DE3430075C2

DE3430075C2 -

Info

Publication number: DE3430075C2
Application number: DE3430075A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. Burger (Fh), 7251 Friolzheim, De; Heinz 7016 Gerlingen De Friedrich; Thomas Dipl.-Ing. Moelkner (Fh); Peter Dipl.-Phys. 7000 Stuttgart De Schoettle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-08-16
Filing date: 1984-08-16
Publication date: 1992-01-02
Also published as: JPS61503049A; DE3430075A1; EP0191785A1; US4708769A; WO1986001290A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Herstellen einer Meßsonde nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine derartige Meßsonde ist aus der DE-OS 23 02 615 bekannt. In dieser Druckschrift ist ein temperaturabhängiger elek trischer Widerstand für eine Meßsonde beschrieben, welche eine vorzugsweise aus Gold bestehende Beschichtung als temperaturabhängiger Meßwiderstand besitzt. Die Form des Widerstands ist durch Maskenbedampfung auf einer dünnen Kunststoffolie hergestellt. Die Folie ist an einem Trag körper befestigt, der an dem der Widerstandsschicht ge gegenüberliegenden Bereich der Folie eine von dieser überspannte Ausnehmung aufweist. Damit soll erreicht wer den, daß der Widerstand mechanisch verhältnismäßig robust ist, eine kleine Wärmekapazität und damit eine kurze thermische Zeitkonstante, d. h. eine hohe Ansprechge schwindigkeit auf Änderung der Masse und/oder Temperatur der Mediumströmung hat. Bei der Herstellung dieser be kannten Meßsonde wird so vorgegangen, daß zuerst die Aus nehmung im Tragkörper gebildet wird, daß dann die Folie auf dem Tragkörper befestigt wird, und daß anschließend die Widerstandsschicht auf die am Tragkörper befestigte Folie aufgedampft wird. Bei diesem Verfahren besteht die Gefahr, daß die dünne Folie beim Aufspannen auf den Trag körper, während des Aufdampfprozesses der Widerstands schicht oder während des Transports des mit der Folie be spannten Tragkörpers zu der Bedampfungsstation, beispiels weise durch Druckeinwirkung, beschädigt wird, da ihr im Bereich der Ausnehmung die Unterstützung durch den Trag körper fehlt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 erbringt dem gegenüber den Vorteil, daß die empfindliche Folie während des Aufbringens der Metallschicht und gegebenenfalls der Deckfolie ganzflächig auf dem Träger aufliegt und so mit gegen Beschädigungen durch Druckeinwirkung und der gleichen besser geschützt ist als bei der bekannten Anord nung, bei welcher die Ausnehmung im Tragkörper bereits vor dem Befestigen der Folie auf diesem hergestellt wird. Im übrigen ist eine nach dem vorgeschlagenen Verfahren herge stellte Meßsonde mechanisch sehr stabil, so daß auch bei Verwendung in schnell strömenden Medien keine Verformungen der Widerstandsschicht auftreten, die unerwünschte Wider standsänderungen zur Folge haben könnten. Von Bedeutung ist ferner, daß die ursprüngliche Stabilität des Trag körpers bis nach dem Aufbringen der Widerstandsschicht und gegebenenfalls der Deckfolie erhalten bleibt, so daß er Verformungskräften einen größeren Widerstand ent gegenzusetzen vermag als ein Körper, der bereits vor Be ginn des eigentlichen Fertigungsvorgangs durch eine Aus nehmung geschwächt wurde.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen einer nach dem im Anspruch 1 bzw. im Anspruch 2 angegebenen Ver fahren hergestellten Meßsonde sowie günstige Verfahrensweisen zu ihrer Herstellung möglich.

Zeichnung

Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung, wobei in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ver einfacht dargestellt ist. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Sonde zur Messung der Temperatur oder Masse eines strömenden Mediums,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Meßsonde nach Fig. 1 mit weggelassener Deckfolie.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in den Figuren dargestellte Meßsonde hat eine Träger folie 1 aus temperaturbeständigem Kunststoff, beispiels weise aus Polyimid, mit ein- oder beidseitiger Deckschicht aus Fluor-Kohlenstoffen und eine Deckfolie 2 aus dem gleichen Material. Außerdem hat die Meßsonde einen Trag körper 3, auf dessen Oberfläche die Folie 1 durch Schweißen oder Kleben befestigt ist. Als Tragkörper 3 dient im Aus führungsbeispiel eine ebene Platte, welche aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise einer CuBe-Legie rung besteht. Die Dicke der Platte liegt in der Größen ordnung von etwa 0,3 mm. Die Platte hat eine Ausnehmung 4 in Form einer fensterartigen, rechteckigen Durchbrechung, auf die nachstehend noch näher eingegangen wird.

Die Folie 1 wird nach ihrer Befestigung auf dem Tragkör per 3 mit einem Schichtsystem 5, 6 aus Widerstandsmaterialien durch Vakuumbeschichtung ganzflächig metallisiert. Aus dieser ganzflächigen Beschichtung wird sodann, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mittels Maskenätzprozesses eine Gruppierung von temperaturabhängigen Widerständen 7, temperaturunabhän gigen Widerständen 8 und Leiterbahnen 9 gebildet, wobei die temperaturunabhängigen Widerstände 8 auf Tantalbasis und die temperaturabhängigen Widerstände 7 auf Nickel basis aufgebaut sein können.

Sind die so im Hinblick auf den jeweiligen Anwendungsfall erforderlichen Widerstände und Leiterbahnen durch den Masken ätzprozeß gebildet, kann noch ein Widerstandsabgleich da durch erfolgen, daß man von den Widerständen 7 Bestand teile durch Wegschneiden von Material, bei der tempera turunabhängigen Schicht durch anodische Oxidation oder dergleichen, entfernt.

Danach wird die Deckfolie 2 aufgelegt und mit der Träger folie 1 beispielsweise durch Schweißen und/oder durch eine chemische Reaktion, dicht und fest verbunden, wobei die Kontaktanschlußstellen 10 und ebenso die Anschlüsse 11 an den Leiterbahnen 9 freigelassen werden. Anschließend wird am Tragkörper 3 die Ausnehmung 4 mittels eines Maskenätzprozesses hergestellt. Dadurch entsteht beim Ausführungsbeispiel ein rahmenartiges Gebilde, das die Meßsonde trägt und dieser mechanische Stabilität verleiht. Die Ausnehmung 4 erstreckt sich über einen den Meß widerständen 7, 8 gegenüberliegenden Bereich der Folie 1, was den Vorteil erbringt, daß zwischen den Widerständen und dem Tragkörper bei sich ändernder Mediumströmung prak tisch keine Wärmeströmung mehr erfolgt, wodurch die Sonde eine hohe Ansprechgeschwindigkeit bei Änderung der Masse und/oder Temperatur der Mediumströmung aufweist. Mit der Ausnehmung 4 wird also eine gute thermische Entkopplung der Meßwiderstände 7, 8 gegeneinander und gegen ihre mecha nischen Halterung erreicht.

Wesentlich ist, daß die Ausnehmung 4 im Tragkörper 3 erst dann gebildet wird, wenn der Meßsondenfühler fertigge stellt ist. Dies bedeutet, daß für die Trägerfolie 1 zu nächst die gesamte, nicht unterbrochene Oberfläche des Tragkörpers 3 als Auflage zur Verfügung steht, an der sie sich während der Herstellung der Fühleranordnung bis zu deren Fertigstellung und beim Aufbringen der Deck folie 2 abstützen kann. Dadurch werden Beschädigungen der Widerstände und der Folien durch mechanische Einwir kungen während des Fertigungsvorgangs wirksam verhindert und außerdem der Fertigungsprozeß als solcher vereinfacht.

Da die Ausdehnung eines Tragkörpers aus der angegebenen Legierung CuBe bei gleicher Temperatur größer ist als die jenige einer Kunststoffolie aus Polyimid bleibt die Folie 1 auch unter wechselnden Temperaturverhältnissen stets straff gespannt, wodurch eine weitere Voraussetzung für eine Langzeitkonstanz der Widerstandswerte erfüllt ist.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Meßsonde zur Verwendung bei der Messung der Temperatur oder Masse eines strömenden Mediums, insbesondere bei der Messung der Ansaugluftmasse und/oder Kraftstoffmasse einer Brennkraftmaschine, bei welchem auf eine Trägerfolie aus einem temperaturbestän digen Kunststoff mindestens ein temperaturabhängiger Wider stand als Metallschicht aufgebracht wird und die Träger folie vor der Beschichtung auf einem Tragkörper befestigt wird, der an einem dem Meßwiderstand gegenüberliegenden Bereich der Trägerfolie mit einer von dieser überspannten Ausnehmung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (4) im Tragkörper (3) nach Fertigstellung der Widerstandsschicht (7, 8) auf der Trägerfolie (1) herge stellt wird.

2. Verfahren zum Herstellen einer Meßsonde zur Verwendung bei der Messung der Temperatur oder Masse eines strömen den Mediums, insbesondere bei der Messung der Ansaugluft masse und/oder Kraftstoffmasse einer Brennkraftmaschine, bei welchem auf eine Trägerfolie aus einem temperatur beständigen Kunststoff mindestens ein temperaturabhän giger Widerstand als Metallschicht und eine die Metall schicht schützende Deckfolie aufgebracht wird und die Trägerfolie vor der Beschichtung auf einem Tragkörper befestigt wird, der an einem dem Meßwiderstand gegen überliegenden Bereich der Trägerfolie mit einer von dieser überspannten Ausnehmung versehen ist, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ausnehmung (4) im Tragkörper (3) nach dem Verbinden der Deckfolie (2) mit der Trägerfolie (1) hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Tragkörper (3) aus einem metallischen Werkstoff besteht und die Ausnehmung (4) mittels eines Maskenätzprozesses gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trägerfolie (1) mit dem Tragkörper (3) verschweißt oder chemisch verbunden ist.

5. Meßsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (3) aus einem Werkstoff besteht, dessen Ausdehnung bei gleicher Tempera tur größer ist als diejenige der Trägerfolie (1).

6. Meßsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß als Tragkörper (3) eine Platte dient, in welcher als Ausnehmung eine fensterartige, vorzugsweise rechteckförmige Durchbrechung ausgebildet ist.

7. Meßsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die den Meßwiderstand (7, 8) bildende Metallschicht (5, 6) mit Anschlußkontaktstellen (10) über ebenfalls auf der Trägerfolie (1) angeordnete Leiterbahnen (9) verbunden ist, und daß die Anschlußkon taktstellen auf der Trägerfolie an Stellen angeordnet sind, an denen die Folie auf dem Tragkörper (3) aufliegt.