DE102015203050A1 - Mikroheizvorrichtung für einen Sensor und Sensor - Google Patents

Mikroheizvorrichtung für einen Sensor und Sensor Download PDF

Info

Publication number
DE102015203050A1
DE102015203050A1 DE102015203050.4A DE102015203050A DE102015203050A1 DE 102015203050 A1 DE102015203050 A1 DE 102015203050A1 DE 102015203050 A DE102015203050 A DE 102015203050A DE 102015203050 A1 DE102015203050 A1 DE 102015203050A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
section
sensing electrode
supply line
membrane
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102015203050.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Richard Fix
Robert Mogor Gyorffy
Heribert Weber
Tobias Sebastian Frey
Helmut Grutzeck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102015203050.4A priority Critical patent/DE102015203050A1/de
Priority to CN201610090396.2A priority patent/CN105911102B/zh
Publication of DE102015203050A1 publication Critical patent/DE102015203050A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/045Circuits
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/128Microapparatus
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mikroheizvorrichtung für einen Sensor mit einem Substrat (10), einer Membran (12), wobei ein Abdeckbereich (12a) der Membran (12) eine von dem Substrat (10) zumindest teilweise umgebene Kaverne (14) zumindest teilweise überspannt und mindestens ein Randbereich (12b) der Membran (12) direkt oder indirekt an einer Oberfläche (10a) des Substrats (10) befestigt ist, und mindestens einer an und/oder in der Membran (12) angeordneten Heizleitung (16) mit zumindest je mindestens einem an und/oder in dem Abdeckbereich (12a) angeordneten Wärmeabgabeabschnitt (18), je einem an und/oder in dem Abdeckbereich (12a) angeordneten ersten Zufuhrleitungsabschnitt (20a) und je einem an und/oder in dem Abdeckbereich (12a) angeordneten zweiten Zufuhrleitungsabschnitt (20b), wobei eine erste Breite (b1) des ersten Zufuhrleitungsabschnitts (20a) ausgehend von dem von dem ersten Zufuhrleistungsabschnitt (20a) kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt (18) bis zu dem von dem ersten Zufuhrleistungsabschnitt (20a) kontaktierten Randbereich (12b) zunimmt. Ebenso betrifft die Erfindung einen Sensor.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Mikroheizvorrichtung für einen Sensor. Ebenso betrifft die Erfindung einen Sensor.
  • Stand der Technik
  • In der DE 10 2013 212 478 A1 ist ein Gassensor beschrieben. Der Gassensor kann eine Dünnschichtmembran aufweisen, welche eine in einem Halbleitersubstrat gebildete Aussparung überspannt. Sowohl eine gassensitive Schicht als auch ein Heizelement sind so an der Dünnschichtmembran ausgebildet, dass die gassensitive Schicht mittels eines Betriebs des Heizelements beheizt werden kann. Mittels der auf diese Weise erwärmten gassensitiven Schicht soll mindestens ein Gas nachweisbar sein.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung schafft eine Mikroheizvorrichtung für einen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
  • Vorteile der Erfindung
  • Aufgrund der vorteilhaft ausgebildeten ersten Breite des ersten Zufuhrleitungsabschnitts ist die zugehörige Heizleitung ohne das Auftreten einer hohen Stromdichte in dem ersten Zufuhrleitungsabschnitt bestrombar. Die mindestens eine Heizleitung kann deshalb mit einer vergleichsweise großen Stromstärke bestromt werden, ohne dass eine übermäßige Strombelastung des ersten Zufuhrleitungsabschnitts zu befürchten ist. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit die Ausstattung einer Vielzahl verschiedener Mikroheizvorrichtungen/Sensoren mit mindestens einer Heizleitung, welche aufgrund der in ihrem ersten Zuleitungsabschnitt auftretenden geringen Stromdichte hochbelastbar ist. Aufgrund der während eines Betriebs der vorteilhaften Heizleitung vergleichsweise geringen maximalen Strombelastung ist die Lebensdauer der damit ausgestatteten Mikroheizvorrichtung, bzw. des damit ausgestatteten Sensors, verlängert. Außerdem verbessert die vorteilhafte Form des ersten Zuleitungsabschnitts eine Heizleistung des mindestens einen ihm zugeordneten Wärmeabgabeabschnitts während des Betriebs der damit ausgestatteten Mikroheizvorrichtung, bzw. des damit ausgestatteten Sensors. Die mittels der vorliegenden Erfindung realisierbare höhere Heizleistung des mindestens einen Wärmeabgabeabschnitts ermöglicht außerdem eine Verkleinerung einer Bauform der mindestens einen Heizleitung und/oder eine Verringerung einer Leistungsaufnahme der mindestens einen Heizleitung. Die vorliegende Erfindung trägt damit auch zur Reduzierung eines Stromverbrauchs der Mikroheizvorrichtung/des Sensors bei, wobei gleichzeitig eine für den Betrieb der Mikroheizvorrichtung/des Sensors gewünschte Wärmeabgabe des mindestens einen Wärmeabgabeabschnitts gewährleistet bleibt.
  • Bevorzugter Weise nimmt auch eine zweite Breite des zweiten Zufuhrleistungsabschnitts ausgehend von dem in dem zweiten Zufuhrleistungsabschnitt kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt bis zu dem von dem zweiten Zufuhrleistungsabschnitt kontaktierten Randbereich zu. Die oben beschriebenen Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung des ersten Zufuhrleitungsabschnitts lassen sich somit auch für den zweiten Zufuhrleitungsabschnitt jeder Heizleitung sicherstellen.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der mindestens eine Wärmeabgabeabschnitt mäanderförmig oder schneckenartig eingerollt. Dies ermöglicht ein schnelles Aufheizen einer Umgebung des mindestens einen mäanderförmigen oder schneckenartig eingerollten Wärmeabgabeabschnitts durch ein Bestromen der mindestens einen Heizleitung.
  • Insbesondere kann der mindestens eine mäanderförmige oder schneckenartig eingerollte Wärmeabgabeabschnitt mindestens eine lokale Verbreiterung aufweisen. Mittels der mindestens einen lokalen Verbreiterung kann eine Überhitzung des jeweiligen Wärmeabgabeabschnitts und/oder des zugeordneten Aufwärmvolumens verlässlich vermieden werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der mindestens eine Wärmeabgabeabschnitt einen kreisringförmigen Abschnitt. Über ein Bestromen des kreisringförmigen Abschnitts ist eine gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb eines dem jeweiligen Wärmeabgabeabschnitt umgebenden Volumens gewährleistbar.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist mindestens ein von dem mindestens einen kreisringförmigen Abschnitt umrahmter Kreisflächenabschnitt an der Mikroheizvorrichtung ausgebildet. Dies erlaubt z.B. manchmal eine noch bessere Verteilung der von dem jeweiligen Wärmeabgabeabschnitt abgegebenen Wärme. Auf weitere vorteilhafte Verwendungsmöglichkeiten für den Kreisflächenabschnitt wird unten noch genauer eingegangen.
  • Sofern gewünscht, kann die mindestens eine Heizleitung mindestens zwei Wärmeabgabeabschnitte umfassen, wobei jeweils zwei der Wärmeabgabeabschnitte über einen Zwischenabschnitt miteinander verbunden sind. Beispielsweise können mittels der mindestens zwei Wärmeabgabeabschnitte unterschiedliche sensitive Materialien erwärmt werden. Wie unten genauer erläutert wird, kann eine Ausbildung der Mikroheizvorrichtung mit den mindestens zwei Wärmeabgabeabschnitten einen Sensor realisieren, welcher aufgrund seiner Ausstattung mit verschiedenen sensitiven Materialien ein Nachweisen/Ermitteln unterschiedlicher chemischer und/oder physikalischer Eigenschaften seiner Umgebung erlaubt.
  • Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einem Sensor mit einer derartigen Mikroheizvorrichtung geschaffen. Zusätzlich zu der Mikroheizvorrichtung kann der Sensor noch mindestens ein an und/oder in der Membran angeordnetes sensitives Material, welches auf eine chemische und/oder physikalische Veränderung seiner Umgebung mit einer Änderung mindestens einer physikalischen Eigenschaft des jeweiligen sensitiven Materials reagiert, und mindestens eine das mindestens eine sensitive Material kontaktierende Sensierelektrode umfassen.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Sensor mit einer ersten Sensierelektrode und einer zweiten Sensierelektrode als der mindestens einen Sensierelektrode ausgestattet, wobei die erste Sensierelektrode und die zweite Sensierelektrode so ausgebildet sind, dass die elektrischen Feldlinien zwischen der ersten Sensierelektrode und der zweiten Sensierelektrode abschnittweise durch den ihnen zugeordneten Kreisflächenabschnitt verlaufen. Durch die hier beschriebene Nutzung des Kreisflächenabschnitts ist eine Steigerung einer Sensibilität eines aus den beiden Sensierelektroden gebildeten Kondensators erreicht. Dies erlaubt eine Reduzierung der an die Sensierelektroden anzulegenden Spannung, wobei gleichzeitig die möglicherweise erfolgte Änderung der mindestens einen physikalischen Eigenschaft des jeweiligen sensitiven Materials verlässlich erfassbar bleibt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Sensor mit lediglich der einzigen Sensierelektrode pro sensitiven Material als der mindestens einen Sensierelektrode ausgestattet, wobei die einzige Sensierelektrode pro sensitiven Material so ausgebildet ist, dass der ihr zugeordnete Kreisflächenabschnitt als Masseanschluss eines aus der einzigen Sensierelektrode pro sensitiven Material und dem Kreisflächenabschnitt gebildeten Kondensators dient. Auf die Ausstattung dieser Ausführungsform des Sensors mit einer weiteren Sensierelektrode (pro sensitiven Material) kann somit nachteillos verzichtet werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
  • 1 bis 5 schematische Darstellungen von Ausführungsformen der Mikroheizvorrichtung; und
  • 6 bis 11 schematische Darstellungen von Ausführungsformen des Sensors.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Mikroheizvorrichtung.
  • Die in 1 schematisch dargestellte Mikroheizvorrichtung umfasst ein Substrat 10. Vorzugsweise ist das Substrat 10 ein Halbleitersubstrat, insbesondere ein Siliziumsubstrat. Anstelle oder als Ergänzung zu Silizium kann das Substrat 10 jedoch auch mindestens ein anderes Halbleitermaterial, mindestens ein Metall und/oder mindestens ein elektrisch isolierendes Material umfassen.
  • Die Mikroheizvorrichtung weist auch eine Membran 12 auf, wobei ein Abdeckbereich 12a der Membran 12 eine von dem Substrat 10 zumindest teilweise umgebene Kaverne 14 zumindest teilweise überspannt. Mindestens ein Randbereich 12b der Membran 12 ist direkt an einer (die Kaverne 14 zumindest teilweise umrahmenden) Oberfläche 10a des Substrats 10 befestigt. Die Membran 12 umfasst vorzugsweise mindestens ein elektrisch isolierendes Material, wie z.B. mindestes ein Oxid. Die Membran 12 kann insbesondere mindestens eine Oxidmembran sein/umfassen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Membran 12 anstelle oder als Ergänzung zu einem Oxid auch mindestens ein anderes elektrisch isolierendes Material aufweisen kann. Außerdem kann noch mindestens ein elektrisch leitfähiges Material in die Membran 12 eingebettet sein. Vorzugsweise ist die Membran 12 mehrschichtig ausgebildet. Beispielsweise kann die Membran 12 eine erste Teilschicht und eine zweite Teilschicht umfassen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Membran 12 auch einschichtig ausbildbar ist.
  • Unter dem Begriff „Kaverne“ kann eine in die Oberfläche 10a des Substrats 10 strukturierte Vertiefung oder eine durch das Substrat 10 durchgehende Aussparung verstanden werden. Die Kaverne 14 kann insbesondere durch Entfernen von Material des Substrats 10, z.B. durch Trenchen, Trockenätzen oder Nassätzen, gebildet sein.
  • Außerdem umfasst die Mikroheizvorrichtung mindestens eine an und/oder in der Membran 12 angeordnete Heizleitung 16. Vorzugsweise ist die mindestens eine Heizleitung 16 zumindest teilweise in die Membran 12 eingebettet. Die mindestens eine Heizleitung 16 ist aus mindestens einem leitfähigen Material, wie z.B. mindestens einem Metall und/oder mindestens einem dotierten Halbleitermaterial, gebildet. Unter der mindestens einen Heizleitung 16 ist mindestens eine Leitung zu verstehen, mittels deren Bestromung zumindest ein Teil ihrer Umgebung aufheizbar ist. Zum Bestromen der mindestens einen Heizleitung 16 kann diese an eine (vorzugsweise geregelte) Spannungs- und/oder Stromquelle, wie z.B. einen externen Schaltkreis oder eine ASIC-Schaltung, anschließbar/angeschlossen sein. Beispielsweise können an einem äußeren Rand des Substrats 10 und/oder an/in dem Randbereich 12b der Membran 12 Kontakte ausgebildet sein, über welche die kontaktierte mindestens eine Heizleitung 16 an die Spannungs- und/oder Stromquelle anbindbar/angebunden ist. Die Kontakte können z.B. mindestens ein Bondpad sein.
  • Die mindestens eine Heizleitung 16 ist zumindest mit je mindestens einem an und/oder in dem Abdeckbereich 12a angeordneten Wärmeabgabeabschnitt 18, je einem an und/oder in dem Abdeckbereich 12a angeordneten ersten Zufuhrleitungsabschnitt 20a und je einem an und/oder in dem Abdeckbereich 12a angeordneten zweiten Zufuhrleitungsabschnitt 20b ausgebildet. Unter ihrem ersten Zufuhrleitungsabschnitt 20a ist ein Teil der jeweiligen Heizleitung 16 zu verstehen, welcher von dem (von dem ersten Zufuhrleitungsabschnitt 20a) kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt 18 ausgeht und sich bis zu dem (von dem ersten Zufuhrleitungsabschnitt 20a) kontaktierten Randbereich 12b erstreckt. Entsprechend ist auch unter ihrem zweiten Zufuhrleitungsabschnitt 20b ein Teil der jeweiligen Heizleitung 16 zu verstehen, welcher an dem (von dem zweiten Zufuhrleitungsabschnitt 20b) kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt 18 beginnt und an dem (von dem zweiten Zufuhrleitungsabschnitt 20b) kontaktierten Randbereich 12b endet. Der erste Zufuhrleitungsabschnitt 20a und der zweite Zufuhrleitungsabschnitt 20b ermöglichen somit die gewünschte Bestromung des mindestens einen Wärmeabgabeabschnitts 18 ihrer Heizleitung 16 trotz einer Anordnung des mindestens einen Wärmeabgabeabschnitts 18 beabstandet von dem Randbereich 12b der Membran.
