DE10041921A1

DE10041921A1 - Planar gas sensor includes electrical resistance for heating and temperature measurement which simultaneously forms condenser electrode

Info

Publication number: DE10041921A1
Application number: DE2000141921
Authority: DE
Inventors: Heinrich Acker; Aleksandar Knezevic; Ralf Moos; Ralf Mueller
Original assignee: Dornier GmbH
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2002-03-21

Abstract

A sensor includes an electrical resistance for heating and temperature measurement, which simultaneously forms a condenser electrode An Independent claim is included for the production of the sensor, in which a closed, or already pre-structured electrically-conductive layer is applied using thick layer technology, as a condenser precursor. This is then structured photolithographically. Preferred Features: A single electrode of the condenser structure is formed by two others. These (44, 46) interdigitate. Between the interdigitating electrodes (IEs), a resistance (42) meanders, for temperature measurement and/or heating. The resistance includes a section (40) outside the condenser IEs. One or both IEs and/or a further electrode are used for heating and/or temperature measurement.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffsensor, insbesondere einen Gassensor, nach dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.The invention relates to a substance sensor, in particular a gas sensor, according to the preamble of patent claim 1.

Steigende Anforderungen an den Umweltschutz und an die Luftqualität erfordern neben technischen Lösungen zur Verbesserung der Luftqualität auch Maßnahmen zu deren Überwachung. Aus Kostengründen versucht man, den Einsatz teurer Gasana lysengerät zu vermeiden, und stattdessen kleine, preiswert herzustellende Gassen soren als Detektor für die Luftqualität einzusetzen. Ein Anwendungsfall, wo höchste Anforderungen an Langlebigkeit und Störsicherheit unter rauhesten Umgebungsat mosphären gefordert werden, ist das Abgas eines Automobils, wobei für verschiede ne Antriebskonzepte jeweils ganz spezielle, auf bestimmte Gase selektive Sensoren benötigt werden.Increasing demands on environmental protection and air quality require In addition to technical solutions to improve air quality, measures are also taken their monitoring. For cost reasons, one tries to use expensive Gasana avoid lysis machine, and instead small, inexpensive to manufacture alleys sensors as a detector for air quality. A use case where highest Longevity and immunity requirements under the harshest environmental conditions atmospheres is the exhaust gas of an automobile, whereby for various ne drive concepts each have very special sensors that are selective for certain gases are needed.

Kostengünstig lassen sich solche Gassensoren in Planartechnik herstellen. Solche planar aufgebauten Gassensoren werden üblicherweise bei Temperaturen im Bereich mehrerer hundert Grad Celsius betrieben und haben typischerweise einen in Fig. 1 gezeigten Aufbau. Auf ein üblicherweise elektrisch isolierendes Substrat 1 ist auf der Sensorunterseite eine Heizung und/oder eine Temperaturmesseinrichtung 2 in Form eines Widerstandsthermometers aufgebracht. Sie besteht aus Zuleitungen, die einen möglichst geringen Zuleitungswiderstand aufweisen sollen und aus einer häufig mäanderförmigen Heiz- und Temperaturmessanordnung. Auf der Sensorober seite ist dann eine den speziellen Anforderungen angepasste Elektrodenstruktur 3 aufgebracht, die in der Ausführung nach Fig. 1 eine Kondensatorstruktur mit zwei auf unterschiedlichem Potential liegenden Elektroden bildet. Auf der Kondensatorstruktur 3 ist eine Funktionsschicht 4 aufgebracht, die die speziellen Eigenschaften des Sensors, wie z. B. die Selektivität auf ein bestimmtes Gas o. ä., bestimmt. Diese Funktionsschicht ändert ihre elektrischen Eigenschaften abhängig von der Zusam mensetzung der den Sensor umgebenden Gasatmosphäre. In Fig. 1 ist der Über sichtlichkeit halber die Funktionsschicht in der Aufsicht nicht dargestellt. An der Sensorspitze soll auf der Sensoroberseite in dem Bereich, in dem die Funktions schicht aufgebracht ist, eine konstante Temperatur herrschen, die mit Hilfe der Heizung und des Temperaturfühlers auf der Sensorunterseite auf eine bestimmte Temperatur, die sog. Arbeitstemperatur, geregelt wird.Such gas sensors can be inexpensively manufactured using planar technology. Such planar gas sensors are usually operated at temperatures in the range of several hundred degrees Celsius and typically have a structure shown in FIG. 1. A heater and / or a temperature measuring device 2 in the form of a resistance thermometer is applied to a typically electrically insulating substrate 1 on the underside of the sensor. It consists of leads, which should have the lowest possible lead resistance and a frequently meandering heating and temperature measuring arrangement. An electrode structure 3 adapted to the special requirements is then applied to the upper side of the sensor, which in the embodiment according to FIG. 1 forms a capacitor structure with two electrodes lying at different potential. On the capacitor structure 3 , a functional layer 4 is applied, which the special properties of the sensor, such as. B. the selectivity to a certain gas or the like, determined. This functional layer changes its electrical properties depending on the composition of the gas atmosphere surrounding the sensor. In Fig. 1 for the sake of clarity, the functional layer is not shown in the supervision. At the sensor tip, a constant temperature should prevail in the area in which the functional layer is applied, which is regulated to a certain temperature, the so-called working temperature, with the help of the heater and the temperature sensor on the underside of the sensor.

