(57)【要約】【課題】センサ特に煤センサおよびセンサ特に煤センサの製造方法。【解決手段】本願発明は、基材（２０）と、基材（２０）上に形成された電極層（３０）とを含む、導電性粒子および／または分極性粒子を検出するためのセンサ（１０）、特に、煤センサに関する。互いに係合する少なくとも２つの空間的に分離された電極（３１、３２）。少なくとも１つの被覆層（４０）が、電極層（３０）の基板（２０）とは反対側の面（３５）に形成される。本願発明によれば、被覆層（４０）に複数の開口部（５０）が形成され、該開口部は１つの電極（３１、３２）、特に少なくとも２つの電極（３１、３２）の表面を少なくとも部分的に露出させる。【選択図】図７
2020502524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性粒子および／または分極性粒子を検出するためのセンサ（１０）、特に煤センサであって、
基板（２０）と、
少なくとも２つの空間的に分離されかつ噛み合い電極（３１、３２）を有する基板（２０）上に形成された電極層（３０）と、
を備え、
少なくとも１つの被覆層（４０）は、前記基板（２０）の反対側に面する電極層（３０）側（３５）に形成され、
前記被覆層（４０）には、電極（３１、３２）、特に少なくとも２つの電極（３１、３２）の表面（３５、３６）の少なくとも部分を露出させる複数の開口部（５０）が設けられている
ことを特徴とする、センサ（１０）。
【請求項２】
前記開口部（５０）はスロットの形状に構成され、
前記開口部のスロット幅は１．０μｍから５０．０μｍの間であることが好ましい
ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ（１０）。
【請求項３】
前記電極（３１、３２）は、それぞれ、複数の長手方向フィンガー部（３３、３４）を備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のセンサ（１０）。
【請求項４】
スロット（５０）の前記形状の前記開口部の長手方向領域（ＬＯ）は、構造において、前記フィンガー部（３３、３４）の長手方向領域（ＬＥ）に対して平行および／または垂直であり、
スロット（５０）の前記形状のすべての前記開口部の長手方向領域（ＬＯ）は、構成において、互いに平行であることが好ましいことを特徴とする、請求項３に記載のセンサ（１０）。
【請求項５】
前記開口部（５０）は、フィンガー部（３３、３４）の側面（３６）の少なくとも一部、および／または、フィンガー部（３３、３４）の上側（３５）の少なくとも一部を露出させることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載のセンサ（１０）。
【請求項６】
前記開口部（５０）は、前記フィンガー部（３３、３４）の上側（３５）の縁部領域（３９）の少なくとも一部を露出させることを特徴とする、請求項５に記載のセンサ（１０）。
【請求項７】
前記露出した電極部の前記表面（３５、３６）の少なくとも部分は、ガラス繊維でおよび／または粒子で、特に、Ａｌ２Ｏ３および／またはＳｉＯ２粒子で、被覆されていることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のセンサ（１０）。
【請求項８】
少なくとも１つの電極（３１、３２）は白金から形成されることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のセンサ（１０）。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載のセンサ（１０）の製造方法であって、
ａ）基板（２０）を用意するステップと、
ｂ）前記基板（２０上に少なくとも２つの空間的に分離され噛み合い電極（３１、３２）を有する電極層（３０）を形成するステップと、
ｃ）前記電極層（３０）に被覆層（４０）を塗布するステップと、
ｄ）少なくとも１つの電極（３１、３２）の表面（３５、３６）の少なくとも部分が露出しているように、レーザを使用して、開口部（５０）、特にスロットの形状の開口部（５０）を被覆層（４０）に導入するステップと、
のステップを含むことを特徴とする製造方法。
【請求項１０】
超短パルスレーザが、ステップｄ）において使用されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ステップｂ）において、最初に、平面電極層（３０）は、基板（２０）に適用され、その後、電極層（３０）が構造化されることを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
電極層（３０）の構造化は、レーザを用いて、特に、超短パルスレーザを用いて行われることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ステップｂ）において、構造化された電極層（３０）は、スクリーン印刷によって製造されることを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
