WO2017016721A1 - Vorrichtung zur erfassung mindestens einer eigenschaft eines mediums und verfahren zum abgleich eines signals der vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zur erfassung mindestens einer eigenschaft eines mediums und verfahren zum abgleich eines signals der vorrichtung Download PDF

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WO2017016721A1
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resistor
electrical contacts
balancing resistor
connecting line
shape
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PCT/EP2016/062752
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Markus Lux
Thomas Pastuszka
Nevin ATAY GAFFAL
Marc Rosenland
Helmut Baumgartner
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4175—Calibrating or checking the analyser
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0006—Calibrating gas analysers

Definitions

  • Device for detecting at least one property of a medium and method for adjusting a signal of the device
  • the invention relates to a device for detecting at least one
  • Automotive technology used in particular for detecting at least one measured variable, for example, for detecting at least one property of a fluid medium.
  • sensor devices may be mentioned here, in particular ceramic sensor devices, for example lambda probes and / or NOx sensors.
  • the invention can in principle also be used in other fields of application.
  • a feature of a medium and a method of adjusting a signal of the device that overcomes the listed technical challenges of already established devices and methods, at least in large part.
  • a device for detecting at least one property of a medium, as well as a method for adjusting a signal of the device, which at least largely avoids the above-mentioned problems of known devices and methods.
  • the device for detecting at least one property of a medium comprises at least one substrate, at least two electrical contacts and at least one balancing resistor.
  • the at least two electrical contacts and the trimming resistor can be applied to the substrate, for example.
  • the substrate can, for example, be a ceramic substrate, as will be explained in greater detail below.
  • the balancing resistor electrically connects the two electrical contacts along at least one connecting line, so that an electrical current parallel to the connecting line between the electrical
  • the balancing resistor extends in one
  • Extension direction transversely, ie in an angle different from 0 ° or 180 °, in particular perpendicular, to the connecting line and has a width B on.
  • the width B varies along the extension direction.
  • the angle between the extension direction and the connecting line can in particular 70 ° to
  • a "substrate” is to be understood as meaning in principle an element of any desired shape having an elongated shape and a thickness, the extent of the element in lateral dimension exceeding the thickness of the element, for example by a factor of 5, preferably by one Factor of 10 or preferably by a factor of 20.
  • the substrate may be, for example, a ceramic substrate.
  • the substrate may comprise aluminum oxide and / or at least one other metallic oxide.
  • the substrate may be an electrically insulating substrate, so that no or only a negligible current flow can occur between the electrical contacts through the substrate.
  • the substrate may be rigid, but may also be wholly or partially flexible or deformable, for example by the substrate in whole or in part as a film, for example as a ceramic film is configured.
  • the term "balancing resistor" in the context of the present invention basically any electrical resistance, which is variable by an external intervention.
  • the device can be set up in such a way that at least one via the balancing resistor
  • Sensor signal can be tapped or detected, using a
  • Adjustment resistor can be done in particular by a cut, in particular a laser cut, as will be explained in more detail below, so that preferably at least one surface of the balancing resistor can be accessible to a laser beam.
  • the balancing resistor may have at least one cross-sectional constriction along the extension direction.
  • the electrical contacts can contact the balancing resistor, in particular on opposite sides of the cross-sectional constriction.
  • the width B of the balancing resistor may be smaller in the cross-sectional constriction than in at least one
  • the balancing resistor can have a width B1 in at least one first region and have a width B2 in at least one second region, which is different from B1.
  • the width B1 may correspond to the width B of the cross-sectional constriction and the second region to the area outside the
  • B1 may be less than B2.
  • Other embodiments are conceivable in principle.
  • the balancing resistor can be at least one transition to the
  • Cross-sectional narrowing have limitations.
  • the boundaries may be diagonal to the connecting line. Alternatively or additionally, the boundaries may be in curved lines. Alternatively or additionally, the boundaries may be angular.
  • the balance resistor may have a shape selected from the group consisting of: a bone shape, a
  • the balancing resistor may have a bone or dumbbell shape with a narrow inner part and widened ends, wherein the at least two electrical contacts contact the narrow inner part, for example on opposite sides.
  • the balancing resistor may in particular have a shape deviating from a rectangular shape.
  • Balancing resistor symmetrical, in particular mirror-symmetrical, to the extension direction and / or to a parallel to or on the
  • Extension direction extending symmetry axis be.
  • an axis symmetry can be given to a further, perpendicular to the direction of extension extending symmetry axis.
  • the balancing resistor may further comprise at least one exposed surface accessible to a laser beam.
  • the balancing resistor may in particular be a thick-film resistor.
  • the term "thick-film resistor” basically refers to an electrical resistance which is produced by means of a thick-film technique.
  • the balancing resistor may be applied by a screen printing process.
  • the thick-film resistor may for example be wholly or partially made of at least one conductive paste. In particular, it may be a ceramic, conductive paste. In particular, a plurality of different conductive pastes can be applied, which are in their
  • the one or more conductive pastes may first be applied as a raw material to the substrate and by means of burned out of a sintering process.
  • Adjustment resistor characterized by a high resistance, in particular a high end resistance, which the balance resistor after performing the method for adjusting a signal, which will be described in more detail below, have.
  • the balancing resistor may further comprise at least one protective layer.
  • the term "protective layer” basically denotes any layer which is set up in order to protect the balancing resistor from external influences, in particular from moisture.
  • the protective layer can also be by means of a printing layer technique, in particular a
  • the protective layer may comprise, for example, a polymeric material.
  • the layer layer can be an encapsulation material, in particular a glass-encapsulating material
  • Encapsulating material can be any material that can be used for encapsulating material.
  • the encapsulation material can be any material that can be used for encapsulating material.
  • the encapsulation material can be any material that can be used for encapsulating material.
  • the thickness of the protective layer in the range of 2 ⁇ to 50 ⁇ , preferably in the range of 5 ⁇ to 20 ⁇ and more preferably in the range of 7 ⁇ to 13 ⁇ .
  • electrical contact in the context of the present invention basically designates components which are made of an electrically conductive material and are mounted on the substrate.
  • Contacts may be made, for example, of a silver compound, preferably of silver platinum, or more preferably of silver palladium. Other materials are conceivable.
  • the thickness of the electrical contact in the range of 5 ⁇ to 50 ⁇ , preferably in the range of 7 ⁇ to 20 ⁇ and more preferably in the range of 1 1 ⁇ to 17 ⁇ .
  • the electrical contacts can also be applied to the substrate by a thick-film technique, in particular by a screen printing method. A use of other methods is conceivable in principle.
  • the electrical contacts may further comprise a two-dimensional run in a plane of the substrate.
  • the electrical contacts may in particular have an elongated shape.
  • the electrical contacts can transversely, in particular perpendicular, extend to the connecting line.
  • two electrical contacts can be arranged parallel to one another.
