JP2018500567A - 導電性及び／又は分極性粒子を検出するセンサ、センサシステム、センサを作動させる方法、このタイプのセンサを製造する方法及びこのタイプのセンサの使用 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、導電性及び／又は分極性粒子を検出する、特に、煤粒子（３０）を検出するセンサ（１０）であって、基板（１１）及び少なくとも二つの電極層（１２；１３）を備え、第１の電極層（１２）と、基板（１１）と第１の電極層（１２）との間に配置された少なくとも第２の電極層（１３）を設けたセンサ（１０）に関する。【解決手段】少なくとも一つの絶縁層（１４）を第１の電極層（１２）と少なくとも第２の電極層（１３）との間に形成し、少なくとも一つの開口（１５；１６）を第１の電極層（１２）及び少なくとも一つの絶縁層（１４）に形成し、第１の電極層（１２）の開口（１５）及び絶縁層（１４）の開口（１６）を、第２の電極層（１３）への少なくとも一つの通路（１７，１７’、１７”）を形成するように少なくとも所定の重複部に配置する。【選択図】図１ａ

Description

本発明は、導電性及び／又は分極性粒子を検出する、特に、煤粒子を検出するセンサに関する。また、本発明は、センサシステム、センサを作動させる方法、導電性及び／又は分極性粒子を検出するセンサを製造する方法及びこのタイプのセンサの使用に関する。

従来技術は、電極及び加熱構造が平面配置で配置されたセンサ支持体を備えるセンサを開示する。動作の検出モードにおいて、分極性及び／又は導電性粒子がこの平面配置に堆積される。堆積した粒子によって電極間の抵抗の減少が生じ、このような抵抗の降下は、堆積した粒子の重量の基準として用いられる。抵抗に関する予め規定されたしきい値に到達すると、センサ配置は、加熱構造によって加熱され、これによって堆積された粒子が燃焼され、クリーニング工程後、センサを別の検出サイクルで用いることができる。

ドイツ国特許出願公開第１０２００５０２９２１９号明細書は、電極、ヒータ及び温度センサ構造を平面配置のセンサ支持体に設けた、内燃機関の排ガス流の粒子を検出するセンサについて説明する。このセンサ配置の一つの欠点は、ブリッジされる電極が煤のような導電性又は分極性粒子を測定するときに許容しうる感度範囲に到達できるようにするために必要な最小長を有することである。しかしながら、最小長のブリッジされる電極を配置できるようにするために所定の寸法のセンサ素子が必要となる。これは、これらのセンサ素子の製造の対応する費用における不利が伴う。

本発明は、上述した欠点を解消することができるように寸法を最小にした、導電性及び／又は分極性粒子を検出する、特に、煤粒子を検出する更に進歩したセンサを提供するという目的に基づく。

また、本発明の目的は、センサシステム、センサを作動させる方法及びこのタイプのセンサを製造する方法を提供することである。

この目的は、請求項１に記載したような導電性及び／又は分極性粒子を検出する、特に、煤粒子を検出する本発明によるセンサによって達成される。センサシステムに関して、目的は、請求項２８の特徴によって達成される。センサを作動させる方法に関して、目的は、請求項２９の特徴によって達成され、センサを製造する方法に関して、目的は、請求項３１の特徴又は請求項３９の特徴によって達成される。センサの使用に関して、目的は、請求項４０，４１，４２又は４３の特徴によって達成される。

本発明によるセンサ、本発明によるセンサを作動させる方法、本発明によるこのタイプのセンサを製造する方法、本発明によるセンサの使用の有利かつ適切な改良は、従属項で特定される。

本発明は、導電性及び／又は分極性粒子を検出する、特に、煤粒子を検出するセンサであって、基板及び少なくとも二つの電極層を備え、第１の電極層と、基板と第１の電極層との間に配置された少なくとも第２の電極層を配置し、少なくとも一つの絶縁層を第１の電極層と少なくとも第２の電極層との間に形成し、少なくとも一つの開口を第１の電極層及び少なくとも一つの絶縁層に形成し、第１の電極層の開口及び絶縁層の開口を、第２の電極層への少なくとも一つの通路形成するように少なくとも所定の重複部に配置したセンサを提供するというアイデアに基づく。

換言すれば、第１の電極層及び第２の電極層が水平方向で重複するように配置され、少なくとも一つの絶縁層を、二つの電極層の間に形成したセンサが入手できるようになる。検出される粒子、特に、煤粒子が通路を介して第２の電極層に到達できるようにするように第２の電極層への通路を形成するために、第１の電極層及び少なくとも一つの絶縁層はそれぞれ少なくとも一つの開口を有し、第１の電極層の開口及びの絶縁層の開口は、通路を形成するように又は形成できるように少なくとも所定の重複部に配置される。

したがって、粒子は、センサの一つの側からの、具体的には、第１の電極層に最も近接するように形成されたセンサの側からの少なくとも一つの通路を介して第２の電極層に到達することができる。したがって、導電性及び／又は分極性粒子は、第２の電極層の一部に当たる。

本発明によるセンサは、少なくとも二つの電極層と、少なくとも一つの絶縁層と、を備え、少なくとも一つの絶縁層は、好適には常に二つの電極層の間に形成される。センサは、三つ以上の電極層と、二つ以上の絶縁層と、を備えることができ、この状況においても、一つの絶縁層、選択的な二つ以上の絶縁層は、常に二つの電極層の間に形成される。

電極層は、重複して配置され、特に、重複した層において配置され、電極層は、絶縁層により互いに距離が置かれて保持される。換言すれば、電極層は一面に存在しない。

細長いくぼみを、くぼみが幅より長いものと理解すべきである。換言すれば、窪みの長さは、窪みの幅より大きい。細長いくぼみを、溝、トレンチ又はチャネルと称してもよい。

本発明によるセンサは、例えば、少なくとも三つの電極層及び少なくとも二つの絶縁層を備えてもよく、絶縁層は、好適には、常に二つの電極層の間に形成される。

絶縁層を、互いに隣接して及び／又は重複して配置することができる二つ以上の副層によって構成してもよい。絶縁層の二つ以上の副層を異なる材料で構成してもよい及び／又は絶縁層の二つ以上の副層が異なる材料を含んでもよい。

電極層を、互いに隣接して及び／又は重複して配置することができる二つ以上の副層によって構成してもよい。電極層の二つ以上の副層を異なる材料で構成してもよい及び／又は電極層の二つ以上の副層が異なる材料を含んでもよい。

センサが四つ以上の電極層及び三つ以上の絶縁層を備えることもでき、この状況において、絶縁層は、好適には、常に二つの電極層の間に形成される。以後、語句「少なくとも第３の電極層」を第４及び／又は第５及び／又は第６及び／又は第７及び／又は第８及び／又は第９及び／又は第１０の電極層も上記第３の電極層の代わりに意図することがあることを理解すべきである。

以後、語句「少なくとも第２の絶縁層」を、第３及び／又は第４及び／又は第５及び／又は第６及び／又は第７及び／又は第８及び／又は第９の絶縁層も上記第２の絶縁層の代わりに意図することがあることを理解すべきである。

本発明によるセンサは、換言すれば、少なくとも三つの電極層及び少なくとも二つの絶縁層を備える積層を備えてもよい。基板に最も近接する電極層を第２の電極層と称し、基板から最長距離の電極層を第１の電極層と称する。第１の電極層と第２の電極層との間に、例えば、少なくとも第３の電極層が存在し、少なくとも一つの絶縁層が二つの電極層の間に形成される。

好適には、第１の電極層の開口は、第１の電極層の周辺領域から所定の距離を置いて形成され、選択的な少なくとも第２の絶縁層の開口は、第２の絶縁層の周辺領域から所定の距離を置いて配置され、選択的な少なくとも第３の電極層の開口は、第３の電極層の周辺領域から所定の距離を置いて配置され、第１の絶縁層の開口は、第１の絶縁層の周辺領域から所定の距離を置いて配置される。したがって、開口は、好適には、周辺位置に形成されない又は関連の層の側部周辺に形成されない。

第１の電極層及び選択的な第３の電極層は、これらの間に位置する第２の絶縁層によって互いに絶縁される。そのような構造によって、形成される従来のセンサより全体に亘る寸法が小さい非常に感度の高いセンサを可能にする。

例えば、平坦に広がって形成された第２の電極は、基板に間接的に又は直接的に接続される。基板に対する第２の電極層の間接的な接続は、例えば、接着剤、特に、接着剤層を介して行ってもよい。接着剤を、基板と第２の電極層との間で島状に形成してもよい。例えば、接着剤／接着剤層の滴状の形成が可能である。接着剤層を第２の電極層と基板との間に形成してもよい。

接着剤、特に、接着剤層を、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、セラミック、ガラス又はその任意の所望の組合せからから構成してもよい。接着剤層は、好適には、非常に薄く形成され、その結果、小さい厚さしか有しない。

少なくとも一つの絶縁層は、０．１μｍ〜５０μｍ、特に、１．０μｍ〜４０μｍ、特に、５．０μｍ〜３０μｍ、特に、７．５μｍ〜２０μｍ、特に、８μｍ〜１２μｍの厚さを有してもよい。（一つ以上の）絶縁層の厚さにより、一つの電極層の他の電極層からの距離が設定される。センサの感度を、例えば、互いに重複して配置された平坦に延在する電極層の間の距離を減少させることによって増大させることができる。形成される絶縁層の厚さが小さくなるに従ってセンサの感度が向上する。

電極層の（一つ以上の）厚さ及び／又は（一つ以上の）絶縁層の（一つ以上の）厚さを変えることもできる。

少なくとも一つの絶縁層を、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、セラミック、ガラス、金属酸化物又はその任意の所望の組合せからなる群から選択した材料から形成してもよい。

好適には、少なくとも一つの絶縁層は、第２の電極層を側面に沿って包囲する。換言すれば、絶縁層は、第２の電極層が側面に沿って絶縁されるように第２の電極層の側面を被覆することができる。

少なくとも第１の電極層及び／又は第２の電極層は、導電材料、特に、金属又は合金、特に、高耐熱金属又は高耐熱合金、特に好適には、白金族の金属又は白金族の金属の合金から形成される。白金族の金属の元素は、パラジウム（Ｐｄ）、プラチナ（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）及びルテニウム（Ｒｈ）である。ニッケル（Ｎｉ）のような非貴金属又はニッケル／クロム若しくはニッケル／鉄のような非貴金属合金を用いることもできる。

少なくとも一つの電極層を導電性セラミック又は金属とセラミックの混合物から形成することができる。例えば、少なくとも一つの電極層を、白金粒子（Ｐｔ）と酸化アルミニウム粒子（Ａｌ_２Ｏ_３）の混合物から形成してもよい。少なくとも一つの電極層が炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む又は少なくとも一つの電極層を炭化ケイ素（ＳｉＣ）から形成することもできる。上述した材料及び金属又はこれらの金属の合金は、特に高耐熱性であり、したがって、内燃機関の排ガス流の煤粒子を検出するのに用いることができるセンサ素子を形成するのに適している。

本発明の別の実施の形態において、第２の電極層は、第１の電極層の導電材料、特に、金属又は合金より高いエッチング耐性を有する導電材料、特に、金属又は合金から形成される。これは、製造工程において第２の電極層をエッチング処理／除去処理停止層として形成できるというという利点を有する。換言すれば、このようにして形成される第２の電極層は、例えば、センサ構造に形成される通路のエッチング／除去の深さを決定することができる。

第１の絶縁層から見て外方に向いた第１の電極層の側に、特に、セラミック及び／又はガラス及び／又は金属酸化物から形成された少なくとも一つの被覆層を形成してもよい。換言すれば、被覆層は、第１の絶縁層の反対側にある第１の電極層の側に形成される。被覆層は、核酸障壁としての役割を果たすことができ、例えば、最大で８５０℃までの排ガス流の高温時の第１の電極層の蒸発を更に減少させる。

少なくとも一つの被覆層は、第１の電極層を側面に沿って包囲してもよい。本発明の別の実施の形態において、被覆層は、更に絶縁層を側面に沿って包囲してもよい。換言すれば、第１の電極層の側面とその下に配置された絶縁層の側面の両方を少なくとも一つの被覆層によって被覆してもよい。被覆層が更に第２の電極層を側面に沿って包囲することも考えられる。したがって、被覆層が側面に沿って包囲する部分又は側面に沿って包囲する領域は、第１の電極層から第２の電極層まで伸びる。これによって、第１の電極層及び／又は絶縁層及び／又は第２の電極層の側面に沿った絶縁をもたらす。

少なくとも一つの被覆層が最上の電極層、特に、第１の電極層を完全に被覆しないようにすることができる。換言すれば、少なくとも一つの被覆層が最上の電極層、特に、第１の電極層の所定の部分のみを被覆するようにすることができる。最上の電極層を加熱層として形成する場合、加熱ループ／加熱コイルの部分のみが少なくとも一つの被覆層によって被覆される。

第１の絶縁層から見て外方に向いた第１の電極層の側又は第１の電極層から見て外方に向いた被覆層の側に、少なくとも一つの多孔質フィルタ層を更に形成してもよい。このタイプの多孔質フィルタ層によって、大きな粒子部分を、重複して配置された少なくとも二つ、特に、少なくとも三つの電極層の配置から離間することができる。フィルタ層の細孔の寸法を、例えば、１μｍより大きくしてもよい。特に好適には、細孔寸法を２０μｍ〜３０μｍの範囲で形成する。多孔質フィルタ層を、例えば、セラミック材料から形成してもよい。多孔質フィルタ層を酸化アルミニウム発泡体から形成することも考えられる。第２の電極層への少なくとも一つの通路も被覆するフィルタ層によって、測定を妨害する大きい粒子、特に、煤粒子を、そのような粒子によって短絡が生じないようにするように少なくとも一つの通路から離間させることができる。

第２の電極層への少なくとも一つの経路を、例えば、止まり穴として形成してもよく、第２の電極層の一部を、止まり穴の底部として形成し、止まり穴は、絶縁層の上及び第１の電極層の上に少なくとも延在する。センサが被覆層を有する場合、通路、特に、止まり穴及び／又は細長いくぼみは、この被覆層の上にも延在する。換言すれば、第１の電極層だけでなく、絶縁層及び被覆層も開口を有し、これらの開口は、これらの開口が通路、特に、止まり穴又は細長いくぼみを形成するために重複するように配置され、その底部は、第２の電極層の一部によって形成される。止まり穴又は細長いくぼみの底部を、例えば、絶縁層に面する第２の電極層の上側に形成してもよい。第２の電極層が止まり穴の底部を形成するくぼみを有することも考えられる。

止まり穴の開口断面は、第１の電極層の周辺部、絶縁層の周辺部及び開口に隣接する被覆層が存在する場合の被覆層の周辺部によって形成される。少なくとも一つの止まり穴の開口断面は、円形、正方形、矩形、レンズ状、蜂の巣状、多角形、三角形又は六角形であってもよい。他のタイプの設計、特に、自由形状も考えられる。

例えば、止まり穴は、３×３μｍ^２〜１５０×１５０μｍ^２、特に、１０×１０μｍ^２〜１００×１００μｍ^２、特に、１５×１５μｍ^２〜５０×５０μｍ^２、特に、２０×２０μｍ^２の表面領域を有する正方形断面を有することができる。

本発明の発展において、センサは、複数の通路、特に、複数の止まり穴及び／又は複数の細長いくぼみを有してもよく、これらの止まり穴及び／又は細長いくぼみは、既に説明したように形成される。異なる寸法の止まり穴断面を有する複数の測定セルを用いることができる複数の区域を有するセンサアレイを形成できるようにするために少なくとも二つの通路、特に少なくとも二つの止まり穴及び／又は細長いくぼみが異なる断面、特に、異なる寸法の断面を有することも考えられる。導電性及び／又は分極性粒子、特に、煤粒子の並列検出によって、粒子の寸法又は粒子の寸法分布に関する情報の追加の項目を取得することができる。

センサは、例えば、細長いくぼみの形状の複数の通路を備え、通路は、グリッド状に配置される。

本発明の別の実施の形態において、細長いくぼみの形状の少なくとも一つの通路が曲折状又は螺旋状に延在することができる。換言すれば、少なくとも一つの通路を曲折状に形成することができる。細長いくぼみの形状を螺旋状に形成することもできる。

少なくとも一つの細長いくぼみは、少なくとも所定の部分においてＶ形状及び／又はＵ形状及び／又は半円断面を有してもよい。そのような断面又は断面形状によって円形粒子の測定を向上させる。さらに、そのような断面又は断面形状によってゴルフボール効果を回避する。

くぼみの最上縁における細長いくぼみの幅は、０．１〜５００μｍの範囲にあり、好適には、１〜２００μｍの範囲にあり、特に好適には、４〜１００μｍの範囲にある。第１の電極（層）に近接する細長いくぼみの幅は、０．１〜２００μｍの範囲にあり、好適には、０．１〜１００μｍの範囲にあり、特に好適には、１〜５０μｍの範囲にある。細長いくぼみの幅を変えることができ、センサの所定の部分の幅を変えることができる。これによって、測定される粒子の寸法を知ることができる。その理由は、例えば、大きな粒子が狭いくぼみに入ることができないからである。

細長いくぼみの形状の複数の通路がセンサに形成される場合、これらは、一つ以上の主方向に向けられたものとして形成される。

本発明の別の実施の形態において、少なくとも一つの絶縁層の開口及び少なくとも一つの電極層の開口を、線形状、曲折状、螺旋状又はグリッド状に形成してもよい。

換言すれば、少なくとも一つの絶縁層の開口及び少なくとも一つの電極層の開口は、線形状、曲折状、螺旋状又はグリッド状に形成される。好適には、個別の層の開口は、特に、細長いくぼみの形状の通路を形成できるように同様に形成される。開口は、正確に一致する断面又は断面の正確に一致する寸法を有する必要がない。開口の断面は、第２の電極層から第１の電極層の方向に向かうに従って大きくなることができる。好適には、開口の基本形状は、開口の全てが線形状、曲折状、螺旋状又はグリッド状に形成されるように同様に形成される。

本発明の別の実施の形態において、センサは、線形状、曲折状、螺旋状又はグリッド状に形成された複数の通路を有する。

第２の電極層が曲折形状又はループ形状を有する場合、センサの少なくとも一つの通路は、通路が曲折形状又はループ形状のギャップ又は開口において終了しないように形成される。センサの少なくとも一つの通路は、第２の電極層の一部が通路の底部を形成するように形成される。

本発明の一実施の形態において、少なくとも一つの絶縁層の少なくとも一つの開口は、通路のアンダーカット及び／又はクリアランスを形成することができる。換言すれば、絶縁層を、絶縁層の上に配置された電極層及び絶縁層の下に配置された電極層に対する通路のセットバックとして形成してもよい。少なくとも一つの絶縁層の開口の側面に沿ったクリアランスを円形状及び／又はＶ形状のものとして形成してもよい。通路のアンダーカット又は絶縁層セットバックを形成することによって、円形粒子の測定が向上する。粒子、特に、円形粒子は、良好な電気的接続が可能になるように電極層に供給される。

換言すれば、少なくとも一つの絶縁層の開口を、絶縁層の上に配置された電極層の開口及び絶縁層の下に配置された電極層の開口より大きくしてもよい。

細長いくぼみをトレンチ及び／又は溝及び／又はチャネルと称することもできる。

本発明の別の実施の形態において、センサは、円形及び／又は正方形及び／又は矩形及び／又はレンズ状及び／又は蜂の巣状及び／又は多角形及び／又は三角形及び／又は六角形に形成された止まり穴の形状の少なくとも一つの通路及び線形状及び／又は曲折形状及び／又はグリッド形状及び／又は螺旋形状に形成された細長いくぼみの形状の少なくとも一つの通路の両方を備えてもよい。

本発明の別の実施の形態において、第１の電極層及び絶縁層を多孔質のものとして形成し、第１の電極層の少なくとも一つの開口及び絶縁層の少なくとも一つの開口を少なくとも一つの細孔によって形成し、絶縁層の細孔及び第１の電極層の細孔を、第２の電極層への少なくとも一つの通路を形成するように少なくとも所定の重複部に配置する。換言すれば、通路の有効な又は次の構造化を省略することができ、第１の電極層及び絶縁層は、測定される媒体を通過させるものとして形成される。

これを、例えば、層の多孔質又は粒状構成によって作ることができる。第１の電極層及び絶縁層の両方を個別の粒子を共焼結することによって製造することができ、個別の粒子を共焼結する間に、測定される媒体の細孔又は空所が形成される。したがって、測定又は検出される粒子が第２の電極層にアクセスすることができる少なくとも一つの通路を、第１の絶縁層から見て外方に向いた第１の電極層の側から絶縁層に面する第２の電極層の側まで延在して第１の電極層の細孔と絶縁層の細孔との重複配置となるように形成する必要がある。センサが被覆層を有する場合、この被覆層は、好適には、被覆層の細孔、第１の電極層の細孔及び絶縁層の細孔が第２の電極層への通路を形成するように多孔質のものとして形成される。

少なくとも第１の電極層及び／又は（一つ以上の）絶縁層及び／又は（一つ以上の）被覆層の細孔寸法分布を、実行すべき測定又は検出課題に関連して最適化することができる。

第１の電極層及び／又は絶縁層及び存在する場合の少なくとも一つの被覆層は、異なる細孔寸法の複数の区域を有するセンサアレイが形成されるように異なる細孔寸法を有する部分を有してもよい。異なる細孔寸法の層の部分を有する並列検出は、分析又は検出される媒体の「はっきりした特徴」を測定することができる。したがって、測定される粒子の寸法又は測定される粒子の寸法分布に関する情報の別の項目を取得することができる。

少なくとも第１の電極層及び第２の電極層は、電極層の上に配置されたセンサ層が存在しないとともに端子パッドに接続する又は接続することができる電気的接続領域を有する。電極層を、電極層が互いに絶縁されるように端子パッドに接続する又は接続することができる。各々の電極層に対して、電気的な接続のために端子パッドの領域に露出された少なくとも一つの電気的接続領域が形成される。第１の電極層の電気的接続領域は、あり得る被覆層及び不活性の多孔質フィルタ層が存在しない。換言すれば、第１の電極層の電気的接続領域の上には、被覆層の部分とフィルタ層の部分のいずれも存在しない。

第２の電極層の電気的接続領域は、絶縁層、電極層、あり得る形成された被覆層及び不活性の多孔質フィルタ層が存在しない。換言すれば、第２の電極層の電気的接続領域の上には、絶縁層の部分、電極層の部分及び不活性の多孔質フィルタ層の部分のいずれも存在しない。

本発明の別の実施の形態において、第１の電極層及び／又は第２の電極層は、第１の電極層及び／又は第２の電極層が加熱コイル及び／又は温度検知層及び／又はシールド電極として形成されるようにストリップ導体ループを有する。第１の電極層及び／又は第２の電極層は、電極層に配置されたセンサ層すなわち第１の電極層及び／又は第２の電極層が存在しないとともに追加の端子パッドに接続する又は接続することができる少なくとも一つの追加の電気的接続領域を有する。換言すれば、第１の電極層及び／又は第２の電極層は、二つの電気的接続領域を有し、両方の電気的接続領域は、電極層の上に配置されたセンサ層が存在しない。

電極層に二つの電気的接続領域を形成することは、この電極層が加熱コイル及び／又は温度検知層及び／又はシールド電極として形成されるときには常に必要となる。好適には、第２の電極層は、少なくとも二つの電気的接続領域を有する。第２の電極層を、好適には、加熱コイルとしてだけでなく温度検知層及びシールド電極としても形成する。電気的接続領域の適切な電気的接続によって、電極層は、加熱を行うことができる又は温度検知層又はシールド電極としての役割を果たすことができる。そのように電極領域を形成することによって、コンパクトなセンサを提供することができる。その理由は、一つの電極層が複数の機能を担うことができるからである。したがって、個別の加熱コイル層及び／又は温度検知層及び／又はシールド電極が必要でない。

少なくとも一つの電極層を加熱する間、測定される粒子又はセンサの通路に位置する粒子を、例えば、焼き払ってもよい又は焼き取ってもよい。

要約すれば、本発明による構造の結果として非常に正確な測定用センサを入手することができることが言える。一つ以上の薄い絶縁層を形成することによって、センサの感度を著しく増大することができる。

さらに、本発明によるセンサを既知のセンサより著しく小さくすることができる。３次元空間のセンサを形成することによって、複数の電極層及び／又は複数の絶縁層を更に小さいセンサとして組み立てることができる。さらに、センサの製造中に著しく多いユニットを基板又はウェファの上に形成することができる。この構造は、通常の平面構造に対する相当な費用優位によって結果的に実現される。

本発明によるセンサの別の利点は、特定の寸法の特定の粒子が通路に入ることができないように通路の断面を必要な寸法に形作ることができることである。複数の通路の断面を、対応する粒子寸法の特定の粒子のみが個別の通路にアクセスできるようにするために異なる寸法としてもよい。

本発明によるセンサを、気体中の粒子を検出するのに用いてもよい。本発明によるセンサを、液体中の粒子を検出するのに用いてもよい。本発明によるセンサを、気体中の粒子及び液体中の粒子又は気液混合物中の粒子を検出するのに用いてもよい。しかしながら、センサを液体中の粒子を検出するのに用いるとき、必ずしも粒子を焼き払う又は焼き取ることができない。

既知のセンサの場合、センサは、一つの平面に配置されるとともに互いに関与する。本発明のセンサの場合、電極構造が互いに関与する必要がない。その理由は、電極層の間に絶縁層を形成した結果として個別の電極層が互いに離間して形成されるからである。本発明によるセンサの電極層は、互いに接続されず、少なくとも一つの絶縁層によって離間されながら重複して存在する。少なくとも第１の電極層と少なくとも第２の電極層の間に「不連続ループ」が存在する。少なくとも二つの電極層は、互いにより合わされない又は絡み合わない。少なくとも二つの電極層のみを、少なくとも一つの通路に位置した煤粒子によって互いに電気的に接続することができる。

少なくとも三つの形成された電極層によって、粒子の測定中に、例えば、粒子寸法を推定することができる又は粒子寸法を検出することができる。粒子が、重複して配置された二つの電極層のみをブリッジする場合、粒子の寸法は、三つ以上の電極層をブリッジする粒子より小さい。絶縁層の厚さを異なるように形成することによって、粒子の寸法を推定することができる。

他の態様によれば、本発明は、本発明による少なくとも一つのセンサと、少なくとも一つのコントローラ、特に、センサを測定モード及び／又はクリーニングモード及び／又は監視モードで作動させることができるように形成された少なくとも一つの制御回路と、を備えるセンサシステムに関する。

本発明によるセンサ及び／又は本発明によるセンサシステムは、少なくとも一つの補助電極を有してもよい。補助電極と電極層との間及び／又は補助電極とセンサシステムの構成要素、特に、センサハウジングとの間に、測定される粒子をセンサ及び／又はセンサシステムによって電気的に引き付ける又は引き寄せる電位を印加してもよい。好適には、そのような電圧を、少なくとも一つの補助電極と、粒子、特に、煤粒子を少なくとも一つの通路に「引き寄せる」少なくとも一つの電極層と、に印加する。

本発明によるセンサを、好適には、センサハウジングに配置する。センサハウジングは、例えば、細長い管形状を有してもよい。したがって、本発明によるセンサシステムは、センサハウジングを更に備えてもよい。

好適には、センサ及び／又はセンサハウジングのセンサ及び／又はセンサハウジングは、センサ、特に、センサの最上層又は基板から最も離間して配置されたセンサの層が液体の流れの方向に対して斜めに配置されるように形成及び／又は配置される。この場合の流れは、電極層の面に垂直に作用しない。好適には、第１の電極層の面の法線と粒子の流れの方向との間の角度αは、少なくとも１°、好適には、少なくとも１０°、特に好適には、少なくとも３０°である。粒子の流れの方向と、例えば、細長いくぼみの縦軸との間の角度βが２０°と９０°との間にあるセンサの配置も好適である。本実施の形態において、更に容易に検出される粒子は、センサの通路、特に、止まり穴又は細長いくぼみに入り、これによって、感度が増大する。

コントローラ、特に、制御回路を、好適には、センサの電極層が相互接続されるように形成する。センサを測定モード及び／又はクリーニングモード及び／又は監視モードで作動させることができる電極層又は個別の電極層に電圧を印加してもよい。

独立態様によれば、本発明は、本発明によるセンサを制御する方法及び／又は本発明によるセンサシステムに関する。

本発明による方法によって、センサを測定モード及び／又はクリーニングモード及び／又は監視モードの選択に従って作動させることができる。

測定モードにおいて、センサの少なくとも二つの電極層の間の電気抵抗の変化及び／又は電極層の容量の変化を測定することができる。

本発明による方法によって、粒子を、電極層の間の抵抗の測定された変化に基づいて及び／又はインピーダンスの変化の測定によって及び／又は（一つ以上の）電極層の容量の測定によって検出又は測定することができる。好適には、電極層の間の抵抗の変化を測定する。

測定モードにおいて、電気抵抗測定、すなわち、抵抗原理に基づく測定を実行してもよい。これは、二つの電極の間の電気抵抗の測定を伴い、粒子、特に、煤粒子が導電体としての役割を果たす少なくとも二つの電極層をブリッジする場合に電気抵抗が減少する。

原理的には、測定モードにおいて、種々の電圧が電極層に印加され、測定される粒子、特に、煤粒子の種々の特性を検出することができる。例えば、粒子寸法及び／又は粒子径及び／又は電荷及び／又は粒子の分極率を決定することができる。

少なくとも一つの電極層を加熱コイル又は加熱層として用いる又はそれに接続することができる場合、電気抵抗測定は、加熱コイル又は加熱層の作動時点を決定する役割を更に果たすことができる。加熱コイル又は加熱層の作動は、実行されるクリーニングモードに対応する。

好適には、二つの電極層の間の電気抵抗の減少は、粒子、特に、煤粒子が電極（電極層）に堆積したこと又はこれらの間に存在することを表す。電気抵抗が下側しきい値に到達するとすぐに加熱コイル又は加熱層の作動が生じる。換言すれば、粒子が焼き取られる。焼き取られる粒子の個数又は焼き取られる粒子の量が増大するに従って電気抵抗が増大する。焼き取りを、好適には、上限の電気抵抗値が測定されるまでに行う。上限の電気抵抗値の到達は、リジェネレートされる又はクリーンにされたセンサの表示と見なされる。その後、新たな測定サイクルを開始又は実行することができる。

代替的に又は追加的に、電極層の容量の変化を測定することができる。電極層の配置の負荷が増大すると電極層の負荷の増大が生じる。センサの少なくとも一つの通路の粒子、特に、煤粒子の配置によって電荷移動又は誘電率（ε）の変化が生じ、容量（Ｃ）が増大する。原理的には、Ｃ＝（ε×Ａ）／ｄであり、Ａは、電極層の有効電極面積を表し、ｄは、二つの電極層の間の距離を表す。

容量の測定を、例えば、
一定電流に対する電圧の増加率を決定すること及び／又は
電圧を印加するとともに充電電流を決定すること及び／又は
交流電流を印加するとともに電流分布を測定すること及び／又は
ＬＣ発振回路によって共振周波数を決定することによって実行してもよい。

上述したような電極層の容量の変化の測定を、実行されるモニタリングモードと関連して実行してもよい。

ＯＢＤ（自己診断機能）によって、排気ガスに関連する全てのパーツ及び構成要素の機能を点検する必要がある。機能点検は、例えば、自動車を始動させた直後に実行される。

例えば、少なくとも一つの電極層が破壊されることがあり、これによって、有効電極面積Ａが減少する。有効電極面積Ａは容量Ｃに正比例するので、破壊された電極層の測定される容量Ｃは減少する。

モニタリングモードにおいて、代替的に又は追加的に、電極層を導体回路として形成することができる。導体回路を、例えば、要求に応じてスイッチによって閉じることができる閉又は開導体回路として形成してもよい。少なくとも一つの導体回路を形成するために少なくとも一つのスイッチによって電極層を閉じることもでき、試験電流が少なくとも一つの導体回路に流れているか否かをモニタリングモードで点検する。電極層が破損を有する、損傷されている又は破壊されている場合、試験電流が流れない。

独立態様によれば、本発明は、導電性及び／又は分極性粒子を検出するセンサを製造する方法、特に、上述したような本発明によるセンサを製造する方法に関する。

方法は、少なくとも第１の電極層及び第２の電極層並びに第１の電極層と第２の電極層との間に配置された少なくとも一つの絶縁層を有する積層を製造し、その後、第１の電極層及び絶縁層に亘って延在する少なくとも一つの通路を積層に形成し、通路の底部を第２の電極層の一部によって形成する。

方法は、特に細長いくぼみの形状の少なくとも一つの通路をこの積層に形成するために、少なくとも第１の電極層及び第２の電極層並びに少なくとも一つの絶縁層を備える積層を製造するというアイデアに基づく。通路は、検出する粒子、特に、煤粒子の第２の電極へのアクセスとしての役割を果たす。