ステップｃ）では、スクリーン印刷を用いて、または、熱蒸発を使用して、または、ＡＤＭ（エアロゾルデポジション法）を使用して被覆層（４０）を塗布することを特徴とする、請求項９ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
導電性粒子および／または分極性粒子を検出するための、特に煤粒子を検出するための、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のセンサ（１０）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、導電性粒子および／または分極性粒子を検出するためのセンサ、特に、基板と、その基板上に形成された、少なくとも２つの空間的に分離され、噛み合い電極を有する電極層とを備える煤センサに関する。ここで、少なくとも１つの被覆層が、基板から離れる対向電極層の側に形成される。さらに、本願発明は、本願発明のセンサ、特に、煤センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサ、例えば、櫛型電極構造を有するセンサは、内燃機関からの排気ガス流中の煤濃度を測定するために使用されている。例示的な電極構造または例示的なセンサは、国際公開第２００６／１１１３８６号パンフレットに記載されている。増加する煤堆積による電気抵抗の低下が電極間で測定される。煤センサの上または中に加熱要素を構成することによって、煤堆積物がひどすぎるときにセンサを再生することができる。
【０００３】
煤センサの感度を高めるために、噛み合い電極はそれらをできるだけ離す距離をできるだけ小さくしなければならない。国際公開第２０１４／１３５４５０号パンフレットでは、表面全体に施された白金層のレーザアブレーションにより白金電極を個別化することによって、この種の小さな分離を生じさせ、５０μｍ未満の電極分離をこのような方法で生成することができる。
【発明の概要】
【０００４】
内燃機関からの排気ガス流中の煤の濃度が減少しているので、同時に、システムが、センササイズまたはこれまで使用されていたセンサ製造の原理を変更することなく、センサの感度をさらに高めることが望ましい。
【０００５】
本願発明の根本的な目的は、より高い感度を有する、さらに開発されたセンサ、特に煤センサを提供することである。本願発明のさらなる目的は、本願発明によるセンサを製造するためのさらに開発された方法を提供することである。
【０００６】
本願発明によれば、センサに関して、この目的は請求項１の特徴によって達成される。
センサ、特に煤濃ンサの製造方法に関して、この目的は請求項９の特徴によって達成される。
【０００７】
本願発明は、導電性および／または分極性粒子を検出するためのセンサ、特に煤センサを提供するという考えから生じ、このセンサは、基板と、基板上に形成された少なくとも２つの互いに空間的に分離された電極層と噛み合い電極とを含み、少なくとも一つの被覆層が、基板から離れて対向電極層の側に形成される。
【０００８】
本願発明によれば、被覆層に複数の開口部が設けられ、これらの開口部は電極の表面、特に少なくとも２つの電極の少なくとも部分を露出させる。センサの大部分、特に電極層の大部分を覆う被覆層が、適切な方法で構造化、特にレーザ構造化される場合に、センサの感度が向上することが示されている。
【０００９】
この基板は、好適には、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および／または酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２を）から、および／または、絶縁を有する酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、および／または、その他の酸化物セラミックから製造される。本願発明の好適な実施形態では、基材は０．５−１．０ｍｍの厚さを有する。
【００１０】
電極層が基板の片面に設けられる。この電極層は、互いに空間的に離間して噛み合う少なくとも２つの電極を含む。
【００１１】
この種の電極は櫛型電極および／または噛み合い電極であり得る。少なくとも２つの電極は互いに接触しない。また、第１電極の電極部は、第２電極の電極部の凹部内に配置されているが、互いに接触することはない。好適には、少なくとも１つの電極は白金から製造される。電極層の厚さは、０．５−２０．０μｍが好ましい。
【００１２】
被覆層は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および／または二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）および／またはガラスから形成することができる。被覆層の厚さは、０．５μｍ−２０．０μｍが好ましい。
【００１３】
本願発明によれば、好適には、スロットの形状である複数の開口部が被覆層に設けられる。用語「スロットの形状の開口部」は、それらの長さが幅より大きいことを意味すると理解されるべきである。
【００１４】
