DE102011005180A1

DE102011005180A1 - Device for detecting property of flowing fluid medium in internal combustion engine of motor vehicle, has sensor element and controlling- and evaluating circuit that is connected with sensor element by electrical connection

Info

Publication number: DE102011005180A1
Application number: DE102011005180A
Authority: DE
Inventors: Hans Hecht; Andreas Roehler; Michael RITTMANN; Alexander Markov
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2012-09-13

Abstract

The device (110) has a sensor element (148) and a controlling- and evaluating circuit (138) that is connected with the sensor element by an electrical connection. The electrical connection is partially surrounded by a covering material. The covering material is covered by a cap. A flow stop barrier has a frame made of a plastic or an adhesive, particularly a silicone-adhesive. An independent claim is also included for a method for manufacturing a device for detecting a property of a flowing fluid medium.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von bekannten Vorrichtungen zur Bestimmung wenigstens einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums. Bei dem fluiden Medium kann es sich grundsätzlich um Gase und/oder Flüssigkeiten handeln, insbesondere um Luft, beispielsweise Ansaugluft in einem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Auch andere Einsatzgebiete sind jedoch denkbar. Bei der mindestens einen zu bestimmenden Eigenschaft kann es sich grundsätzlich um einen beliebigen physikalischen und/oder chemischen Parameter des fluiden Mediums handeln. Insbesondere kann es sich bei der Eigenschaft um eine Strömungseigenschaft handeln, beispielsweise eine Strömungsgeschwindigkeit und/oder einen Massenstrom und/oder einen Volumenstrom.The invention is based on known devices for determining at least one property of a flowing fluid medium. The fluid medium may in principle be gases and / or liquids, in particular air, for example intake air in an intake tract of an internal combustion engine of a motor vehicle. However, other applications are conceivable. The at least one property to be determined may in principle be any physical and / or chemical parameter of the fluid medium. In particular, the property may be a flow characteristic, for example a flow velocity and / or a mass flow and / or a volume flow.

Die Erfindung wird im Folgenden, ohne Beschränkung weiterer möglicher Ausgestaltungen, insbesondere beschrieben unter Bezugnahme auf eine Luftmassenmessung, beispielsweise im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine. Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Luftmassenmesser bekannt. Insbesondere kann es sich hierbei um so genannte Heißfilmluftmassenmesser handeln, welche in der Regel als Steckfühler ausgestaltet sind und welche mindestens einen Kanal umfassen, durch welchen ein Teil des strömenden fluiden Mediums geleitet wird. Beispielsweise kann der Steckfühler in ein Strömungsrohr eingebracht werden, und ein Teil des strömenden fluiden Mediums wird durch einen Kanal des Steckfühlers geleitet. In dem Kanal ist üblicherweise ein Sensorelement, beispielsweise ein Heißfilmluftmassenmesserchip, angeordnet, welcher mindestens ein Heizelement und mindestens zwei stromaufwärts und stromabwärts des Heizelements angeordnete Temperaturfühler umfasst. Aus einer Asymmetrie der Temperaturverteilung kann auf einen Massenstrom des fluiden Mediums, beispielsweise der Ansaugluft, geschlossen werden.The invention will be described in the following, without limitation of other possible embodiments, in particular with reference to an air mass measurement, for example in the intake tract of an internal combustion engine. Numerous mass air flow sensors are known from the prior art. In particular, these may be so-called hot-film air mass meters, which are generally designed as plug-in sensors and which comprise at least one channel through which a portion of the flowing fluid medium is passed. For example, the plug-in sensor can be introduced into a flow tube, and a portion of the flowing fluid medium is passed through a channel of the plug-in sensor. A sensor element, for example a hot-film air mass meter chip, which comprises at least one heating element and at least two temperature sensors arranged upstream and downstream of the heating element, is usually arranged in the channel. From an asymmetry of the temperature distribution can be concluded that a mass flow of the fluid medium, for example, the intake air.

Bei Vorrichtungen der genannten Art wird in vielen Fällen eine Ansteuer- und Auswerteschaltung mit dem Sensorelement durch eine Drahtverbindung verbunden, beispielsweise in Form eines Dünndrahtbondings. Um diese Drahtverbindung zu schützen, ist es bekannt, auf den Verbindungsbereich ein passivierendes Abdeckmaterial aufzubringen. So beschreiben beispielsweise DE 10 2008 042 152 A1 , DE 10 2008 042 155 A1 und die nachveröffentlichte DE 10 2010 038 801.7 eine Sensoranordnung, bei welcher die Verbindung zwischen der Ansteuer- und Auswerteschaltung und dem Sensorchip durch einen so genannten Glob Top geschützt ist. Dieser Glob Top kann beispielsweise einen Tropfen eines passivierenden Gels und/oder eines aushärtbaren Kunststoffs umfassen. Aus DE 44 05 710 A1 ist zur Passivierung von Bauelementen ebenfalls die Verwendung von Gelen bekannt. Dabei werden Fließsperren eingesetzt, um die laterale Ausbreitung der Gele zu verhindern. Die Fließsperren sind dabei als Rahmen eines thixotropen Gels ausgestaltet.In devices of the type mentioned in many cases, a drive and evaluation circuit is connected to the sensor element by a wire connection, for example in the form of a thin wire bonding. In order to protect this wire connection, it is known to apply a passivating covering material to the connection area. For example, describe DE 10 2008 042 152 A1 . DE 10 2008 042 155 A1 and the post-published DE 10 2010 038 801.7 a sensor arrangement in which the connection between the drive and evaluation circuit and the sensor chip is protected by a so-called Glob Top. For example, this glob top may comprise a drop of a passivating gel and / or a thermosetting plastic. Out DE 44 05 710 A1 For the passivation of components, the use of gels is also known. Flow barriers are used to prevent the lateral spread of the gels. The flow barriers are designed as frames of a thixotropic gel.

Bekannte Glob-Top-Abdeckungen von elektrischen Verbindungen, beispielsweise Bonddrahtverbindungen, weisen jedoch eine Mehrzahl an technischen Herausforderungen auf. Eine Herausforderung besteht beispielsweise darin, dass die Abdeckungen selbst, beispielsweise vor oder während eines Aushärtens, auf die Sensoroberflächen gelangen und diese verunreinigen können. Eine weitere Problematik besteht dann, dass die Abdeckungen in vielen Fällen selbst zu einer Verschmutzung ihrer Oberflächen neigen, da sich beispielsweise in einem Fahrzeugbetrieb Staub, Kohlenwasserstoffe und andere Verunreinigungen auf der klebrigen Oberfläche der Abdeckungen anlagern können. Hierdurch kann sich ein Strömungsprofil über dem Sensorelement im Betrieb ändern, was zu einer Drift der Kennlinie des Sensorelements führen kann. Kohlenwasserstoffe können zudem zu einem Ausbluten kurzkettiger Moleküle eines Glob-Top-Materials, beispielsweise eines Silikon-Gels, führen. Gelangen diese Bestandteile auf das Sensorelement, so kann dies ebenfalls über die Lebensdauer des Sensors zu einer Kennliniendrift führen. Weiterhin können die Abdeckungen selbst Verunreinigungen freisetzen.Known glob-top covers of electrical connections, such as bonding wire connections, however, have a number of technical challenges. A challenge, for example, is that the covers themselves, for example, before or during curing, can reach the sensor surfaces and contaminate them. Another problem is then that the covers tend in many cases even to a contamination of their surfaces, since, for example, in a vehicle operation dust, hydrocarbons and other impurities can accumulate on the sticky surface of the covers. As a result, an airfoil can change over the sensor element during operation, which can lead to a drift of the characteristic of the sensor element. Hydrocarbons can also lead to bleeding of short-chain molecules of a glob-top material, such as a silicone gel. If these constituents reach the sensor element, this can likewise lead to a characteristic drift over the lifetime of the sensor. Furthermore, the covers themselves can release impurities.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird daher eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums vorgeschlagen, welche die Nachteile bekannter Vorrichtungen vermeidet und insbesondere eine thermomechanisch stabilere Verbindung und Passivierung bereitstellen kann. Die Vorrichtung geht grundsätzlich aus von den oben beschriebenen Vorrichtungen, so dass es sich beispielsweise bei dem fluiden Medium um ein oder mehrere Gase und/oder Flüssigkeiten, insbesondere um Luft, beispielsweise um eine Ansaugluftmasse einer Brennkraftmaschine, handeln kann. Bei den qualitativ oder quantitativ erfassbaren Eigenschaften des strömenden fluiden Mediums kann es sich insbesondere um Strömungseigenschaften handeln, beispielsweise Geschwindigkeiten, Volumenströme und/oder Massenstrome. Insbesondere kann die Vorrichtung somit als Luftmassenmesser ausgestaltet sein, vorzugsweise für den Einsatz im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich.There is therefore proposed a device for detecting at least one property of a flowing fluid medium which avoids the disadvantages of known devices and in particular can provide a thermomechanically more stable connection and passivation. The device is fundamentally based on the devices described above, so that, for example, the fluid medium may be one or more gases and / or liquids, in particular air, for example an intake air mass of an internal combustion engine. The qualitatively or quantitatively detectable properties of the flowing fluid medium may be, in particular, flow properties, for example velocities, volume flows and / or mass flows. In particular, the device can thus be designed as an air mass meter, preferably for use in the intake tract of an internal combustion engine. However, other embodiments are possible in principle.

