一種基于mems技術(shù)的熱式流量傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器，其通過發(fā)熱元件向被測流體散熱，并通過測溫元件對流體熱量進行檢測來測量流量。該熱式流量傳感器包括發(fā)熱元件、位于發(fā)熱元件上游側(cè)且離發(fā)熱元件不同距離的兩組測溫元件、對稱布置在發(fā)熱元件下游側(cè)的兩組測溫元件、以及相應(yīng)的加熱控制電路和信號檢測電路。本發(fā)明的熱式流量傳感器同時具有高靈敏度和寬量程的特點，與傳統(tǒng)的熱式流量傳感器相比能實現(xiàn)更高的靈敏度和更寬的量程，并且利用微電子機械加工技術(shù)制作，具有壓力損失小、熱響應(yīng)速度快、尺寸小、重量輕、可靠性高等優(yōu)點。
【專利說明】一種基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于傳感器領(lǐng)域和微電子機械系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical System，MEMS)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器，尤其適用于航天器推進系統(tǒng)中對小流量氣體有高靈敏度、高精度測量需求的場合。

【背景技術(shù)】
[0002]熱式流量測量是利用放置于被測流體中的發(fā)熱元件與流體之間的熱交換關(guān)系來進行流量測量的技術(shù)。熱式流量傳感器通常分為風(fēng)速計式與量熱式(又稱溫差式、或熱分布式)兩種常見方式:
[0003](I)風(fēng)速計式流量傳感器的工作原理是建立在King’s Law理論基礎(chǔ)上的，這種測量方式是以流體流動過程中加熱絲的熱耗散程度作為流量測量依據(jù)。其主要特征為，傳感器上有一根加熱絲，在流體中加熱絲所產(chǎn)生的熱量被帶走，直接或間接測量散熱量的多少可以標定流速的大小。但是這種傳感器的缺點是低流速時靈敏度低、穩(wěn)定性差。
[0004](2)量熱式流量傳感器的測量原理則以探測流體流動過程中加熱元件(熱源)兩側(cè)的溫度分布來探測流速大小。其主要特征為，傳感器由一個熱源提供發(fā)熱，在沿流速方向距熱源等距的上下游兩側(cè)，分別有一個測溫單元。測溫單元可以是熱電阻或熱電堆等。利用在一定流量時的上下游溫差來測量流速的大小。與風(fēng)速計式相比，量熱式流量傳感器的缺點是高流速時易出現(xiàn)飽和。
[0005]由于量熱式傳感器存在高流速下輸出易飽和的弱點，其流量測量范圍不可能達到很寬的范圍，從而限制了其在需要高靈敏度和高量程比場合的應(yīng)用。針對小流量范圍下高量程比的流量測量需求，現(xiàn)有專利文獻CN101680788A(申請日:2008.04.22，發(fā)明名稱:熱流量計)和CN101782410A(申請日:2009.01.20，發(fā)明名稱:一種微機電系統(tǒng)熱式流量計)采用了結(jié)合風(fēng)速計式和量熱式組合測量的方案來實現(xiàn)較高的靈敏度和較寬的量程比，通過后續(xù)處理電路來對流量范圍和測量結(jié)果進行計算和判斷，但是，這樣的方式不僅傳感器后續(xù)處理電路設(shè)計復(fù)雜，而且整體制作成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有量熱式流量傳感器測量范圍(量程比)、靈敏度等方面不足的問題，提供一種新型的基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器，以實現(xiàn)比現(xiàn)有量熱式流量傳感器更寬的測量范圍(量程比)和更高的靈敏度。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括:
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其提供了一種基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器，包括:襯底板、覆蓋于襯底板上的第一電氣絕緣層、布置在第一電氣絕緣層上的布線層、覆蓋于布線層上的第二電氣絕緣層、第一固定電阻、第二固定電阻、放大器、三極管以及第一儀表放大器，其中，
[0009]襯底板的背面形成有空腔，使得第一電氣絕緣層部分地自襯底板的背面露出；第一電氣絕緣層、布線層以及第二電氣絕緣層位于空腔上的部分形成隔膜區(qū)；襯底板上包括位于第一側(cè)邊的第一電極焊盤、第三電極焊盤、第五電極焊盤、第七電極焊盤、第九電極焊盤，以及位于第二側(cè)邊的第二電極焊盤、第四電極焊盤、第六電極焊盤、第八電極焊盤、第十電極焊盤以及第十一電極焊盤，其中，第一電極焊盤與第二電極焊盤、第三電極焊盤與第四電極焊盤、第五電極焊盤與第六電極焊盤、第七電極焊盤與第八電極焊盤、以及第九電極焊盤與第十電極焊盤相對于流體的流動方向?qū)ΨQ地布置；
[0010]布線層包括:位于襯底板中部的發(fā)熱元件，并且發(fā)熱元件的第一端通過電極引線連接至第一電極焊盤，其第二端通過電極引線連接至第二電極焊盤；第一測溫元件對和第二測溫元件對，第一測溫元件對和第二測溫元件對相對于發(fā)熱元件對稱地布置在發(fā)熱元件上游和下游，所述上游和下游以流體的流動方向為基準，第一測溫元件對包括第一測溫元件和第二測溫元件，第二測溫元件對包括第三測溫元件和第四測溫元件，并且第一測溫元件的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第九電極焊盤和第十電極焊盤，第二測溫元件的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第七電極焊盤和第八電極焊盤，第三測溫元件的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第三電極焊盤和第四電極焊盤，第四測溫元件的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第五電極焊盤和第六電極焊盤；以及輔助測溫元件，其位于隔膜區(qū)的上游，并且輔助測溫元件的第一端連接至發(fā)熱元件的第二端，輔助測溫元件的第二端通過電極引線連接至第十一電極焊盤；并且每個測溫元件對由兩根或兩根以上并行的、且具有彎折形狀的電阻圖案形成；
