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Title:
SENSOR DEVICE FOR PARTICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/080336
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a sensor device (100) comprising a support substrate (10) which comprises a particle measuring structure (P), a heating element structure (H) and a temperature measuring structure (T). Said temperature measuring structure (T) is electrically coupled in a predetermined first range of the support substrate (10) to the heating element (H) and/or in a predetermined second range of the support substrate (10) to the particle measuring structure.

Inventors:
ANTE JOHANNES (DE)
HERRMANN MARKUS (DE)
REITMEIER WILLIBALD (DE)
SCHAEDLICH DENNY (DE)
WEIGL MANFRED (DE)
WILDGEN ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/072760
Publication Date:
June 21, 2012
Filing Date:
December 14, 2011
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (DE)
ANTE JOHANNES (DE)
HERRMANN MARKUS (DE)
REITMEIER WILLIBALD (DE)
SCHAEDLICH DENNY (DE)
WEIGL MANFRED (DE)
WILDGEN ANDREAS (DE)
International Classes:
F01N11/00; G01N15/06
Foreign References:
DE102006009066A12006-10-05
DE102007033215A12009-01-22
DE102008004210A12009-07-16
DE102005053120A12007-05-10
DE102005041537A12007-04-12
DE102005030134A12007-01-04
Attorney, Agent or Firm:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (DE)
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Claims:
Sensorvorrichtung (100) mit einem Trägersubstrat (10), das eine Partikelmessstruktur (P) , eine Heizelementstruktur (H) und eine Temperaturmessstruktur (T) umfasst, wobei die Temperaturmessstruktur (T) in einem vorgegebenen ersten Bereich des Trägersubstrats (10) mit der Heizelement¬ struktur (H) und in einem vorgegeben zweiten Bereich des Trägersubstrats (10) mit der Partikelmessstruktur (P) elektrisch gekoppelt ist.

Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 1, die eine Gasmessstruktur (G) umfasst und bei der die Temperaturmess¬ struktur (T) in einem vorgegebenen dritten Bereich des Trägersubstrats (10) mit der Gasmessstruktur (G) elektrisch gekoppelt ist.

Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, bei der

- die Heizelementstruktur (H) einen ersten Anschluss (1) und einen zweiten Anschluss (2), die Temperaturmess¬ struktur (T) einen dritten Anschluss (3) und vierten Anschluss (4) und die Partikelmessstruktur (P) einen fünften (5) und sechsten Anschluss (6) aufweist und

- der vierte Anschluss (4) der Temperaturmessstruktur (T) und der fünfte Anschluss (5) der Partikelmessstruktur (P) in dem zweiten Bereich elektrisch gekoppelt sind.

Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 3, bei der der zweite Anschluss (2) der Heizelementstruktur (H) und der dritte Anschluss (3) der Temperaturmessstruktur (T) in dem ersten Bereich elektrisch gekoppelt sind.

Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 3, bei der der zweite Anschluss (2) der Heizelementstruktur (H) und der vierte Anschluss (4) der Temperaturmessstruktur (T) in dem ersten Bereich elektrisch gekoppelt sind. Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 3 oder 5, bei der die Gasmessstruktur (G) einen siebten Anschluss (7) und einen achten Anschluss (8) aufweist und der siebte Anschluss (7) der Gasmessstruktur (G) und der vierte Anschluss (4) der Temperaturmessstruktur (T) in dem dritten Bereich elektrisch gekoppelt sind.

Sensorvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Partikelmessstruktur (P) eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode umfasst, die zusammen eine interdigitale Kammstruktur aufweisen.

8. Sensorvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Heizelementstruktur (H) mäanderförmig ausgebildet ist.

Sensorvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden sprüche, bei der die Temperaturmessstruktur (T) mäanderförmig ausgebildet ist.

Sensorvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Trägersubstrat (10) einen keramischen Werkstoff aufweist oder aus einem keramischen Werkstoff besteht .

Sensorvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden An sprüche, bei der das Trägersubstrat (10) Aluminiumoxid aufweist oder aus Aluminiumoxid besteht.

Sensorvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Trägersubstrat (10) Zirkoniumdioxid aufweist .

Sensorvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Temperaturmessstruktur (T) bei Normtemperatur einen ohmschen Widerstand im Bereich von 1 Ohm oder größer aufweist.

14. Sensorvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Partikelmessstruktur (P) und die Heizelementstruktur (H) in einer ersten Substratebene (Sl) angeordnet sind.

15. Sensorvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Trägersubstrat (10) eine Mehrlagen¬ keramik mit mindestens einer Substratebene umfasst. 16. Sensorvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 15, bei der die Heizelementstruktur (H) eine erste Teilstruktur (Hl) und eine zweite Teilstruktur (H2) aufweist, wobei die erste Teilstruktur (Hl) den ersten Anschluss (1) der Heizelementstruktur (H) umfasst, die zweite Teilstruktur (H2) den zweiten Anschluss (2) der

Heizelementstruktur (H) und die erste Teilstruktur (Hl) und zweite Teilstruktur (H2) einen gemeinsamen Anschluss (M12) aufweisen, der mit dem sechsten Anschluss (6) der Partikelmessstruktur (P) elektrisch gekoppelt ist.

Description:
Beschreibung

SENSORVORRICHTUNG FÜR PARTIKEL

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung mit einem Trägersubstrat .

Zunehmend strengere gesetzliche Vorschriften erfordern eine Reduzierung der von einem Kraftfahrzeug ausgehenden Verbrennungsabgase. In diesem Zusammenhang werden Kraftfahrzeuge zu ¬ nehmend mit Abgasreinigungsanlagen ausgestattet. Für eine Überwachung und/oder Steuerung solch einer Abgasreinigungsanlage wird beispielsweise eine Partikelkonzentration des Abgases ermittelt .

DE 102005053 120 AI offenbart ein Sensorelement für Gassensoren insbesondere zur Bestimmung von Partikeln in Gasgemischen. Das Sensorelement weist mindestens ein dem zu bestimmenden Gas ¬ gemisch ausgesetztes elektrochemisches Messelement und zu ¬ mindest ein in das Sensorelement integriertes Temperatur ¬ messelement auf. Ferner weist das Sensorelement ein Heizelement auf. Das elektrochemische Messelement weist zwei Kontakte auf. Das Heizelement weist zwei weitere elektrische Kontakte auf. Das Temperaturmesselement weist zwei Widerstandsleiterbahnen auf, wobei die eine Widerstandsleiterbahn elektrisch gekoppelt ist mit einem elektrischen Kontakt für das Temperaturmesselement und die andere Widerstandsleiterbahn elektrisch gekoppelt ist mit dem elektrischen Kontakt des Messelements.

DE 10 2005 041 537 AI offenbart ein Verfahren zur Überwachung eines Rußpartikelfilters. Ferner offenbart D2 einen Rußsensor. Der Rußsensor weist beispielsweise ein Keramiksubstrat auf, auf das beispielsweise ein Heizwiderstand aufprozessiert ist. Auf der Rückseite des Keramiksubstrats befindet sich ein Thermo ¬ element, bei dem es sich beispielsweise um einen auf das Keramiksubstrat aufprozessierten Platinwiderstand handeln kann. Bei einer bevorzugten Aus führungs form wird ein im Rußsensor ausgebildetes Heizelement zur Temperaturmessung verwendet. DE 10 2005 030 134 AI offenbart einen Sensor zur Detektion von Ruß. Der Sensor umfasst ein keramisches Substrat mit einer einem Messgas ausgesetzten elektrisch nicht leitenden Oberfläche, eine auf der Substratoberfläche ausgebildete Elektrodenstruktur mit Elektroden zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit, eine an dem Substrat angebrachten Heizung zur Einstellung einer Betriebstemperatur von ca. 250 - 450 °C und mindestens eine Temperatur-Messvorrichtung. Zur Einsparung von Bauelementen am Sensor kann die Widerstandsheizung gleichzeitig als Temperatursensor genutzt werden.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine Sensorvorrichtung zu schaffen, die einen Beitrag dazu leistet, dass mehrere Zustandsgrößen eines Gasstromes präzise und einfach ermittelt werden können.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Sensorvorrichtung mit einem Trägersubstrat. Das Trägersubstrat umfasst eine Parti ¬ kelmessstruktur, eine Heizelementstruktur und eine Temperaturmessstruktur. Die Temperaturmessstruktur ist in einem vorgegebenen ersten Bereich des Trägersubstrats mit der Heizele ¬ mentstruktur und in einem vorgegeben zweiten Bereich des Trägersubstrats mit der Partikelmessstruktur elektrisch gekoppelt .

Die Sensorvorrichtung kann beispielsweise in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordnet sein. Hierbei kann die Partikelmessstruktur in einem Teilbereich des Trägersubstrats angeordnet sein, der beim Betrieb der Sensorvorrichtung, einem Gasstrom, insbesondere dem Abgasstrom, ausgesetzt ist. Die Partikelmessstruktur, die Temperaturmessstruktur und die Heizelementstruktur ermöglichen, dass mehrere Messgrößen er- fasst werden können, die für ein präzises Ermitteln einer Partikelkonzentration eines Gases, vorzugsweise einer Ruß ¬ partikelkonzentration eines Abgases einer Brennkraftmaschine, genutzt werden können. Die erfassten Messgrößen und/oder daraus abgeleitete Zustandsgrößen des Gasstroms können alternativ oder zusätzlich für andere Anwendungen, beispielsweise für weitere Steuer- oder Regelungsprozesse der Brennkraftmaschine, genutzt werden .

Für ein Ermitteln einer Partikelkonzentration des Gases, beispielsweise des Abgases in dem Abgasstrang, kann eine Änderung einer Impedanz der Partikelmessstruktur erfasst und ausgewertet werden. Beispielsweise ist es möglich, einen ohmschen Widerstand der Partikelmessstruktur zu erfassen und auszuwerten. Infolge der Partikelablagerung auf der Partikelmessstruktur verändert sich die Impedanz der Partikelmessstruktur.

Eine Menge an Partikeln, die sich auf der Partikelmessstruktur ablagert, nimmt mit der Zeit zu. Zum Regenerieren der Parti ¬ kelmessstruktur werden die eingelagerten Partikel bevorzugt von Zeit zu Zeit mittels der Heizelementstruktur abgebrannt. Bei ¬ spielsweise wird nach Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes für den Widerstand der Partikelmessstruktur die Partikelmessstruktur mittels der Heizelementstruktur derart aufgeheizt , dass die abgelagerten Partikel verbrennen.

Die Temperaturmessstruktur ermöglicht eine Sensortemperatur im Bereich der Temperaturmessstruktur zu erfassen. Beispielsweise wird hierzu eine Widerstandsänderung einer metallischen Legierung, beispielsweise einer Platinlegierung, der Temperaturmessstruktur erfasst. Abhängig von der Widerstandsänderung kann die Sensortemperatur ermittelt werden. Eine mögliche thermische Anbindung des Trägersubstrats an Komponenten, die nicht die Gastemperatur aufweisen, kann dazu führen, dass sich die Sensortemperatur von der Gastemperatur unterscheidet. Beispielsweise kann das Trägersubstrat in einem Gehäuse angeordnet sein, das an einem Abgasrohr angebracht ist, wodurch eine thermische Kopplung mit dem Abgasrohr entstehen kann. Je geringer die thermische Kopplung ist, desto geringer kann der Unterschied zwischen der erfassten Sensortemperatur und der Gastemperatur, beispielsweise der Abgastemperatur, sein. Von Vorteil kann daher sein, die Sensorvorrichtung mit einem Gehäuse auszustatten, das eine geringe thermische Masse und eine geringe thermische Leit ¬ fähigkeit aufweist. Ein elektrisches Koppeln der Temperatur ¬ messstruktur mit der Partikelmessstruktur und/oder der Heizelementstruktur hat den Vorteil, dass Zuleitungen gemeinsam genutzt werden können. Dies ermöglicht zum einen eine kompakte Bauform, zum anderen können Steckverbinder und/oder Zuleitungen eingespart werden. Dies ermöglicht eine kostengünstigere Her ¬ stellung und die thermische Masse der Sensorvorrichtung kann reduziert werden. Dies kann einen Beitrag leisten dazu, dass eine Temperatur, beispielsweise eine Abgastemperatur in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs, präziser ermittelt werden kann. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, eine Anzahl von Steuereinheiten zu reduzieren, die genutzt werden, die Strukturen anzusteuern. Des Weiteren kann das Trägersubstrat geringere Abmessungen aufweisen. Zusätzlich kann somit ein Gehäuse, das das Trägersubstrat zumindest teilweise umschließt, eine kleinere Baumform und somit eine geringere thermische Masse aufweisen .

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Sensorvorrichtung eine Gasmessstruktur, wobei die Temperaturmess ¬ struktur in einem vorgegebenen dritten Bereich des Trägersubstrats mit der Gasmessstruktur elektrisch gekoppelt ist. Dies ermöglicht eine Gaskonzentration mit der Sensorvorrichtung zu erfassen .

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Heizelementstruktur einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss, die Temperaturmessstruktur einen dritten Anschluss und vierten Anschluss und die Partikelmessstruktur einen fünften und sechsten Anschluss auf. Der vierte Anschluss der Tempe ¬ raturmessstruktur und der fünfte Anschluss der Partikelmess ¬ struktur sind in dem zweiten Bereich elektrisch gekoppelt. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind der zweite Anschluss der Heizelementstruktur und der dritte Anschluss der Temperaturmessstruktur in dem ersten Bereich elektrisch gekoppelt. Die Heizelementstruktur und die Partikelmessstruktur können in diesem Fall zeitlich parallel betrieben werden. Die Temperaturmessstruktur kann während einer gemeinsamen Messpause der Heizelementstruktur und der Partikelmessstruktur betrieben werden .

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind der zweite Anschluss der Heizelementstruktur und der vierte Anschluss der Temperaturmessstruktur in dem ersten Bereich elektrisch gekoppelt. Dies ermöglicht beispielsweise eine gemeinsame Bezugs ¬ potentialzuführung für alle drei Strukturen, beispielsweise ein gemeinsames Zuführen eines Massepotentials. In diesem Fall können die Heizelementstruktur, die Partikelmessstruktur und die Temperaturmessstruktur gleichzeitig betrieben werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Gasmessstruktur einen siebten Anschluss und einen achten Anschluss auf, wobei der siebte Anschluss der Gasmessstruktur und der vierte Anschluss der Temperaturmessstruktur in dem dritten Bereich elektrisch gekoppelt sind. Dies ermöglicht beispiels ¬ weise eine gemeinsame Bezugspotentialzuführung für alle vier Strukturen, beispielsweise ein gemeinsames Zuführen eines Masse ¬ potentials .

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Partikelmessstruktur eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die zusammen eine interdigitale Kammstruktur auf ¬ weisen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Heizelementstruktur im Wesentlichen mäanderförmig ausgebildet, insbesondere mäanderförmig ausgebildet. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Temperaturmessstruktur im Wesentlichen mäanderförmig ausge- bildet, insbesondere mäanderförmig ausgebildet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Trägersubstrat einen keramischen Werkstoff auf oder besteht im Wesentlichen aus einem keramischen Werkstoff.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Trägersubstrat Aluminiumoxid (AI 2 O3) auf oder besteht im We ¬ sentlichen aus dem Aluminiumoxid. Das Aluminiumoxid weist vorteilhafterweise eine hohe elektrische Isolation und gleichzeitig eine hohe thermische Leitfähigkeit auf. Vor ¬ teilhafterweise kann aufgrund der hohen thermischen Leitfä ¬ higkeit die Sensorvorrichtung eine hohe Ansprechgeschwindigkeit aufweisen bezüglich einer Temperaturänderung. Dies kann einen Beitrag leisten dazu, dass eine zu messende Temperatur und/oder eine Änderung einer Temperatur sehr präzise erfasst werden kann. Metallische Strukturen der Heizelementstruktur, Partikelmessstruktur und die Temperaturmessstruktur können beispielsweise in einem Dünnschichtverfahren und/oder Dickschichtverfahren auf das Trägersubstrat aufgebracht werden. Alternativ oder ergänzend können die metallischen Strukturen durch Laserabtrag oder elektrolytisch erzeugt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Trägersubstrat Zirkoniumdioxid (Zr0 2 ) auf. Zirkoniumdioxid weist im Vergleich zu Aluminiumoxid eine geringere thermische Leitfähigkeit auf. Diese Eigenschaft kann vorteilhafterweise dazu beitragen, eine Wärmeableitung des Trägersubstrats zu reduzieren. Das Trägersubstrat kann somit sowohl Aluminiumoxid als auch Zirkoniumdioxid aufweisen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Temperaturmessstruktur bei Normtemperatur einen ohmschen Widerstand im Bereich von 10 Ohm oder größer auf. Dies kann einen Beitrag leisten, Messungenauigkeiten, beispielsweise aufgrund eines Leitungswiderstandes einer Zuleitung, zu reduzieren. Des Weiteren kann eine Temperaturmessstruktur mit einem größeren ohmschen Widerstand mit einer geringeren Leitbahnbreite aus ¬ gebildet sein und somit eine geringere thermischen Masse auf ¬ weisen. Dies kann ein Beitrag leisten dazu, dass die Temperaturmessstruktur beispielsweise die Abgastemperatur schneller annimmt. Die Normtemperatur repräsentieren beispielsweise eine Temperatur von 0 °C. Die Temperaturmessstruktur kann beispielsweise offen ausgebildet sein, d. h. dass die Temperaturmess ¬ struktur von keinem Gehäuse umgeben ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Partikelmess struktur und die Heizelementstruktur in einer ersten Substrat ebene angeordnet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Trägersubstrat eine Mehrlagenkeramik mit mindestens einer Substratebene. Dies ermöglicht die Strukturen derart anzuordnen, dass das Trägersubstrat einen möglichst geringen Bauraum auf ¬ weist. Dies hat den Vorteil, dass das Trägersubstrat eine ge ¬ ringere thermische Masse aufweisen kann und/oder ein Gehäuse für die Sensorvorrichtung kleiner ausgebildet werden kann. Dies kann einen Beitrag leisten dazu, dass die Gastemperatur, beispielsweise die Abgastemperatur, präziser ermittelt werden kann. Für eine Herstellung des Mehrlagenkeramiksubstrats mit der Heizelementstruktur, der Partikelmessstruktur und der Temperaturmessstruktur können ungebrannten Keramikfolien zunächst einzeln strukturiert, danach gestapelt und laminiert und an ¬ schließend gebrannt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Heizelementstruktur eine erste Teilstruktur und eine zweite Teilstruktur auf, wobei die erste Teilstruktur den ersten Anschluss der Heizelementstruktur umfasst, die zweite Teilstruktur den zweiten Anschluss der Heizelementstruktur und die erste Teilstruktur und zweite Teilstruktur einen gemeinsamen Anschluss aufweisen, der mit dem sechsten Anschluss der Partikelmessstruktur elektrisch gekoppelt ist. Die Heizelementstruktur kann beispielsweise auch dazu genutzt werden, eine Temperatur und/oder eine Temperatur- änderung im Bereich der Heizelementstruktur zu erfassen. Der gemeinsame Anschluss kann einen Beitrag leisten, die Temperatur und/oder die Temperaturänderungen im Bereich der Heizelementstruktur präziser zu erfassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Sensorvorrichtung mit einer AufSichtsansicht auf eine erste Substratebene,

Figur 2 die Sensorvorrichtung mit einer AufSichtsansicht auf die zweite Substratebene,

Figur 3 eine Mehrlagenkeramik mit mehreren Substratebenen,

Figur 4 ein erstes Ausführungsbeispiel der Sensorvorrichtung,

Figur 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Sensorvorrichtung und

Figur 6 ein drittes Ausführungsbeispiel der Sensorvorrichtung,

Figur 7 ein viertes Ausführungsbeispiel der Sensorvorrichtung und

Figur 8 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Sensorvorrichtung.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt eine Sensorvorrichtung 100 mit einer ersten Aufsichtsansicht auf eine erste Substratebene Sl. Die Sensorvor ¬ richtung 100 kann beispielsweise in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein.

Während eines Betriebes der Brennkraftmaschine kann in dem Abgas ¬ strang ein Gas, insbesondere ein Abgas, strömen. Die Brennkraftmaschine kann beispielsweise als Dieselbrennkraftmaschine ausgebildet sein und eine Abgasreinigungsvorrichtung aufweisen. Die Sensorvorrichtung 100 kann beispielsweise solch einer Abgasreinigungsvorrichtung stromabwärts nachgeordnet angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorvorrichtung 100 stromaufwärts vor der Abgasreinigungsvorrichtung angeordnet sein. Erfasste Messgrößen und ermittelte Zustandsgrößen, beispielsweise eine Partikelkonzentration, insbesondere eine Ruß ¬ partikelkonzentration, und/oder eine Abgastemperatur können an eine Motorsteuerung und/oder an ein On-Board-Diagnose-System weitergeleitet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die ermittelte Abgastemperatur für weitere Steuerungsaufgaben, beispielsweise für eine Steuerung einer Regenerierung der Abgasreinigungsvorrichtung, genutzt werden. Die Sensorvorrichtung 100 weist ein Trägersubstrat 10 auf. Das

Trägersubstrat 10 kann einen keramischen Werkstoff aufweisen, beispielsweise Aluminiumoxid (AI2O3) und/oder Zirkoniumdioxid

(ZrC>2) · Insbesondere kann das Trägersubstrat 10 aus dem ke ¬ ramischen Werkstoff bestehen. Das Trägersubstrat 10 kann bei- spielsweise eine Mehrlagenkeramik aufweisen.

Die Sensorvorrichtung 100 weist eine Partikelmessstruktur P auf, die beispielsweise in der ersten Substratebene Sl des Träger ¬ substrats 10 angeordnet ist. Beispielsweise kann die Partikel- messstruktur P auf einer ersten Oberfläche Ol des Trägersubstrats 10 angeordnet sein. Die Partikelmessstruktur P weist beispiels ¬ weise eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode auf, die zusammen eine interdigitale Kammstruktur aufweisen. Die Sensorvorrichtung 100 weist beispielsweise eine in der ersten Substratebene Sl angeordnete Heizelementstruktur H auf. Figur 1 zeigt eine schematische Zeichnung der Heizelementstruktur H. Die Heizelementstruktur H kann im Wesentlichen mäanderförmig ausgebildet sein, insbesondere mäanderförmig ausgebildet sein.

Die Partikelmessstruktur P und die Heizelementstruktur H sind beispielsweise auf einer ersten Oberfläche Ol des Trägermess ¬ substrats 10 angeordnet. Beispielsweise kann die Partikelmess- struktur P und/oder die Heizelementstruktur H eine Platinlegierung aufweisen.

Figur 2 zeigt die Sensorvorrichtung 100 mit einer Aufsichts- ansieht auf eine zweite Substratebene S2 des Trägersubstrats 10. Die zweite Substratebene S2 kann beispielsweise eine zweite Oberfläche des Trägersubstrats 10 sein. Die Sensorvorrichtung 100 weist eine Temperaturmessstruktur T auf. Die Temperaturmessstruktur T ist beispielsweise auf der zweiten Substratebene S2 des Trägersubstrats 10 angeordnet. Beispielsweise kann die Temperaturmessstruktur T bei Normtemperatur einen ohmschen Widerstand im Bereich von 10 Ohm aufweisen.

Alternativ ist möglich, dass die Temperaturmessstruktur T und die Partikelmessstruktur P in der ersten Substratebene Sl und die Heizelementstruktur H in der zweiten Substratebene S2 angeordnet sind. Des Weiteren ist möglich, dass die Temperaturmessstruktur T, die Partikelmessstruktur P und die Heizelementstruktur H in der ersten Sl oder in der zweiten Substratebene S2 angeordnet sind.

Das Trägersubstrat 10 kann beispielsweise auch eine Mehrla ¬ genkeramik mit mindestens einer Substratebene, beispielsweise drei Substratebenen, umfassen (Figur 3) . In diesem Fall können die Temperaturmessstruktur T, die Partikelmessstruktur P und die Heizelementstruktur H jeweils in verschiedenen Substratebenen angeordnet sein. Beispielsweise kann die Partikelmessstruktur P auf der ersten Oberfläche Ol des Trägersubstrats 10 angeordnet sein. Die Heizelementstruktur H kann beispielsweise in einer ersten Zwischenebene ZI und die Temperaturmessstruktur T kann beispielsweise in einer zweiten Zwischenebene Z2 angeordnet sein .

Figur 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Sensorvor- richtung 100, bei der die Temperaturmessstruktur T in einem vorgegebenen ersten Bereich des Trägersubstrats 10 mit der Heizelementstruktur H und in einem vorgegeben zweiten Bereich des Trägersubstrats 10 mit der Partikelmessstruktur P elektrisch gekoppelt ist. Beispielweise weist die Heizelementstruktur H einen ersten Anschluss 1 und einen zweiten Anschluss 2, die Temperaturmessstruktur T einen dritten Anschluss 3 und vierten Anschluss 4 und die Partikelmessstruktur P einen fünften 5 und sechsten Anschluss 6 auf. In dem gezeigten ersten Ausführungsbeispiel sind beispielsweise der vierte Anschluss 4 der Tem ¬ peraturmessstruktur T und der fünfte Anschluss 5 der Partikel ¬ messstruktur P in dem zweiten Bereich elektrisch gekoppelt und der zweite Anschluss 2 der Heizelementstruktur H und der dritte Anschluss 3 der Temperaturmessstruktur T in dem ersten Bereich. Die Heizelementstruktur H und die Partikelmessstruktur P können in diesem Fall zeitlich parallel betrieben werden. Die Temperaturmessstruktur T kann während einer gemeinsamen Messpause der Heizelementstruktur H und der Partikelmessstruktur P be- trieben werden. Der erste und/oder zweite Bereich können beispielsweise derart vorgegebenen werden, dass Zuleitungen zu der Temperaturmessstruktur T möglichst kurz sind.

Figur 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Sensorvor- richtung 100. In diesem Fall sind beispielsweise der vierte

Anschluss 4 der Temperaturmessstruktur T und der fünfte Anschluss 5 der Partikelmessstruktur P in dem zweiten Bereich elektrisch gekoppelt und der zweite Anschluss 2 der Heizelementstruktur H und der vierte Anschluss 4 der Temperaturmessstruktur T in dem ersten Bereich. Dies ermöglicht beispielsweise ein gemeinsames Zuführen eines Massepotentials, beispielsweise über den vierten Anschluss 4. In diesem Fall können die Heizelementstruktur H, die Partikelmessstruktur P und die Temperaturmessstruktur T gleichzeitig betrieben werden. Der erste und/oder zweite Bereich können beispielsweise derart vorgegebenen werden, dass Zulei ¬ tungen für das Zuführen des Massepotentials, beispielsweise für die Heizelementstruktur H und die Partikelmessstruktur P, möglichst kurz sind. Ein ohmscher Widerstand der Partikel ¬ messstruktur kann in diesem Fall wesentlich größer sein als ein ohmscher Widerstand der Temperaturmessstruktur.

Die Sensorvorrichtung 100 kann beispielsweise ein Gehäuse mit einem Gewinde aufweisen. Aufgrund der geringen Abmessungen kann das Gehäuse beispielsweise schmäler ausgeführt werden im Ver ¬ gleich zu einer Ausführungs ariante bei der alle sechs Anschlüsse aus dem Gehäuse heraus geführt werden. Das Gewinde kann bei ¬ spielsweise als M14-Gewinde ausgebildet sein.

Figur 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Sensorvor ¬ richtung 100. Die Sensorvorrichtung 100 umfasst zusätzlich eine Gasmessstruktur G. Die Gasmessstruktur G kann ausgebildet sein, eine Gaskonzentration zu erfassen. Die Gasmessstruktur G weist einen siebten 7 und achten Anschluss 8 auf. In diesem Fall sind beispielsweise der vierte Anschluss 4 der Temperaturmessstruktur T und der fünfte Anschluss 5 der Partikelmessstruktur P in dem zweiten Bereich elektrisch gekoppelt und der zweite Anschluss 2 der Heizelementstruktur H und der vierte Anschluss 4 der Temperaturmessstruktur T in dem ersten Bereich. Des Weiteren ist der siebte Anschluss 7 der Gasmessstruktur G und der vierte Anschluss 4 der Temperaturmessstruktur T in einem dritten Bereich elektrisch gekoppelt.

Die Temperaturmessstruktur T, die Partikelmessstruktur P, die Heizelementstruktur H und die Gasmessstruktur G können in den verschiedenen Substratebenen der Mehrlagenkeramik angeordnet sein. Alternativ ist auch möglich, dass mehrere dieser Strukturen in einer Substratebene angeordnet sind.

Figur 7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Sensorvor ¬ richtung 100. Im Unterschied zu dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel weist in diesem Beispiel die Heizelement ¬ struktur H eine erste Teilstruktur Hl und eine zweite Teil ¬ struktur H2 auf, wobei die erste Teilstruktur Hl den ersten Anschluss 1 der Heizelementstruktur H umfasst, die zweite Teil struktur H2 den zweiten Anschluss 2 der Heizelementstruktur H und die erste Teilstruktur Hl und zweite Teilstruktur H2 einen gemeinsamen Anschluss M12 aufweisen, der mit dem sechsten Anschluss 6 der Partikelmessstruktur P elektrisch gekoppelt ist.

Figur 8 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Sensorvor ¬ richtung. Im Unterschied zu dem in Figur 5 gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel weist in diesem Beispiel die Heizelementstruktur H die erste Teilstruktur Hl und die zweite Teilstruktur H2 auf, wobei die erste Teilstruktur Hl den ersten Anschluss 1 der Heizelementstruktur H umfasst, die zweite Teilstruktur H2 den zweiten Anschluss 2 der Heizelementstruktur H und die erste Teilstruktur Hl und zweite Teilstruktur H2 den gemeinsamen Anschluss M12 aufweisen, der mit dem sechsten Anschluss 6 der Partikelmessstruktur P elektrisch gekoppelt ist.