WO2005029007A1 - Hot-film air mass sensor comprising a porous supporting structure and a porosity gradient under the sensor membrane, and method for producing the same - Google Patents

Hot-film air mass sensor comprising a porous supporting structure and a porosity gradient under the sensor membrane, and method for producing the same Download PDF

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WO2005029007A1
WO2005029007A1 PCT/EP2004/052007 EP2004052007W WO2005029007A1 WO 2005029007 A1 WO2005029007 A1 WO 2005029007A1 EP 2004052007 W EP2004052007 W EP 2004052007W WO 2005029007 A1 WO2005029007 A1 WO 2005029007A1
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WO
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sensor
air mass
membrane
sensor chip
film air
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/052007
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Inventor
Uwe Konzelmann
Tobias Lang
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6845—Micromachined devices

Definitions

  • a defined air mass must be supplied in many processes. These include, in particular, combustion processes that take place under controlled conditions, such as the combustion of fuel in automotive internal combustion engines with subsequent catalytic exhaust gas purification. Hot air mass sensors are used to measure the air mass flow rate.
  • the membrane must be made as thin as possible so that the greatest possible proportion of the heat flow emitted by the heating element on the sensor membrane is released into the air and is not dissipated via the silicon of the sensor chip. Furthermore, a cavern is formed for insulation below the membrane in the hot film air mass sensors currently used. Since the sensor chip is housed in a carrier structure, the cavern is completely sealed off and there is no air exchange with the surroundings. This further increases the insulating effect of the cavern.
  • a disadvantage of the sensor chips currently used is that the mechanical stability of the sensor chip is only maintained by the frame surrounding the sensor membrane. In addition, the membrane itself is sensitive to mechanical influences.
  • the solution according to the invention provides for a support structure made of porous silicon to be arranged below the membrane in order to support the membrane.
  • the porosity of the welding structure directly underneath the membrane should be chosen as high as possible.
  • the porosity of the support structure directly below the sensor membrane is preferably in the range of less than 0.7, a porosity of 1 meaning that there is no silicon oxide, while a porosity of 0 means pure silicon oxide.
  • the porous layer preferably comprises a highly porous layer, which is followed by a layer with decreasing porosity. The thickness of the highly porous layer is carried out in such a way that a sufficient insulating effect is built up overall.
  • the highly porous layer has a thickness of preferably at most 200 ⁇ m, more preferably of at most 100 ⁇ m and in particular of at most 30 ⁇ m. From this thickness, the porosity of the smear structure is reduced as the distance from the sensor membrane increases. This ensures that the amount of heat stored in the smtz structure can be better delivered to the sensor chip surrounding the smtz structure. Overall, the thickness of the sealing structure takes up only part of the thickness of the sensor chip. This means that the Slitz structure is limited on the top by the sensor membrane and on all other sides by the material of the sensor chip. Both the sensor chip and the scratch structure preferably consist of silicon.
  • the sensor membrane is preferably made of silicon oxide and provided with a silicon metride coating.
  • a heating element and two temperature sensors are arranged on the sensor membrane for measuring the air mass flow.
  • the temperature sensors are installed in front of and behind the heating element in the direction of flow. With a constant heat flow emitted by the heating element, the air mass flow can be determined from the temperature difference between the two temperature sensors.
  • further temperature sensors for measuring the ambient air temperature can also be arranged on the sensor chip.
  • two heating elements are arranged on the sensor membrane. Furthermore, there are temperature sensors in front of and behind the heating elements in the direction of flow. To determine the air mass flow flowing over the sensor chip, the temperature profile in the air flow is kept constant by varying the heat flow supplied. Depending on the heat flow or the heating power supplied, the air mass flow can be determined.
  • further temperature sensors can also be arranged on the sensor chip in order to measure the air temperature.
  • the at least one heating element and the temperature sensors and the conductor tracks for supplying voltage or for recording the measurement data are preferably made of platinum.
  • Another material for manufacturing the at least one heating element, the temperature sensors and the conductor tracks is silicon carbide, which has a high mechanical and thermal stability.
  • the temperature sensors preferably work as resistance thermometers. However, it is also possible to use temperature sensors in the form of thermocouples.
  • FIG. 1 shows a detail from a hot film air mass sensor according to the prior art in a perspective view
  • FIG. 2 shows a section through a sensor chip designed according to the invention
  • Figure 3 shows a detail of a hot film air mass sensor with thermopiles in a perspective view. variants
  • FIG. 1 shows a detail from a hot film air mass sensor according to the prior art in a perspective view.
  • a hot air mass mass sensor 1 is arranged in a measuring channel, not shown here.
  • the direction of the air mass to be measured is identified by an arrow designated by reference number 15.
  • the air flows around the hot film air mass sensor 1, which comprises a sensor chip 3 with a sensor membrane 4.
  • the sensor chip 3 which is preferably made of silicon, is accommodated in a receptacle 7 of a carrier structure 5.
  • the air in the cavern 6 has an insulating effect due to its low thermal capacity compared to silicon and its low thermal conductivity.
  • a fluidically favorable form of the hot film air mass sensor 1 is obtained in that the carrier structure 5 has a rounded leading edge 14 on the inflow side of the air.
  • the leading edge 14 can also have any other aerodynamically favorable inflow profile known to the person skilled in the art. These include in particular elliptical and parabolic profiles.
  • the sealing surfaces 9 of the receptacle 7 are provided with a circumferential chamfer 10.
  • An air flow into the cavern 6 below the sensor membrane 4 is avoided by the sealing surfaces 9, which are in contact with the side surfaces 19 of the sensor chip 3. This avoids that when the hot film air mass sensor 1 overflows, part of the air flow passes under the sensor chip 3 through a gap between the support structure 5 and the sensor chip 3.
  • the sensor chip 3 is preferably arranged in the carrier structure 5 such that the top 21 of the carrier structure 5 and the top 18 of the sensor chip 3 form a plane.
  • the alignment of the sensor chip 3 in the carrier structure 5 takes place with the aid of a gap 17 below the sensor chip 3.
  • the gap 17 serves as tolerance compensation, the distance from the bottom 8 to the top 21 of the carrier structure 5 having to be greater than the distance from the underside 20 from the thickened areas 16 surrounding the sensor membrane 4 Top side 18 of the sensor chip 3.
  • the sensor chip 3 is fastened in the carrier structure 5 by means of an adhesive, not shown in FIG. 1. When gluing, make sure that no glue gets into the cavern 6 below the sensor membrane 4.
