WO2009094986A1 - Hot film sensor - Google Patents

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WO2009094986A1
WO2009094986A1 PCT/DE2009/000067 DE2009000067W WO2009094986A1 WO 2009094986 A1 WO2009094986 A1 WO 2009094986A1 DE 2009000067 W DE2009000067 W DE 2009000067W WO 2009094986 A1 WO2009094986 A1 WO 2009094986A1
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substrate
sensor element
sensor
film
hot film
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PCT/DE2009/000067
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Inventor
Karin Bauer
Winfried Kupke
Xaver Riedl
Roland Wagner
Original Assignee
Eads Deutschland Gmbh
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6845Micromachined devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/688Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
    • G01F1/69Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
    • G01F1/692Thin-film arrangements

Definitions

  • the invention relates to a hot film sensor having a sensor element formed by a conductor structure according to the preamble of claim 1.
  • Hot film sensors and arrays of hot film sensors are used to measure fluid flow, for example, to measure airflow on aircraft components such as wings, tail units, or the like in the wind tunnel or test flight.
  • a sensor element forming a thin conductor structure of suitable geometry is produced on a thin, electrically and thermally insulating substrate and connected to an electronic heating and evaluation circuit.
  • the sensor is brought to a temperature which is higher than the fluid, the heating electronics being designed to keep the voltage (CV operation), the current (CC operation) or the temperature (CT operation) constant.
  • the heat dissipated by the flow of the surrounding fluid serves to characterize the flow, in particular its velocity.
  • the measuring principle as such has long been used, for example, in the field of meteorological hot wire anemometers or air mass sensors of internal combustion engines.
  • the hot film sensors used to measure flows work the more effectively and accurately the more heat is transferred into the flowing fluid and the less is released by heat conduction through the substrate into the (test) carrier to be measured.
  • a substrate with low heat conduction can be further improved by introducing into the substrate rear side a cavity (recess, cavity or recess) which further locally reduces the heat conduction.
  • hot-film sensors are known in which sensor elements formed by an electrical conductor structure are arranged on a Substrate are arranged, wherein in the substrate an extended under the sensor element cavity for reducing the heat transfer from the heating element to the substrate and thus to the underlying (trial) carrier is formed.
  • the substrate is formed by a relatively solid support made of glass, for example with a thickness of 0.5 mm, in which a cavity forming the window, through the entire thickness of the support continuous window is recessed.
  • a coating, which ultimately serves as a membrane carrying the actual sensor element, is formed by a plurality of partial layers, wherein a silicon nitride layer is embedded between two silicon carbide layers.
  • the hot-film sensor described in DE 199 61 129 A1 is constructed in a similar manner, wherein a base film carrying the actual sensor element is arranged on a plate-like substrate in which a cavity forming the cavity is also provided as a window passing through the entire thickness of the plate-like substrate is.
  • 5,237,867 also use a plate-like substrate which consists of semiconductor silicon and has a window which also extends through its entire thickness, above which the actual sensor element forms on a membrane insulating film is arranged.
  • the hot film sensor known from JP 2003 021547 A is constructed in a similar manner. From US 5484 517 a hot film sensor is known in which the sensor element is applied to a substrate formed by a polyimide film, which has a constant thickness. Finally, from DE 44 17 679 C1, a hot film sensor is known, in which with the actual sensor element electrically connected sensor leads in recesses of a carrier film are sunk so that they do not represent elevations in the film surface.
  • the object of the invention is to provide an improved hot-film sensor which allows the most accurate and unadulterated measurement of fluid flows.
  • the object is achieved by a hot film sensor having the features of claim 1.
  • the invention provides a hot-film sensor having a sensor element formed by an electrical conductor structure and a substrate on which the sensor element is arranged, wherein a cavity formed underneath the sensor element is formed in the substrate for reducing the heat transfer from the sensor element to the substrate.
  • the substrate is formed by a flexible film made of an electrically insulating material, in which the cavity underneath the sensor element is formed on the rear side facing away from the sensor element, with a reduced thickness of the substrate being left on the front side facing the sensor element.
  • the substrate forming flexible film has a thickness of 10 to 1000 .mu.m, in particular a thickness of 25 to 250 microns.
  • the cavity formed on the rear side of the substrate facing away from the sensor element preferably has a depth of 20% to 80% of the thickness of the film forming the substrate.
  • a passivation layer which forms a smooth surface is provided on the conductor structure forming the sensor element and the substrate. According to an advantageous development of the invention, it is provided that the passivation layer has an area formed above the sensor element with a higher heat transfer and an area formed above the remaining substrate with lower heat transfer.
  • the passivation layer in the area formed above the sensor element consists of a material having a higher thermal conductivity and in the region formed above the remaining substrate a material having a lower thermal conductivity.
  • the material of higher thermal conductivity which is provided above the sensor element, have a higher rigidity than the material of lower thermal conductivity provided over the remaining substrate.
  • the conductor structure forming the sensor element can be formed as a meander, spiral or as a double spiral.
  • the conductor structure is connected to electrical contacts which are made from the front to the back of the substrate.
  • a number of sensor elements in a 1-dimensional or in a 2-dimensional arrangement may be arranged together on the flexible film forming the substrate, wherein in each case underneath the sensor elements extended cavities on the rear side facing away from the sensor element, the substrate forming flexible film are formed.
  • the flexible film forming the substrate may advantageously be made of polyimide or of polyetheretherketone.
  • the rear side of the substrate is electrically insulated by an additional insulation in the form of a further film or coating or by an adhesive layer.
  • FIG. 1 is a perspective greatly enlarged view of a hot film sensor according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a perspective cross-sectional view of the hot film sensor according to the embodiment of FIG. 1; FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the hot film sensor according to the embodiment of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a rear view of the hot film sensor according to the embodiment of FIG. 1; FIG.
  • FIG. 5 shows a plan view of a further embodiment of the hot-film sensor according to the invention.
  • FIGS. 1 to 4 show a hot-film sensor according to an exemplary embodiment of the invention, in which a sensor element 2 formed by an electrical conductor structure is arranged on a substrate 1.
  • the substrate 1 is formed by a flexible film of an electrically insulating material, for example by a polyimide film or by a film of thermoplastic polyetheretherketone (PEEK).
  • PEEK thermoplastic polyetheretherketone
  • a cavity 3 which extends underneath the sensor element 2 is formed, which serves to reduce the heat transfer from the sensor element 2 to the substrate 1 and thus to the (test) carrier located underneath.
