用于检测导电和/或可极化粒子的传感器、传感器系统、用于操作传感器的方法、此类型传感器的制造方法以及此类型传感器用途技术方案

本发明专利技术涉及一种用于检测导电和/或可极化粒子的传感器(10)，尤其是用于检测烟尘粒子(30)，传感器包括衬底(11)和至少两个电极层(12、13)，设有第一电极层(12)和布置在衬底(11)和第一电极层(12)之间的至少一个第二电极层(13)。至少一个绝缘层(14)形成于第一电极层(12)和至少一个第二电极层(13)之间的，至少一个开口(15，16)形成在第一电极层(12)中和至少一个绝缘层(14)中，第一电极层中开口(15)的至少一些部分和绝缘层(14)中开口(16)的至少一些部分彼此层叠布置，以便形成通向第二电极层(13)的至少一个通道(17、17'、17")。

Sensor and sensor system for detecting conductive and / or polarizable particles, methods for operating sensors, manufacturing methods for this type of sensors, and use of this type of sensors.

The invention relates to a sensor for detecting conductive and / or polarizable particles (10), especially for the detection of soot particles (30), the sensor includes a substrate (11) and at least two electrode layers (12, 13), a first electrode layer disposed on the substrate (12) and (11) and the first the electrode layer (12) at least a second layer between the electrodes (13). At least one insulating layer (14) formed on the first electrode layer (12) and at least one of the second electrode layer (13) between the at least one opening (15, 16) formed on the first electrode layer (12) and at least one insulating layer (14), the opening of the first electrode layer (15) at least some part and the insulating layer (14) in the opening (16) at least some portion of the stacked arrangement, so as to form to the second electrode layer (13) at least one channel (17, 17', 17).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测导电和/或可极化粒子的传感器、传感器系统、用于操作传感器的方法、此类型传感器的制造方法以及此类型传感器用途
本专利技术涉及一种用于检测导电和/或可极化粒子的传感器，尤其用于检测烟尘粒子。本专利技术还涉及一种传感器系统、一种用于操作传感器的方法、一种用于检测导电和/或可极化粒子的传感器的制造方法以及此类型传感器用途。
技术介绍
现有技术公开包括传感器载体的传感器，电极和加热结构以平面排列的方式布置在此传感器载体上。在检测操作模式中，可极化和/或导电粒子沉积于此平面排列上。所沉积的粒子导致电极之间的电阻减小，电阻的下降被用来衡量沉积的粒子的质量。当达到预定电阻阈值时，通过加热结构对传感器布置加热，使得沉积的粒子燃烧，且在清洁过程之后，传感器可用于后续的检测周期。DE102005029219A1公开了一种用于检测内燃机的废气流中的粒子的传感器的描述，电极、加热器和温度传感器结构以平面排列的方式布置在施加于传感器载体上。此传感器布置的一个缺点是，待桥接的电极具有必要的最小长度，以便在测量导电或可极化粒子(例如烟尘)时能够达到可接受灵敏度范围。然而，为了能够布置待桥接的电极的最小长度，需要确定传感器组件的一定尺寸。这样在这些传感器组件的制造期间就带来了成本劣势。
技术实现思路
本专利技术的目的为提供一种用于检测导电和/或可极化粒子的优化的传感器，尤其用于检测烟尘粒子，针对传感器的尺寸实现最小化，使得前述缺点可得以克服。本专利技术的另一目的是，提供一种传感器系统、一种操作传感器的方法以及一种此类型的传感器的制造方法。此目的根据本专利技术通过如权利要求1的用于检测导电和/或可极化粒子的传感器实现，该传感器尤其用于检测烟尘粒子。关于传感器系统，通过如权利要求20的特征来实现目的。关于操作传感器的方法，通过如权利要求21的特征实现目的；关于制造传感器的方法，通过如权利要求23的特征或如权利要求31的特征实现目的。关于传感器的用途，通过如权利要求32或33的特征实现目的。根据本专利技术的传感器和根据本专利技术的用于操作传感器的方法以及根据本专利技术的此类型的传感器的制造方法以及根据本专利技术的传感器的用途的有利和有益改进在从属权利要求中详细说明。本专利技术是基于提供一种用于检测导电和/或可极化粒子的传感器的构思，该传感器尤其用于检测烟尘粒子，传感器包括衬底和至少两个电极层，第一电极层以及布置在衬底和第一电极层之间的至少第二电极层经布置，形成于第一电极层和至少第二电极层之间的至少一个绝缘层，以及分别形成在第一电极层中和至少一个绝缘层中的至少一个开口，第一电极层中的开口和绝缘层中的开口至少在特定部位彼此层叠布置，以形成通向第二电极层的至少一条通道。优选地提供一种传感器，包括衬底、第一电极层、布置在衬底和第一电极层之间的第二电极层、形成于第一电极层和第二电极层之间的第一绝缘层、形成于第一绝缘层和第一电极层之间的至少第三电极层，以及形成于至少第三电极层和第一电极层之间的至少第二绝缘层，分别形成于第一电极层中、至少第二绝缘层中、至少第三电极层中和第一绝缘层中的至少一个开口，第一电极层中的开口、至少第二绝缘层中的开口、至少第三电极层中的开口和绝缘层中的开口至少在特定部位彼此层叠布置，以便形成通向第二电极层的至少一条通道。换句话说，一种传感器提供水平地彼此层叠布置的第一电极和第二电极层，以及第一绝缘层，可选地至少第三电极层和可选地至少第二绝缘层形成于这两个电极层之间。为了形成通向第二电极层的通道，使得待检测的粒子(尤其是，烟尘粒子)可在通道的辅助下到达第二电极层，第一电极层和第三电极层以及第一绝缘层和第二绝缘层两者分别具有至少一个开口，第一电极层和第三电极层中的开口以及第一绝缘层和第二绝缘层中的开口至少在特定部位彼此层叠布置，以便形成或可形成通道。粒子可因此借助于仅来自传感器的一侧(具体来说，来自传感器的制造成最接近于第一电极层的一侧)的至少一条通道到达第二电极层。导电和/或可极化粒子因此位于第二电极层的一部分上。根据本专利技术的传感器可例如包括至少三个电极层和至少两个绝缘层，绝缘层优选地始终形成于两个电极层之间。绝缘层还可由两个或多个子层组成，子层可彼此靠近和/或层叠布置。绝缘层的两个或多个子层可由不同材料组成和/或包括不同材料。电极层还可由两个或多个子层组成，子层可彼此靠近和/或层叠布置。电极层的两个或多个子层可由不同材料组成和/或包括不同材料。有可能传感器包括三个以上电极层和两个以上绝缘层，同样在此情况下，绝缘层优选地始终形成于两个电极层之间。从现在起，“至少第三电极层”的表达应理解为预计第四和/或第五和/或第六和/或第七和/或第八和/或第九和/或第十电极层，也可代替第三电极层。从现在起，“至少第二绝缘层”的表达应理解为预计第三和/或第四和/或第五和/或第六和/或第七和/或第八和/或第九绝缘层，也可代替第二绝缘层。换句话说，根据本专利技术的传感器可包括层压物，层压物包括至少三个电极层和至少两个绝缘层。最接近于衬底的电极层被称作第二电极层，距衬底最大距离处的电极层被称作第一电极层。第一电极层和第二电极层之间存在例如至少一第三电极层，至少一个绝缘层分别形成于两个电极层之间。电极层彼此层叠布置，尤其是以层的形式彼此层叠布置，电极层分别借助于绝缘层保持彼此相距一段距离。换句话说，电极层并不位于一个平面中。优选地，第一电极层中的开口形成于距第一电极层的外围区有一定距离处，可选地至少第二绝缘层中的开口形成于距第二绝缘层的外围区有一定距离处，可选地至少第三电极层中的开口形成于距第三电极的外围区有一定距离处，且第一绝缘层中的开口形成于距第一绝缘层的外围区有一定距离处。开口因此优选地不形成于外围位置中，也不形成于所关注层的侧外围处。第一电极层和可选地第三电极层通过位于其间的第二绝缘层而彼此绝缘。可选地第三电极层和第二电极层通过位于其间的第一绝缘层而彼此绝缘。此结构允许与现有技术的传感器相比形成较小总尺寸的极其敏感的传感器。例如形成有平坦范围的第二电极层间接或直接连接到衬底。第二电极层到衬底的间接连接可例如借助于粘合剂(尤其是，粘合剂层)进行。粘合剂还可以孤立的方式形成于衬底和第二电极层之间。举例来说，粘合剂/粘合剂层可形成为类似于液滴。粘合剂层可形成于第二电极层和衬底之间。粘合剂(尤其是，粘合剂层)可例如由氧化铝(Al2O3)或二氧化硅(SiO2)或陶瓷或玻璃或其任何所要组合组成。