DE10343793A1 - Heissfilmluftmassensensor mit Kontaktierung mittels anisotropem Leitkleber - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Heißfilmluftmassensensor, der einen Sensorchip (3) mit Sensormembran (4) und eine Elektronikträgerstruktur (22) umfasst. Auf der Sensormembran (4) sind mindestens ein Heizelement (11) und mindestens ein Temperatursensor (12, 13; 31, 32) angeordnet. Die Kontaktierung des Sensorchips (3) mit der Elektronikträgerstruktur (22) erfolgt mittels anisotropem Leitkleber.

Description

• Technisches Gebiet
• Bei vielen Prozessen muss eine definierte Luftmasse zugeführt werden. Hierzu zählen insbesondere Verbrennungsprozesse, die unter geregelten Bedingungen ablaufen, wie die Verbrennung von Kraftstoff in Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen mit anschließender katalytischer Abgasreinigung. Zur Messung des Luftmassendurchsatzes werden dabei Heißfilmluftmassensensoren eingesetzt.
• Aus „Kraftfahrtechnisches Taschenbuch", Herausgeber Robert Bosch GmbH, 23. Auflage, Seite 116 f., Vieweg Verlag Wiesbaden, 1999, ist bekannt, bei einem Heißfilmluftmassensensor 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.
• Die zur Datenerfassung und zur Stromversorgung des Heizwiderstandes erforderlichen Verbindungen mit der Elektronik werden durch Dünndrahtbonds realisiert. Die Dünndrahtbonds werden mit einem Gel geschützt, das von einer auf dem Sensorchip aufgeklebten Kunststoffbarriere vom Messkanal und der empfindlichen Sensormembran ferngehalten wird.
• Nachteilig bei der derzeitigen Herstellung der elektrischen Verbindung über Dünndrahtbonds ist der aufwendige Fertigungsprozess und die Schwierigkeit der Abdichtung zwischen dem Messkanal und dem Elektronikraum, damit kein Gel-Austritt mehr möglich ist.
• Darstellung der Erfindung
• Ein Heißfilmluftmassensensor zur Messung des Luftmassen-Durchsatzes umfasst einen Sensorchip mit Sensormembran. Zur Messung des Luftmassen-Durchsatzes sind auf der Sensormembran zumindest ein Heizelement und zwei Temperatursensoren angeordnet. Die Temperatursensoren sind vorzugsweise als Widerstandsthermometer ausgeführt. Zur Messung ist es notwendig, dass in Strömungsrichtung der Luft zunächst ein erster Temperatursensor, dann das Heizelement und dann der zweite Temperatursensor angeordnet sind. Beim Überströmen des Heizelementes erwärmt sich die Luft in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit. Aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Temperatursensor und dem zweiten Temperatursensor kann die Luftmasse bei bekannter Heizleistung des Heizelementes bestimmt werden. Das Heizelement ist vorzugsweise in Form einer elektrischen Widerstandsheizung ausgebildet. Hierdurch wird gewährleistet, dass ein konstanter Wärmestrom abgegeben werden kann. Die Spannungsversorgung des Heizelementes und die Erfassung der Messdaten der Temperatursensoren erfolgt mit Hilfe einer Elektronik, welche an eine Elektronikträgerstruktur angebracht ist. Die Verbindung des Sensorchips mit der Elektronikträgerstruktur erfolgt bei der erfindungsgemäßen Lösung durch Verklebung mit einem anisotropem Leitkleber.
• Ein anisotroper Leitkleber ist ein Klebstoff auf elektrisch isolierender Basis, der mit elektrisch-leitfähigen Partikeln gefüllt ist. Im Grundzustand ist der Klebstoff in keine Richtung elektrisch leitend, da sich die Partikel nicht gegenseitig berühren. Durch Einwirkung von Druck und dem damit einhergehenden Zusammenpressen des Klebstoffes kommen die elektrisch leitfähigen Partikel miteinander in Kontakt. Hierdurch wird eine elektrisch leitfähige Verbindung hergestellt. Um die notwendige Flächenpressung und damit eine elektrische Kontaktierung vom Sensorchip zur Elektronikträgerstruktur zu erhalten, sind an den Kontaktstellen zwischen Sensorchip und Elektronikträgerstruktur entweder in den Leiterbahnen auf dem Sensorchip oder in den Leiterbahnen auf der Elektronikträgerstruktur Erhebungen vorgesehen.
