(57)【要約】【課題】流量センサの測定エレメント１１を接続端子の数を減らして測定エレメントの寸法を小さくできるようにする。【解決手段】アース接続端子４および５つの別の接続端子１，２，３，５，６、アース接続端子、接続端子１に接続されている周囲温度参照温度センサＲＬＦ、アース接続端子、接続端子２に接続されている第１加熱抵抗ＲＨ，ａｕｆ、アース接続端子、接続端子３に電気的に接続されている第１温度センサＲＨＦ，ａｕｆ、アース接続端子、接続端子６に接続されている第２加熱抵抗ＲＨ，ａｂ、アース接続端子、接続端子５に接続されている第２温度センサＲＨＦ，ａｂを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流量センサ用の測定エレメントであって、
アース接続端子（４）および５つの別の接続端子（１，２，３，５，６）を備え、
周囲温度を求めるための参照温度センサ（ＲＬＦ）を備え、ここで参照温度センサ（ＲＬＦ）はアース接続端子（４）および第１の接続端子（１）に電気的に接続されており、
第１の加熱抵抗（ＲＨ，ａｕｆ）を備え、ここで該第１の加熱抵抗（ＲＨ，ａｕｆ）はアース接続端子（４）および第２の接続端子（２）に電気的に接続されており、
第１の温度センサ（ＲＨＦ，ａｕｆ）を備え、ここで該第１の温度センサ（ＲＨＦ，ａｕｆ）はアース接続端子（４）および第３の接続端子（３）に電気的に接続されており、
第２の加熱抵抗（ＲＨ，ａｂ）を備え、ここで該第２の加熱抵抗（ＲＨ，ａｂ）はアース接続端子（４）および第６の接続端子（６）に電気的に接続されており、
第２の温度センサ（ＲＨＦ，ａｂ）を備え、ここで該第２の温度センサ（ＲＨＦ，ａｂ）はアース接続端子（４）および第５の接続端子（５）に電気的に接続されている
測定エレメント。
【請求項２】
参照温度センサ（ＲＬＦ）および第１の温度センサ（ＲＨＦ，ａｕｆ）は、ホイートストーンブリッジのブリッジ回路の部分である
請求項１記載の測定エレメント。
【請求項３】
参照温度センサ（ＲＬＦ）および第２の温度センサ（ＲＨＦ，ａｂ）は、ホイートストーンブリッジのブリッジ回路の部分である
請求項１または２記載の測定エレメント。
【請求項４】
第１の接続端子（１）と第３の接続端子（３）との間に第１のブリッジ電圧が加わる
請求項１から３までのいずれか１項記載の測定エレメント。
【請求項５】
第１の加熱抵抗（ＲＨ，ａｕｆ）に加わる電圧は第１のブリッジ電圧に依存して調整される
請求項４記載の測定エレメント。
【請求項６】
第１の接続端子（１）と第５の接続端子（５）との間に第２のブリッジ電圧が加わる
請求項１から５までのいずれか１項記載の測定エレメント。
【請求項７】
第２の加熱抵抗（ＲＨ，ａｂ）に加わる電圧は第２のブリッジ電圧に依存して調整される
請求項６記載の測定エレメント。
【請求項８】
第１の加熱抵抗（ＲＨ，ａｕｆ）および第２の加熱抵抗（ＲＨ，ａｂ）に加わる電圧の調整は差動増幅器（３９，４１）を用いて調整される
請求項１から７までのいずれか１項記載の測定エレメント。
【請求項９】
差動増幅器（３９，４１）のオフセット電圧を介してブリッジ回路が平衡調整される
請求項８記載の測定エレメント。
【請求項１０】
参照温度センサ（ＲＬＦ）は第１の部分抵抗（ＲＬＦ，１）とこれに直列に接続されている第２の部分抵抗（ＲＬＦ，２）とから成る
請求項１から９までのいずれか１項記載の測定エレメント。
【請求項１１】
温度センサ（ＲＨＦ，ａｕｆ，ＲＨＦａｂ，ＲＬＦ）は加熱抵抗（ＲＨ，ａｕｆ，ＲＨａｂ）より非常に大きな抵抗を有している
請求項１から１０までのいずれか１項記載の測定エレメント。
【請求項１２】
測定エレメントは基板（１３）を有しており、
該基板（１３）に抵抗層が存在しており、該抵抗層から加熱抵抗（ＲＨ，ａｕｆ，ＲＨａｂ）および温度センサ（ＲＨＦ，ａｕｆ，ＲＨＦ，ａｂ，ＲＬＦ）が構造化されている
請求項１から１１までのいずれか１項記載の測定エレメント。
【請求項１３】
加熱抵抗（ＲＨ，ａｕｆ，ＲＨ，ａｂ）および温度センサ（ＲＨＦ，ａｕｆ，ＲＨＦ，ａｂ，ＲＬＦ）をコンタクト形成するためのリード（１５，１７，１９，２１，２５，２７，２９，３１，３３，３５，３７）が設けられており、かつ
該リード（１５，１７，１９，２１，２５，２７，２９，３１，３３，３５，３７）は抵抗層から構造化されている
請求項１２記載の測定エレメント。
【請求項１４】
測定エレメントは流量センサにおける空気質量流を突き止めるために使用される
請求項１から１３までのいずれか１項記載の測定エレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量センサ用測定エレメント、例えば内燃機関に対する空気質量センサ用の測定エレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＰ０９５５５２４Ａ２から、内燃機関によって吸い込まれる空気質量を２つの加熱抵抗並びに２つの参照温度センサによって求めるための流量センサが公知である。参照温度センサを用いて、流量センサを通過していく空気の温度が、空気が加熱抵抗の上方を流れる前に捕捉検出される。２つの加熱抵抗は流量センサを介して流れる空気質量を測定するために使用される。その際、流れの方向において第１の加熱抵抗はこれを介して流れる空気を加熱し、従って流れの方向において第２の加熱抵抗は前以て決められた温度に達するために第１の加熱抵抗より僅かな加熱エネルギーしか必要としないという効果が利用されている。流れの方向において第１の加熱抵抗は冷却されるとこの抵抗の電気的な抵抗値は下がり、一方第２の加熱抵抗は第１の加熱抵抗によって加熱された空気によって僅かにしか加熱されないので、第２の加熱抵抗の電気的な抵抗はその他初期条件が同じとすれば第１の加熱抵抗の抵抗より大きい。第１の加熱抵抗および第２の加熱抵抗の温度に依存している抵抗の差からまたは一定の（過）温度を維持するために必要である電力の差から、流量センサを流れる空気質量が推定される。
【０００３】
更に、それぞれの加熱抵抗に、加熱抵抗の温度を測定する独自の温度センサを配属させることが公知である。
【０００４】
従ってこの回路には、全部で２・６＝１２の接続端子を有する２つの加熱抵抗、２つの温度センサおよび２つの参照温度センサがある。これら１２個の接続端子が１チップ上に収容されるべきであるとき、チップのサイズはとりわけ接続端子の数によって予め決められる。チップのコストはとりわけ、そのサイズに依存している。
【特許文献１】ＥＰ０９５５５２４Ａ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の流量センサを接続端子の数を低減でき、ひいてはチップのサイズ、従ってコストを低減できるように改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は本発明によれば請求項１に記載の構成を有する測定エレメントによって解決される。
【０００７】
アース接続端子および５つの別の接続端子を備え、周囲温度を求めるための参照温度センサを備え、ここで参照温度センサはアース接続端子および第１の接続端子に電気的に接続されており、第１の加熱抵抗を備え、ここで該第１の加熱抵抗はアース接続端子および第２の接続端子に電気的に接続されており、第１の温度センサを備え、ここで該第１の温度センサはアース接続端子および第３の接続端子に電気的に接続されており、第２の加熱抵抗を備え、ここで該第２の加熱抵抗はアース接続端子および第６の接続端子に電気的に接続されており、第２の温度センサを備え、ここで該第２の温度センサはアース接続端子および第５の接続端子に電気的に接続されているという本発明の流量センサ用の測定エレメントでは、接続端子の数を６つに減らすことができ、その結果本発明の測定エレメントが配置されているチップの構造サイズを著しく低減することができる。その結果製造コストは低下する。
