CN101243307B - 具有流体分离元件的热膜空气质量计 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于测量以主流动方向流动的空气质量流的热膜空气质量计，尤其是可安装在内燃机吸气管中。该热膜空气质量计具有一个具有测量表面(114)的传感器芯片(110)。空气质量流基本平行地流到传感器芯片(110)的表面(214)上。至少一个流体分离元件(224)参考主流动方向(122)看前置于所述测量表面(114)。所述至少一个流体分离元件(224)构造得用于使空气质量流在达到测量表面(114)之前在至少一个分离区域(230)中与传感器芯片(110)的表面(214)分离。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有流体分离元件的热膜空气质量计，用于避免表面污染和由污染引起的信号漂移。
背景技术
在许多工艺过程中、例如在工艺技术、化学或机械制造领域中必需确定地输送气体质量、尤其是空气质量。尤其是在被调节的条件下进行的燃烧过程属于此类。在此一个重要的示例是汽车内燃机中的燃烧燃料，尤其是后面连接有废气催化净化的燃烧燃料。在此为了测量空气质量流使用不同类型的传感器。
一种由现有技术已知的传感器类型是所谓的热膜空气质量计(HFM)，它例如在DE 19601791A1中在一个实施方式中描述。在该热膜空气质量计中通常在传感器芯片上、例如硅传感器芯片上涂覆薄的传感器膜。在传感器膜上一般设置至少一个热电阻，它被两个或多个热敏电阻包围。在通过膜导引的空气流中，温度分布改变，这也可以被温度测量电阻获知。因此例如可以由温度测量电阻的电阻差确定空气质量流。由现有技术已知这种传感器类型的许多其它变化。这些传感器例如直接安装在内燃机的吸气管或者旁路通道中。例如在DE10348400A1中描述了一个传感器芯片安装在旁路通道中的实施方式。
但例如由DE 10111840C2已知的这种类型传感器的问题是，可能经常产生传感器芯片的污染，例如由于油。传感器芯片通常直接安装在内燃机的吸气管或者吸气管旁路通道中。在此在内燃机运行中或者在关断后不久，油沉积在传感器芯片上，尤其是传感器膜上。这种油沉积可能导致对传感器芯片测量信号的不期望的影响，尤其是因为油膜在传感器芯片的表面上影响表面的导热性，这导致测量信号错误或者信号漂移。
此外已知，液体在具有温度梯度的表面上经受朝向较冷区域方向的力(参见例如V.G.Levich，“物理化学流体动力学”Prentice-Hall，N.J.1962第384页)。这是为什么在热空气质量计运行时在热的测量区域的边界区域聚积液体、例如油并因此随着时间导致热膜空气质量计测量信号漂移的原因之一。空气流推动位于表面上的液滴和其它污物直到热测量区域的边界，在边界上产生强的温度梯度。在那里强的温度梯度对空气流引起的力产生反作用力。因此在边界线上聚积液滴，它们在达到一定的尺寸时易于再被空气流携带，由此污染测量区域的表面。除了油滴以外由于这种效应一般也使粘附在油滴上的其它污物(例如灰尘)到达测量区域的表面上。
以不均匀的间距通过空气质量流将油和其它污物推动到测量区域表面上的这种效应尤其引起瞬时的且不可预见的热膜空气流质量计信号不稳定。这尤其由此引起：分散产生的污染改变测量区域表面的导热性，由此使以前完成的热膜空气质量计校准失去其有效性。除了瞬时变化以外也可能产生热膜空气质量计特性的长时间持续的变化，尤其是当在测量表面上的污染较长时间地粘附在那里的时候。
由尤其在测量区域边界上建立的污染所引起的另一问题是，影响热膜空气质量计的流体动力特性。热膜空气质量计在投入运行前被校准，其中校准从热膜空气质量计表面上的确定的空气质量流流体特性出发。但如果在运行中在测量区域的边界面上产生污染、尤其是液体墙，因此这种污染也影响空气质量流在测量表面上的速度断面图并由此影响温度断面图。但因为热量在测量表面上的输送取决于速度断面图和温度断面图的形状，这导致热膜空气质量计的信号漂移。
发明内容
因此，按照本发明，提出一种热膜空气质量计，它避免由现有技术已知的热膜空气质量计的缺陷。尤其是所建议的热膜空气质量计在其一种构型中具有与从现有技术中已知的热膜空气质量计相比明显减小的表面污染和由表面污染引起的减小的信号不稳定。该热膜空气质量计尤其适用于测量在0至60米每秒范围中的空气质量流并因此尤其可以装在内燃机的吸气管中。
根据本发明，提出一种用于测量以主流动方向流动的空气质量流的热膜空气质量计，该热膜空气质量计具有一个具有测量表面的传感器芯片，其中，在传感器芯片的测量表面上设置有至少一个加热元件和至少两个测量电阻，其中，空气质量流基本平行地流到传感器芯片的表面上，其中，具有参考主流动方向看前置于所述测量表面的至少一个流体分离元件，其中，所述至少一个流体分离元件构造得用于使空气质量流在达到测量表面之前在至少一个分离区域中与传感器芯片的表面分离。
本发明涉及这种认识：例如从约15μm起的小高度污物沉积就已经可能对热膜空气质量计表面上的空气质量流的流动特性产生明显的影响。这种污染导致流体分离使得流体延迟返回到热膜空气质量计的传感器芯片上并且导致用于改变边界层的湍流特性发生变化。这又导致信号漂移。因此本发明的基本思想是，使各种类型的由于污物沉积对空气质量流的流体速度断面图的影响最小化。
本发明热膜空气质量计用于测量以主流动方向流动的空气质量流并且具有一个具有测量表面的传感器芯片。在此空气质量流应该基本平行地流到传感器芯片的表面上，测量表面是该表面的组成部分。在此“基本”意味着也可以容忍略微偏离平行流动，例如偏离10°以下。热膜空气质量计为了测量空气质量流例如可以直接安装在内燃机的吸气管中，或者也可以安装在吸气管的旁路通道中。因此“主流动方向”概念的含义取决于安装地点。当安装在吸气管中时主流动方向尤其意味着吸气管的管道中的流动方向。当安装在可能局部弯曲的旁路通道中时“主流动方向”基本意味着空气质量流在旁路通道的一个部分区段中的输送方向，热膜空气质量计、尤其是传感器芯片安置在该部分区段中。总之，对于“主流动方向”可以总是理解为空气质量流在传感器芯片位置上的主要输送方向。在此应忽略局部的涡流。
在此作为传感器芯片原则上可以使用几乎所有由现有技术已知的传感器芯片，例如在DE 19601791A1中建议的传感器芯片。但原则上也可以使用其它类型的热膜空气质量计传感器芯片。但在此重要的是在传感器芯片上存在测量表面。该测量表面的特征应该是，该传感器芯片在测量表面的区域中具有比传感器芯片的周围区域中(芯片固定区)明显更小的横向导热能力。该传感器芯片在测量表面的区域中最好比在传感器芯片的周围区域中具有小至少一个数量级的横向导热能力。传感器芯片在测量表面的区域中例如可以具有0.1至2W/m K的横向导热能力，相比之下空气导热能力0.026W/m K，周围的硅固定区导热能力156W/m K。这例如能够如同在DE 19601791A1中所公开的传感器芯片中那样通过硅膜实现，该硅膜与周围的硅固定区相比具有明显较小的横向导热能力，因为在这里横向导热能力基本通过周围空气确定。但也可以使用其它的装置，其中测量区域具有明显减小的横向导热能力。传感器芯片的测量区域例如可以多孔地构成，其中这些孔起到减小导热能力的作用。
在传感器芯片的测量表面上尤其可以设置至少一个加热元件和至少两个测量电阻，它们例如构造为基本平行的、基本垂直于主流动方向延伸的印制导线。在此各个印制导线也可以略微相对倾翻，其中“基本平行”在此最好意味着不大于±3°的倾翻。在此“基本垂直”在此可以理解为，印制导线相对于主流动方向的角度优选90°，其中最大为5°、最好最大20°的角度误差还是允许的。
本发明的核心部分是，参考主流动方向看为测量表面前置至少一个流体分离元件。所述至少一个流体分离元件这样构造，使得空气质量流通过该流体分离元件在达到测量表面之前在至少一个分离区域中被从传感器芯片的表面分离。因此该流体分离元件的核心思想是，上面所述的区域在传感器芯片的测量表面与芯片固定区之间的过渡部上、尤其是在测量表面的上游从一开始就在流体技术上设计为“死水区”。在此这样设计流体分离元件，使得所述至少一个分离区域尽可能完全或部分地覆盖已知在运行中产生强烈污染的区域。因此所述至少一个流体分离元件起到“保护墙”的作用，它建立在测量表面与芯片固定区之间的边界区域的前面，并且它导致流体分离(“死水”)，但该流体分离与通过污染引起的流体分离不同，它是确定的并且在时间上是恒定的。该流体分离、即在所述至少一个流体分离元件后面形成分离区域可以基于其确定性和在时间上的恒定而在校准热膜空气质量计时被考虑。因此污物在该分离区域中的粘附只相对小地影响传感器芯片上、尤其是测量表面上的空气质量流速度断面图，并由此导致强烈减小的信号漂移。
因此，这种按照本发明构成的热膜空气质量计的测量信号与传统的热膜空气质量计相比明显更稳定。信号漂移只以强烈减小的程度出现。此外所述至少一个流体分离元件使得污物被空气质量流推动到传感器芯片测量表面上的危险明显减小。因此，本发明热膜空气质量计的构型总体上也起到减小易受干扰性的作用并且提高了本发明系统的坚固性。
有利的是，所述至少一个流体分离元件具有至少一个隆起，其中，所述至少一个隆起具有至少一个垂直于主流动方向与传感器芯片的表面间隔开的上棱边。
有利的是，所述隆起的上棱边垂直于主流动方向与传感器芯片的表面间隔开一个至少的高度H。
有利的是，所述至少一个流体分离元件具有下列元件中的至少一个：流动墙；线材；辅助板；台阶；凸缘。
有利的是，所述至少一个流体分离元件基本平行于传感器芯片的表面和/或基本垂直于主流动方向延伸。
有利的是，所述测量表面具有至少一个印制导线，其中所述至少一个流体分离元件参考主流动方向看前置于所述至少一个印制导线至少30μm。
有利的是，所述传感器芯片还具有一个包围测量表面的固定表面，其中测量表面与芯片固定区的固定表面之间的过渡部定义一个边界线，其特征在于，所述至少一个流体分离元件参考主流动方向看前置于该边界线最大500μm。
有利的是，附加具有一个芯片载体，其中，传感器芯片被保持在该芯片载体中，其特征在于，所述芯片载体具有一个被空气质量流基本平行地流过的载体表面，其中，传感器芯片以其表面相对于载体表面凹下地置入到芯片载体中，其中在芯片载体与传感器芯片之间的过渡部上在入流侧构成一个棱边。
有利的是，所述传感器芯片的表面相对于载体表面凹下至少15μm。
有利的是，所述热膜空气质量计用于安装在内燃机吸气管中。
有利的是，所述隆起的上棱边垂直于主流动方向与传感器芯片的表面间隔开一个至少30μm的高度H。
有利的是，所述隆起的上棱边垂直于主流动方向与传感器芯片的表面间隔开一个至少40μm的高度H。
有利的是，所述至少一个流体分离元件参考主流动方向看前置于所述至少一个印制导线至少50μm。
有利的是，所述至少一个流体分离元件参考主流动方向看前置于所述至少一个印制导线至少60μm。
有利的是，所述至少一个流体分离元件参考主流动方向看前置于该边界线最大300μm。
有利的是，所述至少一个流体分离元件参考主流动方向看前置于该边界线最大200μm。
有利的是，所述传感器芯片的表面相对于载体表面凹下至少30μm。
有利的是，所述传感器芯片的表面相对于载体表面凹下至少40μm。
本发明的有利扩展结构在本发明中描述并且可以单个地或组合地实现。本发明热膜空气质量计的扩展构造尤其涉及类型和构型以及所述至少一个流体分离元件的布置。因此所述至少一个流体分离元件可以具有至少一个隆起，其中所述至少一个隆起具有至少一个垂直于主流动方向与传感器芯片表面间隔开的上棱边。但在此对于“间隔开”不必一定理解为流体分离元件设置在传感器芯片的表面上。而是优选，所述至少一个流体分离元件在热膜空气质量计上相对于传感器芯片前置。所述上棱边相应地应该仅与传感器芯片的表面相比升高。在此优选该上棱边突出于传感器芯片的表面至少15μm、优选至少30μm并且特别优选至少40μm，即垂直于主流动方向与该表面间隔开。所述至少一个流体分离元件的这种尺寸已经证实对于传感器芯片上的典型沉积是有利的。
所述至少一个流体分离元件例如可以具有一个流动墙、一个线材、一个辅助板、一个台阶和/或一个凸缘，以及上述元件的组合。在此特别优选，所述至少一个流体分离元件基本平行于传感器芯片的表面延伸，由此尤其所述隆起的上棱边基本平行于传感器芯片的表面延伸。如同在关于空气质量流在测量表面上的平行流动定义“基本”时那样，在这里也应能够容忍最大约10°的平行度偏差。此外优选，所述至少一个流体分离元件基本垂直于主流动方向延伸。在这里也可以容忍最大10°的偏差。
此外如上所述，测量表面可以具有至少一个印制导线。在此尤其可以涉及一个或多个温度传感器的印制导线和/或一个或多个加热元件的印制导线。按照本发明，在这种情况下优选，所述至少一个流体分离元件相对于所述至少一个印制导线(或者说参考主流动方向看“在上游”设置得最远的那个印制导线)在主流动方向上前置至少30μm、优选至少50μm且特别优选至少60μm。因为通常所述至少一个流体分离元件本身具有有限的伸展，因此这些最小参数最好涉及所述至少一个流体分离元件的上述上棱边，尤其涉及沿着主流动方向在该上棱边与上游最前面的印制导线之间的距离，或者涉及所述至少一个流体分离元件的处于所述至少一个印制导线紧后面的部分。本发明的该扩展方案防止分离区域太强烈地延伸到所述至少一个印制导线的区域上，在这种情况下不再能假设在所述至少一个印制导线上方有空气质量流的层流。该分离区域则会直到突出于所述至少一个印制导线并且在那里导致误测量。但还可以容忍分离区域与所述至少一个印制导线的略微重叠。
但撇开与印制导线的该最小距离，也得到所述至少一个流体分离元件的其它优选布置。因此尤其优选，所述传感器芯片在测量表面与芯片固定区之间的过渡部上具有一个边界线，所述至少一个流体分离元件在主流动方向看相对于该边界线(或者说该边界线的大多处于上游的区段)前置最大500μm、优选最大300μm且特别优选最大200μm。与(处于上游的)边界线的该最大距离由此得到：如上所述，污物(尤其是油滴)优选聚积在被加载以强烈的温度梯度的边界线上。如果所述至少一个流体分离元件在边界线上游安置得太远，则其结果是，在污物达到边界线上时流体已经又贴靠到芯片表面上。因此该流动在边界线的区域中已经又受到边界线上的污物的影响，使得所述至少一个流体分离元件已经失去其作用。与上述类似，在所述至少一个流体分离元件有限伸展情况下，“最大”的概念尤其意味着，其中包括边界线与上述上棱边之间的距离和/或边界线与所述至少一个流体分离元件的离边界线最远的部分之间的距离。
