DE202007007387U1 - Kapazitiver Feuchtesensor - Google Patents
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Abstract
Kapazitiver
Feuchtensensor mit
– einem Trägersubstrat (10),
– einer auf dem Trägersubstrat (10) angeordneten Grundelektrode (20),
– mindestens einer auf dem Trägersubstrat (10) benachbart zur Grundelektrode (20) angeordnetem Kontaktierungsfläche (31),
– einer feuchteempfindlichen Schicht (40; 400), die über der Grundelektrode (20) und über zumindest einem Teil der Kontaktierungsfläche (31) angeordnet ist und im Bereich der Kontaktierungsfläche (31) eine Kontaktierungsausnehmung (41; 410) besitzt,
– einer Deckelektrode (30), die zumindest über dem Überdeckungsbereich der Grundelektrode (20) und der feuchteempfindlichen Schicht (40; 400) angeordnet ist und die durch die Kontaktierungsausnehmung (41; 410) mit der Kontaktierungsfläche (31) elektrisch leitend verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktierungsausnehmung (41; 410) eine nicht durchgängig gerade Berandung (42; 420) aufweist.
– einem Trägersubstrat (10),
– einer auf dem Trägersubstrat (10) angeordneten Grundelektrode (20),
– mindestens einer auf dem Trägersubstrat (10) benachbart zur Grundelektrode (20) angeordnetem Kontaktierungsfläche (31),
– einer feuchteempfindlichen Schicht (40; 400), die über der Grundelektrode (20) und über zumindest einem Teil der Kontaktierungsfläche (31) angeordnet ist und im Bereich der Kontaktierungsfläche (31) eine Kontaktierungsausnehmung (41; 410) besitzt,
– einer Deckelektrode (30), die zumindest über dem Überdeckungsbereich der Grundelektrode (20) und der feuchteempfindlichen Schicht (40; 400) angeordnet ist und die durch die Kontaktierungsausnehmung (41; 410) mit der Kontaktierungsfläche (31) elektrisch leitend verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktierungsausnehmung (41; 410) eine nicht durchgängig gerade Berandung (42; 420) aufweist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen kapazitiven Feuchtesensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Ein derartiger kapazitiver Feuchtesensor ist etwa aus der WO 00/28311 der Anmelderin bekannt. In den
1a und1b der vorliegenden Anmeldung ist eine Schnittansicht sowie eine Teil-Draufsicht auf einen derartigen Feuchtesensor dargestellt. Hierbei ist auf einem Trägersubstrat1 , beispielsweise einem Glasplättchen, eine Grundelektrode2 angeordnet. Benachbart zur Grundelektrode2 ist auf dem Trägersubstrat1 eine Kontaktierungsfläche3.1 angeordnet. Über der Grundelektrode2 und zumindest über einem Teil der Kontaktierungsfläche3.1 ist eine feuchteempfindliche Schicht4 angeordnet, beispielsweise ein geeignetes Polymer, dessen Kapazität sich feuchteabhängig ändert. Im Bereich der Kontaktierungsfläche3.1 besitzt die feuchteempfindliche Schicht eine Kontaktierungsausnehmung4.1 . Über dem Überdeckungsbereich der Grundelektrode2 und der feuchteempfindlichen Schicht4 ist eine Deckelektrode3 als zweite Elektrode angeordnet. Die Deckelektrode ist durch die Kontaktierungsaunehmung4.1 der feuchteempfindlichen Schicht mit der seitlichen Kontaktierungsfläche3.1 elektrisch leitend verbunden. Die Grundelektrode2 wird über eine weitere seitlich angeordnete Kontaktierungsfläche2.1 auf dem Trägersubstrat1 elektrisch leitend kontaktiert. - Wie aus der Draufsicht aus
1b erkennbar ist, besitzt die Kontaktierungsausnehmung4.1 in der feuchteempfindlichen Schicht einen rechteckförmigen Querschnitt. Im Zuge der Fertigung der Deckelektrode kann es aufgrund innerer Spannungen zu Ablösungen im Durchkontaktierungsbereich kommen, die in der Praxis durch aufwändige Nachbehandlungsverfahren verhindert werden müssen. - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Spannungen in den Durchkontaktierungsbereichen derartiger Feuchtesensoren zu minimieren und damit eine Nachbehandlung derselben unnötig zu machen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
- Vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen kapazitiven Feuchtesensors ergeben sich aus den Maßnahmen in den abhängigen Ansprüchen.
- Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, die Kontaktierungsausnehmung mit einer nicht durchgängig geraden Berandung zu versehen. Entsprechende Versuche haben gezeigt, dass sich damit die unerwünschten Ablösungserscheinungen der Metallschicht der Kontaktierungsfläche unterhalb der feuchteempfindlichen Schicht vermeiden lassen.
- In einer möglichen Ausführungsform besitzt die Kontaktierungsausnehmung eine Vielzahl gerundeter Berandungsbereiche und weist keine längeren geradlinigen Berandungsbereiche auf.
- In einer weiteren Ausführungsform besitzt die Kontaktierungsausnehmung als kurzsegmentige Polygonzüge ausgebildete Berandungsbereiche und weist keine längeren geradlinigen Berandungsbereiche auf.
- Ferner kann vorgesehen werden, dass die Berandung der Kontaktierungsausnehmung einen deutlich größeren Umfang aufweist als eine vergleichsweise ausschließlich geradlinig berandete Kontaktierungsausnehmung.
- Vorzugsweise weist die Berandung der Kontaktierungsausnehmung einen mindestens doppelt so großen Umfang auf als eine vergleichsweise ausschließlich geradlinig berandete Kontaktierungsausnehmung.
- In einer möglichen Variante sind im Bereich der Kontaktierungsausnehmung einzelne kleinere Teilbereiche aus dem Material der feuchteempfindlichen Schicht angeordnet.
- Mit Vorteil ist auf dem Trägersubstrat eine weitere Kontaktierungsfläche für die Grundelektrode angeordnet und mit dieser elektrisch leitend verbunden.
- Das Trägersubstrat ist vorzugsweise aus einem isolierenden oder einem isolierend-gemachten Material ausgebildet.
- Beispielsweise kann das Trägersubstrat aus Glas oder Keramik oder Silizium mit einer darauf angeordneten Isolationsschicht ausgebildet werden.
- In einer Ausführungsvariante ist ein Polymer als feuchteempfindliche Schicht vorgesehen, das in Abhängigkeit von der Umgebungsfeuchte Wasser aufnimmt und in Abhängigkeit von der Wasseraufnahme seine Dielektrizitätskonstante ändert.
- Beispielsweise wird ein Polymer gewählt, das zur Klasse der Polyimide gehört.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung seien anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der Figuren erläutert.
- Es zeigt:
-
1a und1b je eine Teilansicht eines kapazitiven Feuchtesensor, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist; -
2a eine seitliche Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen kapazitiven Feuchtesensors; -
2b eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen kapazitiven Feuchtesensor aus2a ; -
3 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Berandung der Kontaktierungsausnehmung des erfindungsgemäßen kapazitiven Feuchtesensors aus den2a und2b ; -
4 eine alternative Ausgestaltung der Kontaktierungsausnehmung eines erfindungsgemäßen kapazitiven Feuchtesensors. - Anhand der
2a ,2b und3 sei eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen kapazitiven Feuchtesensors beschrieben. Während hierbei die1a und1b eine Draufsicht sowie eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels zeigen, ist in3 eine stark vergrößerte Ansicht eines Teils der Berandung der Kontaktierungsausnehmung des erfindungsgemäßen kapazitiven Feuchtesensors aus den2a und2b gezeigt. - Der grundsätzliche Aufbau des erfindungsgemäßen kapazitiven Feuchtesensors entspricht i.w. demjenigen, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist und anhand der
1a und1 bereits eingangs erläutert wurde. Der maßgebliche Unterschied zu bekannten Feuchtesensoren besteht in der Ausgestaltung der Kontaktierungsausnehmung41 , was nachfolgend noch im Detail erläutert wird. - Der erfindungsgemäße Feuchtesensor umfasst ein Trägersubstrat