• Zur besseren Handhabbarkeit, zur Stabilisierung und zur Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften ist der Sensorchip vorzugsweise in einer Aufnahme in einer Trägerstruktur aufgenommen. Die Aufnahme ist so gestaltet, dass die Oberseite des Sensorchips und die Oberseite der Trägerstruktur eine Ebene ausbilden. Zum Ausgleich etwaiger Höhendifferenzen zwischen dem Sensorchip und der Trägerstruktur befindet sich vorzugsweise unterhalb des Sensorchips ein Spalt. Der Sensorchip wird in die Ausbuchtung der Trägerstruktur eingeklebt. Der Höhenausgleich zwischen Sensorchip und Trägerstruktur er folgt durch die Menge des verwendeten Klebstoffes. Beim Verkleben des Sensorchips in der Aufnahme der Trägerstruktur ist darauf zu achten, dass kein Klebstoff in die Kaverne unterhalb der Membran gelangt. Zur zusätzlichen Sicherung der Befestigung des Sensorchips an der Elektronikträgerstruktur und zur Abdichtung des Messkanals gegen Leckluftströmungen wird die Trägerstruktur mit einer Dichtklebung an der Elektronikträgerstruktur befestigt.
• Der Sensorchip ist vorzugsweise aus Silizium und die Sensormembran aus Siliziumoxid gefertigt. Die Sensormembran weist weiterhin eine Nitridbeschichtung auf, die eine höhere mechanische Stabilität bewirkt und außerdem verhindert, dass Feuchtigkeit auf tiefergelegene Schichten gelangt. Als Material für die Temperatursensoren und das Heizelement wird vorzugsweise Platin eingesetzt.
• Neben der Sensormembran mit einem Heizelement, das von zwei Temperatursensoren umgeben ist, können auch zwei Heizelemente, die nebeneinander angeordnet sind, eingesetzt werden. Hierzu werden die Heizelemente auf eine konstante Temperatur geregelt. Bei einer Überströmung der Heizelemente bleibt das Temperaturprofil in der Gegend der Heizelemente konstant, aber der benötigte Wärmestrom, um eine konstante Temperatur zu halten, und die dazu erforderlichen Spannungen ändern sich. Aus der Differenz der Spannungen der beiden Heizelemente wird dann der Luftmassendurchsatz bestimmt. Im Unterschied zu dem Messverfahren mit einem Heizelement ist das Messprinzip mit zwei Heizelementen weniger empfindlich gegen Verschmutzungen. Das Messprinzip mit zwei Heizelementen führt zu einem Signal, welches weniger driftet.
• Zeichnung
• Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
• Es zeigt:
• 1 eine perspektivische Darstellung eines Sensorchips mit einem Heizelement gemäß dem Stand der Technik,
• 2 einen Schnitt durch einen Heißfilmluftmassensensor mit erfindungsgemäß angebrachtem Sensorchip,
• 3 eine Draufsicht auf einen Sensorchip mit zwei Heizelementen.
• Ausführungsvarianten
• 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts aus einem Heißfilmluftmassensensor mit einem Heizelement gemäß dem Stand der Technik.
• Zur Messung des Luftmassendurchsatzes ist ein Heißfilmluftmassensensor 1 in einem hier nicht dargestellten Messkanal angeordnet. Die Anströmrichtung 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 Trägerstruktur 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 aufgrund ihrer im Vergleich zu Silizium niedrigen Wärmekapazität und ihrer niedrigen Wärmeleitfähigkeit isolierend.
• Eine strömungstechnisch günstige Form des Heißfilmluftmassensensors 1 wird dadurch erhalten, dass die Trägerstruktur 5 auf der Anströmseite der Luft eine abgerundete Anströmkante 14 aufweist. Neben der in 1 dargestellten abgerundeten Anströmkante 14 der Trägerstruktur 5 kann die Anströmkante 14 auch jedes weitere dem Fachmann bekannte, aerodynamisch günstige Anströmprofil aufweisen. Hierzu zählen insbesondere elliptische und parabolische Profile.
• 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.
