(57)【要約】従来技法によるセンサチップでは、センサチップを通り過ぎる媒体の汚れによって不所望な堆積がセンサ領域内に生じていた。それに対して本発明によるセンサチップは、少なくともセンサ領域（１７）の上流に少なくとも１つのポテンシャルエネルギー面（４４，４７，５０，５３）を有し、このポテンシャルエネルギー面は、通流媒体内の汚れとの電気的な相互作用によってセンサ領域（１７）内での不所望な堆積を回避させる。
2004518987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通流媒体の少なくとも１つのパラメータを測定するためのセンサチップであって、少なくとも１つの測定方式のためのセンサ領域を有しており、前記媒体は１つのメイン通流方向（４２）を有している形式のセンサチップにおいて、
前記センサチップ（１）上のセンサ領域（１７）前方の上流側の少なくとも一部に、少なくとも１つのポテンシャルエネルギー面（４４，４７，５０，５３）が設けられていることを特徴とするセンサチップ。
【請求項２】
前記センサチップ（１）上のセンサ領域（１７）後方の下流側に、少なくとも１つのさらなるポテンシャルエネルギー面（４４，４７，５０，５３）が設けられていることを特徴とするセンサチップ。
【請求項３】
前記少なくとも１つのポテンシャルエネルギー面（４４，４７，５０，５３）は、センサ領域（１７）に対して間隔をおいて設けられている、請求項１または２記載のセンサチップ。
【請求項４】
１つのポテンシャルエネルギー面（４４，４７，５０，５３）は、正の電位を有しており、その他の直接隣接するポテンシャルエネルギー面（４４，４７，５０，５３）は、無電位か負の電位を有しており、この場合２つのポテンシャルエネルギー面（４４，４７，５０，５３）がメイン通流方向（４２）においてセンサ領域（１７）の前方または後方に設けられている、請求項１または２記載のセンサチップ。
【請求項５】
前記ポテンシャルエネルギー面（４４，４７，５０，５３）は、Ｕ字形状を有している、請求項１記載のセンサチップ。
【請求項６】
前記センサ領域（１７）は、薄膜（３３）を有している、請求項１記載のセンサチップ。
【請求項７】
センサ領域（１７）内に少なくとも１つの加熱抵抗（３５）と、少なくとも１つの温度センサ（３７）が設けられており、これら（３５，３７）は、センサ領域（１７）の大半を占めている、請求項１記載のセンサチップ。
【請求項８】
センサ領域（１７）は、メイン通流方向（４２）を横切る方向に１つの長さ（１）を有しており、前記ポテンシャルエネルギー面（４４，４７，５０，５３）はメイン通流方向（４２）を横切るように配設されており、かつ前記長さ（１）よりも長く形成されている、請求項１記載のセンサチップ。
【請求項９】
前記抵抗（３５）または温度センサ（３７）は、導電路ないし導電層として構成されている、請求項７記載のセンサチップ。
【請求項１０】
前記ポテンシャルエネルギー面（４４，４７，５０，５３）は、導電路ないし導電層として構成されている、請求項１または２記載のセンサチップ。
【請求項１１】
前記センサチップ（１）は、少なくとも１つの表面（２７）を有しており、通流媒体はこの表面上を通流しており、センサ領域（１７）とポテンシャルエネルギー面（４４，４７，５０，５３）は、共に前記表面（２７）に配設されている、請求項１記載のセンサチップ。
【請求項１２】
前記センサ領域（１７）は、ポテンシャルエネルギー面（４４，４７，５０，５３）に依存することなく電気的に作動する、請求項１記載のセンサチップ。
【請求項１３】
通流媒体の少なくとも１つのパラメータを検出するためのセンサチップ（１）上にポテンシャルエネルギー面（４４，４７，５０，５３）を設け、電界を用いてセンサ領域（１７）近辺を通流する媒体に飛沫同伴する粒子の方向を転換させるために少なくとも１つのポテンシャルエネルギー面（４４，４７，５０，５３）を使用することを特徴とするセンサチップ上へのポテンシャルエネルギー面の適用。
【請求項１４】
センサ領域（１７）を有し、通流媒体の中に配設されるセンサチップ（１）上の汚染を回避するための方法において、
少なくとも１つのポテンシャルエネルギー面（４４，４７，５０，５３）にて印加電圧によって１つの電界を形成し、センサ領域（１７）近辺を流れる媒体の飛沫同伴粒子を転向させるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項１５】
センサ領域（１７）を有し、通流媒体の中に配設されるセンサチップ（１）上の汚染を回避するための方法において、
センサ領域（１７）を有し、通流媒体の中に配設されるセンサチップ（１）上の汚染を回避するための方法において、
少なくとも１つのポテンシャルエネルギー面（４４，４７，５０，５３）にて印加電圧によって１つの電界を形成し、センサ領域（１７）の前方または後方を流れる媒体の飛沫同伴粒子をポテンシャルエネルギー面の領域に引き寄せるようにしたことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１項、１３項、１４項、１５項の上位概念による、ポテンシャルエネルギー面を備えたセンサチップないしセンサチップ上へのポテンシャルエネルギー面の適用ないしセンサチップ上の汚染回避方法に関している。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願 ＤＥ １９６ ０１ ７９１ Ａ１ 明細書からは例えばフレーム素子と凹部およびセンサ領域を形成する薄膜からなるセンサ領域を備えたセンサチップが公知である。このセンサチップは、例えば油などの汚染物質に常にさらされているため、センサ領域においてセンサチップの測定信号に少なからず不所望な影響が生じる。このセンサ領域もしくはその直ぐ近くの領域が油で汚れるとセンサチップ表面の熱伝導値が変化し、それによって測定信号が改竄されてしまう。さらにセンサチップ上に存在する油は、通流媒体内に含まれる固体粒子の粘着促進剤としても働く。この付着粒子もさらに不所望な影響を増大させる。
【０００３】
米国特許出願 ＵＳ−ＰＳ ５，７０５，７４５ 明細書には、温度センサと加熱抵抗の設けられた薄膜を備えたセンサチップが開示されており、ここでは前記薄膜が、Ｕ字型の熱伝導素子によって取囲まれるように構成されている。しかしながらこの熱伝導素子は、加熱されない、つまり電位を持たない。
【０００４】
同じく米国特許出願 ＵＳ−ＰＳ ４，８８８，９８８ 明細書にも、薄膜を備えたセンサチップが開示されているが、ここではこの薄膜の周りに金属性の導体が配設されている。この導体は、１つの測定方式のためにセンサチップ上で測定装置の共通の零位導体である。
【０００５】
ドイツ連邦共和国特許出願 ＤＥ １９９ ０１ ４８４ Ａ１ 明細書には、薄膜周りで電流の流される導電性の導体路が配設されているセンサチップが開示されている。この導電路は、そこでの測定方式ないし測定過程に用いられる温度センサである。
【０００６】
ドイツ連邦共和国特許出願 ＤＥ ２９ ００ ２１０ Ａ１ ないしＵＳ−ＰＳ ４，２９４，１１４明細書には、温度依存性の抵抗を支持体上に有しているセンサチップが開示されており、ここではその支持体上にさらなる抵抗が被着され、それが基板を加熱している。
【０００７】
ドイツ連邦共和国特許出願 ＤＥ ４２ １９ ４５４ Ａ１ ないしＵＳ−ＰＳ ５，４０４，７５３明細書には、センサ領域から距離をおいて設けられた基準温度センサを有しているセンサチップが開示されている。
【０００８】
ドイツ連邦共和国特許出願 ＤＥ ３１ ３５ ７９３ Ａ１ ないしＵＳ−ＰＳ ４，４６８，９６３明細書には、センサ抵抗の上流側および／または下流側にさらなる抵抗を有し、これが測定信号に影響しているセンサチップが開示されている。
【０００９】
発明の利点
それに対して請求項１項、１３項、１４項、１５項に記載されている本発明による、ポテンシャルエネルギー面を備えたセンサチップないしセンサチップ上へのポテンシャルエネルギー面の適用ないしセンサチップ上の汚染回避方法によれば、センサチップのセンサ領域における汚染を簡単なやり方で低減もしくは回避させることが可能となる。
【００１０】
また従属請求項に記載されている手段によれば、独立請求項に記載された本発明の別の有利な実施例ないし改善例が可能となる。
【００１１】
有利にはセンサ領域の下流側にもポテンシャルエネルギー面を設ければ、センサ領域が逆流の際にも保護されるようになる。
【００１２】
有利なポテンシャルエネルギー勾配は、第１のポテンシャルエネルギー面の正の電位と、後続するポテンシャルエネルギー面の負の電位によって達成される。
【００１３】
これらのポテンシャルエネルギー面は、有利にはセンサ領域を有益に取囲むようなＵ字形状を有している。
【００１４】
前記ポテンシャルエネルギー面は、有利には加熱抵抗のように導電路ないし導電層として構成されている。なぜならこれが公知の簡単な製造方式だからである。
【００１５】
前記センサ領域は有利には、ポテンシャルエネルギー面に依存することなく作動する。すなわち測定ないしセンサ領域から供給される測定信号が、ポテンシャルエネルギー面の作動によって影響を受けずまた影響も与えない。
【００１６】
図面
図面には本発明の実施例が簡略的に示されており、以下の明細書で詳細に説明される。この場合、