  • This cavity 3 in the form of a cavity, recess or depression is formed on the rear side 1 b of the substrate facing away from the sensor element 2, so that a reduced thickness of the substrate 1 remains on the front side 1a facing the sensor element 2.
  • the flexible film forming the substrate 1 may for example have a thickness of 10 to 1000 ⁇ m, in particular a thickness of 25 to 250 ⁇ m, and the cavity 3 formed on the rear side 1b of the substrate 1 facing away from the sensor element 2 may have a depth of 20%, for example. to 80% of the thickness of the substrate 1 forming film.
  • a passivation layer 4 is provided, which forms a smooth surface.
  • the passivation layer 4 has a region 4 a with higher heat transfer formed above the sensor element 2 and a region 4 b with a lower heat transfer formed over the remaining substrate 1.
  • the passivation layer 4 in the region 4a formed above the sensor element 2 consists of a material having a higher thermal conductivity and in the region 4b formed over the remaining substrate 1 made of a material having a lower thermal conductivity.
  • the higher heat transfer in the region 4a above the Sensor element 2 may additionally or alternatively also be effected by a smaller thickness of the passivation layer 4 in this region 4 a.
  • the material of higher thermal conductivity which is provided in the area 4a above the sensor element 2, have a higher rigidity than the material of lower thermal conductivity provided over the remaining substrate 1.
  • the conductor structure forming the sensor element 2 is connected to electrical contacts 5 a, 5 b, which in the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 are performed from the front side 1 a to the back side 1 b of the substrate 1.
  • the cavity 3 can be produced by various methods, for example:
  • a masking layer is applied to the back side 1b of the substrate 1 and patterned photolithographically.
  • an oxygen plasma which may also be mixed with some fluorine, the cavity 3 is etched into the substrate 1. Thereafter, the mask layer is removed.
  • a process is carried out as in 1., but the etching is carried out in a suitable manner as wet etching.
  • the cavity 3 can also be produced by a fine milling cutter.
  • the cavity 3 is generated by laser ablation.
  • the cavity can be produced by laminating at least two films, wherein in one of these films, the geometry of the cavity was cut, while the other serves as a closed cover sheet.
  • the cropping This film can be made by a Schneidpiotter, laser cutting, water jet cutting or plasma etching.
  • the hot film sensor with the finished substrate 1 is attached to the sensor element 2 upwards and the cavity 3 down on the (trial) carrier to be measured.
  • the production of the substrate 1 by a flexible film allows attachment to curved or rounded surfaces, such as on components of wings, tail units or other bodies flowed around, in particular of aircraft.
  • the hot-film sensor described is characterized by a low height, so that flow properties can be determined on or in the immediate vicinity of the carrier surface to be examined, without the carrier would have to be changed, for example by attaching incisions, without affecting the flow to be examined significantly becomes.
  • the sensor has the described passivation layer 4 for protection against environmental influences and for electrical insulation above the sensor element 2.
  • a passivation layer 4 a with higher thermal heat transmission is provided over the sensor element 2 and a passivation at the other regions 4b is provided with a lower thermal heat transfer, an increase of the heat given off locally at the location of the sensor element 2 to the flow is achieved.
  • the sensor has a small thickness and a smooth surface.
  • the electrical contacts 5a, 5b are through the substrate 1 on the Back to leads or terminals 7a, 7b carried out.
  • the (test) carrier to be measured consists of a conductive material, for example aluminum
  • the back side 1b of the substrate 1, on which the leads or terminals 7a, 7b then run is replaced by an additional insulation in the form of a further film or coating
  • the conductor structure forming the sensor element 2 may be formed as a meander, spiral or as a double spiral.
  • Fig. 5 shows in plan view another embodiment of the hot film sensor according to the invention, in which said conductor structure is formed as a double spiral. As a result, line crossings in the supply line are avoided and the result is a largely direction-independent sensitivity of the sensor element 2.
  • a number of sensor elements 2 in a 1-dimensional or in a 2-dimensional arrangement can be provided on a common substrate 1 formed by a flexible film, wherein cavities 3 of the type described on the rear side facing away from the sensor element 2 are located below the respective sensor elements 2 1b of the substrate 1 forming the flexible film are provided.
  • Such a design allows high resolution flow measurement with small "pixels" and high sensor resistance. This makes it possible, with the same sensitivity of the sensor elements 2 to use lower currents for measurement than with conventional sensors.
  • the cavity 3 under the sensor element 2 may have an area of the order of 0.1 to 10 mm 2 and a depth of 10 to 200 ⁇ m.
  • Fig. 6 shows, as a further embodiment of the invention, a hot-film array with three rows of 16 sensors each. The individual sensors are arranged as a two-dimensional array. It is also possible for a plurality of arrays to be distributed on more than one film substrate
  • the above-described structured passivation with a passivation layer 4 a of higher thermal conductivity and a passivation layer 4 b of lower thermal conductivity is particularly advantageous in that also thermally conductive materials with higher rigidity can be used. These then only need to form individual islands in a matrix of a softer and / or stress-free passivation layer 4b with lower thermal conductivity.
  • the coated sensor film remains relatively flexible and stress-free and can thus be handled better than if a tighter and / or more rigid thin film is applied to the entire surface. Otherwise, in the case of a high voltage thin film, the sensor film would throw or roll so much that it could no longer be mounted on a curved surface or handled further without the coating 4 locally peeling or cracking.
  • the invention provides a hot film sensor whose heat loss to the (trial) carrier is significantly reduced, resulting in improved sensor sensitivity and improved time response of the sensor. Due to the small thickness and the smooth surface of the sensor, the flow to be measured is little disturbed and there is the possibility of mounting on curved or curved surfaces. Because of a
  • the sensor Carrying out the electrical contacts 5a, 5b to the back, the sensor has a smooth surface, so that the size to be measured is not affected. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

The invention relates to a hot film sensor comprising a sensor element (2) that is formed by an electrically conductive structure, and a substrate (1) on which the sensor element (2) is arranged. A cavity (3) that reduces the heat transfer from the sensor (3) to the substrate (1) and that extends below the sensor element (2) is embodied in the substrate (1). According to the invention, the substrate (1) is formed by a flexible film that is made of an electrically insulating material, in which the cavity (3) extending below the sensor element (2) is embodied on the rear side (1b) facing away from the sensor element (2). A reducing thickness of the substrate (1) remains on the front side (1a) facing the sensor element (2).

Description

Heißfilmsensor Hot-film sensor
Die Erfindung betrifft einen Heißfilmsensor mit einem durch eine Leiterstruktur gebildeten Sensorelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a hot film sensor having a sensor element formed by a conductor structure according to the preamble of claim 1.
Heißfilmsensoren und Anordnungen (Arrays) von Heißfilmsensoren werden zur Vermessung von Strömungen von Fluids verwendet, beispielsweise zur Vermessung der Luftströmung an Flugzeugbauteilen wie Flügeln, Leitwerken oder dergleichen im Windkanal oder beim Testflug. Dabei wird eine ein Sensorelement bildende dünne Leiterstruktur geeigneter Geometrie auf einem dünnen, elektrisch und thermisch isolierenden Substrat erzeugt und mit einer elektronischen Heiz- und Auswerteschaltung verbunden. Zur Messung wird der Sensor auf eine gegenüber dem Fluid erhöhte Temperatur gebracht, wobei die Heizelektronik dazu vorgesehen ist, die Spannung (CV-Betrieb), den Strom (CC-Betrieb) oder die Temperatur (CT-Betrieb) konstant zu halten. Die von der Strömung des umgebenden Fluids abgeführte Wärme dient zur Charakterisierung der Strömung, insbesondere ihrer Geschwindigkeit. Das Meßprinzip als solches findet an sich schon seit langem Verwendung beispielsweise auf dem Gebiet meteorologischer Hitzdrahtanemometer oder bei Luftmassensensoren von Brennkraftmaschinen. Die zur Vermessung von Strömungen verwendeten Heißfilmsensoren arbeiten um so effektiver und genauer, je mehr Wärme in das strömende Fluid übertragen wird und je weniger durch Wärmeleitung über das Substrat in den zu vermessenen (Versuchs)träger abgegeben wird. Ein Substrat mit geringer Wärmeleitung kann weiter verbessert werden, indem in die Substratrückseite eine Kavität (Vertiefung, Höhlung oder Ausnehmung) eingebracht wird, welche die Wärmeleitung lokal weiter reduziert.Hot film sensors and arrays of hot film sensors are used to measure fluid flow, for example, to measure airflow on aircraft components such as wings, tail units, or the like in the wind tunnel or test flight. In this case, a sensor element forming a thin conductor structure of suitable geometry is produced on a thin, electrically and thermally insulating substrate and connected to an electronic heating and evaluation circuit. For measurement purposes, the sensor is brought to a temperature which is higher than the fluid, the heating electronics being designed to keep the voltage (CV operation), the current (CC operation) or the temperature (CT operation) constant. The heat dissipated by the flow of the surrounding fluid serves to characterize the flow, in particular its velocity. The measuring principle as such has long been used, for example, in the field of meteorological hot wire anemometers or air mass sensors of internal combustion engines. The hot film sensors used to measure flows work the more effectively and accurately the more heat is transferred into the flowing fluid and the less is released by heat conduction through the substrate into the (test) carrier to be measured. A substrate with low heat conduction can be further improved by introducing into the substrate rear side a cavity (recess, cavity or recess) which further locally reduces the heat conduction.
Aus der EP 0 958 487 B1 , der DE 199 61 129 A1 , der US 6 698 283 B2, der US 5 237 867 A oder der JP 2003 021547 A sind Heißfilmsensoren bekannt, bei denen durch eine elektrische Leiterstruktur gebildete Sensorelemente auf einem Substrat angeordnet sind, wobei in dem Substrat eine unter dem Sensorelement ausgedehnte Kavität zur Verminderung des Wärmeübergangs vom Heizelement an das Substrat und damit an den darunter liegenden (Versuchs)träger ausgebildet ist. Bei der EP 0 958 478 B1 ist das Substrat durch einen relativ massiven Träger aus Glas, beispielsweise mit einer Dicke von 0,5 mm gebildet, in welchem ein die Kavität bildendes, durch die gesamte Dicke des Trägers durchgehendes Fenster ausgespart ist. Eine Beschichtung, welche letztlich als eine das eigentliche Sensorelement tragende Membran dient, ist durch mehrere Teilschichten gebildet, wobei eine Siliziumnitridschicht zwischen zwei Silizium- karbidschichten eingebettet ist. Der in der DE 199 61 129 A1 beschriebene Heißfilmsensor ist in ähnlicher Weise aufgebaut, wobei ein das eigentliche Sensorelement tragender Basisfilm auf einem plattenartigen Substrat angeordnet ist, in welchem ein die Kavität bildender Hohlraum ebenfalls als ein durch die gesamte Dicke des plattenartigen Substrats gehendes Fenster vorgesehen ist. Bei den aus der US 6 698 283 B1 und der US 5 237 867 A bekannten Heißfilmsensoren wird ebenfalls ein plattenartiges Substrat verwendet, welches aus Halbleitersilizium besteht und ein ebenfalls durch seine gesamte Dicke gehendes Fenster aufweist, über dem das eigentliche Sensorelement auf einem eine Membran bildenden isolierenden Film angeordnet ist. Der aus der JP 2003 021547 A bekannte Heißfilmsensor ist in einer ähnlichen Weise aufgebaut. Aus der US 5484 517 ist ein Heißfilmsensor bekannt, bei dem das Sensorelement auf einem durch einen Polyimidfilm gebildeten Substrat aufgebracht ist, welches eine konstante Dicke aufweist. Schließlich ist aus der DE 44 17 679 C1 ein Heißfilmsensor bekannt, bei welchem mit dem eigentlichen Sensorelement elektrisch verbundene Sensorzuleitungen in Vertiefungen einer Trägerfolie so versenkt sind, dass sie keine Erhebungen in der Folienoberfläche darstellen.From EP 0 958 487 B1, DE 199 61 129 A1, US Pat. No. 6,698,283 B2, US Pat. No. 5,237,867 A or JP 2003 021547 A, hot-film sensors are known in which sensor elements formed by an electrical conductor structure are arranged on a Substrate are arranged, wherein in the substrate an extended under the sensor element cavity for reducing the heat transfer from the heating element to the substrate and thus to the underlying (trial) carrier is formed. In EP 0 958 478 B1, the substrate is formed by a relatively solid support made of glass, for example with a thickness of 0.5 mm, in which a cavity forming the window, through the entire thickness of the support continuous window is recessed. A coating, which ultimately serves as a membrane carrying the actual sensor element, is formed by a plurality of partial layers, wherein a silicon nitride layer is embedded between two silicon carbide layers. The hot-film sensor described in DE 199 61 129 A1 is constructed in a similar manner, wherein a base film carrying the actual sensor element is arranged on a plate-like substrate in which a cavity forming the cavity is also provided as a window passing through the entire thickness of the plate-like substrate is. The hot-film sensors known from US Pat. No. 6,698,283 B1 and US Pat. No. 5,237,867 also use a plate-like substrate which consists of semiconductor silicon and has a window which also extends through its entire thickness, above which the actual sensor element forms on a membrane insulating film is arranged. The hot film sensor known from JP 2003 021547 A is constructed in a similar manner. From US 5484 517 a hot film sensor is known in which the sensor element is applied to a substrate formed by a polyimide film, which has a constant thickness. Finally, from DE 44 17 679 C1, a hot film sensor is known, in which with the actual sensor element electrically connected sensor leads in recesses of a carrier film are sunk so that they do not represent elevations in the film surface.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Heißfilmsensor zu schaffen, welcher eine möglichst genaue und unverfälschte Messung von Fluidströmungen gestattet. Die Aufgabe wird durch einen Heißfilmsensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object of the invention is to provide an improved hot-film sensor which allows the most accurate and unadulterated measurement of fluid flows. The object is achieved by a hot film sensor having the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Heißfilmsensors sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments and further developments of the hot-film sensor according to the invention are specified in the subclaims.