优选地，形成非常薄的粘合剂层，且因此仅具有小厚度。第一绝缘层和/或至少第二绝缘层的厚度可为0.1到50μm，尤其是1.0μm到40μm，尤其是5.0μm到30μm，尤其是7.5μm到20μm，尤其是8μm到12μm。借助于绝缘层的厚度，设定一个电极层距另一电极层的距离。可通过减小彼此层叠定位的(例如)水平延伸的电极层之间的距离来增加传感器的灵敏度。形成的绝缘层的厚度越小，则传感器越敏感。还可能衬底的电极层的厚度和/或绝缘层的厚度变化。绝缘层可由氧化铝(Al2O3)或二氧化硅(SiO2)或氧化镁(MgO)或氮化硅(Si2N4)或玻璃或陶瓷或其任何期望的组合形成。优选地，第一绝缘层横向围封第二电极层。换句话说，第一绝缘层可覆盖第二电极层的侧面使得第二电极层横向绝缘。举例来说，至少第二绝缘层横向围封至少第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测导电和/或可极化粒子的传感器(10)，尤其是用于检测烟尘粒子(30)，其包括衬底(11)和至少两个电极层(12、13)，布置有第一电极层(12)以及布置在所述衬底(11)和所述第一电极层(12)之间的至少一第二电极层(13)，形成于所述第一电极层(12)和所述至少一第二电极层(13)之间的至少一个绝缘层(14)，以及分别形成于所述第一电极层(12)中和所述至少一个绝缘层(14)中的至少一个开口(15、16)，所述第一电极层(12)中的开口(15)和所述绝缘层(14)中的开口(16)至少在特定部位彼此层叠布置，以便形成通向所述第二电极层(13)的至少一条通道(17、17'、17")。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.23 DE 102014119484.51.一种用于检测导电和/或可极化粒子的传感器(10)，尤其是用于检测烟尘粒子(30)，其包括衬底(11)和至少两个电极层(12、13)，布置有第一电极层(12)以及布置在所述衬底(11)和所述第一电极层(12)之间的至少一第二电极层(13)，形成于所述第一电极层(12)和所述至少一第二电极层(13)之间的至少一个绝缘层(14)，以及分别形成于所述第一电极层(12)中和所述至少一个绝缘层(14)中的至少一个开口(15、16)，所述第一电极层(12)中的开口(15)和所述绝缘层(14)中的开口(16)至少在特定部位彼此层叠布置，以便形成通向所述第二电极层(13)的至少一条通道(17、17'、17")。2.根据权利要求1所述的传感器(10)，其特征在于包括-衬底(11)，-第一电极层(12)，-第二电极层(13)，其布置在所述衬底(11)和所述第一电极层(12)之间，-至少一第一绝缘层(14)，其形成于所述第一电极层(12)和所述第二电极层(13)之间，-至少一第三电极层(50)，其形成于所述第一绝缘层(14)和所述第一电极层(12)之间，以及-至少一第二绝缘层(60)，其形成于所述第三电极层(50)和所述第一电极层(12)之间，至少一个开口(15、16、70、71)，其分别形成于所述第一电极层(12)中、所述至少第二绝缘层(60)中、所述至少第三电极层(70)中和所述第一绝缘层(14)中，所述第一电极层(12)中的开口(15)、所述至少第二绝缘层(60)中的开口(71)、所述至少第三电极层(50)中的开口(70)和所述第一绝缘层(14)中的开口(16)至少在特定部位彼此层叠布置，以便形成通向所述第二电极层(13)的至少一条通道(17、17'、17")。3.根据权利要求1或2所述的传感器(10)，其特征在于所述第一电极层(12)中的所述开口(15)形成于距所述第一电极层(12)的外围区一距离处，所述第一绝缘层(14)中的所述开口(16)形成于距所述第一绝缘层(14)的外围区一距离处，且可选地所述至少第三电极层(50)中的所述开口(70)形成于距所述第三电极层(50)的外围区一距离处，且可选地所述至少第二绝缘层(60)中的所述开口(71)形成于距所述第二绝缘层(60)的外围区一距离处。4.根据权利要求1到3中任一项所述的传感器(10)，其特征在于所述第二电极层(13)间接连接到所述衬底(11)，优选地借助于粘合剂间接连接到所述衬底(11)，特别优选地借助于粘合剂层(18)间接连接到所述衬底(11)或直接连接到所述衬底(11)。5.根据权利要求1-4中任一项所述的传感器(10)，其特征在于所述至少一第一绝缘层(14)和/或所述至少第二绝缘层(60)的厚度(d)是0.1μm-50μm，尤其是1.0μm-40μm，尤其是5.0μm-30μm，尤其是7.5μm-20μm，尤其是8μm-12μm。6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其特征在于所述至少一第一绝缘层(14)和/或所述至少第二绝缘层(60)由选自以下各者组成的群组的材料形成：氧化铝(Al2O3)或二氧化硅(SiO2)或氧化镁(MgO)或氮化硅(Si2N4)或陶瓷或玻璃或金属氧化物或其任何所需组合。7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其特征在于所述第一电极层(12)和/或所述第二电极层(13)和/或所述至少第三电极层(50)由导电材料形成，尤其是由金属或合金形成，尤其是由耐高温金属或耐高温合金形成，特别优选地由铂族金属的金属或由所述铂族金属的金属的合金形成。8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其特征在于所述第二电极层(13)由导电材料形成，尤其是由具有比所述导电材料高的抗蚀刻性的金属或合金形成，尤其是由具有比所述第一电极层(12)和/或所述可选地至少第三电极层(50)的所述金属或合金高的抗蚀刻性的金属或合金形成。9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其特征在于至少一个覆盖层(21)形成于所述第一电极层(12)的背离所述第一绝缘层(14)的一侧(20)上，所述至少一个覆盖层(21)尤其是由陶瓷和/或玻璃和/或金属氧化物或其任何组合形成。10.根据前述权利要求中任一项，尤其是根据权利要求9所述的传感器(10)，其特征在于至少一个多孔过滤层(27)形成于所述第一电极层(12)的背离所述第一绝缘层(14)的一侧(20)上或所述覆盖层(21)的背离所述第一电极层(12)的一侧(26)上。11.根据前述权利要求中任一项，尤其是根据权利要求9或10所述的传感器(10)，其特征在于包括形成为盲孔的所述至少一条通道(17)，所述第二电极层(13)的一部分形成为所述盲孔的底部(28)，且所述盲孔至少在所述第一绝缘层(14)中、可选地一/所述至少第三电极层(50)中、可选地一/所述至少第二绝缘层(60)中、所述第一电极层(12)中和可选地形成的所述覆盖层(21)中延伸。12.根据权利要求11所述的传感器(10)，其特征在于所述盲孔具有正方形横截面，其具有表面积3×3μm2-150×150μm2，尤其是10×10μm2-100×100μm2，尤其是15×15μm2-50×50μm2，尤其是20×20μm2。13.根据前述权利要求中任一项，尤其是根据权利要求11或12所述的传感器(10)，其特征在于包括形成的多个通道(17、17'、17")，尤其是多个盲孔，至少两个通道(17、17'、17")，尤其是至少两个盲孔具有不同尺寸的横截面。14.根据前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其特征在于所述第一绝缘层(14)、可选地所述至少第三电极层(50)、可选地所述至少第二绝缘层(60)和所述第一电极层(12)中的开口分别以线性形式或分别以曲折方式或分别以栅格形式或以螺旋方式形成。15.根据前述权利要求中任一项，尤其是根据权利要求14所述的传感器(10)，其特征在于包括形成为延长的凹陷的至少一条通道(17、17'、17")，所述第二电极层(13)的一部分形成为所述延长的凹陷的底部，且所述延长的凹陷至少在所述第一绝缘层(14)中、可选地所述至少第三电极层(50)中、可选地所述至少第二绝缘层(60)中、所述第一电极层(12)中和可选地一/所述形成的覆盖层(21)中延伸。16.根据前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其特征在于所述第一电极层(12)、可选地所述至少第二绝缘层(60)、可选地所述至少第三电极层(50)和所述第一绝缘层(14)形成为多孔的，所述第一电极层中的所述至少一个开口(15)、可选地所述第二绝缘层(60)中的所述至少一个开口(71)、可选地所述第三电极层(50)中的所述至少一个开口(70)和所述第一绝缘层(14)中的所述至少一个开口(16)分别由至少一个孔隙(40、41)形成，所述第一绝缘层(14)中的孔隙(41)、可选地所述第三电极层(50)中的孔隙、可选地所述第二绝缘层(60)中的孔隙和所述第一电极层(12)中的孔隙(40)至少在特定部位彼此层叠布置，以便形成通向所述第二电极层(13)的所述至少一条通道(17、17'、17")。17.根据权利要求16所述的传感器(10)，其特征在于所述第一电极层(12)和/或所述第一绝缘层(14)和/或可选地所述至少第二绝缘层(60)和/或可选地所述至少第三电极层(50)具有拥有不同孔隙尺寸...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂姆·阿斯穆斯，卡尔海因茨·韦南德，斯蒂芬·迪耶特曼，马丁·孔茨，
申请(专利权)人：贺利氏传感器技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE