本發(fā)明涉及一種導熱率探測器。

背景技術：

由WO 2009/095494A1公開了一種具有能電加熱的加熱絲的導熱率探測器，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電支架處。為了獲得抵抗化學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成。該摻雜的硅可以在由二氧化硅構成的絕緣層的中間層的下方布置在硅基板上，其中，在腐蝕工藝中通過對硅基板進行結構化，二氧化硅層和由摻雜的硅構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也公開了一種同樣類型的導熱率探測器，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由于其熱膨脹而松弛，從而穿過通道流動的流體會激發(fā)加熱絲振動，其提高了導熱率探測器的探測器噪音并進而削弱了指示極限，并且還會導致非常薄的加熱絲的提前斷開。為了抵抗加熱絲在工作溫度時的松弛，兩個支架中的至少一個如下地設計，即在通道中間的區(qū)域中其相對于另外的支架的間距大于在通道壁的區(qū)域中其相對于另外的支架的間距。

還已知的是，金屬加熱絲構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公開了一種導熱率探測器，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例如保持在溝槽上延伸的支架上。梁和支架由介電材料構成，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在氮化硅層或者硅基板中的腐蝕來形成。優(yōu)選地由鐵鎳合金構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。

由US 4 594 889 A公開了一種根據(jù)熱絲氣流計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平行的矩形開口，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)域中形成有構成加熱絲的金屬層，該金屬層例如由鉑構成。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。

與金絲的機械穩(wěn)定性相比，硅的機械穩(wěn)定性明顯更高。然而，因為硅相對易碎并且，這展現(xiàn)出優(yōu)點，由摻雜的硅構成的加熱絲能夠以更高的工作溫度運行，在這樣的加熱絲中也展現(xiàn)出熱膨脹的問題。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，該問題通過在本發(fā)明中限定的導熱率探測器解決。

因此，本發(fā)明的主題是一種具有梁的導熱率探測器，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，并且在一側支承在橫穿通道的支架上，該支架在與梁的連接的兩側分別具有支承臂，其中，梁和支架由摻雜的硅構成并且在絕緣層的中間層下方的一側上承接金屬層，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面處以及在梁的自由端部處分別穿過絕緣層與摻雜的硅接觸。

硅的機械穩(wěn)定性允許的是，已知在兩側夾緊的金屬的加熱絲通過由摻雜的硅構成的特別薄的懸臂梁替代。通過其單側的支承，梁在熱膨脹時承 受較小的機械負荷。摻雜的硅由于其相對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)明的導熱率探測器以有利的方式微機械地利用優(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。

為了能夠提高機械穩(wěn)定性和設置不同的電阻值，根據(jù)本發(fā)明的導熱率探測器優(yōu)選地具有至少一個相同構造的并且支承的、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。通過這種方式，加熱件或者加熱絲被分成多個區(qū)段，這些區(qū)段本身關于環(huán)繞其流動的流體相應是更加穩(wěn)定的，但是如一個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連貫的加熱絲的電阻相符，在并聯(lián)連接的情況中對應于各個加熱絲的電阻的一小部分。

為了實現(xiàn)導熱率探測器在每種情況中都與引導流體的管路中的安裝位置無關地工作，在偶數(shù)數(shù)量的梁的情況下，該梁的布置優(yōu)選地相對于橫向于通道延伸的軸線是鏡像對稱的。

附圖說明

為了進一步闡述本發(fā)明，接下來參考附圖；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)明的導熱率探測器的第一實施例，

圖2在橫向截面圖(II-II')中示出相同的導熱率探測器，

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

圖4示出具有三個梁的根據(jù)本發(fā)明的導熱率探測器的第二實施例，以及

圖5示出具有四個量的根據(jù)本發(fā)明的導熱率探測器的第四實施例。

具體實施方式

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的連接的兩側分別具有支承臂8，9。

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

為了微機械地制造導熱率探測器，首先由硅基板形成承載板1，在其上安放由二氧化硅構成的絕緣層10。在二氧化硅層10上接下來安放由摻雜的硅構成的層11。在腐蝕工藝中，通過對硅基板、二氧化硅層10和由摻雜的硅構成的層進行結構化，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，在溝槽2的內部可以放棄對二氧化硅層10的保留。

通過氧化，支架7和梁6獲得了由二氧化硅構成的抵抗硫化氫的表面(絕緣層)12。在其上側上，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標識的位置處中斷，并且在那里在靠近支承臂8的側面處穿過絕緣層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，其中在其內部形成的溝槽2和4構成通道5。

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

圖4示出了具有三個構造相同的梁6，6'，6”的根據(jù)本發(fā)明的導熱率探測器的實施例，這些梁在通道5的縱向方向上前后直接地布置。通過根據(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示出了具有四個構造相同的梁6，6'，6”，6”'的實施例，其相對于橫向于通道5延伸的軸線17鏡像對稱地布置，從而使導熱率探測器不具有用于裝入到流體管路中的優(yōu)先方向。