Durch die Erfindung wird ein Heißfilmsensor mit einem durch eine elektrische Leiterstruktur gebildeten Sensorelement und einem Substrat, auf welchem das Sensorelement angeordnet ist, wobei in dem Substrat eine unter dem Sensorelement ausgedehnte Kavität zur Verminderung des Wärmeübergangs vom Sensorelement an das Substrat ausgebildet ist, geschaffen. Erfindungsgemäß ist das Substrat durch eine flexible Folie aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet, in welchem die unter dem Sensorelement ausgedehnte Kavität an der dem Sensorelement abgewandten Rückseite ausgebildet ist, wobei eine reduzierte Dicke des Substrats an der dem Sensorelement zugewandten Vorderseite desselben übrig ist.The invention provides a hot-film sensor having a sensor element formed by an electrical conductor structure and a substrate on which the sensor element is arranged, wherein a cavity formed underneath the sensor element is formed in the substrate for reducing the heat transfer from the sensor element to the substrate. According to the invention, the substrate is formed by a flexible film made of an electrically insulating material, in which the cavity underneath the sensor element is formed on the rear side facing away from the sensor element, with a reduced thickness of the substrate being left on the front side facing the sensor element.
Gemäß vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung hat die das Substrat bildende flexible Folie eine Dicke von 10 bis 1000 μm, insbesondere eine Dicke von 25 bis 250 μm.According to advantageous embodiments of the invention, the substrate forming flexible film has a thickness of 10 to 1000 .mu.m, in particular a thickness of 25 to 250 microns.
Vorzugsweise hat die an der dem Sensorelement abgewandten Rückseite des Substrats ausgebildete Kavität eine Tiefe von 20 % bis 80 % der Dicke der das Substrat bildenden Folie.The cavity formed on the rear side of the substrate facing away from the sensor element preferably has a depth of 20% to 80% of the thickness of the film forming the substrate.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heißfilmsensors ist auf der das Sensorelement bildenden Leiterstruktur und dem Substrat eine Passivierungsschicht vorgesehen, die eine glatte Oberfläche bildet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Passivierungsschicht einen über dem Sensorelement ausgebildeten Bereich mit einem höheren Wärmeübergang und einen über dem übrigen Substrat ausgebildeten Bereich mit niedrigerem Wärmeübergang aufweist.According to an advantageous embodiment of the hot-film sensor according to the invention, a passivation layer which forms a smooth surface is provided on the conductor structure forming the sensor element and the substrate. According to an advantageous development of the invention, it is provided that the passivation layer has an area formed above the sensor element with a higher heat transfer and an area formed above the remaining substrate with lower heat transfer.
Gemäß einer Ausführungsform hiervon kann vorgesehen werden, dass die Passivierungsschicht in dem über dem Sensorelement ausgebildeten Bereich aus einem Material mit höherer thermischer Leitfähigkeit und in dem über dem übrigen Substrat ausgebildeten Bereich aus einem Material mit niedrigerer thermischer Leitfähigkeit besteht.According to one embodiment of this, it can be provided that the passivation layer in the area formed above the sensor element consists of a material having a higher thermal conductivity and in the region formed above the remaining substrate a material having a lower thermal conductivity.
Dabei kann das Material höherer thermischer Leitfähigkeit, das über dem Sensorelement vorgesehen ist, eine höhere Steifigkeit aufweisen als das über dem übrigen Substrat vorgesehene Material niedrigerer thermischer Leitfähigkeit.In this case, the material of higher thermal conductivity, which is provided above the sensor element, have a higher rigidity than the material of lower thermal conductivity provided over the remaining substrate.
Die das Sensorelement bildende Leiterstruktur kann als Mäander, Spirale oder als Doppelspirale ausgebildet sein.The conductor structure forming the sensor element can be formed as a meander, spiral or as a double spiral.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Heißfilmsensors ist es vorgesehen, dass die Leiterstruktur mit elektrischen Kontakten verbunden ist, die von der Vorderseite zur Rückseite des Substrats durchgeführt sind.According to a development of the hot-film sensor according to the invention, it is provided that the conductor structure is connected to electrical contacts which are made from the front to the back of the substrate.
Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Heißfilmsensors können eine Anzahl von Sensorelementen in einer 1-dimensionalen oder in einer 2-dimensionalen Anordnung auf der das Substrat bildenden flexiblen Folie gemeinsam angeordnet sein, wobei jeweils unter den Sensorelementen ausgedehnte Kavitäten an der dem Sensorelement abgewandten Rückseite der das Substrat bildenden flexiblen Folie ausgebildet sind. Die das Substrat bildende flexible Folie kann vorteilhafterweise aus Polyimid oder aus Polyetheretherketon hergestellt sein.According to advantageous embodiments of the hot-film sensor according to the invention, a number of sensor elements in a 1-dimensional or in a 2-dimensional arrangement may be arranged together on the flexible film forming the substrate, wherein in each case underneath the sensor elements extended cavities on the rear side facing away from the sensor element, the substrate forming flexible film are formed. The flexible film forming the substrate may advantageously be made of polyimide or of polyetheretherketone.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Heißfilmsensors ist die Rückseite des Substrats durch eine Zusatzisolierung in Form einer weiteren Folie oder Beschichtung oder durch eine Kleberschicht elektrisch isoliert.According to a development of the hot-film sensor according to the invention, the rear side of the substrate is electrically insulated by an additional insulation in the form of a further film or coating or by an adhesive layer.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.In the following, embodiments of the invention will be explained with reference to the drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine perspektivische stark vergrößerte Darstellung eines Heißfilmsensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;1 is a perspective greatly enlarged view of a hot film sensor according to an embodiment of the invention.
Fig. 2 eine perspektivische Querschnittsansicht des Heißfilmsensors gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ;FIG. 2 is a perspective cross-sectional view of the hot film sensor according to the embodiment of FIG. 1; FIG.
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Heißfilmsensor gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ;FIG. 3 is a plan view of the hot film sensor according to the embodiment of FIG. 1; FIG.
Fig. 4 eine Rückansicht des Heißfilmsensors gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ;FIG. 4 is a rear view of the hot film sensor according to the embodiment of FIG. 1; FIG.
Fig. 5 in der Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Heißfilmsensors; und5 shows a plan view of a further embodiment of the hot-film sensor according to the invention; and
Fig. 6 in der Draufsicht ein Heißfilm Array als ein noch weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. In den Fig. 1 bis 4 ist ein Heißfilmsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem ein durch eine elektrische Leiterstruktur gebildetes Sensorelement 2 auf einem Substrat 1 angeordnet ist. Das Substrat 1 ist durch eine flexible Folie aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet, beispielsweise durch eine Polyimidfolie oder durch eine Folie aus thermoplastischem Polyetheretherketon (PEEK). In dem durch die flexible Folie gebildeten Substrat 1 ist eine unter dem Sensorelement 2 ausgedehnte Kavität 3 ausgebildet, die zur Verminderung des Wärmeübergangs vom Sensorelement 2 an das Substrat 1 und damit an dem darunter befindlichen (Versuchs)träger dient. Diese Kavität 3 in Form einer Höhlung, Ausnehmung oder Vertiefung ist an der dem Sensorelement 2 abgewandten Rückseite 1 b des Substrats ausgebildet, so dass eine reduzierte Dicke des Substrats 1 an der dem Sensorelement 2 zugewandten Vorderseite 1a desselben übrig bleibt.Fig. 6 is a top view of a hot-film array as a still further embodiment of the invention. FIGS. 1 to 4 show a hot-film sensor according to an exemplary embodiment of the invention, in which a sensor element 2 formed by an electrical conductor structure is arranged on a substrate 1. The substrate 1 is formed by a flexible film of an electrically insulating material, for example by a polyimide film or by a film of thermoplastic polyetheretherketone (PEEK). In the substrate 1 formed by the flexible film, a cavity 3 which extends underneath the sensor element 2 is formed, which serves to reduce the heat transfer from the sensor element 2 to the substrate 1 and thus to the (test) carrier located underneath. This cavity 3 in the form of a cavity, recess or depression is formed on the rear side 1 b of the substrate facing away from the sensor element 2, so that a reduced thickness of the substrate 1 remains on the front side 1a facing the sensor element 2.
Die das Substrat 1 bildende flexible Folie kann beispielsweise eine Dicke von 10 bis 1000 μm, insbesondere eine Dicke von 25 bis 250 μm aufweisen, und die an der dem Sensorelement 2 abgewandten Rückseite 1b des Substrats 1 ausgebildete Kavität 3 kann beispielsweise eine Tiefe von 20 % bis 80 % der Dicke der das Substrat 1 bildenden Folie haben.The flexible film forming the substrate 1 may for example have a thickness of 10 to 1000 μm, in particular a thickness of 25 to 250 μm, and the cavity 3 formed on the rear side 1b of the substrate 1 facing away from the sensor element 2 may have a depth of 20%, for example. to 80% of the thickness of the substrate 1 forming film.
Auf der das Sensorelement 2 bildenden Leiterstruktur und dem Substrat 1 ist eine Passivierungsschicht 4 vorgesehen, die eine glatte Oberfläche bildet. Bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestelltem Ausführungsbeispiel hat die Passivierungsschicht 4 einen über dem Sensorelement 2 ausgebildeten Bereich 4a mit höherem Wärmeübergang und einem über dem übrigen Substrat 1 ausgebildeten Bereich 4b mit niedrigerem Wärmeübergang. Dazu besteht die Passivierungsschicht 4 in dem über dem Sensorelement 2 ausgebildeten Bereich 4a aus einem Material mit höherer thermischer Leitfähigkeit und in dem über dem übrigen Substrat 1 ausgebildeten Bereich 4b aus einem Material mit niedrigerer thermischer Leitfähigkeit. Der höhere Wärmeübergang in dem Bereich 4a über dem Sensorelement 2 kann zusätzlich oder alternativ auch durch eine geringere Dicke der Passivierungsschicht 4 in diesem Bereich 4a bewirkt werden.On the sensor element 2 forming the conductor structure and the substrate 1, a passivation layer 4 is provided, which forms a smooth surface. In the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1 to 4, the passivation layer 4 has a region 4 a with higher heat transfer formed above the sensor element 2 and a region 4 b with a lower heat transfer formed over the remaining substrate 1. For this purpose, the passivation layer 4 in the region 4a formed above the sensor element 2 consists of a material having a higher thermal conductivity and in the region 4b formed over the remaining substrate 1 made of a material having a lower thermal conductivity. The higher heat transfer in the region 4a above the Sensor element 2 may additionally or alternatively also be effected by a smaller thickness of the passivation layer 4 in this region 4 a.
Weiterhin kann das Material höherer thermischer Leitfähigkeit, das im Bereich 4a über dem Sensorelement 2 vorgesehen ist, eine höhere Steifigkeit haben als das über dem übrigen Substrat 1 vorgesehene Material niedrigerer thermischer Leitfähigkeit.Furthermore, the material of higher thermal conductivity, which is provided in the area 4a above the sensor element 2, have a higher rigidity than the material of lower thermal conductivity provided over the remaining substrate 1.
