本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱率探測(cè)器。

背景技術(shù)：

由WO 2009/095494A1公開(kāi)了一種具有能電加熱的加熱絲的導(dǎo)熱率探測(cè)器，該加熱絲在中央并且在通道的縱向方向上能由流體環(huán)流地支承，并且為此在其兩端保持在橫穿通道的導(dǎo)電支架處。為了獲得抵抗化學(xué)腐蝕性氣體混合物的高的壽命和惰性，加熱絲和支架由摻雜的硅構(gòu)成。該摻雜的硅可以在由二氧化硅構(gòu)成的絕緣層的中間層的下方布置在硅基板上，其中，在腐蝕工藝中通過(guò)對(duì)硅基板進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，二氧化硅層和由摻雜的硅構(gòu)成的層形成了支架和加熱絲，并且在承載板上形成溝槽。

由EP 1 381 854 B1也公開(kāi)了一種同樣類型的導(dǎo)熱率探測(cè)器，其具有金屬的加熱絲，其尤其由金和/或鉑制成。處于在環(huán)境溫度下的加熱絲可以在100℃和200℃之間的或者更高的工作溫度時(shí)由于其熱膨脹而松弛，從而穿過(guò)通道流動(dòng)的流體會(huì)激發(fā)加熱絲振動(dòng)，其提高了導(dǎo)熱率探測(cè)器的探測(cè)器噪音并進(jìn)而削弱了指示極限，并且還會(huì)導(dǎo)致非常薄的加熱絲的提前斷開(kāi)。為了抵抗加熱絲在工作溫度時(shí)的松弛，兩個(gè)支架中的至少一個(gè)如下地設(shè)計(jì)，即在通道中間的區(qū)域中其相對(duì)于另外的支架的間距大于在通道壁的區(qū)域中其相對(duì)于另外的支架的間距。

還已知的是，金屬加熱絲構(gòu)造為在承接的材料之中或者之上的薄膜或者層。

因此US 4 682 503 A公開(kāi)了一種導(dǎo)熱率探測(cè)器，其中，加熱絲作為金屬薄膜嵌入到梁中，該梁在溝槽上在其縱向方向上延伸并且在兩側(cè)例如保持在溝槽上延伸的支架上。梁和支架由介電材料構(gòu)成，例如氮化硅，其形成為在硅基板上的層，其中梁與支架以及溝槽通過(guò)在氮化硅層或者硅基板中的腐蝕來(lái)形成。優(yōu)選地由鐵鎳合金構(gòu)成的金屬薄膜可以直接從梁的一端向另一端或者作為回路向著端部再次返回地引導(dǎo)。

由US 4 594 889 A公開(kāi)了一種根據(jù)熱絲氣流計(jì)的原理工作的空氣量傳感器，其中，在板狀的硅基板中形成有兩個(gè)平行的矩形開(kāi)口，硅在其之間形成線狀的元件。硅基板利用二氧化硅層覆蓋，在其上在線狀的元件的區(qū)域中形成有構(gòu)成加熱絲的金屬層，該金屬層例如由鉑構(gòu)成。在線狀的元件的兩端處，金屬層延伸到硅基板上并且在那里形成接觸面。

與金絲的機(jī)械穩(wěn)定性相比，硅的機(jī)械穩(wěn)定性明顯更高。然而，因?yàn)楣柘鄬?duì)易碎并且，這展現(xiàn)出優(yōu)點(diǎn)，由摻雜的硅構(gòu)成的加熱絲能夠以更高的工作溫度運(yùn)行，在這樣的加熱絲中也展現(xiàn)出熱膨脹的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，該問(wèn)題通過(guò)在本發(fā)明中限定的導(dǎo)熱率探測(cè)器解決。

因此，本發(fā)明的主題是一種具有梁的導(dǎo)熱率探測(cè)器，該梁在中央并且在通道的縱向方向上能由流體環(huán)流地布置，并且在一側(cè)支承在橫穿通道的支架上，該支架在與梁的連接的兩側(cè)分別具有支承臂，其中，梁和支架由摻雜的硅構(gòu)成并且在絕緣層的中間層下方的一側(cè)上承接金屬層，該金屬層在支承臂之一的區(qū)域中中斷，并且在那里在靠近支承臂的側(cè)面處以及在梁的自由端部處分別穿過(guò)絕緣層與摻雜的硅接觸。

硅的機(jī)械穩(wěn)定性允許的是，已知在兩側(cè)夾緊的金屬的加熱絲通過(guò)由摻雜的硅構(gòu)成的特別薄的懸臂梁替代。通過(guò)其單側(cè)的支承，梁在熱膨脹時(shí)承 受較小的機(jī)械負(fù)荷。摻雜的硅由于其相對(duì)高的電阻而形成加熱元件或者加熱絲，其在其端部，也就是一方面在梁的自由端部并且一方面在支承臂的區(qū)域中與用于引入電流的金屬層接觸。