[0011]三極管的集電極與外部的第一電源連接，三極管的基極連接至放大器的輸出端，三極管的發(fā)射極連接至第二電極焊盤；第一固定電阻的一端連接至第一電極焊盤，另一端接地；第二固定電阻的一端連接至第十一電極焊盤，另一端接地；放大器的正輸入端連接在發(fā)熱元件與第一固定電阻之間，其負輸入端連接在輔助測溫元件與第二固定電阻之間；第九電極焊盤和第五電極焊盤共同通過電極引線連接至外部的第二電源；第十電極焊盤與第三電極焊盤連接；第四電極焊盤與第八電極焊盤共同接地；第六電極焊盤與第七電極焊盤連接；第一儀表放大器的正輸入端連接在第一測溫元件與第三測溫元件之間，負輸入端連接在第二測溫元件與第四測溫元件之間，其輸出端作為所述熱式流量傳感器的輸出端。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，其提供了一種基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器，包括襯底板、覆蓋于襯底板上的第一電氣絕緣層、布置在第一電氣絕緣層上的布線層、覆蓋于布線層上的第二電氣絕緣層、第一固定電阻、第二固定電阻、放大器、三極管、第一儀表放大器、第二儀表放大器、以及第三儀表放大器，其中，
[0013]襯底板的背面形成有空腔，使得第一電氣絕緣層部分地自襯底板的背面露出；第一電氣絕緣層、布線層以及第二電氣絕緣層位于空腔上的部分形成隔膜區(qū)；襯底板上包括:位于第一側(cè)邊的第一電極焊盤、第三電極焊盤、第四電極焊盤、第五電極焊盤、第六電極焊盤、第十一電極焊盤、第十二電極焊盤、第十三電極焊盤以及第十四電極焊盤，以及位于第二側(cè)邊的第二電極焊盤、第七電極焊盤、第八電極焊盤、第九電極焊盤、第十電極焊盤、第十五電極焊盤、第十六電極焊盤、第十七電極焊盤、第十八電極焊盤以及第十九電極焊盤，其中，第一電極焊盤與第二電極焊盤相對于流體的流動方向?qū)ΨQ地布置；
[0014]布線層包括:位于襯底板中部的發(fā)熱元件，并且發(fā)熱元件的第一端通過電極引線連接至第一電極焊盤，其第二端通過電極引線連接至第二電極焊盤；第一測溫元件對、第二測溫元件對、第三測溫元件對以及第四測溫元件對，第一測溫元件對與第二測溫元件對、第三測溫元件對與第四測溫元件對分別對稱地布置在發(fā)熱元件的上游和下游，所述上游和下游以流體的流動方向為基準，第一測溫元件對包括第一測溫元件和第二測溫元件，第二測溫元件對包括第三測溫元件和第四測溫元件，第三測溫元件對包括第五測溫元件和第六測溫元件，第四測溫元件對包括第七測溫元件和第八測溫元件，并且第一測溫元件的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第十一電極焊盤和第十四電極焊盤，第二測溫元件的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第十二電極焊盤和第十三電極焊盤，第三測溫元件的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第三電極焊盤和第六電極焊盤，第四測溫元件的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第四電極焊盤和第五電極焊盤，第五測溫元件的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第十五電極焊盤和第十八電極焊盤，第六測溫元件的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第十六電極焊盤和第十七電極焊盤，第七測溫元件的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第七電極焊盤和第十電極焊盤，第八測溫元件的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第八電極焊盤和第九電極焊盤；以及輔助測溫元件，其位于隔膜區(qū)的上游，并且輔助測溫元件的第一端連接至發(fā)熱元件的第二端，輔助測溫元件的第二端通過電極引線連接至第十九電極焊盤；并且每個測溫元件對由兩根或兩根以上并行的、且具有彎折形狀的電阻圖案形成；
[0015]三極管的集電極與外部的第一電源連接，三極管的基極連接至放大器的輸出端，三極管的發(fā)射極連接至第二電極焊盤；第一固定電阻的一端連接至第一電極焊盤，另一端接地；第二固定電阻的一端連接至第十九電極焊盤，另一端接地；放大器的正輸入端連接在發(fā)熱元件與第一固定電阻之間，其負輸入端連接在輔助測溫元件與第二固定電阻之間；第十一電極焊盤和第四電極焊盤共同通過電極引線連接至外部的第二電源；第三電極焊盤與第十四電極焊盤連接；第六電極焊盤與第十三電極焊盤共同接地；第五電極焊盤與第十二電極焊盤連接；第一儀表放大器的負輸入端連接在第一測溫元件與第三測溫元件之間，正輸入端連接在第二測溫元件與第四測溫元件之間，其輸出端連接至第三儀表放大器的負輸入端；第八電極焊盤與第十五電極焊盤共同連接至外部的第二電源；第七電極焊盤與第十八電極焊盤連接；第十電極焊盤與第十七電極焊盤共同接地；第九電極焊盤與第十六電極焊盤連接；第二儀表放大器的正輸入端連接在第五測溫元件與第七測溫元件之間，負輸入端連接在第八測溫元件與第六測溫元件之間，其輸出端連接至第三儀表放大器的正輸入端；第三儀表放大器的輸出端作為所述熱式流量傳感器的輸出端。
[0016]進一步地，所述發(fā)熱元件為電阻或熱敏材料，并且所述發(fā)熱元件的布線圖案由多個彎折圖案形成，具有2個以上的彎折部分。
[0017]進一步地，所述發(fā)熱元件的電極引線的寬度比所述發(fā)熱元件的布線寬度寬，所述發(fā)熱元件的布線區(qū)域以及電極引線的布線區(qū)域均關(guān)于流體的流動方向?qū)ΨQ，并與流體的流動方向垂直布置。
[0018]進一步地，所述輔助測溫元件和所有的測溫元件均可以是電阻或熱敏材料或熱電堆。
[0019]進一步地，所述襯底板可以是硅、玻璃或聚合物。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的基于熱式原理的流量傳感器具有以下有益技術(shù)效果:
[0021]本發(fā)明所提供的基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器，通過在發(fā)熱元件上游和下游各自設(shè)置多對(兩對或兩對以上)測溫元件，結(jié)合相應(yīng)的加熱控制電路和信號處理電路，可以提高流量測量范圍(更高的量程比)。
[0022]每個測溫元件對通過采用兩根(或兩根以上)并行的測溫元件的布置方式，更有利于采用電橋電路進行信號提取，并提高測量信號的靈敏度。