• 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 Trägerstruktur größer sein muss als der Ab stand 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 1 nicht dargestellte Verklebung. Bei der Verklebung ist darauf zu achten, dass kein Klebstoff in die Kaverne 6 unterhalb der Sensormembran 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.
• Zur Bestimmung der Luftmasse, die durch den in 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 überströmende Luftmasse ist bei konstantem zugeführten Wärmestrom und bei konstanter spezifischer Wärmekapazität direkt umgekehrt proportional zu der Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Temperatursensor 12 und dem zweiten Temperatursensor 13.
• 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 Siliziumoxid eine niedrigere Wärmeleitfähgikeit auf. Um ein Eindringen von auskondensierendem Wasser aus der den Heißfilmluftmassensensor 1 überströmenden Luft in die Sensormembran 4 zu vermeiden, ist die Oberseite 18 der Sensormembran 4 mit einer Nitridbeschichtung versehen. Aufgrund der im Vergleich zur Luft deutlich erhöhten spezifischen Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit des Wassers führt auf der Sensormembran 4 auskondensierendes Wasser zu Messfehlern. Darüber hinaus führt die Nitridschicht zu einer erhöhten mechanischen Stabilität der Sensormembran 4.
• In 2 ist ein Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Heißfilmluftmassensensor mit angeklebtem Sensorchip dargestellt.
• Der Heißfilmluftmassensensor 1 ist in einem Messkanal 2 angeordnet. Der Heißfilmluftmassensensor 1 wird in Anströmrichtung 15, in der Darstellung in 2 in die Zeichenebene hinein, von Luft umströmt. Damit beim Umströmen keine Verwirbelungen in der Luft induziert werden, ist der Sensorchip 3 so in der Aufnahme 7 der Trägerstruktur 5 angeordnet, dass die Oberseite 18 des Sensorchips 3 und die Oberseite 21 der Trägerstruktur 5 eine Ebene bilden. Zum Toleranzausgleich zwischen der Dicke h_C des Sensorchips 3 und der Tiefe h_T der Aufnahme 7 befindet sich zwischen der Unterseite 20 des Sensorchips 3 und dem Boden 8 der Aufnahme 7 ein Spalt 17. Die Befestigung des Sensorchips 3 in der Trägerstruktur 5 erfolgt durch eine Verklebung 27. Hierzu wird auf der einer Elektronikträgerstruktur 22 zugewandten Seite der Trägerstruktur 5 Klebstoff am Boden 8 der Aufnahme 7 appliziert. Die Menge des Klebstoffes wird dabei so bemessen, dass durch die Dicke der Verklebung 27 die Position des Sensorchips 3 in der Aufnahme 7 festgelegt wird. Zudem ist darauf zu achten, dass kein Klebstoff der Verklebung 27 in die Kaverne 6 unterhalb der Sensormembran 4 gelangt.
• Neben der Ausführungsvariante mit der Kaverne 6 unterhalb der Sensormembran 4 kann unter der Sensormembran 4 auch eine poröse oder wohldefinierte Hohlräume enthaltende Stützstruktur angeordnet sein. Diese Stützstruktur wird vorzugsweise durch Ätzverfahren im Sensorchip 3 erzeugt. Herstellungsbedingt umfasst die Höhe der Stützstrukturen nur einen Teil der Dicke h_C des Sensorchips 3. Aus diesem Grund bildet die Unterseite 20 des Sensorchips 3 eine durchgehende Ebene. Bei einem Sensorchip 3 mit poröser Stützstruktur unter der Sensormembran 4 kann deshalb der Klebstoff der Verklebung 27 den gesamten Boden 8 der Aufnahme 7 sowie eventuell auftretende Leckagen zwischen den Dichtflächen 9 und den Seitenflächen 19 des Sensorchips 3 ausfüllen. Hierdurch wird eine gegen Leckluftströmungen dichte Verbindung von Sensorchip 3 zur Trägerstruktur 5 erreicht. Bei der Ausführungsvariante mit der Stützstruktur unterhalb der Sensormembran 4 kann der gesamte Sensorchip 3 bei gleichbleibender Membranfläche verkleinert werden, da die ätztechnisch bedingte Schräge der Wände der Kaverne 6 entfällt. Durch die Stützstruktur kann zudem die mechanische Stabilität der Sensormembran 4 weiter erhöht werden.
• Zur Spannungsversorgung des Sensorchips 3 und zur Übertragung von elektrischen Signalen vom Sensorchip 3 sind vorzugsweise an der dem Sensorchip 3 zugewandten Seite der Elektronikträgerstruktur 22 Leiterbahnen 23 und elektronische Bauteile 24 angeordnet. Die elektronischen Bauteile 24 sind vorzugsweise SMD-Bauteile (surface mounted devices) und können dabei z.B. Widerstände, Transistoren, Dioden oder ASICs (application specific integrated circuit) sein. Die Elektronikträgerstruktur 22 kann z.B. als Hybrid-Träger ausgebildet sein. Das bedeutet, dass auf einem Keramikträger mit Hilfe eines Siebdruckverfahrens Leiterbahnstrukturen, Isolationsschichten und Widerstände aufgedruckt werden. Als Substrat für den Keramikträger eignet sich z.B. Aluminiumoxid. Eine weitere Möglichkeit zur Aufprägung der Leiterbahnen 23 auf die Elektronikträgerstruktur 22 ist die MID-Technik. Dabei ist MID die Abkürzung für molded interconnect devices. Bei der MID-Technik ist auf dreidimensional geformten spritzgegossenen Schaltungsträgern ein Leiterbild in Form einer strukturierten Metallschicht aufgebracht.
• Auf dem Sensorchip 3 gemäß 2 sind, analog zur Darstellung in 1, Temperatursensoren 12, 13, die vorzugsweise als Widerstandsthermometer ausgebildet sind, sowie zumindest ein Heizelement 11 angeordnet. Die elektrische Kontaktierung von Heizelement 11 und Temperatursensoren 12, 13 mit der Elektronikträgerstruktur 22 erfolgt über chipseitige Leiterbahnen 30. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verbindung des Sensorchips 3 mit der Elektronikträgerstruktur 22 werden die Leiterbahnen 23 der Elektronikträgerstruktur 22 und die chipseitigen Leiterbahnen 30 mit Hilfe von anisotropem Leitkleber 25 verklebt. Bei einem anisotropen Leitkleber 25 sind elektrisch leitende Partikel in einer isolierenden Klebstoffbasis aufgenommen. Dabei ist die Zahl der elektrisch leitenden Partikel so bemessen, dass im Grundzustand der Kleber in jede Richtung isolierend ist, da keine Verbindung zwischen den einzelnen elektrisch leitenden Partikeln besteht. Erst beim Zusammenpressen des Klebstoffs treten die elektrisch leitenden Partikeln miteinander in Kontakt und stellen so eine elektrische Verbindung her. Bei der Verklebung des Sensorchips 3 mit der Elektronikträgerstruktur 22 wird die elektrische Leitfähigkeit dadurch erreicht, dass an den Kontaktstellen der Leiterbahnen 23 der Elektronikträgerstruktur 22 mit den chipseitigen Leiterbahnen 30 entweder Erhebungen in den Leiterbahnen 23 der Elektronikträgerstruktur 22 oder Erhebungen an den chipseitigen Leiterbahnen 30 ausgebildet sind. Durch die Ausbildung der Erhebungen wird der anisotrope Leitkleber 25 an den Stellen, an denen sich die Erhebungen befinden, zusammengepresst, während er in der Umgebung seine ursprüngliche Struktur und damit isolierende Eigenschaft beibehält. Die Erhebungen können zum Beispiel Materialverdickungen oder aufgesetzte Lotbumps sein.
• Um zu vermeiden, dass während des Einsatzes des Heißfilmluftmassensensors 1 Luftströme aus dem Messkanal 2 über den Spalt 17 als Leckluftströme entlang der Dichtfläche 9 in einen sich an die Elektronikträgerstruktur 22 anschließenden Elektronikraum 28 entweichen können, wird die Trägerstruktur 5 mit einer zusätzlichen Dichtklebung 26 an der Elektronikträgerstruktur 22 befestigt. Durch die Verklebung des Sensorchips 3 mit der Elektronikträgerstruktur 22 mit dem Leitkleber 25 und der Dichtklebung 26 wird die Abdichtung zwischen dem Messkanal 2 und dem sich an die Elektronikträgerstruktur 22 anschließenden Elektronikraum 28 zuverlässiger. Weiterhin wird das Kontaktierverfahren zwischen dem Sensorchip 3 und der Elektronikträgerstruktur 7 vereinfacht, da die aufwendige Ver drahtung mit Dünndrahtbonds entfällt. Damit entfällt auch der bisher erforderliche Schutz der Dünndrahtbonds mit Gel.
• Ein weiterer Vorteil der Verklebung des Sensorchips 3 mit der Elektronikträgerstruktur 22 mit anisotropem Leitkleber 25 ist, das hierdurch eine Dichtklebung direkt am empfindlichen Sensorchip 3 entfallen kann. Durch den anisotropen Leitkleber 25 wird gleichzeitig eine elektrische Verbindung zwischen dem Sensorchip 3 und der Elektronikträgerstruktur 22 und eine Abdichtung gegen eine Luftströmung aus dem Messkanal 2 in den Elektronikraum 28 erreicht. Eine mechanisch stabile Verbindung wird durch die zusätzliche Dichtklebung 26 gewährleistet. Hierdurch wird auch die Belastung an der Verklebung mit dem anisotropen Leitkleber 25 reduziert und so der Sensorchip 3 entlastet.
• Zur Montage des Heißfilmluftmassensensors 1 wird zunächst der Sensorchip 3 mit dem anisotropen Leitkleber 25 mit der Elektronikträgerstruktur 22 verklebt. Nach erfolgter Kontaktierung wird die Elektronikträgerstruktur 22 mit dem aufgeklebten Sensorchip 3 in die Trägerstruktur 5 innerhalb des Messkanals 2 gesetzt und mit der zusätzlichen Dichtklebung 26 fixiert. Durch die Montage in dieser Reihenfolge erfolgt die Ausrichtung des Sensorchips 3 in der Trägerstruktur 7 mit Hilfe der zusätzlichen Dichtklebung 26. Die Verklebung 27, mit der der Sensorchip 3 in die Aufnahme 5 der Trägerstruktur 7 verklebt wird, kann unter Umständen entfallen.
• 3 zeigt die Draufsicht auf einen Sensorchip mit zwei Heizelementen.
• Bei der in 3 dargestellten Ausführungsvariante sind zwei Heizelemente 11.1, 11.2 auf der Sensormembran 4 angeordnet. Bei Einsatz von zwei Heizelementen 11.1, 11.2 wird das Temperaturprofil oberhalb des Heißfilmluftmassensensors 1 konstant gehalten. Hierzu werden die Spannungen der Heizelemente 11.1, 11.2 in Abhängigkeit vom Luftmassenstrom eingestellt. Aus der zur Einstellung eines konstanten Temperaturprofils notwendigen Heizelementspannung lässt sich dann der Luftmassenstrom berechnen. Die Einstellung eines konstanten Temperaturprofils wird dadurch erreicht, dass die quer zur Anströmrichtung 15 angeordneten Heizelemente 11.1, 11.2 entweder von jeweils einem umlaufenden Temperatursensor 32 eingeschlossen sind oder einen innenliegenden Temperatursensor 31 umschließen. Weiterhin kann wie in 3 dargestellt ein Heizelement 11.1 einen innenliegenden Temperatursensor 31 umschließen und ein Heizelement 11.2 durch einen umlaufenden Temperatursensor 32 umschlossen werden. Auch eine Anordnung wie in 1, bei der jeweils in Anströmrichtung ein erster Temperatursensor 12 vor dem Heizelement 11.1, 11.2 und ein zweiter Temperatursensor 13 hinter dem Heizelement 11.1, 11.2 angeordnet ist, ist möglich. Zusätzlich können zur Messung der Temperatur des Luftstroms wei tere Temperatursensoren 29 auf dem Sensorchip 3 angeordnet sein. Die mit den Temperatursensoren 29 gemessene Temperatur kann zum Beispiel zur Regelung der Heizelemente 11; 11.1, 11.2 verwendet werden.
• Neben den in 3 dargestellten innenliegenden Temperatursensoren 31 oder umlaufenden Temperatursensoren 32 können auf der Sensormembran 4 auch noch weitere Temperatursensoren 29 zur Erfassung des Temperaturprofils der überströmenden Luft angeordnet sein.
• Zur Spannungsversorgung und zur Übertragung der elektrischen Signale werden vorzugsweise aus Platin gefertigte chipseitige Leiterbahnen 30 eingesetzt. Weiterhin sind die Heizelemente 11; 11.1, 11.2 ebenfalls vorzugsweise aus Platin gefertigt. Als Tempeatursensoren 12, 13, 29 werden vorzugsweise Widerstandsthermometer aus Platin, wie Pt 100 eingesetzt. Weiterhin können als Temperatursensoren 12, 13, 29 aber auch NTC- oder PTC-Widerstandsthermometer eingesetzt werden. Ferner eignen sich zur Temperaturmessung anstelle der Widerstandsthermometer auch Thermoelemente.