  • the balancing resistor may at least partially cover the electrical contacts.
  • the electrical contacts may be formed in particular as conductor tracks.
  • the term "connecting line” basically denotes an imaginary line in a plane of the substrate which connects the at least two electrical contacts to one another.
  • the at least two electrical contacts may preferably be arranged at a distance parallel to each other.
  • the connecting line may extend between or through two points of the electrical contacts which have a minimum distance between the two electrical contacts. For example, if the distance or minimum distance between the two electrical contacts is d, and P1 is a point on a first of the electrical contacts and P2 is a point on a second of the electrical contacts, and if the distance between P1 and P2 is d, then
  • Connection line for example, by P1 and P2 run.
  • extension direction in the sense of the present
  • Invention basically an imaginary line on the plane of the substrate, which transversely, in particular perpendicular, extends to the connecting line and which characterizes a main extension direction of the balancing resistor.
  • this may be a line which forms a long symmetry axis of the balancing resistor, or else a longitudinal axis of the
  • the device may further comprise at least one sensor element.
  • sensor element basically refers to any element that is set up to detect at least one property of a medium.
  • the sensor element may be, for example, a ceramic
  • the sensor element may comprise at least one solid electrolyte sensor element.
  • the sensor element may comprise at least one solid electrolyte sensor element.
  • Solid electrolyte is in the context of the present invention, in principle, a solid having electrolytic properties, ie with ion-conducting
  • the solid state electrolyte may include zirconia, for example yttrium or scandium stabilized zirconia.
  • the solid electrolyte sensor element may comprise at least one sensor cell.
  • the sensor cell may have at least one first electrode, at least one second electrode and at least one solid electrolyte connecting the first electrode and the second electrode.
  • the first and / or the second electrode may be made of a porous, electrically conductive material.
  • the porous, electrically conductive material may include at least one
  • Ceramic metal compound in particular composite materials of ceramic materials, in particular aluminum oxide or zirconium dioxide, with a metallic matrix, in particular of platinum or palladium.
  • first and second electrodes are to be regarded as pure designations without indicating an order or ranking and
  • first electrodes and a plurality of types of second electrodes or each of exactly one type may be provided.
  • additional electrodes for example one or more third electrodes, may be present in the sensor cell.
  • the sensor element may be electrically connected to at least one of the electrical contacts.
  • the sensor element may, for example, a
  • the balancing resistor can in particular in at least one signal line or supply of the
  • Sensor element for example, the lambda probe or the NOx sensor, be arranged and / or be electrically connected to this at least one signal line or supply line.
  • the ohmic resistance per unit area may increase with decreasing thickness of the trimming resistor.
  • the thickness of the trimming resistor may increase with decreasing thickness of the trimming resistor.
  • Adjustment resistor can therefore be chosen as low or as an alternative or in addition.
  • the thickness of the trimming resistor in the range of 5 ⁇ to 50 ⁇ , preferably in the range of 7 ⁇ to 20 ⁇ and more preferably in the range of 10 ⁇ to 13 ⁇ .
  • Other dimensions are also conceivable.
  • the Resistance value, in particular the Endwiderstandswert, the balance resistor thereby be increased.
  • Area unit of the trimming resistor can furthermore basically be a deflection of the trimming resistor and / or a selection of the one or more conductive pastes and / or parameters of the sintering process and / or further dimensions of the trimming resistor, in particular the length of the trimming resistor and / or in particular of the Width B1 of the trimming resistor and / or the width B2 of the
  • the device may further comprise at least one cut through the
  • Trim resistor may in particular have an L-shape.
  • the L-shape may include a long leg and a short leg.
  • the long leg can run parallel to the connecting line.
  • the trim resistor may have a residual area extending between the short leg and a lateral side of the trim resistor.
  • the cut can be the
  • the cut can be set to have an ohmic resistance of the
  • Adjust balance resistance In principle, higher end resistance values can be achieved by using higher-dose resistor pastes.
  • the method may include the method steps described below.
  • the method steps can be carried out, for example, in the predetermined order. However, another order is also conceivable.
  • one or more method steps can be performed simultaneously or temporally overlapping.
  • one, several or all of the method steps can be carried out simply or repeatedly.
  • the process can also have more
  • Process steps include. The method for adjusting a signal of the device according to the
  • the present invention as according to one of the embodiments already described above or described below, comprises the following steps:
  • a length and / or geometry of the section is selected such that the ohmic resistance assumes a predetermined desired value.
  • at least one measured quantity can be detected, which is determined by the
  • Adjustment resistor can be changed so long by the cut, for example, be increased until the measured variable corresponds to the setpoint for the measured variable, so that therefore the ohmic resistance of the setpoint for the
  • the device comprises the sensor element, as described above, this sensor element can
  • At least one measured value of the sensor element can be detected as a measured variable and compared with a setpoint.
  • other adjustment methods are conceivable.
  • the cut can have a straight line, which runs transversely, in particular perpendicular, to the connecting line. It is initially possible to perform a blind cut with a predetermined length.
  • blind cut basically denotes an initial cut, which is usually carried out in a sub-step and whose length is smaller than the actual cut at the end of the method. However, at the end of the process, the initial cut may form part of the entire cut.
  • step c) can be carried out iteratively until the ohmic resistance assumes the desired value.
  • the step c) can be carried out in particular using a laser technique.
  • step c) may at least partially comprise a stepwise, clocked setting of laser points. After the ohmic resistance has reached the setpoint, another cut can be made parallel to the connection line.
  • the proposed device and method have numerous advantages over known devices and methods.
  • process reliability and matching accuracy in a relevant adjustment range and at high compensation resistances can be increased.
  • Due to the shape of the balancing resistor several advantages, in particular with regard to process reliability, can be achieved.
  • a resistance range relevant for an adjustment in particular between 55 ⁇ and 250 ⁇ , a resistance curve can run much flatter. Thereby, the target value in the resistance range in the method for balancing the
  • Signal of the device can be achieved more accurate and targeted and it can be achieved optimal use of an area of the balancing resistor.
  • balancing resistor Due to the shape of the balancing resistor, it may in principle be possible to use higher amounts of the same material and less area
  • the form of the trimming resistor can essentially correspond essentially to a series of individual electrical resistances.
  • a total electrical resistance of the individual resistors in particular in the region of the transition, become higher impedance.
  • a distance of the maximum possible total resistance to the desired value can increase and the
  • Residual web width can increase.
  • a manufacturing method of the device can comprise the following steps: The electrical contacts, in particular the printed conductors, can be printed on the substrate. Then the adjustment resistor can be printed.
  • Further sub-steps of the method may include printing the protective layer or applying a solder paste.
  • the balance resistor and more Elements can be printed to match a geometry of the tracks.
  • High setpoints can be achieved by the shape of the balance resistor, in particular by the bone shape as described above.
  • a thickness of the balancing resistor can be varied. As the thickness decreases, the ohmic resistance per unit area can increase.