根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱率探測(cè)器以有利的方式微機(jī)械地利用優(yōu)選用于絕緣層的二氧化硅或者氮化硅和優(yōu)選用于金屬層的金或者鉑制成。

為了能夠提高機(jī)械穩(wěn)定性和設(shè)置不同的電阻值，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱率探測(cè)器優(yōu)選地具有至少一個(gè)相同構(gòu)造的并且支承的、另外的梁、該另外的梁在通道的縱向方向上直接布置在梁的前方或者后方。通過(guò)這種方式，加熱件或者加熱絲被分成多個(gè)區(qū)段，這些區(qū)段本身關(guān)于環(huán)繞其流動(dòng)的流體相應(yīng)是更加穩(wěn)定的，但是如一個(gè)連貫的加熱絲一樣起作用。在加熱絲區(qū)段的電串聯(lián)連接的情況中，其總電阻與能比較的各個(gè)連貫的加熱絲的電阻相符，在并聯(lián)連接的情況中對(duì)應(yīng)于各個(gè)加熱絲的電阻的一小部分。

為了實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱率探測(cè)器在每種情況中都與引導(dǎo)流體的管路中的安裝位置無(wú)關(guān)地工作，在偶數(shù)數(shù)量的梁的情況下，該梁的布置優(yōu)選地相對(duì)于橫向于通道延伸的軸線是鏡像對(duì)稱的。

附圖說(shuō)明

為了進(jìn)一步闡述本發(fā)明，接下來(lái)參考附圖；圖中示出：其中

圖1在縱向截面圖(I-I')中示出根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱率探測(cè)器的第一實(shí)施例，

圖2在橫向截面圖(II-II')中示出相同的導(dǎo)熱率探測(cè)器，

圖3示例性地示出穿過(guò)支承臂的一部分和與之連接的梁的縱向截面圖III-III'，

圖4示出具有三個(gè)梁的根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱率探測(cè)器的第二實(shí)施例，以及

圖5示出具有四個(gè)量的根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱率探測(cè)器的第四實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

如在圖1和2所示，在具有包含在其中的溝槽2的承載板1上如下地布置具有另外的溝槽4的覆蓋板3，即兩個(gè)溝槽2和4共同形成具有在此圓形的橫截面的通道5。在通道5的中央，梁6在其縱向方向上延伸，梁在一個(gè)端部處支承在橫穿通道5的支架7處。支架7在與梁6的連接的兩側(cè)分別具有支承臂8，9。

圖3示出了穿過(guò)支承臂8的一部分和與之連接的梁6的縱向截面圖III-III'。

為了微機(jī)械地制造導(dǎo)熱率探測(cè)器，首先由硅基板形成承載板1，在其上安放由二氧化硅構(gòu)成的絕緣層10。在二氧化硅層10上接下來(lái)安放由摻雜的硅構(gòu)成的層11。在腐蝕工藝中，通過(guò)對(duì)硅基板、二氧化硅層10和由摻雜的硅構(gòu)成的層進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，形成具有梁6的支架7，并且在承載板1中形成溝槽2。在形成支架7和梁6時(shí)，在溝槽2的內(nèi)部可以放棄對(duì)二氧化硅層10的保留。

通過(guò)氧化，支架7和梁6獲得了由二氧化硅構(gòu)成的抵抗硫化氫的表面(絕緣層)12。在其上側(cè)上，梁6和支架7配備金屬層13，其在支承臂8的區(qū)域中在利用14標(biāo)識(shí)的位置處中斷，并且在那里在靠近支承臂8的側(cè)面處穿過(guò)絕緣層12與摻雜的硅11接觸。在梁6的自由端處，金屬層13同樣穿過(guò)絕緣層12與摻雜的硅11接觸。

最后，承載板1和覆蓋板3接合在一起，其中在其內(nèi)部形成的溝槽2和4構(gòu)成通道5。

支承臂8，9在接觸面15，16中終止，導(dǎo)熱率探測(cè)器通過(guò)其能連接到測(cè)量橋中。在此，熱流從接觸面15經(jīng)過(guò)支承臂8的金屬層13流動(dòng)至位置14，在該位置處熱流導(dǎo)入到摻雜的硅11中。該流從該處穿過(guò)梁6流動(dòng)至其自由端，該流在該處又進(jìn)入到金屬層13中并且流向接觸面16。

圖4示出了具有三個(gè)構(gòu)造相同的梁6，6'，6”的根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱率探測(cè)器的實(shí)施例，這些梁在通道5的縱向方向上前后直接地布置。通過(guò)根據(jù)圖案15-15'-15”和16-16'-16”連接接觸面，梁6能夠并聯(lián)地連接，并且通過(guò)根據(jù)圖案16-15'和16'-15”的連接，梁6能夠串聯(lián)地連接。

圖5示出了具有四個(gè)構(gòu)造相同的梁6，6'，6”，6”'的實(shí)施例，其相對(duì)于橫向于通道5延伸的軸線17鏡像對(duì)稱地布置，從而使導(dǎo)熱率探測(cè)器不具有用于裝入到流體管路中的優(yōu)先方向。