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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Durchflussmengenmesser, beispielsweise zur Messung der Ansaugluft eines Verbrennungsmotors.
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Stand der Technik
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Als ein herkömmliches Beispiel des Durchflussmengenmessers existiert eine beispielsweise in Druckschrift 1 (und gleichermaßen in Druckschrift 2) offenbarte Halbleitervorrichtung. Die Halbleitervorrichtung gemäß Druckschrift 1 verwendet eine Konfiguration, in welcher ein Teil eines Siliziumsubstrats, das eine Durchflussmengenerfassungseinheit bildet, mit einem Versiegelungsharz versiegelt ist. Darüber hinaus offenbaren die Druckschriften 3 und 4 weitere Vorrichtungen zum Erfassen einer Flussrate bzw. Durchflussmenge bzw. Durchflussgeschwindigkeit von Fluiden, wobei die Vorrichtung zum Erfassen einer Durchflussmenge gemäß der Druckschicht 4 insbesondere durch ihre Korrosionsbeständigkeit gekennzeichnet ist.
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Druckschriftenverzeichnis
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Druckschrift
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- Druckschrift 1: JP 2008-157742 A
- Druckschrift 2: DE 10 2007 055 779 A1
- Druckschrift 3: US 2008/005 32 15 A1
- Druckschrift 4: US 2011/014 63 98 A1
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Technisches Problem[0004]
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Druckschrift 1 zeigt jedoch einen Aufbau, bei welchem ein Polyimidharz, welches ein organischer Schutzfilm ist, an der Außenseite eines Versiegelungsharzes freiliegt, und die Permeabilität von Feuchtigkeit in das Polyimidharz und die Haftfestigkeit von Polyimidharz und Epoxidharz finden keine Berücksichtigung.
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Das Polyimidharz hat eine hohe Permeabilität für Feuchtigkeit im Vergleich zu einem anorganischen Stoff, da das Polyimidharz aus einem organischen Polymermaterial aufgebaut ist, obgleich seine Molekularstruktur eine Netzstruktur aufweist. Auch ist die Haftfestigkeit von Polyimidharz und dem Epoxidharz im Vergleich zur Festigkeit eines Oxidfilms und des Epoxidharzes gering und es besteht die Gefahr, dass die Haftfläche abgeschält wird. Wenn das Eindringen von Feuchtigkeit verursacht wird, können ein Aluminiumdraht oder eine Aluminiumkontaktfläche korrodieren. Aus diesem Grund ist es schwierig, einen korrosionsgefährdeten feinen Aluminiumdraht auf einem Siliciumsubstrat zu konfigurieren und es ist schwierig, eine elektronische Schaltung zu konfigurieren, die einen komplizierten und feinen Aluminiumdraht auf dem Siliciumsubstrat erfordert.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Durchflussmengenmesser bereitzustellen, dessen Korrosionsbeständigkeit verbessert ist.
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Lösung des Problems
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Um das oben erwähnte Problem zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Durchflussmengenmesser mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
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Gemäß vorliegender Erfindung kann ein Durchflussmengenmesser mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit geschaffen werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Darstellung eines Durchflussmengenmessers gemäß einer ersten Ausführungsform.
- 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' in 1.
- 3 ist eine Darstellung, die eine ebene Form eines organischen Schutzfilms veranschaulicht, der auf eine Oberfläche eines Durchflussmengen-Erfassungselements laminiert ist.
- 4 ist eine Draufsicht, welche Drähte eines Durchflussmengen-Erfassungselements veranschaulicht.
- 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' des Durchflussmengenmessers aus 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- 6 ist eine Darstellung, die eine ebene Form eines anorganischen Schutzfilms veranschaulicht, der auf eine Oberfläche eines Durchflussmengen-Erfassungselements gemäß der zweiten Ausführungsform laminiert ist.
- 7 ist eine schematische Darstellung eines Durchflussmengenmessers gemäß einer dritten Ausführungsform.
- 8 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' in 7.
- 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B' in 7.
- 10 ist eine Darstellung, die eine ebene Form eines anorganischen Schutzfilms veranschaulicht, der auf eine Oberfläche eines Durchflussmengen-Erfassungselements gemäß einer dritten Ausführungsform laminiert ist.
- 11 ist eine Draufsicht, die Drähte eines Durchflussmengen-Erfassungselements veranschaulicht.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 beschrieben.
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Zunächst wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ein Durchflussmengenmesser gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Der Durchflussmengenmesser gemäß der ersten Ausführungsform hat einen Aufbau, bei welchem ein Durchflussmengen-Erfassungselement 4 auf einem Gehäuserahmen 13 angeordnet ist und mit einem Formharz 1 umformt ist, wie in den 1 und 2 dargestellt. Ein Teil des Durchflussmengen-Erfassungselements 4 liegt an einem Öffnungsabschnitt 2 zur Umgebung des Formharzes 1 frei, so dass ein Messluftstrom direkt das Durchflussmengen-Erfassungselement beaufschlagt. Ferner bildet ein Teil des Gehäuserahmens 13 eine externe Anschlussklemme 3 und verbindet einen Stromanschluss und einen Ausgangsanschluss des Durchflussmengen-Erfassungselements 4 über eine Aluminiumkontaktfläche 11 und einen Golddraht 12 mit der externen Anschlussklemme 3, um ein elektrisches Signal zur Außenseite des Formharzes 1 zu leiten.
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Nachfolgend wird das Durchflussmengen-Erfassungselement 4 beschrieben. In dem Durchflussmengen-Erfassungselement 4 ist ein anorganischer Isolierfilm 5 auf ein Siliciumsubstrat 15 laminiert und in einem Teil des Siliziumsubstrats 15 ist ein hohler Abschnitt gebildet und eine Membran 14 mit einem Dünnfilmaufbau ist darin angeordnet. Eine aus einem aus Polysilicium, Platin, Molybdän oder Wolfram hergestellten Dünnfilm gebildete Heizeinrichtung 6 ist auf der Membran 14 angeordnet, die Heizeinrichtung 6 wird erwärmt und eine Strahlungsmenge der Heizeinrichtung 6 oder eine Temperaturveränderung um die Heizeinrichtung 6 wird gemessen, um eine Durchflussmenge des Luftstroms zu messen. Ferner ist die Heizeinrichtung 6 über aus demselben Material hergestellte Drähte 8 und 17 durch Aluminiumdrähte 10 und 18 mit einer elektronische Schaltung verbunden und eine Wärmeregelung oder eine Temperaturerfassung der Heizeinrichtung 6 wird durch die elektronische Schaltung 16 durchgeführt. Ferner ist die elektronische Schaltung 16 mit der Aluminiumkontaktfläche 11 verbunden und eine Stromversorgung und ein Ausgangssignal werden durch den Golddraht 12 und die externe Anschlussklemme 13 von außen abgenommen. Ferner ist ein organischer Schutzfilm 9 für den Schutz der Aluminiumdrähte 10 und 18 vorgesehen. Die Aluminiumdrähte 10, 18 und die Aluminiumkontaktfläche 11 werden durch Musterbildung in einem Aluminiumfilm gebildet. Ferner ist der organische Schutzfilm 9 in geeigneter Weise aus einem Polyimidharz oder einem Polybenzoxazolharz hergestellt. Ein aus dem Polyimidharz gebildeter Polyimidfilm hat als das organische Harz eine geringe Feuchtigkeitsdurchlässigkeit und kann das Eindringen von Feuchtigkeit verhindern. Ein aus dem Polybenzoxazolharz hergestellter organischer Film hat hinsichtlich der Wasserabsorption ein Verhältnis von 114 zu 113 des Polyimidharzes, hinsichtlich der Haftfestigkeit an dem Formharz 1 das Doppelte des aus dem Polyimidharz hergestellten Polyimidfilms, ist als Schutzfilm geeignet und kann ferner das Eindringen von Feuchtigkeit unterdrücken.
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Des weiteren ist ein Abtragabschnitt 7 in dem organischen Schutzfilm 9 angeordnet, wie in 3 gezeigt, und eine Haftfläche des Formharzes 1 und des anorganischen Isolierfilms 12 ist zwischen dem freiliegenden Abschnitt 2 und den Aluminiumdrähten 10 und 18 vorgesehen. Auch wenn der anorganische Isolierfilm 5 aus einem Siliciumoxidfilm, einem Siliciumnitridfilm oder aus Aluminiumoxid gebildet ist, dringt die Feuchtigkeit kaum in den anorganischen Isolierfilm 5 ein, das Eindringen von Feuchtigkeit kann verhindert werden. Ein präziser Film, der einer Wärmebehandlung bei mindestens 800 °C unterzogen wurde, kann das Eindringen von Feuchtigkeit stärker unterdrücken.
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Um es zu ermöglichen, dass der anorganische Isolierfilm 5 als der Haftfilm an dem Formharz 1 wirkt, ist es bevorzugt, dass die Hafteigenschaft an dem Formharz 1 stärker ist. Aus diesem Grund ist es passend, dass der anorganische Isolierfilm 5 aus einem Oxidfilm, wie etwa dem Siliciumoxidfilm oder dem Aluminiumoxid gebildet ist, da der Oxidfilm eine stärkere Hafteigenschaft an dem Formharz 1 hat als der Nitridfilm.
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Die Herstellung des anorganischen Isolierfilms 5 ist einfacher, wenn der anorganische Isolierfilm 5 aus einem Siliciumoxidfilm gebildet ist.
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Wenn die Hafteigenschaft an dem Formharz 1 verbessert wird, kann das Ablösen des Formharzes 1 verhindert werden und das Eindringen von Feuchtigkeit an einem abgelösten Abschnitt kann verhindert werden.
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Ferner ist in dem Durchflussmengenmesser gemäß dieser Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, die Heizeinrichtung 6 auf der Membran 14 angeordnet und durch die breiten Drähte 8 und 17, die aus demselben Material wie die Heizeinrichtung 6 hergestellt sind, über die Aluminiumdrähte 10 und 18 mit der elektronische Schaltung 16 verbunden. In dieser Situation sind die Drähte 8 und 17, die innerhalb des anorganischen Isolierfilmd 5 des Abtragabschnitts 7 (Haftfläche des Formharzes 1 und des anorganischen Isolierfilms 5) gebildet sind, aus demselben Material wie die Heizeinrichtung 6 hergestellt. Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird die Verwendung einer Aluminiumverdrahtung, bei der die Gefahr der feuchtigkeitsbedingten Korrosion besteht, vermieden. Ferner sind die Drähte 8 und 17, deren Umfang mit dem anorganischen Isolierfilm 5 geschützt ist, durch den anorganischen Isolierfilm 5 gegen Feuchtigkeit geschützt. Da die Drähte 8 und 17 gegen feuchtigkeitsbedingte Korrosion außergewöhnlich beständig sind, kann als Folge die Zuverlässigkeit verbessert werden.
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Nachfolgend wird ein Durchflussmengenmesser gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die 5 und 6 beschrieben.
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Bei dem Durchflussmengenmesser gemäß der zweiten Ausführungsform ist der Durchflussmengenmesser gemäß der ersten Ausführungsform wie folgt verbessert. Bei dieser Ausführungsform ist als der Abtragabschnitt ein Schlitz 20 gebildet und ein organischer Schutzfilm 19 ist neu vorgesehen. Der organische Schutzfilm 19 ist so angeordnet, dass er ein Ende der Membran 14 umgibt und ein Ende des organischen Schutzfilms 19 ist an dem Formharz 1 befestigt. Das Ende der Membran 14 stellt ein von zwei unterbrochenen Linien, die in 6 angegeben sind, umgebenes Gebiet dar. Der organische Schutzfilm 19 kann jedoch so angeordnet werden, dass er eine innere unterbrochene Linie der mindestens zwei unterbrochenen Linien umgibt.
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Indem der Schlitz 20 wie vorstehend beschrieben vorgesehen wird, kann die Haftfläche des Formharzes 1 und des anorganischen Isolierfilms 5 zwischen dem organischen Schutzfilm 9 und dem organischen Schutzfilm 19 vorgesehen werden und das Eindringen von Feuchtigkeit von der Haftfläche des Formharzes 1 und des organischen Schutzfilms 9 kann verhindert werden. Da die Aluminiumkontaktfläche 11 durch den anorganischen Isolierfilm 5 gegen Feuchtigkeit geschützt ist, kann als Folge die Korrosionsbeständigkeit verbessert werden, was zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit führt.
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Ferner kann dann, wenn der organische Schutzfilm 19 so angeordnet ist, dass er das Ende der Membran 14 umgibt, die Festigkeit der Membran 14 verbessert werden. Das heißt, wenn ein Gewicht oder eine Stoßkraft auf die Membran 14 wirkt, ist ein Ort, an dem die höchste Belastung angelegt wird, das Ende der Membran 14. Die Festigkeit des Endes wird jedoch durch den organischen Schutzfilm 19 verstärkt, was dazu führt, dass die Konzentration der Belastung verteilt werden kann. Aus diesem Grund kann die Möglichkeit, dass die Membran 14 durch Ausüben einer übermäßigen Belastung auf die Membran 14 zerbrochen wird, verhindert werden. Als Resultat kann das Eindringen von Feuchtigkeit durch einen zerbrochenen Abschnitt, der in der Membran 14 entsteht, verhindert werden, und die Korrosionsbeständigkeit wird im Vergleich zu der ersten Ausführungsform weiter verbessert.
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Da ferner das Problem entsteht, dass der organische Schutzfilm 19 eine geringe Haftfestigkeit an dem anorganischen Isolierfilm 5 hat und zum Ablösen neigt, wird ein Umfangsabschnitt des organischen Schutzfilms 19 in dieser Ausführungsform durch das Formharz 1 befestigt. Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann das Ende des organischen Schutzfilms 19 durch das Formharz 1 befestigt werden und das Ablösen des organischen Schutzfilms 19 kann verhindert werden. Der organische Schutzfilm 19 ist dann so angeordnet, dass er das Ende der Membran 14 abdeckt, so dass eine Veränderung am Ende der Membran unterdrückt werden kann. Als Resultat kann ein in der Haftfläche zwischen dem Formharz 1 und dem organischen Schutzfilm 19 erzeugter Spalt reduziert werden und die von den Haftflächen eindringende Feuchtigkeit kann vermindert werden, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.
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Nachfolgend wird ein Durchflussmengenmesser gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die 7 bis 11 beschrieben.
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Der Durchflussmengenmesser gemäß der dritten Ausführungsform hat im Wesentlichen denselben Aufbau wie der Durchflussmengenmesser der ersten Ausführungsform, ist jedoch wie folgt verbessert. In dieser Ausführungsform, wie in den 7 und 9 dargestellt, liegt das Durchflussmengen-Erfassungselement 4 in einer Richtung B-B' von Ende zu Ende nach außen offen und bildet den Öffnungsabschnitt 2 und eine Höhe des Öffnungsabschnitts 2 ist so eingestellt, dass sie im Wesentlichen identisch mit einer Höhe des Formharzes 1 ist. Als Folge strömt der zu messende Luftstrom ungestört in einer Richtung B-B'. In diesem Fall erstreckt sich, wie in den 9 und 10 veranschaulicht, ein organischer Schutzfilm 21 an einem Rand der Membran 14 bis zu einem Ende des Durchflussmengen-Erfassungselements 4, um eine Haftfläche des organischen Schutzfilms 21 zu vergrößern, und verhindert, dass sich der organische Schutzfilm 21 ablöst. In einer Richtung A-A' ist wie in der ersten Ausführungsform das Ende des organischen Schutzfilms 21 durch das Formharz 1 befestigt, um zu verhindern, dass sich der organische Schutzfilm 21 ablöst.
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Auch ist in dieser Ausführungsform ein Phosphorglasfilm 25, wie etwa ein PSG-Film (Phosphorsilikatglas) oder ein BPSG-Film (Borphosphorsiliciumglas) auf die Aluminiumkontaktfläche 11 laminiert, ein Siliciumnitridfilm 24 ist so angeordnet, dass er den Phosphorglasfilm 25 bedeckt, und der organische Schutzfilm 9 ist des weiteren darauf angeordnet. Mit der vorstehenden Konfiguration kann auch dann, wenn der Aluminiumdraht 10 zu einem Leitungsmuster geformt wird, die Korrosion des Aluminiumdrahts 10 durch Feuchtigkeit, die durch das Formharz 1 eingedrungen ist, verhindert werden.
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Der Phosphorglasfilm 25 ist mit dem Siliciumnitridfilm 24 bedeckt, wodurch verhindert werden kann, dass Phosphorionen aus dem Phosphorglasfilm 25 austreten und die Aluminiumkontaktfläche 11 durch die Phosphorionen korrodieren.
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Auch in dieser Ausführungsform sind der Phosphorglasfilm 25 und der Siliciumnitridfilm 24 an Positionen von Schlitzen 22 und 23 abgetragen. Als Resultat kann die Haftfläche des anorganischen Isolierfilms 5 mit dem Formharz 1 konfiguriert werden und der anorganische Isolierfilm 5 kann des weiteren aus einem Siliciumoxidfilm gebildet werden, der eine bessere Hafteigenschaft an dem Formharz hat. Daher kann das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert werden.
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Auch sind in dieser Ausführungsform unregelmäßige Muster 26, 27 und 28, die aus demselben Material wie die Heizeinrichtung 6 gebildet sind, an den Positionen der Schlitze 22 und 23 gebildet. Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird, da auf einer Oberfläche des anorganischen Isolierfilms 5 eine Unregelmäßigkeit gebildet werden kann, eine Oberfläche, an welcher der anorganische Isolierfilm 5 und das Formharz 1 aneinander anhaften, vergrößert werden. Die Hafteigenschaft des anorganischen Isolierfilms und des Formharzes 1 kann weiter verbessert werden und das Eindringen von Feuchtigkeit kann verhindert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Formharz
- 2
- Öffnungsabschnitt
- 3
- externe Anschlussklemme
- 4
- Durchflussmengen-Erfassungselement
- 5
- anorganischer Isolierfilm
- 6
- Heizeinrichtung
- 7
- Abtragabschnitt
- 8 und 17
- Draht
- 9, 19, 21
- organischer Schutzfilm
- 10, 18
- Aluminiumdraht
- 11
- Aluminiumkontaktfläche
- 12
- Golddraht
- 13
- Gehäuserahmen
- 14
- Membran
- 15
- Siliciumsubstrat
- 16
- elektronische Schaltung
- 20, 22, 23
- Schlitz
- 24
- Siliciumnitridfilm
- 25
- Phosphorglasfilm
- 26, 27, 28
- unregelmäßiges Muster
