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Patent Searching and Data


Title:
SENSOR WITH THERMAL-SHOCK-RESISTANT SUBSTRATE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/115087
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a sensor, more particularly a high-temperature sensor, having: at least one substrate (3) with a first side and a second side opposite the first side; and at least one first sensor structure (7) arranged at least in some regions on the first side of the substrate (3), wherein the substrate (3) comprises an oxide-ceramic fibre composite material. The present invention also relates to a use of a sensor and a method (1000) for producing a sensor.

Inventors:
ASSMUS, Tim (Marburger Straße 26, Marburger Straße 26, Allendorf-Winnen, 35469, DE)
DIETMANN, Stefan (Drosselweg 25, Drosselweg 25, Alzenau, 63755, DE)
Application Number:
EP2018/079951
Publication Date:
June 20, 2019
Filing Date:
November 01, 2018
Export Citation:
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Assignee:
HERAEUS NEXENSOS GMBH (Heraeusstraße 12 - 14, Hanau, 63450, DE)
International Classes:
G01K1/12
Domestic Patent References:
WO2006111386A12006-10-26
WO2015021096A12015-02-12
WO2007048573A12007-05-03
WO2006111386A12006-10-26
Foreign References:
DE102007046900B42011-07-21
Attorney, Agent or Firm:
HERAEUS IP (Heraeus Holding GmbH, Heraeusstr. 12 - 14, Hanau, 63450, DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Sensor, insbesondere Hochtemperatursensor, aufweisend:

zumindest ein Substrat (3) mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüber- liegenden zweiten Seite; und

zumindest eine erste Sensorstruktur (7) angeordnet zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats (3), dadurch gekennzeichnet, dass

das Substrat (3) einen oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff umfasst.

2. Sensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

der oxidkeramische Faserverbundwerkstoff Fasern aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Bariumoxid, Boroxid, Zirkoniumoxid, und/oder beliebigen Mischungen davon umfasst, und/oder Matrices aufweisend Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Magnesiumoxid, Bariumoxid und/oder Zirkonoxid umfasst, bevorzugt umfasst der oxidkeramaische Fa- serverbundwerkstoff eine Matrix aus Aluminiumoxid und Zirkonoxid als ein Bindehilfsmit- tel.

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass

der Sensor aufweist:

zumindest eine erste Abdeckschicht (5) angeordnet zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats (3), wobei die erste Abdeckschicht (5) zumindest bereichs- weise zwischen dem Substrat (3) und der ersten Sensorstruktur (7) angeordnet ist, und/oder

zumindest eine zweite Abdeckschicht (5‘) angeordnet zumindest bereichsweise auf der zweiten Seite des Substrats (3), wobei die zweite Abdeckschicht (5‘) zumindest be- reichsweise zwischen dem Substrat (3) und einer zweiten Sensorstruktur (7‘) angeordnet ist.

4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Abdeckschicht (5) und/oder die zweite Abdeckschicht (5‘) eine Glasschicht, ei- ne Keramikschicht, und/oder eine Schicht umfassend Platin und Glas umfassen/umfasst

5. Sensor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass

der Sensor aufweist: zumindest eine erste Isolationsschicht (9), angeordnet zumindest bereichsweise auf der ersten Abdeckschicht (5) und/oder auf der ersten Sensorstruktur (7); und/oder zumindest eine zweite Isolationsschicht (9‘), angeordnet zumindest bereichsweise auf der zweiten Abdeckschicht (5‘) und/oder auf der zweiten Sensorstruktur (7‘), wobei die erste und/oder zweite Isolationsschicht (9‘) ein Glas, ein Metalloxid, eine Keramik und/oder eine Mischung aus einem Glas, einem Metalloxid und/oder einer Keramik um- fassen/umfasst.

6. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass

der Sensor aufweist:

zumindest eine erste Mantelschicht (1 1 ) angeordnet zumindest bereichsweise auf der ersten Isolationsschicht (9); und/oder

zumindest eine zweite Mantelschicht (1 1‘) angeordnet zumindest bereichsweise auf der zweiten Isolationsschicht (9‘).

7. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensorstruktur (7) und/oder eine zweite Sensorstruktur (7‘), zumindest eine Wider- standsstruktur zur Temperaturmessung umfassen/umfasst, insbesondere einen mäan- derförmigen Messwiderstand umfassen/umfasst.

8. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Sensorstruktur (7) und/oder die zweite Sensorstruktur (7‘) zumindest eine Kammstruktur, IDK Struktur, zur Messung einer Konzentration einer Ablagerung von Rußpartikeln umfassen/umfasst.

9. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Sensorstruktur (7) und/oder die zweite Sensorstruktur (7‘) zumindest ein elekt- risches Heizelement und zumindest einen Temperatursensor für eine anemometrische Messung umfassen/umfasst.

10. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensorstruktur (7) und/oder die zweite Sensorstruktur (7‘) zumindest ein Edelme- tall, vorzugweise Platin umfassen/umfasst.

11. Verwendung eines Sensors nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere im Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs, als Temperatursensor, Rußsensor, Flowsensor, Gassensor, Inertialsensor, Impedanzsensor, Wärmeströnungssensor, Strömungssensor und/oder als Multisensor, der eine Kombination aus zwei oder mehreren der genannten Sensoren umfasst.

12. Ein Verfahren zur Herstellung eines Sensor, insbesondere eines Hochtemperatur- sensors, aufweisend die Schritte:

Bereitstellen (1010) zumindest eines Substrat (3) mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, wobei das Substrat (3) einen oxidkera- mischen Faserverbundwerkstoff umfasst; und

Aufbringen (1020) zumindest einer ersten Sensorstruktur (7) zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats (3).

13. Verfahren nach Anspruch 12, aufweisend:

Anordnen (1030) zumindest einer ersten Abdeckschicht (5) zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats (3) zumindest bereichsweise zwischen dem Substrat (3) und der ersten Sensorstruktur (7), und/oder

Anordnen (1040) zumindest einer zweiten Abdeckschicht (5‘) zumindest bereichsweise auf der zweiten Seite des Substrats (3) zumindest bereichsweise zwischen dem Substrat (3) und der zweiten Sensorstruktur (7‘), wobei die erste Abdeckschicht (5) und/oder die zweite Abdeckschicht (5‘) bevorzugt eine Glasschicht, eine Keramikschicht, und/oder ei- ne Schicht umfassend Platin und Glas umfassen/umfasst.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, aufweisend:

Anordnen (1050) zumindest einer ersten Isolationsschicht (9) zumindest bereichsweise auf der ersten Abdeckschicht (5) und/oder auf der ersten Sensorstruktur (7); und/oder Anordnen (1060) zumindest einer zweiten Isolationsschicht (9‘) zumindest bereichsweise auf der zweiten Abdeckschicht (5‘) und/oder auf der zweiten Sensorstruktur (7‘), wobei die erste und/oder zweite Isolationsschicht (9, 9‘) ein Glas, ein Metalloxid, eine Keramik und/oder eine Mischung aus einem Glas, einem Metalloxid und/oder einer Keramik um- fassen/umfasst.

15. Verfahren nach Anspruch 14, aufweisend:

Anordnen (1070) zumindest einer ersten Mantelschicht (1 1 ) zumindest bereichsweise auf der ersten Isolationsschicht (9); und/oder

Anordnen (1080) zumindest einer zweiten Mantelschicht (1 1‘) zumindest bereichsweise auf der zweiten Isolationsschicht (9‘).

Description:
Sensor mit thermoschockbeständigem Substrat

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zur Bestimmung von Gasparametern. Auch be- trifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedenste Sensoren zur Analyse von Gasen bekannt. Derartige Sensoren werden oft eingesetzt im Abgasstrang von Verbrennungskraftmaschinen, beispielsweise als Temperatursensoren, Rußsensoren, Flowsensoren und als Multisensoren, die eine Kombination unterschiedlicher Sensortypen umfassen können. Die Verbrennungsgase oder Abgase derartiger Verbrennungskraftmaschinen können, abhängig von der Position des Sensors im Abgasstrang relativ zu dem Motor, eine sehr hohe Temperatur haben. Daher kön- nen bei der Abkühlung des Sensors häufig entsprechend sehr hohe Temperaturgradienten auf- treten, die die Funktionsweise des Sensors nachteilig beeinflussen können. Auch müssen diese Sensoren, je nach Verwendung, zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit, dauerhaft oder zu gewissen Zeitabständen aktiv auf ein bestimmtes Temperaturniveau zur pyrolytischen Reini- gung gebracht werden. Daher sollten die Sensoren eine hohe Temperaturschockbeständigkeit haben, d.h. eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber starken Temperaturänderungen. Bei- spielsweise können derartige Temperarturänderungen auch durch Beaufschlagung mit Kon- densattropfen entstehen.

Ein Beispiel für einen Sensor, der im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine verwendet werden kann, wird in der WO 2007/048573 A1 beschrieben. Der Sensor umfasst ein Strö- mungssensorelement mit einem Temperaturmesselement und einem Heizelement. Diese Ele- mente sind auf einem Trägerelement angeordnet, wobei das Temperaturmesselement einen Platindünnfilmwiderstand auf einem keramischen Untergrund zur Temperaturmessung aufweist und mit einem zusätzlichen Platindünnfilmwiderstand geheizt wird.

Ein Beispiel für einen Rußsensor mit Heizelement wird in der WO 2006/1 1 1386 A1 gezeigt. Der beschriebene Rußsensor weist eine Sensorstruktur auf einem Substrat zur Bestimmung einer Rußbelegung auf. Zum Freibrennen von Ruß ist ein Heizleiter auf dem Substrat als Dünn- schichtstruktur aus Platin angeordnet.

Allerdings haben die aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren den Nachteil, dass diese Sensoren lediglich eine geringe Temperaturschockbeständigkeit gegenüber schnellen Tempe- raturänderungen haben. Diese geringe Temperaturschockbeständigkeit äußert sich oftmals in Rissen und/oder sonstigen Veränderungen in dem Material des Substrats.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen verbesserten Sensor bereitzustellen, der die Nachteile des Stands der Technik überwindet. Insbesondere einen hochtemperaturfes- ten Sensor bereitzustellen mit einer erhöhten Rissfestigkeit des Substrats und der günstig in der Herstellung ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Sensor gemäß des Gegenstands des Pa- tentanspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Sensor, insbesondere Hochtemperatursensor, weist hierfür auf:

zumindest ein Substrat mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite; und

zumindest eine erste Sensorstruktur angeordnet zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats, wobei das Substrat einen oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff umfasst.

Erfindungsgemäß umfasst das Substrat einen oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff. Hierfür kann das Substrat auch aus einem oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff ausgebildet sein. Unter„Oxidkeramischer Faserverbundwerkstoff“ kann ein Werkstoff verstanden werden bei dem Keramiken, wie beispielsweise AI203 mit Glasfasern oder Keramikfasern vor einem anschlie- ßenden Brennvorgang des Substrats gemischt werden. Der so entstehende oxidkeramische Faserverbundwerkstoff kann eine Dicke von 10-20 pm haben.

Als„Sensorstruktur“ kann im Sinne der vorliegenden Erfindung jede Struktur verstanden wer- den, die angepasst ist zumindest einen Gasparameter eines vorbeiströmenden Gases zu erfas- sen. Weiterhin kann der Begriff „Sensorstruktur“ auch dazu verwendet werden, eine Wider- standsleiterbahn oder Heizleiterbahn zu bezeichnen, die sich zumindest bereichsweise er- wärmt, wenn sie von einem Strom durchflossen wird. Mit der Erfindung ist es erstmalig gelungen einen Sensor für Hochtemperaturanwendungen zu schaffen, der eine hohe Thermoschockbeständigkeit aufweist und hohe Temperaturwechsel im Wesentlichen beschädigungsfrei übersteht. Im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Substraten zeigen sich weniger und kleinere Risse, welche sich im Wesentlichen nicht weiter auf der Oberfläche des Substrats ausbreiten.

In einem Beispiel umfasst der oxidkeramische Faserverbundwerkstoff Fasern aus Siliciumdi oxid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Bariumoxid, Boroxid, Zirkoniumoxid, und/oder beliebigen Mi- schungen davon, und/oder Matrices aufweisend Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Magnesiumoxid, Bariumoxid und/oder Zirkonoxid umfasst, bevorzugt umfasst der oxidkeramaische Faserver- bundwerkstoff eine Matrix aus Aluminiumoxid und Zirkonoxid als ein Bindehilfsmittel.

Vorteilhaft kann durch eine Matrix aus Aluminiumoxid und Zirkonoxid als Bindehilfsmittel eine sehr hohe Festigkeit des Substrats erreicht werden.

In einem weiteren Beispiel weist der Sensor zumindest eine erste Abdeckschicht auf, angeord- net zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats, wobei die erste Abdeckschicht zumindest bereichsweise zwischen dem Substrat und der ersten Sensorstruktur angeordnet ist, und/oder zumindest eine zweite Abdeckschicht angeordnet zumindest bereichsweise auf der zweiten Seite des Substrats, wobei die zweite Abdeckschicht zumindest bereichsweise zwi- schen dem Substrat und einer zweiten Sensorstruktur angeordnet ist.

In einem Beispiel umfasst/umfassen die erste Abdeckschicht und/oder die zweite Abdeck- schicht eine Glasschicht, eine Keramikschicht, und/oder eine Schicht umfassend Platin und Glas.

Vorteilhaft können durch das Anordnen einer ersten und/oder zweiten Abdeckschicht Oberflä- chendefekte auf dem Substrat ausgeglichen werden, die Anbindung der Sensorstruktur an dem Substrat verbessert werden und eine erhöhte Stabilität nach einem Thermoschock erreicht wer- den.

Beispielsweise kann in einem einfachen aber funktionierendem Beispiel auf das Substrat eine Abdeckschicht umfassend Platin und Glas, beispielsweise ein Gemisch aus Si02, BaO, AI203 mittels Siebdruck angeordnet werden. Diese Abdeckschicht hat die Funktion einer Haftvermitt- lerschicht und fördert eine gute Anbindung der Sensorstruktur an das Substrat. Auf der Abdeck- Schicht kann dann ebenfalls mittels Siebdruck die Sensorstruktur angeordnet werden. Anschlie- ßend kann die Anordnung in einem Schritt gebrannt werden. Die gebrannte Anordnung kann eine Dicke von 15 - 20 pm haben.

In einem weiteren Beispiel kann anstelle einer Abdeckschicht umfassend Platin und Glas, eine Abdeckschicht umfassend Glas mittels Siebdruck auf dem Substrat angeordnet werden und eingebrannt werden. Vorteilhaft können durch diese Abdeckschicht Unebenheiten und Mikroris- se im Substrat geglättet werden. Anschließend kann auf der eingebrannten Abdeckschicht die Sensorstruktur angeordnet werden und ebenfalls eingebrannt werden.

In noch einem Beispiel weist der Sensor zumindest eine erste Isolationsschicht auf, angeordnet zumindest bereichsweise auf der ersten Abdeckschicht und/oder auf der ersten Sensorstruktur; und/oder der Sensor weist zumindest eine zweite Isolationsschicht auf, angeordnet zumindest bereichsweise auf der zweiten Abdeckschicht und/oder auf der zweiten Sensorstruktur, wobei die erste und/oder zweite Isolationsschicht ein Glas, ein Metalloxid, eine Keramik und/oder eine Mischung aus einem Glas, einem Metalloxid und/oder einer Keramik umfassen/umfasst.

Vorteilhaft kann die erste Sensorstruktur und/oder die zweite Sensorstruktur durch eine derarti- ge Isolationsschicht/Isolationsschichten geschützt werden.

In noch einem Beispiel weist der Sensor auf:

zumindest eine erste Mantelschicht angeordnet zumindest bereichsweise auf der ersten Isolati onsschicht; und/oder

zumindest eine zweite Mantelschicht angeordnet zumindest bereichsweise auf der zweiten Iso- lationsschicht.

Eine solche Mantelschicht kann als Passivierungsschicht, die beispielsweise Quarzglas und optional eine Keramik enthalten kann, eingesetzt werden, wie es beispielsweise auch in der DE10 2007 046 900 B4 beschrieben wird.

In einem Beispiel umfassen/umfasst die erste Sensorstruktur und/oder eine zweite Sensorstruk- tur zumindest eine Widerstandsstruktur zur Temperaturmessung, insbesondere einen mäander- förmigen Messwiderstand. Der Messwiderstand kann aus einer Leiterbahn mit einem geschwungenen Verlauf zwischen zwei Elektroden gebildet werden. Beispielsweise kann die Leiterbahn mäanderförmig ausgestal- tet sein. Ein derartiger Messwiderstand kann lediglich an einer Seite, entweder auf der ersten oder der zweiten Seite des Substrats angeordnet sein. In einem weiteren Beispiel kann auch auf beiden Seiten des Substrats ein Messwiderstand angeordnet sein.

Weiterhin kann in dem oben genannten Beispiel die erste Sensorstruktur und/oder die zweite Sensorstruktur zumindest eine Kammstruktur, IDK Struktur, zur Messung einer Konzentration einer Ablagerung von Rußpartikeln umfassen/umfasst.

Üblicherweise können IDK Strukturen zur Bestimmung von Rußpartikeln in einem Rußsensor eingesetzt werden.

In noch einem Beispiel umfassen/umfasst die erste Sensorstruktur und/oder die zweite Sen- sorstruktur zumindest ein elektrisches Heizelement und zumindest einen Temperatursensor für eine anemometrische Messung.

Derartige Sensorstrukturen können in Durchflusssensoren, die auch als Flowsensoren bezeich- net werden können, eingesetzt werden, um einen Durchsatz in einem Kanal, beispielsweise in einem Abgasstrang, zu messen.

Auch können auf beiden Seiten des Substrats unterschiedliche Sensorstrukturen, zur Bestim- mung unterschiedlicher Größen, angeordnet sein. Ein derartiger Sensor kann als Multisensor bezeichnet werden.

In einem weiteren Beispiel umfassen/umfasst die erste Sensorstruktur und/oder die zweite Sen- sorstruktur zumindest ein Edelmetall, vorzugweise Platin.

Vorteilhaft kann/können die Sensorstruktur/en ein Platinwiderstand als Messwiderstand aufwei- sen.

Die Erfindung schlägt auch eine Verwendung eines Sensors nach einem der vorangehenden Ansprüche vor, insbesondere im Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs, als Temperatursensor, Rußsensor, Flowsensor, Gassensor, Inertialsensor, Impedanzsensor, Wärmeströmungssensor, Strömungssensor und/oder als Multisensor, der eine Kombination aus zwei oder mehreren der genannten Sensoren umfasst.

Weiterhin schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Sensors vor, insbesondere eines Hochtemperatursensors, aufweisend die Schritte:

Bereitstellen zumindest eines Substrat mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegen- überliegenden zweiten Seite, wobei das Substrat einen oxidkeramischen Faserverbundwerk- stoff umfasst; und

Aufbringen zumindest einer ersten Sensorstruktur zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats.

Beispielsweise kann die Sensorstruktur als Platinschicht auf das Substrat in Dünnschichttech- nologie oder in Dickschichttechnologie aufgebracht werden. Hierfür kann Platinpulver mit Oxi- den und Bindemitteln gemischt werden und durch Siebdruck auf das Substrat aufgebracht wer- den. Anschließend kann ein Tempern stattfinden.

In einem Beispiel weist das Verfahren weiter auf:

Anordnen zumindest einer ersten Abdeckschicht zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats zumindest bereichsweise zwischen dem Substrat und der ersten Sensorstruktur, und/oder

Anordnen zumindest einer zweiten Abdeckschicht zumindest bereichsweise auf der zweiten Seite des Substrats zumindest bereichsweise zwischen dem Substrat und der zweiten Sen- sorstruktur, wobei die erste Abdeckschicht und/oder die zweite Abdeckschicht bevorzugt eine Glasschicht, eine Keramikschicht, und/oder eine Schicht umfassend Platin und Glas umfas- sen/umfasst.

In noch einem Beispiel weist das Verfahren weiter auf:

Anordnen zumindest einer ersten Isolationsschicht zumindest bereichsweise auf der ersten Ab- deckschicht und/oder auf der ersten Sensorstruktur; und/oder

Anordnen zumindest einer zweiten Isolationsschicht zumindest bereichsweise auf der zweiten Abdeckschicht und/oder auf der zweiten Sensorstruktur, wobei die erste und/oder zweite Isola- tionsschicht ein Glas, ein Metalloxid, eine Keramik und/oder eine Mischung aus einem Glas, einem Metalloxid und/oder einer Keramik umfassen/umfasst.

In dem oben genannten Beispiel kann das Verfahren weiter aufweisen: Anordnen zumindest einer ersten Mantelschicht zumindest bereichsweise auf der ersten Isolati- onsschicht; und/oder

Anordnen zumindest einer zweiten Mantelschicht zumindest bereichsweise auf der zweiten Iso- lationsschicht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei- bung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von schematischen Zeich- nungen erläutert sind.

Dabei zeigt:

Figur 1 eine schematische Draufsicht auf einen Sensor gemäß einer Ausfüh- rungsform der Erfindung;

Figur 2 eine schematische Explosionsdarstellung eines Sensors gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung; und

Figur 3 ein Verfahren zur Herstellung eines Sensors gemäß einer Ausführungs- form der Erfindung.

In Figur 1 wird eine schematische Draufsicht auf einen Sensor 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In der gezeigten Ausführungsform ist auf dem Substrat 3 eine erste Ab- deckschicht 5 auf der ersten Seite des Substrats 3 zwischen dem Substrat 3 und einer ersten Sensorstruktur 7 angeordnet.

In der gezeigten Ausführungsform ist eine IDK Struktur zur Bestimmung von Rußpartikeln als erste Sensorstruktur 7 auf dem Substrat 3 angeordnet. In nicht gezeigten Ausführungsformen kann die erste Sensorstruktur 7 auch weitere/alternative Strukturen umfassen, die angepasst sind einen oder mehrere Gasparameter eines vorbeiströmenden Gases zu erfassen. In dem gezeigten Beispiel wird, zur Bestimmung von Rußpartikeln, die erste Sensorstruktur 7 beheizt. Als Heizer kann eine Widerstandsleiterbahn, die sich unterhalb der ersten Sensorstruktur 7 be- findet (nicht gezeigt), verwendet werden. Beispielsweise kann eine zweite nicht gezeigte Sen- sorstruktur auf einer zweiten Seite des Substrats angeordnet werden und den Bereich A an/um die erste Sensorstruktur 7 beheizen. In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann auch die erste Sensorstruktur 7 zusätzlich zu der IDK Struktur noch einen Heizleiter zum Beheizen der IDK Struktur aufweisen.

Auch wird in der Figur 1 ein Bereich B mit einem großen Temperaturgradienten von rechts (kalt) nach links (heiß) gezeigt, der gleichzeitig ein Bereich mit einer hohen Riss- bzw. Bruchanfällig- keit darstellt. In diesem Bereich werden die im Stand der Technik verwendeten Substrate häufig beschädigt.

In Figur 2 wird eine schematische Explosionsdarstellung eines Sensors 1 gemäß einer Ausfüh- rungsform der Erfindung gezeigt. Der beispielhaft gezeigte Sensor 1 kann der in Figur 1 gezeig- te Sensor 1 sein. Der Sensor 1 weist ein Substrat 3 auf, das einen oxidkeramischen Faserver- bundwerkstoff umfasst.

Optional ist in der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform eine erste Abdeckschicht 5 gezeigt, die auf der ersten Seite des Substrats 3 angeordnet ist. Beispielsweise kann die erste Abdeck- schicht 5 durch Siebdruck aufgebracht werden und eine Glasschicht, eine Keramikschicht, und/oder eine Schicht umfassend Platin und Glas umfassen. Die erste Abdeckschicht 5 kann vollflächig eine Oberfläche des Substrats 3 bedecken, oder nur auf einem Teilbereich der Ober- fläche des Substrats 3 angeordnet sein.

Auf dem Substrat 3 oder auf der optional aufgebrachten ersten Abdeckschicht 5 ist eine erste Sensorstruktur 7 angeordnet, die als IDK Struktur ausgeführt ist. Die erste Sensorstruktur 7 kann, wie es in Figur 2 gezeigt wird, über zwei Anschlusskontakte verfügen, um die Sen- sorstruktur 7 an eine Auswerteelektronik anschließen zu können (nicht gezeigt in Figur 2). Al- ternativ oder zusätzlich zu der gezeigten IDK Struktur können, in nicht gezeigten Ausführungs- formen, weitere Sensorstrukturen, bzw. Heizelemente auf der ersten Seite des Substrats 3 an- geordnet sein.

Weiterhin wird in der Figur 2 lediglich optional gezeigt, dass die erste Sensorstruktur 7 und Be- reiche der Abdeckschicht 5, die nicht von der ersten Sensorstruktur 7 bedeckt sind, von einer ersten Isolationsschicht 9 zumindest teilweise bedeckt sein können. Die erste Isolationsschicht 9 kann wiederum, lediglich optional, von einer Mantelschicht 11 zumindest teilweise bedeckt sein. Der Fachmann weiß aber, dass eine Isolationsschicht 9 und/oder eine Mantelschicht 11 nicht notwendig sind für die Verwendung des in Figur 2 gezeigten Sensors 1 als Temperatur- sensor, Rußsensor, Flowsensor, und/oder als Multisensor, beispielsweise im Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs.

In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist auf der zweiten Seiten des Substrats 3 eine zweite Abdeckschicht 5‘ angeordnet, die ein gleiches Material wie die erste Abdeckschicht 5 umfassen kann.

In der gezeigten Ausführungsform ist beispielhaft eine Mäanderstruktur als zweite Sensorstruk- tur 7‘ auf dem Substrat 3 angeordnet. Die gezeigte Mäanderstruktur kann beispielsweise dazu verwendet werden, um das Substrat 3 aufzuheizen und/oder um die Temperatur zu messen. In alternativen, nicht hierin gezeigten, Ausführungsformen kann die zweite Sensorstruktur 7‘ auch weitere/alternative Strukturen umfassen, die angepasst sind einen oder mehrere Gasparameter eines vorbeiströmenden Gases zu erfassen.

Auch kann, wie es bereits hierin bezüglich der ersten Seite des vollkeramischen Heizers 3 be- schrieben wurde, auf der zweiten Sensorstruktur 7‘ zumindest bereichsweise eine zweite Isola- tionsschicht 9‘ angeordnet sein, auf der wiederum zumindest bereichsweise eine zweite Man- telschicht 1 angeordnet sein kann.

Eine Anordnung von Strukturen auf der zweiten Seite des Substrats 3 ist aber nicht essentiell für die Erfindung. Ein erfindungsgemäßer Sensor 1 kann auch lediglich eine Substrat 3 und eine erste Sensorstruktur 7 umfassen.

Figur 3 zeigt ein Verfahren 1000 zur Herstellung eines Sensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren 1000 weist die nachfolgenden Schritte auf:

Bereitstellen 1010 zumindest eines Substrat mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, das Substrat einen oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff umfasst; und

Aufbringen 1020 zumindest einer ersten Sensorstruktur zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats.

Weiterhin kann das Verfahren auch die nachfolgenden Schritte aufweisen:

Anordnen 1030 zumindest einer ersten Abdeckschicht zumindest bereichsweise auf der ersten Seite des Substrats zumindest bereichsweise zwischen dem Substrat und der ersten Sen- sorstruktur, und/oder Anordnen 1040 zumindest einer zweiten Abdeckschicht zumindest bereichsweise auf der zwei- ten Seite des Substrats zumindest bereichsweise zwischen dem Substrat und der zweiten Sen- sorstruktur, wobei die erste Abdeckschicht und/oder die zweite Abdeckschicht bevorzugt eine Glasschicht, eine Keramikschicht, und/oder eine Schicht umfassend Platin und Glas umfas- sen/umfasst, und/oder

Anordnen 1050 zumindest einer ersten Isolationsschicht zumindest bereichsweise auf der ers- ten Abdeckschicht und/oder auf der ersten Sensorstruktur; und/oder

Anordnen 1060 zumindest einer zweiten Isolationsschicht zumindest bereichsweise auf der zweiten Abdeckschicht und/oder auf der zweiten Sensorstruktur, wobei die erste und/oder zwei- te Isolationsschicht ein Glas, ein Metalloxid, eine Keramik und/oder eine Mischung aus einem Glas, einem Metalloxid und/oder einer Keramik umfassen/umfasst, und/oder

Anordnen 1070 zumindest einer ersten Mantelschicht zumindest bereichsweise auf der ersten Isolationsschicht; und/oder

Anordnen 1080 zumindest einer zweiten Mantelschicht zumindest bereichsweise auf der zwei- ten Isolationsschicht.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen und in den Figuren dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfin- dung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.

Bezuqszeichenliste

1 Sensor

3 Substrat

5, 5‘ erste/zweite Abdeckschicht

7, 7‘ erste/zweite Sensorstruktur

9, 9‘ erste/zweite Isolationsschicht

1 1 , 11‘ erste/zweite Mantelschicht

A Bereich A

B Bereich B

1000 Verfahren zur Herstellung eines Sensors

1010 Herstellen

1020 Aufbringen

1030 Anordnen erste Abdeckschicht

1040 Anordnen zweite Abdeckschicht

1050 Anordnen erste Isolationsschicht

1060 Anordnen zweite Isolationsschicht

1070 Anordnen erste Mantelschicht

1080 Anordnen zweite Mantelschicht