スロットの形状の開口部を、互いに平行になるように構成することが可能である。特に、スロットの形状の開口部が均一なパターンを有することが可能である。これは、スロットの形をした複数列の開口部が互いに並んで配置されていることを意味し、各列は、好適には、それらの間に等しい距離を有する。
【００１５】
開口部のスロット幅は、１．０μｍ−５０．０μｍが好ましい。
【００１６】
電極は、好適には、複数の長手方向フィンガー部を含む。これに関して、少なくとも２つの電極のフィンガー部は、互いに平行に配置されるのが好ましい。
【００１７】
スロットの形状の開口部の長手方向領域は、フィンガー部の長手方向領域と構成において平行および／または垂直であり得、スロットの形状のすべての開口部の長手方向領域は、好適には、構成において互いに平行である。言い換えれば、本願発明の好適な実施形態では、被覆層は、スロットの形状の開口部の長手方向領域の全てがフィンガー部の長手方向領域に対して平行または垂直になるように構成されている。
【００１８】
特に、好適には、スロットの形状の開口部は、電極のフィンガー部と直交するように、スロットの形状の開口部の長手方向領域が設定される態様で、被覆層に導入される。言い換えれば、スロットの形状の開口部の長手方向領域は、フィンガー部の長手方向領域に対して垂直になるように構成されている。
【００１９】
好適には、被覆層の部分はスロットの形で開口部の間に残る。
【００２０】
本願発明によるセンサを使用するとき、フィラメント、特に煤フィラメント、すなわち連続する列の粒子または煤粒子が少なくとも２つの電極間に形成される。この種のフィラメントまたは煤フィラメントは、好ましくはガスが流れる方向に、負極性電極から正極性電極へと成長する。好適には、センサは、ガスの流れの方向がフィンガー部の長手方向領域に対して垂直に延びるようにガスの流れの中に配置される。スロットの形の開口部間に形成された部分または被覆層の残りの部分は、記載された煤フィラメントを機械的に安定化させる。これは優先的なフィラメント形成をもたらし、したがって、感度を高める。
【００２１】
フィラメント、特に煤フィラメントは、連結粒子の鎖として、特に連結煤粒子の鎖として記載され得る。
【００２２】
フィラメント、特に隣接電極間、特に隣接櫛型電極間の煤フィラメントの形成は、フィラメントが両方の電極と接触する場合に、電気抵抗を減少させる。センサの感度は、（煤）フィラメントの形成によって決まる。
【００２３】
フィンガー部の長手方向領域と直交するように、スロットの形状の開口部の長手方向領域が設定されている特に好ましい実施形態の特定の場合において、煤フィラメントが形成されることができる、または、少なくとも２つの電極間の直接経路上の被覆層の残りの部分に沿って成長することができまる。
【００２４】
開口部、特にスロットの形状の開口部は、フィンガー部の側面の少なくとも一部および／またはフィンガー部の上側の少なくとも部分を露出させることができる。言い換えれば、少なくとも１つの電極の覆われていないまたは露出された表面は、電極の上面および／または側面の部分である。
【００２５】
「フィンガー部の側面」は、基板に対して（本質的に）垂直であるように、または被覆層に対して垂直であるように構成されている電極の面を意味すると理解されるべきである。好適には、側面が相互に（実質的に）平行になるように構成されている。「フィンガー部の上側」は、被覆層の方向において、対向側を意味すると理解されるべきである。少なくともセンサの中間製品上、またはセンサの製造の中間段階において、フィンガー部の上側は被覆層で被覆され、好適には完全に被覆される。
【００２６】
本願発明のさらなる実施形態では、開口部、特にスロットの形状の開口部は、フィンガー部の上側の縁部領域の少なくとも一部を露出させることができる。「上側の縁領域」は、フィンガー部の側面に接合されている上側の領域を意味すると理解されるべきである。
【００２７】
本願発明のさらなる実施形態では、露出電極部の表面の少なくとも部分は、ガラス繊維および／または粒子、特に酸化アルミニウム粒子（Ａｌ２Ｏ３）および／または二酸化ケイ素粒子（ＳｉＯ２）で被覆されることができる。
【００２８】
さらなる態様において、本願発明は、本願発明によるセンサ、特に本願発明による煤センサの製造方法に関する。本願発明による方法は、方法の以下のステップ、
ａ）基板を用意するステップと、
ｂ）前記基板上に少なくとも２つの空間的に分離され噛み合い電極を有する電極層を形成するステップと、
ｃ）前記電極層に被覆層を塗布するステップと、
ｄ）少なくとも１つの電極の表面の少なくとも部分が露出しているように、レーザを使用して、開口部、特にスロットの形状の開口部を被覆層に導入するステップと、
によって特徴付けられる。
【００２９】
ステップｄ）において、すなわち、特にスロットの形状で開口部を導入するとき、特に超短パルスレーザが使用される。特に、超短パルスレーザレピコ秒またはフェムト秒レーザである。この種の超短パルスレーザレ用いると、１．０−５０．０μｍの線幅を有する被覆層にスロットの形の開口部を導入することが可能である。
【００３０】
電極層を形成する場合には、最初にステップｂ）において平面電極層を基板に適用し、次いで電極層を構造化することが可能である。平面電極層は、例えば、例えば、スクリーン印刷および／またはスパッタリングおよび／または熱蒸着などの蒸着法を用いて塗布することができる。その後の電極層の構造化は、例えば、レーザレーパして、特に超短パルスレーザを使用して実施することができる。特に、個々の電極間、特に電極の個々のフィンガー部の間に小さな距離を作るために、有利なことに、超短パルスレーザが使用される。
【００３１】
あるいは、スクリーン印刷によって電極層を製造することが可能である。特に、金属ペーストは、その後の電極構造を形成するためにスクリーン印刷を用いて最初に塗布することができる。
【００３２】
被覆層は、セラミック被覆層、特に、スクリーン印刷および／または熱蒸着を使用して、および／または、ＡＤＭ（エアロゾルデポジション法）を用いて塗布することができる。本願発明によれば、被覆層の適用に続いて、
開口部、特にスロットの形状の開口部が、超短パルスレーザを使用して導入される。
【００３３】
特に、好適には、複数の開口部、特にスロットの形状の開口部を有する被覆層は、レーザ構造化被覆層である。
【００３４】
さらに、本願発明の下位態様は、煤粒子の検出のための、特に、導電性および／または分極性粒子の検出のための本願発明によるセンサの使用に関する。
【００３５】
特に、本願発明は、内燃機関の排気ガスシステム、特に排気ガスシステムにおける本願発明によるセンサの使用に関する。
【００３６】
本願発明によるセンサは、ガス流の方向が電極のフィンガー部の長手方向領域に対して垂直に配向されるように排気ガス管内に配置されるのが好ましい。上述の（煤）フィラメントは、特に、ガスの流れの方向において、正に分極された電極の方向に負に分極された電極から形成される。特定の被覆層の部分開口部間に形成された、特にスロットの形状の開口部は、（煤）フィラメントを機械的に安定化させる。このため、優先的（煤）フィラメント形成（ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ  （ｓｏｏｔ）  ｆｉｌａｍｅｎｔ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）が起こる。これにより、本願発明によるセンサの感度が向上する。
【００３７】
特に、好適には、本願発明による用途において、本願発明のセンサまたは排気ガス管内の配置は、スロットの形状の開口部の長手方向領域が、フィンガー部の長手方向領域に対して垂直であるように構成される。このタイプのスロットの形状の開口部の構成では、
（煤）フィラメントは、少なくとも２つの電極の間にある経路で残りの被覆層部分に沿って成長することができる。被覆層が酸化アルミニウムからなる場合、残りの被覆層部分は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）ブリッジとしても記載され得る。
【００３８】
記載されている（煤）フィラメントは、好適には、露出した被覆層の縁部および／または櫛型ブリッジに沿って形成されている。さらに、（煤）フィラメントは、被覆層のトポロジー上の局所的ピークの流れの「風下」または不感帯に形成される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
次に、添付の概略図により、例示的な実施形態を用いて本願発明を説明する。図面において、
【図１ａ】本願発明によるセンサの製造方法の様々な段階およびステップを示す図である。
【図１ｂ】本願発明によるセンサの製造方法の様々な段階およびステップを示す図である。
【図２ａ】本願発明によるセンサの製造方法の様々な段階およびステップを示す図である。
【図２ｂ】本願発明によるセンサの製造方法の様々な段階およびステップを示す図である。
【図３ａ】本願発明によるセンサの製造方法の様々な段階およびステップを示す図である。
【図３ｂ】本願発明によるセンサの製造方法の様々な段階およびステップを示す図である。
【図４ａ】本願発明によるセンサの製造方法の様々な段階およびステップを示す図である。
【図４ｂ】本願発明によるセンサの製造方法の様々な段階およびステップを示す図である。
【図５ａ】本願発明によるセンサの製造方法の様々な段階およびステップを示す図である。
【図５ｂ】本願発明によるセンサの製造方法の様々な段階およびステップを示す図である。
【図６ａ】本願発明によるセンサの製造方法の様々な段階およびステップを示す図である。図６ａおよび図６ｂによる方法のステップは、方法のステップ５ａおよび５ｂに対する代替案を表す。
【図６ｂ】本願発明によるセンサの製造方法の様々な段階およびステップを示す図である。図６ａおよび図６ｂによる方法のステップは、方法のステップ５ａおよび５ｂに対する代替案を表す。
【図７】図７は、本願発明によるセンサの断面図である。
【図８】図８は、使用中の本願発明によるセンサを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下において、同一の部分および同一の作用をする部分は同一の参照番号を使用する。
【００４１】
図１ａ−図６ｂにおいて、文字「ａ」を用いた本願発明によるセンサの図は、上面図で方法のそれぞれのステップを示す。文字「ｂ」を用いた図は、本願方法のそれぞれの段階またはステップにしたがってセンサの断面を示す。ここで、断面図は一定の縮尺ではなく、むしろ塗布された層が基板の表面に対して垂直な方向に大きく拡大して示されていることに留意する。
【００４２】
まず、基板２０を図１ａに示す。基板２０は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および／または酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）から、および／または絶縁体を有する酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）から製造することができる。図１ｂに見られる厚さＤ１は、０．５−１．０ｍｍであり得る。
【００４３】
図２ａおよび図２ｂに示される方法の工程では、まず、平面電極層３０が基板２０の側面２１に塗布される。好適には、電極層３０は白金の層である。この層は、スクリーン印刷法との関連でおよび／またはスパッタリング法の結果としておよび／または化学蒸着法によって適用することができる。電極層３０の厚さＤ２は、０．５−２０．０μｍとすることができる。
【００４４】
図３ａおよび図３ｂは、電極層３０の構造化を示す。これに関して、２つの電極、すなわち第１の電極３１および第２の電極３２、レーザアブレーションによって生成される。２つの電極３１および電極３２は、前に平坦であった電極層３０の個々の部分を除去することによって形成される。
【００４５】
第１電極３１は、２つのフィンガー部３３を備える。第２電極３２は３つのフィンガー部３４を含む。２つの電極３１と電極３２は噛み合っている。なお、電極３１、３２のフィンガー部３３、３４は接触しない。２つの電極３１および電極３２のフィンガー部３３および３４は、構成において互いに実質的に平行である。好適には、フィンガー部３３と３４との間に１．０−５０．０μｍの間隔が形成される。特に、フィンガー部３３と３４との間の間隔Ａは同じ大きさである。電極３１および３２電極はまた、櫛型電極として説明され得る。
【００４６】
さらに、フィンガー部３３および３４の長手方向領域ＬＥを見ることができる。それらは構成において互いに平行である。
【００４７】
図４ａおよび図４ｂに見られるように、次に被覆層４０が電極層３０に塗布される。被覆層４０は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および／または二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）および／またはガラスからなることができる。被覆層４０は、例えばスクリーン印刷法によって、または熱蒸着によって、またはＡＤＭ（エアロゾルデポジション法）において適用される。
【００４８】
被覆層４０は、電極３１および３２の上面３５、ならびに、電極３１および３２の側面３６の両方とも（この点に関して図３ａおよび図３ｂ参照）、被覆層によって覆われることになるように、電極層３０に適用される。これに関して、被覆層４０は、上下に配置された複数の部分からなることができる。すなわち、第１部分４１と第２部分４２とによって形成されている。２つの部分４１、４２は、被覆層４０の均一な厚さＤ３が適用されるように形成されている。これに関して、基板２０の側面２１に適用される部分４２の厚さは、電極３１および３２の上面３５に適用される第１の部分４１の厚さＤ３と同一である。被覆層４０の厚みＤ３は、０．５−２０．０μｍが好ましい。一定の均一な層厚Ｄ３のために、突出部４３が被覆層４０内に形成される。
【００４９】
図５ａは、本願発明によるステップｄ）を示す。ここでは、スロット５０の形状の開口部が被覆層４０に導入されている。開口部５０は、超短パルスレーザによって被覆層４０に導入される。図５ａおよび図５ｂに示される例示的な実施形態では、スロット５０の形状の開口部は、スロット５０の形状の開口部の長手方向領域ＬＯが電極３１および３２の長手方向領域ＬＥと平行になるように、被覆層４０に導入される（図３ａおよび図３ｂ参照）。スロット５０の形状の開口部は互いに平行な構成である。電極３１および３２の上面３５の少なくとも一部は、スロット５０の形状の開口部によって露出されている。特に、上面３５の縁部領域３９が露出している。縁部領域３９は上側３５の部分によって構成されている。それは、電極３１および３２の側面３６を境界付ける。スロット５０の形の開口部を導入することによって、突起部４３の幅および／または電極３１と３２との間の被覆層４２の部分が減少する。
【００５０】
図６ａおよび図６ｂは、本願発明のさらなる実施形態を示す。この場合、長手方向領域ＬＯは、電極３１および３２の長手方向領域ＬＥに対して垂直に延びる。好適には、スロット５０の形状の開口部は構成が一致している。図６ａに示す矢印に沿った断面図を示す。スロット５０の形の開口は、電極３１および３２の上面３６を露出させるだけでなく、基板２０の側面２１も露出させる。したがって、図６ｂでは、電極３１および３２の上面３５だけでなく、電極３１および３２の側面３６も露出している。