図１は、従来技法によるセンサチップを示した図であり、
図２ａは、本発明によるセンサチップの第１実施例を示した図であり、
図２ｂは、本発明によるセンサチップの第２実施例を示した図であり、
図２ｃは、本発明によるセンサチップの第３実施例を示した図である。
【００１７】
実施例の説明
図１には従来技法によるセンサチップが示されており、これは図２ａ〜図２ｃに示されている本発明による実施例に応じて改善される。そのようなセンサチップの製造方法および適用は、ドイツ連邦共和国特許出願 ＤＥ １９６ ０１ ７９１ Ａ１ 明細書に詳細に説明されており、その内容はここでの開示の一部にあたる。このセンサチップは、フレーム素子３を有しており、これは例えば珪素からなっている。このフレーム素子３は、凹部５を有している。フレーム素子の上には、例えば二酸化珪素からなる誘電層２１が被着されている。この誘電層２１は、フレーム素子３全体を超えて延在し得るが、凹部５の領域上のみでもよい。この領域は、片側で部分的にまたは完全に凹部５を仕切る薄膜３３を形成する。この薄膜の凹部５とは反対側には少なくとも１つの例えば３つの金属線路１９が被着されている。これらの金属線路１９は、電気的なヒータおよび／または測定抵抗を形成し、薄膜３３と共にセンサ領域１７を形成している。少なくともこのセンサ領域１７は、有利には保護層２３で覆われている。この保護層２３は、金属線路１９の上方のみを延在していてもよい。このセンサチップは、表面２７を有し、この表面が、通流媒体と直接接触する。
【００１８】
図２ａは、本発明に従って構成されたセンサチップ１の第１実施例の平面図である。センサ領域１７の脇には、例えば金属路ないし金属層が設けられており、これは例えば少なくとも１つの電気的な加熱抵抗３５と少なくとも１つの温度センサ３７を形成している。温度センサ３７は、例えば電気的な抵抗でもある。このケースでは、１つの加熱抵抗３５と２つの温度センサ３７であり、これらは主に相互に並列に設けられている。この場合は温度センサ３７が加熱抵抗３５の左右に延在している。これらの金属路の大半はセンサ領域１７内に配設されており、測定方式に対する前提は、通流する媒体の少なくとも１つのパラメータ、例えば温度および／または通流量の検出である。それ故このセンサ領域１７は、図には示されていない公知の制御回路に接続されている。センサ領域１７は、前述したように薄膜３３によって形成され得る。
【００１９】
センサチップ１は、通流する媒体における少なくとも１つのパラメータを検出するために設けられており、この場合通流する媒体は、メイン通流方向４２でセンサチップ１の傍をないしはその上をあるいは表面２７を通過する。この通流媒体は、汚染物質を含んでいる場合があり、それがセンサチップ１の汚れとなり得る。これは例えばオイルや水の中に溶けた塩分などである。そのような汚れを避けるためにあるいは低減するために、メイン通流方向４２の中でセンサ領域１７の前に第１のポテンシャルエネルギー面４４と第２のポテンシャルエネルギー面４７が設けられている。第１のポテンシャルエネルギー面４４は、例えば１ボルトの正の電位を有する。この電位は例えば制御回路に依存しない電圧源に由来する。第２のポテンシャルエネルギー面４７は、電位を何ももたないかもしくは負の電位を有する。ポテンシャル勾配はあらゆる大きさを有し得るものとし、またこれらとは逆の構成も可能である。
【００２０】
通流する媒体中に含まれている流体成分や汚染粒子とのポテンシャルエネルギー面の電気的な相互作用によって、センサ領域１７内での不所望な堆積が回避されるようになる。なぜなら汚染粒子が、印加された電圧の電界によって押され、それによってセンサ領域１７を迂回するようになるからである。このことは、ポテンシャルエネルギー面の電位と流体成分ないし汚染粒子の電荷が同極性、つまり両方とも正あるいは両方とも負に帯電されている場合に起こる。
【００２１】
ポテンシャルエネルギー面の電位と流体成分ないし汚染粒子の電荷が逆極性、つまりポテンシャルエネルギー面の電位が正で流体ないし汚染粒子の電荷が負の場合かもしくはポテンシャルエネルギー面の電位が負で流体ないし汚染粒子の電荷が正の場合には、当該流体成分ないし汚染粒子は表面２７に引き込まれ、ポテンシャルエネルギー面の領域に意図的に堆積される。しかしながらセンサ領域１７ではこれは起こらない。有利には静電界も利用される。もちろん交番電界を当てることも可能である。
【００２２】