  • a plurality of different resistance pastes can be applied. The resistor pastes can be different
  • FIGS. 1A, 1 B and 1 C representations of embodiments of a
  • Figure 2 is an illustration of resistance curves of
  • FIGS. 1A, 1B and 1C show illustrations of exemplary ones
  • Embodiments of an inventive device 1 10 for detecting at least one property of a medium The device 110 is shown in plan view in FIGS. 1A to 1C.
  • the device 1 10 comprises at least one substrate 1 12, at least two electrical contacts 1 14 and at least one balancing resistor 1 16.
  • Adjustment resistor 1 16 is preferably applied to the substrate, wherein the electrical contacts 1 14 and the trim resistor 1 16 may also partially overlap.
  • the substrate 1 12 may, for example, a cuboid or plate-shaped
  • the substrate 1 12 may for example be wholly or partly made of a ceramic material.
  • the substrate may comprise alumina.
  • Other materials are conceivable in principle, for example, a glass fiber reinforced plastic material and / or a polyimide.
  • the balancing resistor 1 16 connects the electrical contacts 120 along a connecting line 1 18 with each other electrically, so that an electric current can flow parallel to the connecting line 1 18 between the electrical contacts 1 14.
  • the balance resistor 1 16 extends in one
  • the balancing resistor 16 1 has a width B, which varies along the extension direction 120.
  • the balancing resistor 16 may have at least one cross-sectional constriction 122 along the extension direction 120.
  • the width B may be smaller in the cross-sectional constriction 122 than in at least one region 124 outside the cross-sectional constriction.
  • the trimming resistor 16 may have boundaries 128 at at least one transition 126 to the cross-sectional constriction. For example, the boundaries 128 may be to the
  • the balancing resistor 16 may have a width B1 in at least one first area 130 and a width B2 in at least one second area 132. B1 may be different from B2.
  • the balancing resistor 1 16 may in particular have a bone shape or dumbbell shape.
  • the balancing resistor 16 may have at least one exposed surface 134.
  • the exposed surface 134 may be accessible to a laser beam.
  • the device 110 may include at least one cut 136 through the
  • Matching resistor 1 16 have.
  • the cut can be transverse, in particular perpendicular, to the connecting line 118.
  • the cut 136 may in particular have an L-shape.
  • the L shape can be a long thigh 138 and a short leg 140.
  • the long leg 138 may be parallel to the connecting line 1 18.
  • the balancing resistor 16 may in particular have a residual area 142 which extends between the short leg 140 and a transverse side 144 of the balancing resistor 16.
  • the cut 136 may be configured to set an ohmic resistance of the trim resistor 16.
  • the cut 136 may be the
  • Adjustment resistor 1 16 completely penetrate to the substrate 1 12.
  • the electrical contacts 1 14 may be made of an electrically conductive material, such as silver platinum or silver palladium.
  • the electrical contacts 14 can extend on a surface 145 of the substrate.
  • the electrical contacts 1 14 may extend transversely, in particular perpendicular, to the connecting line 1 18.
  • the electrical contacts 1 14 may be arranged parallel to each other.
  • the balancing resistor 1 16 may cover the electrical contacts 1 14 at least partially.
  • the electrical contacts 1 14 may further be connected to a sensor element.
  • FIGS 1 B and 1 C show further embodiments of the
  • Inventive device 1 10 The embodiments correspond in many parts of the device proposed in Figure 1A 1 10, so that reference may be made to a large extent to the above description.
  • the device 1 10 of Figure 1 B has a balancing 1 16, wherein the
  • Device 1 10 in Figure 1 C has a balancing 1 16, in which the boundaries are angular.
  • Figure 2 shows resistance curves 146, 148 and 150 of exemplary
  • Resistance range A for example in a range of 55 ⁇ to 250 ⁇ occur.
  • the resistance curves 146 to 156 may rise flat in the resistance region A.
  • Devices 10 according to the invention can be used in the resistance region A increase more slowly than devices having rectangular trim resistors.
  • tangents T1 and T2 may be applied to an upper limit A1 of the resistance region and angles W1 and W2, respectively, between the tangents T1 and T2 and the upper limit A1 of the resistance region A may be detected.
  • the angle W2 of the resistance curves 146, 148 and 150 of embodiments of the device 110 according to the invention can be smaller than the angle W1 of the resistance curves 152, 154, 156 of devices which have rectangular balancing resistances. As a result, in particular a higher process reliability can be achieved.
  • Embodiments of the device according to the invention 1 10 higher end resistances, in particular end resistors up to 1400 ⁇ , as the resistance curves 152, 154 and 156 of embodiments of a

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (110) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Mediums vorgeschlagen. Die Vorrichtung (110) umfasst: mindestens ein Substrat (112); mindestens zwei elektrische Kontakte (114); und mindestens einen Abgleichwiderstand (116). Dabei verbindet der Abgleichwiderstand (116) die beiden elektrischen Kontakte (114) entlang einer Verbindungslinie (118) elektrisch miteinander, so dass ein elektrischer Strom parallel zu der Verbindungslinie (118) zwischen den elektrischen Kontakten (114) fließen kann. Der Abgleichwiderstand (116) erstreckt sich in einer Erstreckungsrichtung (120) quer zu der Verbindungslinie (118) und weist eine Breite B auf, wobei die Breite B entlang der Erstreckungsrichtung (120) variiert.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Mediums und Verfahren zum Abgleich eines Signals der Vorrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer
Eigenschaft eines Mediums sowie ein Verfahren zum Abgleich eines Signals der Vorrichtung. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise in der
Automobiltechnik eingesetzt, insbesondere zur Erfassung mindestens eines Messgröße, beispielsweise zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines fluiden Mediums. Beispielsweise seien hier Sensorvorrichtungen genannt, insbesondre keramische Sensorvorrichtungen, beispielsweise Lambda-Sonden und/oder NOx-Sensoren. Die Erfindung ist grundsätzlich auch in weiteren Einsatzbereichen einsetzbar.
Bekannte Vorrichtungen zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Mediums weisen eine Mehrzahl an technischen Herausforderungen auf. So ist in der Regel eine Anpassung eines Systemwiderstands an ein Sensorelement erforderlich oder auch, was in der Regel gleichbedeutend ist, ein so genannter Abgleich der Sensorvorrichtung, beispielsweise zur Anpassung eines
Signalpegels oder zur Kalibrierung. Zudem ist ein steigendes Bedürfnis nach Verfahren vorhanden, welche eine Verbesserung einer Abgleichgenauigkeit und einer Prozesssicherheit gewährleisten können. Wünschenswert wäre daher eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer
Eigenschaft eines Mediums und ein Verfahren zum Abgleich eines Signals der Vorrichtung, welche die aufgeführten technischen Herausforderungen von bereits etablierten Vorrichtungen und Verfahren zumindest zu einem großen Teil überwinden.
Offenbarung der Erfindung Es werden daher eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Mediums, sowie ein Verfahren zum Abgleich eines Signals der Vorrichtung vorgeschlagen, welche die oben genannten Probleme bekannter Vorrichtungen und Verfahren zumindest weitgehend vermeiden.
Die Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Mediums umfasst mindestens ein Substrat, mindestens zwei elektrische Kontakte und mindestens einen Abgleichwiderstand. Die mindestens zwei elektrischen Kontakte und der Abgleichwiderstand können beispielsweise auf das Substrat aufgebracht sein. Das Substrat kann, wie unten noch näher erläutert wird, beispielsweise ein keramisches Substrat sein.
Der Abgleichwiderstand verbindet die beiden elektrischen Kontakte entlang mindestens einer Verbindungslinie elektrisch miteinander, so dass ein elektrischer Strom parallel zu der Verbindungslinie zwischen den elektrischen
Kontakten fließen kann. Der Abgleichwiderstand erstreckt sich in einer
Erstreckungsrichtung quer, also in einem von 0° oder 180° verschiedenen Winkel, insbesondere senkrecht, zu der Verbindungslinie und weist eine Breite B auf. Die Breite B variiert entlang der Erstreckungsrichtung. Der Winkel zwischen der Erstreckungsrichtung und der Verbindungslinie kann insbesondere 70° bis
1 10° betragen, vorzugsweise 80° bis 100°, besonders bevorzugt 90°.
Unter einem "Substrat" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist grundsätzlich ein beliebig geformtes Element mit einer länglichen Form und einer Dicke zu verstehen, wobei die Ausdehnung des Elements in lateraler Dimension die Dicke des Elements überschreitet, beispielsweise um einen Faktor von 5, vorzugsweise um einen Faktor von 10 oder vorzugsweise um einen Faktor von 20.
Bei dem Substrat kann es sich beispielsweise um ein Keramiksubstrat handeln. So kann das Substrat beispielsweise Aluminiumoxid und/oder mindestens ein anderes metallisches Oxid aufweisen. Das Substrat kann insbesondere ein elektrisch isolierendes Substrat sein, so dass durch das Substrat kein oder lediglich ein vernachlässigbarer Stromfluss zwischen den elektrischen Kontakten erfolgen kann. Das Substrat kann starr ausgebildet sein, kann jedoch auch ganz oder teilweise flexibel oder verformbar sein, beispielsweise indem das Substrat ganz oder teilweise als Folie, beispielsweise als Keramikfolie, ausgestaltet ist. Der Begriff "Abgleichwiderstand" bezeichnet im Sinne der vorliegenden Erfindung grundsätzlich einen beliebigen elektrischen Widerstand, welcher durch einen Eingriff von außen veränderlich ist. Insbesondere kann die Vorrichtung derart eingerichtet sein, dass über den Abgleichwiderstand mindestens ein
Sensorsignal abgegriffen oder erfasst werden kann, wobei mittels einer
Veränderung des Abgleichwiderstands eine Veränderung des Signals
herbeigeführt werden kann, so dass eine Kalibrierung oder ein Abgleich des Sensorsignals mittels einer Veränderung des Abgleichwiderstands erfolgen kann. So kann ein Abgleich insbesondere dadurch erfolgen, dass die Vorrichtung unter genau definierten Bedingungen betrieben wird, wobei der Abgleichwiderstand so lange verändert wird, bis das Signal einem diesen genau definierten
Bedingungen entsprechenden Sollsignal entspricht. Auch andere
Abgleichverfahren sind grundsätzlich denkbar. Die Veränderung des
Abgleichwiderstands kann insbesondere durch einen Schnitt, insbesondere einen Laserschnitt erfolgen, wie unten noch näher erläutert wird, so dass vorzugsweise mindestens eine Oberfläche des Abgleichwiderstands einem Laserstrahl zugänglich sein kann.
Der Abgleichwiderstand kann entlang der Erstreckungsrichtung mindestens eine Querschnittsverengung aufweisen. Die elektrischen Kontakte können den Abgleichwiderstand insbesondere auf einander gegenüberliegenden Seiten an der Querschnittsverengung kontaktieren. Die Breite B des Abgleichwiderstands kann in der Querschnittsverengung geringer sein als in mindestens einem
Bereich außerhalb der Querschnittsverengung. Der Abgleichwiderstand kann in mindestens einem ersten Bereich eine Breite B1 aufweisen und in mindestens einem zweiten Bereich eine Breite B2 aufweisen, welche von B1 verschieden ist. Insbesondere kann die Breite B1 der Breite B der Querschnittsverengung entsprechen und der zweite Bereich dem Bereich außerhalb der
Querschnittsverengung entsprechen. In diesem Fall kann B1 kleiner als B2 sein. Insbesondere kann eine Länge des Abgleichwiderstands entlang der
Erstreckungsrichtung die Breite B1 um mindestens um einen Faktor von 1.5, vorzugsweise um einen Faktor von 2 und besonders bevorzugt um einen Faktor von 3 überschreiten. Auch andere Ausgestaltungen sind grundsätzlich denkbar.
Die Bezeichnungen "erster" und "zweiter" Bereich sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und
beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Bereichen und mehrere Arten von zweiten Bereichen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein kann. Weiterhin können zusätzliche Bereiche, beispielsweise eine oder mehrere dritte Bereiche vorhanden sein. Der Abgleichwiderstand kann an mindestens einem Übergang zu der
Querschnittsverengung Begrenzungen aufweisen. Die Begrenzungen können zu der Verbindungslinie diagonal verlaufen. Alternativ oder zusätzlich können die Begrenzungen in gebogenen Linien verlaufen. Alternativ oder zusätzlich können die Begrenzungen eckig verlaufen. Der Abgleichwiderstand kann eine Form aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Knochenform, einer
Hantelform, einer Säulenform mit verbreiterten Enden. Auch andere Formen sind möglich. So kann der Abgleichwiderstand beispielsweise eine Knochen- oder Hantelform mit einem schmalen Innenteil und verbreiterten Enden aufweisen, wobei die mindestens zwei elektrischen Kontakte beispielsweise an einander gegenüberliegenden Seiten das schmale Innenteil kontaktieren.
Der Abgleichwiderstand kann insbesondere eine von einer rechteckigen Form abweichende Form aufweisen. Beispielsweise kann die Form des
Abgleichwiderstands symmetrisch, insbesondere spiegelsymmetrisch, zu der Erstreckungsrichtung und/oder zu einer parallel zu oder auf der
Erstreckungsrichtung verlaufenden Symmetrieachse sein. Zusätzlich kann auch eine Achsensymmetrie zu einer weiteren, senkrecht zu der Erstreckungsrichtung verlaufenden Symmetrieachse gegeben sein. Der Abgleichwiderstand kann weiterhin mindestens eine freiliegende Oberfläche aufweisen, welche für einen Laserstrahl zugänglich ist.
Der Abgleichwiderstand kann insbesondere ein Dickschichtwiderstand sein. Der Begriff "Dickschichtwiderstand" bezeichnet grundsätzlich einen elektrischen Widerstand, welcher mittels einer Dickschichttechnik hergestellt ist. Insbesondere kann der Abgleichwiderstand durch ein Siebdruckverfahren aufgebracht sein. Der Dickschichtwiderstand kann beispielsweise ganz oder teilweise aus mindestens einer leitfähigen Paste hergestellt sein. Insbesondere kann es sich um eine keramische, leitfähige Paste handeln. Insbesondere können mehrere, unterschiedliche leitfähige Pasten aufgebracht sein, welche sich in ihren
Widerstandswerten unterscheiden. Die ein oder mehreren leitfähigen Pasten können zunächst als Rohmaterial auf das Substrat aufgebracht sein und mittels eines Sinterprozesses ausgebrannt sein. Insbesondere kann der
Abgleichwiderstand dadurch einen hohen Widerstandswert, insbesondere einen hohen Endwiderstandswert, welchen der Abgleichwiderstand nach Durchführung des Verfahrens zum Abgleich eines Signals, welches im Folgenden näher beschrieben wird, aufweist, haben.
Der Abgleichwiderstand kann weiterhin mindestens eine Schutzschicht umfassen. Der Begriff "Schutzschicht" bezeichnet grundsätzlich eine beliebige Schicht, welche eingerichtet ist, um den Abgleichwiderstand vor äußeren Einflüssen, insbesondere vor Feuchtigkeit, zu schützen. Die Schutzschicht kann ebenfalls mittels einer Druckschichttechnik, insbesondere einem
Siebdruckverfahren, hergestellt sein. Die Schutzschicht kann beispielsweise ein polymeres Material umfassen. Insbesondere kann die Schichtschicht ein Verkapselungsmaterial, insbesondere ein glasumfassendes
Verkapselungsmaterial, aufweisen. Das Verkapselungsmaterial kann
insbesondere eingerichtet sein, um eine schützende und/oder eine isolierende Schicht auf dem Abgleichwiderstand zu bilden. Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar. Beispielsweise kann die Dicke der Schutzschicht im Bereich von 2 μηη bis 50 μηη, vorzugsweise im Bereich von 5 μηη bis 20 μηη und besonders bevorzugt im Bereich von 7 μηη bis 13 μηη liegen. Auch andere
Dimensionen sind grundsätzlich denkbar.
Der Begriff "elektrischer Kontakt" bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich Bauteile, welche aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sind und auf dem Substrat angebracht sind. Die elektrischen
Kontakte können beispielsweise aus einer Silberverbindung, vorzugsweise aus Silberplatin oder besonders bevorzugt aus Silberpalladium hergestellt sein. Auch andere Materialien sind denkbar. Beispielsweise kann die Dicke des elektrischen Kontakts im Bereich von 5 μηη bis 50 μηη, vorzugsweise im Bereich von 7 μηη bis 20 μηη und besonders bevorzugt im Bereich von 1 1 μηη bis 17 μηη liegen. Auch andere Dimensionen sind grundsätzlich denkbar. Die elektrischen Kontakte können beispielsweise ebenfalls durch eine Dickschichttechnik, insbesondere durch ein Siebdruckverfahren auf dem Substrat aufgebracht sein. Ein Einsatz von anderen Verfahren ist grundsätzlich denkbar. Die elektrischen Kontakte können weiterhin einen zweidimensionalen Lauf in einer Ebene des Substrats aufweisen. Die elektrischen Kontakte können insbesondere eine längliche Form aufweisen. Insbesondere können sich die elektrischen Kontakte quer, insbesondere senkrecht, zu der Verbindungslinie erstrecken. Beispielsweise können zwei elektrische Kontakte parallel zueinander angeordnet sein. Der Abgleichwiderstand kann die elektrischen Kontakte zumindest teilweise bedecken. Die elektrischen Kontakte können insbesondere als Leiterbahnen ausgebildet sein.
Der Begriff "Verbindungslinie" bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine gedachte Linie in einer Ebene des Substrats, welche die mindestens zwei elektrischen Kontakte miteinander verbindet. Die mindestens zwei elektrischen Kontakte können vorzugsweise in einem Abstand parallel zueinander angeordnet sein. Beispielsweise kann die Verbindungslinie sich zwischen oder durch zwei Punkte der elektrischen Kontakte erstrecken, welche einen minimalen Abstand der beiden elektrischen Kontakte zueinander aufweisen. Ist beispielsweise der Abstand oder minimale Abstand zwischen den beiden elektrischen Kontakten d, und ist P1 ein Punkt auf einem ersten der elektrischen Kontakte und P2 ein Punkt auf einem zweiten der elektrischen Kontakte, und ist der Abstand zwischen P1 und P2 d, dann kann die
Verbindungslinie beispielsweise durch P1 und P2 verlaufen. Der Begriff "Erstreckungsrichtung" bezeichnet im Sinne der vorliegenden
Erfindung grundsätzlich eine gedachte Linie auf der Ebene des Substrats, welche quer, insbesondere senkrecht, zu der Verbindungslinie verläuft und welche eine Haupt-Erstreckungsrichtung des Abgleichwiderstands charakterisiert.
Beispielsweise kann dies eine Linie sein, welche eine lange Symmetrieachse des Abgleichwiderstands bildet, oder auch eine Längserstreckungsachse des
Abgleichwiderstands.
Die Vorrichtung kann weiterhin mindestens ein Sensorelement umfassen. Der Begriff "Sensorelement" bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges Element, welches eingerichtet ist, um mindestens eine Eigenschaft eines Mediums zu erfassen. Das Sensorelement kann beispielsweise ein keramisches
Sensorelement sein. Insbesondere kann das Sensorelement mindestens ein Festkörperelektrolyt-Sensorelement umfassen. Unter einem
"Festkörperelektrolyten" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein Festkörper mit elektrolytischen Eigenschaften, also mit ionenleitenden
Eigenschaften, zu verstehen, beispielsweise Sauerstoff-Ionen-leitenden
Eigenschaften. Insbesondere kann es sich um einen keramischen Festkörperelektrolyten handeln. Beispielsweise kann der Festkörperelektrolyt Zirkoniumdioxid umfassen, beispielsweise Yttrium- oder Scandium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid. Auch andere Ausgestaltungen sind denkbar. Das Festkörperelektrolyt-Sensorelement kann mindestens eine Sensorzelle aufweisen. Die Sensorzelle kann mindestens eine erste Elektrode, mindestens eine zweite Elektrode und mindestens eine die erste Elektrode und die zweite Elektrode verbindenden Festkörperelektrolyten aufweisen. Die erste und/oder die zweite Elektrode können aus einem porösen, elektrisch leitfähigen Material hergestellt sein. Das poröse, elektrisch leitfähige Material kann mindestens eine
Keramikmetallverbindung, insbesondere Verbundwerkstoffe aus keramischen Werkstoffen, insbesondere Aluminiumoxid oder Zirkoniumdioxid, mit einer metallischen Matrix, insbesondere aus Platin oder Palladium, umfassen. Die Bezeichnungen "erste" und "zweite" Elektrode sind als reine Bezeichnungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und
beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Elektroden und mehrere Arten von zweiten Elektroden oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein kann. Weiterhin können zusätzliche Elektroden, beispielsweise eine oder mehrere dritte Elektroden, in der Sensorzelle vorhanden sein.
