DE4026225A1

DE4026225A1 - Schichttraeger

Info

Publication number: DE4026225A1
Application number: DE4026225A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Phys Hecht
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-08-18
Filing date: 1990-08-18
Publication date: 1992-02-20
Also published as: GB2247078A; JPH04233413A; US5462789A; GB2247078B; US5256464A; GB9114481D0

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Schichtträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bzw. von einem Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Es sind schon Schichtträger der gattungsgemäßen Art bekannt (z. B. aus DE-38 23 642 C2), bei denen in einer auf der Oberfläche eines Schichtträgers angeordneten Schicht Ausnehmungen in Form von L-för migen oder mäanderförmigen Schnitten eingebracht sind, um die Eigen schaften der Schicht, beispielsweise den Widerstand bei einer Wider standsschicht, zu beeinflussen. Bei diesen bekannten Schichtträgern besteht insbesondere dann, wenn es sich bei der auf dem Schicht träger angeordneten Schicht um eine ggf. auch beheizbare Wider standsschicht handelt, der Nachteil, daß sich, bedingt durch die besondere Form der Ausnehmungen, unerwünscht unterschiedliche Heiz leistungsdichten einstellen, analoges trifft zu, wenn der Widerstand zur Temperaturmessung eingesetzt wird und auf dem Schichtträger eine örtlich unterschiedliche Temperturverteilung herrscht. Durch die infolge der Schnittverteilung erzeugte lokale Stromdichte entsteht dann eine örtlich unterschiedliche Gewichtung des Temperaturfeldes, was i. A. unerwünscht ist. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn ein derartiger Schichtkörper Bestandteil einer Präzisionsmeß einrichtung, beispielsweise eines Luftmassenmessers für eine Brenn kraftmaschine ist.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Schichtträger bietet demgegenüber zahlreiche Vorteile. Durch die Mehrzahl von im wesentlichen gleiche oder ver gleichbare Querschnittsflächen aufweisenden Ausnehmungen, die örtlich voneinander getrennt über die Schichtfläche verteilt ange ordnet sind, kann das Verhältnis von Querschnittsfläche der Ausneh mungen zu der Querschnittsfläche der Schichtfläche pro Flächenele ment besonders feinfühlig eingestellt werden. Wenn dabei die Ausneh mungen gleichmäßig über die Schichtfläche verteilt angeordnet sind, kann so auf einfache Weise ein konstantes Flächenverhältnis erzielt werden. In anders gelagerten Anwendungsfällen ist es dagegen auf einfache Weise möglich, durch Veränderung der Anzahl der Ausneh mungen, ggf. auch noch durch zusätzliche Querschnittsveränderung der Ausnehmungen von Flächenelement zu Flächenelement der Schicht, ein unterschiedliches Flächenverhältnis einzustellen. Eine besonders feinfühlige Einstellung des Flächenverhältnisses zwischen Quer schnittsfläche der Ausnehmungen und Schichtfläche ergibt sich beispielsweise dadurch, daß zunächst Ausnehmungen mit einer ersten, vergleichsweise großen Querschnittsfläche gleichmäßig verteilt über die Oberfläche des Schichtträgers in die auf dem Schichtträger ange ordnete Schicht eingebracht werden. In einem weiteren Arbeitsschritt können dann zusätzlich, ebenfalls gleichmäßig verteilt und/oder mit örtlich variabler Dichte weitere Ausnehmungen mit abweichender, beispielsweise geringerer Querschnittsfläche, eingebracht werden. Besonders vorteilhaft ist das bei Anwendungsfällen, in denen der Schichtträger ein Isolierkörper ist und die auf dem Schichtträger angeordnete Schicht als Widerstandsschicht, insbesondere als beheiz bare Widerstandsschicht ausgebildet ist. Durch entsprechende Bemes sung des vorstehend schon erläuterten Flächenverhältnisses zwischen Querschnittsfläche der Ausnehmungen und Schichtfläche pro Flächen element der Schicht kann der Widerstand der Schicht auf besonders einfache Weise an die als zweckmäßig erachtete lokale Stromdichte angepaßt werden, so daß sich eine für zahlreiche Anwendungsfälle außerordentlich gleichmäßige Verteilung der Heizleistung ergibt. Für andere Anwendungsfälle läßt sich auch erreichen, daß die Heiz leistungsverteilung einer vorgegebenenen örtlich variablen Funktion entspricht.

