用于布置在传感器元件的有效测量区域之前的功能元件制造技术

本发明专利技术涉及用于布置在传感器元件（12）的有效探测区域（28）之前的功能元件（16），该功能元件具有紧凑的基体（18），所述基体具有气体侧的表面（20）和传感器侧的表面（22），其中在气体侧的表面（20）和传感器侧的表面（22）之间布置有至少两个功能通道（24），所述功能通道（24）关于可传送的气体具有彼此不同的功能。这样的功能元件（16）允许在高的长时间稳定性的情况下传感器的特别是可变的运行。本发明专利技术此外涉及传感器装置（10）以及这样的传感器装置（10）的使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于布置在传感器元件的有效测量区域之前的功能元件。此外，本专利技术涉及具有这样的功能元件和传感器元件的传感器装置。
技术介绍
传感器或传感器装置在很多应用中是已知的并且广泛地被推广。在已知的传感器中例如有气体传感器，这些气体传感器可以定性地和/或定量地检验要检验的气体或混合气体的组成部分。在当前的传感器、诸如废气传感器的情况下，例如陶瓷的传感器元件直接被暴露于要分析的废气中。即使对于新研发的一代气体传感器，传感器元件同样直接被暴露于环境气体或要测量的气流中，其中在这些气体传感器中传感器元件在很小的结构空间上被实施为微型部件。例如在此气体传感器或传感器元件可以通过多孔的膜被保护不受大颗粒损害，以便因此阻止传感器元件的机械损伤。
技术实现思路
本专利技术的主题是用于布置在传感器元件的有效探测区域之前的功能元件，该功能元件具有紧凑的基体，该基体具有气体侧的表面和传感器侧的表面，其中在气体侧的表面和传感器侧的表面之间布置有至少两个功能通道，这些功能通道关于可传送的气体具有彼此不同的功能。气体侧的表面在本专利技术的意义上可以特别是在将功能元件布置在传感器元件的有效测量区域之前的情况下指向要测量的气体的方向的表面。相应地，基体的传感器侧的表面可以特别是如下的表面，该表面在将功能元件布置在传感器元件的有效测量区域之前的情况下对准传感器元件的方向。此外，在本专利技术的意义上，功能通道可以是用于气体的通道或导向装置，在该通道中所传送的气体由于功能元件的可布置性特别是可以经受处理，因此该通道关于气体可以具有至少一个功能。然而，该功能例如也可以在没有设置明确的功能元件的情况下、例如在参考值的提供中是可实现的。气体的预处理或相应的功能在此可以表示对气体的任何影响，而关于这一点在本专利技术的意义上不受限制。要测量的气体在本专利技术的意义上特别是可以被理解为任何气体，即包括一种物质的气体或包括多种物质的气体，即混合气体。通过上述的功能元件能够以有利的方式实现，在应用多种不同的气体预处理的情况下运行总传感器。为此，该功能元件首先具有基体，该基体具有气体侧的表面和传感器侧的表面。因此该功能元件的基体包括可以被布置在传感器元件的有效测量表面上的表面或侧面，以及可以被暴露于要测量的气体中的其它表面。该传感器元件的有效测量表面在此特别是如下表面，传感器元件能够以该表面与要测量的气体进行接触并且在此可以实行测量。此外，该传感器元件特别是传感器的有效部分。因此该功能元件用于至少部分地、特别是完全地覆盖传感器元件的有效表面，并且在此相对于要测量的气体被布置在传感器表面的上游。换句话说，要测量的气体在其在传感器元件处或在传感器元件的有效测量表面处被探测之前流经该功能元件。为了能够实现这一点，在气体侧的表面和传感器侧的表面之间布置有至少两个不同的功能通道。所述功能通道在此可以特别是功能元件的气体侧的表面和传感器侧的表面之间的唯一的连接，因为该功能元件的基体可以是紧凑的并且因此基本上是不透气的。此外，所述功能通道特别是关于其功能可以是不同的。例如可以实施不同的预处理。所述功能通道在此可以示例性地用于在传感器元件的有效测量表面处探测之前对气体进行预处理。因此通过上述的功能元件可能的是，不仅仅能够实现所定义的预处理，而是更确切地说能够实现用于总传感器的多种不同的气体预处理。在此，功能通道的数量和因此同样地用于要测量的气体的可并行地执行的预处理步骤的数量基本上可以是可自由选择的。例如这样的功能元件可以装备有多个功能通道，这些功能通道的仅仅一部分通过相应部件的插入被分配功能。其它的功能通道例如能够实现没有要测量的气体的预处理的测量作为参考值，和/或能够用作备用通道，这些备用通道可以是随时可加装确定功能的。这能够不仅仅直接在功能元件的制造中实现特别大的变化性，而是这此外可以在功能元件或装备有该功能元件的传感器的整个运行或整个寿命期间实现。这例如可以使同时测量不同地被预处理的气体种类成为可能。这一方面能够实现特别强地清楚鲜明地形成选择性，并且另一方面能够实现用于混合气体的多气体传感器。因此上述的功能元件特别是在只使用一个传感器元件的情况下能够实现执行多种并行的并且不同的测量方法。由此在使用紧凑的传感器的情况下可以收集多个信息，为此根据现有技术常常必须使用多个要彼此分开布置的传感器。与现有技术中的解决方案相反，通过上述的功能元件，即使在紧凑的结构空间中也可以实现这样的测量多样性。然而在此不仅仅能够实现特别宽泛的测量多样性，而是此外特别时间少地实现这样的测量多样性，因为测量不是一个接一个地、而是更确切地说基本上可以是在时间上并行地可执行的。上面提到的优点在此可以在使用唯一的部件的情况下是可实现的，该部件特别是可成本低地制造的并且可以以简单的方式与已知的传感器元件组合。因此上述的功能元件也可以以特别简单的方式集成到现有的传感器中，这也特别简单地形成现有的传感器的加装。概括地，这样的功能元件在此通过要测量气体的基本上任意的数量的基本上要并行执行的预处理并且因此通过多种要执行的测量方法能够实现传感器功能的显著的优点和传感器元件的稳定性。在一种扩展方案的范围内，基体可以至少部分地由材料构型，该材料从由硅、碳化硅、氧化硅、氧化铝、半导体和玻璃组成的组中选择。特别有利的是可借助微系统技术的方法良好地结构化的材料，例如半导体衬底、如硅晶片或玻璃衬底、如Foturan。例如该基体可以完全由这样的材料构型，或由这样的材料组成。上面提到的材料的使用可以特别是能够实现，借助微系统技术的本身已知并且成熟的方法来加工或结构化该材料。在此已知的是例如用于产生所定义的孔、空腔或多孔的区域的方法和过程。这特别是适用于硅或基于硅的材料。同样在此已知的是用于处理电连接或加热元件的方法，这同样可以是有利的，如这在稍后详细地被阐明的。使用微系统技术的方法在此可以是有利的，因为一方面被确定小尺寸的传感器元件也可以装配功能元件，或功能元件也可以以最小的尺寸来制造。例如位于微结构化的预处理装置之下的气体传感器、诸如大小2×2 mm2的芯片的敏感区域可以具有10*100μm2的面积并且位于离第二气体敏感区域几百微米处。利用微系统技术的方法可以使微结构化的预处理装置正好适配于芯片的敏感区域的面积大小和间距并且此外也以所定义的方式、例如以45°角形成开口的棱角。此外，利用这样的方法可以实现高度精确的结构化，这特别是在高度精确的测量情况下可以是有利的。此外，微系统技术的上面提到的方法特别是允许这样的功能元件的成本很低的制造。在另一种扩展方案的范围内，至少一个功能通道可以是至少部分地、即至少局部受限制地可调温的（temperierbar）。该扩展方案可以对于多个应用或功能是有利的。例如通过功能通道的调温，流经的气体可以在碰撞到传感器元件之前被冷却，因此由于要测量的气体的过分高的温度所导致的传感器元件的损伤可以被阻止。此外，要测量的气体的恒定的温度对于特别精确的测量可以是有利的。此外，用于要测量的气体的多个预处理步骤可以特别有利地在提高的温度下或基本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于布置在传感器元件（12）的有效探测区域（28）之前的功能元件，该功能元件具有紧凑的基体（18），所述基体具有气体侧的表面（20）和传感器侧的表面（22），其中在气体侧的表面（20）和传感器侧的表面（22）之间布置有至少两个功能通道（24），其中所述功能通道（24）关于可传送的气体具有彼此不同的功能。

【技术特征摘要】
2013.03.12 DE 102013204262.01.用于布置在传感器元件（12）的有效探测区域（28）之前的功能元件，该功能元件具有紧凑的基体（18），所述基体具有气体侧的表面（20）和传感器侧的表面（22），其中在气体侧的表面（20）和传感器侧的表面（22）之间布置有至少两个功能通道（24），其中所述功能通道（24）关于可传送的气体具有彼此不同的功能。
2.根据权利要求1所述的功能元件，其中所述基体（18）至少部分地由材料构型，所述材料从由硅、碳化硅、氧化硅、氧化铝、半导体和玻璃组成的组中选择。
3.根据权利要求1或2所述的功能元件，其中至少一个功能通道（24）是至少部分地可调温的。
4.根据权利要求1到3之一所述的功能元件，其中至少一个功能通道（24）具有至少一个功能通道元件（25），所述功能通道元件从由催化剂、扩散势垒、离子导通材料和存储介质组成的组中选择。
5.根据权利要求1到4之一所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：R菲克斯，A克劳斯，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE