流量传感器、流量传感器组件及电子设备的制作方法

1.本技术涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种流量传感器、流量传感器组件及电子设备。


背景技术：

2.随着电子技术的迅速发展，流量检测或差压检测被广泛应用在各种类型的电子设备上。目前差压传感器有两类，一类基于压力敏感原理的差压传感器，此类技术已经成熟而且运用较广，但其零点稳定性差，零点容易漂移，精度与分辨率不佳，对测量超低差压运用，如在电子烟中测量低于500pa的差压，存在测量精度差的问题。另外一种是基于热式流体流量原理的差压传感器，该方案具有较高的测量精度，但封装尺寸大以及功耗大，不便于安装在电子烟类的小尺寸电子设备中，且不适合用于需要长期待机的电子设备。


技术实现要素：

3.为解决上述至少一个技术问题，本技术的目的在于提供一种流量传感器、流量传感器组件及电子设备，有利于降低功耗，适合用于需要长期待机的电子设备。
4.为了实现上述目的，本技术提供的技术方案包括：
5.第一方面，提供一种流量传感器，包括第一温度检测单元、第二温度检测单元、加热单元、差压检测单元以及感测区域，所述第一温度检测单元、所述第二温度检测单元、所述加热单元和所述差压检测单元均对应于所述感测区域设置，所述第一温度检测单元和所述第二温度检测单元相互间隔，且所述加热单元位于所述第一温度检测单元和所述第二温度检测单元之间，所述差压检测单元位于所述第一温度检测单元和所述第二温度检测单元的外侧，所述流量传感器还包括流体通道，或者，所述流量传感器与流体通道相配合，流体通过所述流体通道时，在所述流体通道的限制下流经所述感测区域。
6.差压检测单元为一种功耗低于加热单元的电子元器件。差压检测单元可以初步检测是否有流体流经感测区域。在没有流体流经感测区域时，加热单元不运行以降低功耗。在有流体流经感测区域时，差压检测单元检测到流体流经感测区域输出目标电信号，加热单元基于目标电信号受控启动加热。由于差压检测单元位于第一温度检测单元和第二温度检测单元的外侧，因此，在差压检测单元检测到流体流动时，可以确保流体流经第一温度检测单元和第二温度检测单元，然后，利用第一温度检测单元和第二温度检测单元进行流体特性的高精度检测。如此，能改善加热单元在没有流体流动时仍然需要持续加热导致功耗大的问题，从而能兼顾对流体特性进行高精度、低功耗的检测。
7.在其中一个实施例中，所述流量传感器还包括绝缘层，所述第一温度检测单元、所述第二温度检测单元、所述加热单元和所述差压检测单元均设置于所述绝缘层。
8.在其中一个实施例中，所述流量传感器还设置有空腔，所述绝缘层位于所述流体通道和所述空腔之间，所述空腔与周围环境或外界连通。
9.在其中一个实施例中，所述差压检测单元是压阻式检测单元或压电式检测单元。
10.在其中一个实施例中，所述流量传感器包括第一硅片和第二硅片，所述第一硅片和所述第二硅片堆叠、键合后形成一主体，且所述第一硅片和所述第二硅片之间的间隙构成所述流体通道。
11.在其中一个实施例中，所述第一硅片和所述第二硅片构成的所述主体上设置有第一通道和第二通道，所述第一通道及所述第二通道分别与所述流体通道的两端连通，所述第一通道及所述第二通道还均与周围环境或外界连通。
12.在其中一个实施例中，所述流体通道沿水平方向延伸，所述第一通道和所述第二通道的延伸方向垂直于所述流体通道的延伸方向。
13.在其中一个实施例中，在所述第一硅片和/或所述第二硅片上开设有集尘槽，所述集尘槽的开口朝向所述流体通道，且所述集尘槽位于所述第一通道和所述流体通道的连接处，和/或所述第二通道和所述流体通道的连接处。
14.第二方面，提供一种流量传感器组件，包括上述任一项所述的流量传感器，还包括处理器，所述第一温度检测单元、所述第二温度检测单元、所述加热单元和所述差压检测单元均与所述处理器连接。
15.第三方面，提供一种电子设备，包括上述所述的流量传感器组件，还包括受控模块。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
17.图1为本技术实施例1提供的流量传感器组件的结构示意图之一。
18.图2为本技术实施例1提供的流量传感器组件的结构示意图之二。
19.图3a为本技术实施例1提供的流量传感器组件的结构示意图之三。
20.图3b为图3a所示的流量传感器组件的爆炸示意图。
21.图4为本技术实施例1提供的流量传感器组件的结构示意图之四。
22.图5为图4中的a-a面的剖视图之一。
23.图6为图4所示的流量传感器组件在设置有差压检测单元之后的a-a面的剖视图。
24.图7为图4所示的流量传感器组件在设置有防水透气膜之后的a-a面的剖视图。
25.图8为本技术实施例1提供的流量传感器中的感测区域上设置的电子元器件的分布示意图之一。
26.图9为本技术实施例1提供的流量传感器中的感测区域上设置的电子元器件的分布示意图之二。
27.图10为本技术实施例1提供的流量传感器组件与受控模块的连接示意图。
28.图11为本技术实施例2提供的流量传感器的结构示意图之一。
29.图12为本技术实施例2提供的流量传感器中的感测区域上设置的电子元器件的分布示意图。
30.图13为本技术实施例2提供的流量传感器的结构示意图之二。
31.图14为本技术实施例2提供的流量传感器的结构示意图之三。
32.图15为本技术实施例2提供的流量传感器的结构示意图之四。
33.图16为本技术实施例2提供的流量传感器的结构示意图之五。
34.图17为本技术实施例2提供的流量传感器的结构示意图之六。
35.图标：100-流量传感器组件；110，210-流量传感器；111，211-第一温度检测单元；112，212-第二温度检测单元；113，213-加热单元；114，214-感测区域；115，215-绝缘层；116-衬底；120-处理器；130-mos管；140-基板；141-第三通孔；150-受控模块；160-绝缘封装结构；161-沟槽；170-壳体；171-第一通孔；172-第二通孔；181-防水透气膜；182-防水透气膜；183-防水透气膜；190，290-差压检测单元；191-压电式检测单元；21-第一硅片；22-第二硅片；217-开口槽；31-第一通道；32-第二通道；33-集尘槽；34-空腔；41-封装基板；411-连通孔。
