means of which a mass flow of a fluid flow (FF) can be detected,
- einen Sensorchip (CHPl), der eine erste Chipseite- A sensor chip (CHPl), the first chip side
(CHPl 1) und eine zweite gegenüberliegende Chipseite (CHP1_2) aufweist, wobei auf der ersten Chipseite (CHPl 1) das zumindest eine Sensorelement (SU) und auf der zweiten Chipseite (CHP1_2) zumindest ein elektrischer Kontakt (SP) angeordnet ist, wobei der zumindest eine elektrische Kontakt (SP) mittels zumindest einer elektrischen Verbindung (CPl, V, SCP) mit dem zumindest einen Sensorelement (SU) elektrisch gekoppelt ist, - ein Sensorträgerelement (LF) , das zumindest eine elektrische Leitung (CP2) und zumindest einen elektrischen Kontaktbereich (CA) aufweist, der mit der zumindest einen elektrischen Leitung (CP2) elektrisch gekoppelt ist, wobei der Sensorchip (CHPl) derart auf dem Sensorträger- element (LF) angeordnet ist, dass der zumindest eine elektrische Kontakt (SP) auf der zweiten Chipseite (CHP1_2) des Sensorchips (CHPl) mit dem zumindest einen elektrischen Kontaktbereich (CA) des Sensorträgerelementes (LF) elektrisch gekoppelt ist, - eine Auswerteeinheit, die mittels der zumindest einen elektrischen Leitung (CP2) des Sensorträgerelementes (LF) mit dem zumindest einen Sensorelement (SU) elektrisch gekoppelt ist und ausgebildet ist, mittels des zumindest einen Sensorelementes (SU) den Massenstrom des Fluidstroms (FF) zu ermitteln, wobei der Sensorchip(CHPl 1) and a second opposite chip side (CHP1_2), wherein on the first chip side (CHPl 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) is electrically coupled to the at least one sensor element (SU) by means of at least one electrical connection (CPl, V, SCP), - a sensor carrier element (LF), the at least one electrical line (CP2) and at least one electrical Contact area (CA) which is electrically coupled to the at least one electrical line (CP2), wherein the sensor chip (CHPl) on the Sensorträger- element (LF) is arranged such that the at least one electrical contact (SP) on the second Chip side (CHP1_2) of the sensor chip (CHPl) with the at least one electrical contact region (CA) of the sensor carrier element (LF) is electrically coupled, - an evaluation unit, which by means of z at least one electrical line (CP2) of the sensor carrier element (LF) is electrically coupled to the at least one sensor element (SU) and is designed to determine the mass flow of the fluid flow (FF) by means of the at least one sensor element (SU), wherein the sensor chip
(CHPl) zumindest als Teil einer Medientrennung ausgebildet ist, wobei die Medientrennung ausgebildet ist, die Auswerteeinheit von dem Fluidstrom (FF) räumlich zu trennen . (CHPl) is formed at least as part of a media separation, wherein the media separation is designed to spatially separate the evaluation unit of the fluid flow (FF).
2. Massenstromsensor (LMM) nach Anspruch 1, bei dem die elektrische Verbindung (CPl, V, SCP) eine elektrische Durchkontaktierung (V) durch den Sensorchip (CHPl) von der ersten Chipseite (CHPl 1) zu der zweiten Chipseite (CHP1_2) umfasst.2. mass flow sensor (LMM) according to claim 1, wherein the electrical connection (CPl, V, SCP) comprises an electrical via (V) through the sensor chip (CHPl) from the first chip side (CHPL 1) to the second chip side (CHP1_2) ,
3. Massenstromsensor (LMM) aufweisend3. Mass flow sensor (LMM) having
- zumindest ein Sensorelement (SU), mittels dessen ein Massenstrom eines Fluidstroms (FF) erfassbar ist,at least one sensor element (SU), by means of which a mass flow of a fluid flow (FF) can be detected,
- ein Sensorträgerelement (LF) , das zumindest eine elektrische Leitung (CP2) aufweist,a sensor carrier element (LF) which has at least one electrical line (CP2),
- einen Sensorchip (CHPl), der eine erste Chipseite- A sensor chip (CHPl), the first chip side
(CHP1_1) und eine zweite gegenüberliegende Chipseite (CHPl 2) aufweist, wobei der Sensorchip (CHPl) mit seiner zweiten Chipseite (CHP1_2) mit dem Sensorträgerelement (LF) gekoppelt ist, wobei auf der ersten Chipseite (CHP1_1) das zumindest eine Sensorelement (SU) angeordnet ist und dieses mittels zumindest einer elektrischen Verbindung (CPl, V, SCP) mit der zumindest einen elektrischen Leitung (CP2) des Sensorträgerelementes (LF) elektrisch gekoppelt ist(CHP1_1) and a second opposite chip side (CHPl 2), wherein the sensor chip (CHPl) with its second chip side (CHP1_2) is coupled to the sensor carrier element (LF), wherein on the first chip side (CHP1_1) the at least one sensor element (SU ) is arranged and this is electrically coupled by means of at least one electrical connection (CPl, V, SCP) with the at least one electrical line (CP2) of the sensor carrier element (LF)
- eine Auswerteeinheit, die mittels der zumindest einen elektrischen Leitung (CP2) des Sensorträgerelementes (LF) mit dem zumindest einen Sensorelement (SU) elektrisch gekoppelt ist und ausgebildet ist, mittels des zumindest einen Sensorelementes (SU) den Massenstrom des Fluidstroms (FF) zu ermitteln, wobei der Sensorchip (CHPl) zumindest als Teil einer Medientrennung ausgebil- det ist, wobei die Medientrennung ausgebildet ist, die Auswerteeinheit von dem Fluidstrom (FF) räumlich zu trennen .- An evaluation unit, which is electrically coupled by means of at least one electrical line (CP2) of the sensor carrier element (LF) with the at least one sensor element (SU) and is formed, by means of the at least one sensor element (SU) to the mass flow of the fluid flow (FF) determine, wherein the sensor chip (CHPl) is formed at least as part of a media separation, wherein the media separation is designed to spatially separate the evaluation of the fluid flow (FF).
4. Massenstromsensor (LMM) nach Anspruch 3, bei dem die zu- mindest eine elektrische Verbindung (CPl, V, SCP) zumindest eine Oberflächenleiterbahn (SCP) umfasst, die entlang einer Oberfläche des Sensorchips (CHPl) angeordnet ist. 4. mass flow sensor (LMM) according to claim 3, wherein the at least one electrical connection (CPl, V, SCP) comprises at least one surface trace (SCP), which is arranged along a surface of the sensor chip (CHPl).
5. Massenstromsensor (LMM) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Sensorträgerelement (LF) als Lead- frame ausgebildet ist.5. Mass flow sensor (LMM) according to one of the preceding claims, wherein the sensor carrier element (LF) is designed as a lead frame.
6. Kraftfahrzeug mit zumindest einem Massenstromsensor (LMM) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5. 6. Motor vehicle with at least one mass flow sensor (LMM) according to one of claims 1 to 5.
PCT/EP2009/063980 2008-11-06 2009-10-23 Mass flow sensor and motor vehicle having the mass flow sensor WO2010052138A1 (en)

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