专利名称：带有自动对准的流动通道的流量传感器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于监测流体的品质和运动的传感器，所述流 体为气体或液体形式。具体而言，本发明涉及这些流体的热传感器， 例如在硅、玻璃、石英或其它衬底上以微结构形式运行的流体流量或 特性传感器，本发明涉及用于恶劣环境的传感器封装件.本发明涉及 流动通道与传感区域的对准.
背景技术：
流量传感器被用于多种流体传感应用中以监测流体的运动，所述 流体可以为气态的流体形式.例如， 一种流重测量的类型是基于可被 用于监测流体的特性的热传感器，热传感器可以以微结构形式在硅衬 底上运行。为方便起见，术语"流量传感器"可非限制性地被用于指 代这样的热传感器.(参见如美国专利Nos.6，322，247附图10a-f和 6，184，773，其均被引入本文作为参考).读者能够理解的是，这种传 感器也可用于测量本征流体特性，例如热导率、比热容(如美国专利 Nos.5，237，523和5，311， 447，其均被引入本文作为参考)，也可用于測重非本征特性，例如a度、流动速度、流动速率和压力，还可測重 其它特性.可以通过强制或自然对流产生流动.
热型流量传感器可以由包括一个加热元件和一个或多个热接收或 热敏元件的衬底构成.如果使用两个这样的热敏元件，可以相对于被 测流体(液体或气体)的流动方向将它们里于加热元件的上游或下游 一側.当流体沿着衬底流动时，其被处于上游一倒的加热元件加热， 热重不对称地传速到处于加热元件任一边的热接收元件中.由于不对 称的程度取决于流体流动的速芈以及所述不对称性可被电子检測到， 因而，这样一种流量传感器可被用于測量流体流动的速率和累积流 量.
当暴雾于悉性(如污染的、变脏的、冷凝的等)流体中时，这种 流量传感器通常面临潜在的劣化问趙，所述流体包括能够通过腐蚀、 放射性污染或细瓣污染、过热、沉积或冻结给传感器"施压"的气体 或液体.灵敏的測量能够給传感器"施压"、使其廣蚀、冷冻或过热 的恶性气体或液体的流量或压力(差压或绝对压力)是一个挑战，其 以高昂的代价得以或未得以实现.之前提出的解决方法是对传感器、 加热器进行钝化以及相关联的退敏化来提高被測气态流体的湿度从而 遊免冷凝或冻结(或防止冷却器过热)，其代价是传感器信号退化、 成本提高和可能的流体降解，或者是用滤器去除有害顆粒物质.时常
对传感器清洗或更換和重新校准是附加的但昂贵的解决方法.灵敏的 基于褒的差压传感器可以防止污染，因为其中不牵涉流动，除了不耐
超压外，其通常比热徵传感器的灵敏度低、復A的流量范闺小且昂贵.
因而，经由热橄传感器測量液体流量，特別是測量电导流体流量 时，在电绝緣、流动噪声、芯片腐蚀、流动通道的可能泄漏或结构完 整性、以及热重測量方面呈现出具有挑战性的问趙.与传感器的电接
触应彼此绝缘，以使电泄漏的电阻高于约20 Mft,从而遊免千扰传感 元件的运行.例如， 一些SbN4钝化膜具有小孔；经过闺化形成玻璃或 Tefloi^薄膜的化合物的旋涂层经过几天与盐水的接触没有显示出绝 缘.(注幹Teflon^是E,I. Du Pont De Nemours & Company Corporation of 101 West 101 West 10th St" Wilmington, Delaware 19898的注册商 标)甚至于将导线接合处嵌入高度交联的环氣树脂中仍致使电阻降到
例如30 Mn和/或接合处断裂(如果环氣物质由于过度交联而变得极胧)和/或热循环.另外，芯片上奇怪造型的流动通道将导致产生颠外 的^流及相应的信噪.为电接触和引出导线提供电絶缘的另一个方法 是将它们移出流体流动通道和接触区域.然而，这种不明智的移位增 加了芯片尺寸的实际面积，从而増加了其成本.
关于结构完整性，灵敏的lpm厚的流量传感膜容易破裂，这是由 于强粘性以及流体对其施加了慣性力造成的.甚至于在急剧的气体压 力或流动脉冲下也可现察到这样的破裂.最后，关于热量測量方面的 问題，在溶液中通常允许的加热器溫升(例如《20TC)比在液体中通 常应用的(例如100-160")要小.所产生的相对小的信号导致更显 著地增加了由组成、传感器材料和依賴于温度的偏移效应，其可在传 感器流重读数方面产生显著的误差.
基于上述内容，本发明人总结出，解决前迷问趙的适当方法在于 在传感芯片上"智能"应用一种薄褒，所述薄腹足够厚以实现防止电 荷转移和分子传质的屏陣作用，但其又要足够薄以允许热传递，从而 实现热重測量.所述薄膜可用由无机化合物(甚至于金属)组成的或 由疏水或亲水聚合材料组成的材料制造，在此更具体而言，由此得到 可运行的具有高可靠性的流量传感器，其无电泄漏、由于流量測童具 有无需插入的特点从而无流体泄漏、也无腐蚀、无流体污染、且流动 噪声降低和显著减少了偏移和漂移的问趙.
在设计和制造流量传感器时面临的另一个挑战是将流体流动通道 与传感元件对准.精确对准是实现传感器最佳性能所必需的.传感器' 的这种对准通常需要将各个传感器組件分別对准，这是费力且费用昂 贵的.当完成更多的所述制造步錄时，制造流重传感器的时间和费用 将大大减少，而同时传感器处于晶片水平.本发明提供了一种当徵传 感器处于晶片水平时，精确地对准流动通道的方法.
发明概述
本发明提供一种用于监測流体质重或特性的热传感器，所述流体 包括气体和液体.所述热传感器可在硅、玻璃、石英或其它衬底上以
微结构形式运行.
在一个实施方案中，该流量传感器具有带有一个传感元件、 一个 或多个导向元件和一个流动通道的村底，其中所述的导向元件使流动通道与传感元件对准.所迷传感元件检測至少一种流体特性.在另一 实施方案中，笫一和笫二导向元件限定流动通速.本发明的流重传感 器提供了一种其中流动通道与感应区域精确对准的传感器，使在多个 流量传感器中得到可靠且一致的结果变得容易.
在本发明的另一个实施方案中，限定一个或多个流动瑪遣的延伸 的模制元件被直于导向无件之上，其中流动通道的延伸部分与流动通 道流体连通.流动通道和流动通道的延伸部分的组合限定流体在传感 元件上的流动珞径.所迷棋制元件可以形成流体流动珞径的顶部，或 者可以将一个益附着于棋制元件之上以形成流体流动路径的顶部.在 本发明的另一实施方案中，流量传感器包括具有一个感应元件的基 底、沉积于衬底上并且限定定位通道的与传感元件对准的对准层、以 及一个里于定位通道内的流管.
提供一种制造多个每个具有一个与传感元件对准的流动通遣的流
量传感器.所迷方法涉及提供具有多个以一种棋式对准的传感元件 的衬底，将聚合物层沉积于该衬底上，以及在聚合物层中形成多个导 向元件，其中导向元件被定位使得流动通道与传感元件对准.在一些 实施方案中，所迷导向元件构成流动通遣.然后将村底切或割成多个 片或芯片，每片都具有与传感元件上方精确对准的流动通道.
在本发明的另一实施方案中公开了一种装置，其用于监測在"恶 劣环境"中的流体流动，分析有毒的或有腐蚀性的流体.该实施方案 还可被用于检測純的或趁純净流体，它们与传感器的接触不会产生任 何可监測到的流体或不利因素对传感器的污染.这一改进是通过使传 感器与流体的流动路径隔离而实现的.
可以将传感器构造成为通常包括一个流动通遣棋块，其中形成有 流动通道.该传感器还包括一个闺定于芯片上并通过至少一个粘合元 件接触的衬底和一 个棋制芯管，所述棋制芯管被插入流动通道棋块的 流动通遣内，从而减少流动噪声和潜在的應蚀作用，改善了电绝蟓性、 结构完整性以及得自于传感芯片的热重測重.
随同给出的麩字，如指示编号，在整个分开的視闺中都指代相同 的或功能相似的元件.田l显示了一个现有技术流动通道棋块的橫截面田；
田2描绘了一个隔离的其中插入了芯管的流动通道棋块的橫截面
困；
困3显示了一个改进后的其中插入了芯管的流动通道的側面截面
闺；
田4描绘了一个曲线田，其困解了相对于不带有芯管的流量传感 器，在室温下热流量传感器针对盐水的性能；
田5显示了根据本发明一个实施方案的流重传感器的前視田；
困6描绘了根据本发明一个实施方案的流量传感器加热器所产生
的温度场的橫截面透枧困；
困7显示了根据本发明一个实施方案，在环氣基质中在Tefloi^管
下具有玻璃芯片的流重传感器组件的橫截面端視田；
困8描绘了一个详细困解，显示用于悉劣环境中的应用于大流动 通道中或应用于特性測重的传感器封装件，其可根据本发明的一个实 施方案运行；
困9显示根据本发明一个实施方隶，具有定位于流动通遣棋块壁 内的小芯管的流量传感器组件的剖面顶視田和底視围；
困IO描绘了流动通遣棋块组件和芯管的剖枧田；
田11A和11B分别为根振本发明具有对准层的稞传感器組件的前 枧田和顶视困；
困12是根据本发明另一实施方案的透視田；
困13A和13B分別为根据本发明的另一实施方案的樣传感器的前 视困和顶枧困；
困14-17是本发明其它实施方案的前視截面困，其中导向元件为
流动通道或流管提供对准；
困18是一个曲线困，困解相对于流量传感器，由不同材料制造并 具有不同壁厚度(WT)的热流重传感器与盐水在室温下的性能；
困19是一个曲线田，困解在流管和徵砖之间的接合处添加和不添 加油时不锈钢流重管的性能.
发明详述在这些非限制性实施例中论迷的特定数值和构型可以改变，引用 其仅意在说明本发明的多种实施方案，而非意在限制本发明的范闺.
本发明的一方面大体上涉及利用某种热流量徵传感器或环境传感
器的导线前端接头(FWB)或穿过晶片(TTW)的接触来设计和制造 用于与传感器芯片电接触的电绝蟓.本发明人之前通过例如漫涂一些 材料从而使金导线和金衬垫绝緣，例如在具有或不具有氣化铝薄拔底 漆的情况下浸涂SbN"可流动的密封剂、带有F-Si的密封剂以及环 氧树脂.已经尝试，通常由在流管中的传感元件和流体(如盐水)之 间的电阻来限定基于这些材料的绝缘.然而，这个电阻如果<20 Mft 是不允许的.因而，本发明在此介绍一种解决上述问题的方法.
如将要更加详细描述的那样，通过将绝緣材料(如环氧树脂)熔 铸到0.010-0.060英寸外径的Tefloi^导线或管的芯棋(可以将其在罔
化后移除或不移除)周闺，并使用例如结实的徵砖或回填充有环氧树 脂的橄桥，可基本消除前述问趙.相对于例如漫涂涂层，绝緣层增加 的厚度导致流体(例如水)和其它导电材料的浸入，从而使绝缘层在 聚合物中对导电性的贡献变得可被忽略.笔直且光滑的流动通道可以 减少煤流和流动噪声，从而取代了老的置于之前使用的传感器上的流 动通遣的位置.
用徵砖芯片替換无保护的稞桥可以消除因流体产生的应力而造成 的断裂.应注意，橄砖芯片或其它这类装里的使用不能被认为是限制 本发明的特征，但是在此提及所述内容的目的在于举例说明和一般性 的启迪.増加的绝缘厚度使得可将更大的电压应用到传感器加热元件 中，从而提升了加热器(其可与或不与流体直接接触)溫度并増大了 输出信号.结果，加热器电阻漂移以及依赖于温度、流体类型、传感 器不对称性和电子学的偏移变得较不明显.
在一个实施方案中， 一个流重传感器包括一个限定流量通遣的流 量通道棋块、 一个置于流动通道内的棋制的芯管、 一个衬底、 一个粘 合元件和一个传感元件或芯片.可将所述粘合元件构造成为包含一个 或多个导线前端接头(FWBs)和/或穿过晶片(TTW)的触点.
本文所使用的术语"管"是指任意形状的能使流体流经其中的导 管或通道.管的截面可以是圃柱形的、多边形的、椭圃形的等.棋制 芯管可以由诸如Tefloi^的髙分子材料形成，或由诸如玻璃、石英、蓝宝石和/或金属(如不锈钢)的其它材料形成.可用不同塑料或聚合物 的混合物制造所述管.该棋制芯管通常包含壁厚度，其隔开传感器芯 片表面与流经棋制芯管的流体的直接接触，隔开距离相当于壁犀度， 从而实现了传感器对流体流动变化的退敏化.另外，与传感器芯片接 触的管壁厚度可以根振需要使高的介电强度和化学情性与诸如疏水、 亲水或两亲特性結合.这些特性可以通过使用无机或有机材料得以实 现.在此指出，本文所使用的术语"流体"通常可指气体或液体.因 而，本发明公开的传感器封装件可被用于測量气体或液体的质量或特 性.
可以使膜扩大从而使其包含与粘合元件连结的熔祷或棋制化合 物，由此，通常用棋制芯管使熔铸化合物成形.睐本身可由诸如环氣 物质的材料形成.该棋制的芯流动通道也可被构造成在传感器芯片处 的棋制芯管的截面中包括收缩，从而使传感器芯片的性能最佳化.所 述棋射的芯流动通道和衬底可以被一平面腹替代，该膜可以被包哀或
收缩包闺住一个总管，并用o型坏密封以提供传感器能力.所述流管
通常由流动通道棋块构造成，并且可以是可里換的流管.另外，传感 器可与一个用于将麥考电阻散热的散热机构和/或与上述流量传感器连
接的湿度传感器连接和/或集成，从而使流量传感審没有提高温度，并 将相连的加热器的温度駆动到使流经流动通道的流体炜腾的点.
该传感器的特征在于具有一个徵益于加热器和传感器元件之上的 平坦的、钝化的上表面，其用于提供适当的电隔绝.另外，具有穿过 晶片的互连部的棋消除了对具有上述附带问題的粘合导线的需要.为 了耐受宽范田的压力水平并在悉劣环境中採作，该棋结构被构造得非 常结实.所述棋是由具有极低热导率的材料构成的，从而消除了出现 不期望的热倌号短路的可能性.例如，可以使用各种玻璃材料、氣化 鋁或这些材料的组合来制造所迷棋.
进行高质重通重传感禪作的能力大体上取决于传感器的物理特 性.最重要的是，为了建造一个能够在这些高质重通量传感条件下运 行的传感器，所述棋衬底的低热导率是必需的.遄过将热导率最小化， 传感器的加热/或冷却效果引起的干扰将被最小化，从而増强了传感能 力.特別是，所述棋村底材料的特性将控制热转移的适当路径，从而 避免了经由棋衬底从加热器到传感器的柃移.多种材料可以提供这一特性.历史上，徵桥传感芯片中的氧化硅已被用于提供特定水平的热 传导率并且易于制造，然而，其易碎性妨碍了其在悉劣环境中的应用， 一种能够显示所需特性的更优越的材料是玻璃.然而，之前没有 使用玻璃，这是闳为其不易被橄机械加工.即，难以利用玻璃形成所 需的结构.另一种可用的衬底材料是氣化钼，其广泛用于电子电路组 装，并可经机械处理被用作具有某些所需特性的村底.然而它的一个 不期望的特征是它的高热导芈，其将显著地降低传感器芯片的灵敏度.
近期开发的玻璃材料，包括感光玻璃和Pyrex、已表明徵机械加 工是可能的并且极其有效.因而，这一材料现在可以提供另一种棋村 底，其可用于橄机械加工的流量和特性传感教.本发明利用玻璃(感 光玻璃、石英玻璃等)或氧化铝材料的特性，从而制迭具有最佳物理 特性的流量和特性传感器.
提供一种傲砖结构或徵填充结构的基于玻璃的传感器，从而能够 制造刚性的传感器，用于检测流体特性或高质贵通重流体的流量，而 没有压力-应力诱导的错误信号.
由于近期对玻璃的开发，使得应用该材料作为村底大大减少了结 构上进行机械加工的需量.更具体而言，所述村底可被造成槺砖结构 或徵填充结构，其具有基本穗闺的结构，在这类传感器棵片(die)中， 加热和传感元件被直接置于村底之上，并且无需在那些元件之下进行 进一步加工或构造.因而，村底本身在传感元件下方是连续的，从而 制得了一个更结实的传感器棵片.玻璃村底材料的特性使徵砖结构可 以被有效地用于恶劣环境中.
流量传感器可以是非隔离的，其中流体直接在传感元件上流动， 也可以是隔离的，其中流体的流动与传感元件分开.困1显示现有技 术中塑料制的隔离流动通遣模块104的截面困100.田l还显示了传感 器芯片106，将其固定或连通于村底102.村底102可承栽电I/O引出 线，其可通过"导线前端接头"(FWBs) 107或"穿过品片"(TTW) 的触点(未示出)依次与芯片106上的元件连接或结合，然后可将针 对芯片具有适宜开口的顶部流动通道lll闳定于传感芯片106上.在理 想情况下，应仔细使得没有过量的粘合剂滋出到流体的流动路径中.闳而，田ioo展现了引入本发明的"芯棋"这一概念之前的一个徵传
感器的田解，所迷"芯棋"概念将在下文中详细解释.
田2描绘了具有插入芯管118的隔离的流动通遣棋块104的截面田 110.田2还显示了传感器芯片U6和衬底112.流动通道棋块114类似 于困1中的流动通道棋块104,在此，其具有插入芯管118.衬底112 可由例如氣化铝、PCB、坡璃、石荚或其它村底型材料构成.田2中 的村底112通常对应于困1中的衬底102.应注意，在此使用的术语"衬 底"可指"衬底"或"衬底板".衬底的組分将在下文进一步讨论.流 动通道棋块U4同样通常对应于流动通道棋块104，区別仅在于将芯管 118加到棋块114中.这样就鲔化了将流动通遣棋块1H闺定到"氣化 4S"村底112上的过程.
不拉出插入芯管118,而是将其保留在该位里中以提供上迷优点. 应注意，插入芯管U8的管壁厚度隔开了传感芯片U6表面与流体的直 接接触，隔开距离相当于管壁厚度，从而实现了传感器对流动变化的 退敏化，这是为实现上述另一好处而付出的代价.另外，特别应注意 到，可将流动通道棋块U4构造为管型，从而发挥流管的作用.流动 通道棋块114罔而可形成一个流管.
然而，本领域技术人员应该理解的是，流动通道棋块114也可被 构造为其它形状的形式，如三角形、正方形、矩形的流动通遣棋块、 半环或各种其它几何田形.闳而，流动通道114的形状是可以任意选 择的设计，且不认为其是本发明的限制特征.另外，可以理解的是， 流动通道棋块114可由各种材料形成，这些材料包括但不仅仅限于塑 料.
在一个实施方案中，流动通道模块1"是一个限定定位通道的聚 合物对准层，其中插入了芯管118.所迷对准层提供与传感器芯片116 精确对准的定位通道，使芯管118精确地对准于传感器芯片116.对准 层的组成将在下文中被详细讨论.
村底112可承我电I/0引出线，其可通过困2所示的"导线前端接 头"(FWBs)127和129依次与芯片106上的元件连接或錄合.类似地， FWBsl07和109被描绘于田1中.另外，粘结元件也可被构造为穿过 晶片(TTW)的触点，其没有在困1和困2中示出.然后可将流动通 道棋块114固定于传感芯片116和衬底112上.在理想情况下，应仔细使得没有过重的粘合刑溢出到困1中流体的流动珞径中.在困2中， 芯管H8可避免这样的溢出，其环珑着流体流经的通道121.应注意， 如果将芯管118从流动通道棋块114中移走，在将芯管118从环绕芯管 118的铸件中移出后，通道121可留在原位置.在此情况下，芯管U8 也可被称作是"棋制芯管".
因而使用这样的芯管可以降低流动噪声、灵敏度、以及降低了超 純净流体污染、流体泄漏、芯片腐饪和潜在泄雾的风除，同时改进了 电绝緣、结构完整性和从相关的传感器芯片(如传感器芯片116)获得 的热重測重.这样的芯管也可被用于成形和棋制一个内部流动通道， 其可在棋制物闺化后被移出.这时，流量传感器再次具有流动灵敏度 并保持低"流动噪声"，但丧失了一些防芯片腐蚀性能、防流体和电泄 漏性能、防流体污染性、无干扰性和结构完整性.
再来看田2，衬底112可以由氣化铝、莫来石、石英或其它对于橄 传感器型版具有适宜热膨胀系数(CTE)的已知材料构成.砬常常被 认为是一种非常有效的槺传感器主体材料，这是闳为可简羊地通过各 种公知的硅处理工艺对其进行机械加工/处理.然而在特定应用中，例 如在非常高质重通重的流体流动传感应用和高压应用中，这种硅承栽 的衬底作为橄桥或徵元件确实具有一些缺点.特別是当直接置于硅上 时，硅的绝热性能将限制传感器的结构特征和搮作性能.为了处理这 些热特征，基于硅的传感器的徵传感器主体被构造成为徵元件型结 构，从而限制加热器和传感元件下的热质量.很明显，这样限制了基
于硅的传感器的物理强度.另外，这种橄元件构型不适用于高质重通 重传感，这是因为在激起高通量水平之前，其输出侑号已饱和.
为了在恶劣环境中有效橾作，流量传感器必须结构牢固.由于来 源阁素(例如髙压泵、超声清洗、以及水击)，需要传感器足够结实以 耐受高压.为检測高质重通重流动速芈，同样重要的是，使用的村底 材料具有适当的低热导率(< 1.5W/(rak) ) 特定玻璃材料提供更好的 绝热性能(相对于砝)，从而提高了如上略述的槺元件流量和特性传感 器的传感性能.玻璃的使用实现了所用的更结实的物理结构.这些不 同性能导致了更通用的传感器，其可用于多种应用中.另外，如下文 所概括的，特定工艺为基于玻璃的衬底提供了有效的徵机械处理.使用玻璃作为徵传感器主体材料提供了多重特征，从而増强了传
感器的性能.这些特征包括(1)对穿过晶片的触点的自动电绝缘， (2)热导率比硅低，(3)对于传慼流体具有足以耐受压力脉冲的环境 刚性，以及(4)能够使用结构上结实的传感器主体构型的能力.另外， 基于玻璃的传感器能够满足化学情性、防席蚀和生物相容性的全部要 求.
如上所迷，玻璃在各种接触之间提供了固有的电绝缘.这与基于 砝的传感器形成对照，除非使用更昂贵的生长为略徵绝缘的硅晶片， 才能通过在衬底上棒入二氣化硅层来实现电绝缘.显而易见地，这样 就减少了一层材料以及一步必需的处理步稞.尤其有利的是，生成氣 化物的步棵是耗时的且需要在相当高的温度下完成.
虽然本发明的传感器能够作为基于玻璃的传感器运行，但可以理 解的是，其它具有适宜物理特性的材料也可被使用.例如，可以由其 它材料包括玻璃、石英、硅、氣化鋁或陶先来制造衬底.
闺3举例说明了根据本发明的一个实施方案，具有插入的芯的改 进的流动通道棋块的倒橫截面困131.田131的左倒还显示了田l举例 说明的现有技术中的构型的側剖視困，同时右倒显示芯管118的位置. 注意，在田1-3中，相似或相同部分通常由相同的数字指示.例如， 田1中的流动通遣棋块104对应于闺2中的流动通道棋块114.闳而， 如困3中的田131所示，壁122和124形成流动通道模块104和114的 壁.
田3主要用来突出困1所示的现有技术中的构型与田2所示的改 进的流动通道棋块之间的区别.困3中的虚线140指示了困1所示的 现有技术的设计与困2所示的改进的设计的分割点.罔而，困3中显 示了半个传感器芯片106和116，以及半个衬底102和112.其中还显 示了一个芯片的顶視田142,显示衬底102和112的各自的那一半.如 上所迷，壁122和124形成流动通道棋块104和114的壁.流动通道 104和114都包括壁122和124.壁122和124在虛线两倒均被标示出 来.箭头144指示流经通道111和121的流体.田2的插入的芯管U8 的壁130和132也被描绘于困3中.
如上所述，管壁厚度隔离了传感芯片表面与流体的直接接触，隔 离距离相当于壁厚度，从而实现了传感器对流动变化退敏化.可通过将加热器溫度增加到环境温度以上以及另外通过将传感器芯片接触面
处的壁厚度设计得尽可能小使该效杲最小化.应注意，即使使用了 TTW 接触，提议的芯管的使用(无论其在"澄清輋料"部分与"氧化裙" 粘合之后保留或不保留在原位置中)将减少流动哚声以及泄漏或腐蚀 的风除，并且使得可以采用更高的加热器湿度，其还导致更高的传感 器湿度以及减少的偏移.应注棄，本文所使用的术语"粘合"通常是 指与导线接头(如FWB)的电接触，术语"固定"通常是指机械闺定 元件及其工艺.
在现有技术的设备和系统中， 一些公司，例如Unit Instrument, Emerson Inc.和其它公司，已销售基于热流量传感器的具有肉眼可见的 不锈钢芯管的质重流量控制器十年了.通常，这些设备的特征在于以 导线棘绕在铁芯管周围的形式存在的加热器和传感元件.然而，这种 制速方法将生产大的、反应仗并昂责的传感器，且通常是一个效率低 的解决方法.
包括困2和3描绘的全部特征的流量传感器可这样设计，尤其是 芯管的直径减少了，从而得到更有利的表面与容积的比例.例如，在 困2所示的实施方案中，约0.061英寸外径的Teflon⑧管(即通常用作 导线绝緣的那种)可在传感器芯片116上橫截地穿过"澄清塑料"流 动通道Ul.然后，环氧树脂或RTV都可通过通向芯片区域的注射孔 被注射进去，直至过量溢出为止，同时未密封的氣化存衬底与流动通 道棋块的交界面仍然处在真空下，使其中被困的气泡最小化.