除了所述至少一个流体分离元件的上述实施方式外，所述至少一个流体分离元件还可以由此实现：传感器芯片凹下地置入到一个芯片载体中。为此将传感器芯片保持在一个芯片载体中，其中该芯片载体具有一个被空气质量流基本平行地流过的载体表面(允许偏差仍为约10°)。在此传感器芯片以一个表面相对于载体表面凹下地置入到芯片载体中，由此在芯片载体与传感器芯片之间的过渡部上在入流侧(即，参考主流动方向看在上游)构成一个台阶。该台阶起到流体分离元件的作用并且在传感器芯片的边缘区域中形成一个分离区域。最好传感器芯片的所述表面相对于载体表面凹下至少15μm、尤其至少30μm且特别优选至少40μm。该实施方式尤其(但不仅仅)在此时是有利的：如果由于热梯度力使得污物沉积实际上预计在传感器芯片的边缘附近而不是进一步在传感器芯片表面的内部。尤其当测量表面例如通过多孔化大面积制造(与通常不是大面积产生的膜相反)且一直伸展到芯片表面边缘区域附近时，是这种情况。
附图说明
下面借助于附图详细描述本发明。附图中示出：
图1一个热膜空气质量计的传感器芯片示例性划分成一个测量表面和一个芯片固定区，
图2A空气质量流在表面上受到施加在该表面上的污物影响的示意图，
图2B按照图2A的装置，具有在污染前施加上的流体分离元件，
图3A至3D流体分离元件的该构型的多种不同实施例，
图4流体分离元件的一种构型，呈凹下地安置到芯片载体中的传感器芯片的形式。
具体实施方式
在图1中示出(仅示意描述的)热膜空气质量计的传感器芯片110的一个(除了按照本发明的流体分离元件外，见下面)相应于现有技术的构型。该传感器芯片110例如可以安装在内燃机的吸气管中或者安装到内燃机吸气管的旁路通道中。例如由DE 19601791A1已知这类装置。按照图1的构型的传感器芯片具有一个芯片固定区，它在图示平面中具有一个固定区表面112(只示意地表示)。在该实施例中要假设，该传感器芯片110是一个硅传感器芯片。此外该传感器芯片110具有一个测量区域，它在图示平面中具有测量表面114。该测量表面114在该实施例中以矩形116的形状构造，该矩形具有垂直于空气质量流主流动方向122的较长的边LM118，120。即，较长的边118是矩形116的处于上游最远处的部分并因此是测量表面114的边界线。矩形116的较短的边IM通过标记符号124，126标记并且平行于主流动方向122设置。传感器芯片110在测量表面114的区域中具有约为0.1至2W/mK的导热能力，相比之下周围的固定区为126W/mK。这可以通过硅在测量表面114区域中的多孔化实现。也可以选择使用在横向基本通过周围空气确定的0.026W/mK导热能力的传感器膜。
在测量表面114的区域中设置中心热膜空气质量计电路的印制导线128。这些印制导线128由一个中心加热元件130和两个温度传感器132，134组成。在此，温度传感器132安置在中心加热元件130上游，温度传感器134设置在下游。印制导线128以其外部尺寸在测量表面114上限制一个传感器区域136。传感器区域136在该实施例中也以矩形138的形状构造，该矩形具有较长的边140，142和较短的边144，146。该矩形的连接侧的较短的边144在此位于测量表面的矩形116的连接侧的较短的边124上。传感器区域136的矩形138的边长度在图1中用LS和IS表示。在按照图1的与现有技术相应的实施例中，中心HFM电路的印制导线128一直延伸到几乎测量表面114的外部的矩形116上。该矩形116的较长的边118，120典型地具有约1600μm的长度LM，矩形116的较短的边124，126具有IM＝450至500μm的长度。在此传感器区域136的矩形138的尺寸只是不明显地小，其中例如LS约0.9至0.95×1M，而IS约0.7×IM。
