空气流量传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种空气流量传感器。所述空气流量传感器包括：背面具有空腔的石英衬底；在所述石英衬底正面沿空气流向依次排布环境空气测温电阻、上游测温电阻、发热电阻和下游测温电阻；其中，所述上游测温电阻、发热电阻和下游测温电阻均设置于对应所述空腔的空气流量测量区内；分别与所述环境空气测温电阻、上游测温电阻、发热电阻和下游测温电阻独立连接的多个端子电极。本实用新型专利技术解决了空气流量传感器的精度与环境适应能力不可兼得的问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术实施例涉及半导体技术，尤其涉及一种空气流量传感器。
技术介绍
空气流量计是将吸入的空气流量转换成电信号的器具。空气流量计的工作原理是通过测量空气流经发热电阻所产生的发热电阻周围空气的温度差，并按照预设的温度差与空气流量的对应关系，确定当前的流入的空气量。在空气流量计中包含用于测量温度差的空气流量传感器和计算电路。在汽车等内燃机的电子控制系统中，空气流量传感器用于提供帮助计算流入空气量的温度差。由于汽车使用环境较为恶劣，车辆的震动等机械干扰易导致空气流量传感器中的测量电路被震坏。为此，目前空气流量传感器的使用寿命和测量精度都受限。因此，需要对现有技术进行改进。
技术实现思路
本技术提供一种空气流量传感器，以解决现有技术中空气流量传感器的精度与环境适应能力不可兼得的问题。技术实施例提供了一种空气流量传感器，包括：背面具有空腔的石英衬底；在所述石英衬底正面沿空气流向依次排布环境空气测温电阻、上游测温电阻、发热电阻和下游测温电阻；其中，所述上游测温电阻、发热电阻和下游测温电阻均设置于对应所述空腔的空气流量测量区内；分别与所述环境空气测温电阻、上游测温电阻、发热电阻和下游测温电阻独立连接的多个端子电极。本技术利用石英的高硬度、高抗震性，将其作为空气流量传感器的衬底，不仅适用于汽车等环境恶劣、具有高稳定性需要的环境中，而且由于石英衬底的优质材料，能够增加空气流量测量区域的面积，进而使得位于空气流量测量区域的上下游测温电阻能够测得更为准确的温度差。本实施例不仅解决了在恶劣环境下，空气流量传感器受外界颠簸而易损坏的问题，还解决了现有空气流量传感器的测量范围和精度无法匹配汽车设计需要的问题。此外，采用石英衬底，有效降低了现有空气流量传感器的成本。附图说明图1是本技术实施例中的空气流量传感器的结构示意图；图2是本技术实施例中的空气流量传感器中端子电极的截面图；图3是本技术实施例中的空气流量传感器中电阻的截面图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。图1为本技术提供的空气流量传感器的结构示意图，本实施例可安装在汽车内燃机进风口，以实现对空气流量的测量。所述空气流量传感器包括：石英衬底11、环境空气测温电阻13、上游测温电阻14、发热电阻15和下游测温电阻16、对应各电阻的端子电极12。其中，所述石英衬底11的背面具有空腔111。其中，所述空腔111对应石英衬底11正面的空气流量测量区。所述石英衬底11的厚度在[300,500]μm区间。空腔111顶壁相距石英衬底11正面的厚度在[10,20]μm。其中，所述空腔111顶部并非一定与所石英衬底11正面平行。可根据实际设计需要对空腔111顶部形状进行调整。例如，所述空腔111壁的截面呈U型。在所述石英衬底11正面沿空气流向依次排布环境空气测温电阻13、上游测温电阻14、发热电阻15和下游测温电阻16；其中，所述上游测温电阻14、发热电阻15和下游测温电阻16均设置于对应所述空腔111的空气流量测量区内。其中，所述环境空气测温电阻13、上游测温电阻14、发热电阻15和下游测温电阻16均独立连接端子电极12。在此，从空气的流入口至流出口依次排列环境空气测温电阻13、上游测温电阻14、发热电阻15和下游测温电阻16。其中，为了提高测量精度，各电阻采用蛇形弯折结构以提高阻值，弯折的相邻平行线之间互相绝缘。环境空气测温电阻13与上游测温电阻14之间的间隔大于上游测温电阻14与发热电阻15之间的间隔。其中，构成各电阻的金属层厚度在[100,200]nm之间，各电阻的排线宽度在[10,30]μm之间。其中，所述环境空气测温电阻13用于测量当前流入的空气的原始温度。所述发热电阻15受外部控制电路的控制，用于产生加热流入空气所需的热量。所述上游测温电阻14用于测量空气流经发热电阻15前，被发热电阻15加热的第一温度。所述下游测温电阻16用于测量空气流经发热电阻15后，被发热电阻15加热的第二温度。其中，第一温度与第二温度的温度差为外部控制电路所要测量的值。所述环境空气测温电阻13与上游测温电阻14之间的间距大于上游测温电阻14与发热电阻15之间的间距。所述环境空气测温电阻13可位于空气流量测量区之外，也可以位于空气流量测量区内。如图1所示，在各电阻的右方(或左方)，设有单独连接各电阻的端子电极12。具体地，每个端子电极12单独连接环境空气测温电阻13、上游测温电阻14、发热电阻15、和下游测温电阻16。为了便于与导线连接，各端子电极12为平铺在石英衬底11上的第一金属材料。所述端子电极12用于将所连接的电阻所感应的温度电信号传递给所述外部控制电路。其中，所述外部控制电路举例包括：放大电路、空气流量计算电路等。其中，所述端子电极12与各电阻均为第一金属材料。所述第一金属材料选用热敏的金属或合金，举例为金属铂(Pt)材料。在一种可选方案中，图2示为空气流量传感器中端子电极的截面图，为了降低端子电极12对电阻阻值的干扰，在各端子电极12上还可以覆盖导电率低于所述端子电极12导电率的金属膜21。其中，所述金属膜21举例为CrAu。所述金属膜21的厚度在[200,400]nm。具体地，在制造时，先将光刻胶覆盖在设置了各电阻和端子电极12的石英衬底11上，再将各端子电极上的光刻胶予以去除，接着，附着金属膜21，使得该金属膜21覆盖在光刻胶和各端子电极上，再去除覆盖了金属膜21的光刻胶，以保留各端子电极12上的金属膜21。该可选方案利用导电率更高的金属膜来“短路”各端子电极，能够有效解决端子电极部分的散热对测量精度的影响。在另一种可选方案中，图3示为空气流量传感器中电阻的截面图，所述空气流量传感器还包括覆盖在所有电阻上的绝缘保护层22。由此有效防止各电阻受外界静电荷、灰尘、水汽等的干扰。所述绝缘保护层22的厚度举例为100nm。所述绝缘保护层22的材料举例为氮化硅。本实施例利用石英的高硬度、高抗震性，将其作为空气流量传感器的衬底，不仅适用于汽车等环境恶劣、具有高稳定性需要的环境中，而且由于石英衬底的优质材料，能够增加空气流量测量区域的面积，进而使得位于空气流量测量区域的上下游测温电阻能够测得更为准确的温度差。本实施例不仅解决了在恶劣环境下，空气流量传感器受外界颠簸而易损坏的问题，还解决了现有空气流量传感器的测量范围和精度无法匹配汽车设计需要的问题。此外，采用石英衬底，有效降低了现有空气流量传感器的成本。需要说明的是，上述各实施例中所提到的尺寸及尺寸范围的精度并非一定限制在1μm及1nm，所述精度还可以在[0.1,0.9]μm和[0.1,0.9]nm之间。注意，上述仅为本技术的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本技术不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本技术的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本技术进行了较为详细的说明，但是本技术不仅仅限于以上实施例，在不脱离本技术构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气流量传感器，其特征在于，包括：背面具有空腔的石英衬底；在所述石英衬底正面沿空气流向依次排布环境空气测温电阻、上游测温电阻、发热电阻和下游测温电阻；其中，所述上游测温电阻、发热电阻和下游测温电阻均设置于对应所述空腔的空气流量测量区内；分别与所述环境空气测温电阻、上游测温电阻、发热电阻和下游测温电阻独立连接的多个端子电极。

【技术特征摘要】
1.一种空气流量传感器，其特征在于，包括：背面具有空腔的石英衬底；在所述石英衬底正面沿空气流向依次排布环境空气测温电阻、上游测温电阻、发热电阻和下游测温电阻；其中，所述上游测温电阻、发热电阻和下游测温电阻均设置于对应所述空腔的空气流量测量区内；分别与所述环境空气测温电阻、上游测温电阻、发热电阻和下游测温电阻独立连接的多个端子电极。2.根据权利要求1所述的空气流量传感器，其特征在于，所述石英衬底的厚度在[3...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪建民，陈欣悦，
申请(专利权)人：上海微联传感科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31