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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorelement zur Detektion von
leitfähigen Partikeln in einem Gasstrom, ein Verfahren
zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung.
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Stand der Technik
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In
naher Zukunft muss der Partikelausstoß, insbesondere von
Fahrzeugen während des Fahrbetriebes, nach dem Durchlaufen
eines Motors bzw. Dieselpartikelfilters (DPF) per gesetzlicher Vorschrift überwacht
werden (On Board Diagnosis, OBD). Darüber hinaus ist eine
Beladungsprognose von Dieselpartikelfiltern zur Regenerationskontrolle
notwendig, um eine hohe Systemsicherheit bei wenigen effizienten,
kraftstoffsparenden Regenerationszyklen zu gewährleisten
und kostengünstige Filtermaterialien, beispielsweise Cordierit,
einsetzen zu können.
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Eine
Möglichkeit hierzu bieten aus dem Stand der Technik bekannte
resistive Partikelsensoren, insbesondere resistive Rußpartikelsensoren. Resistive
Partikelsensoren ziehen zur Detektion des Partikelausstoßes
eine durch Partikelanlagerung hervorgerufene Widerstandsänderung
eines Elektrodensystems mit zwei metallischen, kammartig ineinander
greifenden Elektroden (Intedigitalelektroden), die auf einem keramischen
Trägerelement angeordnet sind, heran. Aufgrund ihrer Funktionsweise
ordnen sich resistive Partikelsensoren bei den sammelnden Prinzipien
ein. Derartige Sensoren werden von der
DE 101 493 33 A1 sowie
der
WO 2003006976
A2 beschrieben.
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Derzeit
sind resistive Partikelsensoren, insbesondere Rußpartikelsensoren,
bekannt, bei denen sich unter Einwirkung einer elektrischen Messspannung
(Elektrophorese) leitfähige Partikel zwischen den Elektroden
anlagern und Partikelpfade bilden, welche zwei Leiterbahnen einer
Interdigitalelektrode kurzschließen und so mit steigender
Partikelkonzentration auf der Sensoroberfläche ein abnehmender Widerstand
(bzw. ein zunehmender Strom bei konstanter angelegter Spannung)
zwischen den Elektroden messbar wird. Nach Erreichen eines Schwellwertes
kann ein Zeitintervall (Auslösezeit) bestimmt werden, dessen
Zunahme mit der Partikelmasse auf der Sensoroberfläche
korreliert.
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Problematisch
an diesen Sensoren ist die Anlagerung von nicht brennbaren Aschen
(z. B. aus anorganischen Bestandteilen der Motoröle) die
langfristig zu einer Vergiftung des Sensors führen können.
Diese Aschen bedecken die Interdigitalelektroden des Sensors und
führen zu einem Empfindlichkeitsrückgang.
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Da
der Sensor bei der Anwendung zur Überwachung eines Partikelfilters
bezüglich des Partikelfilters stromabwärts des
Abgasstroms angeordnet ist und der Wirkungsgrad der meisten technisch
verwendeten Filter hoch ist, sollte solange wie der Filter voll
funktionsfähig ist, keine Anlagerung von leitfähigen
Partikel und Aschen, das heißt hochohmigen (isolierenden),
anorganischen Verbindungen, die sich nicht durch Erhitzen auf etwa
600°C entfernen lassen, an dem Sensor auftreten.
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Es
ist jedoch erwünscht, dass eine kleine – vom Gesetzgeber
bzw. von der Zertifizierungsbehörde noch als zulässig
betrachtete – Filterschädigung noch nicht zu einer
Alarm-Auslösung bezüglich der Partikelfilterüberwachung
führt. Bedingt hierdurch können Partikelsensoren über
längere Zeit einer geringen Menge an Asche ausgesetzt sein,
wobei es in ungünstigen Fällen zu einer Vergiftung
kommen kann. Darüber hinaus ist der Einsatz von Filtern
vorgesehen, die auch im Neuzustand eine gewisse Durchlässigkeit
für leitfähige Partikel und isolierende Aschepartikel
haben. In diesem Fall ist ebenso mit einer langsamen Vergiftung
des Sensors durch isolierende Ascheanlagerung zu rechnen. Die stetige
Vergiftung des Partikelsensors führt wiederum zu einem Empfindlichkeitseinbruch
des Sensors.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Ein
erfindungsgemäßes Sensorelement zur Detektion
von leitfähigen Partikel in einem Gasstrom, umfassend ein
Interdigitalelektrodensystem mit mindestens zwei kammartig ineinander
greifenden Interdigitalelektroden und eine Trägerschicht,
wobei das Interdigitalelektrodensystem auf der Trägerschicht angeordnet
ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens eine Interdigitalelektrode
(12, 13) eine Profilstruktur (21, 22)
aufweist, hat den Vorteil, dass der Einfluss von Ascheablagerungen
auf die Funktion des Sensors deutlich verringert und die Lebensdauer
des Sensor deutlich erhöht wird.
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf dem Prinzip, das isolierende Aschepartikel
sich vorwiegend in den Zwischenräumen der Interdigitalelektrode
irreversibel anlagern und somit über Lebensdauer die Ausbildung
eines Sensorstroms proportional zur angelagerten Rußmasse
auf dem Sensorelement verhindern. (Die Anlagerung von isolierenden
Aschepartikeln erfolgt auf resistiven Partikelsensoren nach zwei
unterschiedlichen Mechanismen.
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Beim
ersten Mechanismus liegt Asche an Rußpartikeln gebunden
vor. Die elektrophoretische Anlagerung der Rußpartikel
(inclusive Ascheanteile) erfolgt auf der Interdigitalelektrode bei
Anlegen einer Spannung entlang der Feldlinien. Rußpfade
bilden sich damit im Zwischenraum zweier Leiterbahnen aus. Der Einfluss
der in Rußpfaden enthaltenen Ascheanteile auf die Signalbildung
ist kurzfristig vernachlässigbar. Beim Rußabbrand
(Regeneration des Sensors) bleibt die im Ruß enthaltene
Asche jedoch als Verbrennungsrückstand auf dem Sensorelement zurück
und akkumuliert sich über Lebensdauer zu grossen Teilen
in den Elektrodenzwischenräumen. Neu entstehende Rußpfade
müssen zur Signalbildung die isolierenden Ablagerungen überbrücken. Eine
direkte, leitfähige Verbindung zwischen den Elektroden
wird gehemmt.
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Beim
zweiten Mechanismus werden ungeladene Aschepartikel unabhängig
vom elektrischen Feld der Interdigitalelektrode an zufälligen
Orten auf dem Sensorelement über Diffussion abgeschieden. Der
Anteil dieses Mechanismus am Gesamtaschenmenge ist vernachlässigbar.)
Durch die erfindungsgemäße Profilstruktur der
Trägerschicht und/oder der Interdigitalelektroden werden
die Bereiche, an denen die Ablagerung von hochohmigen Aschen schädlich für
die Signalbildung/Sensorempfindlichkeit sind, wie die Oberfläche
der Interdigitalelektroden, minimiert und die Bereiche, an denen
die Ablagerung von hochohmigen Aschen die Signalbildung/Sensorempfindlichkeit
nicht stört, maximiert, weshalb sich der Großteil
der Aschepartikel in den Bereichen anlagert an denen die Ascheablagerung
die Signalbildung/Sensorempfindlichkeit nicht stört. Dadurch kann
eine hohe Sensorempfindlichkeit über die Lebensdauer des
Sensorelementes selbst bei Ascheablagerungen sichergestellt werden.
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Darüber
hinaus wird durch die erfindungsgemäße Profilstruktur
der Interdigitalelektroden beim Anlegen einer Spannung an die Elektroden
eine Feldüberhöhung an Elektrodenspitzen erzeugt.
Diese durch die Profilstruktur der Interdigitalelektroden erzeugte
Feldüberhöhung ist deutlich stärker als
eine in der Nähe eines Aschepartikels auftretenden Feldüberhöhung,
sodass sich die leitfähigen Partikel durch elektrophoretische
Abscheidung an den Elektrodenspitzen und nicht an Aschepartikeln
anlagern. Auf Grund der geringen Oberfläche der Elektrodenspitzen
wird zudem die Anlagerung von Aschepartikeln minimiert. Deshalb
werden durch die erfindungsgemäße Profilstruktur
der Interdigitalelektroden die Bereiche, an denen hauptsächlich
die Partikelanlagerung stattfindet, von den Bereichen, an denen hauptsächlich
die Aschanlagerung stattfindet, räumlich getrennt und eine
gute Signalbildung und hohe Sensorempfindlichkeit selbst bei Ascheablagerungen über
die Lebensdauer des Sensorelementes gewährleistet.
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Ferner
lässt sich die Empfindlichkeit eines Sensorelementes vorteilhafterweise
durch eine erfindungsgemäße Profilstrukfur der
Interdigitalelektroden auf unterschiedliche Einsatzbereiche bzw. Grenzwertbereiche
für die Überwachung von Dieselpartikelfiltern
anpassen.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Gegenstandes sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen
zu entnehmen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die im Folgenden gezeigten und
diskutierten Figuren und die nachfolgende Beschreibung genauer erläutert. Dabei
ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben
und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
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1 ist
ein schematischer Querschnitt durch ein herkömmliches,
resistives Sensorelement mit einem auf einer unstrukturierten, Trägerschicht angeordneten
unstrukturierten Interdigitalelektrodensystem und veranschaulicht
die Auswirkung eines Aschepartikels auf das elektrische Feld der
Interdigitalelektroden des Interdigitalelektrodensystems;
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2 ist
ein Graph zur Veranschaulichung der Sensorfunktion eines resistiven
Sensors in Abhängigkeit vom Ort einer Ascheablagerung;
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3a ist
eine perspektivische Ansicht eines Grundkörpers aus dem
ein erfindungsgemäßes Sensorelement mit einer
erfindungsgemäß strukturierten Trägerschicht
und/oder und erfindungsgemäß strukturierten Interdigitalelektroden
durch ein erfindungsgemäßes Laserstrukturierungsverfahren
hergestellt werden kann;
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3b ist
eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer auf einer Trägerschicht
angeordneten Interdigitalelektrode und veranschaulicht eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Profilstruktur;
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3c ist
eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer auf einer Trägerschicht
angeordneten Interdigitalelektrode und veranschaulicht eine weitere
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Profilstruktur;
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3d ist
eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer auf einer Trägerschicht
angeordneten Interdigitalelektrode und veranschaulicht eine weitere
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Profilstruktur;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Sensorelementes mit erfindungsgemäß strukturierten
Interdigitalelektroden; und
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Sensorelementes mit erfindungsgemäß strukturierten
Interdigitalelektroden und einer erfindungsgemäß strukturierten
Trägerschicht.
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Beschreibung der Abbildung
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1 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch ein herkömmliches,
resistives Sensorelement zur Detektion von leitfähigen
Partikel in einem Gasstrom, welches ein auf einer unstrukturierten (glatten,
ebenen), Trägerschicht 3 angeordnetes Interdigitalelektrodensystem
mit zwei kammartig ineinander greifenden, unstrukturierten Interdigitalelektroden 1, 2 umfasst.
Am Rand der linken Interdigitalelektrode 1 mit einer Elektrodenarmbreite
von 80 μm ist ein isolierender Aschepartikel mit einer
typischen Dielektrizitätskonstante ε von 8 und
einem Durchmesser von 30 μm angelagert. Darüber
hinaus veranschaulicht 1 die Auswirkung des Aschepartikels 4 auf
das elektrische Feld der zwei Interdigitalelektroden 1, 2 mit
glatter Oberfläche. 1 zeigt,
dass das Volumen über dem Sensorelement, aus dem Partikel durch
das elektrische Feld (Elektrophorese) angezogen werden, annähernd
unverändert bleibt. Hingegen wird das Nahfeld unmittelbar über
der ersten Interdigitalelektrode 1, auf der sich der Aschepartikel 4 befindet,
insbesondere in einem Bereich von weniger als 30 μm Abstand
zu dem Achspartikel 4, durch den Aschepartikel 4 stark
beeinflusst und steuert den Ort der Ablagerung von leitfähigen
Partikeln in seiner unmittelbaren Nähe. Dadurch kommt es
zu einer Fokussierung von angelagerten, leitfähigen Partikel
in unmittelbarer Nähe des Aschepartikels 4 und
zu einem büschelförmigen Wachstum der resultierenden,
leitfähigen Partikelpfade. Aufgrund der isolierenden Eigenschaften
des Aschepartikels, tragen diese über den isolierenden
Aschepartikel mit den Interdigitalelektroden verbunden, leitfähigen
Partikelpfade viel geringer zum Sensorstrom und damit zum Sensorsignal
bei, als dies bei einem direkten Kontakt eines leitfähigen
Partikelpfads mit den Interdigitalelektroden der Fall wäre.
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2 zeigt
einen Graphen zur Veranschaulichung der Sensorfunktion eines resistiven
Sensors in Abhängigkeit vom Ort einer Ascheablagerung.
In dem in 2 gezeigten Graphen werden Messergebnisse
einer Serie von resistiven Sensorelementen dargestellt. Alle untersuchten
Sensorelemente umfassen ein auf einer unstrukturierten, Trägerschicht
angeordnetes Interdigitalelektrodensystem, indem eine erste und
eine zweite unstrukturierte Interdigitalelektrode kammartig ineinander
greifen. Dabei betrug die Breite der Elektrodenarme der Interdigitalelektroden
200 μm und der Abstand zwischen den Elektrodenarmen der
Interdigitalelektroden 200 μm. Um eine Ascheablagerung
zu simulieren wurde auf und/oder neben jeden zweiten Elektrodenarm (das
heißt auf und/oder neben jeden Elektrodenarm einer der
beiden Interdigitalelektroden) ein 80 bis 100 μm breiter
Streifen aus einem hochohmigen Material angeordnet. Im Rahmen der
hier gezeigten Versuchsreihe wurde exemplarisch Aluminiumoxid als hochohmiges
Material verwendet, um eine hochohmige Asche zu simulieren. Dabei
unterscheiden sich die untersuchten Sensorelemente dadurch, dass
die Position der hochohmigen Streifen von Sensorelement zu Sensorelement
um jeweils 50 μm verschoben ist.
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Beispielsweise
sind bei dem Sensorelement Nr. 3 die hochohmigen Streifen mittig
auf den Elektrodenarmen der ersten Interdigitalelektrode angeordnet.
Im Fall von Sensorelement Nr. 4 sind die hochohmigen Streifen zur
Hälfte auf den Elektrodenarmen der ersten Interdigitalelektrode
und zur anderen Hälfte auf der Trägerschicht angeordnet.
Bei dem Sensorelement Nr. 8 sind die hochohmigen Streifen hingegen
mittig zwischen den Elektrodenarmen der ersten und zweiten Interdigitalelektrode
angeordnet.
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Im
Fall der Sensorelemente Nr. 1 bis 20 wurde an die erste Interdigitalelektrode
eine Spannung von +30 V angelegt, wobei die zweite Interdigitalelektrode
geerdert wurde.
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Die
durch Kreisflächen und Quadrate gekennzeichneten Werte
geben die Änderung der Auslösezeit t des jeweiligen
Sensorelementes im Bezug auf ein Sensorelement ohne hochohmige Schicht (Sollwert,
in 2 durch gestrichelte Linien gekennzeichnet) für
zwei Stromschwellwerte wieder. Der Stromschwellwert betrug bei den
durch Kreisflächen gekennzeichneten Werten 10 μA
und bei den durch Quadrate gekennzeichneten Werten 1 μA.
Die Auslösezeit t gibt dabei den Einfluss des Ascheablagerungsortes
auf die Ausbildung erster geschlossener Rußpfade und der
damit verbundenen Signalbildung bis zu der angegebenen Stromschwelle
wieder.
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Die
durch Dreiecke gekennzeichneten Werte zeigen die Abweichung der
zeitlichen Ableitung des Stromflusses (dI/dt) des jeweiligen Sensorelementes im
Bezug auf ein Sensorelement ohne hochohmige Schicht (Sollwert, in 2 durch
gestrichelte Linien gekennzeichnet) für zwei dI/dt-Stromintervalle.
Das dI/dt-Stromintervall betrug bei den Werten, die durch Dreiecke
mit aufwärts zeigender Spitze gekennzeichneten sind, 50
bis 100 μA und bei den Werten, die durch Dreiecke mit abwärts
zeigender Spitze gekennzeichnet sind, 200 bis 590 μA. Die
zeitliche Ableitung des Stromflusses (dI/dt) gibt dabei den Einfluss
des Ascheablagerungsortes auf die Leitfähigkeit des Sensorelementes
und der darauf abgelagerten leitfähigen Partikel wieder.
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2 zeigt,
dass der durch hochohmiges Material (Asche) bedingte Empfindlichkeitseinbruch eines
Partikelsensors stark von dem Ort der des hochohmigen Materials
(Ascheablagerung) auf dem Sensorelement abhängt. 2 zeigt,
dass wenn hochohmiges Material an den Positionen 0 μm und 400 μm
auf der x-Achse, das heißt mittig auf den Elektrodenarmen
einer Interdigitalelektrode, die mit +30 V beschaltet sind, angeordnet
ist, der Empfindlichkeitseinbruch eines Sensorelementes am stärksten
ist. Dies liegt darin begründet, dass an denjenigen Stellen
an denen sich hochohmiges Material auf den Interdigitalelektroden
befindet, eine durch angelagerte leitfähige Partikel bedingte
Stromleitung zwischen den Elektroden auf Grund des elektrischen
Widerstands des hochohmigen Materials kein Sensorsignal liefern
kann, welches einem Sensorsignal ohne hochohmiges Material gleichwertig
ist. Zwischen den Elektrodenarmen der Interdigitalelektroden befindliches
hochohmiges Material, trägt hingegen nur geringfügig
zu einem Empfindlichkeitseinbruch eines Sensorelementes bei.
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3a ist
eine perspektivische Ansicht eines Grundkörpers 5 aus
dem ein erfindungsgemäßes Sensorelement 10 mit
einer erfindungsgemäß strukturierten Trägerschicht 14 und/oder
und erfindungsgemäß strukturierten Interdigitalelektroden 12, 13 durch
ein erfindungsgemäßes Laserstrukturierungsverfahren
hergestellt werden kann. Dieser Grundkörper umfasst eine
ebene, unstrukturierte Platinschicht 6, die auf einer ebenen,
unstrukturierten Trägerschicht 14 angeordnet ist.
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3b ist
eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer auf einer Trägerschicht 14 angeordneten
Interdigitalelektrode 12, 13 und veranschaulicht
eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Profilstruktur 21, 22. Bei dem in 3b sowie den
in 3c und 3d gezeigten
Ausschnitten einer auf einer Trägerschicht 14 angeordneten
Interdigitalelektrode 12, 13 kann es sich sowohl
um einen Ausschnitt eines Elektrodenarms 11 als auch des Kammrückens 23 einer
Interdigitalelektrode 12 13 handeln. Die in 3b gezeigte
erfindungsgemäße Profilstruktur beruht darauf,
dass der gezeigte Interdigitalelektrodenarms/kammrücken 11/23 eine,
insbesondere mittige, grabenähnliche Ausnehmung 21 aufweist,
die parallel zu dem Interdigitalelektrodenarms/kammrücken 11/23 angeordnet
ist und aus der zwei, insbesondere zum Elektrodenarm 11 oder Kammrücken 23 parallel
verlaufende, steg/wellen/damm-ähnliche Erhebungen 22 resultieren.
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3c ist
eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer auf einer Trägerschicht 14 angeordneten
Interdigitalelektrode 12, 13 und veranschaulicht
eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Profilstruktur 21, 22. Die in 3c gezeigte
erfindungsgemäße Profilstruktur beruht darauf,
dass der gezeigte Interdigitalelektrodenarms/kammrücken 11/23 mehrere
grabenähnliche Ausnehmungen 21 aufweist, die senkrecht
zu dem Interdigitalelektrodenarms/kammrücken 11/23 angeordnet
sind und aus denen mehrere steg/wellen/damm-ähnliche Erhebunken 22 resultieren.
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3d ist
eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer auf einer Trägerschicht 14 angeordneten
Interdigitalelektrode 12, 13 und veranschaulicht
eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Profilstruktur 21, 22. Die in 3d gezeigte
erfindungsgemäße Profilstruktur beruht darauf,
dass der gezeigte Interdigitalelektrodenarms/kammrücken 11/23 mehrere
grabenähnliche Ausnehmungen 21 aufweist, die sowohl
parallel als auch senkrecht zu dem Interdigitalelektrodenarms/kammrücken 11/23 angeordnet
sind und aus denen eine Vielzahl von berg/kegel-ähnlichen
Erhebungen 22 resultiert.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Sensorelementes 10 mit
einem Interdigitalelektrodensystem 12, 13, in
dem zwei erfindungsgemäß strukturierte Interdigitalelektroden 12, 13 kammartig
ineinander greifen. Im Rahmen dieser Ausführungsform sind
die erfindungsgemäß strukturierte Interdigitalelektroden 12, 13 auf
einer unstrukturierten (ebenen), Trägerschicht 14 angeordnet.
Die Interdigitalelektroden 12, 13 weisen dabei
eine Profilstruktur auf, die durch parallel zu den Elektrodenarmen 11 der
Interdigitalelektroden 12, 13 sowie durch senkrecht
zu den Kammrücken 23 der Interdigitalelektroden 12, 13 verlaufende
grabenähnliche Ausnehmungen 21 ausgebildet wird.
In diesem Zusammenhang wird jedoch explizit darauf hingewiesen,
dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Elektrodenarme 11 und
Kammrücken 23 unabhängig voneinander
strukturiert oder auch nicht strukturiert werden können.
Das heißt, die Elektrodenarme 11 können
eine oder mehrere parallele, senkrechte, senkrechte und parallele,
oder keine Ausnehmung/en 21 aufweisen und die Kammrücken 23 können
eine oder mehrere parallele, senkrechte, senkrechte und parallele,
oder keine Ausnehmungen 21 aufweisen, wobei zumindest ein
Elektrodenarm 11 oder ein Kammrücken 23 eine
Ausnehmung 21 aufweist.
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Eine
Profilstruktur der Interdigitalelektroden 12, 13,
die durch parallel zu den Elektrodenarmen 11 der Interdigitalelektroden 12, 13 verlaufende,
grabenähnliche Ausnehmungen 21 ausgebildet wird,
führt zu einer Verstärkung des elektrischen Feldes
im Messbetrieb. Aufgrund der resultierenden Feldüberhöhung
lagern sich leitfähige Partikel 18 im Messbetrieb
bevorzugt an den erhöhten Bereichen der Profilstruktur,
das heißt an den Elektrodenspitzen, an. Daher ist die Anlagerungswahrscheinlichkeit
von leitfähigen Partikel 18 an den Elektrodenspitzen
hoch. Bei einer mikroskopischen Untersuchung eines erfindungsgemäßen
Sensorelementes 10 im Messbetrieb (Stromschwelle 1 bis
10 μA) stellte sich heraus, dass die leitfähigen
Partikel 18, wie in 4 gezeigt,
stehende Partikelpfadstrukturen 18 zwischen Elektrodenspitzen
der Interdigitalelektroden 12, 13 ausbilden, welche
die Interdigitalelektroden 12, 13 kurzschließen,
wohingegen sich Aschepartikel 19 gleichmäßig über
das Sensorelement 10 verteilt anlagern. Da die Oberfläche
der Elektrodenspitzen klein ist, ist die Anlagerungswahrscheinlichkeit
von Asche 19 an den Elektrodenspitzen gering. Die Sensorempfindlichkeit
wird daher nur geringfügig durch hochohmige, und damit
isolierende, Ascheanlagerung 19 beeinflusst. Durch eine
erfindungsgemäße Profilstruktur der Interdigitalelektroden 12, 13 wird
daher die Anlagerungswahrscheinlichkeit von leitfähigen
Partikel 18 an den Elektrodenspitzen erhöht und
eine Isolation der leitfähigen Partikelpfade 18 durch
Aschepartikel 19 vermieden oder verringert.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Sensorelementes 10 mit
einem Interdigitalelektrodensystem 12, 13, in
dem zwei erfindungsgemäß strukturierte Interdigitalelektroden 12, 13 kammartig ineinander
greifen und mit einer erfindungsgemäß strukturierten,
Trägerschicht 14 auf der das Interdigitalelektrodensystem 12, 13 angeordnet
ist. Im Rahmen dieser Ausführungsform weist die Trägerschicht mindestens
eine grabenähnliche Ausnehmung 16 auf, die derart mäanderähnlich
im Bereich zwischen den Interdigitalelektroden 12, 13 des
Interdigitalelektrodensystems 12, 13 ausgebildet
ist, dass die Interdigitalelektroden 12, 13 bezüglich
des zwischen den Interdigitalelektroden befindlichen Bereichs der
Trägerschicht erhöht angeordnet sind. Wie in 5 gezeigt,
kann die Trägerschicht 14 darüber hinaus
auch im Bereich außerhalb des Interdigitalelektrodensystems 12, 13 ausgenommen
sein. Mit anderen Worten, die Trägerschicht 14 kann
im Rahmen der vorliegenden Erfindung an denjenigen Stellen, an denen keine
Interdigitalelektroden 12, 13 auf der Trägerschicht 14 angeordnet
sind, eine oder mehrere grabenähnliche Ausnehmungen 16 aufweisen,
die dazu führt/führen, dass die Interdigitalelektroden 12, 13 auf
erhöhten Stegen 17 der Trägerschicht 14 angeordnet
sind.
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Darüber
hinaus verdeutlicht 5, dass die Elektrodenarme und
Kammrücken der Interdigitalelektroden 12, 13 im
Rahmen der vorliegenden Erfindung unabhängig voneinander
strukturiert oder auch nicht strukturiert werden können.
Im Rahmen der in 5 gezeigten erfindungsgemäßen
Ausgestaltung weisen nur die Elektrodenarme 11 der Interdigitalelektroden 12, 13 eine
Profilstruktur 21, 22 durch parallel zu den Elektrodenarmen 11 der
Interdigitalelektroden 12, 13 verlaufende grabenähnliche
Ausnehmungen 21 und steg/wellen/damm-ähnliche
Erhebungen 22 auf, wohingegen die Kammrücken 23 der Interdigitalelektroden 12, 13 unstrukturiert
sind. Wie bereits erläutert, können im Rahmen
anderer erfindungsgemäßer Ausgestaltungen auch
die Kammrücken 23 bzw. nur die Kammrücken 23 eine
Profilstruktur 21, 22 aufweisen. Eine derartige
Profilstruktur der Interdigitalelektroden 12, 13 und
der Trägerschicht 14 hat im Messbetrieb neben
der bereits erläuterten Feldüberhöhung
an den Elektrodenspitzen der Interdigitalelektroden 12, 13 und
der daraus resultierenden hohe Anlagerungswahrscheinlichkeit von
leitfähigen Partikel an den Elektrodenspitzen der Interdigitalelektroden 12, 13,
eine hohe Anlagerungswahrscheinlichkeit von Aschepartikel 19 in
den Ausnehmungen 16 in der Trägerschicht 14 und
das Ausbilden von stehenden, leitfähigen Partikelpfadstrukturen 18 zwischen
den Interdigitalelektroden 12, 13 zur Folge. Bei
einem erfindungsgemäßen Sensorelement wird daher
der Einfluss von Ascheablagerungen auf die Funktion des Sensorelementes
deutlich verringert und die Lebensdauer des Sensorelementes deutlich
erhöht.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist Sensorelement zur Detektion von leitfähigen
Partikel in einem Gasstrom, umfassend ein Interdigitalelektrodensystem
mit mindestens zwei kammartig ineinander greifenden Interdigitalelektroden
und einer Trägerschicht, wobei das Interdigitalelektrodensystem
auf der Trägerschicht angeordnet ist, das dadurch gekennzeichnet
ist, dass mindestens eine Interdigitalelektrode eine Profilstruktur
aufweist.
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Die
erfindungsgemäße Profilstruktur der Trägerschicht
und/oder der mindestens einen Interdigitalelektrode kann im Sinn
der vorliegenden Erfindung auch als Profilierung oder Strukturierung,
insbesondere Tiefenstrukturierung, verstanden werden.
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Unter
dem Begriff „Partikel" werden im Sinn der vorliegenden
Erfindung leitfähige Partikel, insbesondere Rußpartikel,
beispielsweise halbleitende Kohlenstoffpartikel, verstanden.
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Die
Profilstruktur der Interdigitalelektrode/n kann dabei durch mindestens
eine grabenähnliche Ausnehmung in der/den Interdigitalelektrode/n
ausgebildet werden.
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Dabei
soll die Verwendung des Begriffs „Ausnehmung" im Zusammenhang
mit der Beschreibung einer erfindungsgemäßen Profilstruktur
nicht dahingehend ausgelegt werden, dass eine erfindungsgemäße
Profilstruktur nur durch das Abtragen von Material aus einer Schicht
hergestellt werden kann. Eine erfindungsgemäße
Profilstruktur kann ebenso durch das Auftragen von Material und
die damit verbundene Ausbildung von erhöhten Bereichen,
wie Stegen, Dämmen, Wellen oder Kegeln, und nicht erhöhten Bereichen
beschrieben werden.
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Die
grabenähnliche/n Ausnehmung/en in der/den Interdigitalelektrode/n
können parallel und/oder senkrecht zu den Elektrodenarmen und/oder
Kammrücken der Interdigitalelektroden angeordnet sein.
Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Profilstruktur
der Interdigitalelektrode/n derart ausgebildet werden, dass die
Elektrodenarme und/oder Kammrücken der Interdigitalelektrode/n
jeweils mindestens eine grabenähnliche Ausnehmung aufweisen,
die parallel und/oder senkrecht zu dem jeweiligen Elektrodenarm
oder Kammrücken angeordnet ist. Aus dieser/n grabenähnliche/n
Ausnehmung/en resultieren Erhebungen, die beispielsweise in Form
eines Stegs, einer Welle, eines Damms, eines Bergs, eines Bergplateaus
oder eines Kegels ausgebildet sein können. Diese Erhebungen/Spitzen auf
den Elektrodenarmen oder dem Kammrücken verstärken
die Empfindlichkeit des Sensorelementes durch Feldüberhöhungen
an den Erhebungen/Spitzen und verbessern aufgrund ihrer Geometrie
die Resistenz des Sensorelementes gegenüber isolierenden
Ablagerungen.
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Beispielsweise
kann die erfindungsgemäße Profilstruktur der Interdigitalelektrode/n
derart ausgebildet werden, dass die Elektrodenarme und/oder Kammrücken
der Interdigitalelektrode/n jeweils eine mittige, grabenähnliche
Ausnehmung aufweisen, die parallel zu dem jeweiligen Elektrodenarm
oder Kammrücken angeordnet ist. Dadurch werden jeweils
zwei, parallel zu einander verlaufende Stege/Dämme/Wellen
ausgebildet, die über eine gemeinsame Grundfläche
miteinander verbunden sind.
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Die
Profilstruktur der Interdigitalelektrode/n kann im Rahmen der vorliegenden
Erfindung auch derart ausgebildet werden, dass die Interdigitalelektrode/n
mindestens zwei, beispielsweise mindestens drei oder vier, grabenähnliche
Ausnehmung aufweisen. Beispielsweise können die Elektrodenarme und/oder
Kammrücken der Interdigitalelektrode/n jeweils mindestens
zwei, beispielsweise mindestens drei oder vier, grabenähnliche
Ausnehmungen aufweisen, die parallel und/oder senkrecht zu dem jeweiligen
Elektrodenarm oder Kammrücken angeordnet sind. Durch parallel
oder senkrecht zu dem jeweiligen Elektrodenarme oder Kammrücken
angeordnete grabenähnliche Ausnehmungen in den Elektrodenarmen
und/oder Kammrücken, werden jeweils mehrere, parallel zu
einander verlaufende Stege/Dämme/Wellen ausgebildet, die über
eine gemeinsame Grundfläche miteinander verbunden sind.
Beispielsweise können die Elektrodenarme und/oder Kammrücken
der Interdigitalelektroden dadurch jeweils zwei, drei vier oder
fünf parallel zueinander und parallel zu dem jeweiligen
Elektrodenarm oder Kammrücken verlaufende, steg/wellen/damm-ähnliche
Erhebungen aufweisen, die über eine gemeinsame Grundfläche
miteinander verbunden sind.
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Im
Rahmen einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Elektrodenarme
und/oder Kammrücken der Interdigitalelektrode/n jeweils
mehrere grabenähnliche Ausnehmungen auf, die parallel und senkrecht
zu dem jeweiligen Elektrodenarm oder Kammrücken angeordnet
sind. Aus diesen parallelen und senkrechten grabenähnlichen
Ausnehmungen in den Elektrodenarmen und/oder Kammrücken
resultiert eine Vielzahl von berg/bergplateau/kegel-ähnlichen
Erhebungen in den Elektrodenarmen und/oder Kammrücken,
die über eine gemeinsame Grundfläche miteinander
verbunden sind.
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Im
Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Elektrodenarme
und/oder Kammrücken der Interdigitalelektrode jeweils eine mittige,
grabenähnliche Ausnehmung, die parallel zu dem jeweiligen
Elektrodenarm oder Kammrücken angeordnet ist, auf. Eine
derartige Ausgestaltung hat sich als vorteilhaft erwiesen, da hierdurch
die durch die Teilchen zu überbrückenden Abstände
minimiert werden können.
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Im
Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die grabenähnliche/n
Ausnehmung/en der/den Interdigitalelektrode/n, beispielsweise in
den in den Elektrodenarmen und Kammrücken der Interdigitalelektroden,
senkrecht zur Richtung des Gasstroms angeordnet.
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Dies
hat den Vorteil, dass hierdurch eine maximale Beruhigung der Gasströmung
erzielt werden kann.
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Neben
den Interdigitalelektroden kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung
auch die Trägerschicht eine Profilstruktur aufweisen. Vorzugsweise sind
die Trägerschicht und die Interdigitalelektrode/n derart
profilstrukturiert/profiliert/strukturiert, dass die Interdigitalelektroden
im Bezug auf die Grundfläche der Ausnehmungen in der Trägerschicht
räumlich erhöht auf neben den Ausnehmungen angeordneten Stegen
der Trägerschicht angeordnet sind.
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Die
Profilstruktur der Trägerschicht kann dabei durch mindestens
eine grabenähnliche Ausnehmung in der Trägerschicht
ausgebildet werden.
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Die
grabenähnliche/n Ausnehmung/en in der Trägerschicht
sind beispielsweise parallel zu den Leiterbahnen der Interdigitalelektroden
angeordnet, wobei die Leiterbahn einer Interdigitalelektrode die
Elektrodenarme und den Kammrücken der Interdigitalelektrode
umfasst. Beispielsweise kann die Trägerschicht erfindungsgemäß mindestens
eine grabenähnliche, zu den Leiterbahnen der Interdigitalelektroden
parallele Ausnehmung aufweisen, die derart ausgebildet ist, dass
die Ausnehmung im Bereich zwischen den Interdigitalelektroden des
Interdigitalelektrodensystems eine mäanderähnliche,
den Leiterbahnen der Interdigitalelektroden parallel folgende Form
aufweist. Dies hat zur Folge, dass die Interdigitalelektroden bezüglich
des zwischen den Interdigitalelektroden befindlichen Bereichs der
Trägerschicht erhöht angeordnet sind.
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Darüber
hinaus kann die Trägerschicht auch in dem Bereich außerhalb
der von den Interdigitalelektroden bedeckten Fläche ausgenommen
sein. Mit anderen Worten, die Profilstruktur der Trägerschicht derart
ausgebildet sein, dass die Trägerschicht an denjenigen
Stellen, an denen keine Interdigitalelektroden auf der Trägerschicht
angeordnet sind, eine oder mehrere grabenähnliche Ausnehmungen
aufweist. Dass die Trägerschicht an denjenigen Stellen, an
denen keine Interdigitalelektroden auf der Trägerschicht
angeordnet sind, eine oder mehrere grabenähnliche Ausnehmung/en
aufweist, hat zur Folge, dass die Interdigitalelektroden auf Trägerschichtstegen
angeordnet sind, die aus der/den Ausnehmung/en resultieren.
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Die
Ausgestaltung von grabenähnlichen Ausnehmungen in der Trägerschicht,
die parallel zu den Leiterbahnen der Interdigitalelektrode angeordnet
sind, bietet bei einer Herstellung durch ein erfindungsgemäßes
Laserstrukturierungsverfahren vorteilhafterweise eine große
Fertigungstoleranz.
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Vorzugsweise
ist/sind die erfindungsgemäßen grabenähnliche/n
Ausnehmung/en in der/den Interdigitalelektrode/n und/oder in der
Trägerschicht derart ausgebildet, dass diese eine halbrunde,
wellenähnliche, dreieckähnliche, viereckähnliche – insbesondere
trapezähnliche, rechtseckähnliche, quadratähnliche – fünfeckähnliche
und/oder sechseckähnliche Querschnittsform – insbesondere
Querschnittfläche – aufweist/aufweisen.
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Vorzugsweise
weist/weisen die grabenähnliche/n Ausnehmung/en in der/den
Interdigitalelektrode/n eine Tiefe von ≥ 1 μm
bis ≤ 200 μm, beispielsweise von ≥ 2 μm
bis ≤ 120 μm, insbesondere von ≥ 4 μm
bis ≤ 100 μm, und/oder eine Breite von ≥ 20 μm bis ≤ 100 μm,
beispielsweise von ≥ 50 μm bis ≤ 90 μm,
insbesondere von ≥ 60 μm bis ≤ 80 μm,
auf. Wenn die grabenähnliche/n Ausnehmung/en senkrecht
zu den Elektrodenarmen oder Kammrücken angeordnet ist/sind,
weist/weisen die grabenähnliche/n Ausnehmung/en in der/den
Interdigitalelektrode/n eine Länge von ≥ 20 μm
bis ≤ 100 μm, beispielsweise von ≥ 50 μm
bis ≤ 90 μm, insbesondere von ≥ 60 μm bis ≤ 80 μm,
auf. Wenn die grabenähnliche/n Ausnehmung/en parallel zu
den Elektrodenarmen oder Kammrücken angeordnet ist/sind,
weist/weisen die grabenähnliche/n Ausnehmung/en in der/den
Interdigitalelektrode/n eine Länge von ≥ 20 μm
bis ≤ 15 mm, beispielsweise von ≥ 10 μm
bis ≤ 10 mm, insbesondere von ≥ 10 μm
bis ≤ 7 mm, auf.
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Die
Elektrodenarme und/oder der Kammrücken der Interdigitalelektroden
können eine Breite von ≥ 20 μm bis ≤ 500 μm,
beispielsweise von ≥ 50 μm bis ≤ 300 μm,
insbesondere von ≥ 80 μm bis ≤ 200 μm,
und/oder eine Höhe (Dicke) von ≥ 20 μm
bis ≤ 500 μm, beispielsweise von ≥ 50 μm
bis ≤ 300 μm, insbesondere von ≥ 80 μm
bis ≤ 200 μm, und/oder eine Länge von ≥ 20 μm
bis ≤ 500 μm, beispielsweise von ≥ 50 μm
bis ≤ 300 μm, insbesondere von ≥ 80 μm bis ≤ 200 μm,
aufweisen. Der Abstand zwischen benachbarten Elektrodenarmen in
einem Interdigitalelektrodensystem mit mindestens zwei kammartig
ineinander greifenden Interdigitalelektroden kann von ≥ 10 μm
bis ≤ 500 μm, beispielsweise von ≥ 15 μm
bis ≤ 300 μm, insbesondere von ≥ 20 μm
bis ≤ 200 μm, betragen.
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Die
Interdigitalelektroden können erfindungsgemäß ein
Metall oder eine Metalllegierung, ausgewählt aus der Gruppe
umfassend Platin, Kupfer, Silber, Gold, Eisen, Cobalt, Nickel, Palladium,
Ruthenium, Iridium und/oder Rhodium, umfassen. Vorzugsweise umfassen
die Interdigitalelektroden Platin.
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Die
grabenähnliche/n Ausnehmung/en in der Trägerschicht
weist/weisen vorzugsweise eine Tiefe von ≥ 30 μm
bis ≤ 500 μm, beispielsweise von ≥ 50 μm
bis ≤ 200 μm, insbesondere von ≥ 80 μm
bis ≤ 150 μm, und/oder eine Breite von ≥ 30 μm
bis ≤ 500 μm, beispielsweise von ≥ 80 μm
bis ≤ 200 μm, insbesondere von ≥ 100 μm
bis ≤ 150 μm, und/oder eine Länge von ≥ 10 μm
bis ≤ 10 mm, beispielsweise von ≥ 20 μm
bis ≤ 7 mm, insbesondere von ≥ 30 μm
bis ≤ 5 mm, auf.
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Die
Trägerschicht basiert im Rahmen der vorliegenden Erfindung
vorzugsweise auf einem keramischen Material, wie Aluminiumoxid und/oder
Zirkoniumoxid (beispielsweise yttriumstabilisertes Zirkoniumoxid),
oder einem Glas. Dabei kann es sich bei einer erfindungsgemäßen
Trigerschicht auch um einen geschichteten Werkstoffverbund handeln,
der zwei oder mehr Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung,
Dicke und/oder Materials umfasst. Beispielsweise kann es sich bei
der Trägerschicht um einen Werkstoffverbund handeln, der
eine auf einer Zirkoniumoxidschicht angeordnete Aluminiumoxidschicht
umfasst. Insofern eine elektrisch isolierende Eigenschaft der mit
dem Interdigitalelektrodensystems in Kontakt stehenden Trägerschicht
erwünscht ist, kann die Trägerschicht eine Aluminiumoxidschicht
oder ein Werkstoffverbundschicht, mit einer Aluminiumoxidschicht
auf der dem Interdigitalelektrodensystem zugewandten Seite, sein.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Sensor zur
Detektion von leitfähigen Partikel in einem Gasstrom, der
dadurch gekennzeichnet ist, dass der Sensor ein erfindungsgemäßes Sensorelement
umfasst.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sensorelementes,
indem
- – durch ein Laserstrukturierungsverfahren
von einem Grundkörper, der eine auf einer ebenen Trägerschicht
angeordnete ebene Metallschichtschicht umfasst, derart Material
abgetragen wird, dass aus der Metallschicht ein Interdigitalelektrodensystem
mit mindestens zwei kammartig ineinander greifenden Interdigitalelektroden
ausgebildet wird und in mindestens eine der Interdigitalelektroden
eine Profilstruktur eingebracht wird; oder
- – durch ein Siebdruckverfahren mit mehreren Siebdruckschritten
auf eine Trägerschicht ein Interdigitalelektrodensystem
mit mindestens zwei kammartig ineinander greifenden Interdigitalelektroden
derart aufgedruckt wird, dass mindestens eine der Interdigitalelektroden
eine Profilstruktur aufweist.
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Im
Rahmen einer Ausführung dieses Verfahrens wird
- – durch ein Laserstrukturierungsverfahren von einem
Grundkörper, der eine auf einer ebenen Trägerschicht
(14) angeordnete ebene Metallschichtschicht (6)
umfasst, derart Material abgetragen wird, dass aus der Metallschicht
(6) ein Interdigitalelektrodensystem (12, 13)
mit mindestens zwei kammartig ineinander greifenden Interdigitalelektroden
(12, 13) ausgebildet wird und in mindestens eine
der Interdigitalelektroden (12, 13) und in die Trägerschicht
(14) eine Profilstruktur (21, 22; 16, 17)
eingebracht wird; oder
- – durch ein Siebdruckverfahren mit mehreren Siebdruckschritten
auf eine Trägerschicht (14) eine Profilstruktur
(16, 17) aus dem Material der Trägerschicht
(14) aufgedruckt wird und auf diese Profilstruktur (16, 17)
der Trägerschicht (14) wiederum ein Interdigitalelektrodensystem
(12, 13) mit mindestens zwei kammartig ineinander
greifenden Interdigitalelektroden (12, 13) derart
aufgedruckt wird, dass mindestens eine der Interdigitalelektroden
(12, 13) eine Profilstruktur (21, 22; 16, 17)
aufweist.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sensorelementes,
indem
- – in einem ersten Verfahrensschritt
durch ein Siebdruckverfahren mit mehreren Siebdruckschritten auf
eine Trägerschicht eine Profilstruktur aus dem Material
der Trägerschicht aufgedruckt wird und auf diese Profilstruktur
der Trägerschicht wiederum ein Interdigitalelektrodensystem
mit mindestens zwei kammartig ineinander greifenden Interdigitalelektroden
aufgedruckt wird; und
- – in einem zweiten Verfahrensschritt durch ein Laserstrukturierungsverfahren
derart Material von den Interdigitalelektroden abgetragen, dass
in mindestens eine der Interdigitalelektroden eine Profilstruktur
eingebracht wird.
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Die
Trägerschicht kann, wie bereits im Zusammenhang mit dem
erfindungsgemäßen Sensorelement erläutert
auf einem keramischen Material, wie Aluminiumoxid und/oder Zirkoniumoxid,
beispielsweise yttriumstabilisertes Zirkoniumoxid, oder einem Glas
oder einem geschichteten Werkstoffverbund basieren. Die Trägerschicht
weist vorzugsweise eine Dicke von ≥ 10 μm bis ≤ 500 μm,
beispielsweise von ≥ 10 μm bis ≤ 200 μm,
insbesondere von ≥ 10 μm bis ≤ 20 μm,
auf.
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Die
Metallschicht kann ein Metall oder eine Metalllegierung, ausgewählt
aus der Gruppe umfassend Platin, Kupfer, Silber, Gold, Eisen, Cobalt,
Nickel, Palladium, Ruthenium, Iridium und/oder Rhodium, umfassen.
Vorzugsweise umfasst die Metallschicht Platin. Die Metallschicht
weist vorzugsweise eine Dicke von ≥ 5 μm bis ≤ 200 μm,
beispielsweise von ≥ 5 μm bis ≤ 10 μm,
insbesondere von ≥ 5 μm bis ≤ 7 μm,
auf.
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Im
Rahmen des Laserstrukturierungsverfahrens kann die Trägerschicht
und/oder Metallschicht mit einem Laser nach einer Vorlage abgerastert
werden. Durch eine Anpassung der Abtragsparameter des Laserstrukturierungsprozesses
kann in einer Laserstrukturierungsanlage eine erfindungsgemäße Profilstruktur
sowohl in der Trägerschicht als auch in der/den Interdigitalelektrode/n
ausgebildet werden. Nachdem in einem ersten Bearbeitungsschritt,
bei dem bereits Teile der Metallschicht und der Trägerschicht
abgetragen und eine Profilstruktur in der Trägerschicht
ausgebildet wurde, können in einem zweiten Bearbeitungsschritt
die Profilstruktur der Trägerschicht und die verbliebenen
Metallschichtbereiche abgerastet werden und in einem dritten Bearbeitungsschritt
die verbliebenen Metallschichtbereiche mit dem gleichen Laser, jedoch
mit angepassten Abtragsparametern (beispielsweise einer modulierten Laserintensität),
profilstrukturiert/profiliert/strukturiert werden.
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Für
den Einsatz in einem erfindungsgemäßen Verfahren
sind beispielsweise Festköperlaser oder Excimerlaser, beispielsweise
Neodym-YAG-Laser oder Faserlaser oder Diodenlaser, geeignet. Die Wellenlänge
des Lasers liegt in einem Bereich zwischen dem Infrarot- und dem
UV-Bereich. Die mittlere Leistung des Lasers liegt beispielsweise
in einem Bereich von ≥ 0,1 W bis ≤ 100 W. Die
für den erfindungsgemäßen Einsatz geeigneten
Laserpulsdauern liegen in einem Bereich von ≥ 100 ps bis ≤ 100
ns. Zweckmäßigerweise liegt der Fokusdurchmesser des
Lasers in einem Bereich von ≥ 1 μm bis ≤ 100 μm.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung
eines erfindungsgemäßen Sensorelementes und/oder
eines erfindungsgemäßen Sensors in einem Werkstattmessgerät
zur Abgasuntersuchung oder in einem Messgerät zur Kontrolle
der Luftqualität oder zur Überwachung der Betriebsweise
eines Verbrennungsmotors, beispielsweise eines Dieselmotors, oder
einer Verbrennungsanlage, beispielsweise einer Ölheizung,
oder zur Überwachung der Funktionsfähigkeit eines
Partikelfilters und/oder des Beladungszustandes eines Partikelfilters
oder zur Überwachung von chemischen Herstellungsprozessen,
Abluftanlagen und/oder Abluftnachbehandlungsanlagen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10149333
A1 [0003]
- - WO 2003006976 A2 [0003]