，图3a中的实施方式示出了根据本发明的仅具有小侵入性的WFS的封装结 构。热流传感器的传感器元件1的平坦侧被极薄的保护层6覆盖，并借助导热的粘合剂15 与导热元件8、9连接。
[0027] 极薄的保护层的有利的材料是保护漆，例如丙締酸漆、环氧树脂或娃基粘合剂，其 能够利用浸漆覆层、旋转覆层或喷射覆层被施涂在热流传感器1的平坦侧上。陶瓷，特别 是AL203,也同样是合适的材料，其通过侣的喷涂、蒸发和随后的阳极氧化或通过"原子层沉 积"被施涂在传感器元件1的平坦侧上。能够通过非常稳定的有机分子（例如聚对二甲苯） 的蒸发而被施涂的覆层，是良好的保护层6的另一种可能性。保护层6还可W由导热的丙 締酸漆、环氧树脂或娃基粘合剂构成。
[0028] 保护层6应当具有小于20ym、优选小于10ym、并且特别优选地小于7ym的厚 度。
[0029] 导热元件8、9可W由化、411、口山41^、513、钢或其他金属组成，或同样由陶瓷或石墨 构成，或是该些材料的任一组合。
[0030] 如在图3b的实施方式中所示，导热元件8、9可W被功能性地覆层（层18)。该功 能性可W例如是强烈吸收波长范围为0. 2ym至10. 6ym的电磁福射的层，或设有生物分子 或生物细胞，例如设有抗体的层。
[0031] 导热元件8、9可W被实施为，其超过传感器元件1的尺寸，并具有高的热容量。
[0032] 导热元件8、9可W进一步被实施为，使得其被分为多个平坦的段。由此，总热流被 分配在该些段上。在具有不均匀的流量的应用中，该对于局部分析热流是有利的。
[0033] 将导热元件8、9固定在传感器元件1的上侧和下侧的粘合层15由粘合剂组成，并 具有小于100 ym、优选小于30 ym、并且特别优选小于20 ym的厚度。优选地，该粘合层15 由基于环氧化物、丙締酸、娃、PMMA、PDMS等的粘合剂组成，并且还可W由与极薄的保护层相 同的材料组成。粘合层15可W通过例如喷射覆层法、浸漆法、层压法等被施涂到导热元件 8、9上和/或传感器1的面上。
[0034] 图3c示出了一种实施方式，在其中n型热电材料3和P型热电材料4呈热柱的形 式分别被引导穿过基体2的聚合物膜，嵌入基体2中，在此热柱3、4的朝向冷侧和热侧的端 面不被基体2包围。
[00巧]热流传感器的其他元件设置在两个热边界面之间。在基体2中，呈彼此平行并相 对于边界面垂直对齐的柱（热柱）的形式的n型热电材料3或P型热电材料4位于包络材 料（册llmaterial)中。在大多数情况下（串联），热柱3、4 W交替的顺序（P型柱和n型柱 交错）设置或者说嵌入在基体2中。每个热柱3、4在两个热边界面之间既是电连接，还是 热连接。根据应用需要，在该热柱3、4的端侧上，即在朝向热边界面的那侧上，借助电线路 连接5被电串联或并联。在串联的情况下，电线路连接5总是移位一定位置地将柱3与柱 4连接。
[0036] 基体2可W由例如PI、PET、PES、P邸K的合成材料（塑料材料）组成，但还可W由 玻璃、Si、Si化、PCB材料或其他组成。
[0037] 在此，热电活性材料可W由化、Ni、康铜（一种化和Ni的合金）或例如BisTes、 SbTe、訊BiTe、Se、Bi、Te、Cu、Ni、訊Bi、ZnBi、aiTe、化訊等的其他热电活性材料组成。
[0038] 图3d示出了一种实施方式，其中至少一个热柱3、4是中空的。在中空柱的情况下、 在该些实施方式中，内部的、朝向空腔的一侧被极薄的保护层6覆盖，或空腔完全被该保护 层填满。为了进一步降低侵入性，可W将导热的、但电绝缘的粘合剂（例如导热粘合剂）填 充到空腔中。
[003引附图标记列表[0040] 1传感器元件
[00川 2基体
[0042] 3 n型半导体
[0043] 4 P型半导体
[0044] 5线路连接
[0045] 6电绝缘件
[0046] 7聚酷亚胺化apton)
[0047] 8导热元件冷侧
[0048] 9导热元件热侧 [004引10康铜
[0050] 11铜
[0051] 12热流传感器
[005引 13热流【W】
[0053] 14 空气
