專利名稱：將流量管或類似部件熱耦合到熱感測器上的方法和由此形成的感測器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實施例大體上涉及熱耦合方法，且尤其涉及將部件熱耦合到感測 器上的方法。實施例另外涉及將諸如流量管的部件熱耦合到流體的熱 感測器上的方法和由此所形成的熱感測系統(tǒng)。實施例還涉及將流量管 熱耦合到微結(jié)構(gòu)熱感測器上的方法和由此形成的微型熱感測器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
感測器可在多種應(yīng)用中用于測量熱通量和與物理過程或活動所 造成的熱交換相關(guān)聯(lián)的溫度變化。如果以適當(dāng)方式應(yīng)用，熱感測器還 可用于測量其它的量，例如，液體或氣體的流量或材料的熱性質(zhì)。使 用熱感測器來感測質(zhì)量流量和傳熱(例如)用于建筑物的氣候控制應(yīng) 用、爐子和烘箱的溫度控制應(yīng)用和用于監(jiān)控千燥工藝過程。
用語"熱感測器"在下文中用于表示一種感測器，其由襯底形成 并具有設(shè)置在^)"底上的一個或多個元件，用于加熱和/或感測物質(zhì)或才才
料的性質(zhì)。微橋式(microbridge)感測器(例如，如在Johnson等人的美 國專利第4,651，564號中詳細(xì)介紹的那樣)是這種熱感測器的示例。微 橋式感測器包括流量感測器芯片(chip),其具有與芯片襯底熱絕緣的薄 膜電橋結(jié)構(gòu)。 一對溫度感測電阻元件排列于加熱器元件的任一側(cè)上電 橋的上表面上，使得當(dāng)該電橋浸沒于流量流中時，液體或氣體介質(zhì)的 流動冷卻上游側(cè)上的溫度感測元件并4足進(jìn)從加熱器元件的熱傳導(dǎo)，/人 而加熱下游側(cè)上的溫度感測元件。通過在惠斯登(Wheatstone)電橋電路 中結(jié)合感測元件而將隨著流速增加而增加的上游感測元件與下游感 測元件之間的溫差轉(zhuǎn)換成輸出電壓，,人而可通過使輸出電壓與流速相 關(guān)而檢測氣體或流體的流速。當(dāng)沒有流體流動時，由于上游感測元件與下游感測元件處在相同的溫度，因此不存在溫差。
由于樣史橋結(jié)構(gòu)是防爆裂式的，因此微橋式感測器適于測量具有或 不具有較大壓力波動的潔凈氣體。然而，微橋結(jié)構(gòu)的開放性可導(dǎo)致來 自蒸汽的冷凝液保留于微橋結(jié)構(gòu)中，從而造成不可控制的熱響應(yīng)變 化，使得感測器測量易于出錯并且不穩(wěn)定。此外，結(jié)合到加熱器和感 測元件的引線保留懸浮于流體中的顆粒并且增加湍流移位流動響應(yīng)。 而且，在高質(zhì)量通道環(huán)境和在清潔感測器期間引線易于損壞。
熱感測器的另一示例是基于膜的感測器。膜感測器并不具有向流 體暴露的開口因此液體不能夠進(jìn)入到下層的結(jié)構(gòu)。膜感測器允許在惡 劣環(huán)境(冷凝蒸汽、懸浮顆粒等)中進(jìn)行準(zhǔn)確測量。然而，膜感測器包 括通過膜與流體密封隔開的氣隙使得在高壓環(huán)境下由于膜的變形或 爆裂的原因感測器容易失效。而且，加熱/感測元件通常引線結(jié)合到其 它部件并且向流體流動暴露，導(dǎo)致由于高質(zhì)量流量或在微橋結(jié)構(gòu)的情 況下清洗所造成的可能的損壞。
熱感測器的另 一示例是微結(jié)構(gòu)熱流量感測器，其具有帶
microbrickTM結(jié)構(gòu)或微粒(microfill)結(jié)構(gòu)的微型感測器晶片(die)，這種感
