空氣流量傳感器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種空氣流量傳感器。所述空氣流量傳感器包括：背面具有空腔的石英襯底；在所述石英襯底正面沿空氣流向依次排布環境空氣測溫電阻、上游測溫電阻、發熱電阻和下游測溫電阻；其中，所述上游測溫電阻、發熱電阻和下游測溫電阻均設置于對應所述空腔的空氣流量測量區內；分別與所述環境空氣測溫電阻、上游測溫電阻、發熱電阻和下游測溫電阻獨立連接的多個端子電極。本實用新型專利技術解決了空氣流量傳感器的精度與環境適應能力不可兼得的問題。

【技術實現步驟摘要】

本技術實施例涉及半導體技術，尤其涉及一種空氣流量傳感器。
技術介紹
空氣流量計是將吸入的空氣流量轉換成電信號的器具。空氣流量計的工作原理是通過測量空氣流經發熱電阻所產生的發熱電阻周圍空氣的溫度差，并按照預設的溫度差與空氣流量的對應關系，確定當前的流入的空氣量。在空氣流量計中包含用于測量溫度差的空氣流量傳感器和計算電路。在汽車等內燃機的電子控制系統中，空氣流量傳感器用于提供幫助計算流入空氣量的溫度差。由于汽車使用環境較為惡劣，車輛的震動等機械干擾易導致空氣流量傳感器中的測量電路被震壞。為此，目前空氣流量傳感器的使用壽命和測量精度都受限。因此，需要對現有技術進行改進。
技術實現思路
本技術提供一種空氣流量傳感器，以解決現有技術中空氣流量傳感器的精度與環境適應能力不可兼得的問題。技術實施例提供了一種空氣流量傳感器，包括：背面具有空腔的石英襯底；在所述石英襯底正面沿空氣流向依次排布環境空氣測溫電阻、上游測溫電阻、發熱電阻和下游測溫電阻；其中，所述上游測溫電阻、發熱電阻和下游測溫電阻均設置于對應所述空腔的空氣流量測量區內；分別與所述環境空氣測溫電阻、上游測溫電阻、發熱電阻和下游測溫電阻獨立連接的多個端子電極。本技術利用石英的高硬度、高抗震性，將其作為空氣流量傳感器的襯底，不僅適用于汽車等環境惡劣、具有高穩定性需要的環境中，而且由于石英襯底的優質材料，能夠增加空氣流量測量區域的面積，進而使得位于空氣流量測量區域的上下游測溫電阻能夠測得更為準確的溫度差。本實施例不僅解決了在惡劣環境下，空氣流量傳感器受外界顛簸而易損壞的問題，還解決了現有空氣流量傳感器的測量范圍和精度無法匹配汽車設計需要的問題。此外，采用石英襯底，有效降低了現有空氣流量傳感器的成本。附圖說明圖1是本技術實施例中的空氣流量傳感器的結構示意圖；圖2是本技術實施例中的空氣流量傳感器中端子電極的截面圖；圖3是本技術實施例中的空氣流量傳感器中電阻的截面圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本技術作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本技術，而非對本技術的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本技術相關的部分而非全部結構。圖1為本技術提供的空氣流量傳感器的結構示意圖，本實施例可安裝在汽車內燃機進風口，以實現對空氣流量的測量。所述空氣流量傳感器包括：石英襯底11、環境空氣測溫電阻13、上游測溫電阻14、發熱電阻15和下游測溫電阻16、對應各電阻的端子電極12。其中，所述石英襯底11的背面具有空腔111。其中，所述空腔111對應石英襯底11正面的空氣流量測量區。所述石英襯底11的厚度在[300,500]μm區間。空腔111頂壁相距石英襯底11正面的厚度在[10,20]μm。其中，所述空腔111頂部并非一定與所石英襯底11正面平行。可根據實際設計需要對空腔111頂部形狀進行調整。例如，所述空腔111壁的截面呈U型。在所述石英襯底11正面沿空氣流向依次排布環境空氣測溫電阻13、上游測溫電阻14、發熱電阻15和下游測溫電阻16；其中，所述上游測溫電阻14、發熱電阻15和下游測溫電阻16均設置于對應所述空腔111的空氣流量測量區內。其中，所述環境空氣測溫電阻13、上游測溫電阻14、發熱電阻15和下游測溫電阻16均獨立連接端子電極12。在此，從空氣的流入口至流出口依次排列環境空氣測溫電阻13、上游測溫電阻14、發熱電阻15和下游測溫電阻16。其中，為了提高測量精度，各電阻采用蛇形彎折結構以提高阻值，彎折的相鄰平行線之間互相絕緣。環境空氣測溫電阻13與上游測溫電阻14之間的間隔大于上游測溫電阻14與發熱電阻15之間的間隔。其中，構成各電阻的金屬層厚度在[100,200]nm之間，各電阻的排線寬度在[10,30]μm之間。其中，所述環境空氣測溫電阻13用于測量當前流入的空氣的原始溫度。所述發熱電阻15受外部控制電路的控制，用于產生加熱流入空氣所需的熱量。所述上游測溫電阻14用于測量空氣流經發熱電阻15前，被發熱電阻15加熱的第一溫度。所述下游測溫電阻16用于測量空氣流經發熱電阻15后，被發熱電阻15加熱的第二溫度。其中，第一溫度與第二溫度的溫度差為外部控制電路所要測量的值。所述環境空氣測溫電阻13與上游測溫電阻14之間的間距大于上游測溫電阻14與發熱電阻15之間的間距。所述環境空氣測溫電阻13可位于空氣流量測量區之外，也可以位于空氣流量測量區內。如圖1所示，在各電阻的右方(或左方)，設有單獨連接各電阻的端子電極12。具體地，每個端子電極12單獨連接環境空氣測溫電阻13、上游測溫電阻14、發熱電阻15、和下游測溫電阻16。為了便于與導線連接，各端子電極12為平鋪在石英襯底11上的第一金屬材料。所述端子電極12用于將所連接的電阻所感應的溫度電信號傳遞給所述外部控制電路。其中，所述外部控制電路舉例包括：放大電路、空氣流量計算電路等。其中，所述端子電極12與各電阻均為第一金屬材料。所述第一金屬材料選用熱敏的金屬或合金，舉例為金屬鉑(Pt)材料。在一種可選方案中，圖2示為空氣流量傳感器中端子電極的截面圖，為了降低端子電極12對電阻阻值的干擾，在各端子電極12上還可以覆蓋導電率低于所述端子電極12導電率的金屬膜21。其中，所述金屬膜21舉例為CrAu。所述金屬膜21的厚度在[200,400]nm。具體地，在制造時，先將光刻膠覆蓋在設置了各電阻和端子電極12的石英襯底11上，再將各端子電極上的光刻膠予以去除，接著，附著金屬膜21，使得該金屬膜21覆蓋在光刻膠和各端子電極上，再去除覆蓋了金屬膜21的光刻膠，以保留各端子電極12上的金屬膜21。該可選方案利用導電率更高的金屬膜來“短路”各端子電極，能夠有效解決端子電極部分的散熱對測量精度的影響。在另一種可選方案中，圖3示為空氣流量傳感器中電阻的截面圖，所述空氣流量傳感器還包括覆蓋在所有電阻上的絕緣保護層22。由此有效防止各電阻受外界靜電荷、灰塵、水汽等的干擾。所述絕緣保護層22的厚度舉例為100nm。所述絕緣保護層22的材料舉例為氮化硅。本實施例利用石英的高硬度、高抗震性，將其作為空氣流量傳感器的襯底，不僅適用于汽車等環境惡劣、具有高穩定性需要的環境中，而且由于石英襯底的優質材料，能夠增加空氣流量測量區域的面積，進而使得位于空氣流量測量區域的上下游測溫電阻能夠測得更為準確的溫度差。本實施例不僅解決了在惡劣環境下，空氣流量傳感器受外界顛簸而易損壞的問題，還解決了現有空氣流量傳感器的測量范圍和精度無法匹配汽車設計需要的問題。此外，采用石英襯底，有效降低了現有空氣流量傳感器的成本。需要說明的是，上述各實施例中所提到的尺寸及尺寸范圍的精度并非一定限制在1μm及1nm，所述精度還可以在[0.1,0.9]μm和[0.1,0.9]nm之間。注意，上述僅為本技術的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本技術不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本技術的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本技術進行了較為詳細的說明，但是本技術不僅僅限于以上實施例，在不脫離本技術構本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種空氣流量傳感器，其特征在于，包括：背面具有空腔的石英襯底；在所述石英襯底正面沿空氣流向依次排布環境空氣測溫電阻、上游測溫電阻、發熱電阻和下游測溫電阻；其中，所述上游測溫電阻、發熱電阻和下游測溫電阻均設置于對應所述空腔的空氣流量測量區內；分別與所述環境空氣測溫電阻、上游測溫電阻、發熱電阻和下游測溫電阻獨立連接的多個端子電極。

【技術特征摘要】
1.一種空氣流量傳感器，其特征在于，包括：背面具有空腔的石英襯底；在所述石英襯底正面沿空氣流向依次排布環境空氣測溫電阻、上游測溫電阻、發熱電阻和下游測溫電阻；其中，所述上游測溫電阻、發熱電阻和下游測溫電阻均設置于對應所述空腔的空氣流量測量區內；分別與所述環境空氣測溫電阻、上游測溫電阻、發熱電阻和下游測溫電阻獨立連接的多個端子電極。2.根據權利要求1所述的空氣流量傳感器，其特征在于，所述石英襯底的厚度在[3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：繆建民，陳欣悅，
申請(專利權)人：上海微聯傳感科技有限公司，
類型：新型
國別省市：上海;31