DE102016201193A1 - Printed sensor device for detecting media - Google Patents

Printed sensor device for detecting media Download PDF

Info

Publication number
DE102016201193A1
DE102016201193A1 DE102016201193.6A DE102016201193A DE102016201193A1 DE 102016201193 A1 DE102016201193 A1 DE 102016201193A1 DE 102016201193 A DE102016201193 A DE 102016201193A DE 102016201193 A1 DE102016201193 A1 DE 102016201193A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
printed
sensor device
electrode structure
carrier substrate
detection layer
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.)
Ceased
Application number
DE102016201193.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Ahmed Abdelhalim
Paolo Lugli
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.)
Technische Universitaet Muenchen
Original Assignee
Technische Universitaet Muenchen
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 Technische Universitaet Muenchen filed Critical Technische Universitaet Muenchen
Priority to DE102016201193.6A priority Critical patent/DE102016201193A1/en
Priority to PCT/EP2017/051677 priority patent/WO2017129695A1/en
Publication of DE102016201193A1 publication Critical patent/DE102016201193A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating 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
    • G01N27/128—Microapparatus

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)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine gedruckte Sensorvorrichtung zum Detektieren von Medien. Die gedruckte Sensorvorrichtung umfasst ein Trägersubstrat mit einer ersten Oberfläche und einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche, zumindest eine gedruckte Finger-Elektroden Struktur, eine gedruckte Detektionsschicht, wobei die gedruckte Detektionsschicht auf einer der ersten Oberfläche des Trägersubstrats abgewandten Seite der gedruckten Finger-Elektroden Struktur aufgedruckt ist und die gedruckte Finger-Elektroden Struktur zumindest bereichsweise bedeckt und wobei die gedruckte Detektionsschicht durch die zumindest eine gedruckte Finger-Elektroden Struktur unmittelbar und/oder durch eine gedruckte Beheizungsschicht auf der zweiten Oberfläche des Trägersubstrats mittelbar beheizbar ist.The invention relates to a printed sensor device for detecting media. The printed sensor device comprises a carrier substrate having a first surface and a second surface opposite the first surface, at least one printed finger electrode structure, a printed detection layer, the printed detection layer being on a side of the printed finger electrode structure facing away from the first surface of the carrier substrate is printed and the printed finger electrode structure at least partially covered and wherein the printed detection layer is indirectly heated by the at least one printed finger electrode structure directly and / or by a printed heating layer on the second surface of the carrier substrate.

Description

Die Erfindung betrifft eine gedruckte Sensorvorrichtung zum Detektieren von Medien, insbesondere von Gasen. The invention relates to a printed sensor device for detecting media, in particular gases.

Stand der Technik State of the art

Sensorvorrichtungen, insbesondere Gassensoren, finden insbesondere einen breiten Einsatz in der Medizintechnik, Umwelttechnik und Automobiltechnik. Um ihre Leistungsfähigkeit zu verbessern, werden unterschiedliche Technologien eingesetzt, beispielsweise Metalloxidhalbleiter (Metal Oxide Semiconductor (MOS)). Hierbei ist es stets erforderlich, dass im Betrieb ein entsprechender Gassensor beheizt werden muss. Hierzu wird derzeit ein externes und separat hergestelltes Heizelement eingesetzt. Durch ein unterschiedliches Beheizen des Gassensors können unterschiedliche Gase detektiert werden bzw. wird durch ein Aufheizen des Gassensors eine Funktionalität einer entsprechenden Detektionsschicht wieder hergestellt. Mit anderen Worten kann durch Aufheizen der Detektionsschicht ein detektiertes Gas desorbiert werden. Sensor devices, in particular gas sensors, find in particular a broad application in medical technology, environmental technology and automotive engineering. To improve their performance, different technologies are used, for example metal oxide semiconductors (MOS). In this case, it is always necessary that during operation a corresponding gas sensor must be heated. For this purpose, an external and separately manufactured heating element is currently used. By different heating of the gas sensor, different gases can be detected or a functionality of a corresponding detection layer is restored by heating the gas sensor. In other words, by heating the detection layer, a detected gas can be desorbed.

Beispielsweise basiert ein Gassensor auf einer Metalloxidhalbleiter-Technologie (Metal Oxide Semiconductor – MOS) zur Detektion unterschiedlicher Gase nach Aufheizen einer Detektionsschicht. Ein Aufheizen zur Inbetriebnahme eines Gassensors ist somit unabdingbar. Ferner kann durch ein Aufheizen eines Gassensors ein Initialzustand des Gassensors wiederhergestellt werden. Durch das Aufheizen eines Gassensors, insbesondere einer Detektionsschicht, werden entsprechende Moleküle bzw. detektierte Moleküle mittels des Gassensors insbesondere desorbiert. Ferner kann durch das Aufheizen eine Rekalibration durchgeführt werden, welche gewöhnlich nach einer bestimmten Anzahl von Messungen erforderlich ist, um eine Messgenauigkeit eines Gassensors zu gewährleisten. For example, a gas sensor is based on Metal Oxide Semiconductor (MOS) technology for detecting different gases upon heating a detection layer. Heating up to start up a gas sensor is therefore essential. Further, by heating a gas sensor, an initial state of the gas sensor can be restored. By heating a gas sensor, in particular a detection layer, corresponding molecules or detected molecules are desorbed in particular by means of the gas sensor. Further, by heating, a recalibration may be performed, which is usually required after a certain number of measurements to ensure a measurement accuracy of a gas sensor.

Hierbei erfolgt das thermische Aufheizen des Gassensors, insbesondere der Detektionsschicht, mittels eines separat hergestellten Heizelements, beispielsweise ein Peltier-Element. In this case, the thermal heating of the gas sensor, in particular of the detection layer, takes place by means of a heating element produced separately, for example a Peltier element.

Somit ist ein Aufheizen eines Gassensors unabdingbar, um zum einen einen Gassensor in Betrieb zu nehmen sowie eine Messgenauigkeit und zum anderen eine Lebensdauer zu optimieren. Das Anbringen eines separaten Heizelements hat jedoch insbesondere folgende Nachteile:
Da es sich bei einem externen und separat hergestellten Heizelement nicht um ein integral verbautes Heizelement innerhalb einer Sensorvorrichtung handelt, kommt es zu Wärmeverlust und folglich zu einem erhöhten Energiebedarf;
das Anbringen bzw. Anordnen eines extern und separat hergestellten Heizelements an eine Sensorvorrichtung erfordert einen zusätzlichen Verfahrensschritt nach dem Bereitstellen bzw. Fertigstellen einer Sensorvorrichtung. Folglich entstehen höhere Produktionskosten;
ferner befindet sich zwischen einem extern und separat hergestellten Heizelement und der Detektionsschicht insbesondere ein Substrat, wodurch es zu einem hohen Wärmeverlust kommt. Ferner können bei Verwendung eines externen Heizelements ausschließlich Substrate eingesetzt werden, die eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Thus, a heating of a gas sensor is essential in order to take a gas sensor into operation as well as to optimize a measurement accuracy and secondly a lifetime. However, the attachment of a separate heating element has the following disadvantages in particular:
Since an external and separately produced heating element is not an integrally installed heating element within a sensor device, heat loss occurs and consequently an increased energy requirement;
the attachment of an externally and separately manufactured heating element to a sensor device requires an additional process step after the provision or completion of a sensor device. Consequently, higher production costs arise;
Further, between a heating element produced externally and separately and the detection layer, in particular, there is a substrate, resulting in a high heat loss. Furthermore, when using an external heating element only substrates can be used which have a very high thermal conductivity.

Mit anderen Worten ist derzeit kein Heizelement in einer Sensorvorrichtung bereitstellbar, das bereits während einer Herstellung einer Sensorvorrichtung in die Sensorvorrichtung integrierbar ist. In other words, at present no heating element can be provided in a sensor device which can already be integrated into the sensor device during production of a sensor device.

Herkömmliche Gassensoren, die mittels MOS-Technologie herstellbar sind, umfassen insbesondere ein Strukturieren eines Substrats mittels Fotolithographie gefolgt durch eine physikalische Dampfabscheidung (Physical Vapor Deposition – PVD) eines Metalls auf der strukturierten Struktur mit leitfähige Elektroden. Zur Herstellung entsprechender Detektionsschichten sowohl als einer Beheizungsschicht sind zwei separate Verfahrensschritte erforderlich. Insbesondere sind zum Abscheiden der Detektionsschicht und der Beheizungsschicht jeweils PVD-Verfahren einsetzbar. In particular, conventional gas sensors producible by MOS technology include patterning a substrate by photolithography followed by physical vapor deposition (PVD) of a metal on the patterned structure with conductive electrodes. For the production of corresponding detection layers both as a heating layer two separate process steps are required. In particular, PVD methods can be used for depositing the detection layer and the heating layer.

Zum Bereitstellen von gedruckter und flexibler Elektronik bzw. elektronischer Dünnschichten können lösliche Nanomaterialien (Solution-Processed Nanomaterialien) eingesetzt werden. Nanomaterialien in wässriger Lösung ermöglichen einen Einsatz von Drucktechnologien, beispielsweise Sprühabscheidung oder Drucken, beispielsweise Tintenstrahldruck, zum Abscheiden unterschiedlicher Schichten. Diese Technologien gewährleisten insbesondere eine hohe Skalierbarkeit und sind auf verschiedenen Substrattypen anwendbar und sind insbesondere kosteneffizient. To provide printed and flexible electronics or electronic thin films, soluble nanomaterials (solution-processed nanomaterials) can be used. Nanomaterials in aqueous solution enable the use of printing technologies, for example, spray deposition or printing, for example, inkjet printing, for depositing different layers. In particular, these technologies provide high scalability and are applicable to various types of substrates and are particularly cost effective.

Allerdings werden zum Abscheiden einer Beheizungsschicht derzeit ausschließlich PVD-Verfahren oder wie oben beschrieben externe Heizelemente, beispielsweise Peltier-Element, zum Beheizen entsprechender Komponenten bzw. Schichten einer Sensorvorrichtung eingesetzt. Das heißt, dass zum Abscheiden einer Beheizungsschicht Drucktechniken wenig geeignet erscheinen. Aufgrund der eingeschränkten Skalierbarkeit mittels PVD hergestellten Schichten können somit die Vorteile mittels Drucktechnologie insbesondere hinsichtlich der Skalierbarkeit nicht vollständig ausgeschöpft werden. However, for the deposition of a heating layer, currently only PVD methods or, as described above, external heating elements, for example Peltier elements, are used for heating corresponding components or layers of a sensor device. This means that printing techniques do not appear to be suitable for depositing a heating layer. Due to the limited scalability of layers produced by PVD, the advantages of printing technology can not be fully exploited, particularly with regard to scalability.

Es ist somit wünschenswert, insbesondere gedruckte Sensorvorrichtungen bereitzustellen, die über ein integrales Selbstbeheizen (self-heating) verfügen. It is thus desirable to provide in particular printed sensor devices which have an integral self-heating.

Mit anderen Worten ist es wünschenswert, ein Heizelement bereitzustellen, welches mittels Drucktechnologie herstellbar ist kann und dessen Dimensionierung bzw. Strukturierung hohen Temperaturen standhält. In other words, it is desirable to provide a heating element which can be produced by means of printing technology and whose dimensioning or structuring withstands high temperatures.

Aus – Ahmed Abdelhalim et al. – Metallic nanoparticles functionalizing carbon nanotube networks for gas sensing applications – IOP Publishing; Nanotechnology 25 (2014) 055208 (10pp) – ist ein Gassensor bekannt, der mittels eines Peltier-Elements betrieben wird. Out - Ahmed Abdelhalim et al. - Metallic nanoparticles functionalizing carbon nanotube networks for gas sensing applications - IOP Publishing; Nanotechnology 25 (2014) 055208 (10pp) - Is a gas sensor is known, which is operated by means of a Peltier element.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Die Erfindung schafft eine gedruckte Sensorvorrichtung zum Detektieren von Medien nach Anspruch 1. The invention provides a printed sensor device for detecting media according to claim 1.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Preferred developments are the subject of the respective subclaims.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

In der vorliegenden Erfindung wurde überraschenderweise festgestellt, dass eine gedruckte Finger-Elektroden Struktur gleichzeitig durch Anlegen einer entsprechenden Spannung auch als Heizelement fungiert. Da die im Folgenden beschriebene Finger-Elektroden Struktur durch ein Druckverfahren bzw. Sprühverfahren herstellbar ist, ist die hier beschriebene gedruckte Sensorvorrichtung insbesondere kostengünstig herstellbar und einfach skalierbar. Mit anderen Worten benötigt die hier beschriebene Sensorvorrichtung kein externes und separat hergestelltes Heizelement und kann sich insbesondere auf Basis der Finger-Elektroden Struktur selbst aufheizen. Surprisingly, it has been found in the present invention that a printed finger-electrode structure also acts as a heating element at the same time by applying a corresponding voltage. Since the finger electrode structure described below can be produced by a printing method or spraying method, the printed sensor device described here can be produced, in particular, at low cost and can be easily scaled. In other words, the sensor device described here does not require an external and separately produced heating element and can in particular heat itself based on the finger electrode structure.

Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst eine gedruckte Sensorvorrichtung zum Detektieren von Medien ein Trägersubstrat mit einer ersten Oberfläche und einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche. Das Trägersubstrat kann unterschiedliche Materialien, beispielsweise Kunststoff (Polyimid), Halbleitermaterialien (Silizium/Siliziumdioxid), Glas, Holz, und/oder ein gesintertes Material umfassen. According to a first aspect of the present invention, a printed sensor device for detecting media comprises a carrier substrate having a first surface and a second surface opposite the first surface. The carrier substrate may comprise different materials, for example plastic (polyimide), semiconductor materials (silicon / silicon dioxide), glass, wood, and / or a sintered material.

Mit anderen Worten kann je nach Einsatz der hier beschriebenen gedruckten Sensorvorrichtung ein beliebiges Trägersubstrat eingesetzt werden. Hierbei wird unter dem Begriff „gedruckte Sensorvorrichtung“ eine Vorrichtung verstanden, die in sich selbst funktionsfähig und mittels eines Druck- bzw. Sprühverfahrens herstellbar ist. Das heißt, die im Folgenden beschriebenen Komponenten bzw. Schichten der gedruckten Sensorvorrichtung sind integral miteinander verschaltet. Unter „integral verschaltet“ versteht man im vorliegenden Zusammenhang, dass insbesondere ein zerstörungsfreies Entnehmen einer Komponente der gedruckten Sensorvorrichtung nicht möglich ist. In other words, depending on the use of the printed sensor device described here, any carrier substrate can be used. Here, the term "printed sensor device" means a device that is functional in itself and can be produced by means of a printing or spraying process. That is, the below-described components or layers of the printed sensor device are integrally connected with each other. In the present context, "integrally interconnected" means that, in particular, non-destructive removal of a component of the printed sensor device is not possible.

Die gedruckte Sensorvorrichtung umfasst ferner zumindest eine gedruckte Finger-Elektroden Struktur (englisch: interdigitated structure (IDES)). Die gedruckte Finger-Elektroden Struktur kann beispielsweise Gold, Palladium, Silber, Aluminium oder Legierungen dieser Materialien umfassen. Ferner kann die gedruckte Finger-Elektroden Struktur Kohlenstoffnanoröhrchen, beispielsweise Silbernanopartikel (AgNPs) oder Silbernanowires (AgNWs) aus den hier genannten Materialien umfassen, wobei diese aus löslichen Nanomaterialien (Solution-Processed Nanomaterialien) herstellbar sind. Auch andere leitfähige metallische Materialien sind für die gedruckte Finger-Elektroden Struktur denkbar. The printed sensor device further comprises at least one printed interdigitated structure (IDES) structure. The printed finger-electrode structure may include, for example, gold, palladium, silver, aluminum, or alloys of these materials. Furthermore, the printed finger electrode structure can comprise carbon nanotubes, for example silver nanoparticles (AgNPs) or silver nanowires (AgNWs), of the materials mentioned here, which can be produced from soluble nanomaterials (solution-processed nanomaterials). Other conductive metallic materials are conceivable for the printed finger electrode structure.

Unter „interdigitated“ versteht man im vorliegenden Zusammenhang Elektroden, die insbesondere kammartig ineinander greifen. Die Elektroden weisen hierbei voneinander einen Abstand auf, so dass kein Kurzschluss entsteht. Ferner wird der Abstand derart festgelegt, dass im Betrieb weitestgehend keine parasitären Kapazitäten entstehen. In the present context, "interdigitated" is understood to mean electrodes which mesh in particular in a comb-like manner. The electrodes have a distance from each other, so that no short circuit occurs. Furthermore, the distance is set such that largely no parasitic capacitances occur during operation.

Die gedruckte Sensorvorrichtung umfasst ferner eine gedruckte Detektionsschicht, die auf einer der ersten Oberfläche des Trägersubstrats abgewandten Seite der gedruckten Finger-Elektroden Struktur aufgedruckt ist und die gedruckte Finger-Elektroden Struktur zumindest bereichsweise bedeckt. Mit anderen Worten ist die gedruckte Finger-Elektroden Struktur zwischen dem Trägersubstrat und der gedruckten Detektionsschicht angeordnet. Beispielsweise können die kammartig ineinander greifenden Elektroden der Finger-Elektroden Struktur vollständig durch die gedruckte Detektionsschicht bedeckt sein. The printed sensor device further comprises a printed detection layer, which is printed on a side facing away from the first surface of the carrier substrate side of the printed finger electrode structure and the printed finger electrode structure covered at least partially. In other words, the printed finger electrode structure is disposed between the support substrate and the printed detection layer. For example, the comb-like interdigitated electrodes of the finger-electrode structure may be completely covered by the printed detection layer.

Die gedruckte Detektionsschicht ist durch die zumindest eine gedruckte Finger-Elektroden Struktur unmittelbar und/oder durch eine gedruckte Beheizungsschicht auf der zweiten Oberfläche des Trägersubstrats mittelbar beheizbar. Das heißt, dass die gedruckte Sensorvorrichtung ausschließlich durch die zumindest eine gedruckte Finger-Elektroden Struktur unmittelbar beheizbar ist. Ferner kann die gedruckte Detektionsschicht durch die gedruckte Beheizungsschicht auf der zweiten Oberfläche des Trägersubstrats mittelbar beheizbar sein. Das heißt, dass die gedruckte Detektionsschicht von der gedruckten Finger-Elektroden Struktur oder durch die gedruckte Beheizungsschicht unabhängig voneinander beheizbar ist. Des Weiteren ist denkbar, dass die gedruckte Detektionsschicht durch eine Kombination der gedruckten Finger-Elektroden Struktur und der gedruckten Beheizungsschicht beheizbar ist. The printed detection layer can be indirectly heated by the at least one printed finger electrode structure directly and / or by a printed heating layer on the second surface of the carrier substrate. This means that the printed sensor device can be heated directly by the at least one printed finger electrode structure. Furthermore, the printed detection layer can be indirectly heated by the printed heating layer on the second surface of the carrier substrate. That is, the printed detection layer is heatable independently from the printed finger electrode structure or through the printed heating layer. Furthermore, it is conceivable that the printed detection layer by a combination of printed finger-electrode structure and the printed heating layer is heatable.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die gedruckte Finger-Elektroden Struktur zumindest zwei gedruckte Kontaktpads, wobei die gedruckte Detektionsschicht durch Anlegen einer Spannung an den zumindest zwei gedruckten Kontaktpads beheizbar ist. Insbesondere kann die Finger-Elektroden Struktur vier gedruckte Kontaktpads umfassen. Die hier beschriebenen zumindest zwei gedruckten Kontaktpads dienen zum einen zum Detektieren eines sich ändernden Widerstands der gedruckten Detektionsschicht, wobei der sich ändernde Widerstand insbesondere von dem zu messenden Medium sowie von einer elektrischen Leitfähigkeit der gedruckten Detektionsschicht abhängt. Ferner dienen die gedruckten Kontaktpads zum Anlegen der Spannung, die zum Beheizen der gedruckten Finger-Elektroden Struktur erforderlich ist. Die gedruckte Sensorvorrichtung ist beispielsweise dazu geeignet, Ammoniak (NH3), Kohlenstoffdioxid (CO2), Kohlenstoffmonoxid (CO) und Ethanol (C2H6O) zu detektieren. According to a preferred development, the printed finger electrode structure comprises at least two printed contact pads, wherein the printed detection layer can be heated by applying a voltage to the at least two printed contact pads. In particular, the finger electrode structure may comprise four printed contact pads. The at least two printed contact pads described here serve, on the one hand, to detect a changing resistance of the printed detection layer, wherein the changing resistance depends, in particular, on the medium to be measured and on an electrical conductivity of the printed detection layer. Further, the printed contact pads serve to apply the voltage required to heat the printed finger-electrode structure. For example, the printed sensor device is capable of detecting ammonia (NH 3 ), carbon dioxide (CO 2 ), carbon monoxide (CO), and ethanol (C 2 H 6 O).

Somit kann die hier beschriebene gedruckte Finger-Elektroden Struktur insbesondere zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit der gedruckten Detektionsschicht dienen und zum Beheizen der gedruckten Detektionsschicht fungieren. Somit ist kein separates Heizelement zur Inbetriebnahme der gedruckten Sensorvorrichtung erforderlich, da ein Selbst-Aufheizen durch die Finger-Elektroden Struktur möglich ist. Mit anderen Worten zeichnet sich die hier beschriebene gedruckte Finger-Elektroden Struktur durch eine Doppelfunktion aus. Thus, the printed finger electrode structure described herein may be particularly useful for improving the electrical conductivity of the printed detection layer and for heating the printed detection layer. Thus, no separate heating element for commissioning the printed sensor device is required because self-heating by the finger-electrode structure is possible. In other words, the printed finger-electrode structure described here is characterized by a dual function.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist das Trägersubstrat eine Dicke von 250 bis 750 Mikrometer auf. Beispielsweise kann das Trägersubstrat eine Dicke von 500 Mikrometer aufweisen. So lässt sich insbesondere ein flexibles Trägersubstrat für die gedruckte Sensorvorrichtung einsetzen. According to a further preferred development, the carrier substrate has a thickness of 250 to 750 micrometers. For example, the carrier substrate may have a thickness of 500 microns. In particular, a flexible carrier substrate for the printed sensor device can be used.

So lässt sich ein breites Spektrum an Trägersubstraten einsetzen, wobei die gedruckte Sensorvorrichtung in sich funktionsfähig ist und auf unterschiedlichen Trägersubstratmaterialien aufdruckbar bzw. abscheidbar ist. Insbesondere kann das Trägersubstrat ein Polyimid umfassen und eine Dicke von beispielsweise 500 Mikrometer aufweisen. Thus, a wide range of carrier substrates can be used, wherein the printed sensor device is functional in itself and can be imprinted or deposited on different carrier substrate materials. In particular, the carrier substrate may comprise a polyimide and have a thickness of, for example, 500 micrometers.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das Trägersubstrat flexibel ausgebildet. Somit kann die gedruckte Sensorvorrichtung insbesondere auf sehr dünnen Trägersubstraten mit einer vertikalen Ausdehnung kleiner 500 Mikrometer angeordnet werden. According to a further preferred development, the carrier substrate is designed to be flexible. Thus, the printed sensor device can in particular be arranged on very thin carrier substrates with a vertical extension of less than 500 micrometers.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die gedruckte Finger-Elektroden Struktur lamellenartig ausgebildet, wobei Elektroden der gedruckten Finger-Elektroden Struktur parallel zueinander ineinander greifend verlaufen und die Elektroden zueinander einen Abstand aufweisen. Mit anderen Worten sind die Elektroden kammartig ineinandergreifend zueinander angeordnet, wobei die Elektroden einen Abstand zueinander aufweisen. So lassen sich insbesondere sehr kleine gedruckte Finger-Elektroden Struktur mit einer Fläche von wenigen Millimeter, beispielsweise 3 mm2, bereitstellen. According to a further preferred development, the printed finger electrode structure is lamellar, with electrodes of the printed finger electrode structure extending parallel to one another and the electrodes being at a distance from one another. In other words, the electrodes are arranged comb-like intermeshing with each other, wherein the electrodes have a distance from each other. In particular, very small printed finger electrode structures with an area of a few millimeters, for example 3 mm 2 , can be provided.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung beträgt der Abstand zwischen den Elektroden zwischen 50 Mikrometer und 500 Mikrometer. Beispielsweise kann der Abstand zwischen den Elektroden 100 Mikrometer betragen. So lässt sich auf einfache Art und Weise auf eine Oberflächenspannung der gedruckten Detektionsschicht zurückgreifen, wodurch die gedruckte Detektionsschicht homogen auf der zumindest einen gedruckten Finger-Elektroden Struktur aufdruckbar bzw. abscheidbar ist. According to a further preferred development, the distance between the electrodes is between 50 microns and 500 microns. For example, the distance between the electrodes may be 100 micrometers. Thus, a surface tension of the printed detection layer can be used in a simple manner, as a result of which the printed detection layer can be homogeneously imprinted or deposited on the at least one printed finger-electrode structure.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die gedruckte Detektionsschicht Kohlenstoffnanoröhrchen mit metallischen Nanopartikeln. So lässt sich ein großes Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis bereitstellen. According to a further preferred development, the printed detection layer comprises carbon nanotubes with metallic nanoparticles. This provides a high surface-to-volume ratio.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die gedruckte Beheizungsschicht Kohlenstoffnanoröhrchen oder Silbernanowires, wobei die Kohlenstoffnanoröhrchen und Silbernanowires mittels Sprühtechnologie abscheidbar sind. So lässt sich zum Bereitstellen der gedruckten Beheizungsschicht auf ein bereits etabliertes Verfahren für die gedruckte Detektionsschicht zurückgreifen. Somit lässt sich die gedruckte Sensorvorrichtung insbesondere kostengünstig herstellen, da zum Aufdrucken der Beheizungsschicht kein separates Druckverfahren bzw. Sprühverfahren erforderlich ist. According to a further preferred development, the printed heating layer comprises carbon nanotubes or silver nanowires, wherein the carbon nanotubes and silver nanowires can be deposited by means of spray technology. Thus, an already established method for the printed detection layer can be used to provide the printed heating layer. Thus, the printed sensor device can in particular be produced cost-effectively, since no separate printing process or spraying process is required for printing on the heating layer.

Ein Abscheiden der gedruckten Detektionsschicht sowie der gedruckten Beheizungsschicht kann beispielsweise durch eine automatische atomisierende Sprühpistole oder atomisierende Sprühdüsen durchführbar sein. So lassen sich sehr kleine gedruckte Sensorvorrichtungen bereitstellen. Deposition of the printed detection layer and the printed heating layer may, for example, be performed by an automatic atomizing spray gun or atomizing spray nozzles. This makes it possible to provide very small printed sensor devices.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfassen die metallischen Nanopartikel Gold, Platin, Chrom, Palladium, Aluminium oder Silber. Diese Materialien weisen insbesondere eine gute Wärmeleitfähigkeit auf. According to a further preferred development, the metallic nanoparticles comprise gold, platinum, chromium, palladium, aluminum or silver. In particular, these materials have good thermal conductivity.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Kohlenstoffnanoröhrchen und die metallischen Nanopartikel (NP1) mittels eines Sprühverfahrens und/oder Druckverfahrens druckbar. So lassen sich kostengünstig die gedruckte Beheizungsschicht sowie die gedruckte Detektionsschicht unter Verwendung desselben Druckverfahrens bzw. Sprühverfahrens bereitstellen. Insbesondere sind durch die hier beschriebenen Verfahren besonders kleine gedruckte Sensorvorrichtungen bereitstellbar. According to a further preferred development, the carbon nanotubes and the metallic nanoparticles (NP1) can be printed by means of a spraying method and / or printing method. So The printed heating layer and the printed detection layer can be inexpensively provided using the same printing method. In particular, particularly small printed sensor devices can be provided by the methods described here.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die gedruckte Detektionsschicht und/oder die gedruckte Beheizungsschicht transparent. Mit anderen Worten können die sind die gedruckte Detektionsschicht und/oder die gedruckte Beheizungsschicht lichtdurchlässig sein. Die die gedruckte Detektionsschicht und/oder die gedruckte Beheizungsschicht können gleiche Materialien oder unterschiedliche Materialien umfassen. So ist die hier beschriebene gedruckte Sensorvorrichtung beispielsweise in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen einsetzbar. According to a further preferred development, the printed detection layer and / or the printed heating layer are transparent. In other words, those which are the printed detection layer and / or the printed heating layer may be translucent. The printed detection layer and / or the printed heating layer may comprise the same materials or different materials. For example, the printed sensor device described herein can be used in a variety of industrial applications.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert. Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the figures.

Es zeigen: Show it:

1 schematische Querschnittsansicht einer gedruckten Sensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 schematic cross-sectional view of a printed sensor device according to a first embodiment of the present invention;

2 eine schematische Querschnittsansicht einer gedruckten Sensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic cross-sectional view of a printed sensor device according to a second embodiment of the present invention;

3 eine Aufsicht auf die gedruckte Sensorvorrichtung gemäß der ersten und/oder zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 a plan view of the printed sensor device according to the first and / or second embodiment of the present invention;

4 eine perspektivische Ansicht einer gedruckten Sensorvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und 4 a perspective view of a printed sensor device according to a third embodiment of the present invention; and

5–7 Graphen zum Nachweis einer Funktionalität der hier beschriebenen gedruckten Sensorvorrichtung gemäß der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform. 5 - 7 Graphs for proving a functionality of the printed sensor device according to the first, second and third embodiments described herein.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente. In the figures, like reference numerals designate the same or functionally identical elements.

1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer gedruckten Sensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a printed sensor device according to a first embodiment of the present invention. FIG.

In 1 bezeichnet Bezugszeichen 10 eine gedruckte Sensorvorrichtung zum Detektieren von Medien. Die gedruckte Sensorvorrichtung 10 umfasst ein Trägersubstrat 20 mit einer ersten Oberfläche 21 und einer der ersten Oberfläche 21 gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 22. Ferner umfasst die gedruckte Sensorvorrichtung 10 eine gedruckte Finger-Elektroden Struktur 30 sowie eine gedruckte Detektionsschicht 40, wobei die gedruckte Detektionsschicht 40 auf einer der Oberfläche 21 des Trägersubstrats 20 abgewandte Seite der gedruckten Finger-Elektroden Struktur 30 aufgedruckt ist. Das Trägersubstrat 20, die gedruckte Detektionsschicht 40 und die dazwischenliegende gedruckte Finger-Elektroden Struktur 30 stehen in direktem Kontakt miteinander und können nicht zerstörungsfrei voneinander getrennt werden. In 1 denotes reference numeral 10 a printed sensor device for detecting media. The printed sensor device 10 includes a carrier substrate 20 with a first surface 21 and one of the first surface 21 opposite second surface 22 , Furthermore, the printed sensor device comprises 10 a printed finger-electrode structure 30 and a printed detection layer 40 wherein the printed detection layer 40 on one of the surface 21 of the carrier substrate 20 opposite side of the printed finger electrode structure 30 is printed. The carrier substrate 20 , the printed detection layer 40 and the intermediate printed finger-electrode structure 30 are in direct contact with each other and can not be separated non-destructively.

Die gedruckte Finger-Elektroden Struktur 30 kann beispielsweise Gold, Palladium, Silber, Aluminium oder Legierungen dieser Materialien umfassen. Ferner kann die gedruckte Finger-Elektroden Struktur 30 Silbernanopartikel (AgNPs) oder Silbernanowires (AgNWs) aus den hier genannten Materialien umfassen. The printed finger electrodes structure 30 For example, it may include gold, palladium, silver, aluminum, or alloys of these materials. Furthermore, the printed finger electrode structure 30 Silver nanoparticles (AgNPs) or silver nanowires (AgNWs) from the materials mentioned herein.

Die in der 1 gezeigte gedruckte Finger-Elektroden Struktur 30 umfasst ferner vier gedruckte Kontaktpads K1, K2, K3, K4, wobei die vier Kontaktpads K1 bis K4 frei von einem Material der gedruckten Detektionsschicht 40 sind und die gedruckte Detektionsschicht 40 durch Anlegen einer Spannung an zwei der vier gedruckten Kontaktpads K1 bis K4 der gedruckten Finger-Elektroden Struktur 30 beheizbar ist. The in the 1 shown printed finger-electrode structure 30 further comprises four printed contact pads K1, K2, K3, K4, wherein the four contact pads K1 to K4 are free of a material of the printed detection layer 40 are and the printed detection layer 40 by applying a voltage to two of the four printed contact pads K1 to K4 of the printed finger electrode structure 30 is heated.

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist das Material des Trägersubstrats frei wählbar. Insbesondere kann das Trägersubstrat Glas, Keramik oder Holz umfassen. Die in 1 gezeigte gedruckte Sensorvorrichtung 10 ist in sich funktionsfähig. At the in 1 embodiment shown, the material of the carrier substrate is arbitrary. In particular, the carrier substrate may comprise glass, ceramic or wood. In the 1 shown printed sensor device 10 is functional in itself.

2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer gedruckten Sensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a printed sensor device according to a second embodiment of the present invention. FIG.

Die in 2 gezeigte gedruckte Sensorvorrichtung 10 basiert auf der in 1 gezeigten Sensorvorrichtung 10 mit dem Unterschied, dass eine gedruckte Beheizungsschicht 50 auf der zweiten Oberfläche 22 des Trägersubstrats angeordnet ist und mittels der gedruckten Beheizungsschicht 50 entweder die gedruckte Detektionsschicht 40 und/oder die gedruckte Finger-Elektroden Struktur 30 beheizbar ist. In the 2 shown printed sensor device 10 based on the in 1 shown sensor device 10 with the difference being a printed heating layer 50 on the second surface 22 of the carrier substrate and by means of the printed heating layer 50 either the printed detection layer 40 and / or the printed finger-electrode structure 30 is heated.

Ferner ist denkbar, dass die gedruckte Sensorvorrichtung 10 der 2 durch eine Kombination der gedruckten Finger-Elektroden Struktur 30 unmittelbar und durch die gedruckte Beheizungsschicht 50 auf der zweiten Oberfläche 22 des Trägersubstrats 20 mittelbar beheizbar ist. Das in der 2 gezeigte Trägersubstrat 20 umfasst ein Material, welches eine gute thermische Wärmeleitfähigkeit aufweist. Insbesondere weist das Trägersubstrat 20 eine Dicke D1 (gezeigt durch den Doppelpfeil) von 250 Mikrometer bis 750 Mikrometer auf. Furthermore, it is conceivable that the printed sensor device 10 of the 2 through a combination of printed finger-electrode structure 30 immediately and through the printed heating layer 50 on the second surface 22 of the carrier substrate 20 is indirectly heated. That in the 2 shown carrier substrate 20 comprises a material which has a good thermal thermal conductivity. In particular, the carrier substrate 20 a thickness D1 (shown by the double arrow) of 250 microns to 750 microns.

3 ist eine Aufsicht auf die gedruckte Sensorvorrichtung gemäß der ersten und/oder zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 Fig. 12 is a plan view of the printed sensor device according to the first and / or second embodiment of the present invention.

3 zeigt eine gedruckte Sensorvorrichtung 10 mit der gedruckten Finger-Elektroden Struktur 30, wobei die gedruckte Finger-Elektroden Struktur 30 Elektroden E1, E2 umfasst, die kammartig ineinander greifend und einen Abstand A1 aufweisend (gezeigt durch den Doppelpfeil) zueinander den Abstand A1 aufweisen. 3 shows a printed sensor device 10 with the printed finger electrodes structure 30 , wherein the printed finger electrodes structure 30 Electrodes E1, E2, the comb-like interdigitated and a distance A1 having (shown by the double arrow) to each other the distance A1.

Beispielsweise kann als das Trägersubstrat 20 ein Siliziumwafer mit thermisch aufgewachsenem Siliziumdioxid mit einer Dicke von 200 Nanometer bereitgestellt werden. Die Finger-Elektroden Struktur (Interdigitated Electrode Structure (IDES)) umfasst beispielsweise eine 5 Nanometer dicke Chromschicht, um ein Anhaften von Gold auf dem Siliziumdioxid zu begünstigen. Die Finger-Elektroden Struktur 30 umfassend Gold weist eine Dicke von beispielsweise 40 Nanometer auf und ist auf dem Siliziumdioxid aufgedampft. Der Abstand A1 zwischen den Elektroden E1, E2 der Finger-Elektroden Struktur 30 beträgt beispielsweise 100 Mikrometer. Auf die Finger-Elektroden Struktur 30 kann insbesondere die gedruckte Detektionsschicht 40 mittels eines Sprühverfahrens aufgedruckt werden, um ein resistives Netzwerk für beispielsweise eine Gasdetektion auszubilden. Nach Ausbilden der Kohlenstoffnanoröhrchen NT1 mit metallischen Nanopartikeln NP1 kann durch entsprechendes Anlegen einer Spannung an den Kontaktpads K1 bis K4 bzw. K1 bis K2 die gedruckte Sensorvorrichtung 10 in Betrieb genommen werden. Die metallischen Nanopartikel NP1 umfassen insbesondere Gold, Platin, Chrom, Palladium, Aluminium oder Silber. For example, as the carrier substrate 20 a silicon wafer with thermally grown silicon dioxide with a thickness of 200 nanometers can be provided. For example, the Interdigitated Electrode Structure (IDES) structure includes a 5 nanometer thick chromium layer to promote gold adherence to the silica. The finger electrodes structure 30 comprising gold has a thickness of, for example, 40 nanometers and is vapor-deposited on the silicon dioxide. The distance A1 between the electrodes E1, E2 of the finger-electrode structure 30 is for example 100 microns. On the finger electrodes structure 30 in particular, the printed detection layer 40 be printed by a spray process to form a resistive network for, for example, a gas detection. After forming the carbon nanotube NT1 with metallic nanoparticles NP1, by corresponding application of a voltage at the contact pads K1 to K4 or K1 to K2, the printed sensor device 10 be put into operation. The metallic nanoparticles NP1 include in particular gold, platinum, chromium, palladium, aluminum or silver.

In der in 3 gezeigten gedruckten Sensorvorrichtung 10 ist alternativ denkbar, dass auf der zweiten Oberfläche 22 des Trägersubstrats 20 die gedruckte Beheizungsschicht 50 (nicht gezeigt) umfassend Kohlenstoffnanoröhrchen NT1‘ oder Silbernanowires aufgedruckt ist. In the in 3 shown printed sensor device 10 is alternatively conceivable that on the second surface 22 of the carrier substrate 20 the printed heating layer 50 (not shown) comprising carbon nanotube NT1 'or silver nanowire.

4 ist eine perspektivische Ansicht einer gedruckten Sensorvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 Fig. 15 is a perspective view of a printed sensor device according to a third embodiment of the present invention.

Die in 4 gezeigte gedruckte Sensorvorrichtung 10 wird ausschließlich durch die gedruckte Beheizungsschicht 50 auf der zweiten Oberfläche 22 des Trägersubstrats mittelbar beheizt. Hierbei können zum Aufdrucken der Beheizungsschicht 50 die gleichen Verfahren eingesetzt werden wie für das Aufdrucken der Detektionsschicht 40. Die gedruckte Detektionsschicht 40 und die gedruckte Finger-Elektroden Struktur 30 können insbesondere Kohlenstoffnanoröhrchen (NT1) umfassen. Die gedruckte Beheizungsschicht 50 kann Kohlenstoffnanoröhrchen NT1‘ oder Silbernanowires umfassen. In the 4 shown printed sensor device 10 is solely by the printed heating layer 50 on the second surface 22 the carrier substrate indirectly heated. This can be used to print the heating layer 50 the same methods are used as for printing the detection layer 40 , The printed detection layer 40 and the printed finger electrodes structure 30 may in particular comprise carbon nanotubes (NT1). The printed heating layer 50 may comprise carbon nanotubes NT1 'or silver nanowires.

5, 6 und 7 sind Graphen zum Nachweis einer Funktionalität der hier beschriebenen gedruckten Sensorvorrichtung gemäß der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform. 5 . 6 and 7 FIG. 15 is graphs for proving a functionality of the printed sensor device according to the first, second and third embodiments described herein. FIG.

In den Graphen der 5, 6 und 7 ist auf der X-Achse die Zeit in Minuten auf der linken Y-Achse die Temperatur in Grad Celsius und auf der rechten Y-Achse die Spannung in Volt aufgetragen. In the graphs of 5 . 6 and 7 For example, on the X-axis, the time in minutes is the temperature in degrees Celsius on the left Y-axis, and the voltage in volts on the right Y-axis.

Wie aus den 5, 6 und 7 deutlich wird steigt die Temperatur (Messkurve) in Abhängigkeit der angelegten bzw. vorgegebenen Spannung (gestrichelte Linie) stufenweise (siehe 5 und 6) bzw. intervallartig (siehe 7) an. Mit anderen Worten steigt die Temperatur weitestgehend proportional zu der angelegten Spannung an den Kontaktpads K1 bis K4 der gedruckten Finger-Elektroden Struktur 30 und/oder gedruckten Beheizungsschicht 50 an. Like from the 5 . 6 and 7 the temperature (measured curve) rises in steps as a function of the applied or specified voltage (dashed line) (see 5 and 6 ) or intermittent (see 7 ) at. In other words, the temperature increases as much as possible in proportion to the applied voltage at the contact pads K1 to K4 of the printed finger-electrode structure 30 and / or printed heating layer 50 at.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand einer gedruckten Sensorvorrichtung beschrieben wurde, versteht es sich selbst, dass auf dem Trägersubstrat auch eine Vielzahl von gedruckten Sensorvorrichtungen angeordnet sein kann. Although the present invention has been described in terms of a printed sensor device, it will be understood that a plurality of printed sensor devices may be disposed on the carrier substrate.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt. Insbesondere sind die genannten Materialien und Topologien nur beispielhaft und nicht auf die erläuternden Beispiele beschränkt. Although the present invention has been described in terms of preferred embodiments, it is not limited thereto. In particular, the materials and topologies are only exemplary and are not limited to the illustrative examples.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Ahmed Abdelhalim et al. – Metallic nanoparticles functionalizing carbon nanotube networks for gas sensing applications – IOP Publishing; Nanotechnology 25 (2014) 055208 (10pp) [0012] Ahmed Abdelhalim et al. - Metallic nanoparticles functionalizing carbon nanotube networks for gas sensing applications - IOP Publishing; Nanotechnology 25 (2014) 055208 (10pp) [0012]