Beides ist besonders zweckmäßig bei Verwendung des erfindungsgemäß ausgebildeten Schichtkörpers als Widerstand in einer Widerstands brückenschaltung, insbesondere wenn diese Widerstandsbrücke als Meß organ in dem Luftmassenmesser einer Brennkraftmaschine verwendet wird.

Der erfindungsgemäß ausgestaltete Schichtträger läßt sich auf beson ders einfache und kostensparende Weise dadurch herstellen, daß bei einem mit einer vorzugsweise homogenen Schicht bedeckten Schicht körper die Schicht lediglich an vorbestimmten Stellen zur Bildung von Ausnehmungen selektiv entfernt wird. Dafür besonders geeignet ist ein auf die Schichtfläche fokussierbarer Energiestrahl, vorzugs weise ein Laserstrahl, der mit an sich bekannten Ablenkmitteln auf die Schicht fokussiert wird und das Schichtmaterial an den gewünsch ten Stellen abträgt.

Eine Meßeinrichtung, insbesondere Luftmassenmesser für eine Brenn kraftmaschine, bei der der erfindungsgemäße Schichtträger mit besonderem Vorteil eingesetzt werden könnte, ist aus der auf die Anmelderin zurückgehenden US-PS 41 96 622 bekannt.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schichtträgers mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen, die jeweils gleiche Querschnitts fläche aufweisen,

Fig. 2 als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Schichtträger mit gleichmäßig über die Schicht ver teilt angeordneten Ausnehmungen, die jedoch unterschiedliche Quer schnittsflächen aufweisen,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit unterschiedlichen Flächenverhältnissen von Quer schnittsfläche der Ausnehmungen zu der Oberfläche der Schicht pro Flächenelement,

Fig. 4 einen als Heizwiderstand ausgebildeten Schichtträger, der mit einer Stromquelle verbunden ist,

Fig. 5 die Anordnung des Schichtträgers in einer Meßbrücke,

Fig. 6 eine Anord nung zur Herstellung von Ausnehmungen in einer auf dem Schichtträger angeordneten Schicht.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Schichtträger 1 nach Fig. 1 ist von mehreren Oberflächen berandet und beispielsweise quaderförmig ausgestaltet. Auf minde stens einem Teil mindestens einer seiner Oberflächen trägt der Schichtträger 1 eine Schicht 2, in die wiederum Ausnehmungen 3 eingebracht sind, die im einfachsten Fall die Schicht 2 derart völlig durchbrechen, daß die Oberfläche des Schichtträgers 1 im Bereich dieser Ausnehmungen 3 zutage tritt. Die Ausnehmungen 3 haben im wesentlichen eine übereinstimmende Querschnittsfläche und sind gleichmäßig über die Oberfläche der Schicht 2 verteilt angeordnet. Auf diese Weise ergibt sich ein im wesentlichen konstantes, also insbesondere ortsunabhängiges, Verhältnis von Querschnittsfläche der Ausnehmungen zu der Fläche der Schicht 2 pro Flächenelement der Schicht 2.

Der in Fig. 2 dargestellte Schichtträger unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, daß neben den schon in Fig. 1 erkennbaren Ausnehmungen 3 mit einer ersten Quer schnittsfläche zusätzlich noch Ausnehmungen 3A einer zweiten Quer schnittsfläche in die Schicht 2 eingebracht sind. Diese Ausnehmun gen 3A haben insbesondere eine kleinere Querschnittsfläche als die Ausnehmungen 3.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, das eine Aufsicht auf eine Oberfläche 2 eines Schichtträgers 1 darstellt, erläutert weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung, bei denen einerseits konstante Flächenverhältnisse von Querschnittsfläche der Ausnehmun gen 3 zu Fläche der Schicht, wie beispielsweise in den Flächenele menten F1 der Schicht 2 dargestellt, vorgesehen werden können oder aber auch von Ort zu Ort variable Flächenverhältnisse zwischen der Querschnittsfläche der Ausnehmungen 3 zu der Fläche der Schicht 2, wie in den Flächenelementen F2 und F3 erkennbar. Beispielsweise ist der Flächenanteil der Ausnehmungen 3 in dem Flächenelement F2 doppelt so groß wie in dem Flächenelement F3, während der Flächen anteil der Ausnehmungen 3 in den Flächenelementen F1 dreimal so groß ist wie in dem Flächenelement F3.