図２ｂには本発明に従って構成されたセンサチップ１の第２実施例が示されている。このセンサチップ１は、付加的にセンサ領域１７の下流側に、第３のポテンシャルエネルギー面５０と第４のポテンシャルエネルギー面５３を有している。第１のポテンシャルエネルギー面４４は例えば第４のポテンシャルエネルギー面５３と同じ電位におかれ、第２のポテンシャルエネルギー面４７と第３のポテンシャルエネルギー面５０も例えば同じ電位におかれると、例えば脈動流による逆流が生じた場合でもセンサ領域１７の汚染が回避される。これの逆流はメイン通流方向４２に対抗するように生じ得る。センサ領域の上流側と下流側のこれらのポテンシャルエネルギー面４４，４７，５０，５３は、必ずしも同じ電位差を有さなければならないものでもない。
【００２３】
図２ｃには本発明による構成のセンサチップ１の第３の実施例が示されている。ここではポテンシャルエネルギー面４４，４７，５０，５３がそれぞれＵ字形状の部材に形成されており、これらはセンサ領域１７を少なくとも部分的に取囲んでいる。図２ｂの構成から出発して、第２のポテンシャルエネルギー面４７と第３のポテンシャルエネルギー面５０は相互に接続され、並びに第１のポテンシャルエネルギー面４４と第４のポテンシャルエネルギー面５３も相互に接続され、それによってそれぞれ１つのポテンシャルエネルギー面を形成している。
【００２４】
その他に全ての実施例について当てはまることは以下の通りである。すなわち、センサチップ１は例えばプレート状に形成されており、表面２７を有し、その上を通流媒体が通過する。この場合センサ領域１７とポテンシャルエネルギー面４４，４７，５０，５３は、一緒に表面２７上に配設され得る。
【００２５】
ポテンシャルエネルギー面４４，４７，５０，５３は例えば次のように構成される。すなわちそれらがセンサ領域１７の少なくとも上流側または下流側で１つの長さを有しており、この長さは、センサ領域の長さＩよりも長く、メイン通流方向４２に対して垂直である。それにより当該センサ領域１７は、その全長Ｉを超える範囲で汚れから守られる。
【００２６】
抵抗３５，３７および／またはポテンシャルエネルギー面４４，４７，５０，５３は、有利には電電路ないし導電層として構成される。
【００２７】
ポテンシャルエネルギー面４４，４７，５０，５３は、完全にまたは部分的にセンサ領域１７上で、このセンサ領域１７に直に当接して配設されてもよいし、距離を置いて配設されてもよい。
【００２８】
センサ領域１７は、これらのポテンシャルエネルギー面４４，４７，５０，５３に依存することなく作動され得る。すなわち測定あるいは当該センサ領域１７から供給される測定信号が、ポテンシャルエネルギー面４４，４７，５０，５３の作動によって影響を受けることはない。センサ領域のコントロール回路ないし制御回路からは、確かにポテンシャルエネルギー面４４，４７，５０，５３にも信号が送られるが（例えば所定の電圧の印加や電圧の遮断のために）、しかしながらこれらのポテンシャルエネルギー面４４，４７，５０，５３は、センサ領域１７の測定区間ないし制御区間の一部ではない。ここで印加される電圧のレベルは可変であり得る。
【００２９】
ポテンシャルエネルギー面４４，４７，５０，５３の電位は、既に設計構造のもとで確定してもよい。それによれば、このために所定の電位を設定する制御回路が不要となる。これはセンサチップの全寿命を定めるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技法によるセンサチップを示した図である。
【図２ａ】
本発明によるセンサチップの第１実施例を示した図である。
【図２ｂ】
本発明によるセンサチップの第２実施例を示した図である。
【図２ｃ】
本発明によるセンサチップの第３実施例を示した図である。
【国際公開パンフレット】
2004518987.tif 000003
2004518987.tif 000004
2004518987.tif 000005
2004518987.tif 000006
2004518987.tif 000007
2004518987.tif 000008
2004518987.tif 000009
2004518987.tif 000010
2004518987.tif 000011
2004518987.tif 000012
2004518987.tif 000013
2004518987.tif 000014
2004518987.tif 000015
2004518987.tif 000016
2004518987.tif 000017
【国際調査報告】
2004518987.tif 000018
2004518987.tif 000019
2004518987.tif 000020
2004518987.tif 000021
2004518987.tif 000022
2004518987.tif 000023