阻抗式颗粒传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于证实内燃机废气中的炭黑的阻抗式颗粒传感器，具有传感器元件，所述传感器元件具有两个在其可经受废气的区域中相互间隔开地延伸的印制导线，用于阻抗式地证实颗粒量，其中，印制导线通过电容器相互连接，并且其中，印制导线在传感器元件的可经受废气的区域中以回曲的形式相互平行地延伸，其中，印制导线分别从布置在可经受废气的区域外的、用于传感器元件的接触的接触面出发，分别从所述接触面通向传感器元件的可经受废气的区域，在那里以回曲的形式延伸，并且随后通向电容器，其中，所述电容器具有两个金属层和布置在所述金属层之间的绝缘层，其中，所述绝缘层具有电介质材料、尤其由所述电介质材料构成。

Impedance particle sensor

【技术实现步骤摘要】
阻抗式颗粒传感器
本专利技术涉及一种用于证实内燃机废气中的炭黑的阻抗式颗粒传感器。
技术介绍
由US-20120119759A1已知一种用于证实内燃机废气中的炭黑的阻抗式颗粒传感器，该阻抗式颗粒传感器具有传感器元件，该传感器元件具有两个在该传感器元件的可经受废气的区域中相互间隔开地延伸的印制导线，用于阻抗式地证实颗粒量。在此，借助所述印制导线之间的导电性来感测颗粒量。为了能够区分在废气中不存在炭黑与颗粒传感器受损，根据现有技术设置将印制导线相互连接的电阻。该组件的缺点是，在印制导线之间存在颗粒量并且由此引起在所述印制导线之间的导电连接的情况下，不再能够明确地确定颗粒传感器的完好性。由US8,860,439B2同样已知一种用于证实内燃机废气中的炭黑的阻抗式颗粒传感器，该阻抗式颗粒传感器具有传感器元件，该传感器元件具有两个在该传感器元件的可经受废气的区域中相互间隔开地延伸的印制导线，用于阻抗式地证实颗粒量。所述印制导线分别与“板导体(plateconductors)”连接，并且在传感器元件的可经受废气的区域中以直线形式相互间隔开地延伸。因此，印制导线之间的相互作用区域较短。颗粒传感器的敏感性相应地低。由DE10133384A1已知另一阻抗式颗粒传感器，该阻抗式颗粒传感器具有用于阻抗式地证实颗粒量的梳形印制导线以及集成到传感器元件中的、与所述梳形印制导线电连接的平板电容器。
技术实现思路
根据本专利技术提出一种用于证实内燃机废气中的炭黑的阻抗式颗粒传感器，所述阻抗式颗粒传感器具有传感器元件，所述传感器元件具有两个在所述传感器元件的能够经受废气的区域中相互间隔开地延伸的印制导线，用于阻抗式地证实颗粒量，其中，所述印制导线通过电容器相互连接，并且其中，所述印制导线在所述传感器元件的能够经受废气的区域中以回曲的形式相互平行地延伸，其中，所述印制导线分别从布置在能够经受废气的区域外的、用于所述传感器元件的接触的接触面出发，分别从所述接触面通向所述传感器元件的能够经受废气的区域，在那里以回曲的形式延伸，并且随后通向所述电容器，其中，所述电容器具有两个金属层和布置在所述金属层之间的绝缘层，其中，所述绝缘层具有电介质材料、尤其由所述电介质材料构成，其中，所述电介质材料或者具有至少20的相对导磁率εr并且在450℃时具有最大10-7S/cm的电导率σ；或者，从以下组中选择出所述电介质材料：LaAlO3；(Ta2O5)1-x(Al2O3)x，其中x＝0.1...0.2；BaZrO3；CaZrO3；CaTiO3；Ca(Ti1-xZrx)O3；La2Ti2O7；BaHfO3；CaHfO3。根据本专利技术的颗粒传感器具有印制导线，所述印制导线通过电容器相互连接。以这种方式能够通过加载合适的信号来确定所述印制导线的完好性。根据本专利技术设置，印制导线在敏感区域中以回曲的形式相互平行地延伸。印制导线在本申请的范畴内尤其可以理解为金属结构，所述金属结构尤其局部地具有纵向延伸尺度和与该纵向延伸尺度垂直并且彼此垂直的横向延伸尺度和竖直延伸尺度，其中，所述纵向延伸尺度尤其明显大于所述横向延伸尺度和所述竖直延伸尺度。相互平行地延伸的印制导线或者印制导线区段在本申请的范畴内尤其可以理解为其纵向延伸尺度局部地指向相同方向的印制导线或者印制导线区段。以回曲的形式相互平行地延伸的印制导线在本申请的范畴内尤其可以理解为具有至少两个、优选至少三个或者至少四个尤其相互平行地延伸的或者基本上相互平行地延伸的印制导线区段的印制导线，其中，尤其在相邻的印制导线区段之间尤其布置有印制导线的拐弯部，所述拐弯部尤其是具有150°至210°角度的曲线。电容器在本申请的范畴内尤其能够理解为由两个彼此绝缘的电导体构成的结构，所述电导体尤其是与上面所阐述的印制导线不同。为了在本专利技术的意义上定性电容器，所述两个彼此绝缘的电导体尤其这样地构造并且彼此间隔开，使得它们在一伏特的电位差时能够存储50至800pC(皮库)的电荷量。换言之，该电容器的值尤其为50至800pF(皮法)。此外，特别优选的是，电容器的值不小于100pF和/或不大于400pF。用于传感器元件的接触的接触面在本申请的范畴内尤其可以理解为印制导线的区域、例如端部区域，在所述区域中，印制导线的横向延伸尺度尤其变大。本专利技术的实施方式设置，所述印制导线是无分支的印制导线。这些印制导线尤其分别从布置在可经受废气的区域外的、用于传感器元件的接触的接触面出发，从该接触面通向传感器元件的可经受废气的区域，在那里以回曲的形式延伸，并且随后通向电容器。借助这些措施尤其在接触面之间产生回路，该回路在串联连接中完全地包括两个印制导线和电容器。因此，所述印制导线中的至少一个印制导线的不完好性严重地改变导体回路的可通过接触面确定的电容特性。尤其设置，电容器完全或者部分地布置在传感器元件的可经受废气的区域中，尤其布置在传感器元件的表面上和/或完全或者部分地布置在传感器元件的内部。在这种情况下，所述印制导线可以是特别短的。替代地，尤其设置，电容器完全或者部分地布置在传感器元件的可经受废气的区域外，尤其布置在传感器元件的表面上和/或完全或者部分地布置在传感器元件的内部。在这种情况下，所述电容器能够经受不太高的温度或者较小的温度波动。两个彼此相叠地布置的金属层整面地构造和/或布置在所述金属层之间的绝缘层整面地构造。尤其设置，所述电容器由两个彼此相叠地布置的整面金属层和布置在所述整面金属层之间的绝缘层构成。在这种情况下，该电容器的值特别高。替代地，所述整面金属层尤其可以被金属栅格或者被金属线结构代替。在这种情况下，电容器的可过压性更好。所述电容器被施加在所述传感器元件上的保护层覆盖。可能的是，所述两个整面金属层中的一个整面金属层或者所述两个金属栅格中的一个金属栅格或者所述两个金属线结构中的一个金属线结构分别敞开地位于传感器元件的上表面上，而所述整面金属层或者所述金属栅格或者所述金属线结构和绝缘层覆盖它们的相应的配对件。替代地，所述电容器也可以完全布置在传感器元件的内部，在由面式薄膜组成的传感器元件的情况下，所述电容器例如完全布置在这种薄膜之间。在这种情况下，所述印制导线优选包括穿过至少一个这样的薄膜的贯穿接触部。所述传感器元件具有至少一个构造为电绝缘陶瓷的板，在所述板上布置有印制导线。所述板具有氧化铝或者由氧化铝构成。已经看到，当绝缘材料是电介质或者包含电介质，该电介质同时具有至少20的相对导磁率εr并且具有在450℃时最高10-7S/cm的电导率σ时，电容器或者传感器元件的功能是最优的。所述电介质材料具有这样的粒度分布，在所述粒度分布中，所有颗粒都具有不大于15μm的直径。此外，当所述电介质具有至少4eV的能带隙EG和/或在以1380℃的烧结温度进行烧结时不失去其介电特性、不化学分解、不氧化和/或不液相烧结时，电容器的或者传感器元件的耐久性和可制造性是最优的。在申请人的试验中，下述材料可以被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于证实内燃机废气中的炭黑的阻抗式颗粒传感器，所述阻抗式颗粒传感器具有传感器元件(113)，所述传感器元件具有两个在所述传感器元件(113)的能够经受废气的区域中相互间隔开地延伸的印制导线(25、26)，用于阻抗式地证实颗粒量，其中，所述印制导线(25、26)通过电容器(30、31)相互连接，并且其中，所述印制导线(25、26)在所述传感器元件(113)的能够经受废气的区域中以回曲(252、262)的形式相互平行地延伸，其中，所述印制导线(25、26)分别从布置在能够经受废气的区域外的、用于所述传感器元件(113)的接触的接触面(251、261)出发，分别从所述接触面(251、261)通向所述传感器元件(113)的能够经受废气的区域，在那里以回曲(252、262)的形式延伸并且随后通向所述电容器(30)，其中，所述电容器(30)具有两个金属层(254、264)和布置在所述金属层(254、264)之间的绝缘层(27)，其中，所述绝缘层(27)具有电介质材料、尤其由所述电介质材料构成，其中，所述电介质材料或者具有至少20的相对导磁率(ε

【技术特征摘要】
20180619 DE 102018209907.31.一种用于证实内燃机废气中的炭黑的阻抗式颗粒传感器，所述阻抗式颗粒传感器具有传感器元件(113)，所述传感器元件具有两个在所述传感器元件(113)的能够经受废气的区域中相互间隔开地延伸的印制导线(25、26)，用于阻抗式地证实颗粒量，其中，所述印制导线(25、26)通过电容器(30、31)相互连接，并且其中，所述印制导线(25、26)在所述传感器元件(113)的能够经受废气的区域中以回曲(252、262)的形式相互平行地延伸，其中，所述印制导线(25、26)分别从布置在能够经受废气的区域外的、用于所述传感器元件(113)的接触的接触面(251、261)出发，分别从所述接触面(251、261)通向所述传感器元件(113)的能够经受废气的区域，在那里以回曲(252、262)的形式延伸并且随后通向所述电容器(30)，其中，所述电容器(30)具有两个金属层(254、264)和布置在所述金属层(254、264)之间的绝缘层(27)，其中，所述绝缘层(27)具有电介质材料、尤其由所述电介质材料构成，其中，所述电介质材料或者具有至少20的相对导磁率(εr)并且在450℃时具有最大10-7S/cm的电导率(σ)；或者，从以下组中选择出所述电介质材料：LaAlO3；(Ta2O5)1-x(Al2O3)x，其中x＝0.1...0.2；BaZrO3；CaZrO3；CaTiO3；Ca(Ti1-xZrx)O3；La2Ti2O7；BaHfO3；CaHfO3。


2.根据权利要求1所述的阻抗式颗粒传感器，其特征在于，所述电介质材料具有至少4eV的能带隙(EG)。


3.根据权利要求1或2所述的阻抗式颗粒传感器，其特征在于，在以1380℃的烧结温度进行烧结时，所述电介质材料不失去其介电特性。


4.根据前述权利要求中任一项所述的阻抗式颗粒传感器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·纳格尔，J·拜尔，J·施密德，
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