FR3044419A1

FR3044419A1 - GAS SENSOR AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME

Info

Publication number: FR3044419A1
Application number: FR1661637A
Authority: FR
Inventors: Bernd Schumann; Daniel Pantel; Denis Kunz; Friedjof Heuck; Heike Ulmer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2017-06-02
Also published as: DE102015223642B4; JP2017102116A; DE102015223642A1; IT201600118891A1

Abstract

Détecteur de gaz, notamment sonde lambda pour des véhicules automobiles équipés d'un moteur à combustion interne comportant une première électrode (10), une seconde électrode (11) ainsi qu'une membrane en électrolyte solide (9), conductrice d'ions d'oxygène, entre la première électrode (10) et la seconde électrode (11). La membrane en électrolyte solide (9) a au moins un canal de diffusion de gaz (13) relié dans le sens de la conduction de gaz à la première électrode (10) et à la seconde électrode (11).Gas detector, in particular a lambda probe for motor vehicles equipped with an internal combustion engine, comprising a first electrode (10), a second electrode (11) and a solid-state electrolyte membrane (9) oxygen between the first electrode (10) and the second electrode (11). The solid electrolyte membrane (9) has at least one gas diffusion channel (13) connected in the direction of gas conduction to the first electrode (10) and the second electrode (11).

Description

Domaine de l’inventionField of the invention

La présente invention se rapporte à un détecteur de gaz, notamment une sonde lambda pour des véhicules automobiles équipés d’un moteur à combustion interne comportant une première électrode, une seconde électrode ainsi qu’une membrane en électrolyte solide, conductrice d’ions oxygène, entre la première électrode et la seconde électrode. L’invention se rapporte également à un procédé de fabrication d’un tel détecteur de gaz.The present invention relates to a gas detector, in particular a lambda probe for motor vehicles equipped with an internal combustion engine comprising a first electrode, a second electrode and a solid electrolyte membrane, conducting oxygen ions, between the first electrode and the second electrode. The invention also relates to a method of manufacturing such a gas detector.

Etat de la techniqueState of the art

Les détecteurs de gaz usuels tels que les sondes lambda ou les détecteurs d’oxydes d’azote sont des systèmes à une ou plusieurs chambres avec des dispositifs d’électrode en forme de membrane servant, par exemple, à déterminer une teneur en oxygène ou une teneur en oxydes d’azote dans les gaz d’échappement. Si le détecteur de gaz est, par exemple, un système à deux chambres, comme pour les détecteurs d’oxydes d’azote, les chambres sont réalisées dans une zone d’étanchéité et elles communiquent par un canal de liaison qui assure la conduction du gaz. Une ouverture dans la première chambre permet d’introduire un gaz tel que les gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne dans la première chambre. L’oxygène contenu dans le gaz est évacué par une pompe à oxygène de la première chambre en réduisant l’oxygène sur une électrode pour obtenir O2- et en l’évacuant à travers une membrane conductrice d’ions oxygène hors de la première chambre. Le gaz résiduel est conduit dans une seconde chambre par le canal de liaison. Dans cette seconde chambre on détermine la teneur en oxydes d’azote. L’inconvénient des détecteurs de gaz actuels est leur capacité de pompage d’oxygène qui est limitée et nécessite une grande surface d’électrode. En outre, un passage ciblé des gaz dans la première chambre présent des difficultés du point de vue de l’élimination consécutive si possible totale de l’oxygène dans la première chambre.Conventional gas detectors such as lambda probes or nitrogen oxide detectors are single or multi-chamber systems with membrane-shaped electrode devices for, for example, determining an oxygen content or an oxygen content. nitrogen oxide content in the exhaust gas. If the gas detector is, for example, a two-chamber system, as for the nitrogen oxide detectors, the chambers are made in a sealing zone and they communicate via a connecting channel which ensures the conduction of the gas. An opening in the first chamber makes it possible to introduce a gas such as the exhaust gas of an internal combustion engine into the first chamber. Oxygen in the gas is discharged through an oxygen pump in the first chamber by reducing oxygen on an electrode to obtain O 2 - and evacuating it through an oxygen ion conductive membrane from the first chamber. The residual gas is passed into a second chamber via the connecting channel. In this second chamber, the content of nitrogen oxides is determined. The disadvantage of current gas detectors is their oxygen pumping capacity which is limited and requires a large electrode area. In addition, a targeted passage of gases in the first chamber presents difficulties from the point of view of the possible total elimination of oxygen in the first chamber.

De tels détecteurs de gaz sont, par exemple, décrits dans le document « K. Reif, Deitsche, K-H et al., Kraftahrtechnisches Tas-chenbuch, Springer Vieweg, Wiesbaden, 2014, pages 1338-1347 ».Such gas detectors are, for example, described in the document "K. Reif, Deitsche, K-H et al., Kraftahrtechnisches Taschenbuch, Springer Vieweg, Wiesbaden, 2014, pages 1338-1347".

Exposé et avantages de l’inventionDescription and advantages of the invention

La présente invention a pour objet un détecteur de gaz, notamment une sonde lambda pour des véhicules automobiles équipés d’un moteur à combustion interne comportant une première électrode, une seconde électrode ainsi qu’une membrane en électrolyte solide, conductrice d’ions d’oxygène, entre la première électrode et la seconde électrode, détecteur dans lequel, la membrane en électrolyte solide a au moins un canal de diffusion de gaz relié dans le sens de la conduction de gaz à la première électrode et à la seconde électrode.The subject of the present invention is a gas detector, in particular a lambda probe for motor vehicles equipped with an internal combustion engine, comprising a first electrode, a second electrode and a solid electrolyte membrane, which conducts ion ions. oxygen, between the first electrode and the second electrode, wherein the solid electrolyte membrane has at least one gas diffusion channel connected in the direction of gas conduction to the first electrode and the second electrode.

Le détecteur de gaz selon l’invention a l’avantage d’une puissance de pompage importante, ce qui permet d’évacuer l’oxygène du gaz mesuré, rapidement et complètement hors du détecteur de gaz.The gas detector according to the invention has the advantage of a high pumping power, which allows to remove the oxygen gas measured quickly and completely out of the gas detector.

Le canal de diffusion de gaz permet au gaz, par exemple aux gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne de pénétrer par diffusion de manière ciblée avec un débit élevé dans la première chambre. La liaison de conduction de gaz réalisée par le canal de diffusion de gaz entre les électrodes permet ensuite de convertir le gaz, par exemple de réduire l’oxygène en ions oxygène (O2 + 4 e- —> 2 O2-), sur la seconde électrode, dans l’environnement direct du canal de diffusion de gaz. Le chemin de diffusion sur l’électrode est ainsi raccourci considérablement. La réaction sur l’électrode peut se faire dans ces conditions plus rapidement avec un débit important. Les composants dissouts, formés dans la membrane en électrolyte solide, tels que, par exemple, les ions d’oxygène O2' peuvent en plus être évacués rapidement de la chambre par diffusion à travers la membrane en électrolyte solide conductrices d’ions d’oxygène. Ainsi, globalement, on transforme une quantité importante de gaz, ce qui, d’une part, améliore la sensibilité du détecteur de gaz et d’autre part, augmente la densité de puissance. Le détecteur de gaz selon l’invention se caractérise non seulement par une plus grande puissance de pompage d’oxygène et ainsi une sensibilité plus élevée du détecteur de gaz, mais également par un débit de gaz plus important. Cela est avantageux pour utiliser le détecteur de gaz en liaison avec des détecteurs d’oxydes d’azote en aval. L’intégration du canal de diffusion de gaz dans la membrane en électrolyte solide permet de réaliser un détecteur de gaz de petite dimension, ce qui simplifie son utilisation dans un environnement réduit.The gas diffusion channel allows the gas, for example the exhaust gas of an internal combustion engine to penetrate by diffusion in a targeted manner with a high flow rate in the first chamber. The gas conduction link formed by the gas diffusion channel between the electrodes then makes it possible to convert the gas, for example to reduce oxygen to oxygen ions (O 2 + 4 e-> 2 O 2 -), on the second electrode, in the direct environment of the gas diffusion channel. The diffusion path on the electrode is thus shortened considerably. The reaction on the electrode can be done under these conditions more quickly with a high flow rate. The dissolved components, formed in the solid electrolyte membrane, such as, for example, the O 2 'oxygen ions can in addition be rapidly removed from the chamber by diffusion through the solid electrolyte membrane conducting oxygen ions . Thus, globally, a large amount of gas is converted, which, on the one hand, improves the sensitivity of the gas detector and, on the other hand, increases the power density. The gas detector according to the invention is characterized not only by a greater oxygen pumping power and thus a higher sensitivity of the gas detector, but also by a higher gas flow rate. This is advantageous for using the gas detector in connection with downstream nitrogen oxide detectors. The integration of the gas diffusion channel in the solid electrolyte membrane makes it possible to realize a small gas detector, which simplifies its use in a reduced environment.

De façon avantageuse, les électrodes sont poreuses pour rendre maximale la surface de contact gaz/électrode. De plus, cela permet au gaz de diffuser à travers les pores jusqu’à proximité de la membrane en électrolyte solide augmentant ainsi l'efficacité de la conversion du gaz en ions ou des ions en gaz.Advantageously, the electrodes are porous to maximize the gas / electrode contact surface. In addition, this allows the gas to diffuse through the pores to the vicinity of the solid electrolyte membrane thereby increasing the efficiency of converting the gas to ions or ions to gas.

Les électrodes sont conçues pour ne réduire ou ne décomposer ou ioniser qu’un composant spécifique du gaz, par exemple, l’oxygène ou un oxyde d'azote NOx.The electrodes are designed to reduce or decompose or ionize only a specific component of the gas, for example, oxygen or nitrogen oxide NOx.

La structure stratifiée dans la direction de l’épaisseur des couches de la membrane en électrolyte solide comporte d’abord une première électrode puis la membrane en électrolyte solide et ensuite la seconde électrode ; la membrane en électrolyte solide a, par exemple, une électrode respective sur chacune de ses faces.The laminated structure in the direction of the thickness of the layers of the solid electrolyte membrane comprises firstly a first electrode then the solid electrolyte membrane and then the second electrode; the solid electrolyte membrane has, for example, a respective electrode on each of its faces.

Une couche dans le cadre de la présente invention est une masse uniforme étendue selon une surface et ayant une certaine hauteur. La couche est ainsi un corps tridimensionnel dont l’extension dans deux dimensions qui représente le développement en surface de la membrane est significativement plus grande que l’extension dans la troisième dimension, c’est-à-dire la hauteur ou l’épaisseur de la couche.A layer within the scope of the present invention is a uniform mass extended along a surface and having a certain height. The layer is thus a three-dimensional body whose extension in two dimensions which represents the development on the surface of the membrane is significantly greater than the extension in the third dimension, that is to say the height or the thickness of the layer.

La réalisation du canal de diffusion de gaz dans la membrane en électrolyte solide n’est pas limitée dans son détail et elle est choisie pour avoir une zone de contact importante avec les électrodes car cela facilite le transport du gaz.The realization of the gas diffusion channel in the solid electrolyte membrane is not limited in its detail and is chosen to have a large contact area with the electrodes as this facilitates the transport of the gas.

Selon un développement avantageux, le canal de diffusion de gaz est parallèle ou au moins parallèle par segments à la direction d’empilage de la première électrode, de la membrane en électrolyte solide et de la seconde électrode, c’est-à-dire qu’elle est parallèle à la direction de l’épaisseur des couches. On peut également prévoir que le canal de diffusion s’étend sur toute son extension, parallèlement à la direction d’empilage. L’expression « parallèlement à la direction d’empilage » signifie que le canal de diffusion passe dans le système de couches ou à la membrane en électrolyte solide pratiquement perpendiculairement au plan d’extension de la surface.According to an advantageous development, the gas diffusion channel is parallel or at least parallel in segments to the stacking direction of the first electrode, the solid electrolyte membrane and the second electrode, that is to say that it is parallel to the direction of the thickness of the layers. It is also possible that the diffusion channel extends over its entire extension, parallel to the stacking direction. The expression "parallel to the stacking direction" means that the diffusion channel passes into the layer system or the solid electrolyte membrane substantially perpendicular to the plane of extension of the surface.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, en coupe longitudinale, le canal de diffusion de gaz a un segment qui rétrécit vers une extrémité, ce qui améliore l’entrée du gaz dans le détecteur de gaz sur la seconde électrode et évite le retour du gaz non converti.According to another advantageous characteristic, in longitudinal section, the gas diffusion channel has a segment which narrows towards one end, which improves the gas inlet into the gas detector on the second electrode and avoids the return of unconverted gas .

Pour améliorer la diffusion du gaz, le canal de diffusion de gaz est de préférence réalisé de façon à s’étendre dans la première électrode et/ou dans la seconde électrode. Comme la première électrode est en général en contact avec l’environnement du gaz à mesurer alors que la seconde électrode est sur le côté opposé de la membrane en électrolyte solide, la pénétration du canal de diffusion de gaz dans la première électrode permet d’introduire plus efficacement le gaz. Si le canal de diffusion de gaz pénètre dans la seconde électrode, cela augmente la zone de contact avec la seconde électrode qui convertit ou ionise le gaz de sorte qu’en un temps plus court on aura un taux de réaction plus élevé, c’est-à-dire un taux de conversion et celui-ci pourra être adapté selon la relation de dépendance verticale du taux de conversion de l’électrode. On améliore ainsi la sensibilité du détecteur de gaz. Les composants gazeux non concernés par la conversion (par exemple les oxydes d’azote NOx tels qu’entre autres NO, NO2) pourront passer par exemple à travers la seconde électrode poreuse dans la chambre ou y pénétrer par diffusion.To improve gas diffusion, the gas diffusion channel is preferably made to extend into the first electrode and / or the second electrode. Since the first electrode is in general in contact with the environment of the gas to be measured while the second electrode is on the opposite side of the solid electrolyte membrane, the penetration of the gas diffusion channel in the first electrode makes it possible to introduce more effectively the gas. If the gas diffusion channel enters the second electrode, this increases the contact area with the second electrode which converts or ionizes the gas so that in a shorter time there will be a higher reaction rate; ie a conversion rate and this can be adapted according to the vertical dependence relationship of the conversion rate of the electrode. This improves the sensitivity of the gas detector. The gaseous components not involved in the conversion (for example the nitrogen oxides NOx such as among other NO, NO2) may for example pass through the second porous electrode in the chamber or penetrate there by diffusion.

Pour mieux mettre en contact le gaz avec la matière catalytique des électrodes, selon un développement préférentiel de l’invention, le détecteur de gaz se caractérise par des orifices de contact par lesquels le canal de diffusion de gaz est en liaison de conduction de gaz avec la seconde électrode. En d’autres termes, le canal de diffusion de gaz comporte une paroi intérieure interrompue à quelques endroits par les orifices de contact.To better bring the gas into contact with the catalytic material of the electrodes, according to a preferred development of the invention, the gas detector is characterized by contact orifices through which the gas diffusion channel is in connection with gas conduction with the second electrode. In other words, the gas diffusion channel has an inner wall interrupted at some places by the contact ports.

Selon un autre développement avantageux, la première électrode est en liaison avec un gaz de mesure en ce que la coupe longitudinale du canal de diffusion de gaz a un segment rectangulaire dans la région de la première électrode et en ce que la coupe longitudinale du canal de diffusion de gaz a, dans la région de la membrane en électrolyte solide, un second segment allant en diminuant dans la direction de la seconde électrode. Cela permet d’agrandir la zone de contact avec la seconde électrode qui convertit le gaz si bien qu’en un temps très court on aura un taux de conversion plus élevé et celui-ci pourra s’adapter en fonction de la relation de dépendance verticale du taux de conversion de l’électrode. Plus un point de l’électrode, là où le gaz ou un ion sera converti (molécule de gaz convertie en ions de gaz) ou un ion de gaz converti en molécule de gaz, est éloigné de la membrane en électrolyte solide (c’est-à-dire se situant plus « à l’extérieur » de la couche) et moins la conversion sera efficace. Le canal de diffusion de gaz et sa forme qui va en diminuant permettent d’augmenter l’efficacité de la conversion gaz / ion.According to another advantageous development, the first electrode is connected to a measurement gas in that the longitudinal section of the gas diffusion channel has a rectangular segment in the region of the first electrode and in that the longitudinal section of the diffusion of gas has, in the region of the solid electrolyte membrane, a second segment decreasing in the direction of the second electrode. This makes it possible to enlarge the contact zone with the second electrode which converts the gas so that in a very short time there will be a higher conversion rate and this one will be able to adapt as a function of the vertical dependence relationship. the conversion rate of the electrode. More a point of the electrode, where the gas or ion will be converted (gas molecule converted to gas ions) or a gas ion converted to gas molecule, is removed from the solid electrolyte membrane (this is ie, lying more "outside" of the layer) and less the conversion will be effective. The gas diffusion channel and its diminishing shape make it possible to increase the efficiency of the gas / ion conversion.

Dans le cadre d’une stabilité plus élevée de la membrane, il est avantageux que le canal de diffusion de gaz présente une structure de soutien de la membrane ou que le canal de diffusion de gaz soit adjacent à une structure de support ou de soutien de la membrane. La structure de soutien ou de support peut avoir une forme en nids d’abeilles. La membrane peut également être composée d’une multiplicité de sous-membranes. La structure d’appui peut soutenir ou porter les sous-membranes. En d’autres termes, la membrane en électrolyte solide peut être subdivisée en zones individuelles, par exemple hexagonales (de façon générale une forme polygonale, ronde ou elliptique) et les canaux de diffusion de gaz entourent les différentes sous-membranes (c’est-à-dire, par exemple, des hexagones) ou se trouvent entre les sous-membranes et relient ainsi entre elles les sous-membranes. Comme les canaux de diffusion de gaz, les structures d’appui sont perpendiculaires à la membrane ou aux sous-membranes, ces structures fonctionnent mécaniquement dans le sens d’une stabilisation ou d’un renforcement comme une poutre en T.In the context of higher membrane stability, it is advantageous for the gas diffusion channel to have a membrane support structure or for the gas diffusion channel to be adjacent to a supporting or supporting structure of the membrane. the membrane. The support or support structure may be honeycomb shaped. The membrane may also be composed of a multiplicity of sub-membranes. The supporting structure can support or carry the sub-membranes. In other words, the solid electrolyte membrane can be subdivided into individual zones, for example hexagonal (generally a polygonal, round or elliptical shape) and the gas diffusion channels surround the various sub-membranes (this is ie, hexagons) or lie between the sub-membranes and thereby interconnect the sub-membranes. As the gas diffusion channels, the bearing structures are perpendicular to the membrane or sub-membranes, these structures function mechanically in the direction of stabilization or reinforcement such as a T-beam.

Selon un développement avantageux, le diamètre du canal de diffusion de gaz est compris entre lnm et 5000 nm et notamment entre 50 nm et 1000 nm, ce qui, d’une part, permet d’avoir un taux de diffusion élevé dans le détecteur de gaz et d’autre part, une réduction significative du taux de retour de gaz non converti. De même, on améliore la répartition de la veine de gaz sur l’ensemble de la membrane. D’une manière particulièrement avantageuse, le canal de diffusion de gaz a une structure en forme de L. La première branche de cette structure en forme de L est dans la membrane en électrolyte solide et la seconde branche de cette structure en L se trouve à la surface limite entre la membrane en électrolyte solide et la première électrode. La première électrode est celle qui est en liaison avec l’environnement du gaz à détecter. Une structure de canal de diffusion de gaz en forme de L est particulièrement avantageuse à la vue des propriétés de diffusion qui se déterminent d’une manière univoque. En effet, en technique des microsystèmes, il est relativement simple de déposer des couches minces bien contrôlées (inférieures à 10 nm). Ainsi, avec une couche, par exemple une couche sacrificielle, on peut bien contrôler l’ouverture de passage de la seconde branche et ainsi la section vis-à-vis du gaz de diffusion. Le réglage d’une section définie dans la direction verticale se fait de préférence par une étape de gravure anisotrope. Selon la profondeur de la gravure du canal de diffusion de gaz de 1 pm ou plus, par comparaison avec le contrôle présenté ci-dessus de l’épaisseur de la couche, il est considérablement plus difficile d’obtenir dans tous les cas une section définie par le procédé. La résistance de diffusion qui est l’élément décisif de la caractéristique de diffusion d’un gaz résulte de la section horizontale et de la section verticale ainsi que du montage en série. Ainsi, la plus petite des deux sections domine. Grâce à l’excellent contrôle de l’épaisseur de couche, par la mise en place de la seconde branche ou par la réalisation de la forme en L on peut régler, de manière plus précise la résistance de diffusion et ainsi la caractéristique de diffusion. De plus, la section (section de diffusion) de la première branche peut être plus grande, par exemple, au moins d’un coefficient 2 par rapport à la section (section de diffusion) de la seconde branche.According to an advantageous development, the diameter of the gas diffusion channel is between 1 nm and 5000 nm and in particular between 50 nm and 1000 nm, which, on the one hand, makes it possible to have a high diffusion rate in the detector. on the other hand, a significant reduction in the rate of return of unconverted gas. Similarly, the distribution of the gas stream over the entire membrane is improved. In a particularly advantageous manner, the gas diffusion channel has an L-shaped structure. The first branch of this L-shaped structure is in the solid electrolyte membrane and the second branch of this L-shaped structure is in the boundary surface between the solid electrolyte membrane and the first electrode. The first electrode is the one that is in connection with the environment of the gas to be detected. An L-shaped gas diffusion channel structure is particularly advantageous in view of the diffusion properties which are uniquely determined. Indeed, in microsystems technique, it is relatively simple to deposit well-controlled thin layers (less than 10 nm). Thus, with a layer, for example a sacrificial layer, it is possible to control the passage opening of the second branch and thus the section vis-à-vis the diffusion gas. The setting of a section defined in the vertical direction is preferably by an anisotropic etching step. Depending on the depth of the gas diffusion channel etching of 1 μm or more, compared with the above-mentioned control of the thickness of the layer, it is considerably more difficult to obtain in all cases a defined section. by the method. The diffusion resistance which is the decisive element of the diffusion characteristic of a gas results from the horizontal section and the vertical section as well as from the series connection. Thus, the smaller of the two sections dominates. Thanks to the excellent control of the layer thickness, by setting up the second branch or by producing the L-shape, the diffusion resistance and thus the diffusion characteristic can be adjusted more precisely. In addition, the section (diffusion section) of the first branch may be larger, for example, at least a coefficient 2 relative to the section (diffusion section) of the second branch.

On peut encore améliorer cet effet en limitant la hauteur de la seconde branche par une structure de couverture de sorte que le gaz sera guidé d’une manière encore plus ciblée dans le canal de diffusion de gaz.This effect can be further improved by limiting the height of the second leg by a cover structure so that the gas will be guided in an even more targeted manner into the gas diffusion channel.

Dans le cadre d’un taux de diffusion bien défini, c’est-à-dire d’une caractéristique de diffusion, il est en outre avantageux que la hauteur de la seconde branche soit plus petite que la longueur de la première branche.In the context of a well defined diffusion rate, that is to say of a diffusion characteristic, it is furthermore advantageous if the height of the second branch is smaller than the length of the first branch.

De façon préférentielle, la hauteur de la seconde branche est notamment au maximum égale à 2 pm.Preferably, the height of the second branch is in particular at most equal to 2 μm.

Pour un meilleur contact du gaz dans le canal de diffusion, la longueur de la seconde branche est avantageusement comprise entre 1 pm et 100 pm.For a better contact of the gas in the diffusion channel, the length of the second branch is advantageously between 1 pm and 100 pm.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, la paroi du canal de diffusion de gaz a une structure d’appui ou de soutien. Cette structure d’appui ou paroi de la structure d’appui ou de soutien est reliée à la membrane en électrolyte solide et/ou à la première électrode et/ou à la seconde électrode en stabilisant ainsi la membrane à la manière d’une poutre mécanique T. En d’autres termes, le canal de diffusion de gaz est au moins situé par segments à l’intérieur de la structure d’appui ou de soutien ou entre la structure d’appui et de soutien et la membrane en électrolyte solide (lorsqu’on regarde dans la direction latérale).According to another advantageous characteristic, the wall of the gas diffusion channel has a support or support structure. This support structure or wall of the support or support structure is connected to the solid electrolyte membrane and / or to the first electrode and / or the second electrode thereby stabilizing the membrane in the manner of a beam In other words, the gas diffusion channel is at least segmentally located within the support or support structure or between the support and support structure and the solid electrolyte membrane. (when looking in the lateral direction).

De façon avantageuse, la membrane en électrolyte solide contient de la zircone yttriée (YSZ) qui se caractérise par une excellente qualité de conductibilité sélective des ions oxygène.Advantageously, the solid electrolyte membrane contains yttriated zirconia (YSZ) which is characterized by an excellent quality of selective conductivity of oxygen ions.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, la première électrode et la seconde électrode ont de la zircone yttriée et au moins un métal à activité catalytique qui est notamment le platine.According to another advantageous characteristic, the first electrode and the second electrode have yttriated zirconia and at least one catalytically active metal which is in particular platinum.

Selon un autre développement avantageux, le détecteur de gaz selon l’invention a une première chambre et une seconde chambre reliées l’une à l’autre à travers une zone d’étanchéité et un canal de liaison qui la traverse. Ce détecteur a plusieurs chambres à une fonctionnalité poussée et permet, par exemple, de déterminer quantitativement les oxydes d’azote contenus dans les gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne. Pour cela, il suffit d’éliminer aussi complètement que possible, l’oxygène du gaz de mesure contenu dans la première chambre pour déterminer ensuite la teneur en oxydes d’azote dans la seconde chambre. Selon le présent exemple, la seconde chambre est en liaison est en liaison de communication de gaz avec la première chambre par un canal de liaison. L’invention a également pour objet un procédé de réalisation d’un détecteur de gaz comportant une première électrode, une se conde électrode et une membrane en électrolyte solide conductrices d’ions d’oxygène entre la première électrode et la seconde électrode, la membrane en électrolyte solide ayant au moins un canal de diffusion de gaz relié en conduction de gaz à la première électrode et à la seconde électrode ce procédé consistant à appliquer et mettre en structure la membrane en électrolyte solide sur un substrat, appliquer une matière sacrificielle sur la membrane en électrolyte solide, appliquer une structure de couverture sur la matière sacrificielle et enlever au moins partiellement la matière sacrificielle en dégageant le canal de diffusion de gaz. L’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un détecteur de gaz tel que décrit ci-dessus ayant une première électrode, une seconde électrode ainsi qu’une membrane en électrolyte solide conductrice d’ions oxygène entre la première électrode et la seconde électrode ; la membrane en électrolyte solide a au moins un canal de diffusion de gaz relié en conduction de gaz avec la première électrode et la seconde électrode. Le procédé consiste à appliquer et structurer la membrane en électrolyte solide sur le substrat. Pour cela, on prédétermine la position du ou des futurs canaux de diffusion de gaz et on applique une matière sacrificielle sur la membrane en électrolyte solide. La matière sacrificielle stabilise le canal de diffusion de gaz que l’on veut réaliser en évitant des variations dimensionnelles de celui-ci en ce que l’on applique une structure de couverture sur la matière sacrificielle. La structure de couverture délimite le canal de diffusion de gaz si bien qu’une fois réalisée, les gaz pourront être sollicités dans la direction souhaitée pour la diffusion. On enlève au moins partiellement la matière sacrificielle en dégageant le canal de diffusion de gaz. Cela peut se faire par exemple par une gravure chimique qui enlève la matière sacrificielle. Cette opération est gérée pour n’attaquer ni la membrane d’électrolyte solide, ni la structure de couverture. Si une partie de la matière sacrificielle reste dans la structure de l’électrolyte solide, elle sert avantageusement de structure d’appui ou de soutien. La matière de couverture peut former par exemple une seconde branche pratiquement parallèle à l’extension de la surface de la membrane en électrolyte solide. Cette branche avec, par exemple, la première branche du canal de diffusion parallèle à la direction d’empilage, réalise la forme en L du canal de diffusion de gaz. L’enlèvement sélectif de la matière sacrificielle est favorisé avantageusement en ce qu’on forme la structure de couverture en une matière qui subsiste après enlèvement de la matière sacrificielle. Comme matière qui convient tout particulièrement, il y a notamment le carbure de silicium (SiC), le nitrure de silicium (SiN), la zircone yttriée (YSZ) et le nitrure de silicium à faible contraintes (SiN) (LSN).According to another advantageous development, the gas detector according to the invention has a first chamber and a second chamber connected to each other through a sealing zone and a connecting channel which passes therethrough. This detector has several chambers with a high functionality and allows, for example, to quantitatively determine the nitrogen oxides contained in the exhaust gas of an internal combustion engine. For this, it suffices to eliminate as completely as possible the oxygen of the measurement gas contained in the first chamber to then determine the nitrogen oxide content in the second chamber. According to the present example, the second chamber is connected in gas communication connection with the first chamber by a connecting channel. The invention also relates to a method for producing a gas detector comprising a first electrode, a second electrode and a solid electrolyte membrane conducting oxygen ions between the first electrode and the second electrode, the membrane in solid electrolyte having at least one gas diffusion channel connected in gas conduction to the first electrode and the second electrode, which method comprises applying and structuring the solid electrolyte membrane on a substrate, applying a sacrificial material on the solid electrolyte membrane, apply a covering structure on the sacrificial material and at least partially remove the sacrificial material by releasing the gas diffusion channel. The subject of the invention is a method for manufacturing a gas detector as described above having a first electrode, a second electrode and a solid electrolyte membrane conducting oxygen ions between the first electrode and the second electrode. electrode; the solid electrolyte membrane has at least one gas diffusion channel connected in gas conduction with the first electrode and the second electrode. The method consists in applying and structuring the solid electrolyte membrane on the substrate. For this purpose, the position of the future gas diffusion channel (s) is predetermined and a sacrificial material is applied to the solid electrolyte membrane. The sacrificial material stabilizes the gas diffusion channel to be achieved by avoiding dimensional variations thereof by applying a cover structure to the sacrificial material. The cover structure delimits the gas diffusion channel so that once achieved, the gases can be biased in the desired direction for diffusion. The sacrificial material is at least partially removed by releasing the gas diffusion channel. This can be done for example by a chemical etching that removes the sacrificial material. This operation is managed to attack neither the solid electrolyte membrane nor the cover structure. If part of the sacrificial material remains in the structure of the solid electrolyte, it advantageously serves as a support or support structure. The cover material may for example form a second branch substantially parallel to the extension of the solid electrolyte membrane surface. This branch with, for example, the first branch of the diffusion channel parallel to the stacking direction, realizes the L-shape of the gas diffusion channel. Selective removal of the sacrificial material is favorably promoted by forming the cover structure into a material which remains after removal of the sacrificial material. Particularly suitable materials include silicon carbide (SiC), silicon nitride (SiN), yttria (YSZ) and low stress silicon nitride (SiN) (LSN).

Les avantages décrits ci-dessus pour le détecteur de gaz selon l’invention, ses effets et les développements s’appliquent également au procédé de fabrication d’un détecteur de gaz.The advantages described above for the gas detector according to the invention, its effects and developments also apply to the method of manufacturing a gas detector.

Dessinsdrawings

La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée, à l’aide d’exemples de réalisation d’un détecteur de gaz, notamment d’une sonde lambda pour des véhicules automobiles équipés d’un moteur à combustion interne représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe d’un premier mode de réalisation d’un détecteur de gaz selon l’invention, la figure 2 est une vue en coupe agrandie d’une partie du premier dispositif d’électrode en forme de membrane de la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe d’un second exemple de réalisation d’un détecteur de gaz selon l’invention, la figure 4 est une vue en coupe d’un troisième mode de réalisation d’un détecteur de gaz selon l’invention, la figure 5 est une vue en coupe d’un quatrième mode de réalisation d’un détecteur de gaz selon l’invention, la figure 6 est un schéma de différentes étapes du procédé de fabrication d’un détecteur de gaz selon un mode de réalisation de l’invention, la figure 7 est une vue en coupe de détail d’un cinquième mode de réalisation d’un détecteur de gaz selon l’invention.The present invention will be described below, in more detail, by means of exemplary embodiments of a gas detector, in particular a lambda probe for motor vehicles equipped with an internal combustion engine represented in FIG. the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of a gas detector according to the invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of part of the first device of FIG. FIG. 3 is a sectional view of a second exemplary embodiment of a gas detector according to the invention, FIG. 4 is a sectional view of a third embodiment of FIG. embodiment of a gas detector according to the invention, FIG. 5 is a sectional view of a fourth embodiment of a gas detector according to the invention, FIG. 6 is a diagram of various stages of the gas detection process. manufacture of a detective According to one embodiment of the invention, FIG. 7 is a detail sectional view of a fifth embodiment of a gas detector according to the invention.

Description de modes de réalisationDescription of embodiments

La figure 1 montre un détecteur de gaz 1 selon un développement avantageux de l’invention. Le détecteur de gaz 1 est un dé tecteur de gaz à chambres multiples, composé d’une première chambre 2 et d’une seconde chambre 3.Figure 1 shows a gas detector 1 according to an advantageous development of the invention. The gas detector 1 is a multi-chamber gas detector consisting of a first chamber 2 and a second chamber 3.

La première chambre 2 a deux dispositifs d’électrode en forme de membrane, à savoir un premier dispositif d’électrode en forme de membrane 5 et un second dispositif d’électrode en forme de membrane 6.The first chamber 2 has two membrane-shaped electrode devices, namely a first membrane-shaped electrode device 5 and a second membrane-shaped electrode device 6.

La seconde chambre 3 a également un troisième dispositif d’électrode en forme de membrane 8.The second chamber 3 also has a third membrane-shaped electrode device 8.

Chaque dispositif d’électrode en forme de membrane 5, 6, 8 a, par exemple, une première électrode 10, une seconde électrode 11 et une membrane en électrolyte solide 9 conductrices d’ions oxygène installées entre la première électrode 10 et la seconde électrode 11 ; cette membrane 9 permet le passage d’ions oxygène O2-. Les secondes électrodes 11 sont tournées chacune vers l’intérieur de la première chambre 2 ou de la seconde chambre 3. Les premières électrodes 10 se trouvent sur le côté de la membrane en électrolyte solide 9 non tournée vers la seconde électrode 11 correspondante. La membrane en électrolyte solide 9 sépare également la première électrode 10 de la seconde électrode 11 correspondante.Each membrane-shaped electrode device 5, 6, 8 has, for example, a first electrode 10, a second electrode 11 and a solid electrolyte membrane 9 conducting oxygen ions installed between the first electrode 10 and the second electrode. 11; this membrane 9 allows the passage of oxygen ions O2-. The second electrodes 11 are each turned towards the inside of the first chamber 2 or the second chamber 3. The first electrodes 10 are on the side of the solid electrolyte membrane 9 not facing the corresponding second electrode 11. The solid electrolyte membrane 9 also separates the first electrode 10 from the corresponding second electrode 11.

La membrane en électrolyte solide 9 du premier dispositif d’électrode 5 en forme de membrane comporte un canal de diffusion de gaz. La vue de détail du premier dispositif d’électrode en forme de membrane 5 représenté à la figure 2 et sera décrit de manière détaillée ci-après.The solid electrolyte membrane 9 of the first electrode device 5 in the form of a membrane comprises a gas diffusion channel. The detailed view of the first membrane-shaped electrode device 5 shown in Figure 2 and will be described in detail below.

La première chambre 2 a une ouverture 4. Le gaz arrive dans la première chambre 2 à travers l’ouverture 4 et le canal de diffusion de gaz du premier dispositif d’électrode en forme de membrane 5.The first chamber 2 has an opening 4. The gas arrives in the first chamber 2 through the opening 4 and the gas diffusion channel of the first membrane-shaped electrode device 5.

La première chambre 2 et la seconde chambre 3 sont reliées l’une à l’autre par un canal de liaison 7 qui traverse la zone d’étanchéité 12.The first chamber 2 and the second chamber 3 are connected to each other by a connecting channel 7 which passes through the sealing zone 12.

Pour réaliser un tel détecteur de gaz 1, on peut appliquer, par exemple, des procédés de fabrication de la technique des microsystèmes, c’est-à-dire des procédés de la technique de fabrication des semi-conducteurs. En particulier, on peut, par exemple, appliquer des procédés de fabrication photo-lithographiques par comparaison au procédé d’impression sérigraphique ou au procédé par raclage pour la fabrication des détecteurs connus fabriqués en technique des couches épaisses.To produce such a gas detector 1, it is possible to apply, for example, methods for manufacturing the microsystems technique, that is to say processes of the semiconductor manufacturing technique. In particular, it is possible, for example, to apply photolithographic manufacturing methods in comparison with the screen printing method or the scraping process for the manufacture of known detectors manufactured in the thick film technique.

Pour réaliser le dispositif formé de deux chambres décrit à l’aide de la figure 1, on structure tout d’abord séparément deux plaquettes distinctes l’une de l’autre, par exemple, des plaquettes en silicium. Ces deux plaquettes peuvent ensuite être appliquées l’une contre l’autre suivant une ligne horizontale représentée par exemple à la figure 1. Ainsi, par exemple, les points de contact qui ne sont pas constitués par des canaux, sont reliés par des liaisons de scellement en verre. Le canal de gaz 7 passe ainsi entre les deux plaquettes. La liaison des plaquettes l’une à l’autre se fait de préférence de manière solidaire et définitive (qui peut ne s’ouvrir que par destruction) et qui est, par exemple, étanche aux gaz. Ensuite, on sépare les différents détecteurs de gaz par un procédé de sciage connu, du reste, pour séparer les deux plaquettes reliées.In order to produce the two-chamber device described with reference to FIG. 1, two separate plates are firstly structured separately, for example, silicon wafers. These two plates can then be applied against each other along a horizontal line shown for example in FIG. 1. Thus, for example, the contact points which are not constituted by channels, are connected by links of glass sealing. The gas channel 7 thus passes between the two plates. The binding of the wafers to one another is preferably solidly and definitively (which can open only by destruction) and which is, for example, gastight. Then, the different gas detectors are separated by a known sawing process, for the rest, to separate the two connected plates.

Pour simplifier la présentation, on décrira le fonctionnement du détecteur de gaz 1 représenté à la figure 1 à l’aide d’une sonde lambda destinée à des véhicules automobiles et des moteurs à combustion interne.To simplify the presentation, we will describe the operation of the gas detector 1 shown in Figure 1 using a lambda probe for motor vehicles and internal combustion engines.

Les gaz d’échappement du moteur à combustion interne arrivent dans la première chambre 2 à travers l’ouverture 4 et par le canal de diffusion de gaz. Pour déterminer la teneur en oxygène des gaz d’échappement, on compare la teneur en oxygène des gaz d’échappement par le second dispositif d’électrode en forme de membrane 6 à la teneur en oxygène d’un gaz de référence, par exemple de l’air. Le gaz de référence se trouve, par exemple, dans une chambre de gaz de référence qui, selon la figure 1, se trouve en dessous de la seconde et de la troisième chambre 3, 5. La seconde électrode 11 du premier dispositif d’électrodes de membrane 5 transforme par catalyse, l’oxygène des gaz d’échappement en ions oxygène et traverse la membrane d’électrolyse solide 9 si bien que l’oxygène est pompé à partir de la première chambre 2 en retour dans les gaz d’échappement. Dans ce contexte, on parle d’électrode de pompage ou de la puissance de pompage d’un dispositif d’électrode en forme de membrane.The exhaust gases of the internal combustion engine arrive in the first chamber 2 through the opening 4 and the gas diffusion channel. In order to determine the oxygen content of the exhaust gases, the oxygen content of the exhaust gas is compared by the second membrane-shaped electrode device 6 to the oxygen content of a reference gas, for example the air. The reference gas is, for example, in a reference gas chamber which, according to FIG. 1, is below the second and third chambers 3, 5. The second electrode 11 of the first electrode device membrane 5 catalytically converts the oxygen of the exhaust gases into oxygen ions and passes through the solid electrolysis membrane 9 so that the oxygen is pumped from the first chamber 2 back into the exhaust gas . In this context, it is referred to as the pump electrode or the pumping power of a membrane-shaped electrode device.

Le gaz résiduel qui contient au moins des oxydes d’azote diffuse alors à travers le canal de liaison 7 dans la seconde chambre 3. Dans la seconde chambre 3 on détermine les oxydes d’azote en libérant les oxydes d’azote, par exemple, au niveau d’un troisième dispositif d’électrode en forme de membrane 8. Le flux d’ions oxygène résultant de la conversion catalytique des oxydes d’azote est une mesure de la concentration des oxydes d’azote dans les gaz d’échappement.The residual gas which contains at least nitrogen oxides then diffuses through the connecting channel 7 in the second chamber 3. In the second chamber 3 the nitrogen oxides are determined by releasing the nitrogen oxides, for example at a third membrane-shaped electrode device 8. The flow of oxygen ions resulting from the catalytic conversion of the nitrogen oxides is a measure of the concentration of the nitrogen oxides in the exhaust gas.

Le détecteur de gaz 1 a un taux de diffusion élevé pour les gaz de la première chambre 2 et ainsi, par conséquence, il a également un taux de diffusion élevé pour l’oxygène de la première chambre 2. La puissance de pompage pour l’oxygène est augmentée de manière significative grâce au canal de diffusion de gaz dans le premier dispositif d’électrode en forme de membrane 5 de sorte que le détecteur de gaz 1 pourra être réalisé avec des dimensions plus réduites pour des mesures plus petites.The gas detector 1 has a high diffusion ratio for the gases of the first chamber 2 and thus, therefore, it also has a high diffusion rate for the oxygen of the first chamber 2. The pumping power for the first chamber 2 Oxygen is significantly increased by the gas diffusion channel in the first membrane-shaped electrode device 5 so that the gas detector 1 can be made smaller in size for smaller measurements.

La figure 2 montre une vue de détail de la figure 1. Elle présente une vue à échelle agrandie du premier dispositif d’électrode à membrane 5. On remarque que la membrane en électrolyte solide 9 est couverte par la première électrode 10 et la seconde électrode 11 si bien que de chaque côté de la membrane en électrolyte solide 9, on installe une électrode 10. La référence S indique la direction d’empilage du dispositif d’électrode en forme de membrane 5.FIG. 2 shows a detail view of FIG. 1. It shows an enlarged view of the first membrane electrode device 5. It is noted that the solid electrolyte membrane 9 is covered by the first electrode 10 and the second electrode 11 so that on each side of the solid electrolyte membrane 9, an electrode 10 is installed. The reference S indicates the stacking direction of the membrane-shaped electrode device 5.

La première électrode 10 et la seconde électrode 11 sont poreuses. Cela signifie que les électrodes 10, 11 sont perméables aux gaz, par exemple, sous la forme de particules. Les électrodes ont une matière de support et une matière catalytiquement active ; la matière de support est de préférence en YSZ et la matière catalytique active est de préférence en platine. On peut également réaliser la membrane d’électrolyte solide 9, notamment en YSZ.The first electrode 10 and the second electrode 11 are porous. This means that the electrodes 10, 11 are gas permeable, for example, in the form of particles. The electrodes have a support material and a catalytically active material; the support material is preferably YSZ and the active catalytic material is preferably platinum. It is also possible to produce the solid electrolyte membrane 9, in particular made of YSZ.

Il apparaît clairement que le canal de diffusion de gaz 13 forme un chemin de diffusion de gaz G pour les gaz de l’environnement de la première électrode 10 dans la première chambre 2.It is clear that the gas diffusion channel 13 forms a gas diffusion path G for the environmental gases of the first electrode 10 in the first chamber 2.

Le canal de diffusion de gaz 13 met en liaison la première électrode 10 et la seconde électrode 11 dans le sens de la conduction du gaz. Bien plus, le canal de diffusion de gaz 13 s’étend dans la première électrode 10 et dans la seconde électrode 11, ce qui permet une entrée de gaz particulièrement simple et rapide dans la première chambre 2.The gas diffusion channel 13 connects the first electrode 10 and the second electrode 11 in the direction of the conduction of the gas. Moreover, the gas diffusion channel 13 extends in the first electrode 10 and in the second electrode 11, which allows a particularly simple and fast gas inlet in the first chamber 2.

De plus, la coupe longitudinale du canal de diffusion de gaz 13 dans la région de la première électrode 10 a un segment rectangulaire 14 et dans la région de la membrane en électrolyte solide 9 et aussi dans la région adjacente de la seconde électrode 11, elle a un segment 15 qui va en se rétrécissant en direction de la seconde électrode 11. Le rétrécissement évite le retour du gaz entrant.In addition, the longitudinal section of the gas diffusion channel 13 in the region of the first electrode 10 has a rectangular segment 14 and in the region of the solid electrolyte membrane 9 and also in the adjacent region of the second electrode 11, it to a segment 15 which narrows towards the second electrode 11. The narrowing avoids the return of the incoming gas.

Pour améliorer le contact du gaz entrant avec la matière catalytique active, le canal de diffusion de gaz 13 comporte des orifices de contact 16 qui améliorent l’entrée du gaz dans la seconde électrode 11 et ainsi qui augmentent le taux de conversion catalytique. Ainsi, par exemple, l’oxygène qui a été converti en ions oxygène de manière catalytique dans la première chambre 2 pourra quitter de nouveau, de manière relativement rapide, la première chambre 2 grâce à l’intégration du canal de diffusion de gaz 13 dans le premier dispositif à électrode en forme de membrane 5 et ainsi passer à proximité de la membrane en électrolyte solide 9. Cela se fait par le pompage des ions oxygène par la membrane en électrolyte solide 9 vers la première électrode 10. Les orifices de contact permettent d’augmenter de manière significative, le taux de pompage de l’oxygène dans le détecteur de gaz 1 selon l’invention. Le canal de diffusion de gaz 13 permet également de raccourcir la diffusion sur la première surface catalytique non active des électrodes à travers la première chambre 2. Cela augmente également la conversion du gaz.To improve the contact of the incoming gas with the active catalytic material, the gas diffusion channel 13 has contact orifices 16 which improve the entry of the gas into the second electrode 11 and thus increase the catalytic conversion rate. Thus, for example, the oxygen which has been catalytically converted to oxygen ions in the first chamber 2 will again be able to quit the first chamber 2 relatively quickly by integrating the gas diffusion channel 13 into the first chamber 2. the first membrane-shaped electrode device 5 and thus pass close to the solid electrolyte membrane 9. This is done by pumping the oxygen ions by the solid electrolyte membrane 9 to the first electrode 10. The contact ports allow to significantly increase the rate of pumping oxygen in the gas detector 1 according to the invention. The gas diffusion channel 13 also makes it possible to shorten the diffusion on the first non-active catalytic surface of the electrodes through the first chamber 2. This also increases the conversion of the gas.

En principe, on peut prévoir un détecteur de gaz 1 réalisé comme le détecteur de gaz 1 de la figure 1, mais dont on a supprimé l’ouverture 4 et, à sa place, dans le premier dispositif à électrodes en forme de membrane 5 on a prévu un ensemble de canaux de diffusion de gaz 13 ; ce détecteur de gaz peut être réalisé comme à la figure 1 sans l’ouverture 4, mais également, de façon analogue au détecteur de gaz 1 de la figure 3. Ces canaux de diffusion de gaz 13 peuvent être répartis, par exemple, de manière homogène à la surface du premier dispositif à électrode en forme de membrane 5 ou encore pour que les segments éloignés du canal de liaison 7 du premier dispositif à élec trode en forme de membrane 5 présentent une densité relativement plus élevée de canaux de diffusion de gaz 13 que les segments du premier dispositif d’électrode en forme de membrane 5 plus proches du canal de liaison 7.In principle, it is possible to provide a gas detector 1 made as the gas detector 1 of FIG. 1, but from which the opening 4 has been removed and, in its place, in the first electrode device 5 in the form of a membrane. has provided a set of gas diffusion channels 13; this gas detector can be produced as in FIG. 1 without the opening 4, but also in a similar manner to the gas detector 1 of FIG. 3. These gas diffusion channels 13 can be distributed, for example, in a manner homogeneous on the surface of the first membrane-shaped electrode device 5 or for the segments remote from the connecting channel 7 of the first membrane-shaped electrode device 5 have a relatively higher density of gas diffusion channels 13 the segments of the first membrane-shaped electrode device 5 closer to the connecting channel 7.

Dans le dispositif de la figure 1, le gaz qui entre par l’ouverture 4 dans la première chambre 2 sera appauvri en oxygène et arrive ainsi à l’état appauvri dans la seconde chambre 3. Comme l’ouverture 4 se trouve à l’extrémité de la première chambre 2 éloignée de la seconde chambre 3, on a une asymétrie géométrique qui peut être nécessaire pour permettre d’appauvrir le gaz en oxygène, lorsqu’il entre dans le canal de liaison 7. Toutefois, ainsi les segments situés à proximité de l’ouverture 4 du premier dispositif de l’électrode en forme de membrane 5 peuvent réaliser un taux de pompage élevé qui, toutefois, tenant compte de la teneur en oxygène encore présente pourrait être plus élevée mais qui est toutefois limité du point de vue technique. Les segments situés en direction du canal de liaison 7 du premier dispositif à électrode en forme de membrane 5 sont exposés à un gaz dont la teneur en oxygène est déjà diminuée du fait du pompage fait en amont. La puissance de pompage que l’on peut réaliser techniquement peut alors être suffisante, mais il est de plus en plus difficile de fournir des molécules d’oxygène à l’électrode tournée vers la chambre.In the device of FIG. 1, the gas which enters through the opening 4 in the first chamber 2 will be depleted of oxygen and thus arrives at the depleted state in the second chamber 3. As the opening 4 is at the the end of the first chamber 2 remote from the second chamber 3, there is a geometric asymmetry that may be necessary to allow the oxygen gas to be depleted when it enters the connecting channel 7. However, thus the segments located at proximity of the opening 4 of the first device of the membrane-shaped electrode 5 can achieve a high pumping rate which, however, taking into account the oxygen content still present could be higher but which is however limited by technical view. The segments located in the direction of the connecting channel 7 of the first membrane-shaped electrode device 5 are exposed to a gas whose oxygen content is already reduced because of the pumping done upstream. The pumping power that can be achieved technically can then be sufficient, but it is increasingly difficult to provide oxygen molecules to the electrode facing the chamber.

Si l’on supprime l’ouverture 4 et on la remplace par un ensemble de canaux de diffusion de gaz 13 dans le premier dispositif à électrode en forme de membrane 5, on augmente la surface active par laquelle on pompe de l’oxygène. Ces canaux de diffusion de gaz peuvent être réalisés comme le montre par exemple la figure 2. De plus, on peut, de cette manière, homogénéiser l’arrivée de gaz et l’utilisation de l’effet de pompage. La puissance de pompage peut être régularisée au niveau du premier dispositif à électrode en forme de membrane 5 si bien qu’à tous les endroits on pourra utiliser, par exemple, la puissance de pompage maximale. En effet, dans chaque canal de diffusion de gaz, il y a tout d’abord du gaz qui n’est pas encore appauvri en oxygène et, par comparaison avec le détecteur de gaz 1 de la figure 1 qui comporte l’ouverture 4, il n’y a pas, d’une part, des segments dont la puissance de pompage est trop faible vis-à-vis de la concentration en oxygène qui règne à cet endroit et d’autre part, des segments où il y a insuffisamment de molécules d’oxygène pour la puissance de pompage.If the opening 4 is removed and replaced by a set of gas diffusion channels 13 in the first membrane-shaped electrode device 5, the active area by which oxygen is pumped is increased. These gas diffusion channels can be made as shown for example in Figure 2. In addition, one can, in this way, homogenize the gas supply and the use of the pumping effect. The pumping power can be regulated at the first membrane-shaped electrode device 5 so that in all locations it is possible to use, for example, the maximum pumping power. Indeed, in each gas diffusion channel, there is first of all the gas which is not yet depleted of oxygen and, compared with the gas detector 1 of FIG. 1 which comprises the opening 4, there are not, on the one hand, segments whose pumping power is too low vis-à-vis the oxygen concentration prevailing at this place and secondly, segments where there is insufficient of oxygen molecules for pumping power.

Dans les détecteurs ou sondes lambda usuels, la sensibilité non linéaire vis-à-vis de la concentration d’oxygène peut présenter des difficultés. De telles sondes ou détecteurs lambda ont un comportement à variation brusque (saut) c’est-à-dire que l’on a une concentration à seuil pour laquelle le signal augmente brusquement. Il est alors avantageux de linéariser la sensibilité.In conventional lambda detectors or probes, the nonlinear sensitivity to the oxygen concentration may present difficulties. Such lambda probes or detectors have an abrupt variation behavior (jump), that is to say that there is a threshold concentration for which the signal increases sharply. It is then advantageous to linearize the sensitivity.

La figure 3 montre la vue en coupe d’un détecteur de gaz 20, perfectionné, selon un second mode de réalisation de l’invention. Le détecteur de gaz 20 est, par exemple, réalisé sous la forme d’une sonde lambda à bande large avec trois canaux de diffusion de gaz 13. Les canaux de diffusion de gaz peuvent être réalisés comme le montre la figure 2. Le détecteur de gaz comporte en outre un volume de pompage d’oxygène 21 entre un premier dispositif à électrode en forme de membrane 5 et un second dispositif à électrode en forme de membrane 6. Suivant la concentration en oxygène du gaz à mesurer on peut modifier la direction de pompage. Le volume de pompage d’oxygène 21 constitue un réservoir supplémentaire d’oxygène servant à linéariser le signal en ce que l’on maintient constante la concentration en oxygène que l’on mesure par rapport à une concentration en oxygène de référence.Figure 3 shows the sectional view of an improved gas detector 20 according to a second embodiment of the invention. The gas detector 20 is, for example, embodied in the form of a wideband lambda probe with three gas diffusion channels 13. The gas diffusion channels can be made as shown in FIG. gas further comprises an oxygen pumping volume 21 between a first membrane-shaped electrode device 5 and a second membrane-shaped electrode device 6. Depending on the oxygen concentration of the gas to be measured, it is possible to modify the direction of pumping. The oxygen pumping volume 21 constitutes an additional reservoir of oxygen serving to linearize the signal in that the oxygen concentration is kept constant as measured with respect to a reference oxygen concentration.

La figure 4 montre un troisième mode de réalisation d’un détecteur de gaz 30. Le détecteur de gaz 30 se distingue du détecteur de gaz 20 de la figure 3 par l’existence de structures d’appui 17. Les structures d’appui 17 stabilisent les canaux de diffusion de gaz 13 en ce qu’ils soutiennent ceux-ci par rapport au dispositif à électrodes en forme de membrane 5. On évite ainsi toute obturation gênante des canaux de diffusion de gaz 13 sous l’effet de forces mécaniques ou de poussées.FIG. 4 shows a third embodiment of a gas detector 30. The gas detector 30 is distinguished from the gas detector 20 of FIG. 3 by the existence of support structures 17. The support structures 17 stabilize the gas diffusion channels 13 in that they support them with respect to the membrane-shaped electrode device 5. This prevents any annoying clogging of the gas diffusion channels 13 under the effect of mechanical forces or outbreaks.

La structure de support 17 représentée à gauche à la figure 4 est reliée à la membrane en électrolyte solide 9 et/ou la première électrode 10 et/ou la seconde électrode 11. Pour cela, la structure de support peut être poreuse, traversée par des canaux de diffusion de gaz 13.The support structure 17 shown on the left in FIG. 4 is connected to the solid electrolyte membrane 9 and / or the first electrode 10 and / or the second electrode 11. For this, the support structure may be porous, traversed by gas diffusion channels 13.

La structure de support 17 représentée à droite à la figure 4 est reliée à la fois à la membrane en électrolyte solide 9 et à la première électrode 10 ainsi qu’à la seconde électrode 11.The support structure 17 shown at right in FIG. 4 is connected to both the solid electrolyte membrane 9 and the first electrode 10 as well as the second electrode 11.

La figure 5 est une vue en coupe d’un quatrième mode de réalisation d’un autre détecteur de gaz 40. Dans cette forme de réalisation, le canal de diffusion de gaz 13 a une structure en forme de L. Une première branche 41 de cette structure en forme de L est prévue dans la membrane à électrolyte solide 9 ; la seconde branche 42 de la structure en forme de L se trouve à la surface limite entre la membrane en électrolyte solide 9 et la première électrode 10.FIG. 5 is a sectional view of a fourth embodiment of another gas detector 40. In this embodiment, the gas diffusion channel 13 has an L-shaped structure. A first branch 41 of FIG. this L-shaped structure is provided in the solid electrolyte membrane 9; the second branch 42 of the L-shaped structure is at the boundary surface between the solid electrolyte membrane 9 and the first electrode 10.

La hauteur H de la seconde branche 42 est limitée par une structure de couverture 43 pour favoriser l’entrée ciblée du gaz par un côté, à savoir le côté droit, dans le canal de diffusion de gaz 13. On augmente ainsi le taux de diffusion et on ne gène pas la sortie du gaz non converti.The height H of the second branch 42 is limited by a covering structure 43 to promote the targeted entry of the gas by one side, namely the right side, into the gas diffusion channel 13. The diffusion rate is thus increased. and the output of the unconverted gas is not disturbed.

Pour des raisons concernant la diffusion, la hauteur H de la seconde branche 42 est inférieure à la longueur Li de la première branche 41. La hauteur H de la seconde branche 42 est notamment au maximum égale à 2 pm.For reasons of diffusion, the height H of the second branch 42 is less than the length Li of the first branch 41. The height H of the second branch 42 is in particular at most equal to 2 μm.

La figure 6 montre un schéma explicitant le procédé de fabrication d’un détecteur de gaz selon un mode de réalisation de l’invention.Figure 6 shows a diagram explaining the method of manufacturing a gas detector according to one embodiment of the invention.

Une fois fabriqué, le détecteur de gaz a une première électrode 10, une seconde électrode ainsi qu’une membrane en électrolyte solide 9 conduisant les ions oxygène entre la première électrode 10 et la seconde électrode ; la membrane en électrolyte solide 9 a au moins un canal de diffusion de gaz 13 relié de façon à communiquer dans le sens de passage du gaz avec la première électrode 10 et la seconde électrode. La figure 6 montre toutefois uniquement la partie du détecteur de gaz comportant la membrane en électrolyte solide 9.Once fabricated, the gas detector has a first electrode 10, a second electrode and a solid electrolyte membrane 9 conducting the oxygen ions between the first electrode 10 and the second electrode; the solid electrolyte membrane 9 has at least one gas diffusion channel 13 connected to communicate in the direction of passage of the gas with the first electrode 10 and the second electrode. However, FIG. 6 only shows the portion of the gas detector comprising the solid electrolyte membrane 9.

Tout d’abord, on réalise et on met en structure une membrane en électrolyte solide 9 sur un substrat 19. La mise en structure consiste, par exemple, à prévoir des cavités 22 traversant toutes l’épaisseur de la couche de la membrane en électrolyte solide 9. La mise en structure peut se faire par une opération de gravure anisotrope ou isotrope ; pour cela on détermine les parties à structurer par un procédé photo-lithographique, par exemple, un procédé utilisé dans la technique des microsystèmes.First of all, a solid electrolyte membrane 9 is made and structured on a substrate 19. The structuring consists, for example, in providing cavities 22 that all go through the thickness of the electrolyte membrane layer. solid 9. The structuring can be done by an anisotropic or isotropic etching operation; for that, the parts to be structured by a photolithographic process are determined, for example, a method used in the microsystems technique.

Par l’étape A, on applique une matière sacrificielle 18 sur la membrane en électrolyte solide 9. La matière sacrificielle 18 a pour fonction de stabiliser la structure de membrane en électrolyte solide 9 pendant la fabrication du détecteur de gaz. Pour cela, on applique la matière sacrificielle 18 dans la forme du canal de diffusion de gaz à réaliser et, comme le montre la figure 6, on a une structure en L ou une structure en forme de double L.By step A, a sacrificial material 18 is applied to the solid electrolyte membrane 9. The function of the sacrificial material 18 is to stabilize the solid electrolyte membrane structure 9 during manufacture of the gas detector. For this, the sacrificial material 18 is applied in the form of the gas diffusion channel to be produced and, as shown in FIG. 6, there is an L-shaped structure or a double L-shaped structure.

Dans l’étape B, on limite la structure de couverture 43 sur la matière sacrificielle 18 plus précisément sur la branche de la matière sacrificielle 18 en forme de L appliquée sur la membrane en électrolyte solide 9 ; cette structure de couverture limite la hauteur du canal de diffusion de gaz que l’on obtiendra ensuite. La hauteur résulte, par exemple, de l’épaisseur de la couche de matière sacrificielle ou couche sacrificielle 18.In step B, the cover structure 43 is limited to the sacrificial material 18 more precisely to the branch of the L-shaped sacrificial material 18 applied to the solid electrolyte membrane 9; this cover structure limits the height of the gas diffusion channel that will be obtained later. The height results, for example, from the thickness of the layer of sacrificial material or sacrificial layer 18.

Dans une autre étape C, on enlève au moins partiellement la matière sacrificielle 18 en dégageant le canal de diffusion de gaz 13. Dans le cas présent, il subsiste des résidus séparés de la structure de la matière sacrificielle 18 qui soutiennent la structure de couverture 43 (ces résidus ne sont pas représentés dans le plan de coupe).In another step C, the sacrificial material 18 is at least partially removed by releasing the gas diffusion channel 13. In this case, there remain residuals of the structure of the sacrificial material 18 which support the covering structure 43 (These residues are not represented in the section plane).

La matière sacrificielle 18 est de préférence dans la matière de l’électrode à installer sur la membrane en électrolyte solide 9 de sorte que même s’il subsiste des résidus de structure de la matière sacrificielle 18, cela n’a pas de conséquence secondaire.The sacrificial material 18 is preferably in the material of the electrode to be installed on the solid electrolyte membrane 9 so that even if structural residues of the sacrificial material 18 remain, this has no secondary consequences.

Dans les étapes qui suivent les étapes du procédé, décrites ci-dessus, on applique les électrodes 10 et 11.In the steps following the process steps described above, the electrodes 10 and 11 are applied.

La structure de couverture 43 est, de préférence, en une matière qui reste après enlèvement de la matière sacrificielle 18. Des matières particulièrement appropriées pour la structure de couverture sont SiC, SiN, YSZ et LSN.The covering structure 43 is preferably of a material which remains after removal of the sacrificial material 18. Particularly suitable materials for the covering structure are SiC, SiN, YSZ and LSN.

Le procédé est simple à réaliser et permet de former de manière ciblée, des canaux de diffusion de gaz.The method is simple to implement and allows to form in a targeted manner, gas diffusion channels.

La figure 7 est une vue en coupe de détail d’un cinquième mode de réalisation d’un détecteur de gaz 50 selon l’invention. De façon détaillée, la figure 7 est une coupe d’une membrane en électrolyte solide 9. Les électrodes qui se trouvent habituellement au-dessus ou en dessous de la membrane 9 ne sont pas représentées. Au bord gauche ou droit, la membrane 9 est limitée par un substrat 19 ou est reliée à l’ensemble du détecteur. La mince couche constitue la membrane conductrice d’ions d’oxygène, c’est-à-dire la membrane à électrolyte solide 9 qui se compose d’un ensemble de sous-membranes. Les structures 52 sont les structures de rigidification mécaniques. On peut également les appeler structures d’appui 17. Dans une vue non représentée ici, les structures 52 ou les structures de renforcement ou structures d’appui 17 ont, par exemple, une forme de nids d’abeilles avec une section ronde, elliptique, polygonale (à trois côtés, quatre côtés, cinq côtés, six côtés, etc.). La forme des structures 52 ou structures de renforcement est choisie pour stabiliser une membrane composée mécaniquement d’un ensemble de sous-membranes avec un profil en L. Les structures de renforcement 52 ou structures d’appui 17 comportent alors des élargissements 23 qui viennent en saillie dans la direction d’empilage et sur lesquelles s’appuient les sous-membranes. L’élargissement 23 sous la membrane YSZ présente ainsi une surface d’appui agrandie, ce qui permet de réaliser une liaison de stabilisation et d’étanchéité de la membrane en électrolyte solide 9.Figure 7 is a detail sectional view of a fifth embodiment of a gas detector 50 according to the invention. In detail, Figure 7 is a sectional view of a solid electrolyte membrane 9. The electrodes which are usually above or below the membrane 9 are not shown. At the left or right edge, the membrane 9 is bounded by a substrate 19 or is connected to the entire detector. The thin layer constitutes the oxygen ion conductive membrane, that is to say the solid electrolyte membrane 9 which consists of a set of sub-membranes. The structures 52 are the mechanical stiffening structures. They can also be called bearing structures 17. In a view not shown here, the structures 52 or the reinforcing structures or support structures 17 have, for example, a honeycomb shape with a round, elliptical cross-section. , polygonal (three sides, four sides, five sides, six sides, etc.). The shape of the structures 52 or reinforcement structures is chosen to stabilize a membrane composed mechanically of a set of sub-membranes with an L-shaped profile. The reinforcement structures 52 or supporting structures 17 then comprise enlargements 23 which come into protruding in the stacking direction and on which the sub-membranes rest. The enlargement 23 under the membrane YSZ thus has an enlarged support surface, which makes it possible to achieve a stabilization and sealing connection of the solid electrolyte membrane 9.

Les structures 52 ou structures d’appui peuvent avoir en leur milieu des cavités 24 résultant de la fabrication avec sur leur côté supérieur selon la figure 7, des ouvertures 25 pour l’entrée des gaz ou encore elles peuvent être poreuses pour permettre l’entrée du gaz. Les cavités 24 peuvent servir de canaux de diffusion de gaz 13. Les structures 52 ou structures d’appui peuvent avoir, par exemple, une forme de coin comme celle de la figure 2. Cela signifie que si les deux électrodes 10, 11 sont appliquées sur la membrane en électrolyte solide 9, elles entourent la structure 52 ou la structure d’appui 17, de manière partielle, voire totale. La structure 52 ou la structure d’appui 17 peuvent avoir des orifices de contact 16 réalisés sur le côté pour favoriser la diffusion du gaz. La structure d’appui 17 ou la structure 52 peut, par exemple, être en nitrure de silicium.The structures 52 or support structures may have cavities 24 in the middle resulting from the manufacture with on their upper side according to FIG. 7, openings 25 for the entry of the gases, or they may be porous to allow entry some gas. The cavities 24 may serve as gas diffusion channels 13. The structures 52 or supporting structures may have, for example, a wedge shape like that of FIG. 2. This means that if the two electrodes 10, 11 are applied on the solid electrolyte membrane 9, they surround the structure 52 or the support structure 17, partially or completely. The structure 52 or the support structure 17 may have contact orifices 16 made on the side to promote the diffusion of the gas. The support structure 17 or the structure 52 may, for example, be silicon nitride.

Il est particulièrement avantageux de réaliser au moins un canal de diffusion de gaz 13 dans ou au voisinage de la structure 52 ou de la structure d’appui 17 car on peut ainsi utiliser les structures 52 ou structures d’appui 17 qui existent de toute façon pour former au moins un canal de diffusion de gaz 13. La stabilité ou solidité de la membrane et la surface active de la membrane sont avantageusement agrandies ainsi tout en améliorant les caractéristiques de diffusion et de pompage.It is particularly advantageous to provide at least one gas diffusion channel 13 in or near the structure 52 or the support structure 17 because it is possible to use the structures 52 or support structures 17 that exist anyway to form at least one gas diffusion channel 13. The stability or solidity of the membrane and the active surface of the membrane are advantageously enlarged thereby improving the diffusion characteristics and pumping.

Les cavités 24 servant de canaux de diffusion de gaz 13 dans les structures d’appui 17 ou structures 52, peuvent être réalisées au cours d’une autre étape du procédé dans la structure 52 ou la structure d’appui seulement après avoir réalisé une forme pleine. Ce n’est qu’ensuite que l’on applique les électrodes 10, 11 sur les deux côtés de la membrane en électrolyte solide 9.The cavities 24 serving as gas diffusion channels 13 in the support structures 17 or structures 52, can be realized during another process step in the structure 52 or the support structure only after having realized a shape full. It is only then that the electrodes 10, 11 are applied to both sides of the solid electrolyte membrane 9.

NOMENCLATURE DBS ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Détecteur de gaz 2 Première chambre 3 Seconde chambre 4 Ouverture 5 Premier dispositif d’électrode en forme de membrane 6 Second dispositif d’électrode en forme de membrane 7 Canal de liaison 8 Troisième dispositif d’électrode en forme de membrane 9 Membrane en électrolyte solide 10 Première électrode 11 Seconde électrode 12 Zone d’étanchéité 13 Canal de diffusion de gaz 14 Segment rectangulaire du canal de diffusion de gaz 15 Segment rétréci 16 Orifice de contact 17 Structure de support 18 Matière sacrificielle 19 Substrat 20 Second mode de réalisation d’un détecteur de gaz 21 Volume de pompage d’oxygène 22 Cavité / renfoncement 23 Elargissement 24 Cavité 25 Ouverture 30 Troisième mode de réalisation d’un détecteur de gaz 40 Quatrième mode de réalisation d’un détecteur de gaz 41 Première branche du canal de diffusion de gaz 42 Seconde branche du canal de diffusion de gaz 43 Structure de couverture 50 Cinquième mode de réalisation d’un détecteur de gaz 52 StructureNOMENCLATURE DBS MAIN ELEMENTS 1 Gas detector 2 First chamber 3 Second chamber 4 Opening 5 First membrane-shaped electrode device 6 Second membrane-shaped electrode device 7 Connecting channel 8 Third membrane-shaped electrode device 9 Solid Electrolyte Membrane 10 First electrode 11 Second electrode 12 Sealing zone 13 Gas diffusion channel 14 Rectangular segment of the gas diffusion channel 15 Tapered segment 16 Contact orifice 17 Support structure 18 Sacrificial material 19 Substrate 20 Second mode embodiment of a gas detector 21 Pumping volume of oxygen 22 Cavity / recess 23 Widening 24 Cavity 25 Opening 30 Third embodiment of a gas detector 40 Fourth embodiment of a gas detector 41 First branch of the gas diffusion channel 42 Second branch of the gas diffusion channel 43 Cover structure 50 Ci nth embodiment of a gas detector 52 Structure

Claims

1) Gas detector, including lambda probe for motor vehicles equipped with an internal combustion engine having a first electrode (10), a second electrode (11) and a solid electrolyte membrane (9), conductive of oxygen ions, between the first electrode (10) and the second electrode (11), wherein the solid electrolyte membrane (9) has at least one gas diffusion channel (13) connected in the direction of the conducting gas to the first electrode (10) and the second electrode (11).

2 °) gas detector according to claim 1, characterized in that the gas diffusion channel (13) is parallel to the stacking direction (S) of the first electrode (10), the solid electrolyte membrane ( 9) and the second electrode (11).

Gas sensor according to claim 1 or 2, characterized in that in longitudinal section, the gas diffusion channel (13) has a segment (15) tapering towards one end.

4 °) gas detector according to one of claims 1 to 3, characterized in that the gas diffusion channel (13) extends in the first electrode (10) and / or in the second electrode (11).

5 °) Gas detector according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises contact ports (16) through which the gas diffusion channel (13) is in gas-conducting connection with the second electrode (11).

Gas detector according to one of Claims 1 to 5, characterized in that at least one gas diffusion channel (13) is formed in a support structure (52), in particular in the form of a nipple. bees of the solid electrolyte membrane (9), or at least one gas diffusion channel (13) is formed adjacent to a honeycomb-like support structure (52) of the solid electrolyte membrane ( 9).

7 °) gas detector according to one of claims 1 to 6, characterized in that the diameter of the gas diffusion channel (13) is between 1 nm and 5000 nm and in particular between 50 nm and 1000 nm.

8 °) gas detector according to one of claims 1 to 7, characterized in that the gas diffusion channel (13) has an L-shaped structure of which a first branch (41) is in the electrolyte membrane solid (9) and the second limb (42) in the boundary surface between the solid electrolyte membrane (9) and the first electrode (10).

9 °) gas detector according to claim 8, characterized in that the height (H) of the second leg (42) is limited by a cover structure (43).

10 °) gas detector according to claim 9, characterized in that the height (H) of the second leg (42) is less than the length (Li) of the first leg (41) and is in particular at most equal to 2 pm.

11 °) gas detector according to one of claims 8 to 10, characterized in that the length of the second branch is between 1 pm and 100 pm.

12 °) Gas detector according to one of claims 1 to 11, characterized in that the wall of the gas diffusion channel (13) forms a support structure (17) connected to the solid electrolyte membrane (9) and / or the first electrode (10) and / or the second electrode (11).

13 °) gas detector according to one of claims 1 to 12, characterized in that it further comprises a first chamber (2) and a second chamber (3) connected by a sealing zone (12) and a connecting channel (7) formed therein, the second electrode (11) being in gas communication connection with the first chamber (1).

14 °) A method of producing a gas detector comprising a first electrode (10), a second electrode (11) and a solid electrolyte membrane conducting oxygen ions (9) between the first electrode (10) and the second electrode (11), the solid electrolyte membrane (9) having at least one gas diffusion channel (13) connected in gas conduction to the first electrode (10) and the second electrode (11), the method comprising: applying and structuring the solid electrolyte membrane (9) on a substrate (19), applying a sacrificial material (18) to the solid electrolyte membrane (9), applying a covering structure (43) to the sacrificial material ( 18) and at least partially removing the sacrificial material (18) by disengaging the gas diffusion channel (13).

15 °) Method according to claim 14, characterized in that the covering structure (43) is a material that remains when the sacrificial material (18) is removed and in particular SiC, SiN, YSZ and LSN.