DE10123920A1 - Integriertes Mikrostruktursensorelement zur Erfassung thermodynamischer Größen eines Fluids - Google Patents

Abstract

Es wird ein integriertes Mikrostruktursensorelement (5) zur Erfassung thermodynamischer Messgrößen eines Fluids vorgeschlagen. Dazu ist ein Tragkörper (16), insbesondere eine Platine oder ein Wafer, mit mindestens einem mikrostrukturierten, bei Betrieb mit dem Fluid in Kontakt stehenden Heizelement (15) vorgesehen, auf dem oder in dessen Umgebung erste Mittel (20, 21) zur zumindest zeitweiligen Beaufschlagung des Heizelementes (15) mit einem elektrischen Wechselstrom definierter Frequenz oder eines definierten Frequenzbandes und weitere Mittel (22, 23, 24) zur Erfassung der Amplitude der dritten Oberwelle der an dem Heizelement (15) anliegenden elektrischen Spannung angeordnet sind. Das vorgeschlagene Mikrostruktursensorelement (5) in Form eines kompakten, integrierten Bauteils eignet sich besonders zur Bestimmung oder Überwachung der Wärmeleitfähigkeit und/oder der Wärmekapazität einer Flüssigkeit, insbesondere eines Öls in einem Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein integriertes Mikrostruktursensor­ element zur Erfassung thetmodynamischer Größen eines Fluids, insbesondere zur Bestimmung oder Überwachung der Wärmeleit­ fähigkeit und/oder der Wärmekapazität einer Flüssigkeit, beispielsweise eines Öls in einem Kraftfahrzeug, nach der Gattung des Hauptanspruches.

Stand der Technik

Die Bestimmung von thermodynamischen Größen eines Fluids wie der Wärmeleitfähigkeit und der Wärmekapazität einer "Super­ cooled Liquid" in der Nähe des Glasübergangs mit Hilfe der sogenannten 3ω-Methode ist aus N. O. Birge et al., "Speci­ fic Heat Spectroscopy: Origins, Status and Applications of the 3ω-Method", Thermochimica Acta, 304/305, (1997), Seiten 51 bis 66, bekannt, wo auch die theoretischen Grundlagen der 3ω-Methode und die Vorgehensweise zur Bestimmung der Wärme­ leitfähigkeit und der Wärmekapazität eines Fluids mit Hilfe dieser Methode im Einzelnen erläutert werden.

Daneben ist dort ein Sensorelement beschrieben, bei dem planare Heizelemente mit einer elektrisch leitenden Nickel­ schicht auf einem Borosilkatglassubstrat vorgesehen sind, die in eine Flüssigkeit eintauchen. Dieses Sensorelement wird über externe elektrische Komponenten mit einem periodischen Heizstrom beaufschlagt und die dritte Oberwelle der an dem Heizelement anliegenden elektrischen Spannung ausgewer­ tet.

Bei diesem Sensorelement handelt es sich jedoch um einen La­ boraufbau, der zur routinemäßigen Bestimmung thermodynami­ scher Größen eines Fluids nicht geeignet ist. Insbesondere ist dieser Sensor nicht ausreichend kompakt, um ihn bei­ spielsweise zur Überwachung des Zustandes des Öls in einem Kraftfahrzeug mitzuführen bzw. dort dazu einzusetzen.

Prinzipiell wird bei der 3ω-Methode durch transientes Hei­ zen eine thermische Diffusionswelle erzeugt, wobei Amplitude und Eindringtiefe dieser Welle klein sind, so dass eine weitgehend störungsfreie, d. h. ohne nennenswerte Aufheizung erfolgende Bestimmung von Wärmeleitfähigkeit X und Wärmeka­ pazität c_P erfolgen kann.

Aufgabe der Erfindung war die Bereitstellung eines kompak­ ten, in der Serienfertigung herstellbaren Sensorelementes zur kontinuierlichen Bestimmung bzw. Überwachung der Wärme­ kapazität und/oder der Wärmeleitfähigkeit einer Flüssigkeit wie eines Öls in einem Kraftfahrzeug.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße integrierte Mikrostruktursensorelement hat den Vorteil, dass damit sowohl die Bestimmung der spezi­ fischen Wärmekapazität als auch der Wärmeleitfähigkeit eines Fluids wie beispielsweise eines Öls möglich ist.

