DE3603757A1

DE3603757A1 - Schichtwiderstand fuer eine stroemungsmessvorrichtung

Info

Publication number: DE3603757A1
Application number: DE19863603757
Authority: DE
Inventors: Tadashi Okazaki Aichi Hattori; Yukio Gifu Iwasaki; Kazuhiko Aichi Miura; Minoru Okazaki Aichi Ohta; Michitoshi Toyohashi Aichi Onoda
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1985-02-16
Filing date: 1986-02-06
Publication date: 1986-08-21
Anticipated expiration: 2006-02-07
Also published as: GB2173350A; DE3603757C2; GB8602489D0; JPS61188901A; JPH0344401B2; US4705713A; GB2173350B

Description

NJ(ND)-5310-DE J

Schichtwiderstand für eine Strömungsmeßvorrichtung

Die Erfindung betrifft einen Schichtwiderstand für eine Strömungsmeßvorrichtung, beispielweise einen Luftströmungssensor, einen Flussigkeitsströmungssensor oder eine ähnliche Einrichtung.

Bei einer Brennkraftmaschine ist im allgemeinen die angesaugte Luftmenge einer der wichtigsten Parameter zum Steuern der eingespritzten Kraftstoffmenge ,des Zündzeitpunktes und ähnlichem. Eine Strömungsmeßvorrichtung, d.h. ein Luftströmungsmesser ist zum Messen der angesaugten Luftmenge vorgesehen. Einer der üblichen bekannten Luftströmungsmesser ist der sogenannte Flügelluftströmungsmesser, der jedoch hinsichtlich seines Maßstabes, seiner charakteristischen An- *. Sprechgeschwindigkeit und ähnlichem nachteilig ist. In letzter Zeit wurden Luftströmungsmesser mit temperaturab- ** hängigen Widerständen entwickelt, die hinsichtlich ihres Maßstabes, ihere charakteristischen Ansprechgeschwindigkeit und ähnlichem vorteilhaft sind.

Es gibt zwei Arten von Luftströmungsmessern mit temperaturabhängigen Widerständen, nämlich den Luftströmungsmesser mit Heizung und den direkt beheizten Luftströmungsmesser. Bei allen Arten ist eine Heizeinrichtung vorgesehen.

Es können verschiedene Materialien, wie beispielweise ein einzelnes Metall, eine Legierung oder ähnliches für eine derartige Heizeinrichtung verwandt werden. Bei einem Sensor für die angesaugte Luftmenge in einer Brennkraftmaschine muß jedoch die Widerstandskennlinie der Heizeinrichtung mit der Temperatur 1 inear verlaufen, um für einen breiten Temperaturbereich Ausgleich zu schaffen. Die Heizeinrichtung muß darüber hinaus körperlich stabil sein, da sie hohen Tempera-

türen ausgetzt ist, die einige 100° bei Rückzündungen erreichen können,und einer Atmosphäre ausgesetzt ist, die Benzindampf oder Ölgas mit hoher Feuchtigkeit enthält. Es ist Platin als ein ein Metall verwandt worden, das den obigen Erfordernissen genügt. Bei einem bekannten als Heizeinrichtung eingesetzten Schichtwiderstand mit Platin ist das Platin durch Aufsprühen oder Aufdampfen auf ein Substrat aus einem keramischen Material, Silizium oder ähnlichem ausgebildet, wobei jedoch aufgrund der Tatsache, daß Platin ein stabiles Metall ist,, die Haftfestigkeit des Platins auf dem darunter oder darüber liegenden Isoliermaterial schlecht ist und sich beide Materialien dementsprechend leicht voneinander lösen.

Durch die Erfindung soll ein fester Schichtwiderstand geschaffen werden, der bei einer Strömungsmeßvorrichtung eingesetzt werden kann.

Gemäß der Erfindung ist eine Titandioxid TiO₂~Schicht zwischen dem Platin und dem darüber und darunter liegenden Isoliermaterial vorgesehen.-

Das Material TiO₂ hat den Vorteil, daß es wasserdicht ist, gut verarbeitbar ist und eine feste Verbindung mit Platin eingeht. Sein Wärmeausdehnungskoeffizient ist gleichfalls etwa der gleiche wie der⁼ des Platins. Es ergibt sich daher eine höhere Festigkeit des Schichtwiderstandes .

Das Material TiO₂ wird im folgenden mehr im einzelnen erläutert.

Als Isolierschichten mit guter Wasserdichtigkeit und guter Verarbeitbarkeit (Ätzen) werden SiO₂, Si₃N₄, TiO₂, Ai₂O₃ und ähnliche Materialien verwandt. Platin Pt und Gold Au haben die folgenden Haftfestigkeiten:

Si

O

2

3

S

h

N

4^:

O

,1

X

10

7
-j

N/m²

Ti

O

2

;

O

,9

X

10

I

N/m²

Al

2

O

'·

1

,1

X

10

1

N/m²

und

Die Haftfestigkeit von TiO₂ und Al₂O₃ für Pt und Au ist zehnmal so groß wie die von SiO₂ und Si₃N, für Pt und Au. Au wird als Material zum Verringern des Widerstandes der Anschlüsse des Schichtwiderstandes verwandt.

Diese Materialien haben die folgenden Wärmeausdehnungskoeffizienten :

Au : 14,2 χ 10"⁶/°C;

Pt : 8,9 χ 10~⁶/°C;

TiO₂ : 8,2 χ 10"⁶/°C und

Al₂O₃ : 6,2 χ 10~⁶/°C.

In Hinblick auf einen Sensor für die angesaugte Luftmenge einer Brennkraftmaschine, bei dem der Temperaturbereich der angesaugten Luft sehr breit ist und von beispielsweise -40⁰C bis 120⁰C geht, eignet sich insbesondere das Material TiO₂ insofern, als es einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der dem von Pt und Au am nächsten kommt.

Es ist somit ersichtlich, daß das Material TiO₂ als ein Material ausgezeichnet ist, das zwischen dem Material Pt des Schichtwiderstandes und der darüber liegenden und der darunter liegenden Isolierschicht angeordnet werden kann.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in einer Draufsicht das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schichtwiderstandes und

Fig. 2 eine Querschnittsansicht längs der Linie H-II in Fig. 1 .

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine gemusterte Pt-Schicht 4 auf einem einkristallinen Siliziumsubstrat 1 durch Aufdampfen oder Aufsprühen und Ätzen ausgebildet. Der Teil der Schicht 4, de von einer gestrichelten Linie A eingekreist ist, dient als Heizeinrichtung. Es sind weiterhin Elektroden P. und P2 vorgesehen. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, ist das einkristalline Siliziumsubstrat 1 oxidiert, um eine erste Isolierschicht, d.h. eine Unterlage aus einem isolierenden Metall, nämlich eine SiCU-Schicht 2 zu erhalten, auf der gemäß der Erfindung eine gemusterte TiO₂-Schicht 3 ausgebildet ist. Auf der TiO₂-Schicht 3 ist die oben erwähnte gemusterte Pt-Schicht 4 ausgebildet. Um den Widerstand der Anschlüsse herabzusetzen, ist die gemusterte Pt-Schicht 4 durch eine gemusterte Au-Schicht 5 dupliziert. Auf der gemusterten Pt-Schicht 4 einschließlich des durch die Au-Schicht 5 duplizierten Schichtteils ist eine zweite gemusterte TiOo-Schicht 6 ausgebildet. Auf der zweiten TiOp-Schicht 6 ist eine zweite Isolierschicht, d.h. eine Passivierungsschicht, nämliche eine SiO₂-SChicht

7, durch chemisches Aufdampfen gebildet, um damit die Schichten 4,5 und 6 zu überdecken. Die zweite Isolierschicht kann auch aus Siliziumnitrid SIoN₄ bestehen.

Die gemusterte TiO₂-Scnicht 3 mit einer großen Haftfestigkeit zu der Pt-Schicht 4 ist somit zwischen der SiO₂~Schicht 2 als erste Isolierschicht und der gemusterten Pt-Schicht 4 vorgesehen, und die gemusterte TiO₂-Schicht 6 mit einer großen Haftfestigkeit zur gemusterten Pt-Schicht 4 ist gleichfalls zwischen der Pt-Schicht 4 und der zweiten Isolierschicht, d.h. der SiO₂-Schicht 7 vorgesehen.

Die gemusterte Au-Schicht 4 für die Anschlüsse hat eine geringe Haftfestigkeit zu.SiO₂ oder Si₃N₄, so daß es vorteilhaft ist, eine TiO₂-Schicht 6 mit großer Haftfestigkeit zur Au-Schicht 5 vorzusehen.

Als Material für das Substrat 1 kann ein keramisches Material verwandt werden.

Wie es oben beschrieben wurde, wird gemäß der Erfindung die Haftfestigkeit der gemusterten Pt-Schicht erhöht, so daß sich ein fester Schichtwiderstand für eine Strömungsmeßvorrichtung ergibt.

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Claims

3/40/my
NJ(ND)-5310-DE

NIPPON SOKEN, INC. - Japan

Schichtwiderstand für eine Strömungsmeßvorrichtung

PATENTANSPRÜCHE

Schichtwiderstand für eine Strömungsmeßvorrichtung, gekennzeichnet durch

ein Substrat, eine erste Isolierschicht, die auf dem Substrat ausgebildet ist, eine erste Titandioxid (TiO₂)-Schicht, die auf der ersten Isolierschicht ausgebildet ist, ein Platin (Pt)-Muster, das auf der ersten Titandioxid-Schicht ausgebildet ist, eine zweite Titandioxid (TiO₂)-Schicht, die auf dem Platinmuster ausgebildet ist, und eine zweite Isolierschicht, die auf der zweiten Titandioxidschicht ausgebildet ist.
2. Schichtwiderstand nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gold (Au)-Muster das auf den Anschlußteilen des Platinmusters ausgebildet ist.
3. Schichtwiderstand nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einkristallinem Silizium besteht.
4. Schichtwiderstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolierschicht durch thermisches Oxidieren des einkristallinen Siliziums erhalten ist.
5. Schichtwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem keramischen Material besteht.
6. Schichtwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolierschicht aus Siliziumdioxid (Si(K) und/oder Siliziumnitrid (SigN«) durch chemisches Aufdampfen ausgebildet ist.
7. Schichtwiderstand nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet,

daß die zweite Isolierschicht aus Siliziumdioxid (SiOp) und/oder Siliziumnitrid (Si₃N^) durch chemischen Aufdampfen ausgebildet ist.