[0054] 15导热粘合剂
[00对 16测量对象（壁）
[0056] 17传感器线缆
[0057] 18功能层
[005引 T1热侧的温度
[005引 T2冷侧的温度
【主权项】
1. 一种热流传感器，包括有源传感器元件，所述传感器元件在冷侧上和在热侧上分别 设有高导热能力的导热元件（8、9)，其特征在于，所述传感器元件（1)被极薄的、电绝缘性 强的、化学惰性的、并且附着性强的保护层（6)覆盖或被所述保护层包围，并由此具有低侵 入性。2. 根据权利要求1所述的热流传感器，其特征在于，所述导热元件（8、9)相对于热流 (13)成直角地被粘附在所述传感器元件（1)的保护层（6)上。3. 根据权利要求2所述的热流传感器，其特征在于，所述导热元件（8、9)借助粘合剂 (15)的极薄的层被粘附。4. 根据权利要求3所述的热流传感器，其中，所述粘合剂（15)由与极薄的所述保护层 相同的材料组成。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的热流传感器，其特征在于，所述传感器元件（1) 的传感器活性材料被设置在基体（2)的通孔中。6. 根据权利要求5所述的热流传感器，其特征在于，所述基体（2)是膜。7. 根据权利要求1至6中任一项所述的热流传感器，其特征在于，至少一个热柱内部是 中空的。8. 根据权利要求7所述的热流传感器，其特征在于，中空的所述热柱的内壁被极薄的 保护层覆盖，或中空的所述热柱的内壁完全地被所述保护层的材料或其他电绝缘的材料填 充。9. 根据权利要求1至8中任一项所述的热流传感器，其特征在于，所述保护层的厚度为 0? I y m至20 y m，优选为0? 1至10 y m，并且还更优选为0? 1至7 y m。10. 根据权利要求1至9中任一项所述的热流传感器，其特征在于，所述保护层（6)由 保护漆、环氧化物、硅或陶瓷构成。11. 根据权利要求1至10中任一项所述的热流传感器，其特征在于，所述粘合剂的层厚 1?? I y m M 100 y m，5 y m M 30 y m。12. 根据权利要求1至11中任一项所述的热流传感器，其特征在于，所述导热元件（8、 9)由Cu、Au、PcU AU Sb、钢或其他金属组成，或由陶瓷或石墨构成，或是这些材料的任一组 合。13. 根据权利要求1至12中任一项所述的热流传感器，其特征在于，所述导热元件被功 能层（18)覆盖。14. 根据权利要求13所述的热流传感器，其中，所述功能层（18)强烈吸收波长范围为 0? I y m至10. 6 ym、特别优选0? 1至0? 4 ym和/或L 5至10. 6 ym的电磁福射。15. 根据权利要求13所述的热流传感器，其中，所述功能层（18)由生物分子或生物细 胞构成。16. 根据权利要求1至15中任一项所述的热流传感器，其中，所述导热元件（8、9)被实 施为，使得所述导热元件超过所述传感器元件（1)的尺寸，并具有高的热容量。17. 根据权利要求1至16中任一项所述的热流传感器，其中，所述导热元件（8、9)被分 成多个平坦的段。
【专利摘要】本发明涉及一种热流传感器(WFS)及其应用，所述热流传感器应当具有尽可能小的侵入性，并且仍然足够结实，以满足各种应用的要求。在此，热流传感器包括有源传感器元件，该传感器元件在冷侧上和在热侧上设有高导热能力的导热元件(8、9)，其中，该传感器元件(1)被极薄的、电绝缘性强的、化学惰性的、并且附着性强的保护层(6)覆盖或被所述保护层包围。
【IPC分类】G01K17/20, G01K17/00, G01J5/10
【公开号】CN104884917
【申请号】CN201380067834
【发明人】L·杜勒尔, T·赫博翎, E·施威特尔, W·格拉茨, P·施泰因
【申请人】格林泰戈股份有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年12月23日
【公告号】EP2938980A2, US20150308906, WO2014102242A2, WO2014102242A3