DE102017222495A1 - Sensor with thermal shock resistant substrate - Google Patents
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Abstract
Sensor, insbesondere Hochtemperatursensor, aufweisend zumindest ein Substrat (3) mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite; und zumindest eine erste Sensorstruktur (7) angeordnet zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats (3), wobei das Substrat (3) einen oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff umfasst. Auch betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung eines Sensors und ein Verfahren (1000) zum Herstellen eines Sensors.Sensor, in particular high-temperature sensor, comprising at least one substrate (3) having a first side and a second side opposite the first side; and at least one first sensor structure (7) arranged at least in regions on the first side of the substrate (3), wherein the substrate (3) comprises an oxide-ceramic fiber composite material. The present invention also relates to a use of a sensor and a method (1000) for producing a sensor.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zur Bestimmung von Gasparametern. Auch betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors.The present invention relates to a sensor for determining gas parameters. The present invention also relates to a method for producing a sensor.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedenste Sensoren zur Analyse von Gasen bekannt. Derartige Sensoren werden oft eingesetzt im Abgasstrang von Verbrennungskraftmaschinen, beispielsweise als Temperatursensoren, Rußsensoren, Flowsensoren und als Multisensoren, die eine Kombination unterschiedlicher Sensortypen umfassen können. Die Verbrennungsgase oder Abgase derartiger Verbrennungskraftmaschinen können, abhängig von der Position des Sensors im Abgasstrang relativ zu dem Motor, eine sehr hohe Temperatur haben. Daher können bei der Abkühlung des Sensors häufig entsprechend sehr hohe Temperaturgradienten auftreten, die die Funktionsweise des Sensors nachteilig beeinflussen können. Auch müssen diese Sensoren, je nach Verwendung, zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit, dauerhaft oder zu gewissen Zeitabständen aktiv auf ein bestimmtes Temperaturniveau zur pyrolytischen Reinigung gebracht werden. Daher sollten die Sensoren eine hohe Temperaturschockbeständigkeit haben, d.h. eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber starken Temperaturänderungen. Beispielsweise können derartige Temperarturänderungen auch durch Beaufschlagung mit Kondensattropfen entstehen.Various sensors for the analysis of gases are known from the prior art. Such sensors are often used in the exhaust system of internal combustion engines, for example as temperature sensors, soot sensors, flow sensors and as multi-sensors, which may comprise a combination of different sensor types. The combustion gases or exhaust gases of such internal combustion engines may, depending on the position of the sensor in the exhaust gas system relative to the engine, have a very high temperature. Therefore, when the sensor cools down, correspondingly very high temperature gradients can occur, which can adversely affect the functioning of the sensor. Also, these sensors, depending on use, to ensure the functionality, permanently or at certain intervals are actively brought to a certain temperature level for pyrolytic cleaning. Therefore, the sensors should have a high thermal shock resistance, i. a high resistance to strong temperature changes. For example, such changes in temperature can also be caused by exposure to condensate droplets.
Ein Beispiel für einen Sensor, der im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine verwendet werden kann, wird in der
Ein Beispiel für einen Rußsensor mit Heizelement wird in der
Allerdings haben die aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren den Nachteil, dass diese Sensoren lediglich eine geringe Temperaturschockbeständigkeit gegenüber schnellen Temperaturänderungen haben. Diese geringe Temperaturschockbeständigkeit äußert sich oftmals in Rissen und/oder sonstigen Veränderungen in dem Material des Substrats.However, the known from the prior art sensors have the disadvantage that these sensors have only a low thermal shock resistance to rapid changes in temperature. This low thermal shock resistance often manifests itself in cracks and / or other changes in the material of the substrate.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen verbesserten Sensor bereitzustellen, der die Nachteile des Stands der Technik überwindet. Insbesondere einen hochtemperaturfesten Sensor bereitzustellen mit einer erhöhten Rissfestigkeit des Substrats und der günstig in der Herstellung ist.It is therefore an object of the present invention to provide an improved sensor which overcomes the disadvantages of the prior art. In particular, to provide a high temperature resistant sensor with increased crack resistance of the substrate and which is inexpensive to manufacture.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Sensor gemäß des Gegenstands des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a sensor according to the subject of
Der erfindungsgemäße Sensor, insbesondere Hochtemperatursensor, weist hierfür auf: zumindest ein Substrat mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite; und
zumindest eine erste Sensorstruktur angeordnet zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats, wobei das Substrat einen oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff umfasst.The sensor according to the invention, in particular high-temperature sensor, has for this purpose: at least one substrate with a first side and a second side opposite the first side; and
at least one first sensor structure arranged at least partially on the first side of the substrate, wherein the substrate comprises an oxide-ceramic fiber composite material.