Die Vorrichtung umfasst mindestens ein Sensorelement und mindestens eine mit dem Sensorelement mittels mindestens einer elektrischen Verbindung verbundene Ansteuer- und Auswerteschaltung. Unter einem Sensorelement ist dabei ein Element zu verstehen, welches eingerichtet ist, um die mindestens eine nachzuweisende Eigenschaft qualitativ und/oder quantitativ zu erfassen und beispielsweise in geeignete Messsignale, insbesondere elektrische und/oder optische Signale, umzuwandeln. Insbesondere kann dieses Sensorelement mindestens einen mit dem strömenden fluiden Medium in Kontakt bringbaren Sensorchip umfassen. Beispielsweise kann das Sensorelement mindestens einen Sensorchip mit einer Messoberfläche umfassen, wobei auf der Messoberfläche beispielsweise mindestens ein Heizelement, beispielsweise ein Heizwiderstand, und mindestens zwei Temperaturfühler, beispielsweise zwei Temperaturmesswiderstände, angeordnet sein können. Wie oben dargestellt, kann beispielsweise aus einer Asymmetrie der Temperaturverteilung bzw. der Messsignale der Temperaturfühler auf einen Massenstrom und/oder Volumenstrom und/oder auf eine Geschwindigkeit des fluiden Mediums geschlossen werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Sensorelement jedoch auch andere Arten von Sensorelementen umfassen, beispielsweise Temperaturfühler und/oder Druckfühler und/oder andere Arten von Sensorelementen, welche grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt sein können. Das Sensorelement kann insbesondere derart in der Vorrichtung aufgenommen sein, dass dieses direkt oder indirekt in Kontakt mit dem strömenden fluiden Medium steht. Beispielsweise kann das mindestens eine Sensorelement unmittelbar in einem Strömungsrohr aufgenommen sein, durch welches das fluide Medium strömt. Alternativ kann die Vorrichtung jedoch auch beispielsweise ganz oder teilweise als Steckfühler ausgestaltet sein, welcher ein Gehäuse aufweist, das in das strömende fluide Medium einbringbar ist, beispielsweise permanent oder austauschbar. So kann beispielsweise die Vorrichtung ein Strömungsrohr umfassen und/oder mit einem Strömungsrohr zusammenwirken, in welches der Steckfühler hineinragen kann, so dass der Steckfühler in den Strömungsquerschnitt des Strömungsrohrs hineinragt. In dem Steckfühler kann beispielsweise, wie bei bekannten Heißfilmluftmassenmessern, mindestens ein Kanal aufgenommen sein, durch welchen ein Teil des fluiden Mediums strömen kann. Beispielsweise kann der Steckfühler eine Einlassöffnung umfassen, durch welche ein Teil des fluiden Mediums in den Kanal hineingeleitet wird, und mindestens eine Auslassöffnung, durch welche ein Ausströmen aus dem Kanal möglich ist. Der Kanal kann insbesondere verzweigt ausgestaltet sein und beispielsweise einen Hauptkanal umfassen, durch welchen ein Hauptteil des fluiden Mediums strömt, sowie mindestens einen Bypasskanal, durch welchen ein aus dem Hauptkanal abgezweigter Volumenanteil des fluiden Mediums strömt. Das Sensorelement kann in mindestens einem Kanal angeordnet sein, insbesondere in dem Bypasskanal, beispielsweise indem eine Messoberfläche des Sensorelements, beispielsweise des Sensorchips, von dem fluiden Medium überströmt wird. Diesbezüglich kann grundsätzlich auf den oben genannten Stand der Technik verwiesen werden.The device comprises at least one sensor element and at least one drive and evaluation circuit connected to the sensor element by means of at least one electrical connection. In this case, a sensor element is understood to be an element which is set up to qualitatively and / or quantitatively record the at least one property to be detected and to convert it, for example, into suitable measuring signals, in particular electrical and / or optical signals. In particular, this sensor element may comprise at least one sensor chip which can be brought into contact with the flowing fluid medium. For example, the sensor element may comprise at least one sensor chip with a measurement surface, wherein for example at least one heating element, for example a heating resistor, and at least two temperature sensors, for example two temperature measuring resistors, may be arranged on the measurement surface. As described above, for example, an asymmetry of the temperature distribution or of the measuring signals of the temperature sensor can be used to deduce a mass flow and / or volumetric flow and / or a velocity of the fluid medium. Alternatively or additionally, however, the sensor element may also comprise other types of sensor elements, for example temperature sensors and / or pressure sensors and / or other types of sensor elements, which may in principle be known from the prior art. The sensor element may in particular be accommodated in the device such that it is in direct or indirect contact with the flowing fluid medium. For example, the at least one sensor element can be accommodated directly in a flow tube, through which the fluid medium flows. Alternatively, however, the device can also, for example, be wholly or partially designed as a plug-in sensor which has a housing which can be introduced into the flowing fluid medium, for example permanently or interchangeably. Thus, for example, the device may comprise a flow tube and / or cooperate with a flow tube into which the plug-in sensor can protrude, so that the plug-in sensor projects into the flow cross-section of the flow tube. In the plug-in sensor, for example, as in the case of known hot-film air mass meters, at least one channel can be accommodated, through which part of the fluid medium can flow. For example, the plug-in sensor may comprise an inlet opening, through which a portion of the fluid medium is directed into the channel, and at least one outlet opening, through which an outflow from the channel is possible. The channel may in particular be branched and comprise, for example, a main channel through which a main part of the fluid medium flows, as well as at least one bypass channel, through which a volume fraction of the fluid medium diverted from the main channel flows. The sensor element can be arranged in at least one channel, in particular in the bypass channel, for example by a fluid medium flowing over a measuring surface of the sensor element, for example of the sensor chip. In this regard, reference may in principle be made to the above-mentioned prior art.