  • Der erste Zufuhrleitungsabschnitt 20a ist so ausgebildet, dass eine erste Breite b1 des ersten Zufuhrleitungsabschnitts 20a ausgehend von dem von dem ersten Zufuhrleitungsabschnitt 20a kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt 18 bis zu dem von dem ersten Zufuhrleitungsabschnitt 20a kontaktierten Randbereich 12b zunimmt. (Die erste Breite b1 des ersten Zufuhrleitungsabschnitts 20a kann parallel zu einer Membranoberfläche der Membran 12 ausgerichtet sein.) Bei einer Bestromung seiner Heizleitung 16 bleibt damit eine in dem ersten Zuleitungsabschnitt 20a auftretende maximale Stromdichte (im Vergleich mit einer in dem mindestens einen bestromten Wärmeabgabeabschnitt 18 auftretenden maximalen Stromdichte) vergleichsweise niedrig. Eine Beschädigung des ersten Zuleitungsabschnitts 20a aufgrund einer zu hohen Stromdichte darin muss deshalb nicht gefürchtet werden. Dies steigert eine Belastbarkeit der jeweiligen Heizleitung 16 und erhöht deren Lebensdauer. Da die in einem Teilvolumen der jeweiligen Heizleitung 16 auftretende maximale Stromdichte außerdem die von dem Teilvolumen abgegebene Wärmemenge mitbestimmt, kann mittels der vorteilhaften Form des ersten Zuleitungsabschnitts 20a auch ein „Stromverbrauch des ersten Zuleitungsabschnitts 20a'' reduziert und eine unerwünschte Wärmeabgabe des ersten Zuleitungsabschnitts 20a unterbunden werden. Gleichzeitig kann mittels der vorteilhaften Form des ersten Zuleitungsabschnitts 20a auch eine Heizleistung des mindestens einen Wärmeabgabeabschnitts 18 ihrer Heizleitung 16 verbessert werden. Mittels der Bestromung der mindestens einen Heizleitung 16 ist damit mindestens ein Aufwärmvolumen 22, welches jeweils benachbart zu dem einzigen Wärmeabgabeabschnitt 18 oder einem der Wärmeabgabeabschnitte 18 der jeweiligen Heizleitung 16 liegt, (gezielt) beheizbar. Dies erlaubt auch eine kleinere Ausbildbarkeit des mindestens einen Wärmeabgabeabschnitts 18 jeder Heizleitung 16.
  • Vorzugsweise ist auch der zweite Zufuhrleitungsabschnitt 20b so geformt, dass eine zweite Breite b2 des zweiten Zufuhrleitungsabschnitts 20b ausgehend von dem von dem zweiten Zufuhrleitungsabschnitt 20b kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt 18 bis zu dem von dem zweiten Zufuhrleitungsabschnitt 20b kontaktierten Randbereich 12b zunimmt. Man kann eine derartige Form auch damit umschreiben, dass sich der erste Zufuhrleitungsabschnitt 20a und/oder der zweite Zufuhrleitungsabschnitt 20b zu dem kontaktierten Randbereich 12b der Membran 12 hin verbreitern. (Die zweite Breite b2 des zweiten Zufuhrleitungsabschnitts 20b kann parallel zu einer Membranoberfläche der Membran 12 ausgerichtet sein.) Somit ist bei einer Bestromung ihrer Heizleitung auch eine in dem zweiten Zuleitungsabschnitt 20b auftretende maximale Stromdichte (im Vergleich mit der in dem mindestens einen bestromten Wärmeabgabeabschnitt 18 auftretenden maximalen Stromdichte) klein. Die mindestens eine Heizleitung 16 ist deshalb aufgrund der vorteilhaften Formen ihres ersten Zufuhrleitungsabschnitts 20a und ihres zweiten Zufuhrleitungsabschnitts 20b hochbelastbar. Sie weist außerdem eine hohe Lebensdauer auf. Die Heizleistung ihres mindestens einen Wärmeabgabeabschnitts 18 ist zusätzlich gesteigert, so dass dessen Aufwärmvolumen 22 auf eine (im Vergleich zur Umgebungstemperatur) hohe Temperatur aufheizbar ist. Zusätzlich ist aufgrund der vorteilhaften Formen des ersten Zufuhrleitungsabschnitts 20a und des zweiten Zufuhrleitungsabschnitts 20b ein unerwünschtes/unnötiges Beheizen einer Umgebung des mindestens einen Aufwärmvolumens 22 unterbunden. Dies trägt auch zu einer Verringerung einer Leistungsaufnahme der jeweiligen Heizleitung 16 bei. Gleichzeitig ist, aufgrund der vorteilhaften Formen ihres ersten Zufuhrleitungsabschnitts 20a und ihres zweiten Zufuhrleitungsabschnitts 20b, eine Verkleinerung einer Bauform der mindestens einen Heizleitung 16 möglich.
  • Bei der Mikroheizvorrichtung der 1 nimmt die erste Breite b1 des ersten Zufuhrleitungsabschnitts 20a ausgehend von dem (von dem ersten Zufuhrleitungsabschnitt 20a) kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt 18 bis zu dem (von dem ersten Zufuhrleitungsabschnitt 20a) kontaktierten Randbereich 12b fortlaufend zu. Die erste Breite b1 kann ausgehend von dem (von dem ersten Zufuhrleitungsabschnitt 20a) kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt 18 bis zu dem (von dem ersten Zufuhrleitungsabschnitt 20a) kontaktierten Randbereich 12b stetig zunehmen. Insbesondere kann eine erste Steigung der ersten Breite b1 des ersten Zufuhrleitungsabschnitts 20a ausgehend von dem (von dem ersten Zufuhrleitungsabschnitt 20a) kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt 18 bis zu dem (von dem ersten Zufuhrleitungsabschnitt 20a) kontaktierten Randbereich 12b konstant bleiben.
  • Auch die zweite Breite b2 des zweiten Zufuhrleitungsabschnitts 20b nimmt in der Ausführungsform der 1 ausgehend von dem (von dem zweiten Zufuhrleitungsabschnitt 20b) kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt 18 bis zu dem (von dem zweiten Zufuhrleitungsabschnitt 20b) kontaktierten Randbereich 12b fortlaufen zu. Entsprechend der ersten Breite b1 kann auch die zweite Breite b2 ausgehend von dem (von dem zweiten Zufuhrleitungsabschnitt 20b) kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt 18 bis zu dem (von dem zweiten Zufuhrleitungsabschnitt 20b) kontaktierten Randbereich 12b stetig zunehmen. Sofern gewünscht, kann auch eine zweite Steigung der zweiten Breite b2 ausgehend von dem (von dem zweiten Zufuhrleitungsabschnitt 20b) kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt 18 bis zu dem (von dem zweiten Zufuhrleitungsabschnitt 20b) kontaktierten Randbereich 12b konstant bleiben.
  • Vorzugsweise sind die erste Breite b1 des ersten Zufuhrleitungsabschnitts 20a und/oder die zweite Breite b2 des zweiten Zufuhrleitungsabschnitts 20b unmittelbar am kontaktierten Randbereich 12b maximal. Ein Auftreten von Stromdichtekonzentrationen direkt am kontaktierten Randbereich 12b ist somit verlässlich verhindert.