Fig. 4 zeigt die Ausgestaltung eines Schichtträgers 1 als Heiz widerstand. Dabei trägt der Schichtträger 1 eine als Widerstands schicht ausgebildete Schicht 2, an der, vorzugsweise auf zwei einan der gegenüberliegenden Seiten, Kontakte 4A, 4B elektrisch leitend angeordnet sind. Die Kontakte 4A, 4B wiederum sind mit einer Strom quelle 5 verbunden, so daß durch Stromdurchgang die als Wider standsschicht ausgebildete Schicht aufheizbar ist. Durch in die Schicht 2 eingebrachte Ausnehmungen 3 kann auf einfache Weise der ohmsche Widerstand der Schicht 2 einfach und präzise auf einen vor gebbaren Sollwert abgeglichen werden. Dabei kann in besonders vor teilhafter Weise durch zweckmäßige Verwendung von Ausnehmungen 3 unterschiedlicher Querschnittsfläche und geeignete Verteilung der Ausnehmungen 3 über die Oberfläche der Schicht 2 sichergestellt werden, daß eine äußerst gleichmäßige Verteilung der Heizleistung möglich ist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn ein derartiger Heizwiderstand in einem Präzisionsmeßgerät, insbesondere als Brückenwiderstand einer Widerstandsmeßbrücke eines Luftmassenmessers einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Eine derartige Einsatz möglichkeit des Schichtträgers 1 etwa in einem aus der US-PS 41 96 622 der Anmelderin bekannten Luftmassenmesser ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Der Schichtträger 1 ist dabei Bestandteil einer Widerstandsmeßbrücke B, die in einen Stromversor gungs- und einen Anzeigekreis geschaltet ist und die einem Luft strom A ausgesetzt ist.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Schichtträgers erfolgt in vor teilhafter Weise dadurch, daß bei einem mit einer vorzugsweise homo genen Schicht 2 bedeckten Schichtträger 1 die Schicht 2, etwa wie anhand von Fig. 6 dargestellt, zur Bildung von Ausnehmungen durch Entfernung von Schichtmaterial selektiv mit einem fokussierten Energiestrahl, vorzugsweise einem Laserstrahl L beaufschlagt wird.

Dazu wird der von einer Strahlungsquelle 6 erzeugte Strahl L über Fokussiermittel, beispielsweise eine Sammellinse 7, sowie geeignete Ablenkmittel, beispielsweise einen Galvanometerspiegel 8, über die Schicht 2 abgelenkt und auf diese fokussiert. Üblicherweise wird die Strahlungsquelle gepulst betrieben, um eine Abtragung des Materials der Schicht 2 zur Bildung der Ausnehmungen 3 nur an bestimmten Stellen der Schicht 2 zu erreichen.

Claims

1. Von mehreren Oberflächen begrenzter Schichtträger (1) mit einer auf mindestens einem Teil mindestens einer Oberfläche angeordneten Schicht (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (2) eine Mehr zahl von innerhalb der Schichtfläche liegenden Ausnehmungen (3) auf weist.

2. Schichtträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (3) voneinander getrennt sind.

3. Schichtträger nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Querschnittsfläche der Ausnehmungen (3) konstant ist.

4. Schichtträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Querschnittsfläche der Ausnehmungen (3) variabel ist.

5. Schichtträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verhältnis von Querschnittsfläche der Ausnehmungen (3) zu der Oberfläche der Schicht (2) pro Flächenelement der Schicht (2) konstant ist.

6. Schichtträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verhältnis von Querschnittsfläche der Ausnehmungen (3) zu der Oberfläche der Schicht (2) pro Flächenelement der Schicht (2) variabel ist.

7. Schichtträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schichtträger (1) ein Isolierkörper ist.

8. Schichtträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schicht (2) eine Widerstandsschicht ist.

9. Schichtträger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schichtträger (1) als Heizwiderstand oder als ein Temperaturmeßwiderstand ausgebildet ist.

10. Verwendung des Schichtträgers nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Widerstand in einer Widerstandsbrückenschaltung.

11. Verwendung des Schichtträgers nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Widerstand in dem Luftmassenmesser einer Brennkraftmaschine.

12. Verfahren zur Herstellung eines Schichtträgers nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem mit einer vorzugsweise homogenen Schicht (2) bedeckten Schichtträger (1) die Schicht (2) an vorbestimmten Stellen zur Bildung von Ausnehmungen (3) selektiv entfernt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ent fernung der Schicht (2) im Bereich der Ausnehmungen (3) ein Energie strahl, vorzugsweise ein Laserstrahl (L) verwendet wird.