Erfindungsgemäß umfasst das Substrat einen oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff. Hierfür kann das Substrat auch aus einem oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff ausgebildet sein. Unter „Oxidkeramischer Faserverbundwerkstoff“ kann ein Werkstoff verstanden werden bei dem Keramiken, wie beispielsweise Al2O3 mit Glasfasern oder Keramikfasern vor einem anschließenden Brennvorgang des Substrats gemischt werden. Der so entstehende oxidkeramische Faserverbundwerkstoff kann eine Dicke von 10-20 µm haben.According to the invention, the substrate comprises an oxide-ceramic fiber composite material. For this purpose, the substrate can also be formed from an oxide-ceramic fiber composite material. By "oxide-ceramic fiber composite material" can be understood a material in which ceramics such as Al 2
Als „Sensorstruktur“ kann im Sinne der vorliegenden Erfindung jede Struktur verstanden werden, die angepasst ist zumindest einen Gasparameter eines vorbeiströmenden Gases zu erfassen. Weiterhin kann der Begriff „Sensorstruktur“ auch dazu verwendet werden, eine Widerstandsleiterbahn oder Heizleiterbahn zu bezeichnen, die sich zumindest bereichsweise erwärmt, wenn sie von einem Strom durchflossen wird.For the purposes of the present invention, "sensor structure" can be understood to mean any structure which is adapted to detect at least one gas parameter of a gas flowing past. Furthermore, the term "sensor structure" can also be used to designate a resistance conductor track or heating conductor track, which heats up at least in regions when a current flows through it.
Mit der Erfindung ist es erstmalig gelungen einen Sensor für Hochtemperaturanwendungen zu schaffen, der eine hohe Thermoschockbeständigkeit aufweist und hohe Temperaturwechsel im Wesentlichen beschädigungsfrei übersteht. Im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Substraten zeigen sich weniger und kleinere Risse, welche sich im Wesentlichen nicht weiter auf der Oberfläche des Substrats ausbreiten.With the invention, for the first time it has been possible to provide a sensor for high-temperature applications, which has a high thermal shock resistance and withstands high temperature changes essentially without damage. Compared to the known from the prior art substrates show fewer and smaller cracks, which do not propagate substantially on the surface of the substrate.
In einem Beispiel umfasst der oxidkeramische Faserverbundwerkstoff Fasern aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Bariumoxid, Boroxid, Zirkoniumoxid, und/oder beliebigen Mischungen davon, und/oder Matrices aufweisend Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Magnesiumoxid, Bariumoxid und/oder Zirkonoxid umfasst, bevorzugt umfasst der oxidkeramaische Faserverbundwerkstoff eine Matrix aus Aluminiumoxid und Zirkonoxid als ein Bindehilfsmittel.In one example, the oxide-ceramic fiber composite comprises fibers of silica, alumina, titania, baria, boria, zirconia, and / or any mixtures thereof, and / or matrices comprising alumina. Silicon oxide, magnesium oxide, barium oxide and / or zirconium oxide, preferably, the oxide ceramic fiber composite material comprises a matrix of alumina and zirconia as a binder auxiliary.
Vorteilhaft kann durch eine Matrix aus Aluminiumoxid und Zirkonoxid als Bindehilfsmittel eine sehr hohe Festigkeit des Substrats erreicht werden.Advantageously, a very high strength of the substrate can be achieved by a matrix of aluminum oxide and zirconium oxide as the binding agent.