  • In der Ausführungsform der 1 sind der erste Zufuhrleitungsabschnitt 20a und der zweite Zufuhrleitungsabschnitt 20b bezüglich einer Symmetrieachse 24 symmetrisch ausgebildet. Die Symmetrieachse 24 kann insbesondere das Substrat 10 und/oder die Membran 12 mittig schneiden. Außerdem verläuft in der Ausführungsform der 1 die Symmetrieachse 24 senkrecht zu einer ersten Längsrichtung des ersten Zufuhrleitungsabschnitts 20a (entlang welcher sich die erste Breite b1 verbreitert) und einer zweiten Längsrichtung des zweiten Zufuhrleitungsabschnitts 20b (entlang welcher sich die zweite Breite b2 verbreitert). Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausbildbarkeit des ersten Zufuhrleitungsabschnitts 20a und des zweiten Zufuhrleitungsabschnitts 20b nicht auf die in 1 bildlich dargestellte Symmetrie bezüglich der Symmetrieachse 24 limitiert ist.
  • Der in 1 dargestellte Wärmeabgabeabschnitt 18 ist mäanderförmig ausgebildet. Dies erlaubt eine gezielte und gleichmäßige Erwärmung des Aufwärmvolumens 22, während ein unerwünschtes/unnötiges Beheizen einer Umgebung des Aufwärmvolumens 22 unterbunden ist.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Mikroheizvorrichtung.
  • In der Ausführungsform der 2 weist der mäanderförmige Wärmeabgabeabschnitt 18 mindestens eine lokale Verbreiterung 26 auf. Während einer Bestromung des Wärmeabgabeabschnitts 18 ist eine maximale Stromdichte innerhalb der mindestens einen lokalen Verbreiterung 26 deutlich kleiner als eine in dem Wärmeabgabeabschnitt 18 auftretende maximale Stromdichte. Mittels der mindestens einen lokalen Verbreiterung 26 kann somit eine (zu starke) Wärmeabgabe an der jeweiligen Stelle des Wärmeabgabeabschnitts 18 verhindert werden. Deshalb kann mittels der mindestens einen lokalen Verbreiterung 26 eine Hitzekonzentration in mindestens einem zugeordneten Teilvolumen des Aufwärmvolumens 22 vermieden werden.
  • Die mindestens eine lokale Verbreiterung 26 kann insbesondere mittig in dem zugeordneten Wärmeabgabeabschnitt 18 ausgebildet sein. Vor Allem kann mittels einer einzigen mittigen lokalen Verbreiterung 26 eine Überhitzung eines benachbart dazu liegenden Mittelpunkts des Aufwärmvolumens 22 unterbunden werden.
  • Bezüglich der weiteren Merkmale der Ausführungsform der 2 wird auf die vorausgehend beschriebene Mikroheizvorrichtung der 1 verwiesen.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Mikroheizvorrichtung.
  • Wie in 3 dargestellt, kann der mindestens eine Wärmeabgabeabschnitt 18 auch schneckenartig eingerollt sein. Auch diese Ausbildung des Wärmeabgabeabschnitts 18 führt zu einem vorteilhaft langen Widerstandsweg.
  • Zusätzlich kann an einem den Wärmeabgabeabschnitt 18 kontaktierenden ersten Innenabschnitt 28a des ersten Zufuhrleitungsabschnitts 20a die Verbreiterung der ersten Breite b1 „sanft“ (d.h. mit verrundeten Übergängen) gestaltet sein. Entsprechend kann auch an einem den Wärmeabgabeabschnitt 18 kontaktierenden zweiten Innenabschnitt 28b des zweiten Zufuhrleitungsabschnitts 20b die Verbreiterung der zweiten Breite b2 „sanft“ ausgebildet sein. Dies kann eine zusätzliche Erhöhung einer Temperaturbeständigkeit und einer Stromtragfähigkeit in den Innenabschnitten 28a und 28b bewirken.
  • Des Weiteren kann ein von dem kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt 18 weg gerichteter erster Außenabschnitt 30a des ersten Zufuhrleitungsabschnitts 20a eine konstante erste Breite b1 haben. Auch ein von dem kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt 18 weg gerichteter zweiter Außenabschnitt 30b des zweiten Zufuhrleitungsabschnitts 20b kann eine konstante zweite Breite b2 haben.
  • Bezüglich der weiteren Merkmale der Ausführungsform der 3 wird auf die vorausgehend beschriebenen Mikroheizvorrichtungen verwiesen.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Mikroheizvorrichtung.
  • Bei der Mikroheizvorrichtung der 4 weist der mindestens eine schneckenartig eingerollte Wärmeabgabeabschnitt 18 als Weiterbildung gegenüber der Ausführungsform der 3 noch mindestens eine lokale Verbreiterung 26 auf. Lokale Überhitzungen des Wärmeabgabeabschnitts 18 und/oder des zugeordneten Aufwärmvolumens 22 sind damit verlässlich unterbunden.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform der Mikroheizvorrichtung.
  • Wie in 5 erkennbar, kann der mindestens eine Wärmeabgabeabschnitt 18 auch jeweils einen kreisringförmigen Abschnitt 32 umfassen. Auch mittels des bestromten kreisringförmigen Abschnitts 28 ist eine gleichmäßige Temperaturverteilung im zugeordneten Aufwärmvolumen 22 realisierbar. Der mindestens eine kreisringförmige Abschnitt 32 kann eine (parallel zu der Oberfläche der Membran 12 ausgerichtete) Ringbreite br (als Differenz zwischen einem äußeren Radius und einem inneren Radius) haben, welche über den gesamten 360°-Verlauf des jeweiligen kreisringförmigen Abschnitts 32 konstant bleibt. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des jeweiligen kreisringförmigen Abschnitts 32 wird unten noch beschrieben. Außerdem können an dem mindestens einen kreisringförmigen Abschnitt 32 noch jeweils ein erster Anbindungsabschnitt 34a und ein zweiter Anbindungsabschnitt 34b ausgebildet sein, über welche der kontaktierte kreisringförmige Abschnitt 32 bestrombar ist. Der erste Anbindungsabschnitt 34a und/oder der zweite Anbindungsabschnitt 34b können jeweils eine sich zu dem kontaktierten kreisringförmigen Abschnitt 32 hin vergrößernde Breite (parallel zu der Oberfläche der Membran 12) haben.
  • Als vorteilhafte Weiterbildung umfasst die Heizleitung 16 der 5 mindestens zwei Wärmeabgabeabschnitte 18, wobei jeweils zwei der Wärmeabgabeabschnitte 18 über einen Zwischenabschnitt 36 miteinander verbunden sind. Somit kann ein Stromfluss von einer ersten der zwei über den gleichen Zwischenabschnitt 36 verbundenen Wärmeabgabeabschnitte 18 zu einer zweiten der beiden Wärmeabgabeabschnitte 18 weitergeleitet werden. Der mindestens eine Zwischenabschnitt 36 ist auch als mindestens eine Verbindungsbrücke umschreibbar. Vorzugsweise verbreitet sich der Zwischenabschnitt 36 zu seiner Mitte hin. Die in dem jeweiligen Zwischenabschnitt 36 auftretende maximale Stromdichte ist damit gering, so dass eine Heizleistung des bestromten Zwischenabschnitts 36 (im Vergleich zu den Heizleistungen der Wärmeabgabeabschnitte 18) vernachlässigbar klein ist.