具体实施方式
36.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.实施例1
38.请参照图1-图5，本技术实施例1提供了一种流量传感器110，包括第一温度检测单元111、第二温度检测单元112、加热单元113以及感测区域114。第一温度检测单元111、第二温度检测单元112和加热单元113均对应于感测区域114设置，第一温度检测单元111和第二温度检测单元112相互间隔，且加热单元113位于第一温度检测单元111和第二温度检测单元112之间。流量传感器110与流体通道相配合。流体通过流体通道时，在流体通道的限制下流经感测区域114。加热单元113受控启动加热。
39.示例性地，流量传感器110的感测区域114可以为如图1所示的虚线方框的区域。
40.请结合图8，第一温度检测单元111及第二温度检测单元112与加热单元113之间的间距相同，或接近相同。加热单元113受控启动加热后，加热单元113周围温度升高。当流体通道内没有流体通过时，加热单元113周围的温度呈对称分布，第一温度检测单元111和第二温度检测单元112检测到相同的温度，即，第一温度检测单元111和第二温度检测单元112检测到的温度的温差为零。当流体通过流体通道时，可以吸收热量，使得温度降低，即，流体流动引起感测区域114产生温度梯度，第一温度检测单元111和第二温度检测单元112检测到的温度的温差不为零。
41.其中，图5中箭头所示流体流动方向仅为示例。可以理解地，流体流动方向可以为第一温度检测单元111指向第二温度检测单元112的方向，或者可以为第二温度检测单元112指向第一温度检测单元111的方向，可以根据实际情况灵活确定，只要能确保流体通道内在没有流体流动时，第一温度检测单元111及第二温度检测单元112所感测到的温度的温差为零，在有流体流动时，第一温度检测单元111及第二温度检测单元112所感测到的温度的温差不为零即可。
42.如此，根据第一温度检测单元111及第二温度检测单元112所感测到的温度的温差变化可以获得一个或多个流体特性信息。
43.具体地，当第一温度检测单元111及第二温度检测单元112所感测到的温度的温差
为零时，则表明流体通道内没有流体通过。当第一温度检测单元111及第二温度检测单元112所感测到的温度的温差不为零时，则表明流体通道内有流体通过。进一步地，可以将某一流动方向定义为目标流动方向，例如，将图5中箭头所示流体流动方向定义为目标流动方向。这样，当第一温度检测单元111所感测的温度和第二温度检测单元112所感测的温度的温差不为零且第一温度检测单元111所感测的温度低于第二温度检测单元112所感测到的温度时，则表明流体通道内有流体通过，且流体流动方向为目标流动方向，流体从第一温度检测单元111流向第二温度检测单元112。当第一温度检测单元111所感测的温度和第二温度检测单元112所感测的温度的温差不为零且第一温度检测单元111所感测的温度高于第二温度检测单元112所感测到的温度时，则表明流体通道内有流体通过，但流体流动方向为与目标流动方向相反的方向，流体从第二温度检测单元112流向第一温度检测单元111。另外，流体的流量和/或流速与温差大小呈正比，可以根据温差大小获得流量或者流速的变化趋势。
44.基于获得的一个或多个流体特性信息，可以生成一个或多个控制信号，可以是控制受控模块工作或停止工作，控制受控模块的工作电压(工作电流)，控制受控模块产生报警信息，或控制受控模块显示流体特性信息等。
45.请继续参照图5，在本实施例中，流量传感器110还包括绝缘层115。第一温度检测单元111、第二温度检测单元112及加热单元113均设置于绝缘层115。通过将第一温度检测单元111、第二温度检测单元112及加热单元113均设置于绝缘层115，使得第一温度检测单元111、第二温度检测单元112及加热单元113均不对外暴露，如此，有利于隔绝水或污染物的影响，提高第一温度检测单元111、第二温度检测单元112对环境温度检测的抗干扰能力。
46.在本实施例中，流量传感器110还包括衬底116。绝缘层115的边缘部位支撑于衬底116上。衬底116可以为中空的环形结构，即，衬底116内部形成有空腔。这样，加热单元113加热时，可以减少热传导，从而减少热量损失。
47.进一步地，空腔贯穿衬底116的下表面与周围环境或外界连通。加热单元113加热后会使绝缘层115下方的空腔中的空气膨胀，容易使绝缘层115上下差压增大，空腔与周围环境或外界连通可以避免绝缘层115上下两侧的流体通道和空腔因加热而形成差压。
48.请参照图6和图9，在本实施例中，流量传感器110还包括差压检测单元190。差压检测单元190对应于感测区域114设置。差压检测单元190检测到流体流经感测区域114时生成电信号，加热单元113基于该电信号受控启动加热。
49.在本实施例中，差压检测单元190为一种功耗低于加热单元113的电子元器件。例如，差压检测单元190可以为压阻式检测单元或压电式检测单元191。
50.在本实施例中，差压检测单元190可以初步检测是否有流体流经感测区域114。在没有流体流经感测区域114时，加热单元113不运行以降低功耗。在有流体流经感测区域114时，差压检测单元190检测到流体流经感测区域114输出目标电信号，加热单元113基于目标电信号受控启动加热，然后，利用第一温度检测单元111和第二温度检测单元112进行流体特性的高精度检测。如此，能改善加热单元113在没有流体流动时仍然需要持续加热导致功耗大的问题，从而能兼顾对流体特性进行高精度、低功耗的检测。
51.请再次参照图6，差压检测单元190可以设置在绝缘层115中，可以通过感测绝缘层115是否发生形变或应力变化，来判断是否有流体流经感测区域114。
52.具体地，若流体通道内没有流体流动，绝缘层115不会发生形变或不会产生应力变化。若流体通道内存在流体流动，会引起空腔与流体通道内的压强差发生变化，从而导致绝缘层115容易发生形变或产生应力变化。压阻式检测单元和压电式检测单元191均可以因绝缘层115的形变或应力变化，产生相应的电信号。如此，可以基于压阻式检测单元或压电式检测单元191所输出的电信号，来判断绝缘层115是否发生形变或应力变化，从而判断流体通道内是否存在流体流动。进一步地，加热单元113在流体通道内存在流体流动时受控启动加热，可使得加热单元113在需要时才启动工作，有效降低功耗。
53.请结合参照图6和图9，图9可以看作为在俯视视角下相应电子元器件在感测区域114上的分布示意图。压电式检测单元191可以呈环形结构，位于第一温度检测单元111和第二温度检测单元112的外侧且设置在绝缘层115。由于差压检测单元190位于第一温度检测111和第二温度检测单元112的外侧，因此，当差压检测单元190检测到感测区域114有流体时，可以确保流体流经第一温度检测单元111和第二温度检测单元112。
54.第一温度检测单元111和第二温度检测单元112可以为相同类型或不同类型的温度检测单元。其中，该温度检测单元可以是但不限于pn结温度传感器、对温度敏感的金属类的温度传感器、热敏电阻等。
55.加热单元113可以是但不限于加热金属条、加热金属丝、可以实现加热的pn结加热器、可以实现加热的多(单)晶硅重掺杂等。
56.压阻式检测单元可以是多晶硅压阻条，或单晶硅压阻条。例如，压阻式检测单元可以通过惠斯通电桥的方式部署。即，将惠斯通电桥中的电阻替换成本实施例中的压阻条，以形成压阻式检测单元。该压阻式检测单元可以在绝缘层115发生形变或出现应力变化时，导致阻值发生变化，从而改变输出的电流大小，可以将电流的改变视为目标电信号。
57.压电式检测单元191可以是但不限于压电薄膜传感器，或者为压电陶瓷(ptz，piezoelectric ceramics)传感器，可以在绝缘层115发生形变或出现应力变化的情况下，生成电信号。
58.请再次参照图1-图5，本技术实施例1还提供了一种流量传感器组件100，包括流量传感器110，还包括处理器120。处理器120用于处理根据第一温度检测单元111和第二温度检测单元112检测到的温度的温差变化生成的电信号，以用于指示一个或多个流体特性信息，和/或，用于产生一个或多个控制信号。
59.流量传感器110集成程度好，有利于电子设备小型化设计，流量传感器组件100可以设置于小尺寸的电子设备中，且能够实现高精度的流体特性检测，并根据检测到的流体特性，用于指示一个或多个流体特性信息，和/或，用于产生一个或多个控制信号。
60.例如，流量传感器组件100可以设置在电子烟中，具体地，设置在电子烟的吸嘴部位，可以理解地，也可以设置在与吸嘴部位流体连通的电子烟的通道中的任一位置。当流量传感器组件100运行时，加热单元113可以在通电后加热，使得加热单元113周围的温度升高。第一温度检测单元111和第二温度检测单元112可以感测环境温度。在用户没有通过吸嘴部位抽吸时，流体通道内没有流体通过，加热单元113周围的温度呈对称分布，第一温度检测单元111和第二温度检测单元112检测到的温度的温差为零。在用户通过吸嘴部位抽吸时，流体通道内有流体通过，第一温度检测单元111和第二温度检测单元112检测到的温度的温差不为零。在没有检测到用户的抽吸动作时，处理器120控制电子烟的加热模块不加热
或停止加热；在检测到用户有抽吸动作时，处理器120控制电子烟的加热模块开始加热，使得气溶胶形成基质(烟油、烟膏或烟叶)受热形成气溶胶，以供用户使用。
61.进一步地，还可以通过流体流向判断用户通过电子烟的吸嘴进行吸气还是吹气，对用户的抽吸动作做精确区分。若第一温度检测单元111所感测的温度高于第二温度检测单元112所感测的温度，则流体流向为：流体从第二温度检测单元112流向第一温度检测单元111。若第一温度检测单元111所感测的温度低于第二温度检测单元112所感测的温度，则流体流向为：流体从第一温度检测单元111流向第二温度检测单元112。基于此，在电子烟中，流量传感器组件100可以检测用户的吸气行为和吐气行为。吸气行为即为通过电子烟的吸嘴部位吸气；吐气行为即为用户通过电子烟的吸嘴部位吐气。
62.流量传感器组件100在检测到吸气行为时，才控制电子烟的加热模块开始加热；在检测到吐气行为时，加热模块不运行，或控制正在加热的加热模块停止运行，以停止加热。如此，可以提高检测用户吸烟行为的准确性，避免在用户吐气时加热模块继续加热而影响用户体验。另外，基于流量传感器组件100检测到的吸气或呼气行为还可以生成用于控制电子烟的报警模块的信号，在用户进行呼气行为时，控制报警模块发送报警信息，以指示用户吸烟行为不正确。
63.更进一步地，流体的流量和/或流速与温差大小呈正比，可以根据温差大小获得流量或者流速的变化趋势，由此，可以根据流量(流速)大小判断抽吸力度，从而调整加热模块的工作电压(工作电流)。
64.请参照图10，第一温度检测单元111、第二温度检测单元112均与处理器120连接，第一温度检测单元111及第二温度检测单元112可以将感测的温度数据发送至处理器120，处理器120由此可以处理根据第一温度检测单元和第二温度检测单元检测到的温度的温差变化生成的电信号，以用于指示一个或多个流体特性信息，和/或，用于产生一个或多个控制信号。
65.进一步地，加热单元113也与处理器120连接，处理器120可以控制加热单元113的运行状态，例如，处理器130可以控制加热单元113加热，或停止加热。
66.进一步地，差压检测单元190也与处理器120连接。差压检测单元190检测到有流体流经感测区域114时，生成电信号，并将电信号作为目标电信号输出至处理器120。处理器120在接收到目标电信号时，便可以确定有流体流经感测区域114，此时，便控制加热单元113开始运行，并加热。
67.请继续参照图10，流量传感器组件100还包括mos管130。通过mos管130控制受控模块150的有效电流值，mos管130用于作为受控模块150的控制开关。
68.mos管130可以为p型mos管，mos管130的栅极(gate，g)和源极(source，s)可以与处理器120的相应引脚连接。mos管130的漏极(drain，d)可以与受控模块150连接。mos管130的源极还可以与电源连接，电源可以用于为受控模块150供电。当然，电源还可以为其他模块供电，例如，可以为加热单元113、处理器120等模块供电。
69.如此，处理器120可以根据第一温度检测单元111及第二温度检测单元112感测的温度的温差变化，控制mos管130栅极的电平(指电压)大小，以实现对mos管130中的源极和漏极的导通或关断。另外，处理器120还可以通过调节mos管130的栅极电压来调整mos管130与受控模块150之间的电流大小。
70.可理解地，处理器120可以控制mos管130的源极和漏极周期性地导通、关断，以通过pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)实现对受控模块150的功率调整。通常而言，mos管130的源极和漏极在单个周期内导通的时长越长，受控模块150的有效电流值越大，受控模块150的运行功率也就越大。其中，有效电流值可以通过常规计算方式进行确定，这里不再赘述。温差是在加热单元113运行时且有流体流经流量传感器110的感测区域114时形成的，mos管130用于作为受控模块150的控制开关。
71.例如，当温差为零时，处理器120控制mos管130中的源极和漏极的关断，如此，可以使得受控模块150处于关断状态。当温差不为零时，处理器120控制mos管130中的源极和漏极导通，如此，可以使得受控模块150处于运行状态。其中，mos管130的类型及参数可以根据实际情况灵活选择，mos管130的工作方式为常规技术，这里不再赘述。
72.在其他实施方式中，处理器120可以直接调节mos管130栅极的电压，从而控制mos管130输出的电流大小，以实现对受控模块150的有效电流值的控制，无需通过周期性导通的时长来控制受控模块150的有效电流值。
73.请参照图1，流量传感器组件100还包括基板140，流量传感器110、处理器120和mos管130中的至少一个设置在基板上。在其中一个实施方式中，流量传感器110、处理器120和mos管130均设置在基板140上。
74.通过将流量传感器110、处理器120和mos管130集成在基板140上，以形成流量传感器组件100。处理器120基于第一温度检测单元111、第二温度检测单元112检测到的温度的温差变化，可以实现流体特性的高灵敏度检测。另外，处理器120基于该温差的变化，可以通过mos管130控制受控模块150的有效电流值，有利于提高对受控模块150进行控制的精确度与可靠性。
75.请参照图2和图5，流量传感器组件100还可以包括设置于基板140上的绝缘封装结构160。绝缘封装结构160包裹流量传感器110、处理器120和mos管130，其中，流量传感器110的感测区域114至少部分露出于绝缘封装结构160。
76.在设置绝缘封装结构160时，可以通过常规的塑封工艺，在基板140上对流量传感器110、处理器120和mos管130进行塑封，从而形成绝缘封装结构160。其中，流量传感器110的感测区域114需要至少部分相对流体通道暴露，以便于更灵敏地对流体的流动进行感测。另外，绝缘封装结构160的材质可以根据实际情况灵活确定，可以是但不限于绝缘塑料、绝缘树脂、绝缘橡胶等。
77.可理解地，绝缘封装结构160可以对流量传感器110、处理器120和mos管130裸露的引脚起到绝缘作用，并对流量传感器110、处理器120和mos管130进行保护，避免流量传感器110、处理器120和mos管130因裸露的引脚导致短路，以及避免因外力损坏流量传感器110、处理器120和mos管130。
78.请再次参照图2，绝缘封装结构160可以具有沟槽161，流量传感器110的感测区域114位于沟槽161的槽底并至少部分对外暴露。
79.沟槽161贯通绝缘封装结构160的相对两端，以作为流体通道的一部分。由于感测区域114位于沟槽161的槽底，使得感测区域114不易受到外力的破坏，即，沟槽161除了可以对流体进行导流，以提高流量传感器110感测流体流动的灵敏性及检测精度，另外，还可以对流量传感器110的感测区域114进行保护，有利于提升产品的可靠性。
80.请结合参照图3a和图3b，流量传感器组件100还可以包括盖设于绝缘封装结构160上的壳体170。图3a可理解为壳体170盖住绝缘封装结构160时的示意图，图3b可理解为壳体170脱离绝缘封装结构160时的示意图。壳体170用于盖住绝缘封装结构160。壳体170设置有与沟槽161连通的第一通孔171及第二通孔172，壳体170和绝缘封装结构160通过第一通孔171、第二通孔172及沟槽161，形成供流体流动的流体通道，其中，第一通孔171和第二通孔172构成流体通道的两个开口，感测区域114位于壳体170内且至少部分位于流体通道中。
81.在本实施例中，壳体170的形状可以根据实际情况灵活确定。例如，请参照图3b，壳体170可以为具有开口的长方形盖体，长方形盖体通过开口部位盖设于绝缘封装结构160上。又例如，请参照图4，壳体170可以为长方形盖板，直接盖设在绝缘封装结构160上。此时，壳体170未遮蔽沟槽161的两端，壳体170和沟槽161直接配合形成流体通道，沟槽161两端的开口可以直接作为流体通道的开口，无需另外设置第一通孔171和第二通孔172。
82.壳体170可以对感测区域114进行保护。第一通孔171、第二通孔172的数量及设置位置可以根据实际情况灵活确定，只要流体能够通过第一通孔171、第二通孔172中的一个流入流体通道，并通过第一通孔171、第二通孔172中的另一个流出流体通道，且流体在流体通道内流通时经过感测区域114，使得感测区域114可以感测流体通道内流体的流体特性即可。
83.例如，请参照图3b，第一通孔171可以设置在壳体170的侧壁，且用于与绝缘封装结构160的沟槽161的一端的开口连通，第二通孔172可以设置在壳体170的顶部，与沟槽161和壳体170配合构成的腔体连通。
84.在其他实施方式中，第一通孔171和第二通孔172可以设置在壳体170上位置相对立的两个侧壁上，且分别与沟槽161的两端连通。
85.请参照图5，绝缘层115的边缘部位通过衬底116设置于基板140上。基板140开设有与空腔连通的第三通孔141。加热单元113加热后会使绝缘层115下方的空腔中的空气膨胀，容易使绝缘层115上下差压增大，第三通孔141的设置使得空腔与周围环境或外界连通，可以用于避免绝缘层115上下两侧的空腔和流体通道因加热而形成差压。
86.请结合参照图4和图7，在本实施例中，第一通孔171、第二通孔172及第三通孔141中的至少一个通孔可以设置有防水透气膜。例如，第一通孔171、第二通孔172及第三通孔141分别设置有防水透气膜181、防水透气膜182及防水透气膜183。其中，防水透气膜可以准许空气透过，且可以对水雾、油烟等污染物进行过滤隔离。第一通孔171和第二通孔172位于流体的流动路径上，通过在第一通孔171和/或第二通孔172处设置防水透气膜，有利于避免水雾、油烟等污染物附着在感测区域114内，提高检测的准确性。另外，通过在第三通孔141处设置防水透气膜，可以避免污染物进入到空腔内，影响空腔减少热量损失以及平衡差压的作用。
87.在本实施例中，处理器120可以是但不限于微处理器(mpu，microprocessor unit)、数字信号处理器(digital signal processing，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)等，可以用于信号处理的器件。
88.本技术实施例1还提供了一种电子设备。电子设备可以包括受控模块150及上述实施例中所述的流量传感器组件100。电子设备可以为需要进行流体特性检测的各类小尺寸
设备。
89.mos管130的漏极可以与受控模块150连接。流量传感器组件100可以利用处理器120，控制mos管130的源极和漏极导通，以使受控模块150导通；或者，控制mos管130的源极和漏极断开，以使受控模块150关断。受控模块150作为被控制的模块，可以根据实际情况灵活确定。
90.例如，请参照图10，电子设备可以为电子烟，受控模块150为电子烟的加热模块。其中，处理器120可以通过对mos管130在单位时间内的导通时长的控制，实现对加热模块的加热功率的控制。处理器120可以控制mos管130的源极和漏极始终导通，此时，可以使得加热模块的加热功率最大。或者，处理器120可以控制mos管130的源极和漏极周期性地导通、关断，以实现对加热模块的加热功率调整。其中，在一个周期中，导通或关断的时长可以根据实际情况灵活确定。单个周期的时长可以根据实际情况灵活确定，例如，单个周期可以为500毫秒、1秒等较短的时长。
91.在本实施例中，加热单元113在运行过程中可以持续加热，在运行过程中，当有气流通过流量传感器110的感测区域114期间，会导致感测区域114的温度分布发生变化，其中，温差大小与气流大小存在对应关系，如此，处理器120通过检测第一温度检测单元111和第二温度检测单元112的温差大小，可以获知气流大小，然后基于气流大小，对mos管130的源极和漏极周期性的导通时长进行调整，进而实现对加热模块的加热功率调整。例如，气流越大，控制mos管130的源极和漏极在单个周期内导通的时长越长，使得加热模块的加热功率越大。
92.在电子烟中运用流量传感器组件100时，可以直接安装在电子烟的气道中，无需外加气道设计，节约成本。另外，使用压阻或压电式检测单元191作为较低精度但低功耗的差压检测单元190，可长时间待机监测。当电子烟工作时，加热单元113与第一温度检测单元111、第二温度检测单元112作为热导式流体检测单元，能高灵敏、高精度检测流体特性，包括是否存在流体，流体的流向，以及流速(流量)的大小，以满足电子烟对低功耗和高测量精度的需求。
93.本技术实施例中的流量传感器组件100的分辨率高，出烟量和吸烟力道可呈线性关系，另外，根据第一温度检测单元111和第二温度检测单元112的温度大小可以判别气流方向，如在电子烟中运用，可以识别出吸气和吹气动作，从而预防吹气误触发电子烟的加热模块运行，提升用户体验和产品可靠性。
94.电子烟在长期使用过程中，气溶胶形成基质通过雾化蒸汽的形式积累附着于传感器表面，导致传感器芯片失效。但是，传统电子烟采用的用于检测抽吸的传感器无法分辨出传感器是否被气溶胶形成基质沾污。
95.在本技术中，压阻式检测单元或压电式检测单元191是通过应力变化感知外界施加压力的变化；而第一温度检测单元111、第二温度检测单元112及加热单元113形成的热导式流体检测单元是由于流体流经感测区域114，改变感测区域114温度分布，通过监测感测区域114温度变化获知通过流体的流体特性。由于压阻式(或压电式)和热导式工作原理不同，对气溶胶形成基质的敏感性不同，通过对比压阻式(或压电式)检测单元和温度检测单元(指第一温度检测单元111和第二温度检测单元112)的输出关系，可以确定感测区域114或流量传感器110是否被气溶胶形成基质污染。例如，在感测区域114无气溶胶形成基质污
染的情况下，压阻式(或压电式)检测单元和温度检测单元输出的电流值的比值在设定范围内。若该比值未在设定范围内，则表示感测区域114或流量传感器110已被气溶胶形成基质污染。其中，设定范围可以根据实际情况灵活确定，这里不作具体限定。
96.当处理器120确定感测区域114或流量传感器110已被气溶胶形成基质污染时，可以对被气溶胶形成基质污染的芯片通过物理加热蒸发气溶胶形成基质，和/或通过预设算法对温度检测单元输出的电流值进行修正较准。预设算法即为利用压阻式(或压电式)检测单元的电流值、压阻式(或压电式)检测单元与温度检测单元的电流值在有气溶胶形成基质污染时的对应关系，对温度检测单元当前的电流值进行校正，然后利用校正后的电流值确定温度检测单元所感测的温度值。如此，在气溶胶形成基质污染感测区域114的情况下，也能提高流体检测的准确性。