In einem weiteren Beispiel weist der Sensor zumindest eine erste Abdeckschicht auf, angeordnet zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats, wobei die erste Abdeckschicht zumindest bereichsweise zwischen dem Substrat und der ersten Sensorstruktur angeordnet ist, und/oder zumindest eine zweite Abdeckschicht angeordnet zumindest bereichsweise auf der zweiten Seite des Substrats, wobei die zweite Abdeckschicht zumindest bereichsweise zwischen dem Substrat und einer zweiten Sensorstruktur angeordnet ist.In a further example, the sensor has at least one first covering layer, arranged at least in regions on the first side of the substrate, wherein the first covering layer is arranged at least in regions between the substrate and the first sensor structure, and / or at least one second covering layer is arranged at least in regions the second side of the substrate, wherein the second cover layer is at least partially disposed between the substrate and a second sensor structure.
In einem Beispiel umfasst/umfassen die erste Abdeckschicht und/oder die zweite Abdeckschicht eine Glasschicht, eine Keramikschicht, und/oder eine Schicht umfassend Platin und Glas.In one example, the first cover layer and / or the second cover layer comprises a glass layer, a ceramic layer, and / or a layer comprising platinum and glass.
Vorteilhaft können durch das Anordnen einer ersten und/oder zweiten Abdeckschicht Oberflächendefekte auf dem Substrat ausgeglichen werden, die Anbindung der Sensorstruktur an dem Substrat verbessert werden und eine erhöhte Stabilität nach einem Thermoschock erreicht werden.Advantageously, surface defects on the substrate can be compensated by arranging a first and / or second cover layer, the connection of the sensor structure to the substrate can be improved, and increased stability after a thermal shock can be achieved.
Beispielsweise kann in einem einfachen aber funktionierendem Beispiel auf das Substrat eine Abdeckschicht umfassend Platin und Glas, beispielsweise ein Gemisch aus Si02, BaO, AI203 mittels Siebdruck angeordnet werden. Diese Abdeckschicht hat die Funktion einer Haftvermittlerschicht und fördert eine gute Anbindung der Sensorstruktur an das Substrat. Auf der Abdeckschicht kann dann ebenfalls mittels Siebdruck die Sensorstruktur angeordnet werden. Anschließend kann die Anordnung in einem Schritt gebrannt werden. Die gebrannte Anordnung kann eine Dicke von 15 - 20 µm haben.For example, in a simple but working example, a covering layer comprising platinum and glass, for example a mixture of SiO 2, BaO, Al 2
In einem weiteren Beispiel kann anstelle einer Abdeckschicht umfassend Platin und Glas, eine Abdeckschicht umfassend Glas mittels Siebdruck auf dem Substrat angeordnet werden und eingebrannt werden. Vorteilhaft können durch diese Abdeckschicht Unebenheiten und Mikrorisse im Substrat geglättet werden. Anschließend kann auf der eingebrannten Abdeckschicht die Sensorstruktur angeordnet werden und ebenfalls eingebrannt werden.In another example, instead of a cover layer comprising platinum and glass, a cover layer comprising glass may be screen printed on the substrate and baked. Advantageously, it is possible to smooth out unevennesses and microcracks in the substrate by means of this covering layer. Subsequently, the sensor structure can be arranged on the baked cover layer and also baked.
In noch einem Beispiel weist der Sensor zumindest eine erste Isolationsschicht auf, angeordnet zumindest bereichsweise auf der ersten Abdeckschicht und/oder auf der ersten Sensorstruktur; und/oder der Sensor weist zumindest eine zweite Isolationsschicht auf, angeordnet zumindest bereichsweise auf der zweiten Abdeckschicht und/oder auf der zweiten Sensorstruktur, wobei die erste und/oder zweite Isolationsschicht ein Glas, ein Metalloxid, eine Keramik und/oder eine Mischung aus einem Glas, einem Metalloxid und/oder einer Keramik umfassen/umfasst.In yet another example, the sensor has at least one first insulation layer arranged at least in regions on the first cover layer and / or on the first sensor structure; and / or the sensor has at least one second insulation layer, arranged at least in regions on the second cover layer and / or on the second sensor structure, wherein the first and / or second insulation layer is a glass, a metal oxide, a ceramic and / or a mixture of a Glass, metal oxide and / or ceramic.
Vorteilhaft kann die erste Sensorstruktur und/oder die zweite Sensorstruktur durch eine derartige Isolationsschicht/Isolationsschichten geschützt werden.Advantageously, the first sensor structure and / or the second sensor structure can be protected by such an insulation layer / insulation layers.
In noch einem Beispiel weist der Sensor auf:
- zumindest eine erste Mantelschicht angeordnet zumindest bereichsweise auf der ersten Isolationsschicht; und/oder
- zumindest eine zweite Mantelschicht angeordnet zumindest bereichsweise auf der zweiten Isolationsschicht.
- at least a first cladding layer arranged at least partially on the first insulating layer; and or
- at least a second cladding layer arranged at least partially on the second insulating layer.
Eine solche Mantelschicht kann als Passivierungsschicht, die beispielsweise Quarzglas und optional eine Keramik enthalten kann, eingesetzt werden, wie es beispielsweise auch in der
In einem Beispiel umfassen/umfasst die erste Sensorstruktur und/oder eine zweite Sensorstruktur zumindest eine Widerstandsstruktur zur Temperaturmessung, insbesondere einen mäanderförmigen Messwiderstand.In one example, the first sensor structure and / or a second sensor structure comprise / at least one resistance structure for temperature measurement, in particular a meander-shaped measurement resistance.
Der Messwiderstand kann aus einer Leiterbahn mit einem geschwungenen Verlauf zwischen zwei Elektroden gebildet werden. Beispielsweise kann die Leiterbahn mäanderförmig ausgestaltet sein. Ein derartiger Messwiderstand kann lediglich an einer Seite, entweder auf der ersten oder der zweiten Seite des Substrats angeordnet sein. In einem weiteren Beispiel kann auch auf beiden Seiten des Substrats ein Messwiderstand angeordnet sein.The measuring resistor can be formed from a conductor track with a curved course between two electrodes. For example, the conductor track can be configured meander-shaped. Such a measuring resistor may be arranged only on one side, either on the first or the second side of the substrate. In another example, a measuring resistor may also be arranged on both sides of the substrate.
Weiterhin kann in dem oben genannten Beispiel die erste Sensorstruktur und/oder die zweite Sensorstruktur zumindest eine Kammstruktur, IDK Struktur, zur Messung einer Konzentration einer Ablagerung von Rußpartikeln umfassen/umfasst.Furthermore, in the above-mentioned example, the first sensor structure and / or the second sensor structure may comprise / comprises at least one comb structure, IDK structure, for measuring a concentration of a deposit of soot particles.
Üblicherweise können IDK Strukturen zur Bestimmung von Rußpartikeln in einem Rußsensor eingesetzt werden.Typically, IDK structures can be used to determine soot particles in a soot sensor.
In noch einem Beispiel umfassen/umfasst die erste Sensorstruktur und/oder die zweite Sensorstruktur zumindest ein elektrisches Heizelement und zumindest einen Temperatursensor für eine anemometrische Messung.In yet another example, the first sensor structure and / or the second sensor structure comprises at least one electrical heating element and at least one temperature sensor for anemometric measurement.
Derartige Sensorstrukturen können in Durchflusssensoren, die auch als Flowsensoren bezeichnet werden können, eingesetzt werden, um einen Durchsatz in einem Kanal, beispielsweise in einem Abgasstrang, zu messen. Such sensor structures can be used in flow sensors, which can also be referred to as flow sensors, to measure a throughput in a channel, for example in an exhaust gas line.
Auch können auf beiden Seiten des Substrats unterschiedliche Sensorstrukturen, zur Bestimmung unterschiedlicher Größen, angeordnet sein. Ein derartiger Sensor kann als Multisensor bezeichnet werden.Also, different sensor structures, for determining different sizes, can be arranged on both sides of the substrate. Such a sensor may be referred to as a multi-sensor.
In einem weiteren Beispiel umfassen/umfasst die erste Sensorstruktur und/oder die zweite Sensorstruktur zumindest ein Edelmetall, vorzugweise Platin.In another example, the first sensor structure and / or the second sensor structure comprise / comprises at least one noble metal, preferably platinum.
Vorteilhaft kann/können die Sensorstruktur/en ein Platinwiderstand als Messwiderstand aufweisen.Advantageously, the sensor structure (s) can have a platinum resistance as a measuring resistor.
Die Erfindung schlägt auch eine Verwendung eines Sensors nach einem der vorangehenden Ansprüche vor, insbesondere im Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs, als Temperatursensor, Rußsensor, Flowsensor, Gassensor, Inertialsensor, Impedanzsensor, Wärmeströmungssensor, Strömungssensor und/oder als Multisensor, der eine Kombination aus zwei oder mehreren der genannten Sensoren umfasst.The invention also proposes a use of a sensor according to one of the preceding claims, in particular in the exhaust system of a motor vehicle, as a temperature sensor, soot sensor, flow sensor, gas sensor, inertial sensor, impedance sensor, heat flow sensor, flow sensor and / or as a multi-sensor, which is a combination of two or more the said sensors comprises.
Weiterhin schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Sensors vor, insbesondere eines Hochtemperatursensors, aufweisend die Schritte:
- Bereitstellen zumindest eines Substrat mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, wobei das Substrat einen oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff umfasst; und
- Aufbringen zumindest einer ersten Sensorstruktur zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats.
- Providing at least one substrate having a first side and a second side opposite the first side, the substrate comprising an oxide-ceramic fiber composite; and
- Applying at least a first sensor structure at least partially on the first side of the substrate.
Beispielsweise kann die Sensorstruktur als Platinschicht auf das Substrat in Dünnschichttechnologie oder in Dickschichttechnologie aufgebracht werden. Hierfür kann Platinpulver mit Oxiden und Bindemitteln gemischt werden und durch Siebdruck auf das Substrat aufgebracht werden. Anschließend kann ein Tempern stattfinden.For example, the sensor structure can be applied as a platinum layer to the substrate in thin-film technology or in thick-film technology. For this purpose, platinum powder can be mixed with oxides and binders and applied to the substrate by screen printing. Subsequently, a tempering can take place.
In einem Beispiel weist das Verfahren weiter auf:
- Anordnen zumindest einer ersten Abdeckschicht zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats zumindest bereichsweise zwischen dem Substrat und der ersten Sensorstruktur, und/oder
- Anordnen zumindest einer zweiten Abdeckschicht zumindest bereichsweise auf der zweiten Seite des Substrats zumindest bereichsweise zwischen dem Substrat und der zweiten Sensorstruktur, wobei die erste Abdeckschicht und/oder die zweite Abdeckschicht bevorzugt eine Glasschicht, eine Keramikschicht, und/oder eine Schicht umfassend Platin und Glas umfassen/umfasst.
- Arranging at least a first cover layer at least partially on the first side of the substrate at least partially between the substrate and the first sensor structure, and / or
- Arranging at least partially on the second side of the substrate at least in regions between the substrate and the second sensor structure, the first covering layer and / or the second covering layer preferably comprising a glass layer, a ceramic layer, and / or a layer comprising platinum and glass / covers.
In noch einem Beispiel weist das Verfahren weiter auf:
- Anordnen zumindest einer ersten Isolationsschicht zumindest bereichsweise auf der ersten Abdeckschicht und/oder auf der ersten Sensorstruktur; und/oder
- Anordnen zumindest einer zweiten Isolationsschicht zumindest bereichsweise auf der zweiten Abdeckschicht und/oder auf der zweiten Sensorstruktur, wobei die erste und/oder zweite Isolationsschicht ein Glas, ein Metalloxid, eine Keramik und/oder eine Mischung aus einem Glas, einem Metalloxid und/oder einer Keramik umfassen/umfasst.
- Arranging at least one first insulating layer at least in regions on the first covering layer and / or on the first sensor structure; and or
- Arranging at least a second insulating layer at least partially on the second cover layer and / or on the second sensor structure, wherein the first and / or second insulating layer, a glass, a metal oxide, a ceramic and / or a mixture of a glass, a metal oxide and / or a Ceramics include / comprises.
In dem oben genannten Beispiel kann das Verfahren weiter aufweisen:
- Anordnen zumindest einer ersten Mantelschicht zumindest bereichsweise auf der ersten Isolationsschicht; und/oder
- Anordnen zumindest einer zweiten Mantelschicht zumindest bereichsweise auf der zweiten Isolationsschicht.
- Arranging at least a first cladding layer at least partially on the first insulating layer; and or
- Arranging at least a second cladding layer at least partially on the second insulating layer.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen erläutert sind.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description, are explained in the preferred embodiments of the invention with reference to schematic drawings.
Dabei zeigt:
-
1 eine schematische Draufsicht auf einen Sensor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
2 eine schematische Explosionsdarstellung eines Sensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und -
3 ein Verfahren zur Herstellung eines Sensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
-
1 a schematic plan view of a sensor according to an embodiment of the invention; -
2 a schematic exploded view of a sensor according to an embodiment of the invention; and -
3 a method of manufacturing a sensor according to an embodiment of the invention.
In
In der gezeigten Ausführungsform ist eine IDK Struktur zur Bestimmung von Rußpartikeln als erste Sensorstruktur
Auch wird in der
In
Optional ist in der in
Auf dem Substrat
Weiterhin wird in der
In der in
In der gezeigten Ausführungsform ist beispielhaft eine Mäanderstruktur als zweite Sensorstruktur
Auch kann, wie es bereits hierin bezüglich der ersten Seite des vollkeramischen Heizers
Eine Anordnung von Strukturen auf der zweiten Seite des Substrats
Bereitstellen 1010 zumindest eines Substrat mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, das Substrat einen oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff umfasst; undAufbringen 1020 zumindest einer ersten Sensorstruktur zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats.
- Provide
1010 at least one substrate having a first side and a second side opposite the first side, the substrate comprising an oxide-ceramic fiber composite material; and - apply
1020 at least a first sensor structure at least partially on the first side of the substrate.
Weiterhin kann das Verfahren auch die nachfolgenden Schritte aufweisen:
Anordnen 1030 zumindest einer ersten Abdeckschicht zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats zumindest bereichsweise zwischen dem Substrat und der ersten Sensorstruktur, und/oderAnordnen 1040 zumindest einer zweiten Abdeckschicht zumindest bereichsweise auf der zweiten Seite des Substrats zumindest bereichsweise zwischen dem Substrat und der zweiten Sensorstruktur, wobei die erste Abdeckschicht und/oder die zweite Abdeckschicht bevorzugt eine Glasschicht, eine Keramikschicht, und/oder eine Schicht umfassend Platin und Glas umfassen/umfasst, und/oderAnordnen 1050 zumindest einer ersten Isolationsschicht zumindest bereichsweise auf der ersten Abdeckschicht und/oder auf der ersten Sensorstruktur; und/oderAnordnen 1060 zumindest einer zweiten Isolationsschicht zumindest bereichsweise auf der zweiten Abdeckschicht und/oder auf der zweiten Sensorstruktur, wobei die erste und/oder zweite Isolationsschicht ein Glas, ein Metalloxid, eine Keramik und/oder eine Mischung aus einem Glas, einem Metalloxid und/oder einer Keramik umfassen/umfasst, und/oderAnordnen 1070 zumindest einer ersten Mantelschicht zumindest bereichsweise auf der ersten Isolationsschicht; und/oderAnordnen 1080 zumindest einer zweiten Mantelschicht zumindest bereichsweise auf der zweiten Isolationsschicht.
- arrange
1030 at least a first cover layer at least partially on the first side of the substrate at least partially between the substrate and the first sensor structure, and / or - arrange
1040 at least a second covering layer at least in regions on the second side of the substrate at least in regions between the substrate and the second sensor structure, wherein the first covering layer and / or the second covering layer preferably comprise a glass layer, a ceramic layer, and / or a layer comprising platinum and glass / includes, and / or - arrange
1050 at least a first insulation layer at least partially on the first cover layer and / or on the first sensor structure; and or - arrange
1060 at least a second insulating layer at least partially on the second covering layer and / or on the second sensor structure, wherein the first and / or second insulating layer is a glass, a metal oxide, a ceramic and / or a mixture of a glass, a metal oxide and / or a ceramic include / includes, and / or - arrange
1070 at least a first cladding layer at least partially on the first insulating layer; and or - arrange
1080 at least a second cladding layer at least partially on the second insulating layer.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen und in den Figuren dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.The features set forth in the foregoing description, in the claims and in the figures may be essential to the invention in its various embodiments both individually and in any combination.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Sensorsensor
- 33
- Substratsubstratum
- 5, 5'5, 5 '
- erste/zweite Abdeckschichtfirst / second cover layer
- 7, 7'7, 7 '
- erste/zweite Sensorstrukturfirst / second sensor structure
- 9, 9'9, 9 '
- erste/zweite Isolationsschichtfirst / second insulation layer
- 11, 11'11, 11 '
- erste/zweite Mantelschicht first / second cladding layer
- AA
-
Bereich
A AreaA - BB
-
Bereich
B AreaB - 10001000
- Verfahren zur Herstellung eines SensorsMethod for producing a sensor
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- HerstellenProduce
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- Aufbringenapply
- 10301030
- Anordnen erste AbdeckschichtArrange first cover layer
- 10401040
- Anordnen zweite AbdeckschichtArrange second cover layer
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- Anordnen erste IsolationsschichtArrange first insulation layer
- 10601060
- Anordnen zweite IsolationsschichtArrange second insulation layer
- 10701070
- Anordnen erste MantelschichtArrange first cladding layer
- 10801080
- Anordnen zweite MantelschichtArrange second cladding layer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2007/048573 A1 [0003]WO 2007/048573 A1 [0003]
- WO 2006/111386 A1 [0004]WO 2006/111386 A1 [0004]
- DE 102007046900 B4 [0022]DE 102007046900 B4 [0022]
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---|---|---|---|---|
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DE102007032694A1 (en) * | 2007-07-13 | 2009-01-22 | Kutzner, Dieter, Dipl.-Ing. | Protective cover for a temperature measuring element |
DE102007046900B4 (en) | 2007-09-28 | 2011-07-21 | Heraeus Sensor Technology GmbH, 63450 | High-temperature sensor and a method for its production |
US20160169749A1 (en) * | 2013-08-07 | 2016-06-16 | Ametek, Inc. | High temperature probe |
US20170234739A1 (en) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | Rhode Island Board Of Education | Temperature and Thermal Gradient Sensor for Ceramic Matrix Composites and Methods of Preparation Thereof |
-
2017
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-
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- 2018-11-01 EP EP18796640.3A patent/EP3724623A1/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006111386A1 (en) | 2005-04-20 | 2006-10-26 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Soot sensor |
WO2007048573A1 (en) | 2005-10-24 | 2007-05-03 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Flow sensor element and its self-cleaning |
DE102007032694A1 (en) * | 2007-07-13 | 2009-01-22 | Kutzner, Dieter, Dipl.-Ing. | Protective cover for a temperature measuring element |
DE102007046900B4 (en) | 2007-09-28 | 2011-07-21 | Heraeus Sensor Technology GmbH, 63450 | High-temperature sensor and a method for its production |
US20160169749A1 (en) * | 2013-08-07 | 2016-06-16 | Ametek, Inc. | High temperature probe |
US20170234739A1 (en) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | Rhode Island Board Of Education | Temperature and Thermal Gradient Sensor for Ceramic Matrix Composites and Methods of Preparation Thereof |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JIN, Xinhang, et al.: High temperature thin film thermocouples on different ceramic substrates. In: Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS), 2015 IEEE 10th International Conference on. IEEE, 2015. S. 183-186. * |
Also Published As
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