  • the amount of adhesive is to be dimensioned such that the top 18 of the sensor chip 3 and the top 21 of the carrier structure 5 form a plane.
  • a heating element 11, a first temperature sensor 12 and a second temperature sensor 13 are arranged on the sensor membrane 4 transversely to the flow direction 15 of the air.
  • the temperature of the air is first measured with the first temperature sensor 12, in the further course the air overflowing the hot film air mass sensor 1 is heated at the heating element 11 with a constant heat flow and finally the temperature is measured again with the second temperature sensor 13 ,
  • the air mass flowing over the hot film air mass sensor 1 is directly inversely proportional to the temperature difference between the first temperature sensor 12 and the second temperature sensor 13 when the heat flow is supplied and the specific heat capacity is constant.
  • the heating element 11 is attached to the sensor membrane 4. Because of the small thickness of the sensor membrane 4, only a small proportion of the heat given off by the heating element 11 is transported to the sensor chip 3 by heat conduction. A further reduction in the heat conduction from the sensor membrane 4 to the sensor chip 3 is achieved in that the sensor membrane 4 is preferably made of silicon oxide. Compared to the sensor chip 3, which is preferably made of silicon, silicon oxide has a lower thermal conductivity. In order to prevent the ingress of air moisture or condensed water from the air flowing over the hot film air mass sensor 1, the upper side 18 of the sensor membrane 4 is provided with a silicon nitride coating, which at the same time improves the mechanical stability of the membrane surface.
  • FIG. 2 shows a sensor chip designed according to the invention.
  • the sensor chip 3 designed according to the invention comprises a sensor membrane 4 which rests on a frame structure 22.
  • the support structure 22 has a height h which is lower than the thickness d of the sensor chip 3. In this way, the support structure 22 is enclosed on the top 18 of the sensor chip 3 by the sensor membrane 4 and on all other sides by the material of the sensor chip 3 , The fact that the support structure 22 on all Pages is completed, it is ensured that no air can flow under the sensor membrane 4.
  • the support structure 22 is designed such that the porosity of the support structure 22 decreases with increasing distance from the sensor membrane 4. Directly under the sensor membrane 4, the smta structure 22 has a high porosity in order to improve the thermal decoupling of the sensor membrane 4 from the sensor chip 3.
  • the highly porous layer is made so thick that a sufficient insulation effect is being built up overall. As the thickness of the structure 22 increases, the porosity is reduced with increasing distance from the sensor membrane 4. This ensures that the heat stored via the support structure 22 can be better released to the sensor chip 3.
  • the dynamic behavior of the sensor can already be influenced during the manufacture of the sensor chip 3.
  • two heating elements 11.1, 11.2 are arranged on the sensor membrane 4 and a first temperature sensor 12 in the flow direction 15 in front of each heating element 11.1, 11.2 and a second temperature sensor 13 behind each heating element 11.1, 11.2.
  • the direction of flow of the sensor chip 3 is identified by the arrow identified by reference numeral 15.
  • further temperature sensors 23 are arranged on the sensor chip 3 in the embodiment variant shown in FIG.
  • the heating element 11.1, 11.2 can also be formed around a temperature sensor 12, 13 or a temperature sensor around a heating element 11.1, 11.2.
  • a heating element 11 and two temperature sensors 12, 13 corresponding to the embodiment variant shown in FIG. 1 can also be arranged in the sensor membrane 4, which is supported by the structure 22. Furthermore, any other combination of heating elements 11, 11.1, 11.2 and temperature sensors 12, 13 is possible, with which the air mass flow can be determined via the heat flow emitted by heating element 11, 11.1, 11.2 and the temperature difference at temperature sensors 12, 13.
  • the heating elements 11, 11.1, 11.2 and temperature sensors 12, 13, 23, like the conductor tracks used for the voltage supply and for the transmission of the electrical signals on the sensor chip 3, are preferably made of platinum.
  • Resistance thermometers made of platinum, for example PT 100, are used in particular as temperature sensors 12, 13, 23. puts. In addition to temperature sensors as resistance thermometers, thermocouples are also suitable.
  • FIG. 3 shows a section of a hot film air mass sensor with thermopiles in a perspective view.
  • thermopile 25 a heating element 11 and a second thermopile 26 are arranged on the upper side 18 of the sensor chip 3 in the direction of flow 15. The voltage supply of the heating element 11 and the data transmission of the thermopiles 25, 26 takes place via electrical contacts 27.
  • the porous seat structure 22 below the sensor membrane 4 is preferably produced by an etching process.
  • a base wafer which is preferably made of silicon
  • the mask is interrupted where the structure 4 is to be created.
  • porous silicon is produced at the point where the mask is interrupted.
  • the thermal conductivity is set via the current strength during the anodization, the hydrogen fluoride concentration, the substrate doping or the etching duration or pause duration between two etching processes.
  • the mask made of silicon nitride is removed.
  • the porous silicon is oxidized. The pores are closed by a silicon nitride coating. Finally there is a coating with platinum and a silicon oxide top layer.
  • the gradient of the porosity can be adjusted by adapting the current density with increasing etching depth.
  • the support structure 4 can also be formed as a column or web structure made of silicon oxide.
  • appropriate structures are first created in the silicon wafer by plasma etching, the structures are oxidized and then sealed with silicon oxide. Finally, there is also a coating with platinum and silicon oxide.
  • a silicon nitride cover layer can be applied both to the sensor chip 3 with the support structure 4 made of porous silicon oxide and to the sensor chip 3 with the column or web structure.
  • a gradient can be generated in the support structure 4 by increasing the material density.

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

The invention relates to a hot-film air mass sensor which comprises a sensor chip (3) having a sensor membrane (4), whereby at least one heating element (6) and two temperature sensors (7) are mounted on said sensor membrane (4). Under the sensor membrane (4), a porous supporting structure (11) is received whose porosity decreases with increasing distance from the sensor membrane (4).

Description

HeißfU luftmassensensor mit poröser Stützstruktur und Porositätsgradient unter der Sensormernbran sowie HerstellungsverfahrenHeißfU air mass sensor with porous support structure and porosity gradient under the sensor membrane as well as manufacturing processes
Technisches GebietTechnical field
Bei vielen Prozessen muss eine definierte Luftmasse zugeführt werden. Hierzu zählen insbe- sondere Verbrennungsprozesse, die unter geregelten Bedingungen ablaufen, wie die Verbrennung von Kraftstoff in Verbrermungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen mit anschließender katalytischer Abgasreinigung. Zur Messung des Luftmassendurchsatzes werden dabei Heißfilrrtfuftmassensensoren eingesetzt.A defined air mass must be supplied in many processes. These include, in particular, combustion processes that take place under controlled conditions, such as the combustion of fuel in automotive internal combustion engines with subsequent catalytic exhaust gas purification. Hot air mass sensors are used to measure the air mass flow rate.
Stand der TechnikState of the art
Aus „Kraftfahrtechnisches Taschenbuch", Herausgeber Robert Bosch GmbH, 23. Auflage, Seite 116 f., Vieweg Verlag Wiesbaden, 1999, ist bekannt, bei einem Heißfilmluftmassen- sensor auf einer dünnen Sensormembran einen Heizwiderstand anzuordnen, der von zwei Temperaturmesswiderständen umgeben ist. In einem Luftstrom, der über die Membran geführt wird, ändert sich die Temperaturverteilung und wird von den Temperaturmesswiderständen erfasst. Aus der Widerstandsdifferenz der Temperaturmesswiderstände ist der Luftmassenstrom bestimmbar.From "Kraftfahrtechnisches Taschenbuch", published by Robert Bosch GmbH, 23rd edition, page 116 f., Vieweg Verlag Wiesbaden, 1999, it is known to arrange a heating resistor in a hot film air mass sensor on a thin sensor membrane, which is surrounded by two temperature measuring resistors. In The temperature distribution changes when the air flows through the membrane and is measured by the temperature measuring resistors. The air mass flow can be determined from the difference in resistance between the temperature measuring resistors.
Damit ein möglichst großer Anteil des vom Heizelement auf der Sensormembran abgegebenen Wärmestromes an die Luft abgegeben wird, und nicht über das Silizium des Sensorchips abgeleitet wird, ist die Membran möglichst dünn auszuführen. Weiterhin ist zur Isolierung unterhalb der Membran, bei den derzeit eingesetzten Heißfilmluftmassensensoren eine Kaverne ausgebildet. Da der Sensorchip in einer Trägerstruktur aufgenommen ist, ist die Ka- verne rundum abgeschlossen und es findet kein Luftaustausch mit der Umgebung statt. Hierdurch wird die Isolierwirkung der Kaverne weiter erhöht. Nachteilig bei den derzeit eingesetzten Sensorchips ist es, dass die mechanische Stabilität des Sensorchips nur durch den die Sensormembran umgebenen Rahmen aufrechterhalten wird. Zudem ist die Membran selbst empfindlich gegenüber mechanischen Einflüssen.The membrane must be made as thin as possible so that the greatest possible proportion of the heat flow emitted by the heating element on the sensor membrane is released into the air and is not dissipated via the silicon of the sensor chip. Furthermore, a cavern is formed for insulation below the membrane in the hot film air mass sensors currently used. Since the sensor chip is housed in a carrier structure, the cavern is completely sealed off and there is no air exchange with the surroundings. This further increases the insulating effect of the cavern. A disadvantage of the sensor chips currently used is that the mechanical stability of the sensor chip is only maintained by the frame surrounding the sensor membrane. In addition, the membrane itself is sensitive to mechanical influences.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die erfrndungsgemäße Lösung sieht vor, zur Abstützung der Membran eine S tzstruktur aus porösem Silizium unterhalb der Membran anzuordnen.The solution according to the invention provides for a support structure made of porous silicon to be arranged below the membrane in order to support the membrane.
Zur Reduzierung der thermischen Kopplung der Sensormembran an den Siliziumchip und zur Aufrechterhaltung der Isolierung unterhalb der Sensormembran, ist die Porosität der Smtzstruktur direkt unter der Membran möglichst hoch zu wählen. Die Porosität der Stütz- struktur direkt unter der Sensormembran liegt vorzugsweise im Bereich kleiner 0,7, wobei eine Porosität von 1 bedeutet, dass kein Siliziumoxid vorhanden ist, während eine Porosität von 0 reines Siliziumoxid bedeutet. Die poröse Schicht umfasst vorzugsweise eine hochporöse Schicht, der sich eine Schicht mit abnehmender Porosität anschließt. Die Dicke der hochporösen Schicht wird so ausgeführt, dass insgesamt gerade eine ausreichende Isolierwirkung aufgebaut wird. Dazu weist die hochporöse Schicht eine Dicke von vorzugsweise höchstens 200 μm, mehr bevorzugt von höchstens 100 μm und insbesondere von höchstens 30 μm auf. Ab dieser Dicke wird mit weiter zunehmender Entfernung von der Sensormembran die Porosität der Smtzstruktur verringert. Hierdurch wird gewährleistet, dass die in der Smtzsfruktur gespeicherte Wärmemenge besser an den die Smtzsfrukτur umgebenden Sensorchip abgegeben werden kann. Insgesamt nimmt die Dicke der Sffitzstruk ur nur einen Teil der Dicke des Sensorchips ein. Das bedeutet, dass die Slützstaktur auf der Oberseite durch die Sensormembran begrenzt wird und auf allen anderen Seiten durch das Material des Sensorchips. Sowohl der Sensorchip als auch die Sratzstruktur bestehen dabei vorzugsweise aus Silizium. Die Sensormembran wird vorzugsweise aus Siliziumoxid gefertigt und mit einer Siliziummtridbeschichtung versehen.To reduce the thermal coupling of the sensor membrane to the silicon chip and to maintain the insulation underneath the sensor membrane, the porosity of the welding structure directly underneath the membrane should be chosen as high as possible. The porosity of the support structure directly below the sensor membrane is preferably in the range of less than 0.7, a porosity of 1 meaning that there is no silicon oxide, while a porosity of 0 means pure silicon oxide. The porous layer preferably comprises a highly porous layer, which is followed by a layer with decreasing porosity. The thickness of the highly porous layer is carried out in such a way that a sufficient insulating effect is built up overall. For this purpose, the highly porous layer has a thickness of preferably at most 200 μm, more preferably of at most 100 μm and in particular of at most 30 μm. From this thickness, the porosity of the smear structure is reduced as the distance from the sensor membrane increases. This ensures that the amount of heat stored in the smtz structure can be better delivered to the sensor chip surrounding the smtz structure. Overall, the thickness of the sealing structure takes up only part of the thickness of the sensor chip. This means that the Slütz structure is limited on the top by the sensor membrane and on all other sides by the material of the sensor chip. Both the sensor chip and the scratch structure preferably consist of silicon. The sensor membrane is preferably made of silicon oxide and provided with a silicon metride coating.