測器更適于在惡劣環(huán)境條件下測量流體流動和性質(zhì)。該微結(jié)構(gòu)流量感 測器使用在加熱/感測元件下方形成大體上實體結(jié)構(gòu)的MicrobrickTM或 微粒，并且具有將加熱/感測元件與流體隔離開的鈍化層使得該感測器 不易受到流體作用的影響。此外，該感測器使用穿過晶圓 (through-the-wafer)的電氣連接代替引線結(jié)合來克服與引線結(jié)合相關(guān)聯(lián) 的問題。盡管這種類型的微結(jié)構(gòu)感測器能夠在惡劣環(huán)境下可靠、穩(wěn)定 且快速響應(yīng)操作，但這種感測器在可使用這種感測器的流體流動環(huán)境 類型方面仍存在限制。而且，該微結(jié)構(gòu)可干擾流體內(nèi)的流量流特征， 因此不能夠有效地使用該感測器。
前述問題證明需要提供一種熱感測器系統(tǒng)，其能夠準(zhǔn)確地并且可 靠地測量流體的性質(zhì)同時實現(xiàn)與流體的良好的化學(xué)隔離和對流體的 最小干擾。

發(fā)明內(nèi)容
特征的理解并且發(fā)明概要不是本發(fā)明的全面介紹?？赏ㄟ^將整個說明 書、權(quán)利要求、附圖和摘要作為一個整體來理解而得到本發(fā)明的全面 介紹。
因此，本發(fā)明的一個方面在于提供一種形成改進(jìn)的熱感測器系統(tǒng) 的方法。
本發(fā)明的另 一 方面在于提供一種用于測量流體的性質(zhì)的熱感測 器系統(tǒng)，其可在不干擾流體的情況下令人滿意地利用這種熱感測器系統(tǒng)。
本發(fā)明的另 一方面在于提供一種形成改進(jìn)的微型質(zhì)量流量感測 器系統(tǒng)的方法。
本發(fā)明的又一方面在于提供一種微型質(zhì)量流量感測器系統(tǒng)，其適 于在包括惡劣環(huán)境的多種質(zhì)量流量應(yīng)用中使用。
現(xiàn)可如本文所介紹的那樣來實現(xiàn)本發(fā)明的前述方面和其它目的 和優(yōu)點。本發(fā)明公開了將諸如流量管的部件熱耦合到熱感測器上的方 法。由此形成的熱感測器系統(tǒng)能夠有效地測量封閉的或穿過該部件傳
遞的流體的性質(zhì)而不干纟尤流體流動特;f正。
將流量管或類似部件熱耦合到熱感測器上的方法包括將該部件 結(jié)合到熱感測器上使得設(shè)置在感測器的表面上的熱感測/加熱元件可 熱耦合到該部件的表面上的相應(yīng)位置。將該部件結(jié)合到熱感測器表面 上提供了它們之間穩(wěn)固的機(jī)械連接，與通過其它技術(shù)(諸如通過？ 1線結(jié) 合)將元件耦合到該部件上相比較，這種連接更不易于失效。
可在部件的表面上形成多個導(dǎo)熱的附接部分，以與設(shè)置在熱感測 器表面上的分開的相應(yīng)感測/加熱元件對準(zhǔn)?？稍诟袦y/力。熱元件和/或 附接部分上施加導(dǎo)熱的結(jié)合材料?？赏ㄟ^將該部件的附接部分與相應(yīng) 感測/加熱元件對準(zhǔn)而在該感測器上對準(zhǔn)該部件。該部件可結(jié)合到熱感 測器上使得部件的附接部分熱耦合到分開的相應(yīng)熱感測/加熱元件上。感測/加熱元件可結(jié)合到相應(yīng)部件的部分上或可與它直接接觸。將每個 溫度加熱/感測元件分開地結(jié)合到相應(yīng)部件的附接部分提供了元件與 部件上的指定位置之間精確的熱傳導(dǎo)路徑，從而能夠在部件與感測器 之間進(jìn)行高效并受控制的熱交換。因此，提供了一種將部件熱耦合到 熱感測器上的更為可靠的方法并且可實現(xiàn)更準(zhǔn)確和可靠的感測。
兩個或兩個以上的附接點可間隔開地形成于熱感測器上感測元 件的任一側(cè)上用于在該熱感測器表面上進(jìn)一步對準(zhǔn)該部件。將部件的 附接部分結(jié)合到相應(yīng)附接點便于在平坦表面上對準(zhǔn)該管。
熱感測器可形成為微結(jié)構(gòu)，其具有設(shè)置在微結(jié)構(gòu)的表面上的至少
一個加熱感測(heating sensing)元件用于感測至少一個內(nèi)在或外在性 質(zhì)。微結(jié)構(gòu)上可設(shè)有多個熱感測/加熱元件。
熱微型感測器可以是(例如)具有MicrobrickTM或微粒結(jié)構(gòu)的微結(jié) 構(gòu)流量感測器，該MicrobrickTM或微粒結(jié)構(gòu)在加熱/感測元件下方形成 大體上實體結(jié)構(gòu)?？稍谖⒔Y(jié)構(gòu)流量感測器的感測/加熱元件上沉積導(dǎo)熱 結(jié)合墊或?qū)樱糜趯⑦@些元件粘附到結(jié)合材料上?？?例如)通過在感 測/加熱元件上沉積鎳層并且然后在鎳層上沉積金層而形成結(jié)合墊。
可選擇焊料作為結(jié)合材料?？赏ㄟ^將部件的附接部分焊接到相應(yīng) 結(jié)合墊上而將部件結(jié)合到微結(jié)構(gòu)流量感測器上。可通過剝離(lift-off) 或蔭罩(shadowmask)技術(shù)在結(jié)合層上沉積焊料。在將流量管結(jié)合到微 結(jié)構(gòu)上之后可執(zhí)行回流焊工藝。該回流焊是有利的，因為它將部件的 附接部分與附接區(qū)自行對準(zhǔn)使得該管在微結(jié)構(gòu)上正確地對準(zhǔn)。
利用金屬或具有高導(dǎo)熱性的其它材料形成結(jié)合墊、焊墊和部件的 附接部分允許將感測與加熱元件有效地?zé)狁詈系搅髁抗苌稀?br> 該部件可以是毛細(xì)管流量管。部分或完全導(dǎo)熱帶可形成于管外表 面上并與該管同心以與結(jié)合墊或?qū)訉?zhǔn)。
可使用分離沉積(split deposition)技術(shù)來形成每個結(jié)合墊，其中結(jié) 合墊被圖案化為一對并排且間隔開的墊使得間隙在它們之間在流動 方向延伸。當(dāng)該管結(jié)合到結(jié)合墊時，管圓形截面的最下部可處于結(jié)合墊中所形成的間隙中。以此方式在沉積的結(jié)合材料中形成間隙，便于 將流量管垂直于流動方向定位以準(zhǔn)備將該管最終結(jié)合到墊上。
可通過將毛細(xì)管流量管熱耦合到熱微型質(zhì)量流量感測器上而形
成熱微型流量感測器系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括具有MicrobrickTM或微粒結(jié) 構(gòu)的孩i結(jié)構(gòu)流量感測器。上游電阻熱感測元件和下游電阻熱感測元件 可設(shè)置在加熱元件的任一側(cè)上。將毛細(xì)管流量管結(jié)合到微結(jié)構(gòu)上。該 流量管上形成有導(dǎo)熱區(qū)以與樣么結(jié)構(gòu)的相應(yīng)感測和加熱元件^j"準(zhǔn)。可通 過導(dǎo)熱材料將導(dǎo)熱區(qū)結(jié)合到相應(yīng)感測和加熱元件，以便將感測與加熱 元件熱耦合到毛細(xì)管上的分開區(qū)域。通過將管結(jié)合到熱感測器表面上 將毛細(xì)管熱耦合到質(zhì)量流量感測器上的方法可提供可靠的毛細(xì)管質(zhì) 量流量系統(tǒng)，其適于在惡劣環(huán)境中使用。
熱流量感測器系統(tǒng)可包括金屬結(jié)合墊，其形成于傳導(dǎo)和加熱元件 上并結(jié)合到管導(dǎo)熱區(qū)。金屬結(jié)合墊可以是鎳層和沉積在鎳層上的金 層?？赏ㄟ^焊接工藝將管的導(dǎo)熱區(qū)結(jié)合到金屬結(jié)合墊上。