10 , beispielsweise ein Glasplättchen, auf dem eine Grundelektrode20 in Form einer dünnen Metallschicht, angeordnet ist. Seitlich benachbart zur Grundelektrode20 ist auf dem Trägersubstrat10 eine Kontaktierungsfläche31 platziert. Über der Grundelektrode20 und zumindest über einem Teil der Kontaktierungsfläche31 ist eine feuchteempfindliche Schicht40 bzw. ein Dielektrikum angeordnet, etwa ein geeignetes Polymer, dessen Kapazität sich feuchteabhängig ändert. Üblicherweise dient ein Polymer aus der Klasse der Polyimide als geeignetes Material der feuchteempfindlichen Schicht40 ; grundsätzlich ist hierfür ein Material zu wählen, das in Abhängigkeit von der Umgebungsfeuchte Wasser aufnimmt und in Abhängigkeit von der Wasseraufnahme seine Dielektrizitätskonstante ändert. Im Bereich der Kontaktierungsfläche31 besitzt die feuchteempfindliche Schicht40 eine Kontaktierungsausnehmung41 . Über dem Überdeckungsbereich der Grundelektrode20 und der feuchteempfindlichen Schicht40 ist eine Deckelektrode30 als zweite Elektrode angeordnet. Die Deckelektrode30 ist durch die Kontaktierungsausnehmung41 der feuchteempfindlichen Schicht40 mit der seitlichen Kontaktierungsfläche31 elektrisch leitend verbunden. Die Grundelektrode20 wird über eine weitere seitlich angeordnete Kontaktierungsfläche21 auf dem Trägersubstrat10 ebenfalls elektrisch leitend kontaktiert. - Wie aus der Draufsicht aus
1b ersichtlich ist, besitzt die Kontaktierungsausnehmung41 in der feuchteempfindlichen Schicht40 einen annähernd rechteckförmigen Querschnitt, jedoch weist die Kontaktierungsausnehmung41 eine nicht durchgängig gerade Berandung42 auf und besteht demzufolge im Unterschied zum Stand der Technik nicht aus überwiegend geradlinigen Teilabschnitten. Die Berandung42 der Kontaktierungsausnehmung41 weist erfindungsgemäß eine Vielzahl gerundeter Berandungsbereiche auf und besitzt insbesondere keine längeren geradlinigen Berandungsbereiche, wie etwa aus der vergrößerten Darstellung eines Teils der Kontaktierungsausnehmung41 in3 ersichtlich ist. - Alternativ zu den gerundeten Berandungsbereichen der
3 kann die Kontaktierungsausnehmung41 auch als kurzsegmentige Polygonzüge ausgeführte Berandungsbereiche aufweisen. - Dies bedeutet, dass vorteilhafterweise die erfindungsgemäße nicht durchgängig gerade bzw. stark kurvige Berandung
42 der Kontaktierungsausnehmung41 einen deutlich größeren Umfang aufweist als eine vergleichsweise geradlinig berandete Kontaktierungsausnehmung. Es hat sich in entsprechenden Versuchen gezeigt, dass eine nicht durchgängig gerade Berandung42 mit einem mindestens doppelt so großen Umfang wie eine vergleichsweise ausschließlich geradlinige berandete Kontaktierungsausnehmung42 die unerwünschten Ablösungseffekte der darunter befindlichen Metallschicht vermeidet bzw. zumindest minimiert. - Die vorteilhaften Eigenschaften im Fall der stark kurvigen Berandung der Kontaktierungsausnehmung
41 lassen sich darauf zurückführen, dass durch die Art der Kantengestaltung die mechanischen Spannungen zwischen den verschiedenen Materialien in diesem Bereich verringert werden können. Eine ansonsten nötige Nachbehandlung derartiger Feuchtesensoren kann demzufolge entfallen. - In
4 ist die Draufsicht auf eine alternative Ausgestaltung der Kontaktierungsausnehmung410 in einer feuchteempfindlichen Schicht400 eines erfindungsgemäßen kapazitiven Feuchtesensors gezeigt. Wie im vorherigen Beispiel besitzt die Kontaktierungsausnehmung410 eine stark kurvige Berandung420 . Darüberhinaus sind im Innenbereich der Kontaktierungsausnehmung420 einzelne Teilbereiche423.1 –423.4 des feuchteempfindlichen Materials400 nicht vollständig entfernt worden, sondern verblieben dort. Auf diese Art und Weise lassen sich die in diesem Bereich auftretenden mechanischen Spannungen zwischen den verschiedenen Schichten nochmals verringern und eine eventuelle Ablösung der unter dem Dielektrikum befindlichen Metallschicht des Kontaktierungsbereichs vermeiden. - Neben den erläuterten Beispielen gibt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung selbstverständlich noch weitere Ausführungsformen.
- So ist es etwa möglich, anstelle einer einzigen, großflächigen Kontaktierungsausnehmung an der vorgesehenen Stelle eine größere Anzahl kleinerer Kontaktierungsausnehmungen zu platzieren, die jeweils wiederum erfindungsgemäß ausgebildet sind und eine nicht durchgängig gerade bzw. stark kurvige Berandung aufweisen.
- Ferner ist es möglich, das Trägersubstrat alternativ zum Glas auch aus einem anderen isolierenden oder isolierend-gemachten Material auszubilden. Beispielsweise kann es sich dabei auch um Keramik oder Silizium mit einer darauf angeordneten Isolationsschicht handeln etc..
Claims (11)
- Kapazitiver Feuchtensensor mit – einem Trägersubstrat (
10 ), – einer auf dem Trägersubstrat (10 ) angeordneten Grundelektrode (20 ), – mindestens einer auf dem Trägersubstrat (10 ) benachbart zur Grundelektrode (20 ) angeordnetem Kontaktierungsfläche (31 ), – einer feuchteempfindlichen Schicht (40 ;400 ), die über der Grundelektrode (20 ) und über zumindest einem Teil der Kontaktierungsfläche (31 ) angeordnet ist und im Bereich der Kontaktierungsfläche (31 ) eine Kontaktierungsausnehmung (41 ;410 ) besitzt, – einer Deckelektrode (30 ), die zumindest über dem Überdeckungsbereich der Grundelektrode (20 ) und der feuchteempfindlichen Schicht (40 ;400 ) angeordnet ist und die durch die Kontaktierungsausnehmung (41 ;410 ) mit der Kontaktierungsfläche (31 ) elektrisch leitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsausnehmung (41 ;410 ) eine nicht durchgängig gerade Berandung (42 ;420 ) aufweist. - Kapazitiver Feuchtensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsausnehmung (
41 ;410 ) eine Vielzahl gerundeter Berandungsbereiche besitzt und keine längeren geradlinigen Berandungsbereiche aufweist. - Kapazitiver Feuchtensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsausnehmung (
41 ;410 ) als kurzsegmentige Polygonzüge ausgebildete Berandungsbereiche besitzt und keine längeren geradlinigen Berandungsbereiche aufweist. - Kapazitiver Feuchtensensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berandung (
42 ;420 ) der Kontaktierungsausnehmung (41 ;410 ) einen deutlich größeren Umfang aufweist als eine vergleichsweise ausschließlich geradlinig berandete Kontaktierungsausnehmung (41 ;410 ). - Kapazitiver Feuchtensensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Berandung (
42 ;420 ) der Kontaktierungsausnehmung (41 ;410 ) einen mindestens doppelt so großen Umfang aufweist als eine vergleichsweise ausschließlich geradlinig berandete Kontaktierungsausnehmung (41 ;410 ). - Kapazitiver Feuchtensensor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Kontaktierungsausnehmung (
410 ) einzelne kleinere Teilbereiche (423.1 –423.4 ) aus dem Material der feuchteempfindlichen Schicht (400 ) angeordnet sind. - Kapazitiver Feuchtensensor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trägersubstrat (
10 ) eine weitere Kontaktierungsfläche (21 ) für die Grundelektrode (20 ) angeordnet und mit dieser elektrisch leitend verbunden ist. - Kapazitiver Feuchtensensor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat (
10 ) aus einem isolierenden oder einem isolierend-gemachten Material ausgebildet ist. - Kapazitiver Feuchtensensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat (
10 ) aus Glas oder Keramik oder Silizium mit einer darauf angeordneten Isolationsschicht ausgebildet ist. - Kapazitiver Feuchtensensor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polymer als feuchteempfindliche Schicht (
40 ;400 ) vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von der Umgebungsfeuchte Wasser aufnimmt und in Abhängigkeit von der Wasseraufnahme seine Dielektrizitätskonstante ändert. - Kapazitiver Feuchtensensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer zur Klasse der Polyimide gehört.
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DE200720007387 DE202007007387U1 (de) | 2007-05-23 | 2007-05-23 | Kapazitiver Feuchtesensor |
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Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008014801A1 (de) | 2008-03-09 | 2009-09-10 | Hidde, Axel R., Dr. Ing. | Leckageüberwachung bei zylindrischen Anordnungen |
CN107407652A (zh) * | 2015-03-11 | 2017-11-28 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于气体传感器的制造方法和相应的气体传感器 |
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2007
- 2007-05-23 DE DE200720007387 patent/DE202007007387U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
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US10591433B2 (en) | 2015-03-11 | 2020-03-17 | Robert Bosch Gmbh | Production method for a gas sensor and corresponding gas sensor |
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