1

Heißfilmluftmassensensor

2

Messkanal

3

Sensorchip

4

Sensormembran

5

Trägerstruktur

6

Kaverne

7

Aufnahme

8

Boden der Aufnahme 7

9

Dichtfläche

10

Fase

11, 11.1, 11.2

Heizelement

12

erster Temperatursensor

13

zweiter Temperatursensor

14

Anströmkante

15

Anströmrichtung

16

verdickter Bereich

17

Spalt

18

Oberseite des Sensorchips 3

19

Seitenfläche des Sensorchips 3

20

Unterseite des Sensorchips 3

21

Oberseite der Trägerstruktur 5

22

Elektronikträgerstruktur

23

Leiterbahn

24

elektronisches Bauteil

25

Leitkleber

26

Dichtklebung

27

Verklebung

28

Elektronikraum

29

Temperatursensor

30

chipseitige Leiterbahn

31

innenliegender Temperatursensor

32

umlaufender Temperatursensor

h_C

Dicke des Sensorchips 3

h_T

Tiefe der Aufnahme 7

Claims (9)

1. Heißfilmluftmassensensor, einen Sensorchip (3) mit Sensormembran (4) und eine Elektronikträgerstruktur (22) umfassend, wobei auf der Sensormembran (4) zumindest ein Heizelement (11, 11.1, 11.2) und mindestens ein Temperatursensor (12, 13; 31, 32) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung des Sensorchips (3) mit der Elektronikträgerstruktur (22) mittels anisotropem Leitkleber (25) erfolgt.
2. Heißfilmluftmassensensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der Signale auf dem Sensorchip (3) und auf der Elektronikträgerstruktur (22) Leiterbahnen (23, 30) angeordnet sind.
3. Heißfilmluftmassensensor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Positionen, an denen eine Kontaktierung zwischen Sensorchip (3) und Elektronikträgerstruktur (22) erfolgt, Erhebungen in den chipseitigen Leiterbahnen (30) ausgebildet sind.
4. Heißfilmluftmassensensor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Positionen, an denen eine Kontaktierung zwischen Sensorchip (3) und Elektronikträgerstruktur (22) erfolgt, Erhebungen in den Leiterbahnen (23) der Elektronikträgerstruktur (22) ausgebildet sind.
5. Heißfilmluftmassensensor gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Sensormembran (4) zwei Heizelemente (11.1, 11.2) in Anströmrichtung (15) hintereinander angeordnet sind.
6. Heißfilmluftmassensensor gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorchip (3) in einer Trägerstruktur (5) aufgenommen ist.
7. Heißfilmluftmassensensor gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (5) mit einer Dichtklebung (26) an der Elektronikträgerstruktur (22) befestigt ist.
8. Heißfilmluftmassensensor gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorchip (3) aus Silizium gefertigt ist.
9. Heißfilmluftmassensensor gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormembran (4) aus Siliziumoxid mit einer Nitritbeschichtung auf der Oberseite (18) gefertigt ist.