Ein weiterer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik liegt in dem vereinfachten und vor allem erheblich miniaturisier­ ten und integrierten Aufbau des erfindungsgemäßen Mi­ krostruktursensorelementes. So wird erfindungsgemäß ein in üblicher Dünnschichttechnik auf einem möglichst schlecht wärmeleitenden Substrat aufgebrachtes Heizelement erzeugt und zur Durchführung der 3ω-Methode eingesetzt, welches preiswert herstellbar und kompakt baubar ist.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen integrierten Mi­ krostruktursensorelementes liegt darin, dass es in einfacher Weise mit ebenfalls in Mikrosystemtechnik bzw. Dünnschicht­ technik herstellbaren Sensorelementen kombinierbar ist, so dass bei Bedarf mehrere Messprinzipien bzw. mehrere Senso­ relemente in sehr kompakter Weise in einem Gehäuse bzw. auf einem Chip oder einer Platine zusammengefasst werden können. Durch diese Kombination können neben den mit dem erfindungs­ gemäßen Mikrostruktursensorelement erfassten thermodynami­ schen Messgrößen auch weitere Messgrößen wie elektrische Leitfähigkeit, Viskosität oder Impedanz preisgünstig erfasst werden.

Besonders vorteilhaft ist hinsichtlich einer kompakten Bauform und eines möglichst robusten und für die Serienfer­ tigung geeigneten Aufbaus, wenn auch die elektronischen Bau­ teile zur Beaufschlagung des Heizelementes mit einem elek­ trischen Wechselstrom einer definierten Frequenz oder eines definierten Frequenzbandes bzw. mit elektrischen Wechsel­ strömen mit nacheinander mehreren verschiedenen, definierten Frequenzen oder Frequenzbändern sowie auch die elektroni­ schen Bauteile zur Erfassung des Sensorsignals auf oder in einer unmittelbaren Umgebung des Tragkörpers angeordnet sind, auf dem sich das eigentliche Heizelement befindet. Diese örtliche Nähe kann dadurch erreicht werden, dass sich die elektronischen Bauteile auf einer ersten Platine bzw. einem Auswerte/Signal-IC und das Heizelement auf einer zwei­ ten, benachbart angeordneten Platine oder einem Chip bzw. Wafer befinden, oder dass die elektronischen Bauteile und das Heizelement auf einem gemeinsamen Chip oder IC angeordnet sind. In jedem Fall wird dadurch vorteilhaft erreicht, dass das erfindungsgemäße integrierte Mikrostruktursenso­ relement als vollständiges Sensormodul einstückig oder zwei­ stückig herstellbar und in einfacher Weise in Kraftfahrzeu­ gen einbaubar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen.

So ist besonders vorteilhaft, wenn das Heizelement eine Pla­ tinleiterbahn und/oder eine Platinleitschicht aufweist, die über Anschlusskontaktflächen mit den ersten Mitteln und den weiteren Mitteln elektrisch leitend in Verbindung steht. Platin hat besonders günstige elektrische Eigenschaften und ist korrosionsstabil. Als besonders vorteilhaft hat sich weiter herausgestellt, wenn die Platinleiterbahn bzw. Pla­ tinleitschicht mäanderförmig ausgebildet ist.

Im Übrigen sollte die Verschaltung des Heizelementes mit den damit zusammenwirkenden elektronischen Bauteilen über metal­ lische Leiterbahnen in bekannter Weise so erfolgen, dass keine zusätzlichen, das Sensorsignal störenden Kontaktwider­ stände entstehen.

Sofern ein breites Spektrum der Frequenzen des an dem Heize­ lement anliegenden elektrischen Wechselstromes abgedeckt werden soll, ist es vorteilhaft, wenn mehrere Heizelemente mit unterschiedlicher Dicke und vor allem unterschiedlicher Breite der Leiterbahn bzw. Leitschicht aus Platin vorgesehen sind.

Um eine möglichst gute thermische Isolation der eigentlichen Leiterbahn bzw. Leitschicht des Heizelementes von dem Trag­ körper zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn das Heizele­ ment auf einem möglichst schlecht wärmeleitenden Material, insbesondere einem schlecht wärmeleitenden Bereich des Trag­ körpers, angeordnet ist. Dazu besteht der Tragkörper zumin­ dest im Bereich des Heizelementes bevorzugt aus einem schlecht wärmeleitenden Material wie Glas, insbesondere Borosilikatglas, oder einem amorphen Material.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn der Tragkörper zumindest im Bereich des Heizelementes aus Sili­ zium besteht, wobei als schlecht wärmeleitender Tragkörper­ bereich zwischen dem Heizelement und dem Silizium eine Sili­ ziumoxidschicht oder, besonders vorteilhaft, eine Schicht oder ein Bereich aus porösem Silizium vorgesehen ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des integrierten Mi­ krostruktursensorelementes sieht zur möglichst guten thermi­ schen Isolation des Heizelementes von dem Tragkörper vor, das Heizelement auf einem zumindest weitgehend freitragenden Film, einem Steg oder einer Membran anzuordnen, der bzw. die in an sich bekannter Weise aus dem Tragkörper herausstruktu­ riert oder auf diesem erzeugt worden ist. Durch einen derar­ tigen Film, Steg oder eine derartige Membran lässt sich eine besonders kompakte, integrierte und mit üblichen Herstel­ lungsprozessen der Siliziumoberflächenmikromechanik kompati­ ble Bauformen erreichen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und in der nach­ folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 ei­ ne Draufsicht auf ein integriertes Mikrostruktursensorele­ ment auf einem Substrat mit einem streifenförmigen Heizele­ ment und elektronischen Baugruppen, Fig. 2 eine alternative Ausführungsform des Heizelementes gemäß Fig. 1, Fig. 3 ei­ nen Schnitt durch das Heizelement gemäß Fig. 1 und Fig. 4 eine Seitenansicht des Mikrostruktursensorelementes gemäß Fig. 1 im Schnitt.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung geht zunächst von der bekannten 3ω-Methode zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit und der Wärmekapazität einer Flüssigkeit aus, wie sie in N. O. Birge et al,, Ther­ mochimica Acta, 304/305, (1997), Seiten 51 bis 66, ausführ­ lich beschrieben ist. Dieses Verfahren wird im erläuterten Beispiel zur Überwachung des Öls eines Kraftfahrzeuges bei dessen Betrieb eingesetzt und mit dem im Weiteren erläuter­ ten integrierten Mikrostruktursensorelement 5 realisiert.

Dieses Mikrostruktursensorelement 5 stellt als Sensormodul insgesamt ein Ausgangssignal bereit, das einer nicht darge­ stellten, in das Kraftfahrzeug integrierten Auswerteeinheit zugeführt wird, die daraus die gewünschten thermodynamischen Größen wie in der genannten Schrift erläutert bestimmt, und die Ergebnisse an die Motorsteuerung des Kraftfahrzeuges und/oder an ein Fahrerinformationssystem übermittelt.

Grundsätzlich wird dazu gemäß der 3ω-Methode einem Heizele­ ment 15 des integrierten Mikrostruktursensorelementes 5 zu­ nächst ein periodischer Heizstrom mit definierter Frequenz oder einer Abfolge definierter Frequenzen aufgeprägt, und mit einem hock-in-Verstärkerelement 23 die dritte Oberwelle der jeweils am Heizelement 15 anliegenden elektrischen Span­ nung detektiert. Aus der Amplitude dieser dritten Oberwelle kann dann die Wärmekapazität c_P und die Wärmeleitfähigkeit λ der zu überwachenden Flüssigkeit, die mit dem Heizelement 15 in Kontakt ist, bestimmt werden. In der Regel wird das Hei­ zelement 15 dabei nacheinander mit Wechselströmen unter­ schiedlicher, fest vorgegebener Frequenz beaufschlagt, so dass man mehrere Messpunkte, beispielsweise bei 100 Hz, 500 Hz, 2 kHz, 4 kHz und 10 kHz, gewinnt.

In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass eine den elek­ trischen Wechselstrom führende Leitschicht 10 des Heizele­ mentes 15 einen möglichst hohen Temperaturkoeffizienten auf­ weist und gegenüber einem darunter befindlichen Tragkörper 16 möglichst gut thermisch isoliert ist, so dass der elek­ trische Wechselstrom, mit dem das Heizelement 15 beauf­ schlagt wird, im Wesentlichen eine Beheizung des zu überwa­ chenden Fluids und nicht eine Aufheizung des Tragkörpers 16 bewirkt, was das Messergebnis verfälschte.

Im Einzelnen zeigt Fig. 1 ein integriertes Mikrostruktur­ sensorelement 5, das auf einem Tragkörper 16 aufgebaut ist. Dieser Tragkörper 16 ist zumindest in dem Bereich des ei­ gentlichen Heizelementes 15 schlecht wärmeleitend und dort beispielsweise als Borosilikatglassubstrat ausgeführt.

Das Heizelement 15 ist in Form eines Streifens strukturiert, der an seinen beiden Enden jeweils erste Anschlusskontakt­ flächen 11 und zweite Anschlusskontaktflächen 12 aufweist. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, die das Heizelement 15 gemäß Fig. 1 im Schnitt zeigt, ist es aus einer Leitschicht 10 auf­ gebaut, die von dem Tragkörper 16 über eine Zwischenschicht 13 beabstandet ist.

Die Zwischenschicht 13 dient in der Verbesserung der Haftung der Leitschicht 10 auf dem Tragkörper 16 sowie der thermi­ schen Isolation der Leitschicht 10 gegenüber dem Tragkörper. Dazu ist sie beispielsweise als Chromschicht mit einer Dicke von einigen Nanometern ausgeführt.

Die eigentliche Leitschicht 10 ist im erläuterten Ausfüh­ rungsbeispiel eine Platinschicht, die als streifenförmige Leiterbahn in bekannter Weise strukturiert worden ist. Sie weist eine Breite von 2 µm bis 500 µm, insbesondere 2 µm bis 100 µm, und eine Dicke von 20 nm bis 5 µm, insbesondere 20 nm bis 500 nm, auf. Sie ist bei Betrieb des Mikrostruk­ tursensorelementes 5 mit dem zu überwachenden bzw. zu analy­ sierenden Fluid in Kontakt.

Die Fig. 1 zeigt weiter, wie auf dem Tragkörper 16 in einer Umgebung zu dem Heizelement 15 weitere elektronische Bau­ gruppen angeordnet sind.

Im Einzelnen ist ein Signalgenerator 21 vorgesehen, mit dem ein elektrischer Wechselstrom mit beispielsweise über einen Mikroprozessor der nicht dargestellten Auswerteeinheit vor­ gebbarer Amplitude und Frequenz erzeugt wird. Der elektri­ sche Wechselstrom ist bevorzugt ein sinusförmiger Wechsel­ strom, d. h. der Signalgenerator 21 ist ein Sinusgenerator, der den sinusförmigen Wechselstrom mit einer Frequenz zwi­ schen 0,1 Hz und 20 kHz, insbesondere zwischen 100 Hz und 10 kHz, und einer Amplitude zwischen 1 mA und 1 A, insbeson­ dere zwischen 1 mA und 200 mA, erzeugt.

Weiter ist gemäß Fig. 1 vorgesehen, dass der von dem Si­ gnalgenerator 21 erzeugte elektrische Wechselstrom den er­ sten Anschlusskontaktflächen 11 zugeführt wird, so dass an dem Heizelement 15 ein periodischer elektrischer Wechsel­ strom definierter Frequenz anliegt, der das zu analysierende bzw. zu überwachende Fluid beheizt.

Alternativ zu einem sinusförmigen Wechselstrom kann auch ein Wechselstrom mit definiertem Frequenzband eingesetzt werden, wobei dieses Frequenzband bevorzugt möglichst eng ist.

Zur Kontrolle bzw. auch zur Einstellung der Amplitude des von dem Signalgenerator 21 erzeugten elektrischen Wechselstromes ist gemäß Fig. 1 ein optionales Strommesselement 20 vorgesehen, dessen Funktion auch in den Signalgenerator 21 integriert sein kann. Daneben zeigt Fig. 1, dass zwischen dem Signalgenerator 21 und einer der ersten Anschlusskon­ taktflächen 11 ein Referenzwiderstand 22 zwischengeschaltet ist, an dem eine definierte Spannung abfällt. Geeignete in­ tegrierte elektronische Bauteile zur Realisierung eines Strommesselementes 20, eines Referenzwiderstandes 22 bzw. Signalgeneratoren 21 sind aus dem Stand der Technik hinläng­ lich bekannt bzw. als integrierte Schaltkreise zur Montage auf einer Platine verfügbar.

Weiter ist in Fig. 1 ein Lock-in-Verstärkerelement 23 vor­ gesehen, dessen Referenzeingang mit einem zweiten Ausgang des Signalgenerators 21 in Verbindung steht, so dass auch dem Lock-in-Verstärkerelement 23 als Referenz das jedoch hinsichtlich der Frequenz verdreifachte, dem Heizelement 15 zugeführte Ausgangssignal des Signalgenerators 21 zur Verfü­ gung steht. Neben der erläuterten direkten Bereitstellung dieses in der Frequenz verdreifachten Ausgangssignals durch den Signalgenerator 21 kann alternativ jedoch auch ein zu­ sätzliches elektronisches Bauteil vorgesehen sein, das zwi­ schen Signalgenerator 21 und Lock-in-Verstärkerelement 23 geschaltet ist und eine derartige Frequenzverdreifachung leistet.

Der zweite Eingang des Lock-in-Verstärkerelementes 23 steht über ein Brückenschaltungselement 24 mit den zweiten An­ schlusskontaktflächen 12 in Verbindung. Das Brückenschal­ tungselement 24 ist in Form einer Wheatstone-Brückenschal­ tung ausgeführt, wie dies in N. O. Birge et al., Thermochi­ mica Acta, 304/305, Seiten 51 bis 66, beschrieben ist.

Im Einzelnen steht das Brückenschaltungselement 24 mit den beiden zweiten Anschlusskontaktflächen 12 in Verbindung, so dass die zwischen den zweiten Anschlusskontaktflächen 12 an­ liegende elektrische Spannung dem Brückenschaltungselement 24 zugeführt wird. Weiter wird dem Brückenschaltungselement 24 als Referenzspannung die an dem Referenzwiderstand 22 ab­ fallende elektrische Spannung zugeführt. Das Ausgangssignal des Brückenschaltungselements 24 steht schließlich als Ein­ gangssignal an dem Lock-in-Verstärkerelement 23 zur Verfü­ gung.

Das Lock-in-Verstärkerelement 23 ist so ausgelegt, dass da­ mit eine Erfassung der dritten Oberwelle der an dem Heizele­ ment 15 zwischen den zweiten Anschlusskontaktflächen 12 an­ liegenden elektrischen Spannung möglich ist.

Die Amplitude der dritten Oberwelle wird schließlich an dem Ausgang 25 des Lock-in-Verstärkerelementes 23 in verstärkter Form als Ausgangssignal zur Verfügung gestellt und einer nicht dargestellten Auswerteeinheit zugeführt, wo dessen Weiterverarbeitung zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit und/oder der Wärmekapazität des Fluids, mit dem das Heizele­ ment 15 in Kontakt ist, erfolgt.

Die Fig. 2 erläutert in Draufsicht eine alternative Ausfüh­ rungsform des Heizelementes 15, das im Unterschied zu dem streifenförmigen Heizelement 15 gemäß Fig. 1 nunmehr mäan­ derförmig ausgebildet ist und eine rechteckige Fläche be­ deckt. Ansonsten entspricht das Heizelement 15 gemäß Fig. 2 in seinem Aufbau dem Heizelement 15 gemäß Fig. 1.

Die Fig. 3 zeigt das Heizelement 15 gemäß Fig. 1 im Schnitt, wobei in diesem Fall der Tragkörper 16 unterhalb des Heizelementes 15 in Form eines Tragkörperbereiches 14 aus porösem Silizium ausgebildet ist. Dazu wurde als Trag­ körper 16 in diesem Bereich zunächst ein Siliziumwafer ver­ wendet, der dann in dem Tragkörperbereich 14 in bekannter Weise porosiert wurde. Poröses Silizium weist gegenüber Si­ lizium eine deutlich verringerte Wärmeleitfähigkeit auf, so dass damit eine gute thermische Isolation des Heizelementes 15 gegenüber dem Tragkörper 16 erreicht wird.

Die Fig. 4 zeigt schließlich eine Seitenansicht des inte­ grierten Mikrostruktursensorelementes 5 gemäß Fig. 1, wobei die elektronischen Baugruppen 20, 21, 22, 23, 24 gemäß Fig. 1 von einer Kappe 40 überdeckt werden, sie vor äußeren Ein­ flüssen, beispielsweise dem Fluid, schützt.

Das erläuterte integrierte Mikrostruktursensorelement 5 kann im Übrigen auch mehrere Heizelemente 15 mit unterschiedli­ cher Dicke und/oder unterschiedlicher Breite der Leitschicht 10 aufweisen, wobei diese unterschiedlichen Heizelemente 15 dann jeweils unterschiedliche Frequenzbereiche abdecken. Auf diese Weise sind die gewünschten thermodynamischen Messgrö­ ßen des Fluids über einen besonders großen Frequenzbereich bestimmbar.

Zur thermischen Isolation des Heizelementes 15 gegenüber dem Tragkörper 16 kann der Tragkörper 16, wie erläutert, zumin­ dest in dem Bereich, in dem das Heizelement angeordnet ist, aus Glas, beispielsweise Borosilikatglas oder einem schlecht wärmeleitenden amorphen Material ausgeführt sein. Alternativ kann der Tragkörper 16 jedoch auch aus Silizium, beispiels­ weise in Form eines Chips oder eines Wafers, ausgeführt sein, wobei zwischen dem Heizelement 15 und dem Silizium dann ein schlecht wärmeleitender Tragkörperbereich 14 vorge­ sehen ist, der, wie bereits erläutert, aus porösem Silizium oder Siliziumoxid besteht.

Eine weitere Ausführungsform des integrierten Mikrostruktur­ sensorelementes 5 sieht zur thermischen Isolation des Heizelementes 15 vor, dieses auf einem zumindest weitgehend frei­ tragenden Film, Steg oder einer Membran anzuordnen.

Hinsichtlich weiterer Einzelheiten zur 3ω-Methode und des Auswerteverfahrens zur Bestimmung der thermodynamischen Messgrößen des Fluids mit Hilfe des integrierten Mikrostruk­ tursensorelementes 5 sei erneut auf N. O. Birge et al., Thermochimica Acta, 304/305, (1997), Seiten 51 bis 66, ver­ wiesen.

Claims (18)

1. Integriertes Mikrostruktursensorelement zur Erfassung thermodynamischer Messgrößen eines Fluids, wobei ein Trag­ körper (16), insbesondere eine Platine oder ein Wafer, mit mindestens einem mikrostrukturierten, bei Betrieb mit dem Fluid in Kontakt stehenden Heizelement (15) vorgesehen ist, und wobei auf oder in einer Umgebung des Tragkörpers (16) erste Mittel (20, 21) zur zumindest zeitweiligen Beaufschla­ gung des Heizelementes (15) mit einem elektrischen Wechsel­ strom definierter Frequenz oder eines definierten Frequenz­ bandes und weitere Mittel (22, 23, 24) zur Erfassung der Am­ plitude der dritten Oberwelle der an dem Heizelement (15) anliegenden elektrischen Spannung vorgesehen sind.

2. Integriertes Mikrostruktursensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (15) eine insbesondere streifenförmige oder mäanderförmige Platinlei­ terbahn oder Platinleitschicht (10) aufweist, die über An­ schlusskontaktflächen (11, 12) mit den ersten Mitteln (20, 21) und den weiteren Mitteln (22, 23, 24) elektrisch leitend in Verbindung steht.

3. Integriertes Mikrostruktursensorelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Heizelemente (15) unterschiedlicher Dicke und/oder unterschiedlicher Breite der Leiterbahn oder Leitschicht (10) vorgesehen sind.

4. Integriertes Mikrostruktursensorelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (15) auf einem gegenüber dem Fluid schlecht wärmeleitenden Material, insbesondere einem schlecht wärme­ leitenden Tragkörperbereich (14), angeordnet ist, oder dass der Tragkörper (16) aus einem gegenüber dem Fluid schlecht wärmeleitenden Material besteht.

5. Integriertes Mikrostruktursensorelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der schlecht wärmeleitende Tragkörperbereich (14) oder der Tragkörper (16) aus Glas, insbesondere Borosilikatglas, oder einem anderen amorphen Material besteht.

6. Integriertes Mikrostruktursensorelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (16) aus Silizium besteht, wobei in dem schlecht wärmeleitenden Tragkörperbereich (14) zwischen dem Heizelement (15) und dem Silizium eine Siliziumoxidschicht oder eine Schicht oder ein Bereich aus porösem Silizium vor­ gesehen ist.

7. Integriertes Mikrostruktursensorelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (16) in dem Bereich des Heizelementes (15) einen zumindest weitgehend freitragenden Film, einen Steg oder eine Membran aufweist, auf dem oder der das Heizelement (15) verläuft.

8. Integriertes Mikrostruktursensorelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (16) in dem Bereich des Heizelementes (15) ein schlecht wärmeleitendes Material aufweist, das das Hei­ zelement (15) von dem Tragkörper (16) trennt.

9. Integriertes Mikrostruktursensorelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (15) mit dem Tragkörper (16) oder dem schlecht wärmeleitenden Tragkörperbereich (14) über eine haftverbessernde Zwischenschicht (13) verbunden ist.

10. Integriertes Mikrostruktursensorelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel (20, 21) einen auf dem Tragkörper (16) an­ geordneten Signalgenerator (21), insbesondere einen Sinusge­ nerator, zur Erzeugung des elektrischen Wechselstromes mit definierter Frequenz oder mit definiertem Frequenzband um­ fassen.

11. Integriertes Mikrostruktursensorelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Signalgenerator (21) der elektrische Wechselstrom mit vorgebbarer oder definierter Amplitude erzeugbar ist und/oder dass die ersten Mittel (20, 21) eine Einrichtung (20) zur Bestimmung oder Festlegung der Amplitude des elek­ trischen Stromes, insbesondere ein Strommesselement, umfas­ sen.

12. Integriertes Mikrostruktursensorelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Mittel (22, 23, 24) ein auf dem Tragkörper (16) angeordnetes Lock-in-Verstärkerelement (23) zur Erfassung der Amplitude und Phase der dritten Oberwelle aufweisen.

13. Integriertes Mikrostruktursensorelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Mittel (22, 23, 24) ein auf dem Tragkörper (16) angeordnetes, nach Art einer Wheatstone-Brücke verschaltetes Brückenschaltungselement (24) und einen Referenzwiderstand (22) aufweisen.

14. Integriertes Mikrostruktursensorelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brückenschaltungselement (24) über Anschlusskontaktflä­ chen (12) an dem Heizelement (15) mit der zu erfassenden elektrischen Spannung und einer an dem Referenzwiderstand (22) abfallenden elektrischen Spannung beaufschlagt wird, und dass das Brückenschaltungselement (24) mit dem Lock-in- Verstärkerelement (23) verbunden ist, dem als Referenzsignal gleichzeitig das hinsichtlich der Frequenz verdreifachte Ausgangssignal des Signalgenerators (21) zugeführt wird.

15. Integriertes Mikrostruktursensorelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Ausgang (25) des Lock-in-Verstärkerelementes (23) verbundene Auswerteeinheit vorgesehen ist, mit der aus dem Ausgangssignal des Lock-in-Verstärkerelementes (23) die Wärmeleitfähigkeit und/oder die Wärmekapazität des Fluids als Funktion der Zeit ermittelbar oder überwachbar ist.

16. Integriertes Mikrostruktursensorelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Signalgenerator (21) ein sinusförmiger Wechselstrom mit einer Frequenz von 0,1 Hz bis 20 kHz, insbesondere I00 Hz bis 20 kHz, und einer Amplitude von 1 mA bis 1 A, insbesondere 1 mA bis 200 mA, erzeugbar ist.

17. Integriertes Mikrostruktursensorelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (10) oder Leitschicht des Heizelementes (15) eine Breite von 2 µm bis 500 µm, insbesondere 2 µm bis 100 µm, und eine Dicke von 20 nm bis 5 µm, insbesondere 20 nm bis 500 nm, aufweist.

18. Verwendung eines integriertes Mikrostruktursensorele­ mentes nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Bestimmung oder Überwachung der Wärmeleitfähigkeit und/oder der Wärme­ kapazität einer Flüssigkeit, insbesondere eines Öls in einem Kraftfahrzeug.