Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der nachfolgend gegebenen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung.

Es zeigt:

1 eine Querschnittansicht eines Wärmevorgang-Luftmengenmessers der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 eine Draufsicht auf den in 1 gezeigten Wärmevorgang-Luftmengenmesser;

3 eine Draufsicht auf die Rückseite des in 1 gezeigten Sensorelementes;

4 eine teilweise Draufsicht, die einen Zustand auf der Rückseite des in 3 gezeigten Sensorelementes vor dem Zerteilen in Chips zeigt;

5A bis 5D Vorgangsdarstellungen, die einen Vorgang zum Anbringen des Sensorelementes am Sensorträgerkörper der ersten Ausführungsform zeigen;

6 eine Querschnittansicht eines Wärmevorgang-Luftmengenmessers der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

7A bis 7D Vorgangsdarstellungen, die einen Vorgang des Anbringens des Sensorelementes am Sensorträgerkörper der zweiten Ausführungsform zeigen; und

8A und 8B Querschnittansichten eines Wärmevorgang-Luftmengenmessers des Standes der Technik.

Unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung wird die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nachfolgend erläutert.

1 ist eine Querschnittansicht eines Zustandes, in dem das Sensorelement 10 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit dem Klebemittel 48 an dem Sensorträgerkörper 30 angebracht ist. 2 ist eine Draufsicht. 1 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A–A in 2. Das Sensorelement 10 wird mit dem Halbleiterherstellungsverfahren hergestellt, indem die elektrische Isolierschicht 14 auf dem Einkristall-Siliciumsubstrat 12 ausgebildet wird, und mindestens ein Heizwiderstand 16a und Lufttemperatur-Meßwiderstand 16b auf der elektrischen Isolierschicht 14 vorgesehen werden. Die Schutzschicht 22 wird auf den Heizwiderstand 16a und den Lufttemperatur-Meßwiderstand 16b aufgetragen. Unterhalb des Bereichs dieses Heizwiderstandes 16a wird der Höhlungsabschnitt (der Aussparungsabschnitt) 18 ausgebildet, indem das Einkristall-Siliciumsubstrat 12 durch Ätzen abgetragen wird. Infolge dieses Aufbaus ist es möglich zu verhindern, daß die vom Heizwiderstand 16a erzeugte Wärme durch Wärmeleitung durch das Einkristall-Siliciumsubstrat 12 abgegeben wird.

Der Heizwiderstand 16a und der Lufttemperatur-Meßwiderstand 16b des Sensorelementes 10 sind mit der Elektrode 20 auf der Seite des Sensorelementes verbunden. Diese Elektrode und die Elektrode 50, die in der Signalverarbeitungsschaltung vorgesehen ist, welche auf dem aus Harz gefertigten elektrisch isolierenden Substrat ausgebildet ist, sind mittels Bonden der Golddrähte 52 miteinander verbunden. Durch diese Signalverarbeitungsschaltung werden dem Sensorelement 10 ein elektrischer Strom und Spannung durch das an sich bekannte Regelsystem zugeführt. Ferner wird diese Signalverarbeitungsschaltung zum Ausgeben eines elektrischen Signals vom Sensorelement 10 verwendet. Beispielsweise ist der Sensorträgerkörper 30, an dem das Sensorelement 10 angebracht ist, so befestigt, daß das Sensorelement 10 in der Nebenpassage im Ansaugluftkanal einer Brennkraftmaschine angeordnet werden kann. Wie in 2 dargestellt ist, wird der Luftstrom 60 auf die lange Seite des Sensorelementes 10 beaufschlagt.

In diesem Fall besitzt in dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel die lange Seite des Sensorelementes 10 eine Länge von 6 mm, die kurze Seite eine Länge von 2,5 mm, und die Dicke beträgt 0,3 mm. Weiterhin ist der Sensorträgerkörper 30 aus Harz gefertigt. Im Sensorträgerkörper 30 ist der Aussparungsabschnitt 32 ausgebildet, und die Einfüllöffnung zum Einfüllen des Klebemittels 48 ist unmittelbar unterhalb des Aussparungsabschnittes 32 ausgebildet. Das Klebemittel 48 wird zwischen die vorstehende Unterseite 32BT des Aussparungsabschnitts 32 und die Rückseite 10B des Sensorelementes 10 zugegeben. Der Aussparungsabschnitt 32 ist in einer Form ausgebildet, in welcher das Sensorelement 10 vollständig aufgenommen werden kann. Die Tiefe D2 des Aussparungsabschnitts 32 (die Tiefe auf der vorstehenden Unterseite 32BT zum Tragen des Sensorelementes in dem Aussparungsabschnitt 32) ist geringfügig größer als die Dicke H2 des Sensorelementes 10; beispielsweise beträgt die Tiefe D2 des Aussparungsabschnitts 32 in dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel ca. 0,32 mm. Zwischen der Seitenwand des Aussparungsabschnitts 32 und dem Sensorelement 10 sind die Spalte 62a, 62b, 62c gebildet.