附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明并且與本發(fā)明的詳述一起用于解釋本發(fā) 明的原理，在附圖中，貫穿所有獨立的附圖，相同的標(biāo)號表示相同或 功能類似的元件，且附圖結(jié)合在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。
圖1示出了根據(jù)優(yōu)選實施例通過將流量管熱耦合到熱感測器上的 方法所形成的熱流量感觀'J器系統(tǒng)的透視圖2示出了在圖1的流量管的流動方向觀察的熱流量感測器的側(cè)
視圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例在實施將流量管熱耦合到流 量感測器微芯片的方法之前的流量感測器微芯片的平面圖4示出了沿圖3的感測器芯片的線A-A所截取的截面圖； 圖5示出了在感測器上沉積結(jié)合墊的方法步驟之后的流量感測器 微芯片的平面圖；圖6示出了沿圖5的感測器結(jié)構(gòu)的線A-A所截取的截面圖； 圖7示出了在沉積焊墊的方法步驟之后流量感測器的截面圖； 圖8示出了在將流量管帶焊接到焊墊上的方法步驟之后的流量感
測器的截面圖；以及
圖9示出了根據(jù)一個實施例將部件熱耦合到熱感測器的一般方法
的流程圖。
具體實施例方式
可改變在這些非限制性示例中所討論的特定值和配置并且引用 它們只是用于說明本發(fā)明的至少 一個實施例而不是用于限制本發(fā)明 的范圍。
參看附圖中的圖1,描繪了熱質(zhì)量流量感測器系統(tǒng)100，其可通 過根據(jù)優(yōu)選實施例的將以流量管形式的部件170熱耦合到熱感測器 120上的方法形成。
在圖1所示的熱感測器系統(tǒng)的實施例中，熱感測器120包括微結(jié) 構(gòu)熱流量感測器，其具有帶MicrobrickTM或微粒結(jié)構(gòu)的微型感測器晶 片，諸如在Padmanabhan等人的美國專利笫6,794,981號中具體介紹 的那樣，該專利以引用的方式結(jié)合在本文中。部件170包括毛細(xì)管流 量管，其由諸如玻璃的化學(xué)惰性材料形成，從而減小該管與通過該管 傳遞的流體之間的化學(xué)污染。
然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解，圖1的說明只是描繪了本發(fā)明的 實施例的一個示例并且本發(fā)明實施例并不限于此。部件170可以是任 何類型的導(dǎo)管、隔室、腔室或用于通過向熱感測器導(dǎo)熱而傳輸熱的其 它適當(dāng)容器。另外，可將流量管或其它類似部件170熱耦合到由襯底 形成的任何類型的熱感測器上，該襯底上設(shè)有至少 一個熱感測元件， 其能夠從熱耦合到感測器的部件感測熱或溫度。
圖3示出了圖1的熱感測器系統(tǒng)的微結(jié)構(gòu)感測器120的平面圖， 且圖4示出了沿著圖3的線A-A所截取的截面圖。微結(jié)構(gòu)感測器120包括具有主體119的流動流體感測器晶片或襯底104。 一對溫度感測 電阻元件101、 103以及在它們之間的加熱電阻元件102在該主體上 間隔開排列。元件IOI、 102、 103由適當(dāng)金屬(諸如鉑)形成。
主體119可以MicrobrickTM或微粒結(jié)構(gòu)的形式實施，其可包括具 有較低導(dǎo)熱性的玻璃狀材料塊，諸如派熱克斯玻璃(Pyrex)或石英，其 在加熱/感測元件101、 102、 103的下方提供大體上實體的結(jié)構(gòu)，除了 將元件電氣互連到其它部件的導(dǎo)電通孔(未示出)外。在玻璃體的上表 面上是鈍化層118,諸如氮化硅(Si3Ht),在它上面設(shè)有加熱/感測元件 101、 102、03。在加熱/感測元件上設(shè)有保護(hù)層117，其也由(例如) 氮化硅形成。
導(dǎo)熱的附接部分161、 162、 163間隔開地繞流量管外部形成并與 該管同心，其#支結(jié)合到相應(yīng)電阻感測/加熱元件101、 102、 103(參看圖 1與圖8)，以便通過在感測/力。熱元件與相應(yīng)導(dǎo)熱的附接部分之間的分 開的熱傳導(dǎo)路徑以有效且精確的方式在流量管170與熱感測器120之 間進(jìn)行熱交換。盡管熱感測器120與流體流動分開，所得熱感測器系 統(tǒng)仍能夠有效地測量流體流動。流體流動最好不受熱感測器120的影 響。
現(xiàn)將參看圖9的流程圖來介紹根據(jù)一個實施例將部件熱耦合到熱 感測器上形成熱質(zhì)量流量系統(tǒng)(例如，如圖1所示)的方法。
如圖9的方框201所介紹，準(zhǔn)備在感測器電阻感測/加熱元件上沉 積結(jié)合材料，在元件上沉積結(jié)合墊或?qū)訌亩蓪⒃掣降浇Y(jié)合材料 上。舉例說來，為了形成圖l的熱感測器，最初，結(jié)合墊lll、 112、 113沉積于熱感測器120的各別感測和加熱元件101、 102、 103的上 方保護(hù)層117的上表面上，如圖5和圖6所示，其示出了在沉積結(jié)合 墊之后所得微結(jié)構(gòu)的平面圖和截面圖。
結(jié)合墊111、 112、 113由具有高導(dǎo)熱性并具有粘附性的材料形成， 其適于將感測/加熱元件101、 102、 103粘附到選定結(jié)合材料上。舉例 說來，為了通過焊接工藝將流量管170結(jié)合到感測器120上，通過在元件IOI、 102、 103上沉積鎳層，之后在鎳層上沉積金層而形成結(jié)合 墊lll、 112、 113用于焊接潤濕。額外的結(jié)合墊IIO形成于襯底表面 106上在或鄰近襯底的兩個成對角對置的拐角處并與元件對準(zhǔn)以便于 在感測器120的平坦表面106上自行對準(zhǔn)流量管170。然而，對于將 管170結(jié)合到感測器120上的目的，結(jié)合墊110并不是必需的。
在圖5和圖6所示的示例中，通過分離沉積或圖案化技術(shù)形成每 個結(jié)合墊110至113,其中， 一對墊在感測器表面106上間隔開而且 并排地沉積使得間隙116在它們之間在縱向延伸。以此方式圖案化帶 間隙116的結(jié)合墊110至113允許流量管170沿著感測器的上表面106 放置，其中管的圓形截面的最下部處于間隙中(參看圖2)?；蛘?，在對 準(zhǔn)并不十分重要的情況下，可形成不帶間隙的結(jié)合墊。
如圖9的步驟202所表示，高導(dǎo)熱性附接部分形成于部件的外表 面上與相應(yīng)感測元件對準(zhǔn)。在圖1所示的熱感測器系統(tǒng)的示例中，附 接部分160、 161、 162、 163形成于流量管170的外表面上以與各別 焊墊150、 151、 152、 153對準(zhǔn)(參看圖1和圖8)?，F(xiàn)將在下文中更具 體地描述焊墊的形成。通過將金屬帶附加到管外表面上形成管的附接 部分160、 161、 162、 163并與該管同心。然而，可將由非金屬高導(dǎo) 熱材料形成的附接部分與適當(dāng)結(jié)合材料一起使用。
步驟202不是必需在步驟201之后執(zhí)行而是可在準(zhǔn)備將部件結(jié)合 到感測器上的任何時間執(zhí)行。此外，在部件自身由金屬或其它高傳導(dǎo) 性材料制成的情況下可省略步驟202并且可直接將部件結(jié)合到結(jié)合 塾。
在形成結(jié)合墊之后，向結(jié)合墊和/或向附接部分施加結(jié)合材料，如 圖9的步驟203所表示。為了將流量管170熱耦合到如圖1所示的感 測器120上，隨后在結(jié)合墊110、 111、 112、 113上沉積高導(dǎo)熱的結(jié) 合材料，在這種情況下為焊料，諸如銦或銦鉛合金，如圖7所示，其 示出了在焊料沉積之后所得微結(jié)構(gòu)流量感測器的截面圖。通過剝離或 蔭罩技術(shù)(諸如在一體化真空包裝技術(shù)中所采用的技術(shù))來執(zhí)行焊料沉積以形成焊墊150、 151、 152、 153用于隨后焊接到流量管。舉例說 來，可使用剝離技術(shù)，其在半導(dǎo)體工業(yè)中是常用的并且能夠施加5至 10微米的材料，諸如2級抗蝕劑剝離(resist lift-off)或圖像反轉(zhuǎn)剝離 (image reversal lift-off)。同樣，也可使用蔭罩，但它通常具有較小的精 確度。剝離與蔭罩均允許高導(dǎo)熱的結(jié)合材料的圖案化而不蝕刻結(jié)合材 料自身，但通過移除蔭罩或溶解剝離抗蝕劑來移除不需要的材料。
如圖9的步驟204所表示，然后將部件的附接部分與相應(yīng)結(jié)合墊 對準(zhǔn)。在圖1的熱感測器系統(tǒng)的示例中，金屬帶160、 161、 162、 163 與相應(yīng)分離焊墊(splitsolderpad)150、 151、 152、 153對準(zhǔn)。管圓形截 面的最下部處于形成于焊墊中的縱向間隙116中便于在最終的焊接工 藝之前使管170的長度沿著感測器120的上表面并且垂直于流動方向 對準(zhǔn)(參看圖2)。
之后，如圖9的步驟205所表示，附接部分被結(jié)合到相應(yīng)的結(jié)合 墊上。在圖1的熱感測器系統(tǒng)情況下，若需要，使用在焊接之后可4皮 清除的熔劑來將金屬帶160、 161、 162、 163焊接結(jié)合到相應(yīng)焊墊150、 151、 152、 153上，從而將流量管170結(jié)合到微型感測器120上(參看 圖8)。
在將流量管170結(jié)合到感測器120之后，可執(zhí)行回流焊工藝，回 流焊工藝是有利的，因為在回流期間的焊料表面張力幫助管帶161、 162、 163與焊墊151、 152、 153自行對準(zhǔn)使得該管沿著感測器上表面 160正確地對準(zhǔn)，但是對于將管結(jié)合到感測器上而言，回流工藝并不 是必需的。
利用金屬或其它具有高導(dǎo)熱性材料形成結(jié)合墊和附接部分允許 感測和加熱元件有效地?zé)狁詈系搅髁抗芑蝾愃撇考?br> 此外，如在圖1的熱感測器系統(tǒng)的示例中，將每個溫度加熱/感測 元件分開地結(jié)合到相應(yīng)管金屬帶提供感測與加熱元件之間的精確的 熱傳導(dǎo)路徑和在流量管上的精確定位，從而允許在流量管與感測器之 間進(jìn)行有效且受控制的熱交換。因此提供一種將流量管熱耦合到熱感測器上的更可靠的方法并且可實現(xiàn)更準(zhǔn)確和可靠的感測。
此外，將金屬帶結(jié)合到流量管上提供了它們之間的穩(wěn)固機(jī)械連
接，與通過已知方法(諸如通過繞流量管纏繞的金屬線)連接到流量管
上的元件相比，這種連接更不易于失效。
現(xiàn)將參看圖1和圖8所示的系統(tǒng)來介紹根據(jù)一個實施例的流量感
測器系統(tǒng)100的操作方法，該流量感測器系統(tǒng)100通過將毛細(xì)管170 熱耦合到熱感測器120上的方法而形成。在操作中，當(dāng)不存在流體流 動時，上游感測元件101和下游感測元件103處于相同的溫度因此在 元件IOI、 103之間并不存在溫差。然而，當(dāng)流體通過毛細(xì)管傳遞時， 流體流動冷卻在上游側(cè)上的溫度感測元件101并促進(jìn)從加熱器元件 102的熱傳導(dǎo)從而加熱下游側(cè)上的溫度感測元件103。通過在惠斯登 電橋電路(未示出)中結(jié)合感測元件而將隨著流速增加而增加的上游感 測元件與下游感測元件之間的溫差轉(zhuǎn)換成輸出電壓，以便可通過使輸 出電壓與流速相關(guān)而檢測出氣體或流體的流速。毛細(xì)管170使流體與 熱感測器120化學(xué)隔離并允許在不干擾液體的情況下測量流率。因此 根據(jù)本發(fā)明的實施例的將管熱耦合到熱感測器上的方法提供一種可 靠且可再生產(chǎn)的微型質(zhì)量流量系統(tǒng)，其適于在惡劣環(huán)境中使用。
提供本文所述的實施例和示例來最佳地解釋本發(fā)明和它的實踐 應(yīng)用并因此使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造并利用本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域 技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到提供前述介紹和示例僅出于說明和示例目的。本發(fā) 明的其它變型和修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見，且所附權(quán)利要求 的目的在于涵蓋這些變型和修改。
舉例而言，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解將部件熱耦合到熱感測器上的
方法可使用具有非線性形式的部件(諸如U性管管)來實施，而不是采 用如所介紹的實施例的管的線性形式。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解 可通過將流量管結(jié)合到遠(yuǎn)離感測/加熱元件處的附接點而將感測/加熱 元件熱耦合到部件的附接部分(諸如圖1所示的流動金屬帶)，以便與 附接部分直接接觸但不結(jié)合到相應(yīng)的感測/加熱元件。如上文所述的介紹并不詳盡或者限制本發(fā)明的范圍。鑒于上文的 教導(dǎo)內(nèi)容，在不偏離所附權(quán)利要求的范圍的情況下，許多修改與變型 是可能的。應(yīng)了解本發(fā)明的使用可涉及具有不同特征的部件。預(yù)期本 發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定，其向所有方面的等效物給予全面認(rèn) 定。
';二二,二 二 ，.， ，—二二.:……" 印 求限定。
權(quán)利要求
1.一種將部件熱耦合到熱感測器上的方法，包括向所述熱感測器施加結(jié)合材料；將設(shè)置在所述熱感測器上的至少一個熱感測/加熱元件與部件上的相應(yīng)位置對準(zhǔn)；以及將所述部件結(jié)合到所述熱感測器上，使得該或各熱感測/加熱元件熱耦合到所述部件的表面上的所述相應(yīng)位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱感測器包 括微結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)具有設(shè)置在所述微結(jié)構(gòu)的表面上的至少一個加 熱感測元4牛。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)具有設(shè) 置在所述微結(jié)構(gòu)的表面上的多個熱感測/加熱元件，所述方法還包括在所述部件的表面上形成多個導(dǎo)熱的附接部分，所述附^接部分尋皮 形成為與設(shè)置在所述微結(jié)構(gòu)的表面上的所述相應(yīng)熱感測/加熱元件對準(zhǔn)；將所述部件的附4妻部分與所述相應(yīng)熱感測/加熱元件，于準(zhǔn)；以及 將所述部件的附接部分結(jié)合到所述熱感測/加熱元件上，使得所述 部件的部分熱耦合到所述分開的相應(yīng)熱感測/加熱元件上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 在所述感測器的各自的感測/加熱元件上沉積導(dǎo)熱結(jié)合墊或?qū)?，以將?述元件粘附到所述結(jié)合材料上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，形成所述結(jié)合墊 包括在所述感測/加熱元件上沉積鎳層，以及在所述鎳層上沉積金層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，將所述部件結(jié)合 到所述感測器上包括將所述部件的附接部分焊接結(jié)合到所述各別結(jié) 合墊上。
7. —種形成熱流量感測器系統(tǒng)的方法，包括提供熱感測器，所述熱感測器具有設(shè)置在襯底的上表面上的上游感測元件和下游感測元件以及加熱元件； 提供毛細(xì)管；在所述毛細(xì)管的表面上形成導(dǎo)熱的附接部分，用于與所述感測器 的電橋上的相應(yīng)感測與加熱元件對準(zhǔn)；在所述感測與加熱元件和/或所述管的附接部分上施加導(dǎo)熱的結(jié) 合材料；將所述附接部分與所述相應(yīng)感測與加熱元件對準(zhǔn)，以便在所述襯 底的所述表面上對準(zhǔn)所述管；以及將所述附接部分結(jié)合到所述相應(yīng)感測與加熱元件上，使得所述毛 細(xì)管熱耦合到所述加熱/感測元件上。
8. —種熱流量感測器系統(tǒng)，包括熱感測器，包括襯底和設(shè)置在所述襯底上用于檢測流體性質(zhì)的至 少 一個加熱和/或感測元件；結(jié)合到所述熱感測器上的毛細(xì)管流量管，所述流量管具有形成于 其上用于與相應(yīng)的所述感測或加熱元件對準(zhǔn)的至少一個導(dǎo)熱區(qū)，合到所述襯底上，使得該或各感測/加熱元件熱耦合到所述毛細(xì)管的特 定區(qū)域。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熱感測器還 包括上游感測元件、下游感測元件和設(shè)置在所述上游感測元件與下游 感測元件之間的電阻加熱元件，所述管的所述導(dǎo)熱區(qū)^支分開地結(jié)合到 所述上游感測元件和下游感測元件以及所述加熱元件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述襯底是在所
全文摘要
一種將流量管或類似部件熱耦合到熱感測器上的方法，包括將該部件結(jié)合到該熱感測器上使得形成于該部件上的導(dǎo)熱部分熱耦合到設(shè)置在該熱感測器上的相應(yīng)感測/加熱元件上。該方法可用于形成毛細(xì)管質(zhì)量流量感測器系統(tǒng)。諸如金屬帶的導(dǎo)熱部分可形成于毛細(xì)管的外表面上，以與設(shè)置在微型質(zhì)量流量感測器的襯底上的相應(yīng)電阻熱感測與加熱元件結(jié)合。結(jié)合金屬墊可形成于該感測器表面上來準(zhǔn)備將該管的金屬帶焊接結(jié)合到該電阻感測和加熱元件上。
文檔編號G01F1/684GK101292135SQ200680039267
公開日2008年10月22日 申請日期2006年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月26日
發(fā)明者E·A·薩特倫, R·E·希加施 申請人:霍尼韋爾國際公司