積層及び／又は積層の個別の層の製造は、薄膜技術、厚膜技術又はこれらの技術の組合せによって行ってもよい。適用される薄膜技術の一部として、好適には、蒸着処理又は陰極スパッタリング処理を選択してもよい。厚膜技術の一部として、特に、スクリーン印刷処理が考えられる。

絶縁層から見て外方に向いた第１の電極層の側に形成された少なくとも一つの絶縁層及び／又は少なくとも一つの被覆層を、化学蒸着（ＣＶＤ）処理又はプラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）処理によって形成してもよい。

少なくとも一つの絶縁層を、第２の電極層を側面に沿って包囲するように製造してもよい。同様に、選択的に存在する被覆層を、選択的に存在する被覆層が第１の電極層及び／又は絶縁層及び／又は第２の電極層を側面に沿って包囲するように製造してもよい。したがって、少なくとも一つの絶縁層及び少なくとも一つの被覆層は、追加の側面に沿った包囲を形成してもよい。

通路を、例えば、止まり穴又は細長いくぼみとして形成してもよく、少なくとも一つの止まり穴又は止まり穴の小部分及び／又は少なくとも一つの細長いくぼみ又は細長いくぼみの小部分を、少なくとも一つの除去又はエッチング処理、特に、プラズマイオンエッチング処理によって又はエッチング若しくは除去する積層の層に適合される複数の連続的に実行される除去若しくはエッチング処理によって積層に形成する。

換言すれば、例えば、貫通、エッチング又は除去される各層に対して当該層に対する最適な処理を用いるとともに連続的に実行される複数のエッチング又は除去ステップを実行して止まり穴又は細長いくぼみを積層に形成してもよい。

止まり穴、止まり穴の小部分、細長いくぼみ又は細長いくぼみの小部分を液相又は気相からの化学的エッチング処理において作ることも考えられる。第１の電極層は、好適には、比較的エッチングが容易な金属、特に、プラチナ層から構成される。

本発明による方法の一つのあり得る実施の形態において、第２の電極層が少なくとも第１の電極層及び少なくとも一つの絶縁層よりエッチング耐性が強い材料から製造される場合には、エッチング処理を第２の電極層で停止することができる。積層又はセンサが追加の被覆層を備える場合、第２の電極層は、この被覆層よりエッチング耐性が強い材料を含む。例えば、第２の電極層は、プラチナ−チタン合金（Ｐｔ／Ｔｉ）から製造される。第２の電極層を金属酸化物を含む層から構成することも考えられる。

本発明による方法の別の実施の形態において、少なくとも一つの絶縁層を、エッチング処理停止層として形成し、別のステップにおいて、止まり穴の小部分又は細長いくぼみの小部分を、少なくとも一つの絶縁層の相変化を伴う調整処理又は調整ステップによって少なくとも一つの絶縁層に形成することができる。

本発明による方法の別の実施の形態において、少なくとも一つの通路を、止まり穴及び／又は細長いくぼみとして形成し、少なくとも一つの止まり穴又は止まり穴の小部分及び／又は少なくとも一つの細長いくぼみ又は細長いくぼみの小部分を、電磁波又は荷電粒子（電子）を照射する工程によって積層に形成し、照射源及び／又は波長及び／又は照射のパルス周波数を、加工される積層の層に適合させることができる。

好適には、少なくとも一つの通路を、止まり穴及び／又は細長いくぼみとして形成し、少なくとも一つの止まり穴又は止まり穴の小部分及び／又は少なくとも一つの細長いくぼみ又は細長いくぼみの小部分を、レーザ加工処理、特に、超短パルスレーザによって積層に形成し、レーザ源及び／又は波長及び／又はレーザのパルス周波数及び／又は荷電粒子のエネルギー及び／又は過電流審の種類を、加工される積層の層に適合させる。特に好適には、超短パルスレーザをフェムトレーザ又はピコレーザとする。

止まり穴又は細長いくぼみとして形成される通路を形成するための一つの実現は、レーザによる積層の部分的な除去である。材料を除去するのに適するように作られた種々の波長及び／又はパルス周波数を有するレーザ源を用いることができる。そのような手順は、除去される層の材料を適合させることによって個別のレーザ加工ステップを迅速に実行して通路及び／又は止まり穴及び／又は細長いくぼみの全体に亘る向上した形成を行うことできるという利点を有する。超短パルスレーザの使用が特に有利であることが判明している。

しかしながら、電磁放射の他に荷電粒子又は非荷電粒子を電極層及び／又は絶縁層の除去に用いることもできる。したがって、電子ビーム以外の他の荷電粒子又は非荷電粒子をアブレーションに用いることもできる。これを、転写される構造情報を含むマスクと共に又は当該マスクなしで実行することができる。

本発明による方法の別の実施の形態において、積層を製造する際に、少なくとも一つの絶縁層を、特に、スクリーン印刷処理、スプレー吹付処理、浸漬処理又はスピンコーティング処理によって二つの電極領域の間において表面領域全体に形成し、方法の次のステップにおいて、絶縁層の少なくとも一部を、特に、少なくとも一つの通路が形成されるような構造的な溶解、エッチング又は燃焼によって除去することができる。

そのような方法は、ロスト金型原理に対応する。したがって、特に熱的に安定な材料の場合において、ロスト金型原理による構造化を実行することができる。ロスト金型は、第１の電極層から第２の電極層までの通路を形成する役割を果たす。少なくとも一つの絶縁層又は絶縁層は、熱的に安定した材料により電極層間に形成され、この絶縁層の一部は、好適には、第１の電極層を設けた後の溶解、エッチング又は焼き取りによって除去される。この結果、絶縁層の上に配置された電極層も除去される。被覆層が形成される場合、絶縁層の除去された部分の上に位置する被覆層の部分も絶縁層の部分の溶解、エッチング又は焼き取りによって除去される。

好適には、通路及び／又は止まり穴及び／又は細長いくぼみを積層に形成した後、少なくとも一つの不活性の多孔質フィルタ層を被覆層に設ける。不活性の多孔質フィルタ層は、例えば、酸化アルミニウム発泡体によって形成される。これは、少なくとも一つの通路の上、少なくとも一つの止まり穴の上又は少なくとも一つの細長いくぼみの上に形成される。

別の独立態様において、本発明は、導電性及び／又は分極性粒子を検出するセンサ、特に、請求項２１〜２７のいずれか一項に記載したセンサを製造する方法に関する。

少なくとも第１の電極層及び第２の電極層並びに第１の電極層と第２の電極層との間に配置された少なくとも一つの絶縁層を有する積層を製造し、絶縁層及び第１の電極層を、多孔質層として形成する。第１の電極層及び絶縁層の細孔は、第１の電極層の少なくとも一つの細孔及び絶縁層の少なくとも一つの細孔が所定の重複位置に配置されて第２の電極層への通路が形成されるように設定される。

センサが被覆層を有する場合、この被覆層は、所定の細孔寸法を有する多孔性の第１の電極層にも設けられ、被覆層の少なくとも一つの細孔は、被覆層から第２の電極層までの少なくとも一つの通路が形成されるように第１の電極層の細孔の上、少なくとも第２の絶縁層の細孔の上、少なくとも第３の電極層の細孔の上及び第１の絶縁層の細孔の上の所定の位置に少なくとも配置される。最終的に不活性の多孔質フィルタ層を被覆層に設けてもよい。

別の独立態様において、導電性及び／又は分極性粒子を検出するセンサ、特に、請求項１〜２７のいずれか一項に記載のセンサを製造する方法であって、少なくとも第１の電極層及び第２の電極層並びに第１の電極層と第２の電極層との間に配置された少なくとも一つの絶縁層を有する積層を製造し、構成される絶縁層及び第１の電極層を、個別の層を重複するように設けて構成した結果として第２の電極層への少なくとも一つの通路を形成するようにリフトオフ処理及び／又はインクジェット処理及び／又はスタンピング処理によって形成する。

換言すれば、少なくとも一つの絶縁層及び／又は少なくとも第１の電極層の形成中に既に、開口又はクリアランスを有する構造が形成され、少なくとも所定の重複位置に配置された複数の開口が、第２の電極層への少なくとも一つの通路を形成する。センサが被覆層を有する場合、この被覆層を、第１の電極層に対して既に構成された形態に設けてもよい。

導電性及び／又は分極性粒子を検出するセンサを製造する上述した工程の全ての場合において、電気的接続領域を第１の電極層及び第２の電極層に形成する必要がある。これは、第１の電極層及び第２の電極層の一部が各電極層の上に配置されたセンサ層に存在しないようにすることによって実現される。これは、各電極層の上に配置されたセンサ層を除去及び／又はエッチング及び／又はレーザ処理することによって形成した電気的接続領域によって生じる。電気的接続領域が個別のセンサ層の形成中に既に存在しなくなるように絶縁層及び／又は電極層及び／又は（一つ以上の）被覆層を構造化して設けることも考えられる。

代替的に又は追加的に、センサの積層の少なくとも絶縁層、好適には、全ての層を、ＨＴＣＣ（高温共焼成セラミックス）処理によって形成する。絶縁層は、粉末、例えば、セラミック粉末、金属粉末、酸化アルミニウム粉末及びガラス粉末並びに均質液体を共に形成する所定の量の結合剤及び溶剤を混合することによって形成される。この液体は、グリーンシートを形成するためにフィルムストリップに塗布される。その後、グリーンシートを乾燥する。乾燥したグリーンシートを切断及び／又は抜き打ち及び／又は成形してもよい、特に、乾燥したグリーンシートに開口を設けてもよい。その後、別の処理のために、グリーンシートを、例えば、巻き取るとともに運び出す。

電極層を、例えば、印刷、特に、スクリーン印刷又はステンシル印刷により金属ペーストからグリーンシートの上に形成してもよい。代替的に、金属薄膜を形成するとともに対応するように予め構造化してもよい。

種々の基板、電極及び絶縁層が形成されると、グリーンシートが所望の順序で配置され、重複するように正確に位置決めされ、押圧され、かつ、熱処理によって互いに接合される。結合剤を有機性又は無機性にしてもよく、熱処理の間に、結合剤は、安定材料に変わる、燃焼する又は蒸発する。粒子は、熱処理中の溶融及び／又は焼結によって互いに強固に結合する。このようにして、センサの３次元構造が形成又は製造される。

本発明の別の実施の形態において、電気的接続領域が他のセンサ層によって被覆されないように積層の製造の際に電気的接続領域がステンシルによって被覆されることも考えられる。

本発明を、添付図面を参照しながら例示的な実施の形態に基づいて後に更に詳しく説明する。

導電性及び／又は分極性粒子を検出するセンサの個別の実施の形態の断面図を示す。 導電性及び／又は分極性粒子を検出するセンサの個別の実施の形態の断面図を示す。 導電性及び／又は分極性粒子を検出するセンサの個別の実施の形態の断面図を示す。 本発明によるセンサの斜視図を示す。 第２の電極層のあり得る形状を示す。 導電性及び／又は分極性粒子を検出するセンサの別の実施の形態の断面図を示す。 少なくとも三つの電極層を備える、導電性及び／又は分極性粒子を検出するセンサの別の実施の形態の断面図を示す。 開口の個別の実施の形態を示す。 開口の個別の実施の形態を示す。 開口の個別の実施の形態を示す。 開口の個別の実施の形態を示す。 開口の個別の実施の形態を示す。 開口の個別の実施の形態を示す。 流体中のセンサのあり得る配置を示す。 流体中のセンサのあり得る配置を示す。 通路の断面又は断面形状を示す。 通路の断面又は断面形状を示す。 絶縁層又はセットバック絶縁層の一部断面図を示す。 本発明によるセンサの個別の実施の形態の分解図を示す。 本発明によるセンサの個別の実施の形態の分解図を示す。 本発明によるセンサの個別の実施の形態の分解図を示す。 本発明によるセンサの個別の実施の形態の分解図を示す。

以下、同一のパーツ及び同じように作用するパーツに対して同一の参照番号を用いる。

図１ａは、導電性及び／又は分極性粒子、特に、煤粒子を検出するセンサ１０の断面図を示す。センサ１０は、基板１１と、第１の電極層１２と、基板１１と第１の電極層１２との間に配置された第２の電極層１３と、を備える。第１の電極層１２と第２の電極層１３との間に絶縁層１４が形成される。少なくとも一つの開口が第１の電極層１２及び絶縁層１４に形成され、第１の電極層１２の開口１５及び絶縁層１４の開口１６が、第２の電極層１３に対する通路１７を形成するように重複して配置される。

高温用途のために、基板１１は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、チタン酸塩又はステアタイトから形成される。

第２の電極層１３は、結合剤層１８によって基板１１に間接的に接続される。結合剤層１８を、例えば、非常に薄く形成した酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）又は二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）としてもよい。

例示的な実施の形態において、第１の電極層１２は、プラチナ層によって形成される。図示した例において、第２の電極層１３は、プラチナ−チタン合金（Ｐｔ−Ｔｉ）によって構成される。第２の電極層１３のプラチナ−チタン合金を、電極層１２よりエッチング耐性の強い層とする。

第１の電極層１２と第２の電極層１３との間の距離は、絶縁層１４の厚さｄによって形成される。絶縁層の厚さｄを、０．５μｍ〜５０μｍとしてもよい。本実施の形態において、絶縁層の厚さｄを１０μｍとする。本発明によるセンサ１０の感度を、第１の電極層１２と第２の電極層１３との間の距離を減少させることによって、したがって、絶縁層１４の厚さｄを減少させることによって増大させることができる。

絶縁層１４は、第２の電極層１３が側面に沿って包囲されるとともに絶縁されるように第２の電極層１３の示した側面１９を被覆する。

通路１７は、止まり穴として形成され、第２の電極層１３の一部は、止まり穴の底部２８として形成される。止まり穴又は通路１７は、絶縁層１４の上及び第１の電極層１３の上に延在する。換言すれば、通路１７は、重複して配置された開口１５，１６によって形成される。図示した実施の形態において、開口１５，１６は、周辺に形成されない。

煤粒子３０は通路１７に入ることができる。図１ａにおいて、粒子３０は、止まり穴の底部２８、したがって、第２の電極層１３の側３１に存在する。しかしながら、粒子３０は、開口１５の境界となる周辺領域３２の第１の電極層１２に接触しない。粒子３０が底部２８に堆積されるとともに側部３１の第２の電極層１３に接触した結果、電気抵抗が減少する。このような抵抗の降下は、粒子の堆積量の基準として用いられる。抵抗に関する予め規定されたしきい値に到達すると、堆積された粒子３０を燃焼するとともに燃焼して粒子３０をなくした後にセンサ１０が次の検出サイクルで導電性及び／又は分極性粒子を検出できるようにセンサ１０が加熱される。

図１ｂは、導電性及び／又は分極性粒子、特に、煤粒子を検出するセンサ１０の断面図を同様に示す。第１の電極層１２と、基板１１と第１の電極層１２との間に配置された第２の電極層１３とを同様に示す。絶縁層１４は、第１の電極層１２と第２の電極層１３との間に形成される。開口１５，１６の特性及び設計については、図１ａによる実施の形態に関連する説明を参照されたい。

例えば、セラミック及び／又はガラス及び／又は金属酸化物から形成された被覆層２１は、第１の絶縁層１４から見て外方に向いた第１の電極層１２の側２０に形成される。被覆層２１は、第１の電極層１２の側面２２、絶縁層１４の側面２３及び第２の電極層１３の側面１９を包囲する。被覆層２１は、第１の絶縁層１２、第２の絶縁層１３及び絶縁層１４が側面に沿って絶縁されるように側面１９，２２，２３を被覆する。被覆層２１は、第１の電極層１２の側２０に形成される上部２４と、センサ１０の側面に沿った絶縁を行く側部２５と、を備える。

図１ｃは、導電性及び／又は分極性粒子、特に、煤粒子を検出するセンサ１０の断面図を示す。センサ１０は、基板１１と、第１の電極層１２と、基板１１と第１の電極層１２との間に配置された第２の電極層１３と、を備える。第１の電極層１２と第２の電極層１３との間に絶縁層１４が形成される。少なくとも一つの開口が第１の電極層１２及び絶縁層１４に形成され、第１の電極層１２の開口１５及び絶縁層１４の開口１６が、第２の電極層１３に対する通路１７を形成するように重複して配置される。

高温用途のために、基板１１は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、チタン酸塩又はステアタイトから形成される。

第２の電極層１３は、結合剤層１８によって基板１１に間接的に接続される。結合剤層１８を、例えば、非常に薄く形成した酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）又は二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）としてもよい。

例示的な実施の形態において、第１の電極層１２は、プラチナ層によって形成される。図示した例において、第２の電極層１３は、プラチナ−チタン合金（Ｐｔ−Ｔｉ）によって構成される。第２の電極層１３のプラチナ−チタン合金を、電極層１２よりエッチング耐性の強い層とする。

絶縁層１４は、高い絶縁抵抗を有する熱安定材料から構成される。例えば、絶縁層１４を、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）又はガラスから形成してもよい。

第１の電極層１２と第２の電極層１３との間の距離は、絶縁層１４の厚さｄによって形成される。絶縁層の厚さｄを、０．５μｍ〜５０μｍとしてもよい。本実施の形態において、絶縁層の厚さｄを１０μｍとする。本発明によるセンサ１０の感度を、第１の電極層１２と第２の電極層１３との間の距離を減少させることによって、したがって、絶縁層１４の厚さｄを減少させることによって増大させることができる。

例えば、セラミック及び／又はガラス及び／又は金属酸化物から形成された被覆層２１は、第１の絶縁層１４から見て外方に向いた第１の電極層１２の側２０に形成される。被覆層２１は、第１の電極層１２の側面２２、絶縁層１４の側面２３及び第２の電極層１３の側面１９を包囲する。被覆層２１は、第１の絶縁層１２、第２の絶縁層１３及び絶縁層１４が側面に沿って絶縁されるように側面１９，２２，２３を被覆する。被覆層２１は、第１の電極層１２の側２０に形成される上部２４と、センサ１０の側面に沿った絶縁を行く側部２５と、を備える。

本発明の別の実施の形態において、被覆層２１が基板１１も側面に沿って包囲することも考えられる。

第１の電極層１２から見て外方に向いた被覆層２１の側２６に多孔質フィルタ層２７が形成される。センサ１０の感度は、導電性及び／又は分極性粒子を検出する媒体に向いたこの不活性の多孔質フィルタ又は保護層２７が形成された結果として増大する。その理由は、測定又は検出を妨害しうる大きな粒子又は構成物質を第１の電極層１２及び第２の電極層１３から離れた状態にするからである。通路１７が多孔質フィルタ層２７によって被覆されるので、粒子が多孔質フィルタ層２７の細孔を突き抜けうるが、突き抜けた大きな粒子によって生じる短絡を多孔質フィルタ層２７の結果として回避することができる。

通路１７は、止まり穴として形成され、第２の電極層１３の一部は、止まり穴の底部２８として形成される。止まり穴又は通路１７は、絶縁層１４の上、第１の電極層の上及び被覆層２１の上に延在する。このために、被覆層２１も開口２９を有する。換言すれば、通路１７は、重複して配置された開口２９，１５，１６によって形成される。

個別の層の材料の選択及び個別の層の互いの絶縁の結果として、図示したセンサ１０は、最大で８５０℃までの高温用途に適する。したがって、センサ１０を、内燃機関の排ガス流の煤粒子センサとして用いることができる。

煤粒子３０は、多孔質フィルタ層２７を突き抜けた後に通路１７に入ることができる。図１ｃにおいて、粒子３０は、止まり穴の底部２８に存在し、その結果、第２の電極層１３の側３１に存在する。しかしながら、粒子は、開口１５の境界となる周辺領域３２の第１の電極層１２に接触しない。粒子３０が底部２８に堆積されて側３１の第２の電極１３に接触した結果として、電気抵抗が減少する。このような抵抗の降下は、粒子の蓄積量の基準として用いられる。抵抗に関する予め規定されたしきい値に到達すると、堆積された粒子３０を燃焼するとともに燃焼して粒子３０をなくした後にセンサ１０が次の検出サイクルで導電性及び／又は分極性粒子を検出できるようにセンサ１０が加熱される。

図２は、センサ１０の斜視図を示す。センサは、九つの通路１７を有する。更に良く示すために、多孔質フィルタ層２７を図２に示さない。被覆層２１の上部２４及び被覆層２１の側部２５を見ることができる。通路１７の底部２８は、第２の電極層１３の一部によって形成される。九つの通路１７は、正方形断面を有し、正方形断面は、１５×１５μｍ^２〜５０×５０μｍ^２の表面領域を有することができる。

第１の電極層１２は、電気的接続領域３３を有する。同様に、第２の電極層１３は、電気的接続領域３４を有する。二つの電気的接続領域３３，３４は、電極層１２，１３の上にそれぞれ配置されたセンサ層を有しない。電気的接続領域３３，３４を、（図示しない）端子パッドに接続する又は接続することができる。

第２の電極層１３は、電極層１３の上に配置されたセンサ層を有しない追加の電気的接続領域３５を有する。この追加の電気的接続領域３５を追加の端子パッドに接続してもよい。追加の電気的接続領域３５は、第２の電極層１３を加熱コイル、温度検知層又はシールド電極として用いることができるようにする必要がある。電気的接続領域３４，３５の接続の割当て（図３参照）に応じて、第２の電極層１３は、粒子３０を加熱して燃焼することができる又は粒子３０を検出することができる。

電極層、ここでは、第２の電極層１３を加熱コイル及び／又は温度検知層及び／又はシールド電極として用いることができるようにするために、第２の電極層１３は、少数のストリップ導電ループ３６を有する。

図４において、あり得るセンサ１０の別の実施の形態を示す。第１の電極層１２及び絶縁層１４はそれぞれ多孔質のものとして形成され、第１の電極層１２の少なくとも一つの開口１５及び絶縁層１４の少なくとも一つの開口１６はそれぞれ少なくとも一つの細孔として形成され、絶縁層１４の細孔４１及び第１の電極層１２の細孔４０は、第２の電極層１３への少なくとも一つの通路１７を形成するように少なくとも所定の重複部に配置される。換言すれば、通路の有効な又は次の構造化を省略することができ、第１の電極層１２及び絶縁層１４は、測定される媒体を通過させるものとして形成される。通路１７を、図４において垂直方向の矢印によって示す。

通路１７を、二つの層１２，１４の多孔質又は粒状構造によって形成してもよい。第１の電極層１２及び絶縁層１４を、個別の粒子を互いに焼結することによって製造することができ、個別の粒子を互いに焼結する間に、測定される媒体に対する細孔４０，４１又は空所が形成される。したがって、測定又は検出される粒子３０が第２の電極層１３にアクセスすることができる通路１７を形成する必要があり、通路１７は、第１の電極層１２の細孔４０と絶縁層１４の細孔４１の重複配置の結果として絶縁層１４から見て外方に向いた第１の電極層１２の側２０から絶縁層１４に向いた第２の電極層１３の側３１まで延在する。

図示した例において、第２の電極層１３は、多孔質絶縁層１４により側面１９が完全に包囲される。したがって、第２の電極層１３の側３１及び側面１９は、多孔質絶縁層１４によって被覆される。それに対し、多孔質の第１の電極層１２は、多孔質絶縁層１４の側面２３及び第２の電極層１３から見て外方に向いた側３７を包囲する。したがって、絶縁層１４の側３７及び側面２３は、第１の電極層１２によって被覆される。

このセンサ１０が被覆層を有する場合、この被覆層を、被覆層の細孔、第１の電極層１２の細孔４０及び絶縁層１４の細孔４１が第２の電極層１３への通路１７を形成するように形成することもできる。

図５において、導電性粒子及び／又は分極性粒子を検出する、特に、煤粒子を検出するセンサ１０の断面を示す。センサ１０を、原理的には、気体中又は液体中の粒子を検出するのに用いることができる。センサ１０は、基板１１と、第１の電極層１２と、基板１１と第１の電極層１２との間に配置された第２の電極層１３と、第１の電極層１２と第２の電極層１３との間に配置された第１の絶縁層１４と、を備える。

第１の絶縁層１４と第１の電極層１２との間に少なくとも第３の電極層５０が形成され、第３の電極層５０と第１の電極層１２との間に少なくとも第２の絶縁層６０が形成される。

したがって、図５のセンサ１０によれば、少なくとも三つの電極層１２，１３，５０及び少なくとも二つの絶縁層１４，６０が形成される。この場合、第１の電極層１２は、基板１１から最も離間して配置された電極層である。それに対し、第２の電極層１３は、基板１１に直接的に接続される。第２の電極層１３を、好適には、結合剤層を介して基板１１に間接的に接続することができる。

図５による実施の形態において、第４の電極層５１及び第３の絶縁層６１も形成される。その結果、センサ１０は、全部で四つの電極、具体的には、第１の電極層１２と、第２の電極層１３と、第３の電極層５０と、第４の電極層５１と、を備える。電極層（１２，１３，５０，５１）の間に絶縁層がそれぞれ形成され、具体的には、第１の絶縁層１４と、第２の絶縁層６０と、第３の絶縁層６１と、が形成される。センサ１０は、基板１１から見て外方に向いて配置された第１の電極層１２の側に配置された被覆層２１も備える。

少なくとも一つの開口１５，１６，７０，７１，７２，７３は、第１の電極層１２、第３の絶縁層６１、第４の電極層５１、第２の絶縁層６０、第３の電極層５０及び第１の絶縁層１４にそれぞれ形成される。被覆層２１も開口２９を有する。第１の電極層１２の開口１５、第３の絶縁層６１の開口７３、第４の電極層５１の開口７２、第２の絶縁層６０の開口７１、第３の電極層５０の開口７０及び第１の絶縁層１４の開口１６は、第２の電極層１３への少なくとも一つの通路１７を形成するように少なくとも所定の重複部に配置される。

電極層１２，１３，５０，５１の間の距離は、絶縁層１４，１６，６１の厚さによって形成される。絶縁層１４，６０，６１の厚さを０．１μｍ〜５０μｍとしてもよい。本発明によるセンサ１０の感度を、電極層１２，１３，５０，５１の間の距離を減少させることによって、したがって、絶縁層１４，６０，６１の厚さを減少させることによって増大させることができる。

通路１７は、止まり穴として形成され、第２の電極層１３の一部は、止まり穴の底部２８として形成される。止まり穴又は通路１７は、第１の絶縁層１４の上、第３の電極層５０の上、第２の絶縁層６０の上、第４の電極層５１の上、第３の絶縁層６１の上、第１の電極層１２の上及び被覆層２１の上に延在する。換言すれば、通路１７は、互いに重複して配置された開口１６，７０，７１，７２，７３，１５，２９によって形成される。図示した実施の形態において、開口１６，７０，７１，７２，７３，１５，２９は、周辺に形成されない。通路１７の斜視断面を示す。

例えば、小さい煤粒子３０は通路１７に入ることができる。図５において、粒子３０は、止まり穴の底部２８、したがって、第２の電極層１３の側３１に存在する。粒子３０は、第３の電極層５０にも接触する。粒子の決定を抵抗原理に基づいて行う場合、第２の電極層１３と第３の電極層５０との間の抵抗を測定し、この抵抗は、粒子３０が二つの電極層１３，５０をブリッジする場合に減少する。粒子３０の寸法は、比較的小さい。

煤粒子３０’も通路１７に入る。粒子３０’は、止まり穴の底部２８、したがって、第２の電極層の側３１に存在する。粒子３０’は、第３の電極層５０、第４の電極層５１及び第１の電極層１２にも接触する。その結果、粒子３０’は、複数の電極層、図示した例における電極層１２，１３，５０及び５１の全てをブリッジし、その結果、粒子３０’は、粒子３０より大きい粒子として検出される。

電極層１２，１３，５０，５１に異なる電圧を印加することによって、（煤）粒子の直径及び／又は寸法及び／又は（煤）粒子の帯電及び／又は（煤）粒子の分極率のような異なる粒子特性、特に、異なる煤特性を測定することができる。

開口８０の種々の実施の形態を図６ａ〜６ｆに示す。開口８０を絶縁層１４，６０，６１と電極層１２，５０，５１の両方に形成してもよい。したがって、図示した開口８０を、第１の電極層１２の開口１５、第１の絶縁層１４の開口１６、第３の電極層５０の開口７０、第２の絶縁層６０の開口７１、第４の電極層５１の開口７２及び第３の絶縁層６１の開口７３の配置としてもよい。

好適には、センサ１０の積層の開口８０は同様に形成される。個別の層１２，１４，２１，５０，５１，６０，６１は、開口１５，１６，２９，７０，７１，７２，７３が通路１７を形成するように互いに重複して配置される。図６ａ〜６ｄに示す開口の結果として、細長いくぼみ１７’、１７”がそれぞれ形成される。

図６ａにおいて、線形開口８０が形成され、開口８０は、互いに平行に形成され、全てが同一の主方向を指し示す。

図６ｂにおいて、センサ１０の層は、第１の部分４５及び第２の部分４６に細分される。図示した開口８０，８０’の全ては、線状のクリアランスとして形成され、第１の部分４５の開口８０は、互いに平行に形成され、第２の部分４６の開口８０’は、互いに平行に形成される。第１の部分４５の開口８０は、水平方向に又はセンサ層の幅ｂに平行に延在し、それに対し、第２の部分４６の開口８０’は、垂直方向に又はセンサ層の長さｌに平行に延在する。第２の部分４６の開口８０’は、第１の部分４５の開口８０に対して垂直方向に延在する。

図６ｃにおいて、同様に、複数の開口８０，８０’、８０”を、細長いクリアランスの形態で示す。中央部分４７において、垂直方向に延在する複数の線形開口８０’を示し、図示した例において、センサ層の長さｌに平行な八つの開口が形成される。この場合、第１の開口８０”は、中央部分４７の開口８０’に平行に形成される。さらに、開口８０は、開口８０’，８０”に垂直に形成される。開口８０”は、あり得る最大数の開口８０をセンサ１０の層に形成できるようにするために異なる長さを有する。

図６ｄにおいて、細長い貫通開口８０を有するセンサ層を示し、開口８０は、曲折して延在する。

図６ｅにおいて、複数の垂直方向に延在する開口８０’及び複数の水平方向に延在する開口８０を有する別のセンサ層を示す。垂直開口８０’及び水平開口８０は、グリッド構造を形成する。

矩形グリッド構造の他に、他の角度配置を形成することもでき、グリッド又はネットワーク構造が円形、丸形又は長円形を有する配置を形成することもできる。さらに、規則的、周期的又は不規則的とすることができる構造の対応する組合せを形成することもできる。

図６ｆにおいて、細長い貫通開口８０を有するセンサ層を示し、開口８０は、螺旋状に延在する。矩形配置の他に、円形配置、長円形配置又はその組合せを形成することもできる。

各々の場合において、図６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ又は６ｆの実施の形態による開口８０，８０’、８０”を有する複数の層は、細長いくぼみ１７，１７”の形態の通路がセンサに形成されるように互いに重複して配置される。

図７ａに示すように、センサ１０は、粒子の流れの方向ａが電極層の面（ｘ，ｙ）に垂直にならないように流体に導入される。第１の電極層の面（ｘ，ｙ）の法線（ｚ）と粒子の流れ方向との間の角度αは、この場合、少なくとも１°であり、好適には、少なくとも１０°であり、特に好適には、少なくとも３０°である。その結果、粒子は、更に容易に細長いくぼみ１７’、１７”に案内され、電極層１２，５０，５１の開口の壁部に更に容易に案内される。

図７ｂにおいて、センサ１０は、粒子の流れ方向ａと細長いくぼみの縦軸ｘとの間の角度βが２０°と９０°との間となるように流体に導入される。

図８ａ及び図８ｂにおいて、センサ１０に対して垂直にとった断面、すなわち、最上の絶縁又は被覆層２１から基板１１までの断面をそれぞれ示す。図８ａ及び図８ｂのセンサ１０は、四つの電極層を有し、具体的には、第１の電極層１２と、第２の電極層１３と、第３の電極層５０と、第４の電極層５１と、を有する。三つの絶縁層、具体的には、第１の絶縁層１４と、第２の絶縁層６０と、第３の絶縁層６１と、が形成される。

図８ａによるセンサ１０において、細長いくぼみ１７’，１７”の形状の二つの通路の断面形状を示す。左側の通路１７’は、Ｖ形状断面又はＶ断面形状を有する。それに対し、右側の通路１７”は、Ｕ形状断面又はＵ断面形状を有する。開口の寸法又は開口の断面は、開口２１から第２の電極層１３の方向に向かうに従って減少する。開口２９，１５，７３，７２，７１，７０，１６の断面は、開口２９の最初の断面から最下の断面開口１６の方向に向かうに従って著しく小さくなる。

Ｖ断面形状又はＵ断面形状によって、円形粒子の測定が向上する。

図８ｂにおいて、通路１７’，１７”が異なる幅を有することができることも示す。左側の通路１７’は、幅Ｂ１を有する。図示した右側の通路１７”は、幅Ｂ２を有する。Ｂ１はＢ２より大きい。異なる幅を有する通路１７’，１７”を形成した結果、粒子３０の寸法特有の測定を行うことができる。

図９において、絶縁層１４，２１，６０，６１のアンダーカット又は絶縁層１４，２１，６０，６１のセットバックを断面で示す。円形粒子の場合において、平らな又は平坦な通路平面の形成は好ましくない。円形粒子の測定を、アンダーカット絶縁層又はセットバック絶縁層の形成によって向上させることができる。

図示した左側の通路１７’は、第１の絶縁層１４と、第２の絶縁層６０と、第３の絶縁層６１と、絶縁層としての役割も果たす被覆層２１と、を有する。絶縁層１４，６０，６１，２１は、アンダーカット又はクリアランス９０を有する。したがって、絶縁層１４，６０，６１，２１の開口１６，７１，７３，２９の寸法は、絶縁層１４，６０，６１，２１の上及び下にそれぞれ形成された電極層１２，５０，５１の開口７０，７２，１５より大きい。

これは、右側に示す通路１７”についてもあてはまる。この場合、絶縁層１４，６０，６１，２１は、電極層５０，５１，２１に対するセットバックとして形成される。絶縁層１４の開口１６、絶縁層６０の開口７１又は絶縁層６１の開口７３は、各絶縁層の上に配置された電極層５０、電極層５１又は電極層１２に形成された開口７０、開口７２又は開口１５より大きくなるように形成される。右側の通路１７”の断面形状がＶ形状であるとともに層２１，１２，６１，５１，６０，５０，１４の全ての開口が基板１１の方向に向かうに従って小さくなるので、絶縁層１４，６０，６１，２１の開口１６，７１，７３，２９は、一致する寸法ではない。

図５、図８ａ、図８ｂ及び図９に示すセンサ１０については二つの最上の電極層のみが通路内でアクセス可能とすればよいことに留意されたい。換言すれば、好適には本発明による方法において、最上の電極層１２，５１に対してのみ形成した通路１７，１７’、１７”をセンサセンサ１０に形成してもよい。

センサ１０が複数の通路１７，１７’，１７”を備えることもでき、少なくとも最初の通路のみが第４の電極層５１に到達する。第４の電極層５１又は第２の絶縁層６０は、形成されたこの通路の底部を形成する。

第２の通路は、第３の電極５０に到達する。第３の電極５０又は第１の絶縁層１４は、形成された通路の底部を形成する。第３の通路は、第２の電極層１３に到達する。第２の電極層１３は、形成された通路の底部を形成する。

本実施の形態を、図５、図８ａ、図８ｂ及び図９に示すセンサ１０の形態に依存することなく実施することができる又は形成することができる。

図１０ａ〜１０ｄの分解組立図は、複数の開口をセンサ１０の複数の層に形成できることを示し、層は、通路１７，１７’、１７”を形成できるようにするために開口が重複して形成されるように重複して配置される。

図示したセンサ１０は、基板１１と、その上に配置された第２の電極層１３と、第１の電極層１２と、第１の電極層１２と第２の電極層１３との間に配置された第１の絶縁層と、を備える。第１の被覆層２１及び第２の被覆層４２が第１の電極層１２の上に形成される。第１の電極層１３は、通路を形成するための開口の配置を有しない（図１０ａ参照）。

ギャップ９５が第２の電極層１３内に形成される。第１の絶縁層１４が、第１の絶縁層１４の開口１６がギャップ９５の上に配置されないように第２の電極層１３の上に配置される。

それに対し、第１の電極層１２は、第１の電極層１２の開口１５が第１の絶縁層１４の開口１６の上に配置されるように配置される。第１の電極層１２の開口１５及び第１の絶縁層１４の開口１６によって通路１８が形成され、第１の電極層１３の側３１は、通路、特に、止まり穴及び／又は細長いくぼみ１７’，１７”の底部２８としての役割を果たす。

図１０ｂにおいて、開口１５，１６の相対的な配置を分解組立図において示す。開口１５を有する第１の部分４５及び開口１６を有する第２の部分４６が第１の絶縁層１４と第１の電極層１２の両方に形成されることがわかる。重複するように配置された開口１５，１６は、止まり穴状の通路１７を形成する。

図１０ｃにおいても、第１の部分４５及び第２の部分４６が第１の絶縁層１４及び第１の電極層１２に形成される。細長い開口１５，１６が部分４５，４６にそれぞれ形成され、細長い開口１５，１６は同一方向に向く。

図１０ｄの表示によれば、細長い開口１５，１６を図１０ｃに示す向きに対して垂直に整列させることもできる。

（図１ａ〜１ｃ、図４、図５、図８ａ，８ｂ及び図９に）示すセンサ１０の一部のみを詳細なものとして示すことに留意されたい。粒子の測定は、好適には、通路１７，１７’，１７”で行われ、センサの側端／側面及びセンサ層の側面／側端で行われない。

本発明の別の実施の形態において、図示したセンサ１０の全てが上側絶縁層／被覆層２１及び／又はフィルタ層２７を有しないようにすることができる。センサ１０が上側絶縁層／被覆層２１及び／又はフィルタ層２７を有しない場合、大きい粒子が信号又は測定結果に影響を及ぼさない。

図１ａ〜１ｃ、図２、図４、図５、図８ａ、図８ｂ、図９及び１０ａ〜１０ｄの本発明によるセンサ１０に関連するあり得る製造工程については、既に説明した製造実現性、特に、エッチング処理及び／又はレーザ加工処理を参照されたい。

現段階では、図１ａ〜１０ｄによる実施の形態に関連して上述した素子及び構成要素を、発明それ自体に対する又は任意の組合せ、特に図面に示した詳細における必須のものとして主張する。

１０ センサ
１１ 基板
１２ 第１の電極層
１３ 第２の電極層
１４ 第１の絶縁層
１５ 第１の電極層の開口
１６ 第１の絶縁層の開口
１７ 通路
１７’，１７” 細長いくぼみ
１８ 結合剤層
１９ 第２の電極層の側面
２０ 第１の電極層の側
２１ 被覆層
２２ 第１の電極層の側面
２３ 絶縁層の側面
２４ 被覆層の上部
２５ 被覆層の側部
２６ 被覆層の側
２７ 多孔質フィルタ層
２８ 底部
２９ 被覆層の開口
３０，３０’ 粒子
３１ 第２の電極層の側
３２ 第１の電極層の周辺領域
３３ 第１の電極層の電気的接続領域
３４ 第２の電極層の電気的接続領域
３５ 第２の電極層の追加の電気的接続領域
３６ ストリップ導体ループ
３７ 絶縁層の側
４０ 第１の電極層の細孔
４１ 絶縁層の細孔
４２ 第２の被覆層
４５ 第１の部分
４６ 第２の部分
４７ 中央部分
４８ フレーム状部分
５０ 第３の電極層
５１ 第４の電極層
６０ 第２の絶縁層
６１ 第３の絶縁層
７０ 第３の電極層の開口
７１ 第２の絶縁層の開口
７２ 第４の電極層の開口
７３ 第３の絶縁層の開口
８０，８０’，８０” 開口
９０ アンダーカット
９５ ギャップ
ａ 流れの向き
ｂ センサ層の幅
ｌ センサ層の長さ
Ｂ１ 通路の幅
Ｂ２ 通路の幅
ｄ 絶縁層の厚さ
ｘ 細長いくぼみの縦軸
α 電極面の法線と流れの向きとの間の角度
β 縦軸と流れの向きとの間の角度

Claims (43)

1. 導電性及び／又は分極性粒子を検出する、特に、煤粒子（３０）を検出するセンサ（１０）であって、基板（１１）及び少なくとも二つの電極層（１２；１３）を備え、第１の電極層（１２）と、前記基板（１１）と前記第１の電極層（１２）との間に配置された少なくとも第２の電極層（１３）とを配置し、少なくとも一つの絶縁層（１４）を前記第１の電極層（１２）と前記少なくとも第２の電極層（１３）との間に形成し、少なくとも一つの開口（１５；１６）を前記第１の電極層（１２）及び前記少なくとも一つの絶縁層（１４）に形成し、前記第１の電極層（１２）の開口（１５）及び前記絶縁層（１４）の開口（１６）を、前記第２の電極層（１３）への少なくとも一つの通路（１７，１７’、１７”）を形成するように少なくとも所定の重複部に配置したセンサ（１０）。
2. 前記少なくとも一つの通路を、細長いくぼみ（１７’、１７”）の形態で形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ（１０）。
3. 前記第１の電極層（１２）の開口（１５）は、前記第１の電極層（１２）の周辺領域から所定の距離を置いて形成され、前記第１の絶縁層（１４）の開口（１６）は、前記第１の絶縁層（１４）の周辺領域から所定の距離を置いて配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ（１０）。
4. 前記第２の電極層（１３）を前記基板（１１）に間接的に接続した、好適には、接着剤によって接続した、特に好適には、接着剤層（１８）によって接続した又は前記第２の電極層（１３）を前記基板（１１）に直接的に接続したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
5. 少なくとも一つの絶縁層（１４；６０；６１）は、０．１μｍ〜５０μｍ、特に、１．０μｍ〜４０μｍ、特に、５．０μｍ〜３０μｍ、特に、７．５μｍ〜２０μｍ、特に、８μｍ〜１２μｍの厚さ（ｄ）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
6. 前記少なくとも一つの絶縁層（１４；６０；６１）を、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、セラミック、ガラス、金属酸化物又はその任意の所望の組合せからなる群から選択した材料から形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
7. 前記少なくとも一つの絶縁層（１４）は、前記第２の電極層（１３）を側面に沿って包囲することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
8. 少なくとも第１の電極層（１２）及び／又は前記第２の電極層（１３）を、導電材料、特に、金属又は合金、特に、高耐熱金属又は高耐熱合金、特に好適には、白金族の金属又は白金族の金属の合金から形成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
9. 前記第２の電極層（１３）を、前記第１の電極層（１２）の導電材料、特に、金属又は合金より高いエッチング耐性を有する導電材料、特に、金属又は合金から形成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
10. 特にセラミック及び／又はガラス及び／又は金属酸化物から形成された少なくとも一つの被覆層（２１）を、前記第１の絶縁層（１４）から見て外方に向いた前記第１の電極層（１２）の側（２０）に形成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
11. 前記被覆層（２１）は、前記第１の電極層（１２）を側面に沿って包囲し、好適には、更に前記絶縁層（１４）を側面に沿って包囲し、特に好適には、更に前記絶縁層（１４）及び前記第２の電極層（１３）を側面に沿って包囲する請求項１０に記載のセンサ（１０）。
12. 少なくとも一つの多孔質フィルタ層（２７）を、前記絶縁層（１４）から見て外方に向いた前記第１の電極層（１２）の側（２０）又は前記第１の電極層（１２）から見て外方に向いた前記被覆層（２１）の側（２６）に形成したことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項、特に、請求項１０と１１のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
13. 少なくとも一つの別の電極層（５０；５１）を、一つの絶縁層（１４：６０；６１）が常に二つの電極層（１２；１３；５０；５１）の間にそれぞれ形成されるように前記第１の電極層（１２）と前記第２の電極層（１３）との間に形成したことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
14. 細長いくぼみ（１７’；１７”）の形状の複数の通路を形成し、前記通路をグリッド状に配置したことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
15. 細長いくぼみ（１７’；１７”）の形状の少なくとも一つの通路が曲折状又は螺旋状に延在したことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
16. 少なくとも一つの細長いくぼみ（１７’；１７”）は、少なくとも所定の部分においてＶ形状及び／又はＵ形状及び／又は半円断面を有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項、特に、請求項２〜１５のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
17. 少なくとも一つの絶縁層（１４；６０；６１）の少なくとも一つの開口（１６；７１；７３）は、前記通路にアンダーカット及び／又はクリアランスを形成することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
18. 前記少なくとも一つの経路（１７）を止まり穴として形成し、前記第２の電極層（１３）の一部を、前記止まり穴の底部（２８）として形成し、前記止まり穴は、少なくとも前記絶縁層（１４）の上、前記第１の電極層（１２）の上及び選択的に形成された被覆層（２１）の上に延在することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項、特に、請求項１０〜１７のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
19. 前記止まり穴は、３×３μｍ^２〜１５０×１５０μｍ^２、特に、１０×１０μｍ^２〜１００×１００μｍ^２、特に、１５×１５μｍ^２〜５０×５０μｍ^２、特に、２０×２０μｍ^２の表面領域を有する正方形断面を有することを特徴とする請求項１８に記載のセンサ（１０）。
20. 複数の通路（１７）、特に、複数の止まり穴を形成し、少なくとも二つの通路（１７）、特に、少なくとも二つの止まり穴は、異なる寸法の断面を有する特徴とする請求項１〜１９のいずれか一項、特に、請求項１８又は１９に記載のセンサ（１０）。
21. 前記第１の電極層（１２）及び少なくとも第１の絶縁層（１４）を多孔質のものとして形成し、前記第１の電極層の少なくとも一つの開口（１５）及び前記少なくとも第１の絶縁層（１４）の少なくとも一つの開口（１６）を少なくとも一つの細孔（４０，４１）によって形成し、前記少なくとも第１の絶縁層（１４）の細孔（４１）及び前記第１の電極層（１２）の細孔（４０）を、前記第２の電極層（１３）への少なくとも一つの通路（１７）を形成するように少なくとも所定の重複部に配置したことを特徴とする請求項１〜２０のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
22. 少なくとも第１の電極層（１２）及び／又は少なくとも一つの絶縁層（１４）は、異なる多孔度の複数の区域を有するセンサアレイが形成されるように異なる多孔度を有する部分を有する請求項２１に記載のセンサ（１０）。
23. 少なくとも第１の電極層（１２）及び前記第２の電極層（１３）は、電極層（１２；１３；５０）に配置されたセンサ層（１２；１４；２１；２７；５０；５１；６０；６１）が存在しないとともに端子パッドに接続する又は接続することができる電気的接続領域（３３，３４）を有することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
24. 少なくとも第１の電極層（１２）及び／又は前記第２の電極層（１３）は、前記第１の電極層（１２）及び／又は前記第２の電極層（１３）が加熱コイル及び／又は温度検知層及び／又はシールド電極として形成されるようにストリップ導体ループ（３６）を有し、前記第１の電極層（１２）及び／又は前記第２の電極層（１３）は、電極層（１２；１３）に配置されたセンサ層（１２；１４；２１；２７；５０；５１；６０；６１）が存在しないとともに追加の端子パッドに接続する又は接続することができる少なくとも一つの追加の電気的接続領域（３５）を有することを特徴とする請求項２３に記載のセンサ（１０）。
25. 前記少なくとも一つの通路（１７，１７’，１７”）は、前記第２の電極層（１３）の部分と前記ストリップ導体ループとの間のギャップの上に到達しないことを特徴とする請求項２４に記載のセンサ（１０）。
26. 細長いくぼみ（１７，１７”）の幅は、約０．１〜１００μｍの範囲、好適には、約５〜５０μｍの範囲、特に好適には、約１０〜２０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか一項、特に、請求項２〜２５のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
27. 少なくとも一つの電極層は、周囲と異なる電位であることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか一項に記載のセンサ（１０）。
28. 請求項１〜２７のいずれか一項に記載の少なくとも一つのセンサ（１０）と、少なくとも一つのコントローラ、特に、前記センサ（１０）を測定モード及び／又はクリーニングモード及び／又は監視モードで作動させることができるように形成された少なくとも一つの制御回路と、を備えるセンサシステム。
29. 請求項１〜２７のいずれか一項に記載のセンサ（１０）を制御する方法において、
    前記センサ（１０）を測定モード及び／又はクリーニングモード及び／又は監視モードの選択に従って作動させることを特徴とする方法。
30. 前記測定モードにおいて、前記センサの電極層（１２，１３；５０；５１）の間の電気抵抗の変化及び／又は前記電極層（１２，１３；５０；５１）の容量の変化を測定することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
31. 導電性及び／又は分極性粒子を検出するセンサ、特に、請求項１〜２７に記載のセンサ（１０）を製造する方法であって、
    少なくとも第１の電極層（１２）及び第２の電極層（１３）並びに前記第１の電極層（１２）と前記第２の電極層（１３）との間に配置された少なくとも絶縁層（１４）を有する積層を製造し、
    その後、前記第１の電極層（１２）及び前記絶縁層に亘って延在する、特に、少なくとも一つの細長いくぼみ（１７’，１７”）の形態の少なくとも一つの通路を前記積層に形成し、前記通路（１７）の底部（２８）を前記第２の電極層（１３）の一部によって形成する方法。
32. 前記積層及び／又は前記積層の個別の層（１１；１２；１３；１４；１８；２１；２７；５０；５１；６０；６１）を、薄膜技術、特に、蒸着処理若しくは陰極スパッタリング処理によって又は圧膜技術、特に、スクリーン印刷技術によって製造することを特徴とする請求項３１に記載の方法。
33. 少なくとも一つの絶縁層（１４；６０；６１）及び／又は前記絶縁層（１４）から見て外方に向いた前記第１の電極層（１２）の側（２０）に形成された少なくとも一つの被覆層（２１）を、化学蒸着又はプラズマ化学気相成長によって形成することを特徴とする請求項３１又は３２に記載の方法。
34. 前記少なくとも一つの通路、特に、細長いくぼみ（１７’、１７”）又は前記細長いくぼみ（１７’、１７”）の小部分を、少なくとも一つのエッチング処理、特に、プラズマイオンエッチング処理によって又はエッチングする前記積層の層（１２；１４；２１；５０；５１；６０；６１）に適合される複数の連続的に実行されるエッチング処理によって前記積層に形成することを特徴とする請求項３１〜３３のいずれか一項に記載の方法。
35. 少なくとも一つの絶縁層（１４；６０；６１）を、エッチング処理停止層として形成し、別のステップにおいて、前記通路、特に、前記細長いくぼみ（１７’、１７”）の小部分を、前記絶縁層（１４；６０；６１）の相変化を伴う調整処理によって前記少なくとも第１の絶縁層（１４）及び／又は前記絶縁層（１４）に形成することを特徴とする請求項３４に記載の方法。
36. 前記少なくとも一つの通路、特に、細長いくぼみ（１７’、１７”）又は前記細長いくぼみ（１７’、１７”）の小部分を、電磁波又は荷電粒子（電子）を照射する工程によって前記積層に形成し、照射源及び／又は波長及び／又は照射のパルス周波数及び／又は荷電粒子のエネルギー及び／又は荷電粒子の種類を、加工される前記積層の層（１２；１４；２１；５０；５１；６０；６１）に適合させることを特徴とする請求項３１〜３５のいずれか一項に記載の方法。
37. 前記少なくとも一つの通路、特に、細長いくぼみ（１７’、１７”）又は前記細長いくぼみ（１７’、１７”）の小部分を、レーザ加工処理、特に、超短パルスレーザによって前記積層に形成し、レーザ源及び／又は波長及び／又はレーザのパルス周波数及び／又は荷電粒子のエネルギー及び／又は過電流審の種類を、加工される前記積層の層（１２；１４；２１；５０；５１；６０；６１）に適合させることを特徴とする請求項３６に記載の方法。
38. 前記積層を製造する際に、少なくとも一つの絶縁層（１４；６０；６１）を、特に、スクリーン印刷処理、スプレー吹付処理、浸漬処理又はスピンコーティング処理によって二つの電極表面の間の表面領域全体に形成し、方法の次のステップにおいて、前記少なくとも一つの絶縁層（１４；６０；６１）の少なくとも一部を、特に、細長いくぼみ（１７’、１７”）の形状の通路が形成されるような構造的な溶解、エッチング又は燃焼によって除去することを特徴とする請求項３１〜３７のいずれか一項に記載の方法。
39. 導電性及び／又は分極性粒子を検出するセンサ、特に、請求項１〜２７のいずれか一項に記載のセンサ（１０）を製造する方法であって、
    少なくとも第１の電極層（１２）及び第２の電極層（１３）並びに前記第１の電極層（１２）と前記第２の電極層（１３）との間に配置された少なくとも一つの絶縁層（１４）を有する積層を製造し、
    構成される前記少なくとも一つの絶縁層（１４）及び前記第１の電極層（１２）を、個別の層（１２；１４；２１；５０；５１；６０；６１）を重複するように設けて構成した結果として前記第２の電極層（１３）への特に細長いくぼみ（１７’，１７”）の形状の少なくとも一つの通路を形成するようにリフトオフ処理及び／又はインクジェット処理及び／又はスタンピング処理によって形成する方法。
40. 導電性及び／又は分極性粒子を検出する、特に、煤粒子（３０，３０’）を検出する請求項１〜２７のいずれか一項に記載のセンサ（１０）の使用。
41. 導電性及び／又は分極性粒子を検出する請求項１〜２７のいずれか一項に記載のセンサ（１０）の使用において、
    粒子の流れの向き（ａ）が電極層（１２，１３，５０，５１）の面（ｘ，ｙ）に垂直に作用しないことを特徴とするセンサ（１０）の使用。
42. 導電性及び／又は分極性粒子を検出する請求項１〜２７のいずれか一項に記載のセンサ（１０）の使用において、
    前記第１の電極層の平面（ｘ，ｙ）の垂線（ｚ）と粒子の流れの向き（ａ）との間の角度（α）が少なくとも１°、好適には、少なくとも１０°、特に好適には、少なくとも３０°であることを特徴とするセンサ（１０）の使用。
43. 導電性及び／又は分極性粒子を検出する請求項１〜２７のいずれか一項に記載のセンサ（１０）の使用において、
    粒子の流れの向き（ａ）と細長いくぼみ（１７’，１７”）との間の角度（β）が２０°と９０°との間にあることを特徴とするセンサ（１０）の使用。