此外在图1中也示出油滴148沿着测量表面114的矩形116聚积的问题。因此这些油滴148安置得紧靠印制导线128。一个轻微的外作用力、例如通过空气质量流使得油滴148被推动到印制导线128上。此外，油滴148的聚积也使得传感器芯片10在测量表面114的矩形116的边缘区域中的导热能力改变。尤其是通过油滴148可提高测量表面114与固定区表面112之间的过渡部上的导热能力。这对于测量表面114上的温度分布具有显著影响。此外，油滴148经常对于灰尘和烟灰形成粘附剂。此外在许多情况下在测量表面的矩形116的边缘区域中形成高度约15至30μm的“油墙”，这导致该区域中的空气涡流，这些空气涡流在一定的运动距离之后才再平静。这种效应在图2A中详细表示。图2A示出热膜空气质量计的入流区中的污物沉积对热膜空气质量计的传感器芯片110上的空气质量计速度断面图的影响。
在图2A的视图中简化地假设，油滴148(见图1)在矩形138的入流侧的较长边140上堆积成一个“污物墙”210。除油滴148其它污物也可促成该污物墙210，例如灰尘或其它漂浮颗粒。
此外在图2A中示出空气质量流的流动线212，该空气质量流以主流动方向122平行于地流到传感器芯片110的表面214上。除这些流动线外附加地为了选择位置在表面214上示出流动断面216，它们象征表面214上的空气质量流速度断面图。
如同由图2A所示，在污物墙210后面(即参考主流动方向在下游)形成一个由污物造成的分离区域218。该由污物造成的分离区域218的边界象征性地通过虚线220表示。而在由污物造成的分离区域218之外在按照图2A的示例中在表面214上具有基本层状的流动，这种流动在由污物造成的分离区域218中被分离，由此在该分离区域218形成空气涡流222。因为如图1所示油滴148以及由此污物墙210由于上述温度梯度而主要沿测量表面114的矩形116的边118形成，由此由污物造成的分离区域218达到测量表面114并且一直达到印制导线128的区域中。典型地，在空气流动约60m/s时，由污物造成的分离区域218具有平行于主流动方向122的约200至300μm的伸展。因为矩形116的较长的边118在图1中仅与矩形138的较长的边140间隔开约68至150μm的间距Δ，因此由污物造成的分离区域218影响印制导线128上方的流动情况。因为如上所述由污物造成的分离区域218的高度在时间上不是恒定的，因此传感器区域136上的速度断面图216在时间上也不是恒定的，这导致热膜空气质量计测量信号的漂移和时间上的不稳定性。而在图2B中示出一个示例，其中与图2A不同，为污物墙210前置一个按照本发明的流体分离元件224。该流体分离元件224在按照图2B的视图中具有墙的形状，该墙具有矩形横截面和一个上棱边226，该墙在该实施例中处于传感器芯片110的表面214上方约30μm的高度H(标记符号228)。因此在该实施例中该流体分离元件224具有约两倍于污物墙210(约15μm，见上面)的高度。
如图2B所示，与对图2A的描述类似，现在在流体分离元件224后面也形成一个分离区域230，它具有分离区域230的边界232，该分离区域实际上完全包含了由污物造成的分离区域218。但与图2A的视图和由污物造成的分离区域218不同，流体分离元件224的分离区域230不取决于污物墙210的高度并因此在时间上是恒定的。
因此可以在校准热膜空气质量计时考虑该分离区域230，尽管该分离区域同样具有直到印制导线128的延伸距离。感觉不到或只能不明显地附加察觉到由污物造成的分离区域218的效应，因此热膜空气质量计的校准与污物墙210的高度无关。流体分离元件224的附加效应是，防止污物墙210被空气质量流推动到传感器芯片110的传感器区域136上。
在图1中象征性地通过虚线150示出流体分离元件224的位置(与现有技术不相应！)。可以看出，在该优选实施例中流体分离元件224基本平行于印制导线128，即基本垂直于空气质量流的主流动方向122延伸。矩形116的较长的边118与流体分离元件224之间的距离在按照图1的描述中象征性地用d表示并且在该实施例中约为200μm。