【００５１】
図７は本願発明のさらなる実施形態を示しており、これは図５ｂの実施形態と同様である。本発明によるセンサの拡大断面図は、示された例では、パルスレーザ６０の手段により、超短波によって導入されるスロット５０の形の開口部を形成しても、電極３１と３２との間に、被覆層４０の部分４２が残ることを示す。図５ｂに示される実施形態とは対照的に、ここでは、電極３１および３２の側面と、被覆層の残りの構造４２および４３の側面とは、形状が垂直ではなく、基板２０の表面に対して傾斜している。電極３１、３２の端部と被覆層の残りの構造４２、４３の端部は丸みを帯びている。
【００５２】
本願発明によるセンサ１０も図８に示されている。ガスＳの流れの方向を見ることができる。本願発明によれば、センサ１０は、ガスの流れの中に、または、ガスＳの流れの方向に関して、電極３１および３２の長手方向領域ＬＥが流れの方向Ｓに対して垂直になるように、配置されている。図示の例における第１の電極３１は負に分極されているのに対して、第２の電極３２は正に分極されている。
【００５３】
スロット５０の形の開口部も見られる。それらの長手方向領域ＬＯは、長手方向領域ＬＥに対して垂直になるように構成されている。スロット５０の形状の開口部のために、電極３１および３２の上面３５ならびに電極３１および３２の側面３６が露出している。図示の例では、スロット５０の形状の開口部は構成が一致している。被覆層４０の部分４５は、スロット５０の形状の開口部間に形成されている。これらの部分４５は櫛型の突出部を形成する。フィラメント７０は、それらに沿ってセンサ１０上に特に優先的に形成される。被覆層４５の静止した櫛型の突出部は、フィラメント７０が形成されるときにそれを機械的に安定化させるように作用することができる。
【００５４】
フィラメント７０は、連結煤粒子の特定の鎖に連結された粒子の鎖であると考えられます。本願発明によるレーザ構造化被覆層４０は、電極３１と３２との間に形成される煤粒子のフィラメント７０の形成を促進する。したがって、電極３１および３２は、部分４５によって直線状に直接一緒に架橋することができる。本願発明によるセンサの感度は、既知のセンサと比較してかなり向上している。
【００５５】
参照番号のリスト
１０   センサ
２０   基板
２１   側面
３０   電極層
３１   第１電極
３２   第２電極
３３   第１電極のフィンガー部
３４   第二電極のフィンガー部
３５   電極の上側
３６   電極側面
３９   上側の端領域
４０   被覆層
４１   被覆層の部分
４２   被覆層の部分
４３   突起
４５   被覆層の部分
５０   スロット形状の開口部
６０   超短パルスレーザ
７０   フィラメント
Ａ     フィンガー部の分離
Ｄ１   基板の厚さ
Ｄ２   電極の厚さ
Ｄ３   被覆層の厚さ
ＬＥ   電極の長手方向領域
ＬＯ   開口部の長手方向領域
Ｓ     ガスの流れ方向
【図１ａ】
2020502524.tif 000003
【図１ｂ】
2020502524.tif 000004
【図２ａ】
2020502524.tif 000005
【図２ｂ】
2020502524.tif 000006
【図３ａ】
2020502524.tif 000007
【図３ｂ】
2020502524.tif 000008
【図４ａ】
2020502524.tif 000009
【図４ｂ】
2020502524.tif 000010
【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年6月18日(2019.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性粒子および／または分極性粒子を検出するためのセンサ（１０）であって、
基板（２０）と、
少なくとも２つの空間的に分離されかつ噛み合い電極（３１、３２）を有する基板（２０）上に形成された電極層（３０）と、
を備え、
少なくとも１つの被覆層（４０）は、前記基板（２０）の反対側に面する電極層（３０）側（３５）に形成され、
前記被覆層（４０）には、少なくとも２つの電極（３１、３２）の表面（３５、３６）の少なくとも部分を露出させる複数の開口部（５０）が設けられていることを特徴とする、センサ（１０）。
【請求項２】
前記開口部（５０）はスロットの形状に構成され、
前記開口部のスロット幅は１．０μｍから５０．０μｍの間であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ（１０）。
【請求項３】
前記電極（３１、３２）は、それぞれ、複数の長手方向フィンガー部（３３、３４）を備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のセンサ（１０）。
【請求項４】
前記電極（３１、３２）は、それぞれ、複数の長手方向フィンガー部（３３、３４）を備え、