Claims (12)

Gedruckte Sensorvorrichtung (10) zum Detektieren von Medien mit: einem Trägersubstrat (20) mit einer ersten Oberfläche (21) und einer der ersten Oberfläche (21) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (22); zumindest einer gedruckten Finger-Elektroden Struktur (30); einer gedruckten Detektionsschicht (40), die auf einer der ersten Oberfläche (21) des Trägersubstrats abgewandten Seite der gedruckten Finger-Elektroden Struktur (30) aufgedruckt ist und die gedruckte Finger-Elektroden Struktur (30) zumindest bereichsweise bedeckt; und wobei die gedruckte Detektionsschicht (40) durch die zumindest eine gedruckte Finger-Elektroden Struktur (30) unmittelbar und/oder durch eine gedruckte Beheizungsschicht (50) auf der zweiten Oberfläche (22) des Trägersubstrats (20) mittelbar beheizbar ist. Printed sensor device ( 10 ) for detecting media comprising: a carrier substrate ( 20 ) with a first surface ( 21 ) and one of the first surface ( 21 ) opposite second surface ( 22 ); at least one printed finger electrode structure ( 30 ); a printed detection layer ( 40 ) on one of the first surfaces ( 21 ) of the carrier substrate side facing away from the printed finger electrode structure ( 30 ) and the printed finger electrode structure ( 30 ) at least partially covered; and wherein the printed detection layer ( 40 ) by the at least one printed finger electrode structure ( 30 ) directly and / or through a printed heating layer ( 50 ) on the second surface ( 22 ) of the carrier substrate ( 20 ) is indirectly heated. Gedruckte Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die gedruckte Finger-Elektroden Struktur Gold, Palladium, Silber, Aluminium oder Legierungen dieser Materialien umfasst. Printed sensor device ( 10 ) according to claim 1, wherein the printed finger electrodes comprise structure gold, palladium, silver, aluminum or alloys of these materials. Gedruckte Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die gedruckte Finger-Elektroden Struktur (30) zumindest zwei gedruckte Kontaktpads (K1, K2, K3, K4) umfasst, wobei die gedruckte Detektionsschicht durch Anlegen einer Spannung an den zumindest zwei gedruckten Kontaktpads (K1, K2, K3, K4) beheizbar ist. Printed sensor device ( 10 ) according to claim 1, wherein the printed finger electrode structure ( 30 ) comprises at least two printed contact pads (K1, K2, K3, K4), wherein the printed detection layer can be heated by applying a voltage to the at least two printed contact pads (K1, K2, K3, K4). Gedruckte Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das Trägersubstrat (20) eine Dicke (D1) von 250 bis 750 Mikrometer aufweist. Printed sensor device ( 10 ) according to claim 1, wherein the carrier substrate ( 20 ) has a thickness (D1) of 250 to 750 microns. Gedruckte Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das Trägersubstrat (20) flexibel ausgebildet ist. Printed sensor device ( 10 ) according to claim 1, wherein the carrier substrate ( 20 ) is flexible. Gedruckte Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die gedruckte Finger-Elektroden Struktur (30) lamellenartig ausgebildet ist und Elektroden (E1, E2) der gedruckten Finger-Elektroden Struktur (30) parallel zueinander ineinander greifend verlaufen und die Elektroden (E1, E2) zueinander einen Abstand (A1) aufweisen. Printed sensor device ( 10 ) according to claim 1, wherein the printed finger electrode structure ( 30 ) is lamellar and electrodes (E1, E2) of the printed finger electrode structure ( 30 ) extend parallel to one another in an intermeshing manner and the electrodes (E1, E2) are at a distance from one another (A1). Gedruckte Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei der Abstand (A1) zwischen den Elektroden (E1, E2) zwischen 50 Mikrometer und 500 Mikrometer beträgt. Printed sensor device ( 10 ) according to claim 5, wherein the distance (A1) between the electrodes (E1, E2) is between 50 microns and 500 microns. Gedruckte Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die gedruckte Detektionsschicht (40) Kohlenstoffnanoröhrchen (NT1) mit metallischen Nanopartikel (NP1) umfasst. Printed sensor device ( 10 ) according to claim 1, wherein the printed detection layer ( 40 ) Comprises carbon nanotubes (NT1) with metallic nanoparticles (NP1). Gedruckte Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die gedruckte Beheizungsschicht (50) Kohlenstoffnanoröhrchen (NT1‘) oder Silbernanowires umfasst, wobei die Kohlenstoffnanoröhrchen und Silbernanowires mittels Sprühtechnologie abscheidbar sind. Printed sensor device ( 10 ) according to claim 1, wherein the printed heating layer ( 50 ) Comprises carbon nanotubes (NT1 ') or silver nanowires, wherein the carbon nanotubes and silver nanowires are separable by means of spray technology. Gedruckte Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei die metallischen Nanopartikel (NP1) Gold, Platin, Chrom, Palladium, Aluminium oder Silber umfassen. Printed sensor device ( 10 ) according to claim 8, wherein the metallic nanoparticles (NP1) comprise gold, platinum, chromium, palladium, aluminum or silver. Gedruckte Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Kohlenstoffnanoröhrchen (NT1; NT1‘) und die metallischen Nanopartikel (NP1) mittels eines Sprühverfahrens und/oder Druckverfahrens druckbar sind. Printed sensor device ( 10 ) according to claim 8 or 9, wherein the carbon nanotubes (NT1; NT1 ') and the metallic nanoparticles (NP1) are printable by means of a spraying process and / or printing process. Gedruckte Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die gedruckte Detektionsschicht (40) und/oder die gedruckte Beheizungsschicht (50) transparent sind. Printed sensor device ( 10 ) according to claim 1, wherein the printed detection layer ( 40 ) and / or the printed heating layer ( 50 ) are transparent.
DE102016201193.6A 2016-01-27 2016-01-27 Printed sensor device for detecting media Ceased DE102016201193A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016201193.6A DE102016201193A1 (en) 2016-01-27 2016-01-27 Printed sensor device for detecting media
PCT/EP2017/051677 WO2017129695A1 (en) 2016-01-27 2017-01-26 Printed sensor device for detecting media

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016201193.6A DE102016201193A1 (en) 2016-01-27 2016-01-27 Printed sensor device for detecting media

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016201193A1 true DE102016201193A1 (en) 2017-07-27

Family

ID=57890839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016201193.6A Ceased DE102016201193A1 (en) 2016-01-27 2016-01-27 Printed sensor device for detecting media

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102016201193A1 (en)
WO (1) WO2017129695A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020127483A1 (en) 2020-10-19 2022-04-21 Turck Duotec GmbH gas sensor

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4437692A1 (en) * 1994-10-21 1996-04-25 Fraunhofer Ges Forschung Carbon dioxide sensor
DE19805549C1 (en) * 1998-02-11 1999-08-12 Siemens Ag Bond contacting of terminal wires to chip contact pads method
DE19806308A1 (en) * 1998-02-16 1999-08-26 Siemens Ag Oxygen gas sensor and measurement system for carbon dioxide
DE19830709A1 (en) * 1998-07-09 2000-02-03 Dornier Gmbh Measuring transducer for the detection of hydrocarbons in gases
DE69629040T2 (en) * 1995-09-29 2004-04-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma GAS SENSOR AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
WO2006027287A1 (en) * 2004-09-07 2006-03-16 Robert Bosch Gmbh Sensor element for particle sensors and method for the production thereof
DE102006021432A1 (en) * 2005-06-11 2006-12-14 Moos, Ralf, Prof. Dr. Ing. Integration of pre-sintered, substrate ceramics with low temperature co-fired ceramics (LTTC)-foils, involves joining substrate ceramic with green zero-shrinkage, LTTC foil
DE102006042362A1 (en) * 2006-09-08 2008-03-27 Robert Bosch Gmbh Sensor unit for gas sensor i.e. soot sensor, has sub units arranged parallel to each other with respect to main surfaces, and electrical lines overlapped to each other and separated from each other by gap that is open for gas mixture
DE102006054505A1 (en) * 2006-11-20 2008-05-29 Escube Gmbh & Co. Kg Material concentration determining device for detecting e.g. hydrogen leakage, has sensor arrangement with two different characteristics which are considered for determining concentration of material in gas in two measuring areas
DE102007047078A1 (en) * 2007-10-01 2009-04-02 Robert Bosch Gmbh Sensor element for use in e.g. garage for emission investigation, has protective layers designed congruently to surfaces of electrodes of system, where upper surfaces of electrodes face surfaces of electrodes are arranged on isolation layer

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3379481D1 (en) * 1982-05-17 1989-04-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Combustible gas-detecting element and its production
KR960031987A (en) * 1995-02-24 1996-09-17 구자홍 Structure and manufacturing method of gas sensing element
US6134946A (en) * 1998-04-29 2000-10-24 Case Western Reserve University Nano-crystalline porous tin oxide film for carbon monoxide sensing
DE10031976C2 (en) * 2000-06-30 2003-11-27 Daimler Chrysler Ag High temperature material sensor
US9285332B2 (en) * 2011-12-12 2016-03-15 Korea Institute Of Science And Technology Low power consumption type gas sensor and method for manufacturing the same

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4437692A1 (en) * 1994-10-21 1996-04-25 Fraunhofer Ges Forschung Carbon dioxide sensor
DE69629040T2 (en) * 1995-09-29 2004-04-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma GAS SENSOR AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE19805549C1 (en) * 1998-02-11 1999-08-12 Siemens Ag Bond contacting of terminal wires to chip contact pads method
DE19806308A1 (en) * 1998-02-16 1999-08-26 Siemens Ag Oxygen gas sensor and measurement system for carbon dioxide
DE19830709A1 (en) * 1998-07-09 2000-02-03 Dornier Gmbh Measuring transducer for the detection of hydrocarbons in gases
WO2006027287A1 (en) * 2004-09-07 2006-03-16 Robert Bosch Gmbh Sensor element for particle sensors and method for the production thereof
DE102006021432A1 (en) * 2005-06-11 2006-12-14 Moos, Ralf, Prof. Dr. Ing. Integration of pre-sintered, substrate ceramics with low temperature co-fired ceramics (LTTC)-foils, involves joining substrate ceramic with green zero-shrinkage, LTTC foil
DE102006042362A1 (en) * 2006-09-08 2008-03-27 Robert Bosch Gmbh Sensor unit for gas sensor i.e. soot sensor, has sub units arranged parallel to each other with respect to main surfaces, and electrical lines overlapped to each other and separated from each other by gap that is open for gas mixture
DE102006054505A1 (en) * 2006-11-20 2008-05-29 Escube Gmbh & Co. Kg Material concentration determining device for detecting e.g. hydrogen leakage, has sensor arrangement with two different characteristics which are considered for determining concentration of material in gas in two measuring areas
DE102007047078A1 (en) * 2007-10-01 2009-04-02 Robert Bosch Gmbh Sensor element for use in e.g. garage for emission investigation, has protective layers designed congruently to surfaces of electrodes of system, where upper surfaces of electrodes face surfaces of electrodes are arranged on isolation layer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ahmed Abdelhalim et al. – Metallic nanoparticles functionalizing carbon nanotube networks for gas sensing applications – IOP Publishing; Nanotechnology 25 (2014) 055208 (10pp)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020127483A1 (en) 2020-10-19 2022-04-21 Turck Duotec GmbH gas sensor

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017129695A1 (en) 2017-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3237881B1 (en) Sensor for detecting soot particles in an exhaust gas stream of a combustion engine, sensor system, method for operating a sensor, method for producing a sensor of this type and use of a sensor of this type
DE102007047078A1 (en) Sensor element for use in e.g. garage for emission investigation, has protective layers designed congruently to surfaces of electrodes of system, where upper surfaces of electrodes face surfaces of electrodes are arranged on isolation layer
WO2006111386A1 (en) Soot sensor
WO2014135450A1 (en) Method for producing a soot sensor with a laser beam
DE102006042362A1 (en) Sensor unit for gas sensor i.e. soot sensor, has sub units arranged parallel to each other with respect to main surfaces, and electrical lines overlapped to each other and separated from each other by gap that is open for gas mixture
EP3546931B1 (en) Thermoresistive gas sensor, flow sensor and thermal conductivity sensor
WO2013072128A1 (en) Integrated moisture sensor and method for its production
DE10210819B4 (en) Microstructured gas sensor with control of the gas sensitive properties by applying an electric field
DE102006040351A1 (en) Sensor for the resistive determination of concentrations of conductive particles in gas mixtures
EP3822624B1 (en) Capacitive sensor element for detecting at least one property of a liquid medium in at least one measuring chamber and method for manufacturing the sensor element
DE102016201193A1 (en) Printed sensor device for detecting media
DE102013101403B4 (en) Sensor for determining a process variable of a medium and method for manufacturing the sensor
DE102004038988B3 (en) Gas mass flow measurement system for various applications has substrate with ceramic particles in organic matrix holding heating elements with temperature sensors
DE102005051182A1 (en) Flow sensor unit cleaning method, involves arranging temperature measuring unit and heat unit on carrier unit, and heating temperature measuring unit with additional platinum thin-film resistor
DE102018130547A1 (en) Sensor element, method for its production and thermal flow sensor
EP2895268B1 (en) System zur durchführung einer berührungslosen messung an einer probe und probenträger
DE102016218211A1 (en) Pressure sensor for detecting a pressure of a fluid medium in a measuring space
DE102016115004A1 (en) Sensor element for determining the moisture content of a gaseous medium
EP3118614B1 (en) Ceramic gas and temperature sensing element
DE102009001920B4 (en) Infrared light detector with high resolution and high density
DE102005047535B4 (en) Use of a high temperature pressure sensor in an engine element
DE102022121638A1 (en) Arrangement of carbon nanotubes and a method for producing the arrangement
DE10219726A1 (en) Production of a bridge-like semiconductor gas sensor comprises preparing a SOI element, forming an electrode arrangement on an electrically insulating layer
DE102017215548A1 (en) Micromechanical gas sensor
DE102011105539A1 (en) Device e.g. piezoresistive force sensor for converting force into electrical signal, introduces total force of force introduction element into the sensitive layer over force introduction surfaces

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final