Unter einer Ansteuer- und Auswerteschaltung ist dabei grundsätzlich eine beliebige elektrische oder elektronische Schaltung zu verstehen, welche eingerichtet ist, um das Sensorelement für eine Messung anzusteuern und/oder mindestens ein Messsignal des Sensorelements aufzunehmen. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine Schaltung handeln, welche das Sensorelement mit mindestens einer Spannung und/oder mindestens einem Strom versorgt, welche für die Messung benötigt werden können. Alternativ oder zusätzlich kann die Ansteuer- und Auswerteschaltung jedoch auch mindestens einen Messsignalaufnehmer umfassen, mittels dessen mindestens ein Messsignal des Sensorelements erfasst werden kann. Darüber hinaus kann die Ansteuer- und Auswerteschaltung Elemente umfassen, welche beispielsweise einer Signalverarbeitung oder Signalvorverarbeitung dienen, so dass beispielsweise bereits in der Ansteuer- und Auswerteschaltung eine zumindest teilweise Verarbeitung der Messsignale, beispielsweise eine Digitalisierung der Messsignale, erfolgen kann. Die Ansteuer- und Auswerteschaltung kann dementsprechend ein oder mehrere elektronische Bauelemente umfassen, beispielsweise mindestens einen Verstärker, mindestens einen Analog-Digital-Wandler, mindestens ein Speicherelement, mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder Kombinationen der genannten und/oder anderer Elemente. Die Ansteuer- und Auswerteschaltung kann, wie auch das Sensorelement, beispielsweise in einem Steckfühler aufgenommen sein, beispielsweise in einem Elektronikraum eines Steckfühlers, welcher vorzugsweise von dem oben beschriebenen Kanal räumlich getrennt ist.Under a drive and evaluation circuit is basically any electrical or electronic circuit to understand, which is arranged to control the sensor element for a measurement and / or at least receive a measurement signal of the sensor element. For example, this may be a circuit which supplies the sensor element with at least one voltage and / or at least one current which may be required for the measurement. Alternatively or additionally, however, the control and evaluation circuit may also comprise at least one Meßsignalaufnehmer, by means of which at least one measurement signal of the sensor element can be detected. In addition, the control and evaluation circuit may comprise elements which serve, for example, signal processing or signal preprocessing, so that, for example, at least partial processing of the measurement signals, for example digitization of the measurement signals, can already take place in the control and evaluation circuit. The drive and evaluation circuit may accordingly comprise one or more electronic components, for example at least one amplifier, at least one analog-to-digital converter, at least one memory element, at least one data processing device or combinations of said and / or other elements. The control and evaluation circuit, as well as the sensor element, for example, be included in a plug-in sensor, for example in an electronics compartment of a plug-in sensor, which is preferably spatially separated from the channel described above.

Bei der elektrischen Verbindung zwischen dem Sensorelement, beispielsweise dem Sensorchip, und der Ansteuer- und Auswerteschaltung kann es sich grundsätzlich um eine beliebige Verbindung handeln, welche eingerichtet ist, um elektrische Signale, insbesondere Spannungen und/oder Ströme, und/oder Versorgungsspannungen bzw. Versorgungsströme zu transportieren. Insbesondere kann die elektrische Verbindung, wie unten noch näher ausgeführt wird, mindestens eine Drahtverbindung umfassen, mittels derer beispielsweise mindestens ein Anschlusskontakt, beispielsweise mindestens ein Anschlusspad, der Ansteuer- und Auswerteschaltung mit mindestens einem Anschlusskontakt, beispielsweise mindestens einem Anschlusspad, des Sensorelements verbunden werden kann. Derartige Bondingtechniken sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Beispielsweise können Dünndraht-Bondingtechniken eingesetzt werden oder auch andere Bondingtechniken.In principle, the electrical connection between the sensor element, for example the sensor chip, and the drive and evaluation circuit can be any connection which is set up for electrical signals, in particular voltages and / or currents, and / or supply voltages or supply currents to transport. In particular, the electrical connection, as will be explained in more detail below, comprise at least one wire connection, by means of which, for example, at least one terminal contact, for example at least one terminal pad, the drive and evaluation circuit with at least one terminal contact, for example at least one terminal pad of the sensor element can be connected , Such bonding techniques are generally known to the person skilled in the art. For example, thin wire bonding techniques or other bonding techniques may be used.

Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung ist die elektrische Verbindung durch mindestens ein Abdeckmaterial zumindest teilweise umschlossen, vorzugsweise zumindest teilweise in dieses Abdeckmaterial eingebettet, beispielsweise indem einer oder mehrere Drähte der elektrischen Verbindung ganz oder teilweise in das Abdeckmaterial eingebettet sind. Unter einem Abdeckmaterial ist dabei ein Material zu verstehen, welches abschirmende, insbesondere passivierende, Eigenschaften aufweist. Insbesondere kann eine Abschirmung gegenüber aggressiven Medien erfolgen, beispielsweise eine Abschirmung gegenüber Feuchtigkeit, Ölen, Säuren oder ähnlichen aggressiven Medien, welche die Qualität der elektrischen Verbindung und/oder deren Langzeitstabilität beeinträchtigen könnten. Beispielsweise kann das Abdeckmaterial derart ausgestaltet sein, dass ein Zutritt von Wasser zu der elektrischen Verbindung durch das Abdeckmaterial verhindert wird. Insbesondere lann das Abdeckmaterial derart ausgestaltet sein, dass eine Korrosion der elektrischen Verbindung über einen Zeitraum von mehreren Jahren, beispielsweise 15 Jahren, verhindert wird. In the proposed device, the electrical connection is at least partially enclosed by at least one covering material, preferably at least partially embedded in this covering material, for example by one or more wires of the electrical connection being completely or partially embedded in the covering material. A cover material is to be understood as meaning a material which has shielding, in particular passivating, properties. In particular, a shielding against aggressive media, such as a shield against moisture, oils, acids or similar aggressive media, which could affect the quality of the electrical connection and / or their long-term stability. For example, the cover material may be configured such that access of water to the electrical connection is prevented by the cover material. In particular, the covering material may be designed such that corrosion of the electrical connection over a period of several years, for example 15 years, is prevented.

Das Abdeckmaterial kann insbesondere als amorphe Masse ausgestaltet sein, mittels derer die Verbindung ganz oder teilweise umschlossen werden kann. Insbesondere kann das Abdeckmaterial als Verguss ausgestaltet sein, beispielsweise als Tropfen, welcher die Verbindung ganz oder teilweise umschließt. Das Abdeckmaterial kann insbesondere ein verformbares Material umfassen, beispielsweise ein Gel und/oder eine Paste. Diese Verformbarkeit kann in zumindest einem Zustand des Abdeckmaterials vorliegen, beispielsweise während des Aufbringens des Abdeckmaterials. Anschließend kann optional das Abdeckmaterial ausgehärtet werden, beispielsweise durch einen thermischen und/oder einen chemischen und/oder einen physikalischen Aushärtungsprozess, welcher auch beispielsweise durch einfaches Aushärten an Luft gegeben sein kann. Insbesondere kann das Abdeckmaterial mindestens ein Kunststoffmaterial umfassen, beispielsweise ein Epoxidmaterial und/oder ein Silikonmaterial, welche aushärtbar sein können. Besonders bevorzugt weist das Abdeckmaterial ein Silikongel auf oder besteht aus einem Silikongel. Auch andere Materialien sind jedoch grundsätzlich einsetzbar. Insbesondere kann das Abdeckmaterial als Glob Top ausgestaltet sein und/oder übliche Glob Top-Materialien aufweisen, wie sie in der Elektronikindustrie eingesetzt werden.The cover material may in particular be designed as an amorphous mass, by means of which the compound can be completely or partially enclosed. In particular, the cover material can be designed as a potting, for example as a drop, which encloses the compound wholly or partially. The cover material may in particular comprise a deformable material, for example a gel and / or a paste. This deformability may be present in at least one state of the covering material, for example during the application of the covering material. Subsequently, optionally, the cover material can be cured, for example, by a thermal and / or chemical and / or physical curing process, which may also be given for example by simple curing in air. In particular, the covering material may comprise at least one plastic material, for example an epoxy material and / or a silicone material, which may be curable. Particularly preferably, the covering material comprises a silicone gel or consists of a silicone gel. However, other materials are generally applicable. In particular, the covering material can be designed as a glob top and / or have conventional glob top materials, as used in the electronics industry.