Die von der Umgebungsatmosphäre abhängigen elektrischen Eigenschaften der Funktionsschicht werden im folgenden als "Messgröße" bezeichnet. Ein typisches Beispiel ist die komplexe Impedanz Z oder daraus abgeleitete Größen, wie z. B. die Kapazität, der Verlustwiderstand, der Phasenwinkel oder der Betrag der komplexen Impedanz. Im Falle einer Messfrequenz von 0 Hz (Gleichspannung) ist auch der Gleichstromwiderstand als Messgröße zu verstehen. Die hier vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Kondensatorstruktur 3. Eine solche kapazitive Elektrodenstruktur ist häufig als Interdigitalkondensatorstruktur (IDK) ausgebildet, wie sie für Gassenso ren in [1], DE 197 03 796 A, EP 0 527 259 A oder DE 196 35 977 A verwendet wird. Detailliert ist eine solche IDK-Struktur, wie sie dem Stand der Technik entspricht, in Fig. 2 skizziert. Die IDK-Struktur besteht typischerweise aus zwei kammartigen Elektroden, die wechselweise versetzt angeordnet sind, so dass die beiden Elektro den mit ihren Stegen in einander greifen. In Fig. 2 bedeutet b die Breite eines Steges und s der Abstand zwischen den Stegen.The electrical properties of the functional layer, which are dependent on the ambient atmosphere, are referred to below as the “measurement variable”. A typical example is the complex impedance Z or variables derived from it, such as. B. the capacitance, the loss resistance, the phase angle or the amount of the complex impedance. In the case of a measurement frequency of 0 Hz (DC voltage), the DC resistance is also to be understood as a measurement variable. The present invention relates to the capacitor structure 3 . Such a capacitive electrode structure is often designed as an interdigital capacitor structure (IDK), as is used for gas sensors in [1], DE 197 03 796 A, EP 0 527 259 A or DE 196 35 977 A. Such an IDK structure, as it corresponds to the prior art, is outlined in detail in FIG. 2. The IDK structure typically consists of two comb-like electrodes, which are arranged alternately offset, so that the two electrodes engage with one another with their webs. In Fig. 2, b means the width of a web and s the distance between the webs.

Zusätzlich werden diese Elektroden mit Zuleitungen 10 und 12 und Kontaktpads 14 und 16 versehen.In addition, these electrodes are provided with leads 10 and 12 and contact pads 14 and 16 .

Typische Gassensoren, die in oben beschriebener Weise aufgebaut sind, können den im folgenden angegebenen Schriften entnommen werden. In der EP 0 426 989 A wird ein selektiver HC-Sensor vorgestellt, dessen Kapazität sich mit Gasbeprobung verändert. In der DE 197 03 796 A, wird ein selektiver Ammoniaksensor offenbart, dessen Verlustwiderstand und Kapazität sich im Bereich von 20 Hz bis 1 MHz als Funktion der Gaskonzentration ändert. DE 197 56 891 A, DE 197 44 316 A, EP 0 498 916 A und DE 43 24 659 A haben Sauerstoffsensoren auf Titanatbasis zum Gegenstand, deren Gleichstromwiderstand bei mehreren hundert Grad Celsius vom Sauerstoffpartialdruck des Umgebungsgases abhängt.Typical gas sensors that are constructed in the manner described above can are taken from the writings given below. In EP 0 426 989 A a selective HC sensor is presented, the capacity of which is based on gas sampling changed. DE 197 03 796 A discloses a selective ammonia sensor, whose loss resistance and capacitance are in the range from 20 Hz to 1 MHz Function of the gas concentration changes. DE 197 56 891 A, DE 197 44 316 A, EP 0 498 916 A and DE 43 24 659 A are concerned with titanate-based oxygen sensors, whose DC resistance at several hundred degrees Celsius from Partial pressure of the ambient gas depends.

Die oben beschriebenen Sensoren sind so aufgebaut, dass sie mit einem Heizwider stand auf der Unterseite versehen sind, der den Sensor auf Arbeitstemperatur bringt. Um die Temperatur zu bestimmen, wird der Widerstand dieser Heizanordnung vermessen. Leider ist das Substrat üblicherweise einige hundert µm stark, was zur Folge hat, dass ein Gassensor, der einer starken Anströmung ausgesetzt wird, wie es z. B. bei einem Abgassensor der Fall ist, auf der Sensoroberseite, auf der sich die Funktionsschicht, deren elektrische Eigenschaften vermessen werden sollen, befindet, eine andere Temperatur als auf der Sensorunterseite, auf der sich die Temperaturmessung befindet, aufweist. Da die elektrischen Eigenschaften der Funktionsschicht üblicherweise aber nicht nur von der Gasatmosphäre abhängen, sondern auch temperaturabhängig sind, ist eine solche Anordnung sehr anfällig auf Temperatureinflüsse. Im automobilen Abgas macht sich das besonders stark be merkbar, da nicht nur das Abgas unterschiedliche Temperaturen aufweisen kann, sondern auch der Volumenstrom stark schwankt. Man kann zur Abhilfe einen solchen Sensor in ein Gehäuse verpacken, das eine möglichst kleine Öffnung (geringer Gasdurchsatz) aufweist. Dadurch wird aber die Einstellkinetik recht langsam. Es ist aber auch möglich, auf der Sensoroberseite einen separaten Temperatursensor anzuordnen. Zum Beispiel entnimmt man aus [2] einen mit Zuleitungen 32, 34 versehenen Temperatursensor 30 um die gassensitive Funktionsschicht herum zu platzieren, wie dies in Fig. 3 skizziert ist. Durch einen solchen Aufbau wird die Temperatur zwar wesentlich näher an der Struktur gemessen und die Regelung wird schneller. Einige wesentliche Nachteile bleiben aber immer noch bestehen bzw. treten zusätzlich auf. Zum einen nimmt ein solcher Widerstand auf der Sensorober seite zusätzlich Platz ein, was zu einer reduzierten Fläche für die Funktionsschicht führt. Dies ist häufig nicht tolerabel. Da der Temperatursensor sich neben der Funktionsschicht befindet, und da die Oberseite des Sensors üblicherweise einen Temperaturgradienten aufweist, wie schon die DE 199 57 991 A zeigt, misst man mit einer solchen Anordnung häufig einen falschen Wert für die Temperatur der Funkti onsschicht. Als weiterer Nachteil ist der erhöhte Fertigungsaufwand zu nennen, da solche Widerstände üblicherweise in einer anderen Technologie oder zumindest aus einem anderen Werkstoff als die Elektroden hergestellt werden. Für viele Anwendun gen muss ein solcher freiliegender Temperatursensor abgedeckt werden, um nicht mit der Umgebungsatmosphäre in Kontakt zu treten, d. h. um die Alterung zu vermei den.The sensors described above are designed so that they are provided with a heating resistor on the underside, which brings the sensor to working temperature. In order to determine the temperature, the resistance of this heating arrangement is measured. Unfortunately, the substrate is usually a few hundred microns thick, which means that a gas sensor that is exposed to a strong flow, such as. B. is the case with an exhaust gas sensor, on the top of the sensor, on which the functional layer whose electrical properties are to be measured, is at a different temperature than on the underside of the sensor, on which the temperature measurement is located. Since the electrical properties of the functional layer usually not only depend on the gas atmosphere, but are also temperature-dependent, such an arrangement is very susceptible to temperature influences. This is particularly noticeable in automotive exhaust gas, as not only can the exhaust gas have different temperatures, but the volume flow also fluctuates greatly. As a remedy, such a sensor can be packaged in a housing that has the smallest possible opening (low gas throughput). However, this makes the adjustment kinetics very slow. However, it is also possible to arrange a separate temperature sensor on the top of the sensor. For example, one takes from [2] a temperature sensor 30 provided with leads 32 , 34 to be placed around the gas-sensitive functional layer, as is sketched in FIG. 3. With such a structure, the temperature is measured much closer to the structure and the control becomes faster. However, some major disadvantages still persist or occur in addition. On the one hand, such a resistor takes up additional space on the sensor top, which leads to a reduced area for the functional layer. This is often intolerable. Since the temperature sensor is located next to the functional layer, and since the top of the sensor usually has a temperature gradient, as already shown in DE 199 57 991 A, such an arrangement often measures an incorrect value for the temperature of the functional layer. Another disadvantage is the increased manufacturing effort, since such resistors are usually manufactured using a different technology or at least from a different material than the electrodes. For many applications, such an exposed temperature sensor must be covered so that it does not come into contact with the surrounding atmosphere, ie to avoid aging.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stoffsensor, insbesondere Gassen sor, zu schaffen, mit der die genannten Nachteile hinsichtlich der Temperaturmes sung überwunden werden können.The object of the present invention is a substance sensor, in particular alleys sor, to create, with the disadvantages mentioned in terms of temperature solution can be overcome.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved with the subject matter of patent claim 1. advantageous Comments are the subject of subclaims.

Erfindungsgemäß bildet der Widerstand zur Temperaturmessung gleichzeitig eine der Elektroden der Kondensatorstruktur. Anstatt zur Temperaturmessung kann der Widerstand auch als Heizwiderstand für die Beheizung des Sensors eingesetzt werden. Im Zeit- oder Frequenzmultiplex kann der Widerstand auch als Heizung und Temperatursensor verwendet werden.According to the invention, the resistance for temperature measurement simultaneously forms one of the Electrodes of the capacitor structure. Instead of measuring the temperature, the Resistor also used as a heating resistor for heating the sensor become. In time or frequency division multiplex, the resistor can also be used as heating and Temperature sensor can be used.

Da der Temperatursensor oder die Sensorheizung gleichzeitig als Elektrode für die Kondensatorstruktur dient, wird eine solche erfindungsgemäße Anordnung im folgenden als IDKT-Struktur bezeichnet.Since the temperature sensor or the sensor heater also serves as an electrode for the Serves capacitor structure, such an arrangement according to the invention hereinafter referred to as the IDKT structure.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist sichergestellt, dass an dem räumlichen Bereich, an dem das Sensorfunktionsmaterial vermessen wird, auch die Aufnahme der Temperaturmesswerte erfolgt.The arrangement according to the invention ensures that the spatial Area where the sensor functional material is measured, including the recording of the temperature measurements.

Typische Anwendungsfälle für einen Sensor mit erfindungsgemäßer IDKT-Struktur können sein:
Typical applications for a sensor with an IDKT structure according to the invention can be:

- Substance sensors, here a sensor for determination under a substance sensor the concentration of a substance in a mixture, d. H. z. B. a sensor for Determination of the concentration of a component of a gas mixture or a Sensor for determining the concentration of a component of a liquid or a sensor due to the interaction with a gas or a Fluid changes its output signal, should be understood. Always then, if from a functional layer or a sensitive substrate a complex Impedance as defined above in connection with a temperature measured the IDKT structure described above can be used.
- But also to bring the substrate or the functional layer to temperature, this invention can be applied. The resistor R is then called heating resistance operated. If the heating resistor is measured at the same time with the arrangement described above, the temperature of the sub strates or the functional layer are measured and thus a temperature regulation.
- With a capacitive humidity sensor you could use a resistor as Use heating conductors to get the moisture out of the sensitive layer faster expel. As a result, the sensor reacts faster when the humidity decreases can greed.
- Also for so-called SAW sensors (Surface Acoustic Wave) where comb-like Structures can be used as a transmitting or receiving part, one can Use the IDKT arrangement.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to figures. Show it:

Fig. 1 den Aufbau eines Gassensors nach dem Stand der Technik, wie in der Beschreibungseinleitung beschrieben; Figure 1 shows the structure of a gas sensor according to the prior art, as described in the introduction.

Fig. 2 den Aufbau eines Interdigitalkondesators nach dem Stand der Technik, wie in der Beschreibungseinleitung beschrieben; Figure 2 as described in the introduction to the structure of a Interdigitalkondesators according to the prior art.

Fig. 3 den Aufbau eines bekannten Gassensors mit einem Temperaturmesswider stand auf der Sensoroberseite, wie in der Beschreibungseinleitung beschrie ben; Fig. 3 shows the structure of a known gas sensor with a temperature measuring resistor on the top of the sensor, as described in the introduction to the description;

Fig. 4 eine erste erfindungsgemäße Ausführung der IDKT-Struktur; Fig. 4 shows a first embodiment of the IDKT structure according to the invention;

Fig. 5 eine vereinfachtes Ersatzschaltbild der in Fig. 4 dargestellten IDKT-Struktur, sowie ein Beispiel für die Beschaltung dieser IDKT-Struktur; FIG. 5 shows a simplified equivalent circuit diagram of the IDKT structure shown in FIG. 4, as well as an example for the wiring of this IDKT structure;

Fig. 6 in einer normierten Darstellung die Ortskurve eines Gassensors mit einer herkömmlichen IDK-Struktur; FIG. 6 is a normalized representation of the locus of a gas sensor with a conventional IDC structure;

Fig. 7 in einer ebenfalls normierten Darstellung (gleicher Zahlenwert für den Normierungsfaktor F) die Ortskurve für einen Gassensor mit einer erfin dungsgemäßen IDKT-Struktur nach Fig. 4; Fig. 7 in a likewise standardized representation (same numerical value for the normalization factor F) the locus for a gas sensor with an IDKT structure according to the invention according to Fig. 4;

Fig. 8 den Widerstandsverlauf über der Temperatur des Temperatursensors der erfindungsgemäßen IDKT-Struktur nach Fig. 4; Fig. 8 is the resistance curve than the temperature of the temperature sensor of the IDKT structure according to the invention according to Fig. 4;

Fig. 9 die Temperatur der Funktionsschicht eines in einem Gasstrom angeordneten Gassensors, in Abhängigkeit von der Temperatur des Gasstroms und vom Volumenstrom des Gasstroms (ausgefüllte Symbole: IDK-Struktur; offene Symbole: erfindungsgemäße IDKT-Struktur); Fig. 9, the temperature of the functional layer of which is arranged in a gas stream gas sensor, in function of the temperature of the gas stream and the volume flow of the gas stream (filled symbols: IDC structure; open symbols: invention IDKT structure);

Fig. 10 bis 12 jeweils erfindungsgemäße IDKT-Strukturen; Figs. 10 to 12 each according to the invention IDKT structures;

Fig. 13 ein Ersatzschaltbild der in Fig. 12 dargestellten IDKT-Struktur, sowie ein Beispiel für die Beschaltung dieser IDKT-Struktur. FIG. 13 shows an equivalent circuit diagram of the IDKT structure shown in FIG. 12, as well as an example for the wiring of this IDKT structure.

Fig. 4 zeigt eine erste erfindungsgemäße Ausführung für eine erfindungsgemäße IDKT-Struktur. Um die einzelnen Stege einer aus den Elektroden 44,46 gebildeten IDK-Struktur mäandriert ein schwarz gezeichneter Widerstand zur Temperaturmes sung 42 (im folgenden auch Temperatursensor genannt) hindurch. Er wird über den Teilwiderstand 40, der außerhalb der beiden ineinandergreifenden Elektroden 46,44 angeordnet ist, zurückgeführt. Die beiden Elektroden 44,46 sind über eine nicht dargestellte elektrische Verbindung im nicht beheizten Teil des Sensors kurzge schlossen und liegen somit auf gleichem elektrischen Potential. Zusammen bilden sie eine Elektrode der Kondensatorstruktur zur kapazitiven Messung der Sensorfunkti onsschicht. Der Temperatursensor 42 übernimmt gleichzeitig die Funktion einer weiteren Elektrode der Kondensatorstruktur zur kapazitiven Messung des Sensor funktionsschicht. Es ist darauf hinzuweisen, dass in den Fig. 2, 4 und 10 bis 12, jeweils nur ein Ausschnitt einer IDK bzw. IDKT-Struktur dargestellt ist, und dass Zuleitungen, Anschlusspads etc. nicht gezeichnet wurden. Fig. 4 shows a first inventive embodiment of an inventive IDKT structure. Around the individual webs of an IDK structure formed from the electrodes 44 , 46 meanders a black-drawn resistor to the temperature measurement solution 42 (hereinafter also called the temperature sensor). It is fed back via the partial resistor 40 , which is arranged outside the two interlocking electrodes 46 , 44 . The two electrodes 44 , 46 are short-circuited via an electrical connection, not shown, in the non-heated part of the sensor and are therefore at the same electrical potential. Together they form an electrode of the capacitor structure for the capacitive measurement of the sensor function layer. The temperature sensor 42 simultaneously takes on the function of a further electrode of the capacitor structure for the capacitive measurement of the sensor functional layer. It should be noted that only a section of an IDK or IDKT structure is shown in FIGS . 2, 4 and 10 to 12, and that supply lines, connection pads, etc. have not been drawn.

Ein vereinfachtes Ersatzschaltbild der IDKT-Struktur nach Fig. 4 ist in Fig. 5a darge stellt. Der Temperatursensor aus den Teilwiderständen 42 und 40 weist einen Widerstand R auf. Gegen die eine Teilelektrode 46 der Kondensatorstruktur existiert eine Kapazität C, und gegen die andere Teilelektrode 44 die Kapazität C₂. Wie man aus der Beschaltung gemäß Fig. 5b erkennt, sind die Teilelektroden 44 und 46 miteinander verbunden. Die Temperaturmessung kann dann z. B. stattfinden, indem die Temperaturabhängigkeit des Temperaturmesswiderstandes R ausgenutzt wird. Diese Messung kann z. B. als Gleichstrommessung oder als Wechselstrommessung bei der Frequenz f_T durchgeführt werden. Die Kapazitätsmessung zwischen dem Teilwiderstand 42 einerseits und den Teilelektroden 44/46 andererseits wird dann bei einer anderen Messfrequenz f_c durchgeführt. Es ist auch möglich, zeitlich versetzt R und C mit der gleichen Frequenz bzw. mit Gleichspannung zu vermessen. Eine Gleichspannungsmessung kann dann sinnvoll sein, wenn die Funktionsschicht eher von leitfähiger als von dielektrischer Natur ist, und wenn sich ihr Gleichspannungswi derstand mit der Beprobung ändert.A simplified equivalent circuit diagram of the IDKT structure according to FIG. 4 is shown in FIG. 5a. The temperature sensor from the partial resistors 42 and 40 has a resistance R. A capacitance C exists against one partial electrode 46 of the capacitor structure, and capacitance C ₂ against the other partial electrode 44 . As can be seen from the circuitry according to FIG. 5b, the partial electrodes 44 and 46 are connected to one another. The temperature measurement can then, for. B. take place by taking advantage of the temperature dependence of the temperature measuring resistor R. This measurement can e.g. B. be carried out as a direct current measurement or as an alternating current measurement at the frequency f _T. The capacitance measurement between the partial resistor 42 on the one hand and the partial electrodes 44/46 on the other hand will then be at a different measuring frequency f _C. It is also possible to measure R and C at different times with the same frequency or with DC voltage. A DC voltage measurement can be useful if the functional layer is of a conductive rather than a dielectric nature and if its DC resistance changes with sampling.

Die im folgenden erläuterten Fig. 6 bis 9 sollen am Beispiel eine Gassensors die vorteilhaften Eigenschaften der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik de monstrieren. FIG explained below. 6 to 9 to the example of a gas sensor monstrieren the advantageous properties of the invention over the prior art de.

Fig. 6 zeigt in einer normierten Darstellung die Ortskurve eines Gassensors mit einer herkömmlichen IDK-Struktur, der bei Arbeitstemperatur betrieben wurde. Dabei spiegeln einzelne Messpunkte die Impedanzmessung bei einer bestimmten Frequenz wider. Aufgetragen wurde der negative Imaginärteil über dem Realteil der komplexen Impedanz Z. Die Messkurven wurden mit einem Faktor F normiert. Deutlich erkennt man den Unterschied mit und ohne Gasbeaufschlagung. Der Messbereich betrug 120 Hz bis 1 MHz. Somit kann durch Messung bei einer bestimmten Frequenz aus der Änderung der komplexen Impedanz bzw. aus einer davon wie oben beschrieben abgeleiteten Größe auf die Gaskonzentration geschlossen werden. Fig. 6 shows a normalized presentation, the locus of a gas sensor with a conventional IDC structure, which was operated at operating temperature. Individual measuring points reflect the impedance measurement at a certain frequency. The negative imaginary part was plotted over the real part of the complex impedance Z. The measurement curves were standardized with a factor F. You can clearly see the difference with and without gas. The measuring range was 120 Hz to 1 MHz. Thus, the gas concentration can be inferred from the change in the complex impedance or from a variable derived therefrom as described above by measurement at a specific frequency.

Fig. 7 zeigt im Vergleich hierzu in einer ebenfalls normierten Darstellung (gleicher Zahlenwert für den Normierungsfaktor F) das Messergebnis für einen mit oben beschriebener IDKT-Struktur hergestellten Gassensor. Die aufgebrachte Funktions schicht, ihre Herstellungsparameter und die Arbeitstemperatur waren identisch bei beiden Sensoren. Lediglich der Abstand zwischen den Stegen und die Stegbreiten wichen ein wenig voneinander ab. Die Breite des Temperatursensors war etwas größer als die Stegbreite der Elektroden der IDK-Struktur. Man erkennt deutlich, wie beide Sensoren das gleiche Verhalten aufweisen. Der Absolutwert ist aufgrund der etwas unterschiedlichen geometrischen Abmessungen etwas verschieden. Fig. 7 zeigt demnach, dass der Sensoreffekt der Funktionsschicht nicht nur in der IDK- sondern auch in der erfindungsgemäßen IDKT-Anordnung gemessen werden kann. In comparison, FIG. 7 shows in a likewise standardized representation (same numerical value for the normalization factor F) the measurement result for a gas sensor manufactured with the IDKT structure described above. The applied functional layer, its manufacturing parameters and the working temperature were identical for both sensors. Only the distance between the webs and the web widths differed slightly. The width of the temperature sensor was slightly larger than the web width of the electrodes of the IDK structure. One can clearly see how both sensors have the same behavior. The absolute value is slightly different due to the slightly different geometric dimensions. Fig. 7 thus shows that the sensor effect of the functional layer can be measured not only in the IDK but also in the inventive IDKT arrangement.

Fig. 8 zeigt den Widerstandsverlauf über der Temperatur des Temperatursensors dieser IDKT-Anordnung. Dabei sind Punkte Messwerte und die durchgezogene Linie ist eine Näherung zweiter Ordnung. Der Aufbau des Sensors entsprach Fig. 1, aber mit dem Unterschied, dass statt einer IDK-Struktur eine IDKT-Struktur auf der Sensoroberseite aufgebracht war. Der Sensor wurde unterseitig mit einer Heizer struktur beheizt. Die Temperatur auf der Funktionsschicht wurde mit einem Strah lungspyrometer gemessen. Der Widerstand des IDKT-Temperatursensors wurde durch eine Gleichstrommessung in Zweidrahttechnik bestimmt. Fig. 8 zeigt, dass als Temperatursensor die mäandrierende Leitung zwischen den Stegen des IDK ver wendet werden kann, um die Temperatur der Funktionsschicht zu bestimmen. Fig. 8 shows the resistance curve than the temperature of the temperature sensor of this IDKT arrangement. Points are measured values and the solid line is a second-order approximation. The structure of the sensor corresponded to FIG. 1, but with the difference that instead of an IDK structure, an IDKT structure was applied to the top of the sensor. The bottom of the sensor was heated with a heater structure. The temperature on the functional layer was measured with a radiation pyrometer. The resistance of the IDKT temperature sensor was determined by a direct current measurement using two-wire technology. Fig. 8 shows that the meandering line between the webs of the IDK can be used as a temperature sensor to determine the temperature of the functional layer.

Besonders deutlich sieht man den Vorteil der erfindungsgemäßen IDKT-Struktur im Vergleich zum Stand der Technik anhand von Fig. 9. Untersucht wurde, welche Temperatur die Funktionsschicht eines Gassensors, der in einem Gasstrom ange ordnet wird, annimmt, wenn sowohl die Temperatur des Gasstromes als auch dessen Volumenstrom variiert wird. Es wurden jeweils ein Sensor nach dem Stand der Technik (ausgefüllte Symbole) und ein erfindungsgemäßer Sensor (offene Symbole) geregelt betrieben. Beim Sensor nach dem Stand der Technik wurde die Temperatur auf konstanten Heizwiderstand geregelt (Solltemperatur 420°C), wobei die Messung, um Verfälschungen durch Zuleitungseffekte zu vermeiden, in einer aufwendigen Vierdrahttechnik durchgeführt wurde. Beim Sensor mit der IDKT-Struktur (offene Symbole) wurde auf konstanten Widerstand des Temperatursensors geregelt. Aufgrund des hohen Widerstandes mussten bei der IDKT-Anordnung keine Zulei tungseffekte berücksichtigt werden. Die Messung des Widerstandes des Tempera tursensors erfolgte in Zweidrahttechnik. Die Sensortemperatur wurde wiederum mit einem Strahlungspyrometer auf der Oberfläche der Funktionsschicht gemessen. The advantage of the IDKT structure according to the invention in comparison with the prior art can be seen particularly clearly on the basis of FIG. 9. It was examined what temperature the functional layer of a gas sensor which is arranged in a gas stream assumes when both the temperature of the gas stream and its volume flow is also varied. A sensor according to the prior art (filled symbols) and a sensor according to the invention (open symbols) were operated in a controlled manner. In the case of the sensor according to the prior art, the temperature was regulated to a constant heating resistance (target temperature 420 ° C.), the measurement being carried out in a complex four-wire technique in order to avoid falsifications due to supply line effects. The sensor with the IDKT structure (open symbols) was controlled for constant resistance of the temperature sensor. Due to the high resistance, no supply effects had to be taken into account with the IDKT arrangement. The resistance of the temperature sensor was measured using two-wire technology. The sensor temperature was again measured with a radiation pyrometer on the surface of the functional layer.

Deutlich erkennt man, wie der Einfluss der Geschwindigkeit des Gasstromes (d. h. die Steigung in Fig. 9) bei den erfindungsgemäßen Sensoren (offene Punkte) wesentlich geringer ist. Egal ob heißes oder kaltes Gas, die Änderung zwischen kleinem und großem Gasstrom bleibt immer kleiner als 3°C. Im Bereich großer Gasströme ist der Einfluss sogar kleiner als 1°C. Nicht so bei den nach dem Stand der Technik gefer tigten Sensoren. Hier beträgt der Einfluss der Gasgeschwindigkeit immer 6°C, unabhängig von der Gastemperatur. Wie sofort ins Auge fällt, ist auch der Einfluss der Gastemperatur beim erfindungsgemäßen Sensor (d. h. der Abstand der beiden Linien mit offenen Symbolen) wesentlich geringer als beim Sensor nach dem Stand der Technik (Abstand der beiden Linien mit ausgefüllten Symbolen).It can be clearly seen how the influence of the speed of the gas flow (ie the slope in FIG. 9) is significantly less with the sensors according to the invention (open points). No matter whether hot or cold gas, the change between small and large gas flow always remains less than 3 ° C. In the area of large gas flows, the influence is even less than 1 ° C. Not so with the sensors manufactured according to the state of the art. Here the influence of the gas velocity is always 6 ° C, regardless of the gas temperature. As is immediately apparent, the influence of the gas temperature in the sensor according to the invention (ie the distance between the two lines with open symbols) is also significantly less than with the sensor according to the prior art (distance between the two lines with filled symbols).

Als gesamten Temperaturfehler (Differenz aus maximalem Temperaturwert und minimalem Temperaturwert in Fig. 9) findet man beim Sensor nach dem Stand der Technik 13°C, wohingegen man beim erfindungsgemäßen Sensor lediglich einen gesamten Temperaturfehler von 6°C findet.The total temperature error (difference between the maximum temperature value and the minimum temperature value in FIG. 9) is found to be 13 ° C. in the sensor according to the prior art, whereas only a total temperature error of 6 ° C. is found in the sensor according to the invention.

Um den Wert des Widerstandes des Temperatursensors zu steigern, kann auch der Rückleiter des Temperatursensors mäanderförmig ausgestaltet werden. Fig. 10 und Fig. 11 sind Beispiele für eine solche Ausführungsform.In order to increase the value of the resistance of the temperature sensor, the return conductor of the temperature sensor can also be designed in a meandering shape. Fig. 10 and Fig. 11 are examples of such an embodiment.

Fig. 10 zeigt eine Ausführung der IDKT-Struktur, bei der der erste elektrische Teilwi derstand 42 - wie bei der Ausführung nach Fig. 4 - mäanderförmig zwischen den beiden Teilelektroden 44, 46 einer Elektrode der Kondensatorstruktur verläuft. FIG. 10 shows an embodiment of the IDKT structure in which the first electrical partial resistor 42 - as in the embodiment according to FIG. 4 - runs in a meandering shape between the two partial electrodes 44 , 46 of an electrode of the capacitor structure.

