CN218566595U - 流量传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种流量传感器，它包括流量传感器芯片，流量传感器芯片包括：衬底；加热元件，形成在衬底上；至少一个感温元件，形成在衬底上，且感温元件与加热元件之间具有预定的间隔，以通过测量感温元件或加热元件的温度变化获取流经流量传感器的流体的流量；流量传感器芯片表面还覆盖有疏水层，疏水层覆盖在流量传感器芯片的外表面，以抑制流体中的气泡粘附在流量传感器芯片的外表面。还提供一种流量传感器制备方法，于流道内壁面涂覆疏水层。由于在流道内涂覆了疏水层，气泡随着液体流经具有微结构的疏水表面时，由于气液界面的存在促使液体与流道壁面整体发生滑移，从而减弱了边界层效应，形成了减阻效果，促使液体携带气泡快速通过。

Description

流量传感器

技术领域

本实用新型涉及流量传感器。

背景技术

气泡是困扰微流控的常见问题，其形成原因包括通道漏气、气体受热释放等。流量计运行时，气泡驻停着在流道壁面，影响流体流动的稳定性，导致微通道压力骤变，增加通道流阻，产生测试偏差。如果长时间驻停位置在芯片表面，致使微器件功能失效，影响芯片的正常工作，引起测试值的错误。

现有中气泡的处理方法主要有：

公开号为“CN113117767A”、发明名称为“一种用于微流体的气泡消溶单元”的中国专利，采用了一种用于微流体的气泡消溶单元，较小通孔给气泡施加较大的表面张力和液体压力使气泡溶解于液体，从而达到消除气泡的目的；

公开号为“CN113134400A”、发明名称为“一种可去除气泡的微流控芯片

”的中国专利，采用只通气不通水的滤纸，将气泡从液体中分离集中在集气池中，在通过与环境相连的通孔排入大气，达到消除气泡的目的。

上述两份专利均需要增加额外的结构。

另外一份中国专利文献，公开号为“CN108375399A”、发明名称为“流量传感器”的中国专利，于流量传感器的外表面覆盖亲水层，以抑制所述流体中的气泡粘附在所述流量传感器的外表面。这是另一个解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种流量传感器，解决了预防气泡滞留流道内影响测量精度的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供了一种流量传感器，它包括流量传感器芯片，流量传感器芯片包括：

衬底；

加热元件，形成在所述衬底上；

至少一个感温元件，形成在所述衬底上，且所述感温元件与所述加热元件之间具有预定的间隔，以通过测量所述感温元件或加热元件的温度变化获取流经所述流量传感器的流体的流量；

流量传感器芯片表面还覆盖有疏水层，所述疏水层覆盖在流量传感器芯片的外表面，以抑制所述流体中的气泡粘附在所述流量传感器芯片的外表面。

优选地，所述疏水层是采用派瑞林材料。

进一步地，所述疏水层的厚度是10纳米-5微米。

优选地，它还包括外壳，所述流量传感器芯片封装于电路板中，所述电路板与所述外壳组装在一起且在电路板与所述外壳之间形成流道。

更进一步地，所述流道内壁面也涂覆有疏水层。

又进一步地，流道内壁面的疏水层采用派瑞林N型材料。

优选地，所述疏水层为采用化学气相沉积的方法，在流量传感器芯片表面及流道内壁均匀镀上一层派瑞林材料的薄膜。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型的流量传感器，由于在流道内涂覆了疏水层，气泡随着液体流经具有微结构的疏水表面时，由于气液界面的存在促使液体与流道壁面整体发生滑移，从而减弱了边界层效应，形成了减阻效果，促使液体携带气泡快速通过。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本实用新型流量传感器优选实施例的断面图，断面与流道中液体流向垂直；