Zur Lösung der oben beschriebenen Problematik üblicher Abdeckmaterialien wird vorgeschlagen, dass das Abdeckmaterial zumindest teilweise von mindestens einer Kappe abgedeckt ist. Unter einer Kappe ist dabei ein von dem Abdeckmaterial getrennt ausgebildetes Element zu verstehen, welches vorzugsweise unmittelbar auf dem Abdeckmaterial aufliegt und eine freie Oberfläche des Abdeckmaterials, beispielsweise eine Glob Top-Oberfläche, zumindest teilweise verdeckt. Beispielsweise kann das Abdeckmaterial auf mindestens einen Träger aufgebracht sein und auf seiner dem Träger gegenüberliegenden Seite eine freie Oberfläche bilden, welche zumindest teilweise durch die Kappe abgedeckt ist, beispielsweise zu mindestens 50%, insbesondere zu mindestens 70% oder sogar zu mindestens 90%. Die Kappe kann beispielsweise ein Ausgasen und/oder Ausbluten aus dem Abdeckmaterial, z. B. infolge Kohlenwasserstoffeintrags, zumindest weitgehend verhindern und eine Verschmutzung der freien und in vielen Fällen klebrigen Oberfläche des Abdeckmaterials verhindern. Die Kappe kann beispielsweise eine Dicke von mindestens 0,3 mm aufweisen, beispielsweise eine Dicke von mindestens 0,5 mm und besonders bevorzugt von 1,0 mm. Beispielsweise kann die Kappe eine Dicke von 0,5 mm bis 3 mm aufweisen.To solve the problem of conventional cover materials described above, it is proposed that the cover material is at least partially covered by at least one cap. In this case, a cap is to be understood as an element formed separately from the covering material, which preferably rests directly on the covering material and at least partially conceals a free surface of the covering material, for example a glob top surface. For example, the cover material may be applied to at least one carrier and form on its side opposite the carrier a free surface which is at least partially covered by the cap, for example at least 50%, in particular at least 70% or even at least 90%. The cap may, for example, outgassing and / or bleeding from the cover material, for. B. due to hydrocarbon input, at least largely prevent and prevent contamination of the free and in many cases sticky surface of the cover. The cap may, for example, have a thickness of at least 0.3 mm, for example a thickness of at least 0.5 mm and more preferably of 1.0 mm. For example, the cap may have a thickness of 0.5 mm to 3 mm.

Das Sensorelement und die Ansteuer- und Auswerteschaltung können insbesondere auf mindestens einem Trägerelement angeordnet sein. Dies bedeutet, dass die Ansteuer- und Auswerteschaltung und das Sensorelement vollständig oder teilweise in ein Trägerelement integriert sein können, beispielsweise in eine oder mehrere Vertiefungen und/oder auf eine oder mehrere Oberflächen des Trägerelements. Beispielsweise kann das Sensorelement einen Sensorchip umfassen, welcher in eine Aufnahme des Trägerelements eingelassen ist, beispielsweise in eine Vertiefung in einem Sensorträger des Trägerelements, welcher in das strömende fluide Medium hineinragt, beispielsweise in einen Kanal eines Steckfühlers. Die Ansteuer- und Auswerteschaltung kann beispielsweise einen Schaltungsträger umfassen, welcher auf eine Aufnahme des Trägerelements aufgesetzt sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Schaltungsträger jedoch auch ganz oder teilweise bauteilidentisch mit dem Trägerelement ausgestaltet sein. Das Trägerelement kann insbesondere einen Kunststoffträger umfassen, beispielsweise ein Kunststoffformteil, welches einen Teil aufweist, der in einem Elektronikraum eines Steckfühlers aufgenommen ist, und einen Sensorträgerteil, welcher in einen Kanal eines Steckfühlers hineinragt.The sensor element and the control and evaluation circuit can be arranged in particular on at least one carrier element. This means that the control and evaluation circuit and the sensor element can be completely or partially integrated in a carrier element, for example in one or more depressions and / or on one or more surfaces of the carrier element. For example, the sensor element may comprise a sensor chip, which is embedded in a receptacle of the carrier element, for example in a recess in a sensor carrier of the carrier element, which projects into the flowing fluid medium, for example into a channel of a plug-in sensor. The drive and evaluation circuit may comprise, for example, a circuit carrier, which may be placed on a receptacle of the carrier element. Alternatively or additionally, however, the circuit carrier may also be configured in whole or in part component-identical to the carrier element. The carrier element may in particular comprise a plastic carrier, for example a plastic molded part, which has a part which is accommodated in an electronics compartment of a plug-in sensor, and a sensor carrier part, which projects into a channel of a plug-in sensor.

In dem genannten Fall, in welchem die Vorrichtung mindestens ein Trägerelement aufweist, jedoch grundsätzlich auch in anderen Fällen, ist es besonders bevorzugt, wenn die elektrische Verbindung zwischen der Ansteuer- und Auswerteschaltung und dem Sensorelement mindestens eine Drahtverbindung umfasst, insbesondere ein Dünndrahtbonding. So kann beispielsweise diese Drahtverbindung, wie oben ausgeführt, zwischen einem oder mehreren Anschlusspads auf einem Schaltungsträger der Ansteuer- und Auswerteschaltung und einem oder mehreren Anschlusspads auf einem Sensorchip des Sensorelements verlaufen.In the case mentioned, in which the device has at least one carrier element, but in principle also in other cases, it is particularly preferred if the electrical connection between the drive and evaluation circuit and the sensor element comprises at least one wire connection, in particular a thin wire bonding. Thus, for example, this wire connection, as stated above, extend between one or more connection pads on a circuit carrier of the drive and evaluation circuit and one or more connection pads on a sensor chip of the sensor element.

Die Kappe kann insbesondere auf der von dem Trägerelement weg weisenden Seite der Drahtverbindung angeordnet sein. Beispielsweise kann zunächst die Herstellung der elektrischen Verbindung erfolgen, beispielsweise das Dünndrahtbonding, gefolgt von einem Aufbringen bzw. Einbringen des Abdeckmaterials, welches die Verbindung ganz oder teilweise umhüllt. Anschließend kann die Kappe auf das Abdeckmaterial aufgesetzt werden. Dieses Aufsetzen kann in Form eines Aufbringens mindestens eines einzeln handhabbaren Kappenteils erfolgen, oder die Kappe kann auf dem Abdeckmaterial gebildet werden. In ersterem Fall kann die Kappe vorgefertigt sein, in letzterem Fall kann die Kappe beispielsweise als Schicht auf dem Abdeckmaterial gebildet werden. Ein einzeln handhabbares Kappenteil kann beispielsweise starr oder auch flexibel ausgestaltet sein. The cap can be arranged in particular on the side facing away from the carrier element side of the wire connection. For example, first of all the production of the electrical connection can take place, for example the thin wire bonding, followed by an application or introduction of the covering material which completely or partially encloses the connection. Subsequently, the cap can be placed on the cover material. This placement can take the form of applying at least one individually manageable cap part, or the cap can be formed on the cover material. In the former case, the cap can be prefabricated, in the latter case, the cap can be formed for example as a layer on the cover. An individually manageable cap part can for example be rigid or flexible.