【０００８】
有利には、参照温度センサおよび第１の温度センサは、ブリッジ回路、殊にホイートストーンブリッジのブリッジ回路の部分である。同様に、参照温度センサおよび第２の温度センサがブリッジ回路、殊にホイートストーンブリッジのブリッジ回路の部分であると有利である。これにより、参照温度センサが第１のブリッジ回路にも第２のブリッジ回路にも利用されるようにすることで、電気的な構成部分および接続端子の数を、本発明の測定エレメントの機能性を損なうことなく低減することができる。
【０００９】
更に、第１の接続端子と第３の接続端子との間に第１のブリッジ電圧が加わりかつ第１の加熱抵抗に加わる電圧が第１のブリッジ電圧に依存して調整されるようにすると有利であることが認められている。
【００１０】
同じようにして、第１の接続端子と第５の接続端子との間に第２のブリッジ電圧が加わりかつ第２の加熱抵抗に加わる電圧が第２のブリッジ電圧に依存して調整されるようにすると有利である。
【００１１】
第１の加熱抵抗および第２の加熱抵抗に加わる電圧の調整のために、有利には差動増幅器を使用することができ、その際ブリッジ回路は差動増幅器のオフセット電圧またはブリッジ抵抗を介して平衡調整されるようにすることができる。
【００１２】
本発明の有利な形態において、参照温度センサは第１の部分抵抗とこれに直列に接続されている第２の部分抵抗とから成っていることができる。
【００１３】
温度センサが加熱抵抗より非常に大きな抵抗を有しているようにすれば。本発明の測定エレメントの機能を一段と改善することができる。
【００１４】
測定エレメントが基板を有しており、該基板に抵抗層が存在しており、該抵抗層から加熱抵抗および温度センサが構造化されているようにすれば、本発明の測定エレメントの製造は簡単化される。同時に、加熱抵抗および温度センサをコンタクト形成するためのリードも抵抗層から構造化されるようにすることができる。
【００１５】
本発明の別の利点および有利な形態は添付図面、各図の説明および特許請求の範囲からも分かる。
【実施例】
【００１６】
次に本発明を図示の実施例に付き図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
図１には、本発明の測定エレメントが配置されているチップ１１が図示されている。測定エレメント１１は流量センサの図２に図示の回路の一部である。測定エレメント１１の、流量センサの回路への組み込みを以下図２に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
最初に、測定エレメント１１がチップとして実現されていることがしっかり把握されるべきである。チップはここでも基板１３から成っており、基板上には抵抗層が被着されている。この抵抗層から以下に詳しく説明する、測定エレメント１１の素子がエッチングにより作製される。
【００１９】
測定エレメント１１はアース接続端子４を有しており、そこに基板１３上に配置されているすべての素子が接続されている。
【００２０】
第１のＵ字形状に実現されている加熱抵抗ＲＨ，ａｕｆは導体路１５を介して一方において第２の接続端子２および他方において導体路１７を介してアース接続端子４に電気的に接続されている。第１の加熱抵抗ＲＨ，ａｕｆ内に第１の温度センサＲＨＦ，ａｕｆが配置されている。導体路１９を介して第１の温度センサＲＨＦ，ａｕｆは第３の接続端子に接続されておりかつ導体路２１を介して第１の温度センサＲＨＦ，ａｕｆはアース接続端子４に電気的に接続されている。
【００２１】
測定エレメント１１を介して流れる、その質量流を測定しようとする空気の流れ方向は図１には矢印２３によって示されている。
【００２２】