在图3A至3D中示出用于实现流体分离元件224的不同实施方式，它们可以与图2B中所示的“墙”互换地使用。但要指出，流体分离元件224的其它实施方式也是可以的。在此，热膜空气质量计在按照图3A至3D的实施例中分别具有一个芯片载体310，它通过入流棱边312被空气质量流(象征性地通过流动方向122表示)流上来或流过。芯片载体310例如构造为注塑塑料件。传感器芯片110按照上面的描述置入芯片载体310中，其中传感器芯片110的表面214基本与芯片载体310的载体表面314平齐。传感器芯片110的测量表面114的构型例如相应于图1中的构型。
按照图3A至3D的热膜空气质量计实施例在流体分离元件224的构型方面不相同。因此，在按照图3A的优选构型中流体分离元件224构造为长的线材，它平行于入流棱边312延伸。该实施方式是优选的，因为流体分离元件224的这种形状在技术上能够简单地实现并且因此能够可靠且经济地制造。在图3B中，流体分离元件224以粘接剂道的形式构成，它例如可以通过施加自硬化的、UV硬化的或者温度硬化的粘接剂产生。这种构型也可以在技术上相对简单且成本有利地实现。
在按照图3C的构型中，在入流侧在传感器芯片110前面在芯片载体310上安置一个小片，它整体起到流体分离元件224的作用。而在按照图3D的构型中，流体分离元件224构造为凸缘，它突出于传感器芯片110约100μm。该凸缘例如可以构造为芯片载体310的整体组成部分并且例如在制造(例如注塑)芯片载体310时已经成型上去。替换地或附加地，该凸缘也可作为独立的构件安置到芯片载体310上。
最后在图4中示出热膜空气质量计的另一实施例，其中传感器芯片110凹下地置入到芯片载体310中。该传感器芯片110也与图1中的描述类似地构成并且具有一个芯片表面214，它具有测量表面114和固定区表面112。按照图4的实施例如上所述尤其对于这样的传感器芯片110是有利的：其中测量表面114几乎(例如＜400μm)达到芯片表面214的边缘，即例如在通过多孔化制造的测量表面114时。在该实施例中，传感器芯片110的表面114与载体表面314相比凹下约60μm，因此棱边410形成流体分离元件224并且相应于图2B的描述中的上棱边226。因此在棱边410后面与图2B类似地形成一个分离区域230。该分离区域230包括污物墙210和污物墙210的一个可能存在的由污物造成的分离区域218。因此流体分离元件224在该实施例中与在上面描述的情况中具有相同的作用。传感器芯片110在该示例中通过连接层412(例如粘接剂)与芯片载体310连接并且固定地置入该载体中。通过改变连接层412的厚度可以调整传感器芯片110的表面214相对于载体表面314的凹下程度，由此调整分离区域230的大小。
Claims (18)
1.用于测量以主流动方向(122)流动的空气质量流的热膜空气质量计，其中，该热膜空气质量计具有一个具有测量表面(114)的传感器芯片(110)，在传感器芯片(110)的测量表面(114)上设置有至少一个加热元件(130)和至少两个测量电阻(132、134)，其中，空气质量流基本平行地流到传感器芯片(110)的表面(214)上，其特征在于，具有参考主流动方向(122)看前置于所述测量表面(114)的至少一个流体分离元件(224)，其中，所述至少一个流体分离元件(224)构造得用于使空气质量流在达到测量表面(114)之前在至少一个分离区域(230)中与传感器芯片(110)的表面(214)分离。
2.如权利要求1所述的热膜空气质量计，其特征在于，所述至少一个流体分离元件(224)具有至少一个隆起，其中，所述至少一个隆起具有至少一个垂直于主流动方向(122)与传感器芯片(110)的表面(214)间隔开的上棱边(226；410)。
3.如权利要求2所述的热膜空气质量计，其特征在于，所述隆起的上棱边(226；410)垂直于主流动方向(122)与传感器芯片(110)的表面(214)间隔开一个至少15μm的高度H。
4.如权利要求1至3之一所述的热膜空气质量计，其特征在于，所述至少一个流体分离元件(224)具有下列元件中的至少一个：流动墙；线材；辅助板；台阶；凸缘。
5.如权利要求1至3之一所述的热膜空气质量计，其特征在于，所述至少一个流体分离元件(224)基本平行于传感器芯片(110)的表面(214)和/或基本垂直于主流动方向(122)延伸。
6.如权利要求1至3之一所述的热膜空气质量计，其特征在于，所述测量表面(114)具有至少一个印制导线(128)，其中所述至少一个流体分离元件(224)参考主流动方向(122)看前置于所述至少一个印制导线至少30μm。
7.如权利要求1至3之一所述的热膜空气质量计，其特征在于，所述传感器芯片(110)还具有一个包围测量表面(114)的固定表面(112)，其中测量表面(114)与芯片固定区的固定表面(112)之间的过渡部定义一个边界线(118)，其特征在于，所述至少一个流体分离元件(224)参考主流动方向(122)看前置于该边界线(118)最大500μm。
8.如权利要求1至3之一所述的热膜空气质量计，附加具有一个芯片载体(310)，其中，传感器芯片(110)被保持在该芯片载体(310)中，其特征在于，所述芯片载体(310)具有一个被空气质量流基本平行地流过的载体表面(314)，其中，传感器芯片(110)以其表面(214)相对于载体表面(314)凹下地置入到芯片载体(310)中，其中在芯片载体(310)与传感器芯片(110)之间的过渡部上在入流侧构成一个棱边(410)。
9.如权利要求8所述的热膜空气质量计，其特征在于，所述传感器芯片(110)的表面相对于载体表面(314)凹下至少15μm。
10.如权利要求1至3之一所述的热膜空气质量计，其特征在于，所述热膜空气质量计用于安装在内燃机吸气管中。
11.如权利要求3所述的热膜空气质量计，其特征在于，所述隆起的上棱边(226；410)垂直于主流动方向(122)与传感器芯片(110)的表面(214)间隔开一个至少30μm的高度H。
12.如权利要求3所述的热膜空气质量计，其特征在于，所述隆起的上棱边(226；410)垂直于主流动方向(122)与传感器芯片(110)的表面(214)间隔开一个至少40μm的高度H。
13.如权利要求6所述的热膜空气质量计，其特征在于，所述至少一个流体分离元件(224)参考主流动方向(122)看前置于所述至少一个印制导线至少50μm。
14.如权利要求6所述的热膜空气质量计，其特征在于，所述至少一个流体分离元件(224)参考主流动方向(122)看前置于所述至少一个印制导线至少60μm。
15.如权利要求7所述的热膜空气质量计，其特征在于，所述至少一个流体分离元件(224)参考主流动方向(122)看前置于该边界线(118)最大300μm。
16.如权利要求7所述的热膜空气质量计，其特征在于，所述至少一个流体分离元件(224)参考主流动方向(122)看前置于该边界线(118)最大200μm。
17.如权利要求9所述的热膜空气质量计，其特征在于，所述传感器芯片(110)的表面相对于载体表面(314)凹下至少30μm。
18.如权利要求9所述的热膜空气质量计，其特征在于，所述传感器芯片(110)的表面相对于载体表面(314)凹下至少40μm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100526 Termination date: 20100614 |