气体和/或液体传感器的传感器构件及制法和检测气体和/或液体介质中至少一物质的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于气体和/或液体传感器的传感器构件，具有一个衬底(10)，该衬底(10)具有至少一个第一印制导线(20)和一个第二印制导线(22)，它们如此构造，使得能够施加电压(U)；和至少一种灵敏的半导体材料，另外包括至少一个沟，其中第一印制导线的一个接触段和第二印制导线的一个接触段在两个彼此隔开的内侧面上设置，并且其中至少一种灵敏的半导体材料以至少一个粒子、晶粒和/或晶体的形式至少在第一印制导线的第一接触段和第二印制导线的第一接触段之间填入所述至少一个沟内。同样本发明专利技术涉及用于气体和/或液体传感器的传感器构件的制造方法。此外本发明专利技术涉及用于检测气体的和/或液体的介质中的至少一种物质的方法。

【技术实现步骤摘要】
气体和/或液体传感器的传感器构件及制法和检测气体和 /或液体介质中至少一物质的方法
本专利技术涉及一种用于气体和/或液体传感器的传感器构件和一种气体和/或液体 传感器。同样本专利技术涉及一种用于气体和/或液体传感器的传感器构件的制造方法和一种 气体和/或液体传感器的制造方法。此外本专利技术涉及用于检测气体的和/或液体的介质中 的至少一种物质的方法。
技术介绍
在DE44 45 359A1中说明一种用于检定可燃气体的传感器。该传感器包括一个 具有两条印制导线的衬底，所述印制导线在它们的头端成梳子状互相齿接。在形成齿的末 端的区域内在这些印制导线上施加一个灵敏的、半导体的金属氧化物层。该灵敏的、半导体 的金属氧化物层可以具有海绵状的结构或者作为共烧结的晶粒的复合物构造。
技术实现思路
本专利技术创造一种具有权利要求1的特征的用于气体和/或液体传感器的传感器构 件、一种具有权利要求1〇的特征的气体和/或液体传感器、一种具有权利要求11的特征的 用于气体和/或液体传感器的传感器构件的制造方法、一种具有权利要求13的特征的气体 和/或液体传感器的制造方法和一种具有权利要求14的特征的用于检测气体的和/或液 体的介质中的至少一种物质的方法。 本专利技术的对象具有对于至少一种可检测的物质提高的灵敏性。如要在下面详细 说明的那样，借助本专利技术已经能够检定气体的和/或液体的介质中的至少一种较小量的物 质。特别借助本专利技术已经能够可靠地测量低浓度的物质。因此本专利技术有助于可靠地检定至 少一种物质和/或精确地确定它的浓度。 此外借助本专利技术已经能够可靠地就至少一种物质的出现或者它的浓度检验较小 体积的介质。通过在仅使用较少量的介质的情况下这种检验的可执行性能够为各种使用 目的，例如在精细线分析和/或分子生物学中，有利地使用本专利技术。同样有利的是，通过该 微小的体积一个小的用于介质对传感器的进入通道已经足够，并且实现特别短的回答时 间，因为包围传感器的体积对通道体积的比例能够非常适宜地构造。然而本专利技术同样能够 为废气检验在医学、环境保护中和为许多另外的使用目的使用。因此本专利技术能够在多方面 使用。 此外本专利技术实现这样的气体和/或液体传感器，它们仅必须用较少量的至少一种 灵敏的半导体材料构造。因此在使用一种较贵重的材料作为该至少一种灵敏的半导体材料 的情况下还保证，由此以足够的量制造的气体和/或液体传感器能够成本较低地制造。因 此本专利技术减小气体和/或液体传感器的成本并且提高为此可作为至少一种灵敏的半导体 材料使用的材料的数目。 此外本专利技术提供为实现较小的气体和/或液体传感器的可能性。由于这种气体和 /或液体传感器的微小的结构空间要求，它可以在多方面使用。 以优选的方式两个由第一印制导线的第一接触段和第二印制导线的第一接触段 接触的内侧面平行于衬底的一个侧面彼此隔开一定距离，该距离等于在各条沟内填入的至 少一种灵敏的半导体材料的粒子、晶粒和/或晶体的直径，或者最大为在至少一个沟内填 入的至少一种灵敏的半导体材料的粒子、晶粒和/或晶体的平均直径的3倍。特别在平行 于衬底的侧面的两个内侧面之间的距离最大为在至少一个沟内填入的至少一种灵敏的半 导体材料的粒子、晶粒和/或晶体的平均直径的2. 5倍，有利地最大为2倍，优选最大为1. 5 倍。借助传感器构件的这种结构，如下面将要详细说明的那样，能够有利地提高它的灵敏 性。 在至少一个沟内例如每条沟最多能够填入10个粒子、晶粒和/或晶体。这里沟 段的特征特别可以是：其由沟横截面面积乘以沟横截面的长度的乘积得出，所述沟横截面 的长度尤其大体相应于填入的晶体或者粒子的直径。特别相应于填入的微粒的约50%到 85%的直径。特别可以在至少一个沟内或者一个上述的沟段内填入平均数1到5个粒子、 晶粒和/或晶体，尤其填入平均数2到3个粒子、晶粒和/或晶体。在这种情况下已经能够 可靠地看出至少一种物质的浓度没有变化。 以优选的方式在第一印制导线的第一接触段的一个粗糙的表面和至少一个由其 接触的至少一种灵敏的半导体材料的粒子、晶粒和/或晶体之间和/或在第二印制导线的 第一接触段的一个粗糙的表面和至少一个由其接触的至少一种灵敏的的半导体材料的粒 子、晶粒和/或晶体之间构建至少一个表面活性（oberfl这chenaktive)的粘接和/或附 着连接。所述附着连接也可以有利地从晶体的一个在制造处理中实现的连接和将该晶体扭 曲在具有沟结构的表面粗糙性的元件的沟结构中产生。以这种方式保证各至少一个粒子、 晶粒和/或晶体在各条沟内有利的保持，以及在至少一个接触段和接触的粒子、晶粒和/或 晶体之间可靠的接触。 在一种有利的实施方式中所述至少一种灵敏的半导体材料包括氧化锡、氧化锌、 氧化钛、氧化铟和/或氧化钨。因此也能够容易地对烧结的材料使用。 以有利的方式所述至少一种灵敏的半导体材料用钽和/或铌掺杂。这保证能够可 靠地识别至少一种灵敏的半导体材料的电阻变化作为与所述至少一种物质的接触的回答。 以优选的方式所述至少一种灵敏的半导体材料用至少一种碱土金属和/或至少 一种稀土金属掺杂。以这种方式能够可靠地防止所述至少一种灵敏的半导体材料的粒子、 晶粒和/或晶体的不希望的生长。因此能够以较小的平均直径构造所述至少一种灵敏的半 导体材料的粒子、晶粒和/或晶体，这能够实现传感器构件的高灵敏性。 此外所述至少一种灵敏的半导体材料的至少一个粒子、至少一个晶粒和/或至少 一个晶体至少部分地能够用金、银、钼、钯、铑和/或钌涂敷。这特别保证以这种方式构造的 传感器构件对规定的气体的高灵敏性。同样涂敷晶体的金属除表面层外还可以在它的内部 例如在从0. 5到150nm尤其从1到50nm的丛中存在并且还在其内部均匀地分布，使得根据 本专利技术外表面的丛不能容易地迁移到晶体内部的缺陷位置。 在另一种有利的实施方式中至少一个沟平行于衬底的侧面具有U形的横截面，其 中具有第一印制导线的第一接触段和第二印制导线的第一接触段的内侧面在该U形横截 面的第一个边上设置，并且其中第一印制导线的第二接触段和第二印制导线的第二接触段 在至少一个沟壁的另外两个彼此隔开的内侧面上构造，这些内侧面在U形横截面的第二 条边上设置。这样构造的传感器构件自身在具有所属的接触段的各内侧面的较小间隔的情 况下能够以较简单的方式构造。 上述优点在具有这种传感器构件的气体和/或液体传感器的情况下也得以保证。 这些优点也可以通过执行相应的用于气体和/或液体传感器的传感器构件的制 造方法实现。该制造方法能够根据上述实施方式扩展。 在一种有利的扩展中在把至少一种灵敏的半导体材料的至少一个粒子、至少一个 晶粒和/或至少一个晶体分别填入至少一个沟后把传感器构件加热到400°c和700°C之间 的温度。这保证至少一个有利的表面活性的粘接和/或附着连接。 相应的用于气体和/或液体传感器的制造方法的执行也实现上述优点。 此外通过执行相应的用于检测气体的和/或液体的介质中的至少一种物质的方 法也能够实现上述优点。本方法也能够相应于上述实施方式扩展。 【附图说明】 下面根据【附图说明】本专利技术的另外的特征和优点。附图中： 本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于气体和/或液体传感器的传感器构件，具有：衬底(10)，具有至少一个第一印制导线(20)和第二印制导线(22)，它们如此构造，使得能够在第一印制导线(10)和第二印制导线(22)之间施加电压(U)；和至少一种在第一印制导线(20)的第一接触段(20a)和第二印制导线(22)的第一接触段(22a)之间存在的灵敏的半导体材料；其特征在于，至少一个在衬底(10)的一个侧面(12)上构造的沟(14)具有用至少一种电绝缘的材料制的至少一个沟壁(16)和至少一个沟底(18)，其中第一印制导线(20)的第一接触段(20a)和第二印制导线(22)的第一接触段(22a)在所述至少一个沟壁(16)的两个彼此隔开的内侧面上设置，和其中至少一种灵敏的半导体材料以至少一个粒子、晶粒和/或晶体(24)的形式至少在第一印制导线(20)的第一接触段(20a)和第二印制导线(22)的第一接触段(22a)之间填入所述至少一个沟(14)内。

【技术特征摘要】
2013.06.28 DE 102013212735.91. 用于气体和/或液体传感器的传感器构件，具有： 衬底（10)，具有至少一个第一印制导线（20)和第二印制导线（22)，它们如此构造，使 得能够在第一印制导线（10)和第二印制导线（22)之间施加电压扣）；和 至少一种在第一印制导线（20)的第一接触段（20a)和第二印制导线（22)的第一接触 段（22a)之间存在的灵敏的半导体材料； 其特征在于， 至少一个在衬底（10)的一个侧面（12)上构造的沟（14)具有用至少一种电绝缘的材 料制的至少一个沟壁（16)和至少一个沟底（18)，其中第一印制导线（20)的第一接触段 (20a)和第二印制导线（22)的第一接触段（22a)在所述至少一个沟壁（16)的两个彼此隔 开的内侧面上设置，和 其中至少一种灵敏的半导体材料W至少一个粒子、晶粒和/或晶体（24)的形式至少在 第一印制导线（20)的第一接触段（20a)和第二印制导线（22)的第一接触段（22a)之间填 入所述至少一个沟（14)内。2. 根据权利要求1所述的传感器构件，其中，两个由第一印制导线（20)的第一接触段 (20a)和第二印制导线（22)的第一接触段（22a)接触的内侧面平行于衬底（10)的侧面 (12)彼此隔开一定距离，该距离等于唯一在各沟（14)内填入的所述至少一种灵敏的半导 体材料的粒子、晶粒和/或晶体（24)的直径或者最大为在该至少一个沟（14)内填入的所 述至少一种灵敏的半导体材料的粒子、晶粒和/或晶体（24)的平均直径的3倍。3. 根据权利要求1或2所述的传感器构件，其中，在所述至少一个沟（14)内最多每条 沟（14)填入10个粒子、晶粒和/或晶体（24)。4. 根据上述权利要求之一所述的传感器构件，其中，在第一印制导线（20)的第一接 触段（20a)的一个粗趟的表面和所述至少一种灵敏的半导体材料的至少一个由该第一印 制导线接触的粒子、晶粒和/或晶体（24)之间和/或在第二印制导线（22)的第一接触段 (22a)的一个粗趟的表面和所述至少一种灵敏的半导体材料的至少一个由该第二印制导线 接触的粒子、晶粒和/或晶体（24)之间构建至少一个表面活性的粘接连接和/或附着连 接。5. 根据上述权利要求之一所述的传感器构件，其中所述至少一种灵敏的半导体材料包 括氧化锡、氧化锋、氧化铁、氧化钢和/或氧化鹤。6. 根据上述权利要求之一所述的传感器构件，其中所述至少一种灵敏的半导体材料用 粗和/或魄惨杂。7. 根据上述权利要求之一所述的传感器构件，其中所述至少一种灵敏的半导体材料用 至少一种碱±金属和/或至少一种稀±金属惨杂。8. 根据上述权利要求之一所述的传感器构件，其中所述至少一种灵敏的半导体材料的 至少一个粒子、至少一个晶粒和/或至少一个晶体（24)至少部分用金、银、笛、把、错和/或 钉涂敷。9. 根据上述权利要求之一所述的传感器构件，其中所述至少一个沟（14)平行于衬底 (10)的侧面（12)具有U形的横截面，其中具有第一印制导线（20)的第一接触段...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·菲克斯，B·舒曼，
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