根据本发明的另一实施方案，可以采用另一种制造工艺，其中通 常将过量的粘合刑在粘合之前涂教于要粘合的各个部件上，然后排 气，从而使各部件结合到一起，同时将过量粘合剂从粘合表面推挤出 来.如果需要的话，在粘合刑闺化后，Teflon吸芯管可被轻松移走.传 感元件和引入的导电的水性盐溶液之间电阻的測重所示的电阻在最初 的》200MO到几天之后移走Teflon⑧管之后的》30MO之间.如果将 管保留在原位，則没有測量到降解或电泄漏.
困4描绘了根据本发明一个实施方案的曲线田200,显示在室温下 流量传感器与盐水的性能.展示困4仅旨在举例说明和启发，因而不 应被认为是对本发明的限制.曲线田200显示了被測流量传感器的输 出，其是针对不同流量通道构型的流量进行的，并且获得了加热器的温度值.如曲&困200所示，低于0.5nL/s的流重对于内径只有lS0p m的较小芯管来说是可測量的.在这些实例中，哚声水平可以大约在l mV的范围内，对此在室温下没有对于波动的补偿.本领域技术人员可 以理解的是，曲线困200显示了零输出时的流量速率的数据.闳而曲 线困200大体上困解芯管的较低壁厚度(WT)和较离热导率材料的有 利影响，其可増加灵敏度和流重范田.可用于本发明一个实施方案的 高热导率材料的实例是Pyrex .(注意，Pyre^S)是Corning Glass Works Corporation of Corning, New York 14831的注册商标) 在此无 需再对田4进一步解幹.
田5显示了可根据本发明另一实施方案运行的流量传感器300的 前視田.流量传感器300包括定位于传感芯片302上的芯管308的外表 面310和内表面312,所述传感芯片302具有FWBs306和304.
田6同样描绘了根据本发明一个实施方案的由流量传感器加热器 产生的温度场400的橫截面側梘闺，由此，在平面上仅距离中心25p m的无流动存在的加热器可被提高到例如离于环境100TC.困6大体上 困解了在靠近传感器芯片(即困5中传感器芯片302或田2中的芯片 U6)的溫度场的温度轮琳的有限元计算的结果，从而表明，只要流动 通道棋块的肇厚度可被选摔尽可能地大，例如250則甚至于厶 Th-6,5TC的等溫线也几乎不渗水，而且几乎不造成灵敏度的损失.使 用由较高热导率(例如约1W/(mK))材料制造的薄壁管已被证明是一 种有效的使灵敏度损失最小化的方法.
可以理解的是，可根振本发明对上述改进的传感器构型(即传感 器封装件)进行修饰.例如，可以由熟知SoA的本领域技术人员对麥 考电阻Rr (其没有在田6中示出)实施散热以达到对相关的加热器进 行适当的控制.如上所迷，根据本发明的所述设备，选择一个由具有
中等热导率的材料制成的薄但结实的芯管是另一个可采用的工艺.其 它变化和可选的实施方案将在下文中被进一步描述.
田7举例说明在流动通道主体或模块520(例如在界面中为约0.25 x0.25")中在Teflon 管下具有玻璃芯片510的流量传感器組件505的 截面端視困，其可根据本发明的另一实施方案实施，并且可使其尺寸 适合Honeywell流动通道外壳AWM720.如困7所示，芯片510可被 置于衬底508之上，所迷村底508可由氣化铝、玻璃或其它村底材科组成.芯片510可被构造为包括通过导线522和524与村底508接触的 FWB触点.芯管516的直径可为0.060英寸.另外，0.002英寸的壁厚 可以被用来检測<10至M000nL/min的水流量.较小的芯管514可被 插入柱512中的橫内，其代替芯管516并可被用于检測田4中所示的流 动，检測范围为例如0.03ML/min至3pL/min.应注意，所述柱512 通常被置于困7所示的棋块521之上.橫块512依次被里于衬底508 之上，
困8举例说明适用于恶劣环境中应用于大流动通道的传感器封装 件，其可根据本发明的一个实施方案运行.传感器芯片616可被闺定 于一个总管(如^T018 614或弁T05 612)并且通过导线617和619被电 连接到一个或多个连接杆上.传感器芯片可由膜610保护，从而取代 了使芯片表面暴露于通道中流动的流体达0.5"或以上，所述膜610可 由任意数量的单层或多层、有机或无机材料制成.薄膜610被应用于 传感元件，其中所述薄膜被使用时是薄的，从而实现了可靠的、灵敏 的、低噪声的、无污染的以及流动通遣可置换的测量.例如在一个实 施方案中，被应用于传感元件的薄膜厚度在约0.001荚寸至约0.010英 寸的闭区间范闺内.
应注意，虚拟管道606在困8中以虛线绘出.这个虚拟管道606 的直径例如可为约O.OGO英寸.如闺8所示，空隙602可填充有诸如环 氧的粘合刑.高分子膜610的底面604可被"蚀刻"以促进粘合.O 型环618可被置于环绕总管的底郜，从而使能够封闭住大通遣内的流 体.总管可通过巳知的闺定于大流动通道棋块608的工艺闺定，所迷 流动通道模块608在闺8中仅示出一角.
困9显示根据本发明的一个实施方案的具有小芯管918(如具有大 约0.014英寸外径和0.006英寸内径)的流重传感H组件的截面顶視困 901和底枧困900,所述小芯管918定位于流动通道棋块的壁906和908 中.应注意，顶枧困和底視困卯1和900在困9中由虚线卯3隔开.在 组装困9所示的结构的过程中，可用环氣树脂填充除芯管918以外的 所有空隙.推进元件910可被用于将芯管壁912和914压到传感器芯片 920上，从而使传感器芯片920和管壁914之间的任何孔隙最小化.这 一设计简化了如本文所述的小芯管(如困7所示的小芯管)组件的应 用.从而可以构造用于适用于恶劣环境的传感器封装件的简化并且有效的芯管结构，尤其考虑到市售的部件(如棋块壁卯6、 908和传感器 芯片920，其中壁906还可包含承栽有电路的衬底).
田10描绘了根据本发明的一个实施方案的流动通道棋块1U9组件 以及芯管1120的截面困1000和1001,田IOOO显示环氣粘合刑109处 于腹1008 (如Teflon逸带)之下，其可包住一个或多个FWBs.在困化 过程中以及在插入环氣树脂1009和1121以及組件之后，可将芯管1120 里于膜1008之上并用推进元件1002将其压到传感器芯片1130和村底 1006上.应注意，困10中的推进元件1002与困9中的推进元件910 相似.
通过限定煤1008没有粘合到衬底1006和传感器芯片1130上、也 没有粘合到环氣树脂1121和流动通道祺块1118上，从而可以使顶部和 底部两半在环氣树脂已固化后分开，然后同样可将膜移走.膜1008可 由例如Teflon⑧氣代聚合物或Aclar^形成.(注意，Aclar⑧是Allied Chemical Corporation of Morris Township, New Jersey的注册商标.) 由此可制造困IO所示的结构，由此可将精确组配的頂部和底部两半再 次组装，使得芯管1U0的表面与传感審芯片1130的传感表面接触.在 测量完成后，如困io所示的田1001中的组件的顶部半个可被丢弃(如
其可含有血液或其它生物流体)，而没有污染非一次应用的并且通常更
昂贵的具有传感器芯片U30的部分以反村底1006上的校准电路.
基于上迷内容，可以理解的是， 一些可选的传感器构型可根据本 发明运行，实现对于流体或"恶劣环境"传感芯片的电绝缘.例如， 用膜復盖"将被密封的"传感器芯片以检測流体流动或流体特性，所 述胜将高介电强度和化学惰性与疏水特性结合，所迷特性可以是无机 的或不是无机的，可被用于实现所述的电绝缘.
根据本发明公开的另一种对流体或"悉劣环境"传感器芯片实现 电绝缘的技术涉及将膜扩大和成形作为两绕芯片的导线接头的熔铸化 合物，从而使熔铸-密封刑-粘合刑(如环氣、RTV等)可以利用可 移出的铸芯(例如象代聚合物、玻璃或金属制的薄管或膜)来成形， 以可靠地提供最小绝缘，同时将传感性能(如由于减少漂移带来的高 倌号穗定性/精确性、更低的噪声、更长的使用寿命等)最大化.在这 一实施方案中，管状棋制芯管可在熔铸后保留在原位作为绝缘.从而 根据本发明的流量传感器本身可以被暴露于流体，这是因为芯管(即
17芯流管)可以在使用其模制流动通道后被移走.或者，如果芯管仍保 留在原位，則流重传感器也可暴露于流体.这样芯管可以包括可直換 的流管，
另外，迅速进行熔铸可以制造可置換的流管(如用于血液或化学 分析)，从而不置換校准传感器及其电子器件.另外，可以在传感器芯 片的位置处提供芯管横截面的收缩(如麥见田1)，从而可以在最高流 动速度(和信号)处实现性能表佳化，并控制压降(即，使整个厶P 最小化)
另外，所述管和平面衬底可被一平面提取代(如20-100nm厚 Teflon ),包裹或收缩包围住一个总管，例如TOS或T018,然后用困 8所示的0型环密封.最后，如前所述，使麥考电阻Rr散热，使得它 不会升溫并且不会意外地使加热器温度过髙而使可被用于对流体或 "恶劣环境"传感器芯片实现电绝缘的流体沸腾.例如可以使用小的 金属热导体，其可用环氧树脂固定到Rr上，并在远离加热器电阻Rh 的方向上增加热交換表面.本发明的另一方面涉及流动通道在传感器 芯片上对准.采用产生定位通道的对准层提供了用于实现对"恶劣环 境"传感器芯片的电绝缘的另一种工艺.
虽然可以使用多种不同材料来制造流体流重传感器，材料的选择 会大大地影响传感器的性能.适合的传感器村底材料具有相对低的热 导率.低热导芈对于保持传感器的灵敏度而言是重要的.具有相对低 的热导率，呈现给各种传感元件的所有加热/冷却作用都主要地是由被 检測的流体造成的.另外声明，保证热量不会穿过衬底过度传输而造 成信号短路是重要的.
除上迷参考的热特征外，非常需要整个流重传感器是化学情性 的、防腐蚀的、高湿穗定的、电绝缘的并且生物相容的.该传感器的 特征在于平面的頂部表面瘦盖于加热器和传感器元件以提供适宜的电 绝缘.传感器的上表面可被钝化.加热器和传感吝元件被嵌入或黏附 于村底或棋.传感器可被构造成包括一个或多个前端导线接头和/或穿 过晶片的触点.穿过晶片的互连消除了对接合导线的需要.选摔具有 相对低热导率的材料制造衬底，从而消除不期望的热信号短路的可能 性.例如，制造衬底可使用各种玻璃材料、硅、氣化鋁、石英、陶瓷、 聚合物、金属或这些材料的组合.如困11A和B所示，传感器2010包括衬底2020、传感元件2070、 形成于对准层中的导向元件2030、由导向元件2030限定的流动通道 2040、以及用于限定流动通道延伸部分2080、 2081的棋制元件20S0. 村底2020具有切入上表面以适应棋制元件20S0的缺口 2060，使流动 通道2040与传感元件2070对准，所述传感元件2070包括加热器2090 和热传感器20100、 20101.村底2020可以是任何常規用于传感器的材 料，包括硅、陶瓷、金属、玻璃(例如Pyrex⑧)、或石英.
流体流动珞径由田IIB中的箭头所指示，在使用导向元件2031限 定流动通道2040时，其精确地与困11A和11B中所示的传感器2010 中的传感元件2070对准.该对准层是沉积于整个晶片上的聚合物材 料，所述晶片上含有多个以一定棋式排列的传感元件2070.在一个实 施方隶中，该高聚物是阳性抗蚀刑，例如为聚(甲基丙雄酸甲基麻) (PMMA).在另一个实施方案中，该聚合物是一种基于环氧树脂的阴 性抗蚀刑. 一个这种阻抗为SU-8，其对UV射线敏感，并且在显影后 热穗定和化学穗定.遮蔽对准层，通过光刻法形成导向元件2030.
导向元件2030被置于与传感元件相邻，其用来引流或使流动通道 与每个传感元件对准.在一个实施方案中，如田17所示，单个导向元 件206S0被里于与传感元件20670相邻，具有流动通道20680的棋制元 件206S0被直于流动元件之上，使流动通道20680与传感元件20670 对准.在另一个实施方案中，对准层被遮蔽，使得导向元件产生具有 与传感元件对准的垂直壁的通道.在一个实施方案中，如田UA和UB 所示，对准层被遮蔽以在传感元件2070的任意一側构造导向元件 2030.在这个实施方案中，导向元件2030形成了用作流动路径的流动 通道2(M0.在另一实施方案中，如闺13-16所示，导向元件形成其中 放置了流管20285 (困13)、棋制元件20350、 20450 (困14、 15)、或 棋制元件20SS0和流管20580两者(困16)的定位通遣20240、 20340、 20440、 20S40.流管和模制元件在这些实施方案中作为流动路径，
在另一个实施方案中，衬底是一个砝晶片，并且采用例如深度反 应性离于蚀刻(DRIE)的工序来蚀刻导向元件.在另一实施方案中， 导向元件是由KOH和水的各向异性蚀刻形成的V型凹橫.也可以使 用具有由掺杂了防蚀刻的硼的硅构成的平的底部的截断的V型槽，所 述底部表初形成于晶膜生长的硅层的下方.形成与传感元件精确对准相邻的导向元件同时加工处理仍然在晶 片水平上，使得能够制得多个具有相同对准的流动路径的传感器.晶 片被切成羊个传感器，并且棋制元件或流管可被置于导向元件上，以 提供与传感元件精确对准的流体流动通遣.
在困11A和UB所示的传感審中，导向元件2030限定流动通道 2040,其同样是流动路径.衬底2020形成流动路径的底部，导向元件 2030形成流动路径的壁，棋制元件2050形成流动路径的顶部.棋制元 件2050包括流动路径的延伸部分2080、 2081,其与流动通道2040的 末端连接，从而提供与流体系统的接触表面.可用粘合刑将棋制元件 2050扭附于衬底2020.导向元件2030提供防止粘合刑移出到流动路径 中或传感元件上的屏陣.在该实施方案中，可以通过最少的晶片后处 理工艺(post - wafer processing)制得具有一致精确对准的流动通道的
多个传感器.
传感器的另一种实施方案示于困12中.衬底20120具有传感元件 20170.羊个摘田形导向元件20130形成于对准层中，并且限定与传感 元件对准的流动通道20140.棋制元件20150被构造成与导向元件20130 配合并形成流动通遣20140的顶部.棋制元件201S0包括流动通道的延 伸部分20180、 20181,其与流动通道20140的末端在一转角处连接， 并提供与流体系统的交界面.在一些实施方案中，流动通道的延伸部 分20180、 20181具有相同的尺寸.在另一些实施方案中，这两个流动 通道的延伸部分20180、 20181尺寸不同.例如，流动通道的延伸部分 可具有不同的内径以适应内置有流量传感器的较大的流体流动系统中 的管道或流动路径.在流动路径中具有一个或多个转角的传感器中， 传感元件20170被置于距离最后一个上游转角的距离为大于或等于十 倍于流动通道直径的位置上.这一间距使得在由所述转角造成的流体 中的淌流在流体流经传感元件之前被消散.
在田IIA、 11B和12中所示的流童传感器的实施方案是非隔离的 传感器.流体流动路径被直接置于传感元件2070、 20170上，并且与 衬底2020、 20U0在底部结合，与导向元件2030、 20130在其側面结合， 与模制元件20S0、 20150在其上部结合.田13A、 13B和14-M中所 示的流量传感器是隔离的传感器.闺13A和13B中所示的流重传感器10210包括衬底20220、用于 限定导向元件20230的对准层(其在传感元件之上形成了定位通道 20240)、包括流动通道的延伸部分20280、 20281的棋制元件20250、 流管20285和益20200.导向元件20230精确地使定位通道20240与传 感元件20270对准，并使模制元件202S0和流管20280与传感元件20270 对准.棋制元件20250为流管20285提供了額外的支撑.羞20200用来 保持流管20285与传感无件20270接触.流管20285在传感元件20270 上提供隔离的流动路径.
流管20285具有壁厚度，其隔开了传感器的表面以先与流经流管 的流体的直接接触，隔开距离相当于壁厚度，从而实现传感器对流体 流动变化的退敏化，并且保护传感器不受一般被称为"悉劣环境"的 影响.恶劣环境可以包括受污染的、脏的、冷凝的、廣蚀性的、放射 性的流体等.同样包括在内的是可以使装置过热、遣留沉积物、或冻 结的流体.流管的界面可以是圃柱形的、多边形的、椭圃形的等.在 一些实施方案中，流管20285是可置換的，提供可重复用于多个污染 的流体(如血液》试样的传感器.为了更换流管20285,将羞20200移 开，用新的流管置換用过的流管，再将蓋归位.另外，与传感器接触
的这种壁厚度根振需要将高介电强度和化学精性与诸如疏水、亲水和 两亲的特性结合起来.可以使用无机或有机材料来实现这些特性.
在一些实施方案中，盖20200包括突出部分2020S,其尺寸为向下 延伸以支撑较小的流管20285与传感元件20270接触.棋制元件20250 与蓋20200的尺寸可被逸择，以提供对于各种尺寸的流管20285的穗定 性.这样，多个从单个晶片切割得到的具有相同尺寸的定位通道20240 的传感器，可以与不同尺寸的流管2028S —起被使用.另外，棋制元 件可延伸到定位通道20240中，以提供用于接收小直径流管2028S的较 窄通遣.可以用粘合剂将模制元件黏附于衬底20220和羞20200.导向 元件20230提供了用于防止粘合刑溢出到流动路径中或传感元件上的 屏障.
管20285、模制元件20250和盖20200可由玻璃(例如Pyrex )、 石英玻璃、石荚、蓝宝石、陶瓷、环氧树脂、 一种或多种聚合物(如 PEEK (聚醚醚拥)、PTFE (聚四象乙蜂))、或Teflon⑧、或金属(例 如不锈钢)制造.不同类型的玻璃的混合物或不同聚合物的混合物也可被用于制造管加28S、棋制元件202S0和羞20200.不铢钢流管20285 可以被连接到具有热传遂糊剂或流体的装置.可在管20285和棋制元 件20250和/或村底20220之间的接合点加油以増加热传遲.
在田14中示出隔离的传感審的另一个实施方案.形成于导向元件 20330之间的定位通道20340比衬底20320上的传感元件20370宽.棋 制元件20350在导向元件20M0上延伸，并且形成在定位通道20340 内配合的流动通道20380的底部和倒面.羞20300形成流动通道20380 的顶部.在一个实施方案中，模制元件20350具有流动通道底部203S2, 该底部203邻具有与传感元件20370接触的薄区域20355.剩余的流动 通道底部203S2与衬底20320间隔开，形成气袋以减少热信号的损失.
具有不同尺寸的流动通道20380的传感器可通过使用具有不同尺 寸的流动通道20380的棋制元件20350由同 一晶片制得.在一些实施方 案中，棋制元件20350是可直換的且可脊换的.羞2300也可是可置换 的.另外，益20300可具有延伸到流动通道20380中的突出部分2030S 以改变流动通道20380的尺寸.如困15中所示，穿过流动通道20480 延伸的具有突出部分20405的羞20400降低了流动通道20480的高度和 整个尺寸.在棋制元件20450的外部和定位通道20440的内部之间的交 界面提供了流动路径与传感元件的精确对准，与流动通道20480的内 部尺寸无关.
如田16所示，在另一实施方案中，流管20S8S被置于祺制元件 20S50的流动通道底部20SS2中的薄区域2055S之上.流管2058S形成 流动通道20S80.通过导向元件20530使棋制元件20SS0与传感元件 20570对准.益20S00接触流管20S85的顶部，并保持流管2058S在原 位.在一些实施方案中，还使用粘合刑来保持流管20S8S在适当位置. 在一个实施方案中，流管20S85是可里抶的且可替换的.这一实施方 案尤其适于分析毒性的、席蚀性的、危除的、污染的流体等.
田17中示出了另一个隔离流量传感器的实施方案. 一个对准层被 沉积于衬底20620之上，并且单个导向元件20630被形成于对准层中. 导向元件20630与衬底20620上的传感元件20670相邻.棋制元件20650 具有第一倒面20652和第二側面20654，并且在其间放置流动通遣 20680，使笫一側面206S2延伸到导向元件20630上，以使流动通道 20680与传感元件20630对准.盖20600形成流动通道20680的顶部.在一个实施方案中，棋制元件206S0具有流通通道底部20652，该底部 中有与传感元件20670接触的薄区城20655.在一些实施方案中，剩余 的流动通道底部20652与衬底20620被间隔开来，形成气袋20661以减 少热倌号的损失.
田18描绘了困解根据本发明的一个实施方案，在室溫下流量传感 器针对盐水时的性能的曲线田.闺18指示可以得到针对几个流动通道 构型測得的流重传感器输出量和加热審的湿度伹.如曲线田中所田解 的，对于内径仅为150pm的较小芯管可測量的流量为低于0.5m L/min.在这些实例中，噪声水平在约lmV范闺内，对此无需对室温 下的波动进行补偿.本领域技术人贝在此可以理解，该曲线闺显示了 收集达到零输出时的流动速率的数据.因而田18从而一般性地田解了 对于芯管而言较低的蟹厚度(WT)和较高的热导率的有利影响，这种 有利影响提髙了灵敏度和流责范闺. 一种可与本发明的一个实施方案 相关联使用的较高热导率材料的实例是Pyrex .(注意，Pyrex逸是 Coming Glass Works Corporation of Corning, New Yorkl4831的注册商 标.)
困19描绘了一个曲线田，其田解在加油和不加油的Pyrex⑧徵砖上
使用不锈钢流管的流重传感器的性能.该不锈钢流管具有的内径为 0.004英寸，外径为0.008英寸.水被用作流体.如曲线田所示，将油
滴加到流管和村底之间的接合点促进了热传遲并使信号提升了约两番.
本发明中公开的流重传感器封装件提供了多个相对于现有技术的 流体流f传感器封装方法的优点.例如，应用可靠地控制绝缘层的厚 度、棋制元件或流管可消除电泄漏和电短路的风险.这个可控制的厚 度还实现了将更大的电压应用于传感器的加热元件，从而实现更髙的 加热器温度，并因此导致更大的输出信号，降低了传感器和电偏移的 影响，并且不会使流体沸腾.定位于芯片上的隔离的流重传感器在削 减了流动噪声的同时提供了上述益处，包括消除流体泄漏或腐蚀的风 險，并且另外提供了对芯片触点的电铯緣.另外，隔离的流动通道可 提供"纯净的"、无污染的环境以保持最大的流体清洁度.
因而，根据本发明所描迷的内容，可以构造一个传感器，其通常 包括形成于用于检測流体流动的传感器芯片上的流动路径，其中流动
23路径中的流体环绕传感器芯片.或者，传感器芯片可通过流管或棋制 元件与流动路径隔离，所述流管或棋制元件可为传感器芯片提供电绝 缘和防腐作用、降低流动噪声、基本上消除流体泄漏的风险和保持流 体超纯净并且无污染，同时提高了结构完整性以由传感器芯片进行热 重測量.这样一个隔离构型的使用也可保护传感器防止腐蚀、放射性 或细菌污染，以及防止沉积、过热或冻结.这样一个隔离构型还使流 管和/或棋制元件是可分离的并且是可置换的，而不需要替换较昂责的 传感器芯片以及与之相关的电子件.
通过形成定位通道的对准层使流动路径与传感器芯片精确对准. 定位通道可以晶片水平在衬底上形成，提供便宜的、有效的制造具有 同样对准的流动路径的多个传感器的方法.
本发明可用于葡萄糖监控、芯片上的实验、葯物速送、细胞计数、 透析、灌注和其它应用.另外，本发明适用于橄流体和需要测量液体、 冷凝空气或被污染空气的流量传感应用.
本发明在此提供的实施方案和实施例用于最好地解幹本发明及其 实际应用，从而使本领域技术人员制造和使用本发明.然而，本领域 技术人员能够理解，介绍前迷说明书和实施例的目的仅在于说明和举 例.本发明的其它变化和修饰对于本领城技术人员是显而易见的，所 附权利要求书的目的在于復盖这些变化和修饰.所述说明书无意穷举 或限制本发明的范围.在不偏离权利要求书范田的教导下可做出多种 修饰和改变.可以理解的是，本发明的使用可包括具有不同特征的成 分.将通过所附的权利要求书来限定本发明的范闺，其在各个方面提 供可充分理解的等同情况.
权利要求
1.一种传感器，其包含用于检测至少一种流体特性的传感装置；被设置用于引导流体在传感装置上流动的流动通道对准装置；用于引导流体流入所述流动通道对准装置中的流动导向装置；以及；被设置于流动通道对准装置上的盖。
2. 权利要求i的传感器，其中所述的传感装置包括加热元件。
3. 权利要求2的传感器，其中所述的传感装置包括至少一个热传 感元件。
4. 权利要求1的传感器，其中所述的流动通道对准装置包括形成 流动通道壁的聚合物层.
5. 权利要求4的传感器，其中所述的聚合物是光致抗蚀刑.
6. 权利要求5的传感器，其中所述的抗蚀剂是聚甲基丙烯酸甲基酯.
7. 权利要求5的流量传感器，其中所述的抗蚀剂是SU-8。
全文摘要
本发明提供了一种具有衬底的流量传感器，所述衬底具有传感元件(2070)以及与传感元件对准的流动通道(2040)。该传感元件检测流体的至少一种特性。通过在对准层中形成的一个或多个导向元件(2030)对准流动通道。由于以晶片水平提供导向元件，使得跨越传感区域的流动通道是被准确地和精确地对准，使在多个流量传感器中得到可靠、低成本且一致的结果变得容易。该流量传感器适于在恶劣的环境中使用。
文档编号G01N33/00GK101614570SQ200910164630
公开日2009年12月30日 申请日期2005年8月31日 优先权日2004年8月31日
发明者A·帕马纳布汉, M·G·马基尼, U·邦纳 申请人:霍尼韦尔国际公司