  • Aufgrund der Ausbildung mehrerer Wärmeabgabeabschnitte 18 an der Heizleitung 16 der 5 ist bei deren kreisringförmigen Abschnitten 32 auf eine konstante Ringbreite br verzichtet. Stattdessen umfasst jeder kreisringförmige Abschnitte 32 einen zu dem benachbarten Wärmeabgabeabschnitt 18 ausgerichteten ersten Halbringabschnitt 32a mit einer ersten maximalen Ringbreite br1 und einen von dem benachbarten Wärmeabgabeabschnitt 18 weg gerichteten zweiten Halbringabschnitt 32b mit einer zweiten maximalen Ringbreite br2 kleiner als der ersten maximalen Ringbreite br1. Auf diese Weise ist einem Temperaturabfall, welcher herkömmlicher Weise oft von einem Mittelpunkt der Membran 12 zu dem mindestens einen Randbereich 12b der Membran 12 auftritt, entgegen wirkbar. Auch dies kann eine homogenere Temperaturverteilung (zumindest in dem zugeordneten Aufwärmvolumen 22) bewirken.
  • Des Weiteren kann noch mindestens ein von dem mindestens einen kreisringförmigen Abschnitt 32 umrahmter Kreisflächenabschnitt 38 an der Mikroheizvorrichtung ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der mindestens eine Kreisflächenabschnitt 38 aus dem gleichen Material wie der mindestens eine umrahmende kreisringförmige Abschnitt 32/die mindestens eine Heizleitung 16 gebildet. Außerdem können zum Bilden des mindestens einen Kreisflächenabschnitts 38 und des mindestens einen umrahmenden kreisringförmigen Abschnitts 32/der mindestens einen Heizleitung 16 die gleichen Abscheide- und Strukturierungsprozesse genutzt werden. Eine Weiterbildung der Mikroheizvorrichtung mit dem mindestens einen Kreisflächenabschnitt 38 ist deshalb kaum mit einem zusätzlichen Arbeitsaufwand verbunden.
  • Der mindestens eine Kreisflächenabschnitt 38 ist vielseitig einsetzbar. Beispielsweise kann der mindestens eine Kreisflächenabschnitt 38 zur besseren Verteilung von Wärme innerhalb des zugeordneten/benachbarten Aufwärmvolumens 22 genutzt werden. (Das Material des mindestens einen umrahmenden kreisringförmigen Abschnitts 32/der mindestens einen Heizleitung 16 weist aufgrund seiner elektrischen Leitfähigkeit auch eine gute Wärmeleitfähigkeit auf.)
  • Optionaler Weise kann jeder Kreisflächenabschnitt 38 über einen Verbindungsabschnitts 38a an den umrahmenden kreisringförmigen Abschnitt 32 angebunden sein. Wärme kann somit auch über den Verbindungsabschnitt 38a und weitere Abschnitte der zugeordneten Heizleitung 16 verteilt werden. Dies ermöglicht eine bessere Verteilung der von dem Wärmeabgabeabschnitt 18 ausgegebenen Wärme. Weitere vorteilhafte Verwendungsmöglichkeiten für den mindestens einen Kreisflächenabschnitt 38 werden unten noch beschrieben.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Mikroheizvorrichtung gewährleisten alle ein gleichmäßiges Erwärmen des Aufwärmvolumens 22, bzw. mindestens eines darin eingefüllten Materials. Außerdem wird bei allen Mikroheizvorrichtungen die mindestens eine Heizleitung 16 nur mit geringer Stromdichte belastet, wodurch deren Beschädigung verlässlich verhindert ist. Der mindestens eine Wärmeabgabeabschnitt 18 jeder Heizleitung 16 wird beim Betrieb gleichmäßig mit Temperatur belastet, so dass dessen Beschädigung ebenfalls verhindert ist.
  • Alle oben beschriebenen Mikroheizvorrichtungen können zu einem Sensor weitergebildet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass viele der im Weiteren beschriebenen Merkmale von Sensoren auch zur Weiterbildung der oben beschriebenen Mikroheizvorrichtungen ausbildbar sind.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Sensors.
  • Der in 6 schematisch dargestellte Sensor umfasst eine Mikroheizvorrichtung aus dem Substrat 10, der Membran 12 und der mindestens einen Heizleitung 16. Die mindestens eine Heizleitung 16 umfasst zumindest je mindestens einen an und/oder in dem Abdeckbereich 12a der Membran 12 angeordneten Wärmeabgabeabschnitt 18, je einen an und/oder in dem Abdeckbereich 12a angeordneten ersten Zuführleitungsabschnitt 20a und je einen an und/oder in dem Abdeckbereich 12a angeordneten zweiten Zufuhrleitungsabschnitt 20b. Es wird nochmals darauf hingewiesen, dass die erste Breite b1 des ersten Zufuhrleitungsabschnitts 20a ausgehend von dem von dem ersten Zufuhrleitungsabschnitt 20a kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt 18 bis zu dem von dem ersten Wärmezufuhrleitungsabschnitt 20a kontaktierten Randbereich 12b zunimmt. Als optionale Weiterbildung nimmt auch die zweite Breite b2 des zweiten Zufuhrleitungsabschnitts 20b ausgehend von dem von dem zweiten Zufuhrleitungsabschnitt 20b kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt 18 bis zu dem von dem zweiten Zufuhrleitungsabschnitt 20b kontaktierten Randbereich 12b zu. Damit fällt ein vergleichsweise großer Anteil einer (Gesamt-)Heizleistung der jeweiligen Heizleitung 16 in dem mindestens einen Wärmeabgabeabschnitt 18 ab. Mindestens ein benachbartes Aufwärmvolumen 22 wird gezielt aufgeheizt, während von einem unnötigen Erwärmen anderer Volumenbereiche abgesehen wird. Ausschließlich die Heizleistung des mindestens einen Wärmeabgabeabschnitts 18 ist gesteigert. Bezüglich weiterer Merkmale der Komponenten 10 bis 16 wird auf die obere Beschreibung verwiesen.
  • Der Sensor der 6 hat auch mindestens ein an und/oder in der Membran 12 angeordnetes sensitives Material 40. (Das mindestens eine sensitive Material 40 kann insbesondere in das mindestens eine Aufwärmvolumen des mindestens einen Wärmeabgabeabschnitts 18 eingefüllt sein.)
  • Unter dem mindestens einen sensitiven Material 40 ist ein Material zu verstehen, welches auf eine chemische und/oder physikalische Veränderung seiner Umgebung mit einer Änderung mindestens einer physikalischen Eigenschaft des jeweiligen sensitiven Materials 40 reagiert. Beispielsweise können bei manchen Beispielen für das mindestens eine sensitive Material 40 Atome und/oder Moleküle zwischen seiner (in ihrer chemischen Zusammensetzung sich ändernden) Umgebung und dem mindestens einen sensitiven Material 40 diffundieren, was zu der Änderung der mindestens einer physikalischen Eigenschaft des jeweiligen sensitiven Materials 40 führt. Entsprechend können bei anderen Beispielen für das mindestens eine sensitive Material 40 eine physikalische Veränderung seiner Umgebung beschreibende Größen zu der Änderung der mindestens einer physikalischen Eigenschaft des jeweiligen sensitiven Materials 40 führen. Die mindestens eine in diesen Fällen variierte physikalische Eigenschaft des jeweiligen sensitiven Materials 40 kann z.B. seine Leitfähigkeit, bzw. sein elektrischer Widerstand, sein.
  • Das mindestens eine sensitive Material 40 kann beispielsweise direkt auf der Membran 12 abgeschieden sein. Das mindestens eine sensitive Material 40 kann insbesondere mittels mindestens einer (dicken) Lackschicht strukturiert, (nach einem Abscheiden in flüssig-pastoser Form) gesintert oder (bei einer erhöhten Temperatur) aufgedampft sein. Zum Aufbringen des mindestens einen sensitiven Materials 40 ist ein Dispensen aus einer Hohl-Nadel oder ein Siebdruckverfahren verwendbar.
  • Das mindestens eine sensitive Material 40 kann beispielsweise mindestens ein dotiertes Metalloxid (MOX) sein. Ein Widerstand eines dotierten Metalloxids ändert sich häufig bei dessen Erwärmung und/oder bei einem Diffundieren von Gasen und/oder flüchtigen Bestandteilen in das/aus dem dotierten Metalloxid. Mittels eines Bestimmens eines Widerstands des mindestens einen erwärmten dotierten Metalloxids kann somit ermittelt werden, welche/in welchen Konzentrationen Gase und/oder flüchtige Bestandteile in seiner Umgebung vorliegen. Der hier beschriebene Sensor kann deshalb insbesondere als Gassensor vorteilhaft eingesetzt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass anstelle eines dotierten Metalloxids auch mindestens ein anderes sensitives Material 40 an dem Sensor eingesetzt sein kann. Ebenso kann der Sensor auch zum Nachweisen/Ermitteln einer anderen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaft seiner Umgebung einsetzbar sein.
  • Der Sensor hat auch mindestens eine das mindestens eine sensitive Material 40 kontaktierende Sensierelektrode 42a und 42b. Die mindestens eine Sensierelektrode 42a und 42b dient zum Erfassen der mindestens einen physikalischen Größe, welche aufgrund der mindestens einen chemischen und/oder physikalischen Änderung der Umgebung des Sensors variiert/variierbar ist. Beispielsweise können zum Erfassen der mindestens einen physikalischen Größe mindestens eine anliegende Spannung und/oder mindestens eine Stromstärke unter Verwendung der mindestens einen Sensierelektrode 42a und 42b ermittelt/gemessen werden. Die mindestens eine Sensierelektrode 42a und 42b kann z.B. aus mindestens einem Metall und/oder mindestens einem dotierten Halbleitermaterial sein.
  • In der Ausführungsform der 6 bilden eine erste Sensierelektrode 42a und eine zweite Sensierelektrode 42b als die mindestens eine Sensierelektrode 42a und 42b einen Kondensator, dessen Kapazität bei der Änderung der mindestens einen physikalischen Größe des jeweiligen sensitiven Materials 40 (aufgrund der mindestens einen chemischen und/oder physikalischen Änderung der Umgebung des Sensors) variiert. Außerdem können die erste Sensierelektrode 42a und die zweite Sensierelektrode 42b auch zur Kühlung des kontaktierten sensitiven Materials 40 eingesetzt werden. Vorteilhaft wirkt sich in diesem Fall die symmetrische Ausbildung der beiden Sensierelektroden 42a und 42b in der Ausführungsform der 6 bezüglich einer weiteren Symmetrieachse 44, welche vorzugsweise senkrecht zur Symmetrieachse 24 der Zufuhrleitungsabschnitte 20a und 20b ausgerichtet ist.
  • Als vorteilhafte Weiterbildung kann der Sensor noch eine (nicht dargestellte) Auswerteeinrichtung umfassen, welche dazu ausgelegt ist, unter Berücksichtigung der mindestens einen ermittelten physikalischen Eigenschaft des mindestens einen sensitiven Materials 40 mindestens eine Information bezüglich der chemischen und/oder physikalischen Eigenschaft der Umgebung des Sensors, bzw. bezüglich der Änderung der chemischen und/oder physikalischen Eigenschaft der Umgebung, festzulegen und auszugeben.
  • 7 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Sensors.
  • In der Ausführungsform der 7 verlaufen die erste Zufuhrleitung 20a und die zweite Zufuhrleitung 20b von derselben Seite der Membran 12 bis zu dem zugeordneten Wärmeabgabeabschnitt 18. Deshalb verlaufen die erste Längsrichtung des ersten Zufuhrleitungsabschnitts 20a (entlang welcher sich die erste Breite b1 verbreitert) und die zweite Längsrichtung des zweiten Zufuhrleitungsabschnitts 20b (entlang welcher sich die zweite Breite b2 verbreitert) jeweils parallel zu der Symmetrieachse 24 der Zufuhrleitungsabschnitte 20a und 20b.
  • Bezüglich der weiteren Eigenschaften des Sensors der 7 wird auf die Beschreibung der 6 verwiesen.
  • 8 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Sensors.
  • Wie in 8 erkennbar ist, können auch mehrere sensitive Materialien 40a und 40b an und/oder in der gleichen Membran 12 angeordnet sein. Für jedes sensitive Material 40a und 40b kann ein eigener Wärmeabgabeabschnitt 18 an der einzigen Heizleitung 16 des Sensors ausgebildet sein. Außerdem können jedem sensitiven Material 40 zwei Sensierelektroden 42a und 42b zugeordnet werden.
  • Auch bei dem Sensor der 8 kann auf eine Ausbildung einer konstanten Ringbreite br an den kreisringförmigen Abschnitten 32 der Wärmeabgabeabschnitte 18 verzichtet werden. Stattdessen kann jeder kreisringförmige Abschnitte 32 einen zu dem benachbarten Wärmeabgabeabschnitt 18 ausgerichteten ersten Halbringabschnitt 32a mit einer ersten maximalen Ringbreite br1 und einen von dem benachbarten Wärmeabgabeabschnitt 18 weg gerichteten zweiten Halbringabschnitt 32b mit einer zweiten maximalen Ringbreite br2 kleiner als der ersten maximalen Ringbreite br1 aufweisen. Mittels dieser unsymmetrischen Gestaltung der kreisringförmigen Abschnitte 32 kann eine gleichmäßige Wärmeableitung sichergestellt werden.
  • 9 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des Sensors.
  • Der Sensor der 9 ist eine Weiterbildung der Mikroheizvorrichtung der 5. 10a und 10b zeigen schematische Darstellungen (als Querschnitt und Draufsicht) einer fünften Ausführungsform des Sensors.
  • Auch der in den 10a und 10b schematisch dargestellte Sensor ist mit der ersten Sensierelektrode 42a und mit der zweiten Sensierelektrode 42b als der mindestens Sensierelektrode 42a und 42b ausgestattet. Die Sensierelektroden 42a und 42b weisen jeweils an ihren aneinander zugewandten Enden Fingerstrukturen als Interdigitalfinger 48a und 48b auf, wobei mindestens ein Interdigitalfinger 48a der ersten Sensierelektrode 42a in einen von zwei Interdigitalfingern 48b der zweiten Sensierelektrode 42b aufgespannten Zwischenraum hineinragt und mindestens ein Interdigitalfinger 48b der zweiten Sensierelektrode 42b in einen von zwei Interdigitalfingern 48a der ersten Sensierelektrode 42a aufgespannten Zwischenraum hineinragt.
  • Außerdem umfasst in der Ausführungsform der 10a und 10b die Membran 12 eine erste Teilschicht 12-1 und eine zweite Teilschicht 12-2, wobei zumindest die zweite Teilschicht 12-2 aus mindestens einem elektrisch isolierenden Material besteht. Während die mindestens eine Heizleitung 16 zumindest teilweise zwischen den beiden Teilschichten 12-1 und 12-2 eingebettet ist, liegen die Sensierelektroden 42a und 42b auf einer von der ersten Teilschicht 12-1 weg gerichteten Oberfläche der zweiten Teilschicht 12-2.
  • Der mindestens eine Wärmeabgabeabschnitt 18 der mindestens einen Heizleitung 16 umfasst jeweils einen kreisringförmigen Abschnitt 32, welcher einen Kreisflächenabschnitt 38 umrahmt. Auf dem Kreisflächenabschnitt 38 abgeschiedenes Material der zweiten Teilschicht 12-2, welches nicht von den Interdigitalfingern 48a und 48b der Sensierelektroden 42a und 42b abgedeckt ist, ist entfernt. Außerdem ist das mindestens eine sensitive Material 40 so abgeschieden, dass die von den Interdigitalfingern 48a und 48b aufgespannten Zwischenräume und die darunter liegenden Aussparungen 50 in der zweiten Teilschicht 12-2 mit dem mindestens einen sensitiven Material 40 gefüllt sind.
  • Die erste Sensierelektrode 42a und die zweite Sensierelektrode 42b sind damit so ausgebildet, dass die elektrischen Feldlinien 52 zwischen der ersten Sensierelektrode 42a und der zweiten Sensierelektrode 42b abschnittweise durch den ihnen zugeordneten Kreisflächenabschnitt 38 verlaufen. (Der Kreisflächenabschnitt 38 ist nicht elektrisch an den kreisringförmigen Abschnitt 32 angeschlossen, besteht jedoch aus einem elektrisch leitfähigen Material.) Bei einem Anlegen einer Spannung zwischen den Sensierelektroden 42a und 42b fließt ein Strom von den Interdigitalfingern 48a der ersten Sensierelektrode 42a über die mit dem jeweiligen sensitiven Material 40 verfüllte Zwischenräume der Interdigitalfinger 48a und 48b, den Kreisflächenabschnitt 38, den mit dem jeweiligen sensitiven Material 40 verfüllte Zwischenräume der Interdigitalfinger 48a und 48b zu den Interdigitalfingern 48b der zweiten Sensierelektrode 42b. Damit ist der „Stromweg“ durch das jeweilige sensitive Material 40 „verkürzt“, ohne dass die Sensierfähigkeit gegenüber der mindestens einen zu bestimmenden physikalischen Größe des jeweiligen sensitiven Materials 40 abnimmt. Durch die Nutzung des Kreisflächenabschnitts 38 für die Sensierelektroden 42a und 42b sind somit vergleichsweise niedrige Spannungen zwischen den Sensierelektroden 42a und 42b zum Bestimmen der mindestens einen physikalischen Größe des jeweiligen sensitiven Materials 40 ausreichend. Man kann dies auch damit umschreiben, dass die Sensierelektroden sensitiver sind. Dies ist für die elektrische Auswertung vorteilhaft. Hochohmische Widerstände, welche sich nur mit großem Aufwand auswerten lassen, müssen somit nicht in Kauf genommen werden.
  • Vorzugsweise ist eine Schichtdicke d der zweiten Teilschicht 12-2 kleiner als ein minimaler Abstand a zwischen den Interdigitalfingern 48a der ersten Sensierelektrode 42a und den Interdigitalfingern 48b der zweiten Sensierelektrode 42b. Dies ist prozesstechnisch leicht und kostengünstig realisierbar.
  • 11a und 11b zeigen schematische Darstellungen (als Querschnitt und Draufsicht) einer sechsten Ausführungsform des Sensors.
  • Im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform hat der Sensor der 11a und 11b lediglich die einzige Sensierelektrode 42 (pro sensitiven Material 40) als die mindestens eine Sensierelektrode 42. Die einzige Sensierelektrode 42 (pro sensitiven Material 40) weist über dem ihr zugeordneten Kreisflächenabschnitt 38 Fingerstrukturen als Interdigitalfinger 48 auf und liegt auf der zweiten Teilschicht 12-2, während die mindestens eine Heizleitung 16 zumindest teilweise zwischen den beiden Teilschichten 12-1 und 12-2 eingebettet ist. Das auf dem Kreisflächenabschnitt 38 abgeschiedene Material der zweiten Teilschicht 12-2, welches nicht von den Interdigitalfingern 48 der einzigen Sensierelektroden 42 (pro sensitiven Material 40) abgedeckt ist, ist entfernt und die von den Interdigitalfingern 48 aufgespannten Zwischenräume und die darunter liegenden Aussparungen 50 in der zweiten Teilschicht 12-2 sind mit dem mindestens einen sensitiven Material 40 gefüllt.
  • Die einzige Sensierelektrode 42 (pro sensitiven Material 40) ist damit so ausgebildet, dass der ihr zugeordnete Kreisflächenabschnitt 38 als Masseanschluss eines aus der nur einen Sensierelektrode 42 (pro sensitiven Material 40) und dem Kreisflächenabschnitt 38 gebildeten Kondensators dient. (Der Kreisflächenabschnitt 38 ist über seinen Verbindungsabschnitt 38a an den umrahmenden kreisringförmigen Abschnitt 32 angebunden.) Bei einem Anlegen einer Spannung zwischen der einzigen Sensierelektrode 42 (pro sensitiven Material 40) und der Heizleitung 16 fließt ein Strom von den Interdigitalfingern 48 der einzigen Sensierelektrode 42 (pro sensitiven Material 40) über die mit dem jeweiligen sensitiven Material 40 verfüllte Zwischenräume der Interdigitalfinger 48 der einzigen Sensierelektrode 42 (pro sensitiven Material 40) zu dem Kreisflächenabschnitt 38. Die Vorteile der vorausgehenden Ausführungsform sind damit bei dem Sensor der 11a und 11b noch verbessert.
  • Auch bei diesem Sensor kann die Schichtdicke d der zweiten Teilschicht 12-2 kleiner als der minimale Abstand a zwischen den Interdigitalfingern 48 der einzigen Sensierelektrode 42 (pro sensitiven Material 40) sein. Dies ist leicht und kostengünstig machbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013212478 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Mikroheizvorrichtung für einen Sensor mit: einem Substrat (10); einer Membran (12), wobei ein Abdeckbereich (12a) der Membran (12) eine von dem Substrat (10) zumindest teilweise umgebene Kaverne (14) zumindest teilweise überspannt und mindestens ein Randbereich (12b) der Membran (12) direkt oder indirekt an einer Oberfläche (10a) des Substrats (10) befestigt ist; und mindestens einer an und/oder in der Membran (12) angeordneten Heizleitung (16) mit zumindest je mindestens einem an und/oder in dem Abdeckbereich (12a) angeordneten Wärmeabgabeabschnitt (18), je einem an und/oder in dem Abdeckbereich (12a) angeordneten ersten Zufuhrleitungsabschnitt (20a) und je einem an und/oder in dem Abdeckbereich (12a) angeordneten zweiten Zufuhrleitungsabschnitt (20b); dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Breite (b1) des ersten Zufuhrleitungsabschnitts (20a) ausgehend von dem von dem ersten Zufuhrleistungsabschnitt (20a) kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt (18) bis zu dem von dem ersten Zufuhrleistungsabschnitt (20a) kontaktierten Randbereich (12b) zunimmt.
  2. Mikroheizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine zweite Breite (b2) des zweiten Zufuhrleistungsabschnitts (20b) ausgehend von dem von dem zweiten Zufuhrleistungsabschnitt (20b) kontaktierten Wärmeabgabeabschnitt (18) bis zu dem von dem zweiten Zufuhrleistungsabschnitt (20b) kontaktierten Randbereich (12b) zunimmt.
  3. Mikroheizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Wärmeabgabeabschnitt (18) mäanderförmig oder schneckenartig eingerollt ist.
  4. Mikroheizvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der mindestens eine mäanderförmige oder schneckenartig eingerollte Wärmeabgabeabschnitt (18) mindestens eine lokale Verbreiterung (26) aufweist.
  5. Mikroheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Wärmeabgabeabschnitt (18) einen kreisringförmigen Abschnitt (32) umfasst.
  6. Mikroheizvorrichtung nach Anspruch 5, wobei mindestens ein von dem mindestens einen kreisringförmigen Abschnitt (32) umrahmter Kreisflächenabschnitt (38) an der Mikroheizvorrichtung ausgebildet ist.
  7. Mikroheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Heizleitung (16) mindestens zwei Wärmeabgabeabschnitte (18) umfasst, und wobei jeweils zwei der Wärmeabgabeabschnitte (18) über einen Zwischenabschnitt (36) miteinander verbunden sind.
  8. Sensor mit: einer Mikroheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; mindestens einem an und/oder in der Membran (12) angeordneten sensitiven Material (40, 40a, 40b), welches auf eine chemische und/oder physikalische Veränderung seiner Umgebung mit einer Änderung mindestens einer physikalischen Eigenschaft des jeweiligen sensitiven Materials (40, 40a, 40b) reagiert; und mindestens einer das mindestens eine sensitive Material (40, 40a, 40b) kontaktierenden Sensierelektrode (42, 42a, 42b).
  9. Sensor nach Anspruch 8, mit einer ersten Sensierelektrode (42a) und einer zweiten Sensierelektrode (42b) als der mindestens einen Sensierelektrode (42a, 42b), wobei die erste Sensierelektrode (42a) und die zweite Sensierelektrode (42b) so ausgebildet sind, dass die elektrischen Feldlinien (52) zwischen der ersten Sensierelektrode (42a) und der zweiten Sensierelektrode (42b) abschnittweise durch den ihnen zugeordneten Kreisflächenabschnitt (38) verlaufen.
  10. Sensor nach Anspruch 8, mit lediglich der einzigen Sensierelektrode (42) pro sensitiven Material (40, 40a, 40b) als der mindestens einen Sensierelektrode (42), wobei die einzige Sensierelektrode (42) pro sensitiven Material (40, 40a, 40b) so ausgebildet ist, dass der ihr zugeordnete Kreisflächenabschnitt (38) als Masseanschluss eines aus der einzigen Sensierelektrode (42) pro sensitiven Material (40, 40a, 40b) und dem Kreisflächenabschnitt (38) gebildeten Kondensators dient.
DE102015203050.4A 2015-02-20 2015-02-20 Mikroheizvorrichtung für einen Sensor und Sensor Pending DE102015203050A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015203050.4A DE102015203050A1 (de) 2015-02-20 2015-02-20 Mikroheizvorrichtung für einen Sensor und Sensor
CN201610090396.2A CN105911102B (zh) 2015-02-20 2016-02-18 用于传感器的微加热设备以及传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015203050.4A DE102015203050A1 (de) 2015-02-20 2015-02-20 Mikroheizvorrichtung für einen Sensor und Sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015203050A1 true DE102015203050A1 (de) 2016-08-25

Family

ID=56577281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015203050.4A Pending DE102015203050A1 (de) 2015-02-20 2015-02-20 Mikroheizvorrichtung für einen Sensor und Sensor

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN105911102B (de)
DE (1) DE102015203050A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020099208A1 (en) * 2018-11-12 2020-05-22 Sciosense B.V. A gas sensor
US11674916B2 (en) 2018-11-12 2023-06-13 Sciosense B.V. Gas sensor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013212478A1 (de) 2013-06-27 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Gassensor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010063529A1 (de) * 2010-12-20 2012-06-21 Robert Bosch Gmbh Heizelement
CN103748460A (zh) * 2011-08-26 2014-04-23 罗伯特·博世有限公司 用于获取测量气体空间中气体的至少一个性能的传感器元件
DE102011082175A1 (de) * 2011-09-06 2013-03-07 Robert Bosch Gmbh Sensorelement zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum
DE102013204197A1 (de) * 2013-03-12 2014-10-02 Robert Bosch Gmbh Mikroelektrochemischer Sensor und Verfahren zum Betreiben eines mikroelektrochemischen Sensors
CN104297303B (zh) * 2014-11-05 2017-04-05 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 丙酮气敏传感器及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013212478A1 (de) 2013-06-27 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Gassensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020099208A1 (en) * 2018-11-12 2020-05-22 Sciosense B.V. A gas sensor
US11674916B2 (en) 2018-11-12 2023-06-13 Sciosense B.V. Gas sensor

Also Published As

Publication number Publication date
CN105911102B (zh) 2020-09-22
CN105911102A (zh) 2016-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013200277A1 (de) Heizeinrichtung und Verfahren zur Temperaturmessung an der Heizeinrichtung
EP3155871A1 (de) Planares heizelement mit einer ptc-widerstandsstruktur
DE3907312A1 (de) Keramische widerstandsheizeinrichtung mit untereinander verbundenen waermeentwickelnden leitern und eine derartige heizeinrichtung verwendendes elektrochemisches element oder analysiergeraet
WO2008113644A2 (de) Sensorelement zur bestimmung von partikeln in einem messgas
DE102017121060A1 (de) Elektrisches Heizgerät
EP1957967B1 (de) Sensorelement für einen gassensor mit einem widerstandsheizer
DE2740021A1 (de) Elektrische bauelemente
DE102006020113A1 (de) Sensor
EP3198200B1 (de) Kochfeld mit sensorelement und verfahren zur herstellung eines kochfeldes
DE102015203050A1 (de) Mikroheizvorrichtung für einen Sensor und Sensor
DE112016005834T5 (de) Elektrode für sensorelement und sensorelement
WO2018210571A1 (de) Sensor zur bestimmung von gasparametern
EP1704409B1 (de) Keramischer schichtverbund mit beheizbarer festelektrolytschicht
DE102006029214A1 (de) Anordnung aus einem Partikelfilter und einem Sensor zur resistiven Bestimmung von Konzentrationen leitfähiger Partikel in Gasen
DE102018210343A1 (de) Sensorvorrichtung
WO2007071513A1 (de) Festelektrolyt-gassensorelement
DE102009033705A1 (de) Elektrische Heizvorrichtung
DE102016115004A1 (de) Sensorelement zur Bestimmung des Feuchtegehalts eines gasförmigen Mediums
WO2007110266A1 (de) Sensorelement zur bestimmung eines gasanteils mit verbesserten thermischen eigenschaften
EP3930421A1 (de) Heizeinrichtung mit einer temperaturmesseinrichtung und verfahren zur temperaturmessung an der heizeinrichtung und zur herstellung
DE102010011639A1 (de) Rußsensor, Herstellungsverfahren eines Rußsensors sowie Betriebsverfahren eines Rußsensors
DE102015213270A1 (de) Keramisches Gas- und Temperatursensorelement
DE1943748A1 (de) Heiz- und Temperaturmessgeraet
DE102017208568A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Abgassensors
DE102018130890A1 (de) Flüssigkeitssensor, Herstellungsverfahren für einen Flüssigkeitssensor sowie Messverfahren zur Ermittlung eines Flüssigkeitskontakts

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed