專利名稱：測(cè)量流動(dòng)介質(zhì)質(zhì)量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量一種流動(dòng)介質(zhì)的質(zhì)量的裝置，它具有一板形傳感元件，該傳感元件安置在一個(gè)傳感器載體的一個(gè)空穴中，具有帶至少有一個(gè)測(cè)量電阻器的傳感區(qū)，暴露于流動(dòng)的介質(zhì)中以實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)質(zhì)量的測(cè)量，在這里，傳感元件基本上是平整地安置在上述空穴中，并用粘貼方法將之粘貼在該空穴的底面上以保持在該空穴中。已經(jīng)公開過(guò)一種裝置(DE-OS 4219454)，它具有一個(gè)配備一種介電膜片的板形傳感元件，該傳感元件用一粘合劑平面地，即以它的大部分表面粘貼在一個(gè)傳感器載體的空穴中。傳感元件在該空穴中的平面粘貼可以確保安全，使得在空穴中的傳感元件下面不會(huì)出現(xiàn)潛流，特別是不會(huì)出現(xiàn)由傳感元件的膜片和空穴的底面留下的空腔的潛流，否則這種潛流會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)不利影響。在進(jìn)行平面粘貼時(shí)，特別在傳感元件的安裝和粘貼過(guò)程中，存在著很大的破裂危險(xiǎn)。為了減少這種破裂危險(xiǎn)，有一種固定方法是大家知道的，按此方法，只將傳感元件的一側(cè)粘貼在上述空穴中，這樣傳感元件連同它的膜片自由懸掛地安置在該空穴中。在采用傳感元件的這樣一種自由懸掛的固定方法時(shí)，有可能在空穴中的傳感元件下面出現(xiàn)一種不希望有的潛流，這種潛流會(huì)對(duì)該測(cè)量裝置的測(cè)量結(jié)果有不利的影響。
按照本發(fā)明的測(cè)量裝置具有這樣的特點(diǎn)傳感器載體的空穴的底面具有一溝槽形下凹部，該下凹部至少是部分地沿著傳感元件的周邊在至少含有一個(gè)測(cè)量電阻器的傳感區(qū)的外面延伸。
按照本發(fā)明的測(cè)量裝置與已知的這類裝置相比，其優(yōu)點(diǎn)在于大大地減少了傳感元件的破裂危險(xiǎn)，與此同時(shí)也可靠地防止了傳感元件下面的潛流，從而可以獲得精確的測(cè)量結(jié)果。
按照本發(fā)明的進(jìn)一步方案，該測(cè)量裝置還具有下述特點(diǎn)傳感器載體由兩個(gè)元件即框架元件和支承元件組成，這兩個(gè)元件是上下相疊地安置的，在框架元件上設(shè)置有一個(gè)孔口，該孔口被支承元件蓋住，從而形成出空穴，而在支承元件的底面上至少設(shè)置一個(gè)平臺(tái)狀隆起部，在該隆起部四周延伸著溝槽狀的下凹部，這樣，傳感元件的配有測(cè)量電阻器的傳感區(qū)至少部分地由該下凹部所包圍。
本發(fā)明的一些實(shí)施例在附圖中做了簡(jiǎn)單的圖示，在下面的說(shuō)明中有較詳細(xì)的解釋。

圖1所示是按照本發(fā)明的測(cè)量裝置的第一個(gè)實(shí)施例的帶有一傳感元件的傳感器載體橫截面示意圖；圖2所示是按照?qǐng)D1所示的傳感器載體俯視圖；圖3所示是按照本發(fā)明的測(cè)量裝置第二個(gè)實(shí)施例的帶有傳感元件的傳感器載體橫截面示意圖；圖4所示是按照?qǐng)D3所示的傳感器載體俯視圖。
實(shí)施例的說(shuō)明圖1中橫截面圖上所示的傳感器載體1是為一種板形傳感元件2而提供的。傳感器載體1和傳感元件2是圖中未詳示的測(cè)量裝置的組成部分，該測(cè)量裝置是用于測(cè)量一種流動(dòng)介質(zhì)的質(zhì)量，特別用于測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)的吸入空氣質(zhì)量。傳感器載體1用來(lái)承受和支持傳感元件2，該傳感元件具有一個(gè)膜片狀傳感區(qū)，例如可將該傳感區(qū)設(shè)計(jì)成介電膜片4的形式。傳感元件2或者說(shuō)膜片4，可以通過(guò)對(duì)一半導(dǎo)體的腐蝕，例如對(duì)一硅晶片的腐蝕，用所謂的微型機(jī)械制造方法制作出來(lái)。為了測(cè)量一種流動(dòng)介質(zhì)的質(zhì)量，在膜片4上，須設(shè)置至少一個(gè)與溫度相關(guān)的測(cè)量電阻器6，及例如至少一個(gè)加熱電阻器，這兩個(gè)電阻器例如也可通過(guò)腐蝕方法加以制作。在膜片4之外，在傳感元件2上可配置一個(gè)參考電阻器。測(cè)量電阻器6、加熱電阻器及參考電阻器，例如可以通過(guò)導(dǎo)線通道，利用在連接區(qū)(Bondpads)所布置的電線10而與圖上未詳示的電子調(diào)節(jié)線路進(jìn)行電連接。按照已知的方法，電子調(diào)節(jié)線路用來(lái)向傳感元件2上的各電阻器供給電流或電壓，同時(shí)用來(lái)處理由上述各電阻器發(fā)出的電信號(hào)。上述電子調(diào)節(jié)線路例如可以安置在按照本裝置的外殼之中，或者外殼之外。介電膜片4例如由氮化硅和/或氧化硅構(gòu)成。加熱電阻器設(shè)計(jì)成一種電氣用的電阻層形式，該電阻層在電流通過(guò)時(shí)受到加熱，并將膜片4加熱到超過(guò)待測(cè)介質(zhì)溫度的一個(gè)溫度。加熱電阻器例如可用一種金屬或者也可用相應(yīng)摻雜質(zhì)的硅做成。測(cè)量電阻器和參考電阻器例如也可由一種電氣用電阻層構(gòu)成，其導(dǎo)電率依溫度而改變。上述電阻層所用的合適材料是某些金屬或相應(yīng)的摻雜質(zhì)的硅。
傳感元件2呈板狀，比如具有矩形形狀，經(jīng)調(diào)整，以它的最大表面8與圖1所示平面中所流入的介質(zhì)大致相平行，與此同時(shí)，所述矩形傳感元件2的一個(gè)短邊依介質(zhì)流動(dòng)方向伸展。介質(zhì)的流動(dòng)方向在圖2和4中以相應(yīng)箭頭9表示，并在此由上向下走。通過(guò)在膜片4上所安置的加熱電阻器，膜片4被加熱到一個(gè)溫度，該溫度高于從其旁邊流過(guò)的介質(zhì)的溫度。從旁邊流過(guò)的介質(zhì)主要靠對(duì)流所吸走的加熱電阻器熱量與流動(dòng)的介質(zhì)的質(zhì)量有關(guān)，因此，只要測(cè)量出膜片4的溫度，便可測(cè)定流動(dòng)介質(zhì)的質(zhì)量了。通過(guò)測(cè)量電阻器6或者通過(guò)對(duì)加熱電阻器的電阻的測(cè)量，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)膜片溫度的測(cè)量。參考電阻器的作用在于抵消流動(dòng)介質(zhì)的溫度的影響，這里的出發(fā)點(diǎn)是，在膜片4之外的傳感元件2具有介質(zhì)的溫度。
傳感器載體1最好用金屬做成，可以用薄的金屬帶通過(guò)折疊加以制作，為此適宜采用沖壓、彎折、折疊、深拉及精壓等方法。在金屬帶彎折后的最終狀態(tài)中，比方說(shuō)有兩個(gè)大小相等的彼此相疊的元件14和15。下面把包圍著傳感元件2的未彎曲的元件14稱作為框架元件14，而將其下面的彎曲的元件15稱作為支承元件15。支承元件15在彎曲大約180度的最終狀態(tài)中覆蓋著未彎曲的框架元件14的孔口19，以便與框架元件14共同限定出一個(gè)空穴20，用來(lái)容納傳感元件2?？蚣茉?4，或者說(shuō)空穴20，具有一個(gè)橫斷面，該橫斷面基本上與傳感元件2的矩形形狀相適應(yīng)，具有一個(gè)深度t，該深度大于傳感元件2垂直于流動(dòng)方向9測(cè)得的厚度d，從而可將傳感元件2完全地容納在空穴20中。這時(shí)，在空穴20中的傳感元件2以它的表面8大致地與框架元件14的表面37對(duì)齊。在金屬帶經(jīng)折疊之后，即可使用一種沖擊工具例如沖壓工具來(lái)沖壓支承元件15的外表面22，使得由框架元件14的空穴20所限界的支承元件15的底面25的變形的部分區(qū)域，例如以矩形平臺(tái)狀隆起部26的形式，大體上突入到框架元件14的空穴20中。在框架元件14的孔口19的范圍中，從介質(zhì)流動(dòng)方向平行地看，已形成的平臺(tái)狀隆起部26所具有的橫截面略小于孔口19的橫截面和安置在隆起部26上方的傳感元件2的橫截面，這樣，膜片4的區(qū)域連同空腔5都被隆起部26所遮蓋。
按照本發(fā)明，在平臺(tái)狀隆起部26和框架元件14的界定空穴20的側(cè)壁27之間，或者說(shuō)，和支承元件15的環(huán)繞側(cè)壁28之間，設(shè)置有一個(gè)流通道30。在這里，可將框架元件14的環(huán)繞側(cè)壁27的處于上游或下游的一個(gè)部分33例如做得與相應(yīng)處于上游或下游的支承元件15的側(cè)壁28對(duì)齊，而將與流動(dòng)方向9相平行的側(cè)壁27的一部分29設(shè)置得與支承元件15的側(cè)壁28相錯(cuò)開。在平臺(tái)狀隆起部26和支承元件15的側(cè)壁28之間設(shè)置的流通道30呈溝槽形下凹，是在支承元件15的底面25上加工出來(lái)的，而且例如具有矩形的橫截面。也可以把溝槽形的下凹部30的橫截面設(shè)計(jì)成三角形、半圓形或其它形狀。例如在加工成形平臺(tái)狀隆起部26的時(shí)候，可自然地成形出溝槽形的下凹部30。
如圖2所示，即在傳感器載體1的俯視圖中表明流通道30完全圍繞著平臺(tái)狀隆起部26延伸。圖2中用虛線表示的流通道30在這里沿著傳感元件2的周邊伸展，這樣，流通道30在傳感元件2的下方沿著其側(cè)邊32呈框架狀朝支承元件15方向延伸。傳感元件2所具的橫截面略小于空穴20，所以在傳感元件2的環(huán)繞的側(cè)壁32和框架元件14的側(cè)壁27之間，沿著傳感元件2的周邊，在上游方向一側(cè)有一極小的縫隙23，在下游方向一側(cè)亦有一極小的隙縫24，該隙縫過(guò)渡到流通道30中。特別是靠近流9的隙縫23所具有的寬度僅為幾個(gè)微米。由于靠近流9的隙縫23的寬度非常小，所以對(duì)流動(dòng)有很高的扼流作用，從而使得只有很小一部分介質(zhì)能夠流入隙縫23中。于是，絕大部分的介質(zhì)不受隙縫23的干擾，從入流邊緣34經(jīng)過(guò)框架元件14的表面37，再經(jīng)過(guò)傳感元件2的表面8，繼續(xù)向前流去。按照本發(fā)明，利用與隙縫24相比具有大橫截面的流通道30來(lái)引導(dǎo)經(jīng)隙縫23進(jìn)入流通道30的極小量介質(zhì)環(huán)繞傳感元件2的膜片4的區(qū)域流動(dòng)，然后該介質(zhì)從背著流9的后面的隙縫24再離開空穴20。按照本發(fā)明，流體沿傳感元件2的邊緣的繞行阻止了經(jīng)隙縫23流入的介質(zhì)到達(dá)傳感元件2的膜片4下方的由膜片4和平臺(tái)狀隆起部26所界定的空腔5中。否則，在膜片4下面的或者說(shuō)在空腔5中的流動(dòng)便會(huì)導(dǎo)致將膜片4上不合適的熱量散失，這種散失的熱量與在外部流動(dòng)的介質(zhì)的質(zhì)量沒有依賴關(guān)系，從而對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生不利的影響。為此，利用流通道30就可以放棄所謂的傳感元件2緊密粘貼在空穴20的做法，而按照這種緊密粘貼做法傳感元件2須以它的大部分表面粘貼在空穴20中，才能借助平面粘合來(lái)阻止膜片4下面的潛流。因此只要做到下述一點(diǎn)就足夠了只在一側(cè)將傳感元件2粘貼在一粘結(jié)區(qū)域39中，該粘合區(qū)域不一直延伸到膜片4，為此用粘合劑40在圖1至4左邊所示的一側(cè)將傳感元件2粘貼在平臺(tái)狀的隆起部26上，這樣，傳感元件2的包含著膜片4的剩余區(qū)域離開平臺(tái)狀隆起部26有一個(gè)很小的距離，在一定程度上自由懸掛地被保持在空穴20中。在粘貼時(shí)，粘合劑40應(yīng)如此涂敷在隆起部26上，使得盡可能沒有粘合劑40進(jìn)入流通道30中。如在圖2中所示，為了實(shí)現(xiàn)傳感元件2在空穴20中的定位，框架元件14可以在它的平行于流動(dòng)方向9的短側(cè)壁27上有兩個(gè)區(qū)域44，這兩個(gè)區(qū)域的構(gòu)形是這樣設(shè)計(jì)的，使流通道30的平行于流動(dòng)方向9的那一部分31至少部分地由框架14的側(cè)壁27的平行于流動(dòng)方向9的區(qū)域44所遮蓋。與此同時(shí)，框架元件14的側(cè)壁27的角區(qū)45可以具有圓形，使框架元件14的側(cè)壁27的制作簡(jiǎn)單易行。例如，圖2中左邊所示的空穴20的兩個(gè)角區(qū)45也可加以倒圓，使得它們部分地越過(guò)流通道30的區(qū)域，從而流通道30以及支承元件15的底面25部分地不被框架元件14所蓋住。
圖3所示是按照本發(fā)明的傳感器載體1的第二個(gè)實(shí)施例，在此，所有相同的或起相同作用的部分均用圖1和2所示第一實(shí)施例的相同參考代號(hào)表示。如在圖3中帶有傳感元件2的傳感器載體1的橫截面圖上所示，可以設(shè)置兩個(gè)平臺(tái)狀隆起部41、42以代替單個(gè)平臺(tái)狀隆起部26，在下文中這兩個(gè)隆起部分別稱為第一隆起部41和第二隆起部42。隆起部41、42稍微突出于支承元件15的底面25。在此，在圖3和4右邊所示的第二個(gè)隆起部42例如具有矩形和大于膜片4的表面的表面，以便在傳感元件2安裝上去時(shí)完全蓋住膜片4及處于膜片4下方的空腔5。按照本發(fā)明，流通道30環(huán)繞著兩個(gè)隆起部41、42伸展，而且從支承元件15的底面25形成一個(gè)溝槽形下凹部30。流通道30這樣環(huán)繞兩個(gè)隆起部41、42伸展，使得在圖4所示的俯視圖中流通道30的走向呈一個(gè)橫著的“8”字形。如同在第一個(gè)實(shí)施例中那樣，設(shè)置流通道30的目的在于將經(jīng)過(guò)前隙縫23流入的極小量介質(zhì)繞過(guò)膜片4流動(dòng)。由于流通道30也是延伸在隆起部41和42之間，所以在隆起部41和42之間的那一部分介質(zhì)也可以在流通道30中流動(dòng)，以便此后再次從后隙縫24處離開流通道。將圖1和2中所示的隆起部26分成兩個(gè)相隔一定距離的隆起部41和42，這一設(shè)計(jì)具有如下優(yōu)點(diǎn)經(jīng)過(guò)前隙縫23流入流通道30中的介質(zhì)在隆起部41和42之間只需要一相對(duì)短的路程來(lái)環(huán)繞膜片4，從而達(dá)到此后再次從后隙縫24處離開流通道30的目的，這樣便大大地減少了膜片4的或者說(shuō)空腔5的潛流危險(xiǎn)。
如圖3所示，框架元件14可以具有側(cè)壁27，該側(cè)壁至少在各個(gè)區(qū)域44、46中略微與支承元件15的側(cè)壁28相錯(cuò)開，并且更靠近傳感元件2的周邊地突出來(lái)，以便蓋住流通道30的例如大約一半。尤其是兩個(gè)區(qū)域44，它們的作用在于使傳感元件2在空穴20中定位，它們并且處于空穴20的角區(qū)45之外。傳感元件2用粘合劑40僅僅粘貼在圖3和4左邊所示的第一隆起部41上，以便使帶有膜片4的傳感元件2的余下區(qū)域自由懸掛地即與第二隆起部42相距很小地保持在空穴20中。在粘貼過(guò)程中必須確保盡可能沒有粘合劑40進(jìn)入流通道30中。
權(quán)利要求
1.測(cè)量一種流動(dòng)介質(zhì)的質(zhì)量，特別是內(nèi)燃機(jī)吸入空氣質(zhì)量用的裝置，它具有一板形傳感元件，該傳感元件安置在一個(gè)傳感器載體的一個(gè)空穴中，具有帶至少有一個(gè)測(cè)量電阻器的傳感區(qū)，暴露于流動(dòng)的介質(zhì)中以實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)質(zhì)量的測(cè)量，在這里，傳感元件基本上是平整地安置在上述空穴中，并用粘貼方法將之粘貼在該空穴的底面上以保持在該空穴中，其特征在于傳感器載體(1)的空穴(20)的底面(25)具有一溝槽形下凹部(30)，該下凹部至少是部分地沿著傳感元件(2)的周邊在至少含有一個(gè)測(cè)量電阻器(6)的傳感區(qū)(4)的外面延伸。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于傳感器載體(1)由兩個(gè)元件即框架元件(14)和支承元件(15)組成，這兩個(gè)元件是上下相疊地安置的，在框架元件(14)上設(shè)置有一個(gè)孔口(19)，該孔口被支承元件(15)蓋住，從而形成出空穴(20)，而在支承元件(15)的底面(25)上至少設(shè)置一個(gè)平臺(tái)狀隆起部(26)，在該隆起部四周延伸著溝槽狀的下凹部(30)，這樣，傳感元件(2)的配有測(cè)量電阻器(6)的傳感區(qū)(4)至少部分地由該下凹部(30)所包圍。
3.按照權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于傳感元件(2)只是局部地粘貼在至少是一個(gè)的隆起部(26)上，從而使得配有測(cè)量電阻器(6)的傳感區(qū)(4)沒有被粘接地并與隆起部(26)保持一定距離地安置在空穴(20)中。
4.按照權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于支承元件(15)的底面(25)有兩個(gè)平臺(tái)狀隆起部(41，42)，溝槽形下凹部(30)環(huán)繞這兩個(gè)隆起部延伸。
5.按照權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于隆起部中的一個(gè)(42)設(shè)置在傳感元件(2)的配有測(cè)量電阻器(6)的傳感區(qū)(4)中，并且傳感元件(2)的配有測(cè)量電阻器(6)的傳感區(qū)(4)相比具有更大的橫截面積。
6.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于設(shè)置在底面(25)中的溝槽狀下凹部(30)具有一多角形的特別是三角形或矩形的橫截面或者圓形的橫截面。
7.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于傳感元件(2)這樣安置在空穴(20)中，使得至少在它的迎著介質(zhì)流的側(cè)邊上只有一極小的隙縫(23，24)存在于傳感元件(2)和空穴(20)的一個(gè)壁部(27)之間。
8.按照權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于隙縫(23，24)的大小僅為幾個(gè)微米。
9.按照上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于至少配有一個(gè)測(cè)量電阻器(6)的傳感區(qū)(4)是設(shè)計(jì)成膜片狀的。
全文摘要
一種裝置，用來(lái)測(cè)量一種流動(dòng)介質(zhì)特別是內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣質(zhì)量，具有安置在傳感器載體(1)的空穴(20)中的一個(gè)板形傳感元件(2)，傳感元件有一傳感區(qū)(4)，傳感區(qū)至少配有一個(gè)測(cè)量電阻器(6)，它暴露于流動(dòng)的介質(zhì)中以實(shí)現(xiàn)對(duì)該介質(zhì)的質(zhì)量的測(cè)量，在這里，傳感元件(2)基本上是齊平地安置在上述空穴(20)中，并用粘貼方法將之粘貼在空穴(20)的底面(25)上，以保持在該空穴中，底面(25)具有一溝槽形下凹部(30)，該下凹部至少部分地沿著傳感元件(2)的周邊在傳感區(qū)(4)的外面延伸。
文檔編號(hào)G01F1/692GK1157913SQ9611012
公開日1997年8月27日 申請(qǐng)日期1996年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月6日
發(fā)明者M·蘭克, J·克萊恩漢斯, K·雷曼, K·魏布倫, H·赫特, H·巴斯勒, G·弗力克, G·許夫特爾, A·克羅馬, S·萊亨堡格, A·W·哈格, D·唐克, U·孔策曼, W·岡特, H·馬堡 申請(qǐng)人:羅伯特-博希股份公司