[0023]采用MEMS技術(shù)加工，能使熱式流量傳感器的流量敏感區(qū)域尺寸達到毫米級，其體積小、熱容小從而提高了熱式流量傳感器的熱響應(yīng)速度。
[0024]此外，本發(fā)明所提供的基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器利用微電子機械加工技術(shù)制作，不但具有量程范圍寬、靈敏度高的優(yōu)點，還具有測量精度高、熱響應(yīng)速度快、壓力損失小、尺寸小、重量輕等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的熱式流量傳感器的局部平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為圖1中的傳感器的X-X’截面示意圖；
[0027]圖3為圖1中的傳感器X-X’截面隔膜區(qū)的溫度分布示意圖；
[0028]圖4為圖1中的熱式流量傳感器的電路示意圖；
[0029]圖5為根據(jù)本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例的熱式流量傳感器的局部平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6為圖5中的傳感器的X-X’截面示意圖；
[0031]圖7為圖5中的傳感器X-X’截面隔膜區(qū)的溫度分布示意圖；
[0032]圖8為圖5中的熱式流量傳感器的電路示意圖；
[0033]圖9為圖1和圖5中的熱式流量傳感器的輸出曲線圖；
[0034]圖10為圖1和圖5中的熱式流量傳感器的輸出靈敏度曲線圖。

【具體實施方式】
[0035]下面將結(jié)合附圖和具體實施例對根據(jù)本發(fā)明的基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器做進一步詳細的說明。
[0036]本發(fā)明采用量熱式(溫差式或熱分布式)流量測量原理，即利用布置在流體內(nèi)的發(fā)熱元件對流體加熱，通過發(fā)熱元件上下游的溫差來測量流量。本發(fā)明通過在發(fā)熱元件上游和下游各自設(shè)置多對(兩對或兩對以上)測溫元件，發(fā)熱元件通過外部電路進行加熱控制，利用恒溫差方式對流體進行加熱，再結(jié)合外部的信號處理電路來提高流量測量范圍以及流量測量靈敏度。
[0037]圖1至圖4示出的是根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的熱式流量傳感器。如圖所示，該基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器包括:襯底板1、覆蓋于襯底板I上的第一電氣絕緣層2a、布置在第一電氣絕緣層2a上的布線層、覆蓋于布線層上的第二電氣絕緣層2b、第一固定電阻100、第二固定電阻101、放大器102、三極管109以及第一儀表放大器103。
[0038]襯底板I的背面形成有空腔，使得第一電氣絕緣層2a部分地自襯底板I的背面露出。第一電氣絕緣層2a、布線層以及第二電氣絕緣層2b位于空腔上的部分形成隔膜區(qū)3(如圖2所示)。襯底板I上包括位于第一側(cè)邊的第一電極焊盤11、第三電極焊盤13、第五電極焊盤15、第七電極焊盤17、第九電極焊盤19，以及位于第二側(cè)邊的第二電極焊盤12、第四電極焊盤14、第六電極焊盤16、第八電極焊盤18、第十電極焊盤20以及第十一電極焊盤10。其中，第一電極焊盤11與第二電極焊盤12、第三電極焊盤13與第四電極焊盤14、第五電極焊盤15與第六電極焊盤16、第七電極焊盤17與第八電極焊盤18、以及第九電極焊盤19與第十電極焊盤20相對于流體的流動方向?qū)ΨQ地布置。
[0039]布線層包括:位于襯底板I中部的發(fā)熱元件5，并且發(fā)熱元件5的第一端通過電極引線連接至第一電極焊盤11，其第二端通過電極引線連接至第二電極焊盤12 ;第一測溫元件對和第二測溫元件對，第一測溫元件對和第二測溫元件對相對于發(fā)熱元件5對稱地布置在發(fā)熱元件5上游和下游，所述上游和下游以流體的流動方向為基準，第一測溫元件對包括第一測溫元件7a和第二測溫元件7b，第二測溫元件對包括第三測溫元件8a和第四測溫元件Sb，并且第一測溫元件7a的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第九電極焊盤19和第十電極焊盤20，第二測溫元件7b的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第七電極焊盤17和第八電極焊盤18，第三測溫元件8a的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第三電極焊盤13和第四電極焊盤14，第四測溫元件Sb的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第五電極焊盤15和第六電極焊盤16 ;以及輔助測溫元件6，其位于隔膜區(qū)3的上游，并且輔助測溫元件6的第一端連接至發(fā)熱元件5的第二端，輔助測溫元件6的第二端通過電極引線連接至第十一電極焊盤10。
[0040]三極管109的集電極與外部的第一電源Vs連接，三極管109的基極連接至放大器102的輸出端，三極管109的發(fā)射極連接至第二電極焊盤12 ;第一固定電阻100的一端連接至第一電極焊盤11，另一端接地；第二固定電阻101的一端連接至第十一電極焊盤10，另一端接地；放大器102的正輸入端連接在發(fā)熱元件5與第一固定電阻100之間，其負輸入端連接在輔助測溫元件6與第二固定電阻101之間；第九電極焊盤19和第五電極焊盤15共同通過電極引線連接至外部的第二電源Vief;第十電極焊盤20與第三電極焊盤13連接；第四電極焊盤14與第八電極焊盤18共同接地；第六電極焊盤16與第七電極焊盤17連接；第一儀表放大器103的正輸入端連接在第一測溫元件7a與第三測溫元件8a之間，負輸入端連接在第二測溫元件7b與第四測溫元件Sb之間，其輸出端作為所述熱式流量傳感器的輸出端。
[0041]上述優(yōu)選實施例中，發(fā)熱元件5、第一測溫元件對(包括第一測溫元件7a和第二測溫元件7b)、第二測溫元件對(包括第三測溫元件8a和第四測溫元件Sb)，以及電極焊盤布置時需關(guān)于流體流動方向?qū)ΨQ。同時，第一測溫元件對和第二測溫元件對關(guān)于發(fā)熱元件5對稱布置，這樣可以讓發(fā)熱元件5所產(chǎn)生的熱量更均勻的分布在發(fā)熱元件5兩側(cè)。
[0042]上述優(yōu)選實施例中，發(fā)熱元件5的電極引線線寬要比發(fā)熱元件5的布線線寬要寬，這樣可以減小電極引線單位長度的電阻值，從而減小電極引線上因加熱電流所產(chǎn)生的溫升，即在發(fā)熱元件5通過一定加熱電流的時候可以減小在引線電極上的發(fā)熱量，讓熱量可以集中在發(fā)熱元件5上，這樣更有利于測量。
[0043]上述優(yōu)選實施例中，對于第一測溫元件對，第一測溫元件7a和第二測溫元件7b采用并行布線的方式是為了讓第一測溫元件7a和第二測溫元件7b的測溫區(qū)域盡可能相同。同樣的道理可以用來解釋第三測溫元件8a和第四測溫元件Sb的布線方式。對于第一測溫元件對和第二測溫元件并行的布線方式，結(jié)合相應(yīng)的信號處理電路111，可以有效地提高流量測量靈敏度和量程范圍。
[0044]上述優(yōu)選實施例中，輔助測溫元件6布置在隔膜區(qū)3的上游，是為了測量流體的溫度，輔助測溫元件6、發(fā)熱元件5、第一固定電阻100、第二固定電阻102、三極管109以及放大器102構(gòu)成加熱控制電路110(如圖4)，用來實現(xiàn)發(fā)熱元件5與流體保持一定的溫度差，即恒溫差工作方式。
[0045]在如圖1-圖4所示的實施例中，在發(fā)熱元件5的兩側(cè)各自設(shè)置有一對測溫元件。實踐中，根據(jù)實際需要，可以在發(fā)熱元件5的兩側(cè)各自設(shè)置多對(兩對以上)測溫元件，與此相應(yīng)地，其電路結(jié)構(gòu)也應(yīng)相應(yīng)地改變。對于各自設(shè)置兩對測溫元件的情形，其電路結(jié)構(gòu)與圖8類似，依次類推。
[0046]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第一個優(yōu)選實施例的熱式流量傳感器沿圖1中的X-X’截面的隔膜區(qū)溫度分布示意圖。圖中，虛線201a表示流體靜止時隔膜區(qū)3截面上流體的溫度分布。發(fā)熱元件5以比流體溫度高ATh的方式對流體加熱。實線201b是流體向下游流動時隔膜區(qū)3截面上流體的溫度分布。由于產(chǎn)生流體流動，發(fā)熱元件5的上游被流體冷卻導(dǎo)致上游溫度下降，由于流體流過發(fā)熱元件5，下游被加熱，所以下游溫度上升。因此，可以通過設(shè)置在上游的第一和第二測溫元件7a、7b以及設(shè)置在下游的第三和第四測溫元件8a、8b測量發(fā)熱元件5上下游的溫度差A(yù)T，進而測量流量。由于上游的第一和第二測溫元件7a、7b采用并行的布線方式，二者測溫區(qū)域相同，同樣的，對于第三和第四測溫元件8a、8b，也有相同的效果。這樣的方式在結(jié)合圖4所示的信號檢測電路111后可提高測量靈敏度。
[0047]如圖4所示，本發(fā)明的熱式流量傳感器的流量測量電路包括加熱控制電路110和檢測電路111。
[0048]對于加熱控制電路110，發(fā)熱元件5和第一固定電阻100的串聯(lián)電路與測溫元件6和第二固定電阻101的串聯(lián)電路構(gòu)成電橋電路，取以上串聯(lián)電路的中間連接點的電壓，與放大器102的正負端連接。放大器102的輸出端與三極管109的基極連接。三極管的集電極與第一電源Vs連接，發(fā)射極連接于發(fā)熱元件5和輔助測溫元件6的公共連接點，從而構(gòu)成溫差控制的反饋電路。通過加熱控制電路110，發(fā)熱元件5的溫度可以控制在比流體溫度高一定的溫度ATh。
[0049]對于檢測電路111，由上游的第一測溫元件7a和下游的第三測溫元件8a構(gòu)成的串聯(lián)電路與由下游的第四測溫元件8b和上游的第二測溫元件7b構(gòu)成的串聯(lián)電路進行并聯(lián)，構(gòu)成電橋電路，電橋電路的基準電壓為第二電源VMf。電橋電路的輸出電壓通過第一儀表放大器103進行放大。結(jié)合圖3可以知道，當(dāng)流體流動時，在上游的第一和第二測溫元件7a、7b以及下游的第三和第四測溫元件8a、8b產(chǎn)生溫差ΔΤ，上述兩個電橋電路的平衡被改變，將產(chǎn)生電壓差，得到與流體流量對應(yīng)的輸出信號V。。
[0050]圖5至圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第二個優(yōu)選實施例的熱式流量傳感器的相關(guān)示意圖。如圖所示，該基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器包括襯底板I’、覆蓋于襯底板I’上的第一電氣絕緣層2a’、布置在第一電氣絕緣層2a’上的布線層、覆蓋于布線層上的第二電氣絕緣層2b’、第一固定電阻100’、第二固定電阻101’、放大器102’、三極管109’、第一儀表放大器103’、第二儀表放大器104’、以及第三儀表放大器105’。
[0051]襯底板I’的背面形成有空腔，使得第一電氣絕緣層2a’部分地自襯底板I’的背面露出；第一電氣絕緣層2a’、布線層以及第二電氣絕緣層2b’位于空腔上的部分形成隔膜區(qū)3’ ；襯底板I’上包括位于第一側(cè)邊的第一電極焊盤21’、第三電極焊盤23’、第四電極焊盤24’、第五電極焊盤25’、第六電極焊盤26’、第十一電極焊盤31’、第十二電極焊盤32’、第十三電極焊盤33’以及第十四電極焊盤34’，以及位于第二側(cè)邊的第二電極焊盤22’、第七電極焊盤27’、第八電極焊盤28’、第九電極焊盤29’、第十電極焊盤30’、第十五電極焊盤35’、第十六電極焊盤36’、第十七電極焊盤37’、第十八電極焊盤38’以及第十九電極焊盤39’，其中，第一電極焊盤21’與第二電極焊盤22’相對于流體的流動方向?qū)ΨQ地布置。
[0052]布線層包括:位于襯底板I’中部的發(fā)熱元件5’，并且發(fā)熱元件5’的第一端通過電極引線連接至第一電極焊盤21’，其第二端通過電極引線連接至第二電極焊盤22’ ；第一測溫元件對、第二測溫元件對、第三測溫元件對以及第四測溫元件對，第一測溫元件對與第二測溫元件對、第三測溫元件對與第四測溫元件對分布相對于發(fā)熱元件5’對稱地布置在發(fā)熱元件5’上游和下游，所述上游和下游以流體的流動方向為基準，第一測溫元件對包括第一測溫元件7a’和第二測溫元件7b’，第二測溫元件對包括第三測溫元件8a’和第四測溫元件Sb’，第三測溫元件對包括第五測溫元件9a’和第六測溫元件％’，第四測溫元件對包括第七測溫元件10a’和第八測溫元件10b’，并且第一測溫元件7a’的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第十一電極焊盤31’和第十四電極焊盤34’，第二測溫元件7b’的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第十二電極焊盤32’和第十三電極焊盤33’，第三測溫元件8a’的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第三電極焊盤23’和第六電極焊盤26’，第四測溫元件Sb’的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第四電極焊盤24’和第五電極焊盤25’，第五測溫元件9a’的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第十五電極焊盤35’和第十八電極焊盤38’，第六測溫元件％’的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第十六電極焊盤36’和第十七電極焊盤37’，第七測溫元件10a’的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第七電極焊盤27’和第十電極焊盤30’，第八測溫元件10b’的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第八電極焊盤28’和第九電極焊盤29’ ；以及輔助測溫元件6’，其位于隔膜區(qū)3’的上游，并且輔助測溫元件6’的第一端連接至發(fā)熱元件5’的第二端，輔助測溫元件6’的第二端通過電極引線連接至第十九電極焊盤39’。
[0053]三極管109’的集電極與外部的第一電源Vs’連接，三極管109’的基極連接至放大器102’的輸出端，三極管109’的發(fā)射極連接至第二電極焊盤22’ ；第一固定電阻100’的一端連接至第一電極焊盤21’，另一端接地；第二固定電阻101’的一端連接至第十九電極焊盤39’，另一端接地；放大器102’的正輸入端連接在發(fā)熱元件5’與第一固定電阻100’之間，其負輸入端連接在輔助測溫元件6’與第二固定電阻101’之間；第十一電極焊盤31’和第四電極焊盤24’共同通過電極引線連接至外部的第二電源VMf’ ；第十四電極焊盤34’與第三電極焊盤23’連接；第六電極焊盤26’與第十三電極焊盤33’共同接地，第五電極焊盤25’與第十二電極焊盤32’連接；第一儀表放大器103’的負輸入端連接在第一測溫元件7a’與第三測溫元件(8a’)之間，正輸入端連接在第二測溫元件7b’與第四測溫元件Sb’之間，其輸出端連接至第三儀表放大器105’的負輸入端；第十五電極焊盤35’與第八電極焊盤28’共同連接至外部的第二電源VMf’ ；第十八電極焊盤38’與第七電極焊盤27’連接；第十電極焊盤30’與第十七電極焊盤37’共同接地；第九電極焊盤29’與第十六電極焊盤36’連接；第二儀表放大器104’的正輸入端連接在第五測溫元件9a’與第七測溫元件10a’之間，負輸入端連接在第八測溫元件10b’與第六測溫元件9b’之間，其輸出端連接至第三儀表放大器105’的正輸入端；第三儀表放大器105’的輸出端作為所述熱式流量傳感器的輸出端。
[0054]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的熱式流量傳感器沿圖5中的X-X’截面的隔膜區(qū)溫度分布示意圖。圖中，虛線201a’表示流體靜止時隔膜區(qū)3’截面的溫度分布。發(fā)熱元件5’以比流體溫度高ATh’的方式對流體加熱。實線201b’是流體向下游流動時隔膜區(qū)3’截面的溫度分布。由于產(chǎn)生流體流動，發(fā)熱元件5’的上游側(cè)被流體冷卻導(dǎo)致上游溫度下降，由于流體流過發(fā)熱元件5，下游被加熱，所以下游溫度上升。因此，可以通過上游的第一和第二測溫元件7a’、7b’，第五和第六測溫元件9a’、％’，下游的第三和第四測溫元件8a’、8b’，第七和第八測溫元件10a’、10b’測量發(fā)熱元件5’的上下游溫度差，利用上游的第一和第二測溫元件7a’、7b’和下游的第三和第四測溫元件8a’、8b’的溫度差A(yù)T1,以及上游的第五和第六測溫元件9a’、％’和下游的第七和第八測溫元件10a’、10b’的溫度差A(yù)T2的和，S卩AT^AT2來測量流量。由于第一和第二測溫元件7a’、7b’采用了并行的布線方式，其測溫區(qū)域相同，同樣的，對于其它的六個測溫元件也有相同的效果。這樣的方式在結(jié)合圖8所示的信號檢測電路111’后可提高測量靈敏度以及流量測量范圍。
[0055]如圖8所示，流量測量電路包括加熱控制電路110’和檢測電路111’。
[0056]對于加熱控制電路110’，發(fā)熱元件5’和固定電阻100’的串聯(lián)電路與測溫元件6’和固定電阻101’的串聯(lián)電路構(gòu)成電橋電路，取以上串聯(lián)電路的中間連接點的電壓，與放大器102’的正負端連接。放大器102’的輸出端與三極管109’的基極連接。三極管的集電極與第一電源Vs’連接，發(fā)射極連接于發(fā)熱元件5’和輔助測溫元件6’的公共連接點，從而構(gòu)成溫差控制的反饋電路。通過加熱控制電路110’，發(fā)熱元件5’的溫度可以控制在比流體溫度高一定的溫度ATh’。
[0057]對于檢測電路111’，由上游的第一測溫元件7a’和下游的第三測溫元件8a’構(gòu)成的串聯(lián)電路與由下游的第四測溫元件Sb’和上游的第二測溫元件7b’構(gòu)成的串聯(lián)電路進行并聯(lián)，構(gòu)成第一電橋電路。同時，由上游的第五測溫元件9a’和下游的第七測溫元件10a’構(gòu)成的串聯(lián)電路與由下游的第八測溫元件10b’和上游的第六測溫元件9b’構(gòu)成的串聯(lián)電路進行并聯(lián)，構(gòu)成第二電橋電路。以上兩個電橋電路的基準電壓為U。第一電橋電路和第二電橋電路的輸出電壓差分別通過第一和第二儀表放大器103’、104’進行放大。結(jié)合圖7可以知道，當(dāng)流體流動時，在上游的第一和第二測溫元件7a’、7b’和下游的第三和第四測溫元件8a’、8b’產(chǎn)生溫差Δ T1;同樣地，在上游的第五和第六測溫元件9a’、％’和下游的第七和第八測溫元件10a’、10b’產(chǎn)生溫差Δ T2，上述兩個電橋電路的平衡被改變，將分別產(chǎn)生電壓差UPV?！蓖ㄟ^第三儀表放大器105’將兩個電橋電路的電壓差進行求和運算，得到與流體流量對應(yīng)的輸出信號V?！?= V0l+V02?
[0058]通過比較第一優(yōu)選實施例和第二優(yōu)選實施例可知，第二優(yōu)選實施例中的傳感器結(jié)構(gòu)在第一實施例中的傳感器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了兩對測溫元件，即共有四對測溫元件，而且，四對測溫元件在襯底板I’上的布局也發(fā)生了變化。除了各測溫元件的布線形式、與四對測溫元件相關(guān)的電極引線、電極焊盤的布局變化之外，其它元件的布局與第一優(yōu)選實施例中的相同。此種布局尤其適用于在發(fā)熱元件的上下游分別布置2N(N為正整數(shù))對發(fā)熱元件的情形。同理，基于測溫元件布局的不同，相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)也會發(fā)生變化。
[0059]上述兩個實施例中，傳感器襯底板可以由硅、陶瓷等熱傳導(dǎo)率良好的材料構(gòu)成。發(fā)熱元件、測溫元件、以及輔助測溫元件可以由電阻溫度系數(shù)大的材料制作。例如，可以由摻雜了雜質(zhì)的多晶硅、單晶硅等半導(dǎo)體材料、鉑、鉬、鎢、鎳合金等金屬材料形成。電絕緣層可以由氧化硅(S12)、氮化硅(Si3N4)形成為約幾微米厚的薄膜，以獲得較好的熱絕緣效果。
[0060]此外，如圖4和圖8所示，可以在本發(fā)明的熱式流量傳感器中的儀表放大器上設(shè)置固定電阻器，以對儀表放大器的增益進行調(diào)節(jié)。即，如圖4所示第一儀表放大器103上設(shè)置的固定電阻器108，如圖8所示的在第一至第三儀表放大器上相應(yīng)地設(shè)置固定電阻器108’、107’、106’ ο
[0061]下面以第一優(yōu)選實施例為例說明根據(jù)本發(fā)明的熱式流量傳感器的制造方法。
[0062]如圖1和圖2所示，襯底板I是單晶硅材料制成的襯底。對襯底板I進行表面熱氧化或通過化學(xué)氣相沉積(CVD)法等形成厚度約I微米的氮化硅層，即第一電氣絕緣層2a。接下來，制作發(fā)熱元件、測溫元件、輔助測溫元件以及電極引線等，通過CVD等方法形成厚度約I微米的多晶硅半導(dǎo)體薄膜，然后，對多晶硅半導(dǎo)體薄膜進行雜質(zhì)擴散，進行高濃度摻雜處理以成為預(yù)定的電阻率。進而，通過光刻技術(shù)把光刻膠形成預(yù)定的形狀之后，通過反應(yīng)性離子蝕刻等方法對多晶硅半導(dǎo)體薄膜進行構(gòu)圖，得到發(fā)熱元件5、測溫元件(6、7a、7b、8a、8b)、電極引線。再接下來，通過CVD法等形成約I微米厚的氮化硅層，即第二電氣絕緣層2b。然后，在電極引線上電極焊盤的部位除去保護膜2b，在電極焊盤的部位涂覆鋁、金等材料，形成用來與外部電路連接的電極端子。最后，在襯底板I的背面將蝕刻的掩模材料構(gòu)圖成預(yù)定的形狀，利用氫氧化鉀(KOH)等蝕刻液進行各向異性蝕刻，形成空腔，從而形成隔膜區(qū)3。
[0063]通過以上的工序，即可完成根據(jù)本發(fā)明的流量傳感器的制作。
[0064]下面通過圖9?圖10說明采用根據(jù)本發(fā)明的熱式流量傳感器得到的效果。
[0065]通過流體溫度差-流速(流量)之間的關(guān)系進行仿真計算得到圖9所示的曲線，曲線301a和曲線301b分別為根據(jù)第二優(yōu)選實施例和第一優(yōu)選實施例所得到的溫度差-流速(流量)關(guān)系曲線。同時，通過計算流體測量靈敏度-流速(流量)之間的關(guān)系得到圖10所示的曲線，曲線401a和曲線401b分別為根據(jù)第二優(yōu)選實施例和第一優(yōu)選實施例所得到的靈敏度-流速(流量)關(guān)系曲線。通過圖9?圖10可以看出，本發(fā)明的兩個優(yōu)選實施例在小流速(流量)范圍內(nèi)有著很高的靈敏度，隨著流速(流量)增加，測量靈敏度降低。同時，與第一優(yōu)選實施例相比，第二優(yōu)選實施例在相同流量范圍內(nèi)的測量靈敏度要高，相應(yīng)地流量測量范圍也得到提高。
[0066]另外，通過在上述各實施例中的輔助測溫元件對稱的位置增加另外的輔助測溫元件后，上述各實施例也可以用來檢測被測流體在順流或逆流時的流量。
[0067]在上述各實施例中，對于發(fā)熱元件，將其布置為M字圖形、U字圖形或彎曲形(蛇形)也能夠得到相同的效果。同時，發(fā)熱元件的布線寬度變細增加折回數(shù)量，可以提高每單位面積的發(fā)熱密度。
[0068]在上述各實施例中，發(fā)熱元件既具有發(fā)熱功能也具有測溫功能，即發(fā)熱元件直接利用自身的電阻變化來測量其自身的溫度，然后通過該溫度信息來控制發(fā)熱元件的加熱溫度。同樣的，如果在發(fā)熱元件周圍布置獨立的測溫元件來檢測發(fā)熱元件溫度的方式也能得到類似的效果。
[0069]在上述各實施例中，對根據(jù)配置于發(fā)熱元件的上下游的測溫元件的溫差測量流量及流動方向的溫差方式進行了說明，但根據(jù)發(fā)熱元件的加熱電流和電阻變化測量流量及方向的方式，也能夠得到類似的效果。
[0070]在此，需要說明的是，本說明書中未詳細描述的內(nèi)容，是本領(lǐng)域技術(shù)人員通過本說明書中的描述以及現(xiàn)有技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的，因此不做贅述。
