[發明專利]一種防水、防油的集成熱式氣體流量傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 202211514113.4
• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN115790752A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 劉舟銳;張楠;周曉峰
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G01F1/684
• 分類號: G01F1/684;G01F15/14
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發明提供了一種防水、防油的集成熱式流量傳感器及其制備方法，所述的集成熱式流量傳感器包括：一載板；置于所述載板表面的集成熱式流量傳感芯片，其中熱式流量傳感芯片包括CMOS電路處理元件以及MEMS流量傳感元件；置于所述載板表面，且覆蓋所述集成熱式流量傳感芯片的管殼，管殼雙側開口，開口處設有防水防油的透氣膜，用以保護傳感芯片內部元件。當有氣體流過傳感器表面，經由MEMS流量傳感元件感知，CMOS電路處理元件向外輸出電信號，通過電信號反應氣體流量變化，實現對氣體流量的精準檢測；本發明的集成熱式流量傳感器相比于現有的流量傳感器結構扁平，體積小，有效降低設計制備成本、提高傳感器使用壽命。

技術領域

本發明涉及傳感器領域，尤其涉及一種防水、防油的集成熱式氣體流量傳感器及其制備方法。

背景技術

流量傳感器在工業自動化、航空航天、生物醫療等領域具有重要意義。依據測量原理分類，流量傳感器可分為渦輪式、超聲波式、磁敏式、傳熱式等。其中熱式流量傳感器相比于其他原理的流量傳感器，具有結構簡單、無機械零部件以及測量精度高等特點。隨著MEMS技術的興起，基于MEMS技術的熱式氣體流量傳感器具有響應快、功耗低、體積小、高度集成等特點，使得基于MEMS技術的熱式氣體流量傳感器得到了很大發展。

目前市場上常見的熱式氣體流量傳感器主要結構是將感應氣流的MEMS傳感器與處理信號的ASIC芯片封裝在PCB基板上，其中MEMS傳感器由測溫元件與熱源組成，PCB基板布置在帶氣孔的管道中，當流體在帶氣孔的管道中流過時，通過測溫元件測量MEMS熱源兩端溫度變化來確定流體流速。

目前熱式氣體流量傳感器在使用過程中水或油等雜質容易通過進氣孔進入傳感器腔體內部，污染腔體內部的MEMS傳感器與電路處理元件，長時間當污染物積累到一定程度后會出現靈敏度降低、信號誤觸發甚至電路損壞的風險。

發明內容

針對上述現有技術的缺點，本發明的目的所要解決的技術問題是，提供一種防水、防油的集成熱式氣體流量傳感器及其制備方法，以降低設計制備成本、提升可靠性與靈敏度、提高傳感器使用壽命。

實現本發明目的的具體技術方案是：

一種防水、防油的集成熱式氣體流量傳感器，包括：

載板；

置于所述載板表面的集成熱式流量傳感芯片；

置于所述載板表面，且覆蓋所述集成熱式流量傳感芯片的管殼，保護傳感芯片，管殼雙側壁開口，開口處設有防水防油的透氣膜。

所述集成熱式流量傳感芯片由CMOS電路處理元件以及MEMS流量傳感元件組成，其中MEMS流量傳感元件由MEMS測溫元件和MEMS熱源組成；MEMS測溫元件通過測量氣流引起MEMS熱源溫度分布的變化來進行氣流的流量傳感，傳感信號經由CMOS電路處理元件向外輸出電信號精確反應氣體流量；所述CMOS電路處理元件與MEMS流量傳感元件集成方式可為單片集成、分布封裝集成或垂直封裝集成。

所述管殼雙側壁開口為側壁全開孔或側壁半開孔形式。

所述管殼的材料為金屬、聚合物或陶瓷材料。

所述防水防油透氣膜布于管殼側壁開口孔內、外布于管殼側壁開口外壁或內布于管殼側壁開口內壁，保護電熱元件與測溫元件不受水或油的污染。

所述載板為剛性材料即印制線路板、玻璃或陶瓷絕熱材料或者柔性材料即聚酰亞胺柔性基板。