Das Sensorelement kann elektrisch mit mindestens einem der elektrischen Kontakte verbunden sein. Das Sensorelement kann beispielsweise eine
Lambdasonde oder ein NOx-Sensor sein. Der Abgleichwiderstand kann insbesondere in mindestens einer Signalleitung oder Zuleitung des
Sensorelements, beispielsweise der Lambdasonde oder des NOx-Sensors, angeordnet sein und/oder mit dieser mindestens einen Signalleitung oder Zuleitung elektrisch verbunden sein.
Grundsätzlich kann der Ohmsche Widerstand pro Flächeneinheit mit einer abnehmenden Dicke des Abgleichwiderstands steigen. Die Dicke des
Abgleichwiderstands kann daher alternativ oder zusätzlich möglichst gering gewählt sein. Beispielsweise kann die Dicke des Abgleichwiderstands im Bereich von 5 μηη bis 50 μηη, vorzugsweise im Bereich von 7 μηη bis 20 μηη und besonders bevorzugt im Bereich von 10 μηη bis 13 μηη liegen. Auch andere Dimensionen sind grundsätzlich denkbar. Grundsätzlich kann der Widerstandswert, insbesondere der Endwiderstandswert, des Abgleichwiderstands dadurch erhöht sein. Der Ohmsche Widerstand pro
Flächeneinheit des Abgleichwiderstands kann weiterhin grundsätzlich von einer Durchbiegung des Abgleichwiderstands und/oder einer Auswahl der ein oder mehreren leitfähigen Pasten und/oder von Parametern des Sinterprozesses und/oder von weiteren Abmessungen des Abgleichwiderstands, insbesondere von der Länge des Abgleichwiderstands und/oder insbesondere von der Breite B1 des Abgleichwiderstands und/oder von der Breite B2 des
Abgleichwiderstands, abhängig sein.
Die Vorrichtung kann weiterhin mindestens einen Schnitt durch den
Abgleichwiderstand quer, insbesondere senkrecht, zu der Verbindungslinie aufweisen. Dieser Schnitt kann im fertig abgeglichenen Zustand der Vorrichtung vorliegen und kann während des unten beschriebenen Abgleichverfahrens hergestellt werden. Der Begriff "Schnitt" bezeichnet im Sinne der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Trennung und/oder ein Zerteilen des
Abgleichwiderstands. Der Schnitt kann insbesondere eine L-Form aufweisen. Auch andere Formen sind jedoch grundsätzlich möglich. Die L-Form kann einen langen Schenkel und einen kurzen Schenkel umfassen. Der lange Schenkel kann parallel zu der Verbindungslinie verlaufen. Der Abgleichwiderstand kann eine Restfläche aufweisen, welche sich zwischen dem kurzen Schenkel und einer Querseite des Abgleichwiderstands erstreckt. Der Schnitt kann den
Abgleichwiderstand vollständig bis zu dem Substrat durchdringen. Der Schnitt kann eingerichtet sein, um einen Ohmschen Widerstand des
Abgleichwiderstands einzustellen. Grundsätzlich können durch eine Verwendung von höher dosierten Widerstandspasten höhere Endwiderstandswerte erzielt werden.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Abgleich eines Signals der Vorrichtung vorgeschlagen. Das Verfahren kann die Verfahrensschritte, welche im Folgenden beschrieben werden, umfassen. Die Verfahrensschritte können beispielsweise in der vorgegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Eine andere Reihenfolge ist jedoch ebenfalls denkbar. Weiterhin können ein oder mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig oder zeitlich überlappend durchgeführt werden. Weiterhin können einer, mehrere oder alle der Verfahrensschritte einfach oder auch wiederholt durchgeführt werden. Das Verfahren kann darüber hinaus noch weitere
Verfahrensschritte umfassen. Das Verfahren zum Abgleich eines Signals der Vorrichtung nach der
vorliegenden Erfindung, wie nach einer der Ausführungsformen, die oben bereits ausgeführt wurden oder im Folgenden beschrieben werden, umfasst die folgenden Schritte:
a) Bereitstellen einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
beispielsweise in einer oder mehreren der vorangehend beschriebenen oder nachfolgend noch näher beschriebenen Ausgestaltungen;
b) Erfassen eines Ohmschen Widerstands zwischen den elektrischen
Kontakten;
c) Durchführen mindestens eines Schnitts durch den Abgleichwiderstand.
Eine Länge und/oder Geometrie des Schnitts wird derart gewählt, dass der Ohmsche Widerstand einen vorgegebenen Sollwert einnimmt. So kann beispielsweise mindestens eine Messgröße erfasst werden, die von dem
Ohmschen Widerstand des Abgleichwiderstands abhängt, und der
Abgleichwiderstand kann so lange durch den Schnitt verändert, beispielsweise vergrößert, werden, bis die Messgröße dem Sollwert für die Messgröße entspricht, so dass also der Ohmsche Widerstand dem Sollwert für den
Ohmschen Widerstand entspricht. Umfasst die Vorrichtung beispielsweise, wie oben ausgeführt, das Sensorelement, so kann dieses Sensorelement
beispielsweise unter genau definierten Bedingungen betrieben werden, und mindestens ein Messwert des Sensorelements kann als Messgröße erfasst und mit einem Sollwert verglichen werden. Auch andere Abgleichverfahren sind jedoch denkbar.
Der Schnitt kann eine gerade Linie aufweisen, welche quer, insbesondere senkrecht, zu der Verbindungslinie verläuft. Es kann zunächst ein Blindschnitt mit einer vorgegebenen Länge durchgeführt werden. Der Begriff "Blindschnitt" bezeichnet im Sinne der vorliegenden Erfindung grundsätzlich einen Initialschnitt, welcher üblicherweise in einem Teilschritt durchgeführt wird und dessen Länge kleiner ist als der eigentliche Schnitt am Ende des Verfahrens. Der Initialschnitt kann am Ende des Verfahrens jedoch einen Teil des gesamten Schnitts bilden.
Anschließend können die Verfahrensschritte b) und c) iterativ durchgeführt werden, bis der Ohmsche Widerstand den Sollwert einnimmt. Der Schritt c) kann insbesondere unter Verwendung einer Lasertechnik durchgeführt werden. Insbesondere kann der Schritt c) zumindest teilweise ein schrittweises, getaktetes Setzen von Laserpunkten umfassen. Nachdem der Ohmsche Widerstand den Sollwert eingenommen hat, kann ein weiterer Schnitt parallel zu der Verbindungslinie vorgenommen werden.
Die vorgeschlagene Vorrichtung und das vorgeschlagene Verfahren weisen gegenüber bekannten Vorrichtungen und Verfahren zahlreiche Vorteile auf. Es kann grundsätzlich eine Prozesssicherheit und eine Abgleichgenauigkeit in einem relevanten Abgleichsbereich und bei hohen Abgleichwiderständen erhöht werden. Durch die Form des Abgleichwiderstands können mehrere Vorteile, insbesondere bei der Prozesssicherheit, erreicht werden. In einem für einen Abgleich relevanten Widerstandsbereich, insbesondere zwischen 55 Ω und 250 Ω, kann eine Widerstandskurve deutlich flacher verlaufen. Dadurch kann der Sollwert in dem Widerstandsbereich bei dem Verfahren zum Abgleich des
Signals der Vorrichtung genauer und gezielter erreicht werden und es kann eine optimale Nutzung einer Fläche des Abgleichwiderstands erreicht werden.
Durch die Form des Abgleichwiderstands kann es grundsätzlich möglich sein, bei einer Verwendung des gleichen Materials und bei geringerer Fläche höhere
Endwiderstände zu erzielen, insbesondere bis zu 1400 Ω. Es kann weiterhin insbesondere eine größere Reststegbreite erreicht werden.
Durch die Form des Abgleichwiderstands können mehrere Effekte erreicht werden. Die Form des Abgleichwiderstands kann grundsätzlich im Wesentlichen einer Aneinanderreihung von elektrischen Einzelwiderständen entsprechen. Insbesondere durch die Knochenform kann ein elektrischer Gesamtwiderstand der Einzelwiderstände, insbesondere im Bereich des Übergangs, höherohmig werden. Durch eine Erhöhung des Gesamtwiderstands kann sich ein Abstand des maximal möglichen Gesamtwiderstands zu dem Sollwert erhöhen und die
Reststegbreite kann sich vergrößern.
Ein Herstellverfahren der Vorrichtung kann folgende Schritte umfassen: Auf dem Substrat können die elektrischen Kontakte, insbesondere die Leiterbahnen gedruckt werden. Anschließend kann der Abgleichwiderstand gedruckt werden.
Weitere Teilschritte des Verfahrens können ein Drucken der Schutzschicht oder ein Aufbringen einer Lötpaste umfassen. Der Abgleichwiderstand sowie weitere Elemente können passend zu einer Geometrie der Leiterbahnen gedruckt werden.
Hohe Sollwerte können durch die Form des Abgleichwiderstands, insbesondere durch die Knochenform, wie oben beschrieben, erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Dicke des Abgleichwiderstands variiert werden. Mit abnehmender Dicke kann der Ohmsche Widerstand pro Flächeneinheit steigen. Alternativ oder zusätzlich können mehrere, unterschiedliche Widerstandspasten aufgebracht werden. Die Widerstandspasten können unterschiedliche
Widerstandswerte aufweisen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:
Figuren 1A, 1 B und 1 C Darstellungen von Ausführungsbeispielen einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung in Draufsicht; und
Figur 2 eine Darstellung von Widerstandskurven von
Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung in Abhängigkeit einer Schnittlänge.
Ausführungsformen der Erfindung
Figuren 1A, 1 B und 1 C zeigen Darstellungen von exemplarischen
Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 10 zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Mediums. Die Vorrichtung 1 10 ist in den Figuren 1A bis 1 C in Draufsicht gezeigt.
Die Vorrichtung 1 10 umfasst mindestens ein Substrat 1 12, mindestens zwei elektrische Kontakte 1 14 und mindestens einen Abgleichwiderstand 1 16. Die elektrischen Kontakte 1 14, wobei vorzugsweise genau zwei Kontakte
vorgesehen sind, sind vorzugsweise auf das Substrat 1 12 aufgebracht. Auch der Abgleichwiderstand 1 16 ist vorzugsweise auf das Substrat aufgebracht, wobei die elektrischen Kontakte 1 14 und der Abgleichwiderstand 1 16 auch teilweise überlappen können. Das Substrat 1 12 kann beispielsweise eine quaderförmige oder plattenförmige
Grundform aufweisen. Auch eine Folienform ist denkbar. Das Substrat 1 12 kann beispielsweise ganz oder teilweise aus einem Keramikmaterial hergestellt sein. Beispielsweise kann das Substrat Aluminiumoxid umfassen. Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar, beispielsweise ein glasfaserverstärktes Kunststoff material und/oder ein Polyimid.
Der Abgleichwiderstand 1 16 verbindet die elektrischen Kontakte 120 entlang einer Verbindungslinie 1 18 miteinander elektrisch, so dass ein elektrischer Strom parallel zu der Verbindungslinie 1 18 zwischen den elektrischen Kontakten 1 14 fließen kann. Der Abgleichwiderstand 1 16 erstreckt sich in einer
Erstreckungsrichtung 120 quer, insbesondere senkrecht, zu der Verbindungslinie 1 18. Der Abgleichwiderstand 1 16 weist eine Breite B auf, welche entlang der Erstreckungsrichtung 120 variiert. Der Abgleichwiderstand 1 16 kann entlang der Erstreckungsrichtung 120 mindestens eine Querschnittsverengung 122 aufweisen. Die Breite B kann in der Querschnittsverengung 122 geringer sein als in mindestens einem Bereich 124 außerhalb der Querschnittsverengung. Der Abgleichwiderstand 1 16 kann an mindestens einem Übergang 126 zu der Querschnittsverengung Begrenzungen 128 aufweisen. Beispielsweise können die Begrenzungen 128 zu der
Verbindungslinie 1 18 diagonal verlaufen. Der Abgleichwiderstand 1 16 kann in mindestens einem ersten Bereich 130 eine Breite B1 aufweisen und in mindestens einem zweiten Bereich 132 eine Breite B2 aufweisen. B1 kann von B2 verschieden sein. Der Abgleichwiderstand 1 16 kann insbesondere eine Knochenform oder Hantelform aufweisen.
Der Abgleichwiderstand 1 16 kann mindestens eine freiliegende Oberfläche 134 aufweisen. Die freiliegende Oberfläche 134 kann für einen Laserstrahl zugänglich sein. Die Vorrichtung 1 10 kann mindestens einen Schnitt 136 durch den
Abgleichwiderstand 1 16 aufweisen. Insbesondere kann der Schnitt quer, insbesondere senkrecht, zu der Verbindungslinie 1 18 sein. Der Schnitt 136 kann insbesondere eine L-Form aufweisen. Die L-Form kann einen langen Schenkel 138 und einen kurzen Schenkel 140 umfassen. Der lange Schenkel 138 kann parallel zu der Verbindungslinie 1 18 verlaufen. Der Abgleichwiderstand 1 16 kann insbesondere eine Restfläche 142 aufweisen, welche sich zwischen dem kurzen Schenkel 140 und einer Querseite 144 des Abgleichwiderstands 1 16 erstreckt. Der Schnitt 136 kann eingerichtet sein, um einen Ohmschen Widerstand des Abgleichwiderstands 1 16 einzustellen. Der Schnitt 136 kann den
Abgleichwiderstand 1 16 vollständig bis zu dem Substrat 1 12 durchdringen.
Die elektrischen Kontakte 1 14 können aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sein, beispielsweise aus Silberplatin oder Silberpalladium. Die elektrischen Kontakte 1 14 können sich auf einer Oberfläche 145 des Substrats erstrecken. Die elektrischen Kontakte 1 14 können sich quer, insbesondere senkrecht, zu der Verbindungslinie 1 18 erstrecken. Die elektrischen Kontakte 1 14 können parallel zueinander angeordnet sein. Der Abgleichwiderstand 1 16 kann die elektrischen Kontakte 1 14 zumindest teilweise bedecken. Die elektrischen Kontakte 1 14 können weiterhin mit einem Sensorelement verbunden sein.
Die Figuren 1 B und 1 C zeigen weitere Ausführungsbeispiele der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 10. Die Ausführungsbeispiele entsprechen in weiten Teilen der in Figur 1A vorgeschlagenen Vorrichtung 1 10, so dass weitgehend auf die obige Beschreibung verwiesen werden kann. Die Vorrichtung 1 10 aus Figur 1 B weist einen Abgleichwiderstand 1 16 auf, bei dem die
Begrenzungen 128 in gebogenen Linien verlaufen. Die vorgeschlagene
Vorrichtung 1 10 in Figur 1 C weist einen Abgleichwiderstand 1 16 auf, bei dem die Begrenzungen eckig verlaufen.
Figur 2 zeigt Widerstandskurven 146, 148 und 150 von exemplarischen
Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 10 sowie
Widerstandskurven 152, 154 und 156 von Vorrichtungen, welche einen
Abgleichwiderstand mit rechteckiger Grundform aufweisen. Es ist ein elektrischer Widerstand W in einer Einheit Ohm gegen eine Länge L des Schnitts in einer Einheit Millimeter aufgetragen. Der Abgleich kann insbesondere in einem
Widerstandsbereich A, beispielsweise in einem Bereich von 55 Ω bis 250 Ω, erfolgen. Die Widerstandskurven 146 bis 156 können in dem Widerstandsbereich A flach ansteigen. Die Widerstandskurven, 146, 148 und 150 von
erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 10 können in dem Widerstandsbereich A flacher ansteigen als bei Vorrichtungen, die rechteckige Abgleichwiderstände aufweisen. An die Widerstandskurven 146 bis 156 können an eine obere Grenze A1 des Widerstandsbereichs Tangenten T1 bzw. T2 gelegt werden und es können Winkel W1 bzw. W2 zwischen den Tangenten T1 bzw. T2 und der oberen Grenze A1 des Widerstandsbereichs A erfasst werden. Der Winkel W2 der Widerstandskurven 146, 148 und 150 von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 10 kann kleiner sein als der Winkel W1 der Widerstandskurven 152, 154, 156 von Vorrichtungen, welche rechteckige Abgleichwiderstände aufweisen. Dadurch kann insbesondere eine höhere Prozesssicherheit erzielt werden.
Weiterhin weisen die Widerstandskurven 146, 148 und 150 von
Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 10 größere Endwiderstände auf, insbesondere Endwiderstände bis zu 1400 Ω, als die Widerstandskurven 152, 154 und 156 von Ausführungsbeispielen einer
Vorrichtung, welche einen rechteckigen Abgleichwiderstand aufweist, auf.

Claims

Ansprüche
Vorrichtung (1 10) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Mediums, umfassend:
• mindestens ein Substrat (1 12);
• mindestens zwei elektrische Kontakte (1 14);
• mindestens einen Abgleichwiderstand (1 16);
wobei der Abgleichwiderstand (1 16) die beiden elektrischen Kontakte (1 14) entlang einer Verbindungslinie (1 18) miteinander elektrisch verbindet, so dass ein elektrischer Strom parallel zu der Verbindungslinie (1 18) zwischen den elektrischen Kontakten (1 14) fließen kann, wobei sich der Abgleichwiderstand (1 16) in einer Erstreckungsrichtung (120) quer zu der Verbindungslinie (1 18) erstreckt und eine Breite B aufweist, wobei die Breite B entlang der Erstreckungsrichtung (120) variiert.
Vorrichtung (1 10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Abgleichwiderstand (1 16) entlang der Erstreckungsrichtung (120) mindestens eine Querschnittsverengung (122) aufweist, wobei die Breite B in der Querschnittsverengung (122) geringer ist als in mindestens einem Bereich außerhalb der Querschnittsverengung (122).
Vorrichtung (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abgleichwiderstand (1 16) eine Form aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Knochenform, einer Hantelform, einer Säulenform mit verbreiterten Enden.
Vorrichtung (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abgleichwiderstand (1 16) mindestens eine freiliegende Oberfläche (134) aufweist, wobei die freiliegende Oberfläche (134) für einen Laserstrahl zugänglich ist. Vorrichtung (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1 10) weiterhin mindestens ein Sensorelement umfasst, wobei das Sensorelement elektrisch mit mindestens einem der elektrischen Kontakte (1 14) verbunden ist.
Vorrichtung (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1 10) mindestens einen Schnitt (136) durch den
Abgleichwiderstand (1 16) quer zu der Verbindungslinie (1 18) aufweist.
Vorrichtung (1 10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Schnitt (136) eine L-Form aufweist.
Verfahren zum Abgleich eines Signals einer Vorrichtung (1 10) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Mediums, umfassend folgende Schritte:
a) Bereitstellen einer Vorrichtung (1 10) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche;
b) Erfassen eines Ohmschen Widerstands zwischen den elektrischen Kontakten (1 14);
c) Durchführen mindestens eines Schnitts (136) durch den
Abgleichwiderstand (1 16);
wobei eine Länge und/oder Geometrie des Schnitts (136) derart gewählt wird, dass der Ohmsche Widerstand einen vorgegebenen Sollwert einnimmt.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die
Verfahrensschritte b) und c) iterativ durchgeführt werden, bis der
Ohmsche Widerstand den vorgegebenen Sollwert einnimmt.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei, nachdem der Ohmsche Widerstand den Sollwert eingenommen hat, ein weiterer Schritt parallel zu der Verbindungslinie (1 18) vorgenommen wird.
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