用于气体传感器的制造方法和相应的气体传感器技术

本发明专利技术涉及一种气体传感器，其具有衬底(7)；能加热的膜片(8)，该膜片构造在所述衬底(7)的衬底正面(16)上；至少三个电极(1、2、3；11；202；302；101、102、103)，所述电极布置在所述膜片(8)的膜片表面(13)上；第一覆层(4)，该第一覆层构造在所述膜片表面(13)的一个区域上，其中，所述至少三个电极(1、2、3；11；202；302；101、102、103)中的至少两个电极与所述第一覆层(4)接触；第二覆层(5)，该第二覆层至少部分地构造在所述第一覆层(4)上和所述膜片表面(13)的一个区域上，其中，所述至少三个电极(1、2、3；11；202；302；101、102、103)中的至少两个电极与所述第二覆层(5)接触，其中，与所述第二覆层(5)接触的至少两个电极中的至少一个电极不同于与所述第一覆层(4)接触的至少两个电极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于气体传感器的制造方法和相应的气体传感器
本专利技术涉及用于气体传感器的制造方法和相应的气体传感器。
技术介绍
气体传感器在安全技术中起着重要的作用，例如用于在测量汽车废气排放时或在监控建筑的空气品质时识别一氧化碳气体、碳氢化合物或氮氧化合物。由EP1192452B1已知一种化学传感器，该传感器由衬底组成，在该衬底上施加有加热体，在该加热体上又施加有电绝缘层。由金属氧化物构成的传感器元件以及金属氧化物层位于该绝缘层上，在该传感器元件上可以经由印制导线发送电信号。这种由可滴落或可分散的材料或由用于厚层工艺的材料所制造的气体传感器相对于由用于多种薄层工艺的材料或由纳米颗粒墨水所制造的传感器具有高的可再现性的优点。然而为了由滴落或厚层工艺获得多个能触点接通的金属氧化物层，这些金属氧化物层必须并排地安置，由此气体传感器的微型化不能实现或受到限制。
技术实现思路
本专利技术公开了一种具有权利要求1特征的装置和一种具有权利要求7的特征的方法。据此，设置一种气体传感器，该气体传感器具有：衬底；构造在衬底的衬底正面上的能加热的膜片；布置在膜片的膜片表面上的至少三个电极；构造在膜片表面的区域中的第一覆层，其中，所述至少三个电极中的至少两个电极与第一覆层接触；至少部分地构造在第一覆层和膜片表面的区域上的第二覆层，其中，所述至少三个电极中的至少两个电极与第二覆层接触，其中，与第二覆层接触的至少两个电极中的至少一个电极不同于与第一覆层接触的至少两个电极。根据另一方面，设置有用于气体传感器的制造方法，所述制造方法具有以下步骤：提供衬底；将能加热的膜片构造在衬底的衬底正面上；将至少三个电极构造在膜片的膜片表面上；将第一覆层构造在膜片表面上，其中，所述至少三个电极中的至少两个电极与第一覆层接触；将第二覆层至少部分地构造在第一覆层和膜片表面的区域上，其中，所述至少三个电极中的至少两个电极与第二覆层接触，其中，与第二覆层接触的至少两个电极中的至少一个电极不同于与第一覆层接触的至少两个电极；并且在衬底背面上构造槽口，由此露出膜片的一部分，在该部分上构造有第一覆层和第二覆层。本专利技术提供一种气体传感器，该气体传感器具有两个叠置的覆层。在此，第一覆层和第二覆层与电极接触，使得两个覆层可以分别自身作为传感器层起作用。因此，本专利技术的优点是：提供一种用于具有多个层的气体传感器的制造方法，其中，所述层可分别操控，由此使传感器的尺寸保持得小。原则上所述布置可以用于由所有沉积工艺制成的材料，必要时也可以用于由薄层工艺和厚层工艺组成的组合。通过使第二覆层位于第一覆层之上的方式，使得空间占用小于传感器层并排布置的情况。由此，为了制造气体传感器，可以使用成本有利的厚层和多层方法、例如滴落和分散方法。同时，本专利技术具有微型化可能性的优点，从而多个电活性层可以布置在小的空间中。根据本专利技术的气体传感器的另一实施方式，第一覆层和第二覆层中的至少一个覆层是金属氧化物覆层。根据本专利技术的气体传感器的另一实施方式，至少一个另外的覆层构造在第二覆层和膜片表面的区域上，其中，至少一个另外的覆层中的每个覆层与所述至少三个电极中的至少两个电极接触，其中，所述至少两个电极中的各至少一个电极不与另外的覆层接触。这具有以下优点：多个覆层可以相叠地布置，由此可以使气体传感器的空间占用保持得小并且尽管如此仍可以单独电测量所有的覆层。根据本专利技术的气体传感器的另一实施方式，第二覆层可以作为过滤器或催化器使用。过滤器或催化器用于位于该第二覆层下方的第一覆层。附加地，可以施加一个或多个遮盖层，这也可以作为浸渍来进行。根据本专利技术的气体传感器的另一实施方式，第一覆层和第二覆层圆形地构造，其中，第二覆层完全遮盖第一覆层。根据本专利技术的气体传感器的另一实施方式，所述至少三个电极中的第一电极的第一电极端部圆盘形地构造并且所述至少三个电极中的不同于第一电极的电极的电极端部圆弧形地围绕第一电极的第一电极端部布置，其中，不同于第一电极的电极的圆弧形的电极端部相对于第一电极的第一端部具有恒定的间距。根据本专利技术的气体传感器的另一实施方式，所述至少三个电极中的第一电极的第一端部圆盘形地构造并且所述至少三个电极中的不同于第一电极的电极的端部圆弧形地围绕第一电极的第一端部布置，其中，不同于第一电极的电极的圆弧形端部相对于第一电极的第一端部具有恒定的间距。这具有以下优点：所有电极相对彼此具有尽可能均匀的间距。根据本专利技术的制造方法的另一实施方式，第一覆层和第二覆层中的至少一个覆层是金属氧化物覆层。根据本专利技术的制造方法的另一实施方式，在构造第一覆层之前有针对性地预处理膜片表面的区域。因而可以例如将在位于所述至少三个电极中的第一电极与所述至少三个电极中的第二电极之间的区域外部的区域涂覆以疏水的材料、例如硅烷化物。这具有以下优点：在构造第一覆层时，第一覆层只分布在以下区域上，该区域没有涂覆以疏水的材料。由此能够实现第一覆层有针对性的施加。第一覆层的任意形状尤其也是可能的。相反地，也可以覆层精炼地预处理这些区域。根据本专利技术的制造方法的另一实施方式，在构造第一覆层之前使膜片表面的、在所述至少三个电极中的第一电极与所述至少三个电极中的第二电极之间的区域设有表面结构。这具有以下优点：在构造第一覆层时，所述第一覆层只分布在设有表面结构的膜片表面的区域上。附加地，可以改进第一覆层的粘附特性。附图说明附图示出：图1a用于阐释根据本专利技术的第一实施方式的气体传感器的构造的示意性横截面视图；图1b根据本专利技术的第一实施方式的气体传感器的电极的示意性俯视图；图2a用于阐释根据本专利技术的第二实施方式的气体传感器的构造的示意性横截面视图；图2b根据本专利技术的第二实施方式的气体传感器的电极的示意性俯视图；图3用于阐释根据本专利技术的第三实施方式的气体传感器的构造的示意性横截面视图；图4、5根据本专利技术的其他实施方式的气体传感器的电极的示意性俯视图；和图6用于阐释用于气体传感器的制造方法的流程图。在所有附图中相同或功能相同的元件和装置(只要未另外说明)设有相同的参考标记。方法步骤的编号用于概要性，并且只要未另外说明尤其不应意味着确定的时间上的顺序。尤其也可以同时实施多个方法步骤。具体实施方式图1a示出用于阐释根据本专利技术的第一实施方式的气体传感器的构造的示意性横截面视图。根据本专利技术的第一实施方式的气体传感器具有衬底7，例如半导体衬底，优选硅衬底。第一膜片层8-1位于衬底7的衬底正面16上，该第一膜片层由不导电的电介质组成。在第一膜片层8-1上构造有加热结构6，该加热结构由导电的材料组成。在加热结构6和第一膜片层8-1上构造有第二膜片层8-2，该第二膜片层由不导电的电介质组成。第一膜片层8-1、第二膜片层8-2和加热结构6形成具有膜片表面13的膜片8。衬底7在衬底背面15上具有槽口14，由此膜片8的一部分从背面由衬底的材料露出。加热结构6与(未示出的)电流源连接，并且构造用于将膜片8的一部分加热至例如300℃的温度。在膜片表面13的一部分上构造有第一电极1、第二电极2和第三电极3，在该部分上膜片8是露出的。下面参照图1b详细阐释电极的布置。图1b示出膜片表面13的示意性俯视图，其中，图1a相应于沿着在图1b中示出的轴线9的横截面视图。第一电极1具有带有第一电极宽度B1的线形的第一电本文档来自技高网...

【技术保护点】
气体传感器，所述气体传感器具有衬底(7)；能加热的膜片(8)，该膜片构造在所述衬底(7)的衬底正面(16)上；至少三个电极(1、2、3；11；202；302；101、102、103)，所述电极布置在所述膜片(8)的膜片表面(13)上；第一覆层(4)，该第一覆层构造在所述膜片表面(13)的一个区域上，其中，所述至少三个电极(1、2、3；11；202；302；101、102、103)中的至少两个电极与所述第一覆层(4)接触；第二覆层(5)，该第二覆层至少部分地构造在所述第一覆层(4)上和所述膜片表面(13)的一个区域上，其中，所述至少三个电极(1、2、3；11；202；302；101、102、103)中的至少两个电极与所述第二覆层(5)接触，其中，与所述第二覆层(5)接触的至少两个电极中的至少一个电极不同于与所述第一覆层(4)接触的至少两个电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.11 DE 102015204311.81.气体传感器，所述气体传感器具有衬底(7)；能加热的膜片(8)，该膜片构造在所述衬底(7)的衬底正面(16)上；至少三个电极(1、2、3；11；202；302；101、102、103)，所述电极布置在所述膜片(8)的膜片表面(13)上；第一覆层(4)，该第一覆层构造在所述膜片表面(13)的一个区域上，其中，所述至少三个电极(1、2、3；11；202；302；101、102、103)中的至少两个电极与所述第一覆层(4)接触；第二覆层(5)，该第二覆层至少部分地构造在所述第一覆层(4)上和所述膜片表面(13)的一个区域上，其中，所述至少三个电极(1、2、3；11；202；302；101、102、103)中的至少两个电极与所述第二覆层(5)接触，其中，与所述第二覆层(5)接触的至少两个电极中的至少一个电极不同于与所述第一覆层(4)接触的至少两个电极。2.根据权利要求所述的1气体传感器，其中，所述第一覆层(4)和所述第二覆层(5)中的至少一个覆层是金属氧化物覆层。3.根据权利要求1和2中任一项所述的气体传感器，其中，至少一个另外的覆层构造在所述第二覆层(5)上和所述膜片表面(13)的一个区域上，其中，所述至少一个另外的覆层中的每个覆层与所述至少三个电极(1、2、3；11；202；302；101、102、103)中的至少两个电极接触，其中，这些至少两个电极中各有至少一个电极不与另外的覆层接触。4.根据权利要求1至3中任一项所述的气体传感器，其中，所述第二覆层(5)能够作为过滤器或催化器使用。5.根据权利要求1至4中任一项所述的气体传感器，其中，所述第一覆层(4)和所述第二覆层(5)圆形地构造，其中，所述第二覆层(5)完全遮盖所述第一覆层(4)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的气体传感器，其中，所述至少三个电极(1、2、3；11)中的第一电极(1)的第一电极端部(1-2)圆盘形地构造并且所述至少三个电极(1、2、3；11)中的不同于所述第一电极(1)的电极(2、3；11)的电极端部(2-2、3-2；11-2)圆弧形地围绕所述第一电极(...

【专利技术属性】
技术研发人员：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