[0071]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非用來限制本發(fā)明的保護范圍。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，可以對本發(fā)明做出若干的修改和替換，所有這些修改和替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器，其特征在于，包括:襯底板(I)、覆蓋于襯底板(I)上的第一電氣絕緣層(2a)、布置在第一電氣絕緣層(2a)上的布線層、覆蓋于布線層上的第二電氣絕緣層(2b)、第一固定電阻(100)、第二固定電阻(101)、放大器(102)、三極管(109)以及第一儀表放大器(103)，其中， 襯底板(I)的背面形成有空腔，使得第一電氣絕緣層(2a)部分地自襯底板(I)的背面露出；第一電氣絕緣層(2a)、布線層以及第二電氣絕緣層(2b)位于空腔上的部分形成隔膜區(qū)⑶；襯底板⑴上包括位于第一側(cè)邊的第一電極焊盤(11)、第三電極焊盤(13)、第五電極焊盤(15)、第七電極焊盤(17)、第九電極焊盤(19)，以及位于第二側(cè)邊的第二電極焊盤(12)、第四電極焊盤(14)、第六電極焊盤(16)、第八電極焊盤(18)、第十電極焊盤(20)以及第i^一電極焊盤(10)，其中，第一電極焊盤(11)與第二電極焊盤(12)、第三電極焊盤(13)與第四電極焊盤(14)、第五電極焊盤(15)與第六電極焊盤(16)、第七電極焊盤(17)與第八電極焊盤(18)、以及第九電極焊盤(19)與第十電極焊盤(20)相對于流體的流動方向?qū)ΨQ地布置； 布線層包括:位于襯底板(I)中部的發(fā)熱元件(5)，并且發(fā)熱元件(5)的第一端通過電極引線連接至第一電極焊盤(11)，其第二端通過電極引線連接至第二電極焊盤(12);第一測溫元件對和第二測溫元件對，第一測溫元件對和第二測溫元件對相對于發(fā)熱元件(5)對稱地布置在發(fā)熱元件(5)上游和下游，所述上游和下游以流體的流動方向為基準，第一測溫元件對包括第一測溫元件(7a)和第二測溫元件(7b)，第二測溫元件對包括第三測溫元件(8a)和第四測溫元件(Sb)，并且第一測溫元件(7a)的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第九電極焊盤(19)和第十電極焊盤(20)，第二測溫元件(7b)的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第七電極焊盤(17)和第八電極焊盤(18)，第三測溫元件(8a)的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第三電極焊盤(13)和第四電極焊盤(14)，第四測溫元件(8b)的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第五電極焊盤(15)和第六電極焊盤(16);以及輔助測溫元件(6)，其位于隔膜區(qū)(3)的上游，并且輔助測溫元件(6)的第一端連接至發(fā)熱元件(5)的第二端，輔助測溫元件(6)的第二端通過電極引線連接至第十一電極焊盤(10);并且每個測溫元件對由兩根或兩根以上并行的、且具有彎折形狀的電阻圖案形成； 三極管(109)的集電極與外部的第一電源(Vs)連接，三極管(109)的基極連接至放大器(102)的輸出端，三極管(109)的發(fā)射極連接至第二電極焊盤(12);第一固定電阻(100)的一端連接至第一電極焊盤(11)，另一端接地；第二固定電阻(101)的一端連接至第十一電極焊盤(10)，另一端接地；放大器(102)的正輸入端連接在發(fā)熱元件(5)與第一固定電阻(100)之間，其負輸入端連接在輔助測溫元件(6)與第二固定電阻(101)之間；第九電極焊盤(19)和第五電極焊盤(15)共同通過電極引線連接至外部的第二電源(VMf);第十電極焊盤(20)與第三電極焊盤(13)連接；第四電極焊盤(14)與第八電極焊盤(18)共同接地；第六電極焊盤(16)與第七電極焊盤(17)連接；第一儀表放大器(103)的正輸入端連接在第一測溫元件(7a)與第三測溫元件(8a)之間，負輸入端連接在第二測溫元件(7b)與第四測溫元件(8b)之間，其輸出端作為所述熱式流量傳感器的輸出端。
2.一種基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器，其特征在于，包括襯底板(Γ )、覆蓋于襯底板(I’)上的第一電氣絕緣層(2a’)、布置在第一電氣絕緣層(2a’)上的布線層、覆蓋于布線層上的第二電氣絕緣層(2b’)、第一固定電阻(100’)、第二固定電阻(101’)、放大器(102’)、三極管(109’)、第一儀表放大器(103’)、第二儀表放大器(104’)、以及第三儀表放大器(105’)，其中， 襯底板(I’)的背面形成有空腔，使得第一電氣絕緣層(2a’)部分地自襯底板(Γ)的背面露出；第一電氣絕緣層(2a’)、布線層以及第二電氣絕緣層(2b’)位于空腔上的部分形成隔膜區(qū)(3’)；襯底板(Γ)上包括:位于第一側(cè)邊的第一電極焊盤(21’)、第三電極焊盤(23’)、第四電極焊盤(24’)、第五電極焊盤(25’)、第六電極焊盤(26’)、第十一電極焊盤(31’)、第十二電極焊盤(32’)、第十三電極焊盤(33’)以及第十四電極焊盤(34’)，以及位于第二側(cè)邊的第二電極焊盤(22’)、第七電極焊盤(27’)、第八電極焊盤(28’)、第九電極焊盤(29’)、第十電極焊盤(30’)、第十五電極焊盤(35’)、第十六電極焊盤(36’)、第十七電極焊盤(37’)、第十八電極焊盤(38’)以及第十九電極焊盤(39’)，其中，第一電極焊盤(21’)與第二電極焊盤(22’)相對于流體的流動方向?qū)ΨQ地布置； 布線層包括:位于襯底板(I’)中部的發(fā)熱元件(5’)，并且發(fā)熱元件(5’)的第一端通過電極引線連接至第一電極焊盤(21’)，其第二端通過電極引線連接至第二電極焊盤(22’);第一測溫元件對、第二測溫元件對、第三測溫元件對以及第四測溫元件對，第一測溫元件對與第二測溫元件對、第三測溫元件對與第四測溫元件對分別對稱地布置在發(fā)熱元件(5’)的上游和下游，所述上游和下游以流體的流動方向為基準，第一測溫元件對包括第一測溫元件(7a’)和第二測溫元件(7b’)，第二測溫元件對包括第三測溫元件(8a’)和第四測溫元件(8b’)，第三測溫元件對包括第五測溫元件(9a’)和第六測溫元件(％’)，第四測溫元件對包括第七測溫元件(10a’)和第八測溫元件(10b’)，并且第一測溫元件(7a’)的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第十一電極焊盤(31’)和第十四電極焊盤(34’)，第二測溫元件(7b’)的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第十二電極焊盤(32’)和第十三電極焊盤(33’)，第三測溫元件(8a’)的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第三電極焊盤(23’)和第六電極焊盤(26’)，第四測溫元件(Sb’)的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第四電極焊盤(24’)和第五電極焊盤(25’)，第五測溫元件(9a’)的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第十五電極焊盤(35’)和第十八電極焊盤(38’)，第六測溫元件(％’)的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第十六電極焊盤(36’)和第十七電極焊盤(37’)，第七測溫元件(10a’)的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第七電極焊盤(27’)和第十電極焊盤(30’)，第八測溫元件(10b’)的第一端和第二端分別通過電極引線連接至第八電極焊盤(28’)和第九電極焊盤(29’);以及輔助測溫元件(6’)，其位于隔膜區(qū)(3’)的上游，并且輔助測溫元件(6’)的第一端連接至發(fā)熱元件(5’)的第二端，輔助測溫元件(6’)的第二端通過電極引線連接至第十九電極焊盤(39’)；并且每個測溫元件對由兩根或兩根以上并行的、且具有彎折形狀的電阻圖案形成； 三極管(109’)的集電極與外部的第一電源(Vs’)連接，三極管(109’)的基極連接至放大器(102’)的輸出端，三極管(109’)的發(fā)射極連接至第二電極焊盤(22’)；第一固定電阻(100’)的一端連接至第一電極焊盤(21’)，另一端接地；第二固定電阻(101’)的一端連接至第十九電極焊盤(39’)，另一端接地；放大器(102’)的正輸入端連接在發(fā)熱元件(5’)與第一固定電阻(100’)之間，其負輸入端連接在輔助測溫元件(6’)與第二固定電阻(101’)之間；第十一電極焊盤(31’)和第四電極焊盤(24’)共同通過電極引線連接至外部的第二電源(U);第三電極焊盤(23’)與第十四電極焊盤(34’)連接；第六電極焊盤(26’)與第十三電極焊盤(33’)共同接地；第五電極焊盤(25’)與第十二電極焊盤(32’)連接；第一儀表放大器(103’)的負輸入端連接在第一測溫元件(7a’)與第三測溫元件(8a’)之間，正輸入端連接在第二測溫元件(7b’)與第四測溫元件(Sb’)之間，其輸出端連接至第三儀表放大器(105’)的負輸入端；第八電極焊盤(28’)與第十五電極焊盤(35’)共同連接至外部的第二電源(U);第七電極焊盤(27’)與第十八電極焊盤(38’)連接；第十電極焊盤(30’)與第十七電極焊盤(37’)共同接地；第九電極焊盤(29’)與第十六電極焊盤(36’)連接；第二儀表放大器(104’)的正輸入端連接在第五測溫元件(9a’)與第七測溫元件(10a’)之間，負輸入端連接在第八測溫元件(10b’)與第六測溫元件(％’)之間，其輸出端連接至第三儀表放大器(105’)的正輸入端；第三儀表放大器(105’)的輸出端作為所述熱式流量傳感器的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器，其特征在于，所述發(fā)熱元件為電阻或熱敏材料，并且所述發(fā)熱元件的布線圖案由多個彎折圖案形成，具有2個以上的彎折部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器，其特征在于，所述發(fā)熱元件的電極引線的寬度比所述發(fā)熱元件的布線寬度寬，所述發(fā)熱元件的布線區(qū)域以及電極引線的布線區(qū)域均關(guān)于流體的流動方向?qū)ΨQ，并與流體的流動方向垂直布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器，其特征在于，所述輔助測溫元件和所有的測溫元件均可以是電阻或熱敏材料或熱電堆。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于MEMS技術(shù)的熱式流量傳感器，其特征在于，所述襯底板可以是硅、玻璃或聚合物。
【文檔編號】B81B7/00GK104482971SQ201410742115
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】龍軍, 冶元菲, 關(guān)威, 陳君, 汪旭東, 付新菊, 魏延明, 張恒, 劉旭輝, 張良 申請人:北京控制工程研究所