[发明专利]热膜气流计电阻元件固定和接点接通的方法及传感器结构

说明书

本发明涉及一种在长条面积衬底上具有以电阻轨道的形式作为热膜的电阻层的电阻元件在热膜气流计的传感器基体上构成的面积范围内固定和接点接通的方法以及涉及热膜气流计的传感器结构。

由DE4122295A1公知的内燃机吸气管道用的气流计有一个位于吸气管道段内的带有一个文杜里管的管壳，并在文杜里管中设置了第一电阻，其温度和/或电阻通过电路调节，且调节参数是衡量气流质量的一个尺度，在文杜里管中设置了与温度有关的第二电阻用于温度补偿；其中，第一电阻作为在文杜里管通路中电路板突出部分形成的框架凹槽的电桥，而在构成框架式凹槽的上流处或下流处设置了一个U形凹槽，第二电阻作为电桥突出这个U形凹槽。

这种结构存在着电阻的绝热问题，即电阻对支架或电阻周围的绝热问题，以及在脉动式气流情况下难于精确测定连续的气流质量。

由DE3135793A1公知的一种测定流体横截面中流动的脉动介质的方法，特别是测定内燃机吸气质量的方法是通过差分法求出一个与温度有关的电阻和一个或两个指示电阻的电阻值，表示流动介质质量的测量信号可根据流动方向进行控制。

此外，由DE3637541A1公知的一种带脉动识别的气流质量传感器在两个热传感器之间设置了一个加热器。这样根据空气的流动方向，从加热器绕流的温度传感器得出较高的温度，所以可确定流动方向。

再如由DE3935778A1公知的一种带脉动识别的气流计的两个热膜是这样设置的：根据流动方向，其中一个热膜完全绕流，而另一个热膜则位于流体分离区。求值时则总是用数值较高的测量信号。

由DE-GM8903330.1公知了一种热膜气流计的加热器和传感器的简化热隔离，选用了热导率低的玻璃作基体材料，并可组装成超小型(SMT)结构。

由DE3829195A1公知的一种快速探测介质温度的温度传感器把一个作为膜电阻构成的电阻元件设置在玻璃陶瓷上，从而产生一个很好隔离电阻层的薄膜。

此外，由EP0447596B1公知了一种带有一个在衬底上作为与温度有关的膜设置的测量电阻的温度传感器，这种温度传感器通过一层涂层防止环境影响，该涂层用不易起反应的金属最好是铂涂覆一层保护层。

本发明的任务是，提出热膜气流计用的传感器结构，它既能达到廉价的生产，又由于采用热导率低的基材而可达到快速的动作时间；同时还可达到从电阻元件到传感器基体尽可能低的散热；此外，这种传感器结构对腐蚀和污染相当不敏感，因而可达到很高的使用寿命。

上述任务在方法方面的技术解决方案在于，带有至少两个在其边缘区相互相隔一定距离设置的接点的电阻元件一端插入、接通和固定在传感器基本接触夹子的设有接触弹簧的连接范围内。

在这个方法的一个优选实施例中，电阻元件设置在相应端上的一个和在构成M形或曲折形电阻轨道中间抽头上的一个接点分别插入接触夹子对应的连接范围。基板用塑料压铸件构成，同时在为了连接电阻元件而在连接线两端设置了接触弹簧，连接线作为冲压件浇注在基板上。通过电阻元件端部的下侧点状支承在抽屉式凹槽中呈三角形设置的三个凸起上而大大减少了从电阻元件到传感器基体连接区的散热；接触弹簧通过拉紧将压力作用到电阻元件接点范围的上侧，电阻元件的端部便压到凹槽中凸起的稳定的三点支座上。在电阻元件的接点与基板的接触夹子的接触弹簧用钎焊进行电气和机械的相互连接后，整个接触区用环氧粘接剂、UV(紫外线)固化粘接剂或硅粘接剂浇注，这样既起固定作用又起防腐蚀作用。

在一个优选实施例中采用热导率为0.96w/(m×k)和热容量为977J/(kg×k)的玻璃材料作衬底。

在另一个优选实施例中则采用热导率为25.1w/(m×k)的玻璃陶瓷材料作衬底，这种衬底可以做得很薄而且由于它的良好热导率而可在空气质量荷载跃变时迅速变热。

上述任务在装置方面的技术解决方案在于，这种传感器结构中，至少一个电阻元件用一端插入抽屉式凹槽中，并支承在传感器基体抽屉式凹槽凸起的三点支座上，而且三点呈三角形分布。

一端设置在抽屉式凹槽中的电阻元件的高度稳定性是特别有利的；通过接触弹簧施加的预应力而使支座更加稳定。

在本发明的另一结构中，传感器结构中的电阻元件借助于接触弹簧的预应力在其接点上产生的压力保持在三点支座上。

在本发明的又一结构中，传感器结构中的电阻元件的连接范围与作为接触范围构成的接触弹簧用钎焊连接。

下面结合附图1a、1b、1c、1d、2a、2b、3a、3b、3c和3d来详细说明本发明。

图1a表示玻璃基板上带中间抽头的电阻元件的传感器结构，这种玻璃的热导率很低，但热容量相当高；