97.综上所述，在本实施例中，通过将流量传感器110、处理器120和mos管130集成在基板140上，以形成流量传感器组件100。处理器120基于第一温度检测单元111、第二温度检测单元112检测到的温度的温差变化，可以实现流体特性的高灵敏检测。另外，处理器120基于该温差的变化，可以通过mos管130控制受控模块150的有效电流值，有利于提高对受控模块150进行控制的精确度与可靠性。
98.实施例2
99.请参照图11和图12，本技术实施例2提供了一种流量传感器210，包括第一温度检测单元211、第二温度检测单元212、加热单元213以及感测区域214。第一温度检测单元211、第二温度检测单元212和加热单元213均对应于感测区域214设置，第一温度检测单元211和第二温度检测单元212相互间隔，且加热单元213位于第一温度检测单元211和第二温度检测单元212之间。流量传感器210还包括流体通道。流体通过流体通道时，在流体通道的限制下流经感测区域214。加热单元213受控启动加热。
100.示例性地，流量传感器210的感测区域214可以为如图12所示的实线方框的区域。
101.第一温度检测单元211及第二温度检测单元212与加热单元213之间的间距相同，或接近相同。加热单元213受控启动加热后，加热单元213周围温度升高。当流体通道内没有流体通过时，加热单元213周围的温度呈对称分布，第一温度检测单元211和第二温度检测单元212检测到相同的温度，即，第一温度检测单元211和第二温度检测单元212检测到的温度的温差为零。当流体通过流体通道时，可以吸收热量，使得温度降低，即，流体流动引起感测区域214产生温度梯度，第一温度检测单元211和第二温度检测单元212检测到的温度的温差不为零。
102.其中，图11中箭头所示流体流动方向仅为示例。可以理解地，流体流动方向可以为第一温度检测单元211指向第二温度检测单元212的方向，或者可以为第二温度检测单元212指向第一温度检测单元211的方向，可以根据实际情况灵活确定，只要能确保流体通道内在没有流体流动时，第一温度检测单元211及第二温度检测单元212所感测到的温度的温差为零，在有流体流动时，第一温度检测单元211及第二温度检测单元212所感测到的温度的温差不为零即可。
103.如此，根据第一温度检测单元211及第二温度检测单元212所感测到的温度的温差变化可以获得一个或多个流体特性信息。
104.具体地，当第一温度检测单元211及第二温度检测单元212所感测到的温度的温差
为零时，则表明流体通道内没有流体通过。当第一温度检测单元211及第二温度检测单元212所感测到的温度的温差不为零时，则表明流体通道内有流体通过。进一步地，可以将某一流动方向定义为目标流动方向，例如，将图11中箭头所示流体流动方向定义为目标流动方向。这样，当第一温度检测单元211所感测的温度和第二温度检测单元212所感测的温度的温差不为零且第一温度检测单元211所感测的温度低于第二温度检测单元212所感测到的温度时，则表明流体通道内有流体通过，且流体流动方向为目标流动方向，流体从第一温度检测单元211流向第二温度检测单元212。当第一温度检测单元211所感测的温度和第二温度检测单元212所感测的温度的温差不为零且第一温度检测单元211所感测的温度高于第二温度检测单元212所感测到的温度时，则表明流体通道内有流体通过，但流体流动方向为与目标流动方向相反的方向，流体从第二温度检测单元212流向第一温度检测单元211。另外，流体的流量和/或流速与温差大小呈正比，可以根据温差大小获得流量或者流速的变化趋势。
105.基于获得的一个或多个流体特性信息，可以生成一个或多个控制信号，可以是控制受控模块工作或停止工作，控制受控模块的工作电压(工作电流)，控制受控模块产生报警信息，或控制受控模块显示流体特性信息等。
106.请继续参照图11，在本实施例中，流量传感器210还包括绝缘层215。第一温度检测单元211、第二温度检测单元212及加热单元213均设置于绝缘层215。通过将第一温度检测单元211、第二温度检测单元212及加热单元213均设置于绝缘层215，使得第一温度检测单元211、第二温度检测单元212及加热单元213均不对外暴露，如此，有利于隔绝水或污染物的影响，提高第一温度检测单元211、第二温度检测单元212对环境温度检测的抗干扰能力。
107.请参照图11和图12，在本实施例中，流量传感器210还包括差压检测单元290。差压检测单元290对应于感测区域214设置。差压检测单元290检测到流体流经感测区域214时生成电信号，加热单元213基于该电信号受控启动加热。
108.在本实施例中，差压检测单元290为一种功耗低于加热单元213的电子元器件。例如，差压检测单元290可以为压阻式检测单元或压电式检测单元。
109.在本实施例中，差压检测单元290可以初步检测是否有流体流经感测区域214。在没有流体流经感测区域214时，加热单元213不运行以降低功耗。在有流体流经感测区域214时，差压检测单元290检测到流体流经感测区域214输出目标电信号，加热单元213基于目标电信号受控启动加热，然后，利用第一温度检测单元211和第二温度检测单元212进行流体特性的高精度检测。如此，能改善加热单元213在没有流体流动时仍然需要持续加热导致功耗大的问题，从而能兼顾对流体特性进行高精度、低功耗的检测。
110.差压检测单元290可以设置在绝缘层215中，可以通过感测绝缘层215是否发生形变或应力变化，来判断是否有流体流经感测区域214。
111.具体地，若流体通道内没有流体流动，绝缘层215不会发生形变或不会产生应力变化。若流体通道内存在流体流动，绝缘层215容易发生形变或产生应力变化。压阻式检测单元和压电式检测单元均可以因绝缘层215的形变或应力变化，产生相应的电信号。如此，可以基于压阻式检测单元或压电式检测单元所输出的电信号，来判断绝缘层215是否发生形变或应力变化，从而判断流体通道内是否存在流体流动。进一步地，加热单元213在流体通道内存在流体流动时受控启动加热，可以使得加热单元213在需要时才启动工作，有效降低
功耗。
112.请结合参照图11和图12，图12可以看作为在俯视视角下相应电子元器件在感测区域214上的分布示意图。差压检测单元290有四个，位于第一温度检测单元211和第二温度检测单元212的外侧且两两对称设置在绝缘层215上。由于差压检测单元290位于第一温度检测211和第二温度检测单元212的外侧，因此，当差压检测单元290检测到感测区域214有流体时，可以确保流体流经第一温度检测单元211和第二温度检测单元212。
113.请继续参照图11，流量传感器210包括第一硅片21和第二硅片22，第一硅片21和第二硅片22堆叠、键合后形成一主体，且第一硅片21和第二硅片22之间的间隙构成流体通道。通过将两片硅片堆叠、键合等技术，使得在硅片级就形成了流体通道，有利于减小制造成本，且有利于减小后续的封装尺寸，使得流量传感器210具有较小的成品尺寸，有利于在小型电子设备(例如，电子烟)中进行应用。第一硅片21和第二硅片22的键合方式包括si-si键合、si-o-si键合、共晶键合和玻璃浆料键合中的任意一种。
114.需要注意的是，第一硅片21和第二硅片22用于键合的位置通常是第一硅片21周5侧邻近边缘的部分和第二硅片22周侧邻近边缘的部分，键合时避让第一硅片21和第二
115.硅片22上的功能性元器件。
116.第一硅片21和第二硅片22中的一个相对另一个设置有开口槽217，以增加第一硅片21和第二硅片22之间的间隙，从而增加流体通道的径向尺寸，即，增加流体通道的截面积。
117.0以图11所示为例，第一硅片21与第二硅片22相对的表面设置有开口槽217，第一
118.温度检测单元211、第二温度检测单元212和加热单元213设置在第二硅片22与第一硅片21相对的表面上，开口槽217和第二硅片22与第一硅片21相对的表面配合形成流体通道。
119.请继续参照图11，第一硅片21和第二硅片22构成的主体上还设置有第一通道315和第二通道32。第一通道31及第二通道32分别与流体通道的两端连通。而且，第一通
120.道31及第二通道32还均与周围环境或外界连通。即，第一通道31和第二通道32中的一个作为流入通道，用于引导流体流入流体通道，第一通道31和第二通道32中的另一个则作为流出通道，用于引导流体流出流体通道。
121.流体通道沿水平方向延伸，第一通道31及第二通道32的延伸方向垂直于流体通道0的延伸方向，即，第一通道31和第二通道32沿竖直方向延伸。请参照图16和图17，
122.第一通道31和第二通道32可以均设置于第一硅片21上或均设置于第二硅片22上；请参照图11，第一通道31和第二通道32可以分别设置在第一硅片21和第二硅片22上，即，第一通道31设置在第一硅片21上，第二通道32设置在第二硅片22上，或者，第
123.一通道31设置在第二硅片22上，第二通道32设置在第一硅片21上。当第一通道315和第二通道32均设置于第一硅片21或均设置于第二硅片22上时，第一通道31和第二
124.通道32的延伸方向相同。当第一通道31和第二通道32分别设置在第一硅片21和第二硅片22上时，第一通道31和第二通道32的延伸方向相反。
125.以图11所示为例，流体通道沿水平方向延伸，第一通道31及第二通道32均沿竖直方向延伸，且第一通道31及第二通道32的延伸方向相反，第一通道31设置于第一硅片21上并沿竖直方向向上延伸，第二通道32设置于第二硅片22上并沿竖直方向向下延伸。
126.请继续参照图11，在第一硅片21和/或第二硅片22上开设有集尘槽33，集尘槽33的开口朝向流体通道，且集尘槽33位于第一通道31和流体通道的连接处，和/或第二通道32和流体通道的连接处。由于第一通道31和第二通道32的延伸方向垂直于流体通道的延伸方向，因此，流体在第一通道31和流体通道的连接处换向，以及在第二通道32和流体通道的连接处换向，流速会减缓，从而有利于流体中的污染物在集尘槽33内沉积，进而减少污染物在感测区域214上的沉积，有利于提高流量传感器210的使用寿命以及检测精度。
127.另外，通过将集尘槽33设置在第一通道31和流体通道的连接处，和/或第二通道32和流体通道的连接处，在集尘槽33收集到污染物后，还可以相对第一通道31倒置流量传感器110，或相对第二通道32倒置流量传感器110，并配合一定的晃动和/或相关吸附工具，可以起到对集尘槽33的清洁作用。
128.请参照图11和图13，第一通道31的径向尺寸a和第二通道32的径向尺寸b可以相等，也可以不等。在其中一个实施方式中，第一通道31的径向尺寸a＞第二通道32的径向尺寸b，且第一通道31用于引导流体流入流体通道，第二通道32用于引导流体流出流体通道，这样，由于流体流入口的横截面积大于流体流出口的横截面积，因此，在通入相同体积的流体时，流体流入口和流体流出口的差压会增大，使得流经感测区域214的流速增大，可以提高检测的灵敏度。
129.请结合参照图11和图14，基于具体的加工工艺，第一通道31和第二通道32可以是径向尺寸均一的通道，也可以是径向尺寸不均一的通道。当径向尺寸不均一时，上述第一通道31的径向尺寸a指的是第一通道31与流体通道连接处的径向尺寸，同样地，上述第二通道32的径向尺寸b指的是第二通道32与流体通道连接处的径向尺寸。在其中一个实施方式中，第一通道31和/或第二通道32采用湿法刻蚀工艺制备，该工艺成本较低，适于在量产中应用。如图14所示，采用湿法刻蚀工艺制备的第一通道31呈喇叭状，沿着竖直向下的方向，第一通道31的径向尺寸逐渐减小。
130.请继续参照图11，第二硅片32上设置有空腔34，第一温度检测单元211、第二温度检测单元212和加热单元213位于流体通道和空腔34之间。空腔34内填充有空气，空气的热传导系数相对于第二硅片32较小，从而减少热量损失，有利于提升第一温度检测单元211和第二温度检测单元212的检测精度。空腔34背离第一硅片31的一侧具有与周围环境或外界连通的开口，空腔34内的空气受热后会膨胀，而通过开口能够使空腔34与外界或周围环境连通，从而避免流体通道和空腔34内因加热单元213加热而产生差压。
131.请参照图15，流量传感器210还包括封装基板41。第二硅片22通过其背离第一硅片21的表面设置在封装基板41上，封装基板41上对应空腔34的开口设置有至少两个连通孔411。一方面，通过设置连通孔411可以使得空腔34与周围环境或外界连通，另一方面，通过设置多个连通孔411可以减少污染物进入到空腔34中的概率。
132.第一温度检测单元31和第二温度检测单元32可以为相同类型或不同类型的温度检测单元。其中，该温度检测单元可以是但不限于pn结温度传感器、对温度敏感的金属类的温度传感器、热敏电阻等。
133.加热单元213可以是但不限于加热金属条、加热金属丝、可以实现加热的pn结加热器、可以实现加热的多(单)晶硅重掺杂等。
134.压阻式检测单元可以是多晶硅压阻条，或单晶硅压阻条。例如，压阻式检测单元可
以通过惠斯通电桥的方式部署。即，将惠斯通电桥中的电阻替换成本实施例中的压阻条，以形成压阻式检测单元。该压阻式检测单元可以在绝缘层215发生形变或出现应力变化时，导致阻值发生变化，从而改变输出的电流大小，可以将电流的改变视为目标电信号。
135.压电式检测单元可以是但不限于压电薄膜传感器，或者为压电陶瓷传感器，可以在绝缘层215发生形变或出现应力变化的情况下，生成电信号。
136.本技术实施例2还提供了一种流量传感器组件，包括流量传感器210，还包括处理器，其中，处理器的设置方式以及流量传感器210和处理器之间的配合关系等均与实施例1相同，此处不再赘述。
137.进一步地，流量传感器组件还包括mos管，mos管的设置方式以及mos管和流量传感器210及处理器之间的配合关系等均与实施例1相同，此处不再赘述。
138.进一步地，流量传感器组件还包括基板，基板的设置方式以及基板和流量传感器210、处理器及mos管之间的配合关系等均与实施例1相同，此处不再赘述。在其中一个实施方式中，所述基板和封装基板41为同一元件。
139.本技术实施例2还提供了一种电子设备。电子设备可以包括受控模块和上述实施例中所述的流量传感器组件，电子设备可以为需要进行流体特性检测的各类小尺寸设备。受控模块的设置方式以及受控模块和流量传感器组件的配合关系等均与实施例1相同，此处不再赘述。
140.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种流量传感器，其特征在于，包括第一温度检测单元、第二温度检测单元、加热单元、差压检测单元以及感测区域，所述第一温度检测单元、所述第二温度检测单元、所述加热单元和所述差压检测单元均对应于所述感测区域设置，所述第一温度检测单元和所述第二温度检测单元相互间隔，且所述加热单元位于所述第一温度检测单元和所述第二温度检测单元之间，所述差压检测单元位于所述第一温度检测单元和所述第二温度检测单元的外侧，所述流量传感器还包括流体通道，或者，所述流量传感器与流体通道相配合，流体通过所述流体通道时，在所述流体通道的限制下流经所述感测区域。2.根据权利要求1所述的流量传感器，其特征在于，所述流量传感器还包括绝缘层，所述第一温度检测单元、所述第二温度检测单元、所述加热单元和所述差压检测单元均设置于所述绝缘层。3.根据权利要求2所述的流量传感器，其特征在于，所述流量传感器还设置有空腔，所述绝缘层位于所述流体通道和所述空腔之间，所述空腔与周围环境或外界连通。4.根据权利要求1-3任一项所述的流量传感器，其特征在于，所述差压检测单元是压阻式检测单元或压电式检测单元。5.根据权利要求1-3任一项所述的流量传感器，其特征在于，所述流量传感器包括第一硅片和第二硅片，所述第一硅片和所述第二硅片堆叠、键合后形成一主体，且所述第一硅片和所述第二硅片之间的间隙构成所述流体通道。6.根据权利要求5所述的流量传感器，其特征在于，所述第一硅片和所述第二硅片构成的所述主体上设置有第一通道和第二通道，所述第一通道及所述第二通道分别与所述流体通道的两端连通，所述第一通道及所述第二通道还均与周围环境或外界连通。7.根据权利要求6所述的流量传感器，其特征在于，所述流体通道沿水平方向延伸，所述第一通道和所述第二通道的延伸方向垂直于所述流体通道的延伸方向。8.根据权利要求7所述的流量传感器，其特征在于，在所述第一硅片和/或所述第二硅片上开设有集尘槽，所述集尘槽的开口朝向所述流体通道，且所述集尘槽位于所述第一通道和所述流体通道的连接处，和/或所述第二通道和所述流体通道的连接处。9.一种流量传感器组件，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的流量传感器，还包括处理器，所述第一温度检测单元、所述第二温度检测单元、所述加热单元和所述差压检测单元均与所述处理器连接。10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求9所述的流量传感器组件，还包括受控模块。

技术总结
本申请提供一种流量传感器、流量传感器组件及电子设备。流量传感器包括感测区域及对应感测区域设置的第一温度检测单元、第二温度检测单元、加热单元和差压检测单元，第一、第二温度检测单元相互间隔，加热单元位于第一、第二温度检测单元之间，差压检测单元位于第一、第二温度检测单元外侧，流量传感器还包括流体通道，或流量传感器与流体通道相配合，流体通过流体通道时，在流体通道的限制下流经感测区域。差压检测单元位于第一、第二温度检测单元的外侧，因此在差压检测单元检测到流体流动时，可以确保流体流经第一、第二温度检测单元，然后利用第一、第二温度检测单元进行流体特性的高精度检测，从而兼顾对流体特性进行高精度、低功耗的检测。低功耗的检测。低功耗的检测。


技术研发人员：李嗣晗 颜培力 安兴 王安康 罗英哲
受保护的技术使用者：上海矽睿科技股份有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/8/8