スロット（５０）の前記形状の前記開口部の長手方向領域（ＬＯ）は、構造において、前記長手方向フィンガー部（３３、３４）の長手方向領域（ＬＥ）に対して平行および／または垂直であり、
スロット（５０）の前記形状のすべての前記開口部の長手方向領域（ＬＯ）は、構成において、互いに平行であることを特徴とする、請求項２に記載のセンサ（１０）。
【請求項５】
前記開口部（５０）は、フィンガー部（３３、３４）の側面（３６）の少なくとも一部、および／または、フィンガー部（３３、３４）の上側（３５）の少なくとも一部を露出させることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載のセンサ（１０）。
【請求項６】
前記開口部（５０）は、前記フィンガー部（３３、３４）の上側（３５）の縁部領域（３９）の少なくとも一部を露出させることを特徴とする、請求項５に記載のセンサ（１０）。
【請求項７】
前記露出した電極部の前記表面（３５、３６）の少なくとも部分は、ガラス繊維および／または粒子で被覆されていることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のセンサ（１０）。
【請求項８】
前記露出した電極部の前記表面（３５、３６）の少なくとも部分は、酸化アルミニウム粒子（Ａｌ２Ｏ３）および／または二酸化ケイ素粒子（ＳｉＯ２）で被覆されていることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のセンサ（１０）。
【請求項９】
少なくとも１つの電極（３１、３２）は白金から形成されることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のセンサ（１０）。
【請求項１０】
前記センサ（１０）が、煤センサである、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のセンサ（１０）。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のセンサ（１０）の製造方法であって、
ａ）基板（２０）を用意するステップと、
ｂ）前記基板（２０上に少なくとも２つの空間的に分離され噛み合い電極（３１、３２）を有する電極層（３０）を形成するステップと、
ｃ）前記電極層（３０）に被覆層（４０）を塗布するステップと、
ｄ）少なくとも１つの電極（３１、３２）の表面（３５、３６）の少なくとも部分が露出しているように、レーザを使用して、開口部（５０）を被覆層（４０）に導入するステップと、
のステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記開口部は、スロットの形状の開口部である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
超短パルスレーザが、ステップｄ）において使用されることを特徴とする、請求項１１または請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ステップｂ）において、最初に、平面電極層（３０）は、基板（２０）に適用され、その後、電極層（３０）が構造化されることを特徴とする、請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記電極層（３０）の構造化は、レーザを用いて行われることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記レーザは、超短パルスレーザである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ステップｂ）において、構造化された前記電極層（３０）は、スクリーン印刷によって製造されることを特徴とする、請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
ステップｃ）では、スクリーン印刷を用いて、または、熱蒸発を使用して、または、ＡＤＭ（エアロゾルデポジション法）を使用して被覆層（４０）を塗布することを特徴とする、請求項１１ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月16日(2019.8.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性粒子および／または分極性粒子を検出するための  センサ（１０）であって、
基板（２０）と、少なくとも２つの空間的に分離されかつ噛み合い電極（３１、３２）を有する前記基板（２０）上に形成された電極層（３０）と、を備え、
少なくとも１つの被覆層（４０）は、前記基板（２０）の反対側に面する前記電極層（３０）側（３５）に形成され、
前記被覆層（４０）には、電極（３１、３２）の表面（３５、３６）の少なくとも部分を露出させる複数の開口部（５０）が設けられていることを特徴とするセンサー（１０）。
【請求項２】
前記複数の開口部（５０）は、前記少なくとも２つの電極（３１、３２）の表面（３５、３６）の少なくとも部分を露出させることを特徴とする、請求項１に記載のセンサー（１０）。
【請求項３】
前記開口部（５０）はスロットの形状に構成されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のセンサー（１０）。
【請求項４】
前記開口部のスロット幅は１．０μｍから５０．０μｍの間であることを特徴とする、請求項３に記載のセンサー（１０）。
【請求項５】
前記電極（３１、３２）は、それぞれ、複数の長手方向フィンガー部３３、３４）を備えることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のセンサー（１０）。
【請求項６】
前記電極（３１、３２）は、それぞれ、複数の長手方向フィンガー部３３、３４）を備え、
スロット（５０）の前記形状の前記開口部の長手方向領域（ＬＯ）は、構成において、前記長手方向フィンガー部（３３、３４）の長手方向領域（ＬＥ）に対して平行および／または垂直であり、
スロット（５０）の前記形状のすべての前記開口部の長手方向領域（ＬＯ）は、構成において、互いに平行である
ことを特徴とする、請求項３または請求項４に記載のセンサー（１０）。
【請求項７】
前記開口部（５０）は、前記長手方向フィンガー部（３３、３４）の側面（３６）の少なくとも一部、および／または、前記長手方向フィンガー部（３３、３４）の上側（３５）の少なくとも一部を露出させることを特徴とする、請求項５または請求項６に記載のセンサー（１０）。
【請求項８】
前記開口部（５０）は、前記長手方向フィンガー部（３３、３４）の上側（３５）の縁部領域（３９）の少なくとも一部を露出させることを特徴とする、請求項７に記載のセンサー（１０）。
【請求項９】
前記露出した電極部の前記表面（３５、３６）の少なくとも部分は、ガラス繊維でおよび／または粒子で被覆されていることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のセンサー（１０）。
【請求項１０】
前記露出した電極部の前記表面（３５、３６）の少なくとも部分は、
Ａｌ２Ｏ３および／またはＳｉＯ２粒子で、被覆されていることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のセンサー（１０）。
【請求項１１】
少なくとも１つの電極（３１、３２）は白金から形成されることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のセンサー（１０）。
【請求項１２】
前記センサ（１０）が、煤センサであることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のセンサー（１０）。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のセンサー（１０）の製造の方法であって、ａ）基板  （２０  ）を用意するステップと、
ｂ）前記基板（２０）上に少なくとも２つの空間的に分離され、噛み合い電極（３１、３２）を有する電極層（３０）を形成するステップと、
ｃ）前記電極層（３０）に被覆層（４０）を塗布するステップと、
ｄ）少なくとも１つの電極（３１、３２）の表面（３５、３６）の少なくとも部分が露出しているように、レーザを使用して、開口部（５０）、特にスロットの形状の開口部（５０）を前記被覆層（４０）に導入するステップと、
のステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記開口部は、スロットの形状の開口部であることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
超短パルスレーザが、ステップｄ）において使用されることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
ステップｂ）において、最初に、平面電極層（３０）が、前記基板（２０）に適用され、その後、前記電極層（３０）が構造化されることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記電極層（３０）の構造化は、レーザを用いて行われることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記レーザは、超短パルスレーザであることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
ステップｂ）において、構造化された電極層（３０）は、スクリーン印刷の手段によって製造されることを特徴とする、請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
ステップｃ）では、スクリーン印刷を用いて、または、熱蒸着を用いて、または、ＡＤＭ（エアロゾルデポジション法）を用いて前記被覆層（４０）を塗布することを特徴とする、請求項１３ないし１９のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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