Zur Messung des Luftmassenstromes sind auf der Sensormembran in einer ersten Ausführungsvariante ein Heizelement und zwei Temperatursensoren angeordnet. Dabei sind die Temperatursensoren in Strömungsrichtung vor und hinter dem Heizelement angebracht. Bei einem vom Heizelement abgegebenen konstanten Wärmestrom lässt sich so aus der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperatursensoren der Luftmassenstrom bestimmen. Neben den Temperatursensoren vor und hinter dem Heizelement können auch weitere Temperatursensoren zur Messung der Umgebungslufttemperatur auf dem Sensorchip angeordnet sein. In einer zweiten Ausfuhrungsvariante sind auf der Sensormembran zwei Heizelemente angeordnet. Weiterhin befinden sich in Strömungsrichtung jeweils vor und hinter den Heizelementen Temperatursensoren. Zur Bestimmung des den Sensorchip überströmenden Luftmassenstromes wird das Temperaturprofil im Luftstrom durch Variation des zugeführ- ten Wärmestromes konstant gehalten. Abhängig vom Wärmestrom beziehungsweise der zugeführten Heizleistung lässt sich so der Luftmassenstrom bestimmen. Auch in dieser Ausführungsvariante können weitere Temperatursensoren auf dem Sensorchip angeordnet sein, um die Lufttemperatur zu messen.In a first embodiment variant, a heating element and two temperature sensors are arranged on the sensor membrane for measuring the air mass flow. The temperature sensors are installed in front of and behind the heating element in the direction of flow. With a constant heat flow emitted by the heating element, the air mass flow can be determined from the temperature difference between the two temperature sensors. In addition to the temperature sensors in front of and behind the heating element, further temperature sensors for measuring the ambient air temperature can also be arranged on the sensor chip. In a second embodiment variant, two heating elements are arranged on the sensor membrane. Furthermore, there are temperature sensors in front of and behind the heating elements in the direction of flow. To determine the air mass flow flowing over the sensor chip, the temperature profile in the air flow is kept constant by varying the heat flow supplied. Depending on the heat flow or the heating power supplied, the air mass flow can be determined. In this embodiment variant, further temperature sensors can also be arranged on the sensor chip in order to measure the air temperature.
Neben den in den Ausführungsvarianten beschriebenen Anordnungen von Heizelement und Temperatursensoren sind jedoch auch alle weiteren dem Fachmann bekannten Anordnungen von Heizelementen und Temperatursensoren denkbar, mit denen über die Temperatadifferenz und den zugegebenen Wärmestrom der Luftmassenstrom bestimmt werden kann.In addition to the arrangements of heating element and temperature sensors described in the design variants, however, all other arrangements of heating elements and temperature sensors known to the person skilled in the art are also conceivable, with which the air mass flow can be determined via the temperature difference and the added heat flow.
Das zumindest eine Heizelement und die Temperatursensoren sowie die Leiterbahnen zur Sparrnungsversorgung bzw. zur Erfassung der Messdaten sind vorzugsweise aus Platin gefertigt. Ein weiteres Material zur Fertigung des zumindest einen Heizelementes, der Temperatursensoren und der Leiterbahnen ist SiKziumcarbid, welches eine hohe mechanische und thermische Stabilität aufweist.The at least one heating element and the temperature sensors and the conductor tracks for supplying voltage or for recording the measurement data are preferably made of platinum. Another material for manufacturing the at least one heating element, the temperature sensors and the conductor tracks is silicon carbide, which has a high mechanical and thermal stability.
Die Temperatursensoren arbeiten vorzugsweise als Widerstandsthermometer. Es ist jedoch auch möglich, Temperatursensoren in Form von Thermoelementen einzusetzen.The temperature sensors preferably work as resistance thermometers. However, it is also possible to use temperature sensors in the form of thermocouples.
Zeichnungdrawing
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben.The invention is described in more detail below with reference to a drawing.
Es zeigt:It shows:
Figur 1 ein Ausschnitt aus einem Heißfilmlufitmassensensor nach dem Stand der Technik in einer perspektivischen Darstellung,FIG. 1 shows a detail from a hot film air mass sensor according to the prior art in a perspective view,
Figur 2 ein Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Sensorchip,FIG. 2 shows a section through a sensor chip designed according to the invention,
Figur 3 ein Ausschnitt aus einem Heißfilmluftmassensensor mit Therrnopiles in einer perspektivischen Darstellung. AusführungsvariantenFigure 3 shows a detail of a hot film air mass sensor with thermopiles in a perspective view. variants
In Figur 1 ist ein Ausschnitt aus einem Heißfilmluftmassensensor nach dem Stand der Technik in perspektivischer Darstellung dargestellt.FIG. 1 shows a detail from a hot film air mass sensor according to the prior art in a perspective view.
Zur Messung des Luftmassendurchsatzes ist ein Heißfümluftmassenserisor 1 in einem hier nicht dargestellten Messkanal angeordnet. Die Anslxömrichtung der zu messenden Luftmasse ist durch einen mit Bezugszeichen 15 bezeichneten Pfeil gekennzeichnet. Hierbei wird der einen Sensorchip 3 mit einer Sensormembran 4 umfassende Heißfilmluftmassensensor 1 von der Luft umströmt. Zur Stabilisierung und zum Schutz der Sensormembran 4, insbesondere bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten, ist der vorzugsweise aus Silizium gefertigte Sensorchip 3 in einer Aufnahme 7 einer Trägerstaiktur 5 aufgenommen. Um die Wärmeleitung innerhalb des Sensorchips 3 möglichst gering zu halten, befindet sich unterhalb der Sensormembran 4 eine Kaverne 6. Die sich in der Kaverne 6 befindende Luft wirkt auf- grund ihrer im Vergleich zu Silizium niedrigen Wärmekapazität und ihrer niedrigen Wärmeleitfähigkeit isolierend.To measure the air mass flow rate, a hot air mass mass sensor 1 is arranged in a measuring channel, not shown here. The direction of the air mass to be measured is identified by an arrow designated by reference number 15. In this case, the air flows around the hot film air mass sensor 1, which comprises a sensor chip 3 with a sensor membrane 4. To stabilize and protect the sensor membrane 4, in particular at high flow velocities, the sensor chip 3, which is preferably made of silicon, is accommodated in a receptacle 7 of a carrier structure 5. In order to keep the heat conduction within the sensor chip 3 as low as possible, there is a cavern 6 below the sensor membrane 4. The air in the cavern 6 has an insulating effect due to its low thermal capacity compared to silicon and its low thermal conductivity.
Eine strömungstechnisch günstige Form des Heißfilmluftmassensensors 1 wird dadurch erhalten, dass die Trägerstruktur 5 auf der Anstrδmseite der Luft eine abgerundete Anström- kante 14 aufweist. Neben der in Figur 1 dargestellten abgerundeten Anströmkante 14 der Trägerstraktur 5 kann die Anströmkante 14 auch jedes weitere dem Fachmann bekannte, aerodynamisch günstige Anströmprofil aufweisen. Hierzu zählen insbesondere elliptische und parabolische Profile.A fluidically favorable form of the hot film air mass sensor 1 is obtained in that the carrier structure 5 has a rounded leading edge 14 on the inflow side of the air. In addition to the rounded leading edge 14 of the support structure 5 shown in FIG. 1, the leading edge 14 can also have any other aerodynamically favorable inflow profile known to the person skilled in the art. These include in particular elliptical and parabolic profiles.
Um das Einführen des Sensorchips 3 in die mit einem Boden 8 und Dichtflächen 9 als Seitenflächen versehene Aufnahme 7 der Trägerstruktur 5 zu erleichtern, sind die Dichtflächen 9 der Aufnahme 7 mit einer umlaufenden Fase 10 versehen. Durch die Dichtflächen 9, die mit den Seitenflächen 19 des Sensorchips 3 in Kontakt sind, wird eine Luftströmung in die Kaverne 6 unter der Sensormembran 4 vermieden. Hierdurch wird vermieden, dass beim Überströmen des Heißfilmluftmassensensors 1 ein Teil des Luftstromes durch einen Spalt zwischen Trägerstruktur 5 und Sensorchip 3 unter den Sensorchip 3 gelangt.In order to facilitate the insertion of the sensor chip 3 into the receptacle 7 of the carrier structure 5 provided with a bottom 8 and sealing surfaces 9 as side surfaces, the sealing surfaces 9 of the receptacle 7 are provided with a circumferential chamfer 10. An air flow into the cavern 6 below the sensor membrane 4 is avoided by the sealing surfaces 9, which are in contact with the side surfaces 19 of the sensor chip 3. This avoids that when the hot film air mass sensor 1 overflows, part of the air flow passes under the sensor chip 3 through a gap between the support structure 5 and the sensor chip 3.
Der Sensorchip 3 ist vorzugsweise so in der Trägerstruktur 5 angeordnet, dass die Oberseite 21 der Trägerstruktur 5 und die Oberseite 18 des Sensorchips 3 eine Ebene bilden. Die Ausrichtung des Sensorchips 3 in der Trägerstruktur 5 erfolgt mit Hilfe eines Spaltes 17 unterhalb des Sensorchips 3. Der Spalt 17 dient dabei als Toleranzausgleich, wobei der Abstand vom Boden 8 zur Oberseite 21 der Trägerstraktur 5 größer sein muss als der Abstand von der Unterseite 20 von die Sensormembran 4 umgebenden verdickten Bereichen 16 zur Oberseite 18 des Sensorchips 3. Die Befestigung des Sensorchips 3 in der Trägerstruktur 5 erfolgt durch eine in Figur 1 nicht dargestellte Verklebung. Bei der Verklebung ist darauf zu achten, dass kein Klebstoff in die Kaverne 6 unterhalb der Sensorme bran 4 gelangt. Die Menge des Klebstoffes ist so zu bemessen, dass die Oberseite 18 des Sensorchips 3 und die Oberseite 21 der Trägerstruktur 5 eine Ebene bilden.The sensor chip 3 is preferably arranged in the carrier structure 5 such that the top 21 of the carrier structure 5 and the top 18 of the sensor chip 3 form a plane. The alignment of the sensor chip 3 in the carrier structure 5 takes place with the aid of a gap 17 below the sensor chip 3. The gap 17 serves as tolerance compensation, the distance from the bottom 8 to the top 21 of the carrier structure 5 having to be greater than the distance from the underside 20 from the thickened areas 16 surrounding the sensor membrane 4 Top side 18 of the sensor chip 3. The sensor chip 3 is fastened in the carrier structure 5 by means of an adhesive, not shown in FIG. 1. When gluing, make sure that no glue gets into the cavern 6 below the sensor membrane 4. The amount of adhesive is to be dimensioned such that the top 18 of the sensor chip 3 and the top 21 of the carrier structure 5 form a plane.
Zur Bestimmung der Luftmasse, die durch den in Figur 1 nicht dargestellten Messkanal strömt, sind auf der Sensormembran 4 ein Heizelement 11, ein erster Temperatursensor 12 und ein zweiter Temperatursensor 13 quer zur Anströmrichtung 15 der Luft angeordnet. Zur Bestimmung der den Heißfilmluftmassensensor 1 überströmenden Luftmasse wird zunächst mit dem ersten Temperatursensor 12 die Temperatur der Luft gemessen, im weiteren Verlauf wird die den Heißfilmluftmassensensor 1 überströmende Luft am Heizelement 11 mit einem konstanten Wärmestrom aufgeheizt und abschließend die Temperatur mit dem zweiten Temperatursensor 13 erneut gemessen. Die den Heißfilmluftmassensensor 1 über- strömende Luftmasse ist bei konstantem zugeführtem Wärmestrom und bei konstanter spezifischer Wärmekapazität direkt umgekehrt proportional zu der Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Temperatursensor 12 und dem zweiten Temperatursensor 13.To determine the air mass flowing through the measuring channel (not shown in FIG. 1), a heating element 11, a first temperature sensor 12 and a second temperature sensor 13 are arranged on the sensor membrane 4 transversely to the flow direction 15 of the air. To determine the air mass flowing over the hot film air mass sensor 1, the temperature of the air is first measured with the first temperature sensor 12, in the further course the air overflowing the hot film air mass sensor 1 is heated at the heating element 11 with a constant heat flow and finally the temperature is measured again with the second temperature sensor 13 , The air mass flowing over the hot film air mass sensor 1 is directly inversely proportional to the temperature difference between the first temperature sensor 12 and the second temperature sensor 13 when the heat flow is supplied and the specific heat capacity is constant.
Zur thermischen Entkopplung des Heizelementes 11 vom Sensorchip 3 ist das Heizelement 11 auf der Sensormembran 4 angebracht. Aufgrund der geringen Dicke der Sensormembran 4 wird nur ein geringer Anteil der vom Heizelement 11 abgegebenen Wärme durch Wärmeleitung an den Sensorchip 3 transportiert. Eine weitere Reduzierung der Wärmeleitung von der Sensormembran 4 zum Sensorchip 3 wird dadurch erreicht, dass die Sensormembran 4 vorzugsweise aus Siliziumoxid gefertigt ist. Im Vergleich zu dem vorzugsweise aus Silizium gefertigten Sensorchip 3 weist Sihziumoxid eine niedrigere Wärmeleitfahgikeit auf. Um ein Eindringen von Luftfeuchtigkeit oder Kondenswasser aus der den Heißfilrmuftmassensensor 1 überströmenden Luft zu vermeiden, ist die Oberseite 18 der Sensormembran 4 mit einer Siliziumnitridbeschichtung versehen, die gleichzeitig die mechanische Stabilität der Membranoberfläche verbessert.For the thermal decoupling of the heating element 11 from the sensor chip 3, the heating element 11 is attached to the sensor membrane 4. Because of the small thickness of the sensor membrane 4, only a small proportion of the heat given off by the heating element 11 is transported to the sensor chip 3 by heat conduction. A further reduction in the heat conduction from the sensor membrane 4 to the sensor chip 3 is achieved in that the sensor membrane 4 is preferably made of silicon oxide. Compared to the sensor chip 3, which is preferably made of silicon, silicon oxide has a lower thermal conductivity. In order to prevent the ingress of air moisture or condensed water from the air flowing over the hot film air mass sensor 1, the upper side 18 of the sensor membrane 4 is provided with a silicon nitride coating, which at the same time improves the mechanical stability of the membrane surface.
Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäß ausgebildeten Sensorchip.FIG. 2 shows a sensor chip designed according to the invention.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Sensorchip 3 umfasst eine Sensormembran 4, die auf einer Sratzslj jktur 22 aufliegt. Die Slützstruktur 22 weist eine Höhe h auf, die niedriger ist als die Dicke d des Sensorchips 3. Auf diese Weise ist die Stützslxuktur 22 auf der Oberseite 18 des Sensorchips 3 durch die Sensormembran 4 und auf allen anderen Seiten durch das Material des Sensorchips 3 umschlossen. Dadurch, dass die Stützstruktur 22 auf allen Seiten abgeschlossen ist, wird gewährleistet, dass keine Luft unter die Sensormembran 4 strömen kann.The sensor chip 3 designed according to the invention comprises a sensor membrane 4 which rests on a frame structure 22. The support structure 22 has a height h which is lower than the thickness d of the sensor chip 3. In this way, the support structure 22 is enclosed on the top 18 of the sensor chip 3 by the sensor membrane 4 and on all other sides by the material of the sensor chip 3 , The fact that the support structure 22 on all Pages is completed, it is ensured that no air can flow under the sensor membrane 4.
Die Slützslxuktur 22 ist so ausgebildet, dass die Porosität der Smtzstruktur 22 mit zuneh- mendem Abstand von der Sensormembran 4 abnimmt. Direkt unter der Sensormembran 4 weist die Smtastruktur 22 eine hohe Porosität auf, um die thermische Entkopplung der Sensormembran 4 vom Sensorchip 3 zu verbessern. Die hochporöse Schicht wird so dick ausgeführt, dass insgesamt gerade eine ausreichende Isolierwirkung aufgebaut wird. Mit weiter zunehmender Dicke der Smtzstruktur 22 wird die Porosität mit zunehmendem Abstand von der Sensormembran 4 reduziert. Hierdurch wird gewährleitstet, dass die über die Stütz- sttuktur 22 gespeicherte Wärme besser an den Sensorchip 3 abgegeben werden kann. Durch eine Anpassung des Verlaufs des Porositätsgradienten entlang der mit dem Bezugszeichen 24 gekennzeichneten Achse, kann während der Herstellung des Sensorchips 3 bereits das dynamische Verhalten des Sensors beeinflusst werden.The support structure 22 is designed such that the porosity of the support structure 22 decreases with increasing distance from the sensor membrane 4. Directly under the sensor membrane 4, the smta structure 22 has a high porosity in order to improve the thermal decoupling of the sensor membrane 4 from the sensor chip 3. The highly porous layer is made so thick that a sufficient insulation effect is being built up overall. As the thickness of the structure 22 increases, the porosity is reduced with increasing distance from the sensor membrane 4. This ensures that the heat stored via the support structure 22 can be better released to the sensor chip 3. By adapting the course of the porosity gradient along the axis identified by reference numeral 24, the dynamic behavior of the sensor can already be influenced during the manufacture of the sensor chip 3.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Sensorchip 3 sind auf der Sensormembran 4 zwei Heizelemente 11.1, 11.2 und in Anströmrichtung 15 vor jedem Heizelement 11.1, 11.2 ein erster Temperatursensor 12 und hinter jedem Heizelement 11.1, 11.2 ein zweiter Temperatursensor 13 angeordnet. Die Anströmrichtung des Sensorchips 3 ist dabei mit dem mit Bezugs- zeichen 15 gekennzeichneten Pfeil gekennzeichnet. Zusätzlich zu den Temperatursensoren 12, 13 auf der Sensormembran 4 sind bei der in Figur 2 dargestellten Ausfu rrungsvariante weitere Temperatursensoren 23 auf dem Sensorchip 3 angeordnet. Alternativ dazu kann auch das Heizelement 11.1, 11.2 umlaufend um einen Temperatursensor 12, 13 oder ein Temperatursensor umlaufend um ein Heizelement 11.1, 11.2 ausgebildet sein.In the sensor chip 3 shown in FIG. 2, two heating elements 11.1, 11.2 are arranged on the sensor membrane 4 and a first temperature sensor 12 in the flow direction 15 in front of each heating element 11.1, 11.2 and a second temperature sensor 13 behind each heating element 11.1, 11.2. The direction of flow of the sensor chip 3 is identified by the arrow identified by reference numeral 15. In addition to the temperature sensors 12, 13 on the sensor membrane 4, further temperature sensors 23 are arranged on the sensor chip 3 in the embodiment variant shown in FIG. As an alternative to this, the heating element 11.1, 11.2 can also be formed around a temperature sensor 12, 13 or a temperature sensor around a heating element 11.1, 11.2.