Die Kappe kann insbesondere mindestens ein Kunststoffmaterial aufweisen oder ganz oder teilweise aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Insbesondere können dabei Silikon-Materialien verwendet werden, welche im Rahmen der hier verwendeten Begrifflichkeit ebenfalls als Kunststoffmaterialien bezeichnet werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Kappe mindestens einen Silkonklebstoff aufweist oder vollständig aus einem Silikonklebstoff besteht. Unter einem Silikonklebstoff ist ein Silikonmaterial zu verstehen, welches haftende Oberflächeneigenschaften aufweist und welches vorzugsweise ohne Vernetzer aushärtet.The cap may in particular comprise at least one plastic material or may consist wholly or partly of a plastic material. In particular, silicone materials can be used which are also referred to as plastic materials within the scope of the term used here. It is particularly preferred if the cap has at least one silicone adhesive or consists entirely of a silicone adhesive. A silicone adhesive is to be understood as meaning a silicone material which has adhesive surface properties and which preferably cures without crosslinker.

Beispielsweise kann das Abdeckmaterial, welches häufig auch als Glob Top bezeichnet wird oder bezeichnet werden kann, ganz oder teilweise aus einem Silikongel bestehen. Dieses kann eingerichtet sein, um die elektrische Verbindung, insbesondere die Bonddrähte, vor Medienbelastung zu schützen. Duch seine bevorzugten Eigenschaften, insbesondere eine geringe Viskosität und/oder ein kleines E-Modul, lässt sich Silikongel in der Regel prozessicher verarbeiten, d. h. es umschließt die Bonddrähte sicher ohne Lufteinschlüsse und erzeugt bei thermischer Belastung nur einen geringen Stress auf die Bondverbindung. Die Aushärtung des Silikongels erfolgt in der Regel beispielsweise thermisch und/oder durch UV-Bestrahlung. Insbesondere um ein Ausbluten des Abdeckmaterials, insbesondere des Silikongels, unter Kohlenwasserstoffbeaufschlagung auf das Sensorelement zu verhindern, wird die zusätzliche Kappe auf das Abdeckmaterial aufgebracht, beispielsweise in Form eines Silikonklebstoffes. Diese Kappe kann das Abdeckmaterial beispielsweise ganz oder teilweise umschließen und kann insbesondere flüssige Bestandteile des Abdeckmaterials, insbesondere des Silikongels, damit vom Sensorelement fernhalten. Der bevorzugte Silikonklebstoff basiert vorzugsweise auf der gleichen chemischen Basis wie das Silikongel. Dadurch kann eine Vergiftung” des Silikongels durch den Silikonklebstoff zumindest weitgehend ausgeschlossen werden. Der Silikonklebstoff wird beispielsweise mittels eines Dispensvorgang auf das (vorzugsweise ausgehärtete) Silikongel aufgetragen. Die Aushärtung erfolgt beispielsweise thermisch und/oder mittels UV-Bestrahlung.For example, the cover material, which is often referred to as Glob Top or may be referred to, consist wholly or partly of a silicone gel. This can be set up to protect the electrical connection, in particular the bonding wires, from media loading. Due to its preferred properties, in particular a low viscosity and / or a small modulus of elasticity, silicone gel can generally be processed with greater process reliability, i. H. It encloses the bonding wires safely without air pockets and generates only a low stress on the bond connection under thermal stress. The curing of the silicone gel is usually carried out, for example, thermally and / or by UV irradiation. In particular, in order to prevent bleeding of the covering material, in particular of the silicone gel, with hydrocarbon exposure to the sensor element, the additional cap is applied to the covering material, for example in the form of a silicone adhesive. This cap may, for example, completely or partially enclose the covering material and may in particular keep liquid components of the covering material, in particular of the silicone gel, away from the sensor element. The preferred silicone adhesive is preferably based on the same chemical basis as the silicone gel. As a result, a poisoning "of the silicone gel by the silicone adhesive are at least largely excluded. The silicone adhesive is applied, for example by means of a dispensing process on the (preferably cured) silicone gel. The curing takes place, for example, thermally and / or by means of UV irradiation.

Auch das Abdeckmaterial kann also insbesondere, wie oben beschrieben, ein Silikon aufweisen, insbesondere ein Silikongel und/oder ein Silikonharz. Die Kappe kann insbesondere einen Silikonkautschuk oder ein Silikonelastomer aufweisen.Also, the covering material may therefore in particular, as described above, comprise a silicone, in particular a silicone gel and / or a silicone resin. The cap may in particular comprise a silicone rubber or a silicone elastomer.

Das Sensorelement und die Ansteuer- und Auswerteschaltung können insbesondere auf mindestens einem Trägerelement angeordnet sein, beispielsweise gemäß der obigen Beschreibung. Die Vorrichtung kann insbesondere weiterhin mindestens eine Fließstoppbarriere umfassen, wobei die Fließstoppbarriere eingerichtet ist, um eine räumliche Ausbreitung des Abdeckmaterials zu begrenzen. Beispielsweise kann bei der Herstellung zunächst eine Fließstoppbarriere auf das Trägerelement aufgebracht werden, anschließend das Abdeckmaterial und schließlich die mindestens eine Kappe. Die Fließstoppbarriere kann insbesondere mindestens ein auf das Trägerelement aufgebrachtes Barrierenelement umfassen. Dieses Barrierenelement kann beispielsweise einen Rahmen aus einem Kunststoff und/oder einem Klebstoff, insbesondere aus einem Silikon-Klebstoff, umfassen. Beispielsweise kann dieser Rahmen als separates Bauteil auf das Trägerelement aufgebracht werden, bevor das Abdeckmaterial aufgebracht wird. Dieser Rahmen kann vollständig geschlossen sein, kann jedoch auch lediglich einen teilgeschlossenen Rahmen umfassen.The sensor element and the drive and evaluation circuit can be arranged in particular on at least one carrier element, for example according to the above description. In particular, the device may further comprise at least one flow stop barrier, wherein the flow stop barrier is arranged to limit spatial spread of the cover material. For example, during manufacture, first a flow stop barrier may be applied to the carrier element, then the cover material and finally the at least one cap. The flow stop barrier may in particular comprise at least one barrier element applied to the carrier element. This barrier element may for example comprise a frame made of a plastic and / or an adhesive, in particular of a silicone adhesive. For example, this frame can be applied as a separate component on the carrier element before the cover material is applied. This frame may be completely closed, but may also include only a partially closed frame.

In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums vorgeschlagen, insbesondere einer Vorrichtung gemäß einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausgestaltungen. Dementsprechend kann für mögliche Ausgestaltungen des Verfahrens auf die obige oder nachfolgende Beschreibung der Vorrichtung verwiesen werden.In a further aspect of the present invention, a method is proposed for producing a device for detecting at least one property of a flowing fluid medium, in particular a device according to one or more of the embodiments described above. Accordingly, for possible embodiments of the method, reference may be made to the above or following description of the device.

Bei dem Verfahren wird mindestens ein Sensorelement mit mindestens einer Ansteuer- und Auswerteschaltung über mindestens eine elektrische Verbindug verbunden. Wie oben beschrieben, kann es sich dabei beispielsweise um eine Dünndrahtverbindung handeln. Die elektrische Verbindung wird durch mindestens ein Abdeckmaterial zumindest teilweise umschlossen. Beispielsweise kann dies durch Vergießen mit dem Abdeckmaterial erfolgen. Auch andere Verfahren sind jedoch grundsätzlich möglich. Bei dem Verfahren wird weiterhin mindestens eine Kappe auf das Abdeckmaterial aufgebracht, wobei die Kappe das Abdeckmaterial zumindest teilweise abdeckt.In the method, at least one sensor element is connected to at least one drive and evaluation circuit via at least one electrical connection. As described above, this may be, for example, a thin-wire connection. The electrical connection is at least partially enclosed by at least one cover material. For example, this can be done by casting with the cover. However, other methods are possible in principle. In the method, at least one cap is further applied to the cover material, wherein the cap at least partially covers the cover material.

Das Abdeckmaterial kann, wie oben ausgeführt, insbesondere durch mindestens ein Gießverfahren aufgebracht werden, sodass das Abdeckmaterial insbesondere einen Verguss umfassen kann. Diesbezüglich kann beispielsweise auf übliche Glob Top-Verfahren verwiesen werden. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Verfahren alternativ oder zusätzlich einsetzbar, wie beispielsweise Dispenserverfahren, Druckverfahren, Tropfverfahren oder andere Verfahren. Wie oben ausgeführt, kann vor Durchführung des Gießverfahrens insbesondere mindestens eine Fließstoppbarriere aufgebracht werden, um eine räumliche Ausbreitung des Abdeckmaterials während des Gießverfahrens zu begrenzen, beispielsweise eine Fließstoppbarriere aus einem Silikonkleber oder einem anderen Material. Dabei kann, wie oben ausgeführt, beispielsweise mindestens ein Barrierenelement verwendet werden, beispielsweise in Form eines Rahmens, beispielsweise in Barrierenelement aus einem Kunststoff und/oder einem Klebstoff, insbesondere einem Silikon-Klebstoff.The cover material may, as stated above, in particular be applied by at least one casting method, so that the covering material may in particular comprise a casting. In this regard, reference may be made, for example, to standard Glob Top methods. In principle, however, other methods can alternatively or additionally be used, for example dispenser methods, printing methods, dripping methods or other methods. As stated above, in particular, at least one flow stop barrier may be applied prior to carrying out the casting process to limit spatial spread of the cover material during the casting process, for example a flow stop barrier of silicone adhesive or other material. In this case, as stated above, for example, at least one barrier element may be used, for example in the form of a frame, for example in barrier element of a plastic and / or an adhesive, in particular a silicone adhesive.

Die vorgeschlagene Vorrichtung und das vorgeschlagene Verfahren weisen gegenüber bekannten Vorrichtungen und Verfahren der genannten Art eine Vielzahl von Vorteilen auf. Durch das Abdeckmaterial, insbesondere den Glob Top-Verguss, lassen sich auftretende Spannungen in der elektrischen Verbindung, insbesondere einer Bondverbindung zwischen einem Sensorchip und der Ansteuer- und Auswerteschaltung, bei einer Temperaturbelastung reduzieren. Der Glob Top-Verguss, insbesondere aus einem Silikon-Gel, erhöht durch sein kleines Elastizitätsmodul die Lebensdauer der elektrischen Verbindung, insbesondere eine Lebensdauer von Dünndrahtbonds, unter Temperaturbelastung. Gleichzeitig ermöglicht eine sehr geringe Viskosität ein vollständiges Umschließen der elektrischen Verbindung, beispielsweise der Bonddrähte, bei nur geringem Abstand der Bonddrähte zueinander. Das Abdeckmaterial, insbesondere der Glob Top, ist damit prozesssicher aufzubringen. Gleichzeitig ermöglicht die optionale Verwendung der Fließstoppbarriere die Verwendung von Abdeckmaterialien mit geringer Viskosität und ermöglicht eine Formgebung des Abdeckmaterials, beispielsweise des Glob Tops, in Form einer lateralen Begrenzung. Die Verwendung der mindestens einen Kappe bewirkt ebenfalls eine Formgebung des Glob Tops. Kappe und optional Fließstoppbarriere bewirken gemeinsam einen Schutz anderer Bauelemente der Vorrichtung, beispielsweise des Sensorelements, vor einer Verunreinigung mit dem Abdeckmaterial. Hierdurch wird allgemein der Einsatz eines verkleinerten, kostengünstigeren Sensorelements, beispielsweise Sensorchips, welcher in der Regel Dünndrahtbonds voraussetzt, ermöglicht. Das Abdeckmaterial, insbesondere der Glob Top, kann die Bonddrähte vor Medienbelastung aus dem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine schützen. Die Fließstoppbarriere kann ein Fließen des niedrig viskosen Abdeckmaterials auf benachbarte Bereiche verhindern. Gleichzeitig kann durch die Kappe wirksam verhindert werden, dass im Fahrzeugbetrieb Staub und Kohlenwasserstoffe, die üblicherweise in den Ansaugtrakt gelangen, auf der üblicherweise klebrigen Oberfläche des Abdeckmaterials, beispielsweise des Silikon-Gels, anhaften können und gegebenenfalls, abhängig von der Staubmenge, über eine Lebensdauer zu einem veränderten Strömungsprofil über dem Sensorelement und damit zu einer Drift der Kennlinie führen können. Damit kann auch das oben beschriebene Ausbluten kurzkettiger Moleküle des Abdeckmaterials wirksam verhindert werden, und es kann verhindert werden, dass derartige Bestandteile des Abdeckmaterials auf das Sensorelement gelangen und dort eine Kennliniendrift auslösen können.The proposed device and the proposed method have a variety of advantages over known devices and methods of the type mentioned. Due to the covering material, in particular the glob top encapsulation, occurring stresses in the electrical connection, in particular a bond connection between a sensor chip and the control and evaluation circuit, can be reduced with a temperature load. The glob top encapsulation, in particular of a silicone gel, increases the service life of the electrical connection, in particular a life of thin-wire bonds, under temperature load due to its small modulus of elasticity. At the same time, a very low viscosity makes it possible to completely enclose the electrical connection, for example the bonding wires, with only a small distance between the bonding wires. The cover material, in particular the Glob Top, is thus process reliable. At the same time, the optional use of the flow stop barrier allows the use of low viscosity masking materials and allows shaping of the masking material, such as the glob top, in the form of a lateral boundary. The use of the at least one cap also causes a shaping of the Glob Tops. Cap and optionally flow stop barrier together cause protection of other components of the device, such as the sensor element, from contamination with the cover material. This generally makes possible the use of a smaller, more cost-effective sensor element, for example sensor chips, which as a rule requires thin-wire bonds. The covering material, in particular the glob top, can protect the bonding wires against media loading from the intake tract of an internal combustion engine. The flow stop barrier may prevent flow of the low viscosity masking material to adjacent areas. At the same time can be effectively prevented by the cap that in the vehicle operation dust and hydrocarbons, which usually get into the intake, on the usually sticky surface of the covering, for example, the silicone gel, adhere and optionally, depending on the amount of dust over a lifetime can lead to a changed flow profile over the sensor element and thus to a drift of the characteristic. Thus, the bleeding of short-chain molecules of the cover material described above can be effectively prevented, and it can be prevented that such components of the cover material can reach the sensor element and trigger a characteristic drift there.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail below.

Es zeigen:Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums in einer perspektivischen Explosionsdarstellung; und 1 An embodiment of an apparatus for detecting at least one property of a flowing fluid medium in an exploded perspective view; and

2 und 3 Detaildarstellungen eines Elektronikmoduls der Vorrichtung gemäß 1. 2 and 3 Detailed representations of an electronic module of the device according to 1 ,

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 110 zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums in einer perspektivischen Explosionsdarstellung gezeigt. In den 2 und 3 sind perspektivische Detaildarstellungen dieser Vorrichtung 110 dargestellt, sodass im Folgenden auf alle Figuren gemeinsam Bezug genommen wird. Die Vorrichtung 110 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Heißfilmluftmassenmesser 112 ausgestaltet, welcher einen Steckfühler 114 umfasst, der beispielsweise in ein Strömungsrohr eines Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine eingesteckt werden kann. Der Steckfühler weist ein Steckfühlergehäuse 116 auf, mit einem Elektronikraum 118 und einem Messkanalraum 120, welche durch einen Elektronikraumdeckel 122 bzw. einen Messkanalraumdeckel 124 verschließbar sind. In dem Messkanalraum 122 ist eine Kanalstruktur 126 vorgesehen, mit einem Hauptkanal 128 und einem Bypasskanal 130. Durch eine Einlassöffnung 132 kann fluides Medium, in diesem Fall beispielsweise Luft, in die Kanalstruktur 126 einströmen und diese durchströmen.In 1 is an inventive embodiment of a device 110 for detecting at least one property of a flowing fluid medium in a perspective exploded view. In the 2 and 3 are perspective detailed views of this device 110 represented so that in the following all figures are referred to together. The device 110 is in this embodiment as Heißfiluuftmassenmesser 112 designed, which a plug-in sensor 114 includes, which can be inserted, for example, in a flow tube of an intake tract of an internal combustion engine. The plug-in sensor has a plug-in sensor housing 116 on, with an electronics room 118 and a measurement channel space 120 passing through an electronics compartment lid 122 or a measuring channel space cover 124 are closable. In the measuring channel room 122 is a channel structure 126 provided, with a main channel 128 and a bypass channel 130 , Through an inlet opening 132 can be fluid medium, in this case For example, air, in the channel structure 126 infuse and flow through them.

Weiterhin umfasst die Vorrichtung 110 ein Elektronikmodul 134 mit einem Trägerelement 136, welches beispielsweise als Kunststoffbauteil, beispielsweise als Kunststoffaufnahmen, ausgestaltet sein kann. Auf dem Trägerelement 136 ist eine Ansteuer- und Auswerteschaltung 138 vorgesehen, welche beispielsweise eine Leiterplatte 140 oder eine andere Art von Schaltungsträger und eine oder mehrere darauf aufgebrachte oder mit dieser verbundene Elektronikkomponenten 142 umfassen kann. Weiterhin umfasst das Trägerelement 136 einen Sensorträger 144. Während der übrige Teil des Trägerelements 136 vollständig oder teilweise in dem Elektronikraum 118 angeordnet ist, ragt der Sensorträger 144 im dargestellten Ausführungsbeispiel in die Kanalstruktur 126 hinein, beispielsweise in den Bypasskanal 130. Während bei vielen üblichen Vorrichtungen 110 der gezeigten Art der Sensorträger 144 beispielsweise als Spritzgussbauteil ausgestaltet ist, welches an ein Bodenblech des Trägerelements 136 angespritzt ist, ist es bevorzugt, wenn im Rahmen der vorliegenden Ausgestaltung der Sensorträger 144 und der restliche Teil des Trägerelements 136 ein gemeinsames Bauteil bilden, beispielsweise eine gemeinsame Kunststoffaufnahme, welche in einem einzigen Spritzgussvorgang hergestellt werden kann. Auf dieses Trägerelement kann dann, wie in den Figuren dargestellt, die Ansteuer- und Auswerteschaltung 138 aufgebracht werden, beispielsweise indem die Leiterplatte 140 diese Ansteuer- und Auswerteschaltung 138 auf das Trägerelement 136 aufgeklebt wird.Furthermore, the device comprises 110 an electronic module 134 with a carrier element 136 which can be configured, for example, as a plastic component, for example as plastic receptacles. On the carrier element 136 is a control and evaluation circuit 138 provided which, for example, a circuit board 140 or another type of circuit carrier and one or more electronic components applied thereto or connected thereto 142 may include. Furthermore, the carrier element comprises 136 a sensor carrier 144 , While the rest of the support element 136 completely or partially in the electronics room 118 is arranged, protrudes the sensor carrier 144 in the illustrated embodiment in the channel structure 126 into, for example, in the bypass channel 130 , While with many conventional devices 110 the type of sensor carrier shown 144 For example, it is designed as an injection-molded component, which is attached to a bottom plate of the carrier element 136 is sprayed, it is preferred if in the context of the present embodiment, the sensor carrier 144 and the remaining part of the support element 136 form a common component, for example, a common plastic receptacle, which can be produced in a single injection molding process. On this support element can then, as shown in the figures, the control and evaluation circuit 138 be applied, for example by the circuit board 140 this drive and evaluation circuit 138 on the carrier element 136 is glued on.

In dem Sensorträger 144 ist in einer Vertiefung 146 ein Sensorelement 148 in Form eines Sensorchips 150 eingebracht. Hierbei handelt es sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel exemplarisch um einen Heißfilmluftmassenmesser-Sensorchip, welcher beispielsweise als Silicium-Chip mit einer Messoberfläche mit mindestens einem Heizelement und mindestens zwei Temperaturfühlern ausgestaltet sein kann (in den Figuren nicht dargestellt). Bezüglich der Wirkungsweise dieses Sensorchips 150 kann beispielsweise auf den oben beschriebenen Stand der Technik verwiesen werden.In the sensor carrier 144 is in a depression 146 a sensor element 148 in the form of a sensor chip 150 brought in. In the illustrated exemplary embodiment, this is exemplified by a hot-film air mass sensor chip, which may be configured, for example, as a silicon chip with a measuring surface having at least one heating element and at least two temperature sensors (not shown in the figures). Regarding the operation of this sensor chip 150 For example, reference may be made to the above-described prior art.

Das Sensorelement 148 und die Ansteuer- und Auswerteschaltung 138 werden über eine elektrische Verbindung 152 miteinander verbunden (siehe 3). Beispielsweise kann es sich hierbei um ein Dünndraht-Bonding mit einem oder mehreren dünnen Drähten handeln. Bei der Herstellung der Vorrichtung 110 kann beispielsweise in die Vertiefung 146 des Sensorträgers 144 des Trägerelements 136 der Sensorchip 150 eingebracht und beispielsweise eingeklebt werden. Anschließend kann die elektrische Verbindung 152 hergestellt werden, beispielsweise in Form einer Drahtverbindung 154, beispielsweise einer Bondverbindung. Diese Drahtverbindung kann sich beispielsweise zwischen dem Sensorchip 150 und der Ansteuer- und Auswerteschaltung 138 erstrecken.The sensor element 148 and the control and evaluation circuit 138 be via an electrical connection 152 interconnected (see 3 ). For example, this may be a thin wire bonding with one or more thin wires. In the manufacture of the device 110 For example, in the depression 146 of the sensor carrier 144 the carrier element 136 the sensor chip 150 introduced and glued for example. Subsequently, the electrical connection 152 be prepared, for example in the form of a wire connection 154 , For example, a bond. This wire connection can, for example, between the sensor chip 150 and the control and evaluation circuit 138 extend.

Vorzugsweise nach Herstellung der elektrischen Verbindug 152 wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mindestens ein Abdeckmaterial 156 auf die elektrische Verbindung 152 aufgebracht, derart, dass dieses die elektrische Verbindung vorzugsweise vollständig umschließt. Dies ist in einer perspektivischen Schnittdarstellung gemäß 3 gezeigt. Das Abdeckmaterial 156 kann vorzugsweise als Glob Top 158 ausgestaltet sein, vorzugsweise mit einem Silikon-Gel. Das Abdeckmaterial 156 kann beispielsweise als tropfenförmiges Material in einem flüssigen und/oder verformbaren Zustand auf das Elektronikmodul 134 aufgebracht werden, um anschließend vollständig oder teilweise auszuhärten. Die Aushärtung kann beispielsweise thermisch, chemisch, fotochemisch oder auch durch einfaches Abwarten eines Vernetzungsprozesses erfolgen. Auch andere Aushärtungsvorgänge sind grundsätzlich möglich, beispielsweise indem Mehrkomponenten-Materialien als Abdeckmaterialien 156 verwendet werden. Die Glob Top-Materialien sind beispielsweise kommerziell erhältliche Materialien, beispielsweise Kunststoffmaterialien wie insbesondere Silikongele und/oder Epoxidharze. Die Aufbringung kann beispielsweise mittels eines einfachen Dispenser erfolgen, beispielsweise mit mindestens einer Dispensernadel.Preferably after preparation of the electrical connection 152 In the illustrated embodiment, at least one cover material 156 on the electrical connection 152 applied, such that this preferably completely surrounds the electrical connection. This is in a perspective sectional view according to 3 shown. The cover material 156 May preferably be a glob top 158 be configured, preferably with a silicone gel. The cover material 156 For example, as a teardrop-shaped material in a liquid and / or deformable state on the electronic module 134 be applied to subsequently fully or partially cure. The curing can be carried out, for example, thermally, chemically, photochemically or by simply waiting for a crosslinking process. Other curing processes are possible in principle, for example by multicomponent materials as covering materials 156 be used. The glob top materials are, for example, commercially available materials, for example plastic materials such as in particular silicone gels and / or epoxy resins. The application can take place, for example, by means of a simple dispenser, for example with at least one dispenser needle.