Die das Sensorelement 2 bildende Leiterstruktur ist mit elektrischen Kontakten 5a, 5b verbunden, die bei dem in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel von der Vorderseite 1a zur Rückseite 1b des Substrats 1 durchgeführt sind.The conductor structure forming the sensor element 2 is connected to electrical contacts 5 a, 5 b, which in the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 are performed from the front side 1 a to the back side 1 b of the substrate 1.
Die Kavität 3 kann durch verschiedene Verfahren erzeugt werden, beispielsweise:The cavity 3 can be produced by various methods, for example:
1. Es wird eine Maskierungsschicht auf die Rückseite 1b des Substrats 1 aufgebracht und fotolithographisch strukturiert. In einem Sauerstoffplasma, dem auch etwas Fluor beigemengt sein kann, wird die Kavität 3 in das Substrat 1 geätzt. Danach wird die Maskenschicht entfernt.1. A masking layer is applied to the back side 1b of the substrate 1 and patterned photolithographically. In an oxygen plasma, which may also be mixed with some fluorine, the cavity 3 is etched into the substrate 1. Thereafter, the mask layer is removed.
2. Es wird ein Prozess wie unter 1. durchgeführt, aber die Ätzung wird in einer geeigneten Weise als Nassätzung ausgeführt.2. A process is carried out as in 1., but the etching is carried out in a suitable manner as wet etching.
3. Bei dicken Substraten 1 und großen Strukturen kann die Kavität 3 auch durch einen Feinfräser erzeugt werden.3. For thick substrates 1 and large structures, the cavity 3 can also be produced by a fine milling cutter.
4. Die Kavität 3 wird durch Laserablation erzeugt.4. The cavity 3 is generated by laser ablation.
5. Die Kavität kann erzeugt werden durch Laminieren von mindestens zwei Folien, wobei in eine dieser Folien die Geometrie der Kavität eingeschnitten wurde, während die andere als geschlossene Deckfolie dient. Das Zuschneiden dieser Folie kann durch einen Schneidpiotter, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden oder Plasmaätzen erfolgen.5. The cavity can be produced by laminating at least two films, wherein in one of these films, the geometry of the cavity was cut, while the other serves as a closed cover sheet. The cropping This film can be made by a Schneidpiotter, laser cutting, water jet cutting or plasma etching.
Der Heißfilmsensor mit dem fertigen Substrat 1 wird mit dem Sensorelement 2 nach oben und der Kavität 3 nach unten auf dem zu vermessenden (Versuchs)träger befestigt.The hot film sensor with the finished substrate 1 is attached to the sensor element 2 upwards and the cavity 3 down on the (trial) carrier to be measured.
Die Herstellung des Substrats 1 durch eine flexible Folie, beispielsweise eine Folie aus Polyimid, ermöglicht eine Anbringung an gekrümmten oder verrundeten Oberflächen, wie beispielsweise an Bauteilen von Flügeln, Leitwerken oder anderen umströmten Körpern, insbesondere von Luftfahrzeugen.The production of the substrate 1 by a flexible film, such as a film of polyimide, allows attachment to curved or rounded surfaces, such as on components of wings, tail units or other bodies flowed around, in particular of aircraft.
Der beschriebene Heißfilmsensor zeichnet sich durch eine geringe Bauhöhe aus, so dass Strömungseigenschaften auf bzw. in unmittelbarer Nähe der zu untersuchenden Trägeroberfläche ermittelt werden können, ohne dass der Träger verändert werden müsste, beispielsweise durch Anbringen von Einschnitten, ohne dass die zu untersuchende Strömung nennenswert beeinflusst wird.The hot-film sensor described is characterized by a low height, so that flow properties can be determined on or in the immediate vicinity of the carrier surface to be examined, without the carrier would have to be changed, for example by attaching incisions, without affecting the flow to be examined significantly becomes.
Der Sensor besitzt zum Schutz vor Umwelteinflüssen und zur elektrischen Isolierung über dem Sensorelement 2 die beschriebene Passivierungsschicht 4. Durch eine Strukturierung der Passivierungsschicht in der oben beschriebenen Weise, wonach über dem Sensorelement 2 eine Passivierungsschicht 4a mit höherer thermischer Wärmeübertragung und an den übrigen Bereichen eine Passivierung 4b mit niedrigerer thermischer Wärmeübertragung vorgesehen ist, wird eine Erhöhung der lokal am Ort des Sensorelements 2 an die Strömung abgegebenen Wärme erreicht.The sensor has the described passivation layer 4 for protection against environmental influences and for electrical insulation above the sensor element 2. By structuring the passivation layer in the manner described above, a passivation layer 4 a with higher thermal heat transmission is provided over the sensor element 2 and a passivation at the other regions 4b is provided with a lower thermal heat transfer, an increase of the heat given off locally at the location of the sensor element 2 to the flow is achieved.
Damit die zu messende Strömung nicht durch die Geometrie des Sensors beeinflusst wird, besitzt der Sensor eine geringe Dicke und eine glatte Oberfläche. Insbesondere die elektrischen Kontakte 5a, 5b sind durch das Substrat 1 auf die Rückseite zu Zuleitungen oder Anschlüssen 7a, 7b durchgeführt. Falls der zu vermessende (Versuchs)träger aus einem leitenden Material besteht, beispielsweise Aluminium, wird die Rückseite 1b des Substrats 1, auf der die Zuleitungen oder Anschlüsse 7a, 7b dann laufen, durch eine Zusatzisolierung in Form einer weiteren Folie oder Beschichtung oder durch eine Kleberschicht von dem Substrat 1 elektrisch isoliert, was in Fig. 1 durch die teilweise dargestellte, gestrichelte Beschichtung mit dem Bezugszeichen 6 angedeutet ist.So that the flow to be measured is not influenced by the geometry of the sensor, the sensor has a small thickness and a smooth surface. In particular, the electrical contacts 5a, 5b are through the substrate 1 on the Back to leads or terminals 7a, 7b carried out. If the (test) carrier to be measured consists of a conductive material, for example aluminum, the back side 1b of the substrate 1, on which the leads or terminals 7a, 7b then run, is replaced by an additional insulation in the form of a further film or coating Adhesive layer electrically insulated from the substrate 1, which is indicated in Fig. 1 by the partially shown, dashed coating with the reference numeral 6.
Die das Sensorelement 2 bildende Leiterstruktur kann als Mäander, Spirale oder als Doppelspirale ausgebildet sein.The conductor structure forming the sensor element 2 may be formed as a meander, spiral or as a double spiral.
Fig. 5 zeigt in der Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Heißfilmsensors, bei dem die besagte Leiterstruktur als Doppelspirale ausgebildet ist. Dadurch werden Leitungskreuzungen in der Zuleitung vermieden und es ergibt sich eine weitestgehend richtungsunabhängige Empfindlichkeit des Sensorelements 2.Fig. 5 shows in plan view another embodiment of the hot film sensor according to the invention, in which said conductor structure is formed as a double spiral. As a result, line crossings in the supply line are avoided and the result is a largely direction-independent sensitivity of the sensor element 2.
Es können eine Anzahl von Sensorelementen 2 in einer 1-dimensionalen oder in einer 2-dimensionalen Anordnung auf einem durch eine flexible Folie gebildeten gemeinsamen Substrat 1 vorgesehen sein, wobei unter den jeweiligen Sensorelementen 2 Kavitäten 3 der beschriebenen Art an der dem Sensorelement 2 abgewandten Rückseite 1b der das Substrat 1 bildenden flexiblen Folie vorgesehen sind. Eine solche Ausbildung ermöglicht eine Strömungsmessung mit hoher Auflösung bei kleinen "Pixeln" und hohem Sensorwiderstand. Damit ist es möglich, bei gleicher Empfindlichkeit der Sensorelemente 2 geringere Ströme zur Messung einzusetzen als mit herkömmlichen Sensoren.A number of sensor elements 2 in a 1-dimensional or in a 2-dimensional arrangement can be provided on a common substrate 1 formed by a flexible film, wherein cavities 3 of the type described on the rear side facing away from the sensor element 2 are located below the respective sensor elements 2 1b of the substrate 1 forming the flexible film are provided. Such a design allows high resolution flow measurement with small "pixels" and high sensor resistance. This makes it possible, with the same sensitivity of the sensor elements 2 to use lower currents for measurement than with conventional sensors.
Die Kavität 3 unter dem Sensorelement 2 kann eine Fläche in der Größenordnung von 0,1 bis 10 mm2 und eine Tiefe von 10 bis 200 μm haben. Fig. 6 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Heißfilm-Array mit drei Reihen von jeweils 16 Sensoren. Die einzelnen Sensoren sind als zweidimensionales Array angeordnet. Es können auch mehrere Arrays auf mehr als einem Foliensubstrat verteilt seinThe cavity 3 under the sensor element 2 may have an area of the order of 0.1 to 10 mm 2 and a depth of 10 to 200 μm. Fig. 6 shows, as a further embodiment of the invention, a hot-film array with three rows of 16 sensors each. The individual sensors are arranged as a two-dimensional array. It is also possible for a plurality of arrays to be distributed on more than one film substrate
Die oben beschriebene strukturierte Passivierung mit einer Passivierungsschicht 4a höherer thermischer Leitfähigkeit und einer Passivierungsschicht 4b niedrigerer thermischer Leitfähigkeit ist insbesondere insofern vorteilhaft, als dass auch thermisch leitfähigere Materialien mit höherer Steifigkeit verwendet werden können. Diese brauchen dann nur einzelne Inseln in einer Matrix einer weicheren und/oder spannungsfreieren Passivierungsschicht 4b mit niedrigerer thermischer Leitfähigkeit bilden. Die beschichtete Sensorfolie bleibt vergleichsweise flexibel und spannungsfrei und kann damit besser gehandhabt werden als wenn eine spannungsreichere und/oder steifere Dünnschicht auf die gesamte Oberfläche aufgebracht wird. Im Falle einer sehr spannungsreichen Dünnschicht würde sich sonst die Sensorfolie so stark werfen oder rollen, dass sie nicht mehr auf einer gekrümmten Oberfläche angebracht oder weiter gehandhabt werden könnte, ohne dass die Beschichtung 4 lokal abplatzen oder darin Risse entstehen könnten.The above-described structured passivation with a passivation layer 4 a of higher thermal conductivity and a passivation layer 4 b of lower thermal conductivity is particularly advantageous in that also thermally conductive materials with higher rigidity can be used. These then only need to form individual islands in a matrix of a softer and / or stress-free passivation layer 4b with lower thermal conductivity. The coated sensor film remains relatively flexible and stress-free and can thus be handled better than if a tighter and / or more rigid thin film is applied to the entire surface. Otherwise, in the case of a high voltage thin film, the sensor film would throw or roll so much that it could no longer be mounted on a curved surface or handled further without the coating 4 locally peeling or cracking.
Durch die Erfindung wird ein Heißfilmsensor geschaffen, dessen Wärmeverlust zum (Versuchs)träger deutlich reduziert ist, so dass sich eine verbesserte Sensorempfindlichkeit und ein verbessertes Zeitverhalten des Sensors ergeben. Durch die geringe Dicke und die glatte Oberfläche des Sensors wird die zu messende Strömung wenig gestört und es besteht die Möglichkeit einer Anbringung auf gewölbten oder gekrümmten Oberflächen. Aufgrund einerThe invention provides a hot film sensor whose heat loss to the (trial) carrier is significantly reduced, resulting in improved sensor sensitivity and improved time response of the sensor. Due to the small thickness and the smooth surface of the sensor, the flow to be measured is little disturbed and there is the possibility of mounting on curved or curved surfaces. Because of a
Durchführung der elektrischen Kontakte 5a, 5b zur Rückseite hat der Sensor eine glatte Oberfläche, so dass die zu messende Größe nicht beeinflusst wird. BezugszeichenlisteCarrying out the electrical contacts 5a, 5b to the back, the sensor has a smooth surface, so that the size to be measured is not affected. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Substrat 1a Vorderseite1 substrate 1a front side
1b Rückseite1b back side
2 Sensorelement2 sensor element
3 Kavität3 cavity
4 Passivierungsschicht a Passivierungsschicht höherer thermischer Leitfähigkeit b Passivierungsschicht niedrigerer thermischer Leitfähigkeit4 passivation layer a passivation layer of higher thermal conductivity b passivation layer of lower thermal conductivity
5a Kontakt5a contact
5b Kontakt5b contact
Zusatzisolierung a Anschluss b Anschluss Additional insulation a Connection b Connection

Claims

Patentansprüche claims
1. Heißfilmsensor mit einem durch eine elektrische Leiterstruktur gebildeten Sensorelement (2) und einem Substrat (1), auf welchem das Sensorelement (2) angeordnet ist, wobei in dem Substrat (1) eine unter dem Sensorelement (2) ausgedehnte Kavität (3) zur Verminderung des Wärmeübergangs vom Sensorelement (3) an das Substrat (1) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) durch eine flexible Folie aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist, in welchem die unter dem Sensorelement (2) ausgedehnte Kavität (3) an der dem Sensorelement (2) abgewandten Rückseite (1b) ausgebildet ist, wobei eine reduzierte Dicke des Substrats (1) an der dem Sensorelement (2) zugewandten Vorderseite (1a) übrig ist.1. hot film sensor having a sensor element formed by an electrical conductor structure (2) and a substrate (1) on which the sensor element (2) is arranged, wherein in the substrate (1) under the sensor element (2) extended cavity (3) designed to reduce the heat transfer from the sensor element (3) to the substrate (1), characterized in that the substrate (1) is formed by a flexible film of an electrically insulating material, in which the under the sensor element (2) extended cavity (3) on the side facing away from the sensor element (2) back (1b) is formed, wherein a reduced thickness of the substrate (1) on the sensor element (2) facing the front (1a) is left.
2. Heißfilmsensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die das Substrat (1) bildende flexible Folie eine Dicke von 10 bis 1000 μm, insbesondere eine Dicke von 25 bis 250 μm aufweist.2. hot film sensor according to claim 1, characterized in that the substrate (1) forming flexible film has a thickness of 10 to 1000 .mu.m, in particular a thickness of 25 to 250 microns.
3. Heißfilmsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an der dem Sensorelement (2) abgewandten Rückseite (1b) des Substrats (1) ausgebildete Kavität (3) eine Tiefe von 20 % bis 80 % der Dicke der das Substrat (1) bildenden Folie aufweist.3. Hot film sensor according to claim 1 or 2, characterized in that on the sensor element (2) facing away from the back (1b) of the substrate (1) formed cavity (3) has a depth of 20% to 80% of the thickness of the substrate ( 1) has forming film.
4. Heißfilmsensor nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der das Sensorelement (2) bildenden Leiterstruktur und dem Substrat (1) eine4. hot film sensor according to claim 1, 2 or 3, characterized in that on the sensor element (2) forming the conductor structure and the substrate (1) has a
Passivierungsschicht (4) vorgesehen ist, die eine glatte Oberfläche bildet.Passivation layer (4) is provided, which forms a smooth surface.
5. Heißfilmsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungsschicht (4) einen über dem Sensorelement (2) ausgebildeten Bereich (4a) mit höherem Wärmeübergang und einen über dem übrigen Substrat (1) ausgebildeten Bereich (4b) mit niedrigerem Wärmeübergang aufweist. 5. hot film sensor according to claim 4, characterized in that the passivation layer (4) over the sensor element (2) formed region (4a) with a higher heat transfer and over the remaining substrate (1) formed region (4b) having a lower heat transfer.
6. Heißfilmsensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungsschicht (4) in dem über dem Sensorelement (2) ausgebildeten Bereich (4a) aus einem Material mit höherer thermischer Leitfähigkeit und in dem über dem übrigen Substrat (1) ausgebildeten Bereich (4b) aus einem Material mit niedrigerer thermischer Leitfähigkeit besteht.6. hot film sensor according to claim 5, characterized in that the passivation layer (4) formed in the over the sensor element (2) region (4a) of a material with higher thermal conductivity and in the above the other substrate (1) formed region (4b ) consists of a material with lower thermal conductivity.
7. Heißfilmsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material höherer thermischer Leitfähigkeit, das über dem Sensorelement (2) vorgesehen ist, eine höhere Steifigkeit aufweist als das über dem übrigen Substrat (1) vorgesehene Material niedrigerer thermischer Leitfähigkeit.7. hot film sensor according to claim 6, characterized in that the material of higher thermal conductivity, which is provided over the sensor element (2), has a higher rigidity than the above the other substrate (1) provided material of lower thermal conductivity.
8. Heißfilmsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die das Sensorelement (2) bildende Leiterstruktur als Mäander, Spirale oder als Doppelspirale ausgebildet ist.8. Hot film sensor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sensor element (2) forming the conductor structure is formed as a meander, spiral or as a double spiral.
9. Heißfilmsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstruktur mit elektrischen Kontakten (5a, 5b) verbunden ist, die von der Vorderseite (1a) zur Rückseite (1b) des Substrats (1) durchgeführt sind.9. hot film sensor according to one of claims 1 to 8, characterized in that the conductor structure with electrical contacts (5a, 5b) is connected, which are carried out from the front side (1a) to the back (1b) of the substrate (1).
10. Heißfilmsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Sensorelementen (2) in einer 1- dimensionalen oder in einer 2-dimensionalen Anordnung auf der das Substrat (1) bildenden flexiblen Folie gemeinsam angeordnet sind, wobei jeweils unter den Sensorelementen (2) ausgedehnte Kavitäten (3) an der dem Sensorelement (2) abgewandten Rückseite der das Substrat (1) bildenden flexiblen Folie ausgebildet sind. 10. hot film sensor according to one of claims 1 to 9, characterized in that a number of sensor elements (2) in a 1-dimensional or in a 2-dimensional arrangement on the substrate (1) forming the flexible film are arranged together, wherein in each case under the sensor elements (2) extended cavities (3) on the sensor element (2) facing away from the back of the substrate (1) forming the flexible film are formed.
11. Heißfilmsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) durch eine flexible Folie aus Polyimid oder Polyetheretherketon gebildet ist.11. hot film sensor according to one of claims 1 to 10, characterized in that the substrate (1) is formed by a flexible film of polyimide or polyetheretherketone.
5 12. Heißfilmsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite (1b) des Substrats (1) durch eine Zusatzisolierung (6) in Form einer weiteren Folie oder Beschichtung oder durch eine Kleberschicht elektrisch isoliert ist.5 12. hot film sensor according to one of claims 1 to 11, characterized in that the back (1b) of the substrate (1) is electrically isolated by an additional insulation (6) in the form of another film or coating or by an adhesive layer.
10 13. Heißfilmsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Sensorelementen (2) als zweidimensionales Array angeordnet sind.10 13. hot film sensor according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of sensor elements (2) are arranged as a two-dimensional array.
14. Heißfilmsensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder 15 mehrere Arrays von Sensorelementen auf mehreren als Folie ausgestalteten Substraten (1) verteilt angeordnet sind. 14. hot film sensor according to claim 13, characterized in that one or more arrays of sensor elements 15 are arranged distributed on a plurality of substrates designed as a film (1).
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