用于传感器的微加热设备以及传感器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于传感器的微加热设备，所述微加热设备具有：衬底；膜片，其中，所述膜片的覆盖区域至少部分跨越由所述衬底至少部分包围的空腔并且所述膜片的至少一个边缘区域直接或间接地固定在所述衬底的表面上；至少一个布置在所述膜片上和/或中的加热线路，所述至少一个加热线路至少具有各至少一个布置在所述覆盖区域上和/或中的散热区段、各一个布置在所述覆盖区域上和/或中的第一输送线路区段和各一个布置在所述覆盖区域上和/或中的第二输送线路区段；其中，所述第一输送线路区段的第一宽度从由所述第一输送线路区段接触的散热区段出发直至由所述第一输送线路区段接触的边缘区域地增大。本发明同样涉及一种传感器。
【专利说明】
用于传感器的微加热设备以及传感器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于传感器的微加热设备。本发明同样涉及一种传感器。
【背景技术】
[0002] 在DE 10 2013 212 478 A1中描述了一种气体传感器。气体传感器可以具有薄层 膜片，所述薄层膜片跨越在半导体衬底中构造的凹部。不仅气体敏感层而且加热元件如此 构造在薄层膜片上，使得气体敏感层可以借助加热元件的运行来加热。借助通过所述方式 加热的气体敏感层应当可探测至少一种气体。
【发明内容】
[0003] 本发明实现一种具有权利要求1的特征的用于传感器的微加热设备和具有权利要 求8的特征的传感器。
[0004] 本发明优点
[0005] 由于第一输送线路区段的有利地构造的第一宽度，在第一输送线路区段中没有出 现大的电路密度的情况下可以给所属的加热线路通电。因此，至少一个加热线路可以借助 相对大的电流强度通电，而不担心第一输送线路区段的过量的电流负荷。因此，本发明能够 实现:多个不同的微加热设备/传感器装配有至少一个加热线路，所述至少一个加热线路由 于在其第一输送线路区段中出现的小的电流密度可以高地负荷。由于在有利的加热线路的 运行期间相对小的最大电流负荷，所以延长装配有所述加热线路的微加热设备的寿命或者 装配有所述加热线路的传感器的寿命。此外，第一输送线路区段的有利形状改善至少一个 分配给第一输送线路区段的散热区段在以此装配的微加热设备或者以此装配的传感器的 运行期间的加热功率。此外，至少一个散热区段的可借助本发明实现的更高的加热功率能 够实现至少一个加热线路的结构型式的缩小和/或至少一个加热线路的功率吸收的减小。 因此，本发明有利于降低微加热设备的电流消耗，其中，同时保证至少一个散热区段的对于 微加热设备/传感器的运行期望的散热。
[0006] 优选的方式，第二输送线路区段的第二宽度从在第二输送线路区段中接触的散热 区段出发直至由第二输送线路区段接触的边缘区域也增大。因此，对于每一个加热线路的 第二输送线路区段也确保第一输送线路区段的根据本发明的构造的上述优点。
[0007] 在一种有利的实施方式中，所述至少一个散热区段回曲形地或螺旋状地卷起。这 能够实现:通过至少一个加热线路的通电对至少一个回曲形地或螺旋状地卷起的散热区段 的周围环境的快速加热。
[0008] 至少一个回曲形地或螺旋状地卷起的散热区段尤其可以具有至少一个局部扩宽 部。借助至少一个局部扩宽部能够可靠避免相应散热区段的和/或所分配的加热体积 :(AufW&mem?)l:umen,.)的过热。
[0009] 在另一有利的实施方式中，所述至少一个散热区段包括圆环形区段。通过所述圆 环形区段的通电可以保证在包围相应散热区段的体积内的均匀的温度分布。
[0010] 在一种有利的扩展方案中，由至少一个圆环形区段围绕的至少一个圆面区段构造 在微加热设备上。这有时例如允许由相应散热区段散发的热的还更好的分布。下面更详细 研究用于圆面区段的其他有利的应用可能性。
[0011] 只要期望，所述至少一个加热线路就可以包括至少两个散热区段，其中，散热区段 中的各两个通过一个中间区段彼此连接。借助至少两个散热区段例如可以加热不同的敏感 材料。如下面详细阐述的那样，微加热设备的借助至少两个散热区段的构造可以实现以下 传感器：由于其装配有不同敏感材料所述传感器允许其周围环境的不同的化学特性和/或 物理特性的探测/求取。
[0012] 以上所描述的优点也在具有这种微加热设备的传感器中实现。除微加热设备以 外，所述传感器还可以包括至少一种布置在膜片上和/或膜片中的敏感材料和至少一个接 触敏感材料的传感电极，所述至少一种敏感材料以相应的敏感材料的至少一种物理特性的 变化对其周围环境的化学变化和/或物理变化作出反应。
[0013] 在一种有利的实施方式中，所述传感器装配有第一传感电极和第二传感电极作为 所述至少一个传感电极，其中，第一传感电极和第二传感电极如此构造，使得电场线在第一 传感电极和第二传感电极之间逐区段地延伸通过分配给它们的圆面区段。通过圆面区段的 在此所描述的利用实现由两个传感电极构成的电容器的灵敏度的增大。这允许待施加在传 感电极上的电压的降低，其中，同时可以可靠检测相应的敏感材料的至少一种物理特性的 可能发生的变化。
[0014] 在另一有利的实施方式中，所述传感器对于每种敏感材料仅仅装配有唯一的传感 电极作为所述至少一个传感电极，其中，每种敏感材料的所述唯一的传感电极如此构造，使 得分配给所述唯一的传感电极的圆面区段用作由每种敏感材料的唯一的传感电极和圆面 区段构成的电容器的接地连接端。因此，可以没有不利地放弃:所述传感器的实施方式装配 有另一传感电极(每种敏感材料）。
【附图说明】
[0015] 以下根据附图阐述本发明的其他特征和优点。附图示出：
[0016] 图1至5:微加热设备的实施方式的示意图；
[0017] 图6至11:所述传感器的实施方式的示意图。
【具体实施方式】
[0018]图1不出微加热设备的第一实施方式的不意图。
[0019] 在图1中示意性示出的微加热设备包括衬底10。衬底10优选是半导体衬底、尤其硅 衬底。然而对于硅替代地或者补充地，衬底10也可以包括至少一种另外的半导体材料、至少 一种金属和/或至少一种电绝缘材料。
[0020] 微加热设备也具有膜片12,其中，膜片12的覆盖区域12a至少部分地跨越由衬底10 至少部分包围的空腔14。膜片12的至少一个边缘区域12b直接固定在衬底10的（至少部分围 绕空腔14的)表面10a上。膜片12优选包括至少一种电绝缘材料、例如至少一种氧化物。膜片 12尤其可以是/包括至少一个氧化物膜片。然而要指出，对于氧化物替代地或者补充地，膜 片12也可以具有至少一种另外的电绝缘材料。此外，还可以将至少一种导电材料嵌入到膜 片12中。膜片12优选多层地构造。膜片12例如可以包括第一部分层和第二部分层。然而要指 出，膜片12也可以单层地构造。
[0021] 术语"空腔"可以理解为结构化到衬底10的表面10a中的凹槽或者穿过衬底10的凹 部。空腔14尤其可以通过衬底10的材料的去除、尤其通过开槽、干式蚀刻或湿式蚀刻构成。
[0022] 此外，所述微加热设备包括至少一个布置在膜片12上和/或膜片12中的加热线路 16。至少一个加热线路16优选至少部分嵌入到膜片12中。至少一个加热线路16由至少一种 导电材料、例如至少一种金属和/或至少一种掺杂的半导体材料构成。至少一个加热线路16 可以理解为至少一个线路，借助所述至少一个线路的通电可以加热其周围环境的至少一部 分。为了至少一个加热线路16的通电，所述至少一个加热线路16可以连接/连接到(优选经 调节的）电压源和/或电流源、例如外部电路或ASIC电路上。在衬底10的外边缘上和/或膜片 12的边缘区域12b上/中例如可以构造接触部，所接触的至少一个加热线路16通过所述接触 部可以连接/连接到电压源和/或电流源上。所述接触部例如可以是至少一个键合盘。
[0023]至少一个加热线路16至少构造有各至少一个布置在覆盖区域12a上和/或中的散 热区段18、各一个布置在加热区域12a上和/或中的第一输送线路区段20a以及各一个布置 在覆盖区域12a上和/或中的第二输送线路区段20b。其第一输送区段20a理解为相应的加热 线路16的以下部分:所述部分从（由第一输送线路区段20a)接触的散热区段18出发并且延 伸直至（由第一输送线路区段20a)接触的边缘区域12b。相应地，其第二输送线路区段20b也 可以理解为相应的加热线路16的以下部分:所述部分在（由第二输送线路区段20b)接触的 散热区段18处开始并且在（由第二输送线路区段20b)接触的边缘区域12b处结束。因此，尽 管至少一个散热区段18与膜片的边缘区域12b间隔开的布置，但第一输送线路区段20a和第 二输送线路区段20b能够实现其加热线路16的至少一个散热区段18的所期望的通电。
[0024]第一输送线路区段20a如此构造，使得第一输送线路区段20a的第一宽度bl从由第 一输送线路区段20a接触的散热区段18出发直至由第一输送线路区段20a接触的边缘区段 12b地增大。（第一输送线路20a的第一宽度bl可以平行于膜片12的膜片表面地定向。）因此， 在其加热线路16的通电时，在第一输送线路区段20a中出现的最大电流密度(与在至少一个 通电的散热区段18中出现的最大电流密度相比）相对小地保持。因此，不必担心第一输送线 路区段20a的由于在其中的过大的电流密度引起的损坏。这提高相应的加热线路16的可负 荷性并且增大其寿命。因为在相应的加热线路16的部分体积中出现的最大电流密度此外一 起确定由所述部分体积散发的热量，所以借助第一输送线路区段20a的有利的形状也可以 降低"第一输送线路区段20a的电流消耗"并且抑制第一输送线路区段20a的不期望的散热。 同时，借助第一输送线路区段20a的有利的形状也可以改善其加热线路16的至少一个散热 区段18的加热功率。因此，借助第一加热线路16的通电可以加热至少一个加热体积22,所述 至少一个加热体积分别与相应的加热线路16的唯一的散热区段18或散热区段18中的一个 相邻。这也允许每一个加热线路16的至少一个散热区段18的可构造性。
[0025]优选地，第二输送线路区段20b也如此成型，使得第二输送线路区段20b的第二宽 度b2从由第二输送线路区段20b接触的散热区段18出发直至由第二输送线路区段20b接触 的边缘区域12b地增大。也可以如下改写所述形状:第一输送线路区段20a和/或第二输送线 路区段20b朝膜片12的接触的边缘区域12b扩宽。（第二输送线路20b的第二宽度b2可以平行 于膜片12的膜片表面地定向。）因此，在其加热线路通电时，在第二输送线路区段20b中出现 的最大电流密度(与在至少一个通电的散热区段18中出现的最大电流密度相比)也是小的。 因此，由于其第一输送线路区段20a和其第二输送线路区段20b的有利的形状，所以所述至 少一个加热线路16是可高负荷的。此外，所述至少一个加热线路具有高的寿命。其至少一个 散热区段18的加热功率附加地增大，从而可以将其加热体积22加热到（与周围环境温度相 比）高的温度上。附加地，由于第一输送线路区段20a的和第二输送线路区段20b的有利的形 状抑制至少一个加热体积22的周围环境的不期望/不需要的加热。这也有利于相应的加热 线路16的功率吸收的减小。同时，由于其第一输送线路区段20a的和其第二输送线路区段 20b的有利的形状，能够实现至少一个加热线路16的结构型式的缩小。
[0026]在图1的微加热设备中，第一输送线路20a的第一宽度bl从（由第一输送线路区段 20a)接触的散热区段18出发直至（由第一输送线路区段20a)接触的边缘区域12b地连续增 大。第一宽度bl可以从（由第一输送线路区段20a)接触的散热区段18出发直至（由第一输送 线路区段20a)接触的边缘区域12b地连续增大。第一输送线路区段20a的第一宽度bl的第一 增大尤其可以从（由第一输送线路区段20a)接触的散热区段18出发直至（由第一输送线路 区段20a)接触的边缘区段12b地保持恒定。
[0027]在图1的实施方式中，第二输送线路区段20b的第二宽度b2也从（由第二输送线路 区段20b)接触的散热区段18直至（由第二输送线路区段20b)接触的边缘区域12b连续增大。 相应于第一宽度bl地，第二宽度b2也可以从（由第二输送线路区段20b)接触的散热区段18 出发直至（由第二输送线路区段20b)接触的边缘区域12b地连续增大。只要期望，第二宽度 b2的第二增大也可以从（由第二输送线路区段20b)接触的散热区段18出发直至（由第二输 送线路区段20b)接触的边缘区域12b地保持恒定。
[0028]第一输送线路20a的第一宽度bl和/或第二输送线路20b的第二宽度b2优选直接在 所接触的边缘区域12b处最大。因此，可靠防止电流密度集中直接在所接触的边缘区域12b 处的出现。
[0029]在图1的实施方式中，第一输送线路20a和第二输送线路区段20b相对于对称轴线 24对称地构造。对称轴线24尤其可以在中心与衬底10和/或膜片12相交。此外，在图1的实施 方式中，对称轴线24垂直于第一输送线路区段20a的第一纵向方向（第一宽度bl沿着所述第 一纵向方向扩宽)和第二输送线路区段20b的第二纵向方向（第二宽度b2沿着所述第二纵向 方向扩宽)地延伸。然而要指出，第一输送线路区段20a的和第二输送线路区段20b的可构造 性不限于在图1中形象示出的相对于对称轴线24的对称性。
[0030]在图1中示出的散热区段18回曲形地构造。这允许加热体积22的有针对性的且均 匀的加热，而抑制加热体积22的周围环境的所不期望/不必要的加热。
[0031 ]图2示出微加热设备的第二实施方式的示意图。
[0032]在图2的实施方式中，回曲形的散热区段18具有至少一个局部扩宽部26。在散热区 段18的通电期间，至少一个局部扩宽部26内的最大电流密度显著小于在散热区段18中出现 的最大电流密度。因此，借助至少一个局部扩宽部26可以防止在散热区段18的相应位置处 的（过强烈的）散热。因此，借助至少一个局部扩宽部26可以避免在加热体积22的至少一个 所分配的部分体积中的加热集中。
[0033]至少一个局部扩宽部26尤其可以中心地构造在所分配的散热区段18中。尤其可以 借助唯一的中心的局部扩宽部26抑制加热体积22的于此相邻地布置的中心点的过度加热。
[0034]关于图2的实施方式的其他特征参照图1的以上所描述的微加热设备。
[0035]图3示出微加热设备的第三实施方式的示意图。
[0036]如在图3中示出的那样，所述至少一个散热区段18也可以螺旋状地卷起。散热区段 18的所述构造也引起有利地长的电阻路径。
[0037]附加地，在第一输送线路区段20a的接触所述散热区段18的第一内部区段28a上可 以"平缓地"（即借助成圆形的过渡)构型第一宽度bl的扩宽部。相应地，在第二输送线路区 段20b的接触散热区段18的第二内部区段28b上也可以"平缓地"构造第二宽度b2的扩宽部。 这可以引起耐温性的附加提高以及内部区段28a和28b中的电流承载能力。
[0038]此外，第一输送线路区段20a的从所接触的散热区段18远离地定向的第一外部区 段30a可以具有恒定的高的第一宽度bl。第二输送线路区段20b的从所接触的散热区段18远 离地定向的第二外部区段30b也可以具有恒定的第二宽度b2。
[0039] 关于图3的实施方式的其他特征参照以上所描述的微加热设备。
[0040] 图4示出微加热设备的第四实施方式的示意图。
[0041] 在图4的微加热设备中，至少一个螺旋状地卷起的散热区段18作为相对于图3的实 施方式的扩展方案还具有至少一个局部扩宽部26。因此，可靠抑制散热区段18的和/或所分 配的加热体积22的局部过渡加热。
[0042] 图5示出微加热设备的第五实施方式的示意图。
[0043] 如可以在图5中可看出的那样，至少一个散热区段18也可以分别包括圆环形区段 32。借助通电的圆环形区段28可以实现所分配的加热体积22中的均匀的温度分布。至少一 个圆环形区段32可以具有(平行于膜片12的表面地定向的)环宽度br(作为外半径和内半径 之间的差），所述环宽度在相应的圆环形区段32的整个360°变化过程上保持恒定。以下还描 述相应的圆环形区段32的另一有利构造。此外，在至少一个圆环形区段32上还可以分别构 造第一连接区段34a和第二连接区段34b，通过它们可以给所接触的圆环形区段32通电。第 一连接区段34a和/或第二连接区段34b可以分别具有朝所接触的圆环形区段32增大的宽度 (平行于膜片12的表面）。
[0044] 作为有利的扩展方案，图5的加热线路16包括至少两个散热区段18,其中，散热区 段18中的各两个通过一个中间区段36相互连接。因此，电流可以从通过同一中间区段36连 接的两个散热区段18中的第一散热区段传输至两个散热区段18中的第二散热区段。也可以 将至少一个中间区段36改写为至少一个连接桥。中间区段36优选朝其中心扩宽。因此，在相 应的中间区段36中出现的最大电流密度是小的，从而所通电的中间区段36的加热功率(与 散热区段18的加热功率相比）是可忽略地小的。
[0045] 由于多个散热区段18在图5的加热线路16上的构造，在其圆环形区段32中放弃恒 定的环宽度br。取而代之地，每一个圆环形区段32包括朝相邻的散热区段18定向的、具有第 一最大环宽度brl的第一半环区段32a和从相邻的散热区段18远离地定向的、具有第二最大 环宽度br2的第二半环区段32b，所述第二最大环宽度br2小于第一最大环宽度brl。通过所 述方式，可以通过常规方式相反地影响通常从膜片12的中心点至膜片12的至少一个边缘区 域12b的温度下降。这也可以引起均匀的温度分布(至少在所分配的加热体积22中）。
[0046] 此外，在所述微加热设备上还可以构造由至少一个圆环形区段32围绕的圆面区段 38。优选地，至少一个圆面区段38由与至少一个围绕的圆环形区段32/至少一个加热线路16 相同的材料构成。此外，为了构成至少一个圆面区段38和至少一个围绕的圆环形区段32/至 少一个加热线路16,利用相同的沉积与结构化过程。因此，微加热设备的借助至少一个圆面 区段38的一种扩展方案几乎没有与附加的工作耗费关联。
[0047] 可以多方面地使用至少一个圆面区段38。至少一个圆面区段38例如可以用于在所 分配的/相邻的加热体积22内的改善的热分布。（至少一个围绕的圆环形区段32的/至少一 个加热线路16的材料由于其导电性也具有好的热传导性。）
[0048] 可选择的方式，每一个圆面区段38可以通过连接区段38a与围绕的圆环形区段32 连接。因此，热也可以分布在连接区段38a和所分配的加热线路16的其他区段上。这能够实 现从散热区段18输出的热的改善分布。以下描述至少一个圆面区段38的其他有利的应用可 能性。
[0049] 所述微加热设备的上述实施方式都保证加热体积22的或至少一种在其中填充的 材料的均匀加热。此外，在所述微加热设备中，至少一个加热线路16仅仅以小的电流密度负 荷，由此可靠降低其损害。每一个加热线路16的至少一个散热区段18在运行时均匀地以温 度负荷，从而同样防止所述至少一个散热区段的损坏。
[0050] 上述所有微加热设备可以扩展成传感器。要指出，传感器的以下描述的特征中的 多个可构造用于扩展上述微加热设备。
[0051 ]图6示出所述传感器的第一实施方式的示意图。
[0052]在图6中示出的传感器包括由衬底10、膜片12和至少一个加热线路16组成的微加 热设备。至少一个加热线路16至少分别包括至少一个布置在膜片12的覆盖区域12a上和/或 中的散热区段18、分别包括布置在覆盖区域12a上和/或中的第一输送线路区段20a以及分 别包括布置在覆盖区域12a上和/或中的第二输送线路区段20b。要再次指出，第一输送线路 区段20a的第一宽度bl从由第一输送线路区段20a接触的散热区段18出发直至由第一散热 线路区段20a接触的边缘区域12b地增大。作为可选的扩展方案，第二输送线路区段20b的第 二宽度b2也从由第二输送线路20b接触的散热区段18出发直至由第二输送线路区段20b接 触的边缘区域12b地增大。因此，相应的加热线路16的在至少一个散热区段18中的（总)加热 功率的相对大的份额降低。有针对性地加热至少一个相邻的加热体积22，而不顾其他体积 区域的不需要的加热。仅仅增大至少一个散热区段18的加热功率。有关部件10至16的其他 特征参照以上描述。
[0053]图6的传感器也具有至少一个布置在膜片12上和/或中的敏感材料40。（所述至少 一种敏感材料40尤其可以填充到至少一个散热区段18的至少一个加热体积中。）
[0054] 至少一种敏感材料40可以理解为以相应的敏感材料40的至少一种物理特性的变 化对其周围环境的化学变化和/或物理变化作出反应的材料。在至少一种敏感材料40的示 例中，原子和/或分子例如可以在其(在其化学组分方面发生变化的）周围环境和至少一种 敏感材料40之间扩散，这引起相应的敏感材料40的至少一种物理特性的变化。相应地，在至 少一种敏感材料40的其他示例中，其描述周围环境的参量的物理变化可以引起相应的敏感 材料40的至少一种物理特性的变化。相应的敏感材料40的至少一个在所述情形中变化的物 理特性例如可以是其传导性或电阻。
[0055] 所述至少一种敏感材料40例如可以直接沉积在膜片12上。所述至少一种敏感材料 40尤其可以借助至少一个(厚的）涂覆层结构化、（在以液体糊形式的沉积之后)烧结或者 (在升高的温度时）蒸发。为了施加至少一种敏感材料40,可以使用由空心针(Hohl-Nadel) 的配发(Dispensen)或丝网印刷方法。
[0056]至少一种敏感材料40例如可以是掺杂金属氧化物(M0X)。掺杂金属氧化物的电阻 通常在其加热时和/或在气体和/或液体组成部分扩散到掺杂金属氧化物中/从掺杂金属氧 化物扩散出时发生变化。因此，借助至少一种已加热的掺杂金属氧化物的电阻的确定可以 求取，在其周围环境中气体和/或液体组成部分何种浓度/以何种浓度存在。因此，在此所描 述的传感器尤其可以有利地用作气体传感器。然而要指出，替代掺杂金属氧化物地，也可以 使用传感器上的另一敏感材料40。所述传感器同样也可以用于探测/求取所述传感器的周 围环境的另一化学特性和/或物理特性。
[0057] 所述传感器也具有至少一个接触至少一种敏感材料40的传感电极42a和42b。至少 一个传感器电极42a和42b用于检测至少一个物理参量，所述至少一个物理参量由于所述传 感器的周围环境的至少一个化学变化和/或物理变化而变化/可变化。为了检测至少一个物 理参量，例如可以在使用至少一个传感器电极42a和42b的情况下求取/测量至少一个施加 的电压和/或至少一个电流强度。所述至少一个传感电极42a和42b例如可以由至少一种金 属和/或至少一种掺杂的半导体材料构成。
[0058] 在图6的实施方式中，作为所述至少一个传感电极42a和42b的第一传感电极42a和 第二传感电极42b构成电容器，所述电容器的电容在相应的敏感材料40(由于所述传感器的 周围环境的至少一个化学变化和/或物理变化）的至少一个物理参量的变化的情况下发生 变化。此外，第一传感电极42a和第二传感电极42b也可以用于冷却所接触的敏感材料40。在 所述情形中，图6的实施方式中的两个传感电极42a和42b相对于另一对称轴线44的对称构 造有利地起作用，所述另一对称轴线优选垂直于输送线路区段20a和20b的对称轴线24地定 向。
[0059] 作为有利的扩展方案，所述传感器还可以包括(没有示出的）分析处理装置，所述 分析处理装置设计用于在考虑至少一种敏感材料40的至少一个所求取的物理特性的情况 下确定并且输出关于所述传感器的周围环境的化学特性和/或物理特性的信息或者关于周 围环境的化学特性和/或物理特性的变化的信息。
[0060] 图7示出所述传感器的第二实施方式的示意图。
[00611在图7的实施方式中，第一输送线路20a和第二输送线路20b从膜片12的相同侧延 伸至所分配的散热区段18。因此，第一输送线路区段20a的第一纵向方向（第一宽度bl沿着 所述第一纵向方向扩宽)和第二输送线路区段20b的第二纵向方向（第二宽度b2沿着所述第 二纵向方向扩宽)分别平行于输送线路区段20a和20b的对称轴线24延伸。
[0062]关于图7的传感器的其他特性参照图6的描述。
[0063]图8示出所述传感器的第三实施方式的示意图。
[0064] 如在图8中可看出的那样，也可以在同一膜片12上和/或中布置多种敏感材料40a 和40b。对于每一种敏感材料40a和40b，一个自身的散热区段18可以构造在传感器的唯一的 加热线路16上。此外，可以给每一种敏感材料40分配两个传感电极42a和42b。
[0065]在图8的传感器中，可以放弃在散热区段18的圆环形区段32上的恒定的环宽度br 的构造。取而代之地，每一个圆环形区段32具有朝相邻的散热区段18定向的、具有第一最大 环宽度brl的第一半环区段32a和从相邻的散热区段18远离地定向的、具有第二最大环宽度 br2的第二半环区段32b，所述第二最大环宽度br2小于第一最大环宽度brl。借助圆环形区 段32的非对称构型可以确保均匀的热导出。
[0066] 图9示出所述传感器的第四实施方式的示意图。
[0067] 图9的传感器是图5的微加热设备的一种扩展方案。
[0068] 图10a和10b示出所述传感器的第五实施方式的示意图（作为横截面和俯视图）。 [0069]在图10a和10b中示意性示出的传感器也装配有第一传感电极42a并且装配有第二 传感电极42b作为所述至少一个传感电极42a和42b。所述传感电极42a和42b分别在其彼此 面向的端部上具有指结构作为叉指部48a和48b，其中，第一传感电极42a的至少一个叉指部 48a伸入到由第二传感电极42b的两个叉指部48b撑开的间隙中，而第二传感电极42b的至少 一个叉指部48b伸入到由第一传感电极42a的两个叉指部48a撑开的间隙中。
[0070] 此外，在图10a和10b的实施方式中，膜片12包括第一部分层12-1和第二部分层12-2,其中，至少第二部分层12-2由至少一种电绝缘材料构成。至少一个加热线路16至少部分 地嵌入到两个部分层12-1和12-2之间，而传感电极42a和42b位于第二部分层12-2的从第一 部分层12-1远离地定向的表面上。
[0071] 至少一个加热线路16的至少一个散热区段18分别包括圆环形区段32,所述圆环形 区段围绕圆面区段38。去除第二部分层12-2的沉积在圆面区段38上的未由传感电极42a和 42b的叉指部48a和48b覆盖的材料。此外，至少一种敏感材料40如此沉积，使得借助至少一 种敏感材料40填充由叉指部48a和48b撑开的间隙和在第二部分层12-2中的位于所述间隙 下方的凹部50。
[0072]因此，第一传感电极42a和第二传感电极42b如此构造，使得电场线52在第一传感 电极42a和第二传感电极42b之间逐区段地延伸通过分配给它们的圆面区段38。（圆面区段 38没有电连接到圆环形区段32上，然而由导电材料构成。）当在传感电极42a和42b之间施加 电压时，电流从第一传感电极42a通过叉指部48a和48b的以相应的敏感材料40填充的间隙、 通过圆面区段38、通过叉指部48a和48b的以相应的敏感材料40填充的间隙地流至第二传感 电极42b的叉指部48b。因此，"电流路径"通过相应的敏感材料40"缩短"，而相对于相应的敏 感材料40的至少一个要确定的物理参量传感能力没有下降。因此，通过将圆面区段38用于 传感电极42a和42b，传感电极42a和42b之间的相对小的电压足以用于确定相应的敏感材料 40的至少一个物理参量。这也可以通过以下改写:传感电极更敏感。这对于电方面的分析处 理是有利的。因此，不必忍受仅仅能够以大的耗费分析处理的高欧姆的电阻。
[0073]优选地，第二部分层12-2的层厚度d小于第一传感电极42a的叉指部48a和第二传 感电极42b的叉指部48b之间的最小间距。这可以在工艺技术上容易且成本有利地实现。
[0074] 图11a和lib示出所述传感器的第六实施方式的示意图（作为横截面和俯视图）。
[0075] 与上述实施方式不同，图11a和lib的传感器仅仅具有唯一的传感电极42(每种敏 感材料40)作为所述至少一个传感电极42。所述唯一的传感电极42 (每种敏感材料40)在分 配给其的圆面区段38上方具有作为叉指部48的指结构并且位于第二部分层12-2上，而至少 一个加热线路16至少部分地嵌入到两个部分层12-1和12-2之间。去除第二部分层12-2的沉 积在圆面区段38上的、未由所述唯一传感电极42(每种敏感材料40)的叉指部48覆盖的材料 并且借助至少一种敏感材料40填充由叉指部48撑开的间隙和在第二部分层12-2中的位于 所述间隙下方的凹部50。
[0076] 因此，所述唯一的传感电极42(每种敏感材料40)如此构造，使得分配给其的圆面 区段38用作由仅仅一个传感电极42(每传感材料40)和圆面区段48构成的电容器的接地连 接端。（圆面区段38通过其连接区段38a与围绕的圆环形区段32连接。）当在所述唯一传感电 极42(每种敏感材料40)和加热线路16之间施加电压时，电流从所述唯一传感电极42(每种 敏感材料40)的叉指部48通过所述唯一传感电极42(每种敏感材料40)的叉指部48的以相应 的敏感材料40填充的间隙流至圆面区段38。因此，在图11a和lib的传感器中进一步改善以 上实施方式的优点。
[0077] 在所述传感器中，第二部分层12-2的层厚度d也可以小于所述唯一传感电极42(每 种敏感材料40)的叉指部48之间的最小间距a。这可以容易且成本有利地实现。
【主权项】
1. 一种用于传感器的微加热设备，所述微加热设备具有： 衬底(10); 膜片（12)，其中，所述膜片（12)的覆盖区域（12a)至少部分跨越由所述衬底（10)至少部 分包围的空腔（14)并且所述膜片（12)的至少一个边缘区域（12b)直接或间接地固定在所述 衬底（10)的表面(IOa)上； 至少一个布置在所述膜片（12)上和/或中的加热线路（16)，所述至少一个加热线路至 少具有各至少一个布置在所述覆盖区域(12a)上和/或中的散热区段（18)、各一个布置在所 述覆盖区域（12a)上和/或中的第一输送线路区段（20a)和各一个布置在所述覆盖区域 (12a)上和/或中的第二输送线路区段(20b); 其特征在于， 所述第一输送线路区段(20a)的第一宽度(bl)从由所述第一输送线路区段(20a)接触 的散热区段(18)出发直至由所述第一输送线路区段(20a)接触的边缘区域(12b)地增大。2. 根据权利要求1所述的微加热设备，其中，所述第二输送线路区段(20b)的第二宽度 (b2)从由所述第二输送线路(20b)接触的散热区段（18)出发直至由所述第二输送线路区段 (20b)接触的边缘区域(12b)地增大。3. 根据权利要求1或2所述的微加热设备，其中，所述至少一个散热区段（18)回曲形地 或螺旋状地卷起。4. 根据权利要求3所述的微加热设备，其中，所述至少一个回曲形地或螺旋状地卷起的 散热区段(18)具有至少一个局部扩宽部(26)。5. 根据以上权利要求中任一项所述的微加热设备，其中，所述至少一个散热区段（18) 包括圆环形区段(32)。6. 根据权利要求5所述的微加热设备，其中，由至少一个圆环形区段(32)围绕的至少一 个圆面区段(38)构造在所述微加热设备上。7. 根据以上权利要求中任一项所述的微加热设备，其中，所述至少一个加热线路（16) 包括至少两个散热区段（18)，其中，所述散热区段（18)中的各两个通过一个中间区段(36) 相互连接。8. -种传感器，其具有： 根据以上权利要求中任一项所述的微加热设备； 至少一种布置在所述膜片（12)上和/或中的敏感材料(40,40&，4013)，所述至少一种敏 感材料以所述相应的敏感材料(40，40a，40b)的至少一种物理特性的变化对所述传感器的 周围环境的化学变化和/或物理变化作出反应； 至少一个接触所述至少一种敏感材料(4〇,40a，40b)的传感电极(42,42a，42b)。9. 根据权利要求8所述的传感器，所述传感器具有第一传感电极(42a)和第二传感电极 (42b)作为所述至少一个传感电极(42a，42b)，其中，所述第一传感电极(42a)和所述第二传 感电极(42b)如此构造，使得电场线（52)在所述第一传感电极(42a)和所述第二传感电极 (42b)之间逐区段地延伸通过分配给它们的圆面区段(38)。10. 根据权利要求8所述的传感器，所述传感器对于每种敏感材料(40,40a，40b)仅仅具 有唯一的传感电极(42)作为所述至少一个传感电极(42)，其中，每种敏感材料(40,40a， 40b)的所述唯一的传感电极(42)如此构造，使得分配给所述唯一的传感电极的圆面区段 (38)用作由每种敏感材料(40,40a，40b)的所述唯一的传感电极(42)和所述圆面区段(38) 构成的电容的接地连接端。
【文档编号】G01N27/04GK105911102SQ201610090396
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月18日
【发明人】H·格鲁特杰克, H·韦伯, R·菲克斯, I·西蒙, T·S·弗赖, R·M·哲尔菲
【申请人】罗伯特·博世有限公司