Wie oben dargestellt, ergibt sich jedoch bei diesem Aufbringen des Abdeckmaterials 156 das Problem, dass das Abdeckmaterial 156 auf benachbarte Bereiche gelangen kann, beispielsweise Bereiche der Ansteuer- und Auswerteschaltung 138 und/oder des Sensorelements 158, beispielsweise eine Messoberfläche. Zu diesem Zweck kann in der vorgeschlagenen Ausgestaltung, wie in 3 erkennbar, mindestens eine Fließstoppbarriere 160 verwendet werden. Diese Fließstoppbarriere 160 kann beispielsweise mindestens ein auf das Trägerelement 160 aufgebrachtes Barrierenelement 162 umfassen, vorzugsweise einen Rahmen aus einem Kunststoff und/oder einem Klebstoff und besonders bevorzugt einen Rahmen aus einem Silikon-Klebstoff. Dieser Rahmen kann beispielsweise als separates Bauteil auf das Trägerelement 136 und/oder die Leiterplatte 140 und/oder das Sensorelement 148 aufgelegt werden und/oder auf diesen Elementen erzeugt werden. Dies ist in 3 dargestellt. Beispielsweise kann ein geschlossener Rahmen aus einem Silikon-Klebstoff verwendet werden, welcher die laterale Ausdehnung des Abdeckmaterials 156 begrenzt und beispielsweise lateral dessen Form bestimmt. Die Fließstoppbarriere kann in diesem oder auch in anderen Ausführungsbeispielen insbesondere eine Höhe von mindestens 0,3 mm aufweisen, beispielsweise eine Höhe von 0,5 mm–4 mm, beispielsweise eine Höhe von 1 mm–3 mm. Die Fließstoppbarriere 160 kann als separates Element aufgebracht werden oder kann auch beispielsweise in-situ erzeugt werden, beispielsweise indem eine Raupe eines Silikon-Klebstoffs aufgebracht wird. Mittels der Fließstoppbarriere 160 lassen sich auf einfache Weise Form und Lage beispielsweise des Glob Tops 158 definieren und sicherstellen.As indicated above, however, this application of the covering material results 156 the problem that the masking material 156 can reach adjacent areas, such as areas of the control and evaluation circuit 138 and / or the sensor element 158 , for example a measuring surface. For this purpose, in the proposed embodiment, as in 3 recognizable, at least one flow stop barrier 160 be used. This flow stop barrier 160 For example, at least one on the support element 160 applied barrier element 162 comprise, preferably a frame made of a plastic and / or an adhesive and more preferably a frame made of a silicone adhesive. This frame can, for example, as a separate component on the support element 136 and / or the circuit board 140 and / or the sensor element 148 be created and / or generated on these elements. This is in 3 shown. For example, a closed frame made of a silicone adhesive can be used, which is the lateral extent of the cover material 156 limited and, for example laterally determined its shape. The flow stop barrier may in this or in other embodiments, in particular a height of at least 0.3 mm, for example, a height of 0.5 mm-4 mm, for example, a height of 1 mm-3 mm. The flow stop barrier 160 can be applied as a separate element or can also be generated, for example, in situ, for example by applying a bead of a silicone adhesive. By means of the flow stop barrier 160 can be easily form and location, for example, the Glob Tops 158 define and ensure.

Weiterhin ist auf dem Abdeckmaterial 156, wie in 3 erkennbar, eine Kappe 164 aufgebracht. Diese Kappe 164 kann, wenn das Abdeckmaterial 156 einem Aushärtevorgang unterzogen wird, beispielsweise vor, während oder nach dem Aushärten aufgesetzt werden. Die Kappe 164 kann beispielsweise ein Kunststoffmaterial umfassen und besonders bevorzugt eine Kappe aus einem Silikon-Klebstoff. Durch diese Kappe 164 kann, wie oben beschrieben, ein Ausbluten kurzkettiger Moleküle des Abdeckmaterials 156 sowie eine Verschmutzung einer Oberfläche 166 des Abdeckmaterials 156 wirksam verhindert werden.Furthermore, on the cover material 156 , as in 3 recognizable, a cap 164 applied. This cap 164 can if the cover material 156 subjected to a curing process, for example, before, during or after curing. The cap 164 For example, it may comprise a plastic material, and more preferably a silicone adhesive cap. Through this cap 164 can, as described above, bleeding short-chain molecules of the cover material 156 as well as a contamination of a surface 166 of the cover material 156 effectively prevented.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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DE 102010038801 [0003]
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Claims

Contraption ( 110 ) for detecting at least one property of a flowing fluid medium, comprising at least one sensor element ( 148 ) and at least one with the sensor element ( 148 ) by means of at least one electrical connection ( 152 ) connected control and evaluation circuit ( 138 ), wherein the electrical connection ( 152 ) by at least one cover material ( 156 ) is at least partially enclosed, characterized in that the cover material ( 156 ) at least partially of at least one cap ( 164 ) is covered.

Contraption ( 110 ) according to the preceding claim, wherein the sensor element ( 148 ) and the control and evaluation circuit ( 138 ) on at least one carrier element ( 136 ), wherein the electrical connection ( 152 ) at least one wire connection ( 154 ), in particular a thin wire bonding, wherein the cap ( 164 ) on the of the support element ( 136 ) pointing away side of the wire connection ( 154 ) is arranged.

Contraption ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein the cap ( 164 ) comprises at least one plastic material, in particular a silicone material and more preferably a silicone adhesive.

Contraption ( 110 ) according to any one of the preceding claims, wherein the cover material ( 156 ) has a silicone, in particular a silicone gel.

Contraption ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein the sensor element ( 148 ) and the control and evaluation circuit ( 138 ) on at least one carrier element ( 136 ) are arranged, wherein the device ( 110 ) further at least one flow stop barrier ( 160 ), wherein the flow stop barrier ( 160 ) is arranged to allow a spatial spread of the cover material ( 156 ) to limit.

Contraption ( 110 ) according to the preceding claim, wherein the flow stop barrier ( 160 ) at least one on the carrier element ( 136 ) applied barrier element ( 162 ).

Contraption ( 110 ) according to one of the two preceding claims, wherein the flow-stop barrier ( 160 ) comprises a frame made of a plastic and / or an adhesive, in particular of a silicone adhesive.

Method for producing a device ( 110 ) for detecting at least one property of a flowing fluid medium, in particular a device ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein at least one sensor element ( 148 ) with at least one control and evaluation circuit ( 138 ) via at least one electrical connection ( 152 ), the electrical connection ( 152 ) by at least one cover material ( 156 ) is at least partially enclosed, characterized in that at least one cap ( 164 ) on the cover material ( 156 ) is applied, wherein the cap ( 164 ) the cover material ( 156 ) at least partially covers.

Method according to the preceding claim, wherein the covering material ( 156 ) is applied by at least one casting process.

Method according to the preceding claim, wherein at least one flow-stop barrier ( 160 ) is applied to a spatial spread of the cover material ( 156 ) during the casting process.