第１の加熱抵抗ＲＨ，ａｕｆの流れの下流に第２の加熱抵抗ＲＨ，ａｂおよび第２の温度センサＲＨＦ，ａｂが配置されている。第２の加熱抵抗ＲＨ，ａｂは導体路２５を介して第６の接続端子にかつ導体路２７を介してアース接続端子４に電気的に接続されている。
【００２３】
第２の温度センサＲＨＦ，ａｂは導体路２９を介して接続端子５に接続されておりかつ導体路３１を介してアース接続端子４に電気的に接続されている。
【００２４】
すべてアース接続端子４に接続されている導体路２１，１７，２７および３１は別個の導体路としてアース接続端子４にできるだけ接近して実現されていて、第１の加熱抵抗ＲＨ，ａｕｆおよび第２の加熱抵抗ＲＨ，ａｂの温度調整の相互干渉が防止されるようにする。
【００２５】
更に、測定エレメント１１は参照温度センサＲＬＦも有している。これは図１の実施例において２つの縦続接続されている部分抵抗ＲＬＦ，１およびＲＬＦ，２から成っている。部分抵抗ＲＬＦ，１およびＲＬＦ，２は導体路３３，３５および３７を介して第１の接続端子１およびアース接続端子４に電気的に接続されている。
【００２６】
勿論、参照温度センサＲＬＦは、例えば今、導体路３５が基板１３に配置されているところに配置することができる抵抗（図示されていない）によって形成することもできる。
【００２７】
次に図２に基づいて測定エレメント１１の、流量センサの電気回路への組み込みについて示しかつ説明する。図１の測定エレメントの素子の符号は図２の回路図にも受け継がれた。電気的な接続端子１ないし６の符号についても同じことが言える。
【００２８】
図２から明らかであるように、参照温度センサＲＬＦおよび第１の温度センサＲＨ，ａｕｆは第１のブリッジ抵抗Ｒ１および第２のブリッジ抵抗Ｒ２と一緒に第１のホイートストーンブリッジを形成し、そのブリッジ電圧は接続端子１および３の間に現れる。このブリッジ電圧は第１の差動増幅器３９に入力電圧として供給される。第１の差動増幅器３９の出力電圧は第１の加熱抵抗ＲＨ，ａｕｆに加わる電圧を調整し、ひいては該第１の加熱抵抗ＲＨ，ａｕｆの温度を調整するために使用される。
【００２９】
参照温度センサＲＬＦおよび第２の温度センサＲＨＦ，ａｂは第１のブリッジ抵抗Ｒ１および第３のブリッジ抵抗Ｒ３と一緒に第２のホイートストーンブリッジを形成する。この第２のホイートストーンブリッジのブリッジ電圧は測定エレメント１１の接続端子１および５に加わる（図１参照）。第２のブリッジ電圧は第２の差動増幅器４１に入力電圧として供給される。第２の差動増幅器４１の出力電圧は第２の加熱抵抗ＲＨ，ａｂの電力を調整するために用いられる。第２の差動増幅器４１の出力電圧は測定エレメント１１の接続端子６および４の間に加わる。
【００３０】
第１の差動増幅器３９および第２の差動増幅器４１の出力電圧は減算素子４３に供給される。減算素子はここから流量センサの出力電圧ＵＡを生成する。この出力電圧ＵＡは流量センサの出力信号である。
【００３１】
第１の差動増幅器３９および第２の差動増幅器４１の調整設定可能なオフセット電圧を介して、第１の回路ブリッジの調整および第２の回路ブリッジの平衡調整を行うことができる。
【００３２】
択一的な平衡調整はブリッジ抵抗Ｒ１，Ｒ２およびＲ３の変化によって行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の測定エレメントのレイアウトを示す略図
【図２】本発明の測定エレメントを有する流量センサの回路略図
【符号の説明】
【００３４】
１〜３，５，７  電気的接続端子
４  アース接続端子
１１  測定エレメント、チップ
１３  基板
１５，１７，２１、２５，２７，３１  導体路
ＲＨ，ａｕｆ，ＲＨ，ａｂ  加熱抵抗
ＲＨＦ，ａｕｆ，ＲＨＦ，ａｂ  温度センサ
ＲＬＦ  参照温度センサ
３９，４１  差動増幅器
【図１】
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【図２】
2004347590.tif 000004