Neben der in Figur 2 dargestellten Anordnung können bei der Sensormembran 4, die durch die Smtzstruktur 22 unterstützt wird, auch ein Heizelement 11 und zwei Temperatursensoren 12, 13 entsprechend der in Figur 1 dargestellten Λusführungsvariante angeordnet sein. Weiterhin ist jede beliebige andere Kombination an Heizelementen 11, 11.1, 11.2 und Tem- peratursensoren 12, 13 möglich, mit der über den vom Heizelement 11, 11.1, 11.2 abgegebenen Wärmestrom und die Temperaturdifferenz an den Temperatursensoren 12, 13 der Luftmassenstrom bestimmt werden kann.In addition to the arrangement shown in FIG. 2, a heating element 11 and two temperature sensors 12, 13 corresponding to the embodiment variant shown in FIG. 1 can also be arranged in the sensor membrane 4, which is supported by the structure 22. Furthermore, any other combination of heating elements 11, 11.1, 11.2 and temperature sensors 12, 13 is possible, with which the air mass flow can be determined via the heat flow emitted by heating element 11, 11.1, 11.2 and the temperature difference at temperature sensors 12, 13.
Die Heizelemente 11, 11.1, 11.2 und Temperatursensoren 12, 13, 23 sind, ebenso wie die zur Spannungsversorgung und zur Übertragung der elektrischen Signale eingesetzten Leiterbahnen auf dem Sensorchip 3, vorzugsweise aus Platin gefertigt. Insbesondere als Temperatursensoren 12, 13, 23 werden Widerstandsthermometer aus Platin, z.B. PT 100, einge- setzt. Neben Temperatursensoren als Widerstandsthermometer eignen sich aber auch Thermoelemente.The heating elements 11, 11.1, 11.2 and temperature sensors 12, 13, 23, like the conductor tracks used for the voltage supply and for the transmission of the electrical signals on the sensor chip 3, are preferably made of platinum. Resistance thermometers made of platinum, for example PT 100, are used in particular as temperature sensors 12, 13, 23. puts. In addition to temperature sensors as resistance thermometers, thermocouples are also suitable.
Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Heißfilmluftmassensensor mit Thermopiles in per- spektivischer Darstellung.FIG. 3 shows a section of a hot film air mass sensor with thermopiles in a perspective view.
Bei dem in Figur 3 dargestellten Sensorchip 3 ist unterhalb der Sensormembran 4 eine poröse Stützstruktur 22 aufgenommen. Auf der Oberseite 18 des Sensorchips 3 sind in Anströmrichtung 15 ein erster Thermopile 25, ein Heizelement 11 und ein zweiter Thermopile 26 angeordnet. Die Spannungsversorgung des Heizelementes 11 und die Datenübertragung der Thermopiles 25, 26 erfolgt über elektrische Kontakte 27.In the sensor chip 3 shown in FIG. 3, a porous support structure 22 is accommodated below the sensor membrane 4. A first thermopile 25, a heating element 11 and a second thermopile 26 are arranged on the upper side 18 of the sensor chip 3 in the direction of flow 15. The voltage supply of the heating element 11 and the data transmission of the thermopiles 25, 26 takes place via electrical contacts 27.
Die poröse S tzstruktur 22 unterhalb der Sensormernbran 4 wird vorzugsweise durch ein Ätzverfahren hergestellt. Hierzu wird zunächst ein Basis-Wafer, welcher vorzugsweise aus Silizium gefertigt ist, mit einer Silizium-Nitridmaskierung versehen. Die Maske wird dort unterbrochen, wo die Smtzstruktur 4 entstehen soll. Mit einer Mischung aus Fluorwasserstoff, Isopropanol und Wasser als Elektrolyt wird an der Stelle, an der die Maske unterbrochen ist, poröses Silizium hergestellt. Hierbei wird die Wärmeleitfähigkeit über die Stromstärke während der Anodisierung, die Fluorwasserstoff-Konzentration, die Substratdotie- rung oder die Ätzdauer bzw. Pausendauer zwischen zwei Ätzvorgängen eingestellt. Nach der Herstellung des porösen Siliziums wird die Maske aus Silizium-Nitrid entfernt. Im nächsten Schritt wird das poröse Silizium oxidiert. Durch eine Silizium-Nitrid-Beschichtung werden die Poren verschlossen. Abschließend erfolgt eine Beschichtung mit Platin und einer Siliziumoxid-Deckschicht. Bei der Herstellung des porösen Siliziums kann der Gradient der Porosität durch Anpassung der Stromdichte mit zunehmender Ätztiefe eingestellt werden.The porous seat structure 22 below the sensor membrane 4 is preferably produced by an etching process. For this purpose, a base wafer, which is preferably made of silicon, is first provided with a silicon nitride mask. The mask is interrupted where the structure 4 is to be created. With a mixture of hydrogen fluoride, isopropanol and water as the electrolyte, porous silicon is produced at the point where the mask is interrupted. Here, the thermal conductivity is set via the current strength during the anodization, the hydrogen fluoride concentration, the substrate doping or the etching duration or pause duration between two etching processes. After the production of the porous silicon, the mask made of silicon nitride is removed. In the next step, the porous silicon is oxidized. The pores are closed by a silicon nitride coating. Finally there is a coating with platinum and a silicon oxide top layer. In the production of the porous silicon, the gradient of the porosity can be adjusted by adapting the current density with increasing etching depth.
Neben der Stützstruktur 4 aus porösem Siliziumoxid kann die Stützstruktur 4 auch als Säulen- oder Stegstruktur aus Siliziumoxid ausgebildet sein. Zur Herstellung der Säulen- bzw. Stegstrakturen werden zunächst entsprechende Strukturen im Silizium- Wafer durch Plas- maätzen erzeugt, die Strukturen werden oxidiert und abschließend mit Sihziumoxid verschlossen. Abschließend erfolgt auch hier eine Beschichtung mit Platin und Siliziumoxid. Zusätzlich kann sowohl bei dem Sensorchip 3 mit der Stütestruktur 4 aus porösem Siliziumoxid als auch bei dem Sensorchip 3 mit der Säulen- oder Stegstruktur eine Silizium- Nitritdeckschicht aufgebracht werden.In addition to the support structure 4 made of porous silicon oxide, the support structure 4 can also be formed as a column or web structure made of silicon oxide. In order to produce the column or web fractures, appropriate structures are first created in the silicon wafer by plasma etching, the structures are oxidized and then sealed with silicon oxide. Finally, there is also a coating with platinum and silicon oxide. In addition, a silicon nitride cover layer can be applied both to the sensor chip 3 with the support structure 4 made of porous silicon oxide and to the sensor chip 3 with the column or web structure.
Bei der Säulen- oder Stegstiuktur kann ein Gradient in der Stützstruktur 4 durch eine Zunahme der Materialdichte erzeugt werden. BezugszeichenlisteIn the column or web structure, a gradient can be generated in the support structure 4 by increasing the material density. LIST OF REFERENCE NUMBERS
Heißfih uftmassensensorHot air mass sensor
3 Sensorchip3 sensor chip
4 Sensormembran4 sensor membrane
5 Trägerstruktur5 support structure
6 Kaverne6 cavern
7 Aufnahme7 recording
8 Boden der Aufnahme 78 bottom of the receptacle 7
9 Dichtfläche9 sealing surface
10 Fase10 chamfer
11, 11.1,11, 11.1,
11.2 Heizelement11.2 Heating element
12 erster Temperatursensor12 first temperature sensor
13 zweiter Temperatursensor13 second temperature sensor
14 Anströmkante14 leading edge
15 Anstiömrichtung15 direction of approach
16 verdickter Bereich16 thickened area
17 Spalt17 gap
18 Oberseite des Sensorchips 318 Top of the sensor chip 3
19 Seitenfläche des Sensorchips 319 side surface of the sensor chip 3
20 Unterseite des Sensorchips 320 underside of the sensor chip 3
21 Oberseite der Trägerstruktur 521 top side of the support structure 5
22 Stützstruktur22 support structure
23 Temperatursensor23 temperature sensor
24 Achse24 axis
25 erster Thermopile25 first thermopile
26 zweiter Thermopile26 second thermopile
27 elektrischer Kontakt d Dicke des Sensorchips 3 h Dicke der Sratzstruktur 22 27 electrical contact d thickness of the sensor chip 3 h thickness of the scratch structure 22

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Hemfilmluftmassensensors (1), einen Sensorchip (3) mit einer porösen Sratzstruktur (22) umfassend, dadurch gekennzeichnet, dass die po- rose Smtzstruktur (22) in den Sensorchip (3) geätzt wird, wobei die Porosität der Sfötzstruktur mit zunehmendem Abstand von der Oberseite (18) des Sensorchips (3) abnimmt1. A method for producing a Hemfilmluftmassensensor (1), comprising a sensor chip (3) with a porous scratch structure (22), characterized in that the porous Smtzstruktur (22) is etched into the sensor chip (3), the porosity of the Sfötz structure decreases with increasing distance from the top (18) of the sensor chip (3)
2. Verfahren zur Herstellung einer Sensormernbran (4) auf einer gemäß Anspruch 1 her- gestellten Slütestruktur (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormembran (4) durch Abscheidung von Siliziumoxid auf der Slützstruktur (22) erzeugt wird.2. A method for producing a sensor membrane (4) on a slide structure (22) produced according to claim 1, characterized in that the sensor membrane (4) is produced by depositing silicon oxide on the slide structure (22).
3. Heißfilmluftmassensensor hergestellt gemäß des Verfahrens nach Anspruch 1, einen Sensorchip (3) mit Sensormembran (4) enthaltend, wobei auf der Sensormembran (4) zumindest ein Heizelement (11, 11.1, 11.2) und mindestens ein Temperatursensor (12, 13) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Sensormembran (4) eine poröse Stützstruktur (22) im Sensorchip (3) ausgebildet ist, deren Porosität mit zunehmendem Abstand von der Sensorme bran (4) abnimmt.3. Hot film air mass sensor manufactured according to the method of claim 1, containing a sensor chip (3) with a sensor membrane (4), wherein on the sensor membrane (4) at least one heating element (11, 11.1, 11.2) and at least one temperature sensor (12, 13) are arranged are characterized in that under the sensor membrane (4) a porous support structure (22) is formed in the sensor chip (3), the porosity of which decreases with increasing distance from the sensor membrane (4).
4. Heißfilrnluftmassensensor gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (h) der Smtzstruktur (22) einen Teil der Dicke (d) des Sensorchips (3) eirmimmt.4. Hot film air mass sensor according to claim 3, characterized in that the thickness (h) of the smtz structure (22) takes up part of the thickness (d) of the sensor chip (3).
5. Heißfilmluftmassensensor gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Smtzstruktur (22) und der Sensorchip (3) aus SiHzium gefertigt sind.5. Hot film air mass sensor according to claim 3 or 4, characterized in that the Smtz structure (22) and the sensor chip (3) are made of SiHzium.
6. Heißfilmluftmassensensor gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormembran (4) aus Siliziumoxid mit einer Nitridbe- schichtung gefertigt ist.6. Hot film air mass sensor according to one or more of claims 3 to 5, characterized in that the sensor membrane (4) is made of silicon oxide with a nitride coating.
7. Heißfilr uftmassensensor gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Heizelemente (11.1, 11.2) und vier Temperatursensoren (12, 13) auf der Sensormembran (4) angeordnet sind, wobei jeweils zwei Temperatursensoren (12, 13) ein Heizelement (11.1, 11.2) umgeben.7. hot air mass sensor according to one or more of claims 3 to 6, characterized in that two heating elements (11.1, 11.2) and four temperature sensors (12, 13) are arranged on the sensor membrane (4), wherein two temperature sensors (12, 13 ) surround a heating element (11.1, 11.2).
8. Heißfilmluftmassensensor gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite (18) des Sensorchips (3) weitere Temperatursensoren (23) angeordnet sind. 8. hot film air mass sensor according to one or more of claims 3 to 7, characterized in that on the upper side (18) of the sensor chip (3) further temperature sensors (23) are arranged.
9. Heißfilmluftmassensensor gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (11, 11.1, 11.2) und Temperatasensoren (12, 13, 23) aus Platin gefertigt sind.9. hot film air mass sensor according to one or more of claims 3 to 8, characterized in that the heating elements (11, 11.1, 11.2) and temperature sensors (12, 13, 23) are made of platinum.
10. Heißfilmluftmassensensor gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Temperatursensoren (12, 13, 23) Thermoelemente, Wider- standsthermometer oder Thermopiles eingesetzt werden. 10. Hot film air mass sensor according to one or more of claims 3 to 9, characterized in that thermocouples, resistance thermometers or thermopiles are used as temperature sensors (12, 13, 23).
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