Bei dem Wärmevorgang-Luftmengenmesser der ersten Ausführungsform ist das Sensorelement 10 an der vorstehenden Unterseite 32BT des unteren Abschnitts des im Sensorträgerkörper 30 vorgesehenen Aussparungsabschnitts 32 durch das Klebemittel 48 befestigt. In diesem Fall wird die Dicke des Klebemittels 48, welches das Sensorelement 10 an der vorstehenden Unterseite 32BT des Aussparungsabschnitts 32 befestigt, durch Einfüllen des Klebemittels 48 durch die an der vorstehenden Unterseite 32BT vorgesehene Einfüllöffnung 34 so eingestellt, daß die Oberfläche 10A des Sensorelementes 10 und die Oberfläche 30A des Sensorträgerkörpers 30 übereinstimmen können. Somit ist es möglich, auf einen zwischen der Oberfläche 10A des Sensorelementes 10 und der Oberfläche 30A des Sensorträgerkörpers 30 ausgebildeten abgestuften Abschnitt zu verzichten, und eine Schwankung der Kennlinien eines in einem Massenproduktionssystem hergestellten Wärmevorgang-Luftmengenmessers kann verringert werden.

Da bei dem Wärmevorgang-Luftmengenmesser der ersten Ausführungsform der Sensorträgerkörper 30 aus Harz gefertigt ist, sind die Herstellungskosten niedrig. Andererseits schwankt die Tiefe des Aussparungsabschnitts 32 um 100 &mgr;m. Die Dicke des Klebemittels 48 wird jedoch durch Einfüllen des Klebemittels 48 eingestellt, so daß die Oberfläche 10A des Sensorelementes 10 und die Oberfläche 30A des Sensorträgerkörpers 30 übereinstimmen können. Infolgedessen kann der abgestufte Abschnitt zwischen der Oberfläche 10A des Sensorelementes 10 und der Oberfläche 30A des Sensorträgerkörpers 30 weggelassen werden. In diesem Zusammenhang ist der Sensorträgerkörper 30 in der ersten Ausführungsform aus Harz gefertigt, jedoch kann der Sensorträgerkörper 30 auch aus Keramik wie etwa Aluminiumoxid gefertigt sein.

Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung des Sensorelementes 10 erläutert.

3 ist eine Draufsicht auf die Rückseite des in 1 gezeigten Sensorelementes 10, und 4 ist eine teilweise Draufsicht, die einen Zustand auf der Rückseite des in 3 gezeigten Sensorelementes 10 vor dem Trennen der Chips zeigt. Auf dem Einkristall-Siliciumsubstrat 12 wird eine Siliciumdioxidschicht als die elektrische Isolierschicht 14 mittels thermischer Oxidation oder CVD (Chemical Vapor Deposition) gebildet. Danach wird eine Siliciumnitridschicht mittels CVD gebildet. Als nächstes wird eine Schicht aus polykristallinem Silicium mittels CVD gebildet, und Phosphorverunreinigungen werden mittels Thermodiffusion or Ioneninjektion eindotiert. Danach wird eine Resistschicht mit einer vorgegebenen Form mit dem allgemein bekannten Verfahren der Fotolithografie ausgebildet. Wenn an der Schicht aus polykristallinem Silicium ein Strukturieren mit dem Verfahren des reaktiven Ionenätzens vorgenommen wird, werden der Heizwiderstand 16a und der Lufttemperatur-Meßwiderstand 16b gebildet. Als nächstes wird als die Schutzschicht 22 eine Schicht aus Siliciumnitrid mittels CVD gebildet, und dann wird eine Siliciumdioxidschicht mittels CVD gebildet. Danach wird die Schutzschicht in dem Abschnitt, in dem die Elektrode 20 ausgebildet ist, durch Ätzen abgetragen, und die Elektrode 20 wird aus Aluminium gebildet. Schließlich wird zum Ausbilden des Höhlungsabschnitts 18 auf der Oberfläche des Einkristall-Siliciumsubstrats 12, auf welcher der Heizwiderstand 16a nicht ausgebildet ist, eine Siliciumnitridschicht mittels CVD gebildet, und eine Resistschicht wird mit einer vorgegebenen Form mit dem allgemein bekannten Verfahren der Fotolithografie unter Verwendung einer Maske (nicht gezeigt) gebildet. Daraufhin wird eine Strukturierung mittels Ionenätzen vorgenommen. Danach wird anisotropes Ätzen durchgeführt, um den Höhlungsabschnitt 18 (in 4 gezeigt) auszubilden. Danach wird die Trennung in Chips durch Ritzen vorgenommen (in 3 gezeigt).

Unter Bezugnahme auf 5 wird im nachfolgenden die Anbringung des Sensorelementes 10 am Sensorträgerkörper 30 erläutert.

Als erstes wird das Sensorelement 10 auf der Montagevorrichtung 80 angeordnet, so daß die Oberfläche 10A des Sensorelementes 10 auf einer flachen Oberseite der Montagevorrichtung 80 (in 5A gezeigt) angeordnet werden kann. Als nächstes wird der Sensorträgerkörper 30 auf der Montagevorrichtung 80 angeordnet, so daß das Sensorelement 10 in dem Aussparungsabschnitt 32 aufgenommen werden kann, und die Oberfläche 30A des Sensorträgerkörpers 30 mit einer Oberseite der Montagevorrichtung 80 (in 5B gezeigt) in Anlage gebracht werden kann. Bei dieser Sachlage kann ein zwischen der Oberfläche 30A des Sensorträgerkörpers und der Oberfläche 10A des Sensorelementes 10 ausgebildeter abgestufter Abschnitt weggelassen werden, und eine Neigung des Sensorelementes 10 bezüglich des Sensorträgerkörpers 30 kann auf Null eingestellt werden. Danach wird das Klebemittel 48 durch die auf der vorstehenden Unterseite 32BT des Aussparungsabschnitts 32 des Sensorträgerkörpers 30 vorgesehene Einfüllöffnung 34 so zwischen die Rückseite 10B des Sensorelementes 10 und die vorstehende Unterseite 32BT des Aussparungsabschnitts 32 eingefüllt, daß die Oberfläche 10A des Sensorelementes 10 und die Oberfläche 30A des Sensorträgerkörpers 30 übereinstimmen können. In diesem Zustand wird das Klebemittel 48 ausgehärtet (in 5C gezeigt). Wenn das Sensorelement 10 und der Sensorträgerkörper 30 von der Montagevorrichtung 80 abgenommen und umgedreht werden, ist die Anbringung des Sensorelementes 10 am Sensorträgerkörper 30 abgeschlossen (in 5D gezeigt). In diesem Zusammenhang ist es im Hinblick auf das Klebemittel 48 möglich, ein Harz vom wärmeaushärtenden Typ wie ein Epoxidharz zu verwenden. In diesem Fall ist ein zwischen der Rückseite 10B des Sensorelementes 10 und der vorstehenden Unterseite 32BT des Aussparungsabschnitts 32 gebildeter Luftspalt gering. Wenn das Klebemittel 48 zwischen die Rückseite 10B des Sensorelementes 10 und die vorstehende Unterseite 32BT des Aussparungsabschnitts 32 eingefüllt wird, kann das Klebemittel 48 daher aufgrund des Kapillareffektes gleichförmig eingefüllt werden, ohne Luft zwischen der Rückseite 10B des Sensorelementes 10 und der vorstehenden Unterseite 32BT des Aussparungsabschnitts 32 zu lassen. Da die vorstehende Unterseite 32BT geringfügig von dem anderen unteren Abschnitt des Aussparungsabschnitts 32 vorsteht, wird das Verfließen des Klebemittels 48 am Endabschnitt der vorstehenden Unterseite 32BT angehalten. Außer wenn während des Vorgangs des Einfüllens des Klebemittels 48 ein zu starker Druck auf das Klebemittel 48 ausgeübt wird, gibt es somit keine Möglichkeit, daß das Klebemittel über den Endabschnitt der vorstehenden Unterseite 32BT hinausfließt.

Gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Wärmevorgang-Luftmengenmessers der ersten Ausführungsform wird das Sensorelement 10 in dem Aussparungsabschnitt 32 des Sensorträgerkörpers 30 aufgenommen. In einem Zustand, in dem das Sensorelement 10 und der Sensorträgerkörper 30 auf der Montagevorrichtung 80 angeordnet sind, so daß die Oberfläche 10A des Sensorelementes 10 und die Oberfläche 30A des Sensorträgerkörpers 30 mit einer flachen Oberseite der Montagevorrichtung 80 in Anlage gebracht werden können, wird das Klebemittel 48 durch die Einfüllöffnung 34 zwischen die Rückseite 10B des Sensorelementes 10 und die vorstehende Unterseite 32BT des Aussparungsabschnitts 32 des Sensorträgerkörpers 30 zugegeben, woraufhin das Klebemittel 48 ausgehärtet wird. Mit anderen Worten wird die Haftverbindung in einem Zustand hergestellt, in dem die Oberfläche 10A des Sensorelementes 10 und die Oberfläche 30A des Sensorträgerkörpers 30 übereinstimmen und das Sensorelement 10 bezüglich des Sensorträgerkörpers 30 überhaupt keine Neigung aufweist. Daher ist es möglich, auf den abgestuften Abschnitt zwischen der Oberfläche 10A des Sensorelementes 10 des Wärmevorgang-Luftmengenmessers und der Oberfläche 30A des Sensorträgerkörpers 30 zu verzichten, und des weiteren ist es möglich, eine Neigung des Sensorelementes 10 zu beseitigen. Demgemäß kann eine Schwankung der Kennlinien des Wärmevorgang-Luftmengenmessers bei einem Massenfertigungsvorgang verringert werden.

Als nächstes wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 6 und 7 das Verfahren zur Herstellung eines Wärmevorgang-Luftmengenmessers der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.

6 ist eine Querschnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Sensorelement 10 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch das Klebemittel 48 an dem Sensorträgerkörper 30 angebracht ist.

In der obenstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen ersten Ausführungsform ist die Einfüllöffnung zum Einfüllen des Klebemittels im Sensorträgerkörper 30 vorgesehen. Bei der zweiten Ausführungsform ist die Einfüllöffnung jedoch weggelassen.

Im nachfolgenden wird die Anbringung des Sensorelementes 10 am Sensorträgerkörper 10 in der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 7 erläutert.

Zuerst wird das Sensorelement 10 auf der Montagevorrichtung 80 angeordnet, so daß die Oberfläche 10A des Sensorelementes 10 mit einer flachen Oberseite der Montagevorrichtung 80 in Anlage gebracht werden kann, woraufhin das Klebemittel 48 auf die Rückseite 10B aufgebracht wird (in 7A gezeigt). Als nächstes wird der Sensorträgerkörper 30 derart auf der Montagevorrichtung angeordnet, daß die Oberfläche 30A des Sensorträgerkörpers 30 auf einer Oberseite der Montagevorrichtung 80 angeordnet ist, so daß der Sensor 10 in dem Aussparungsabschnitt 32 (in 7B gezeigt) aufgenommen werden kann. In diesem Fall breitet sich das Klebemittel 48 in einem Zustand, in dem die Oberfläche 10A des Sensorelementes 10 und die Oberfläche 30A des Sensorträgerkörpers 30 übereinstimmen, zwischen der Rückseite 10B des Sensorelementes 10 und der vorstehenden Unterseite 32BT des Aussparungsabschnitts 32 aus. Danach wird das Klebemittel 48 in diesem Zustand ausgehärtet (in 7C gezeigt). Hiermit ist die Anbringung des Sensorelementes 10 am Sensorträgerkörper 30 abgeschlossen (7D).

Gemäß dem Wärmevorgang-Luftmengenmesser der zweiten Ausführungsform wird das Klebemittel 48 in einem Zustand, in dem das Sensorelement 10 so auf der Montagevorrichtung 80 angeordnet ist, daß die Oberfläche 10A des Sensorelementes 10 mit einer flachen Oberseite der Montagevorrichtung 80 in Anlage gebracht werden kann, auf die Rückseite 10B des Sensorelementes 10 aufgebracht. In einem Zustand, in dem der Sensorträgerkörper 30 auf der Montagevorrichtung so angeordnet ist, daß das Sensorelement 10 in dem Aussparungsabschnitt 32 aufgenommen ist, und die Rückseite 10B des Sensorelementes 10 der Unterseite 32BT des Aussparungsabschnitts 32 über das Klebemittel 48 gegenüberliegt und die Oberfläche 30A des Sensorträgerkörpers 30 an der flachen Oberseite der Montagevorrichtung 80 anliegt, wird das Klebemittel 48 ausgehärtet. Mit anderen Worten wird die Haftverbindung in einem Zustand hergestellt, in dem die Oberfläche 10A des Sensorelementes 10 und die Oberfläche 30A des Sensorträgerkörpers 30 auf der Montagevorrichtung 80 übereinstimmen. Somit ist es möglich, auf einen zwischen der Oberfläche 10A des Sensorelementes 10 des Wärmevorgang-Luftmengenmessers und der Oberfläche 30A des Sensorträgerkörpers 30 ausgebildeten abgestuften Abschnitt zu verzichten. Eine Schwankung der Kennlinien des Wärmevorgang-Luftmengenmessers bei einem Massenfertigungsvorgang kann somit verringert werden.

Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf konkrete Ausführungsformen beschrieben wurde, die zum Zweck der Veranschaulichung gewählt wurden, dürfte verständlich sein, daß zahlreiche Modifikationen durch einen Fachmann daran vorgenommen werden können, ohne den Grundgedanken und den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.