图2是图1中流道及附近结构放大图；

图3是流量传感器芯片截面图，且是部分图，截面方向是沿着流道的纵截面；

图4是疏水表面对气泡流动的减阻作用示意图；

图5是边界层效益减弱示意图；

图6是本实用新型流量传感器的制备方法示意图；

其中，附图标记说明如下：

1、流量传感器芯片；11、衬底；12、加热元件；13、感温元件；14、空腔；

2、疏水层；

3、外壳；31、流道；

4、电路板；

5、胶水；

6、气泡。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示流量传感器的断面图，包括外壳3、电路板4、流量传感器芯片1。其中，流量传感器芯片1通过胶水5封装于电路板4中。外壳3内预留出通道31，通道31壁的一部分是开放的且由电路板4封闭。可以说，通道31由外壳3和电路板4共同形成。

如图3所示流量传感器芯片1（此截面为纵截面，即截面与流道延伸方向平行，也与图2所示的横断面垂直），流量传感器芯片1包括衬底11、形成在衬底11上的加热元件12、形成在衬底11上且位于加热元件12两侧的感温元件13。感温元件13与加热元件12之间具有预定的间隔以通过测量感温元件13或加热元件12的温度变化获取流经流量传感器的流体的流量。对应于加热元件12和两侧的感温元件13，于衬底11底部设置有空腔14。在其它实施方式中，感温元件13也可以设置一个。

如图2所示图1中的通道31及附近部件放大图，通道31整个内壁涂覆有疏水层2，疏水层2具有微结构，也即流量传感器芯片1上表面也涂覆有疏水层2。疏水层2采用的材质是派瑞林N型材料，其具有良好的疏水性和生物相容性。疏水层2的厚度是10纳米-5微米。疏水层2可有效抑制气泡粘附在通道31的壁上。如图4和图5所示，由于气液界面的存在促使液体与流道31壁面整体发生滑移，从而减弱了边界层效应，形成了减阻效果，促使液体携带气泡6快速通过。

如图6，流量传感器制备方法为：

S1、提供一半导体衬底，基于CMOS工艺于所述半导体衬底中制作第一感温元件、第二感温元件、加热元件，其中，所述第一感温元件与所述第二感温元件设置于所述加热单元两侧，制得流量传感器芯片；

S2、将流量传感器芯片装配于电路板中，并将电路板与一外壳组装，且电路板与外壳间形成流道，流量传感器芯片的位置对应于所述流道；

S3、于流量传感器芯片表面及流道内壁面涂覆疏水层。

优选地，S3中涂覆疏水层采用化学气相沉积的方法，在流量传感器芯片表面及流道内壁均匀镀上一层派瑞林N型材料的薄膜。

与现有结构相比，本实用新型的流量传感器有如下优点：

由于在流道31内壁涂覆了派瑞林N型材料的疏水层，在不增加结构部件的前提下，减少驻停的气泡，让气泡在流道中快速通过。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种流量传感器，它包括流量传感器芯片（1），流量传感器芯片（1）包括：

衬底（11）；

加热元件（12），形成在所述衬底（11）上；

至少一个感温元件（13），形成在所述衬底（11）上，且所述感温元件（13）与所述加热元件（12）之间具有预定的间隔，以通过测量所述感温元件（13）或加热元件（12）的温度变化获取流经所述流量传感器的流体的流量；

其特征在于，

流量传感器芯片（1）表面还覆盖有疏水层（2），所述疏水层（2）覆盖在流量传感器芯片（1）的外表面，以抑制所述流体中的气泡粘附在所述流量传感器芯片（1）的外表面。

2.根据权利要求1所述的流量传感器，其特征在于：所述疏水层（2）是采用派瑞林材料。

3.根据权利要求2所述的流量传感器，其特征在于：所述疏水层（2）的厚度是10纳米-5微米。

4.根据权利要求1所述的流量传感器，其特征在于：它还包括外壳（3），所述流量传感器芯片（1）封装于电路板（4）中，所述电路板（4）与所述外壳（3）组装在一起且在电路板（4）与所述外壳（3）之间形成流道（31）。

5.根据权利要求4所述的流量传感器，其特征在于：所述流道（31）内壁面也涂覆有疏水层（2）。

6.根据权利要求5所述的流量传感器，其特征在于：流道（31）内壁面的疏水层采用派瑞林材料。

7.根据权利要求5所述的流量传感器，其特征在于：所述疏水层为采用化学气相沉积的方法，在流量传感器芯片表面及流道内壁均匀镀上一层派瑞林材料的薄膜。

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