Darüber hinaus verläuft auch der andere Teilwiderstand 40 mäanderförmig zwischen den in einander greifenden Teilelektroden 44, 46. Anders als bei der Ausführung der Fig. 4 sind die beiden Teilelektroden 44, 46, die zusammen eine Elektrode der Kondensatorstruktur bilden, im beheizten Teil des Sensors miteinander verbunden. Die gezeigte Ausführung hat den Vorteil, dass ein zusätzlicher Anschluss oder eine Kreuzung im kalten Teil des Sensors zur Verbindung der Elektroden 44 und 46 entfällt. Als Nachteil der gezeigten Ausführung muss man die Abnahme der Sensor kapazität in Kauf nehmen, da zwischen den beiden Teilwiderständen 42, 40 des Temperatursensors kein elektrisches Wechselfeld herrscht. In addition, the other partial resistor 40 also runs in a meandering manner between the interdigitated partial electrodes 44 , 46 . In contrast to the embodiment in FIG. 4, the two partial electrodes 44 , 46 , which together form an electrode of the capacitor structure, are connected to one another in the heated part of the sensor. The embodiment shown has the advantage that an additional connection or an intersection in the cold part of the sensor for connecting the electrodes 44 and 46 is omitted. As a disadvantage of the embodiment shown, the decrease in the sensor capacitance has to be accepted, since there is no alternating electrical field between the two partial resistors 42 , 40 of the temperature sensor.

Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform, die verglichen mit der Ausführung nach Fig. 10 einen etwa doppelt so großen Widerstandswert des Temperatursensors aber keinen Kapazitätsverlust aufweist. Dazu ist zwischen den Mäandern des Temperatursensors mit den Teilwiderständen 40 und 42 eine zusätzliche, mäanderförmige Teilelektrode 48 aufgebracht. Diese Teilelektrode 48 ist mit Teilelektrode 44 oder 46 elektrisch verbunden. Die Teilelektroden 44, 46, 48 bilden zusammen eine Elektrode der Kon densatorstruktur zur kapazitiven Messung der Sensorfunktionsschicht. FIG. 11 shows an embodiment which, compared to the embodiment according to FIG. 10, has an approximately twice as large resistance value of the temperature sensor but no loss of capacity. For this purpose, an additional, meandering partial electrode 48 is applied between the meanders of the temperature sensor with the partial resistors 40 and 42 . This partial electrode 48 is electrically connected to partial electrode 44 or 46 . The partial electrodes 44 , 46 , 48 together form an electrode of the capacitor structure for capacitive measurement of the sensor functional layer.

Es ist auch als erfindungsgemäß anzusehen, wenn wie in Fig. 12 gezeigt zwei ineinander verschlungene Elektroden die Kondensatorstruktur mit der Kapazität C bilden. Die erste Elektrode mit dem Widerstandswert R₁ weist eine kammartig ausgebildete Teilelektrode 120 und eine mäanderförmige Teilelektrode 122 auf. Die zweite Elektrode mit dem Widerstandswert R₂ umfasst ebenfalls eine kammartige Teilelektrode 126 und eine mäanderförmige Teilelektrode 124. Wie man aus der Fig. 12 gut erkennt, greifen die kammartig ausgebildeten Teilelektroden 120, 126 ineinan der und die mäanderförmig ausgebildeten Teilelektroden 122,124 greifen ebenfalls ineinander. An der einzigen Kreuzungsstelle ist eine Isolationsschicht 128 vorhanden.It is also to be regarded as in accordance with the invention if, as shown in FIG. 12, two intertwined electrodes form the capacitor structure with the capacitance C. The first electrode with the resistance value R ₁ has a comb-shaped partial electrode 120 and a meandering partial electrode 122 . The second electrode with the resistance value R ₂ likewise comprises a comb-like partial electrode 126 and a meandering partial electrode 124 . As can be clearly seen from FIG. 12, the comb-shaped partial electrodes 120 , 126 engage in one another and the meandering partial electrodes 122 , 124 also engage in one another. An insulation layer 128 is present at the only crossing point.

Den Vorteil kann man dem Ersatzschaubild gemäß Fig. 13 entnehmen. Man hat zwei voneinander unabhängige Widerstände R₁, R₂ in der IDKT-Struktur vorliegen. Diese können einerseits zur gegenseitigen Überwachung eingesetzt werden, andererseits kann ein Leiter als Heizleiter und der andere als Temperatursensor betrieben wer den. Dazu bietet es sich an, den Heizleiter breiter und den Temperaturmesswider stand schmäler auszugestalten. In einer weiteren Ausführung können auch beide Widerstände als Heizleiter eingesetzt werden.The advantage can be seen in the replacement diagram according to FIG. 13. There are two mutually independent resistors R ₁ , R ₂ in the IDKT structure. These can be used on the one hand for mutual monitoring, on the other hand one conductor can be operated as a heating conductor and the other as a temperature sensor. It is advisable to make the heating conductor wider and the temperature measuring resistor narrower. In a further embodiment, both resistors can also be used as heating conductors.

Die Herstellung einer erfindungsgemäßen IDKT-Struktur kann in Dickschichttechnik oder in Dünnschichttechnik oder in Planartechnik oder in einer Kombination der Technologien erfolgen. An IDKT structure according to the invention can be produced using thick-film technology or in thin film technology or in planar technology or in a combination of the Technologies.

Ein Beispiel für die Herstellung dieser Struktur in Dickschichttechnik ist die Herstel lung über Siebdruckverfahren. Dazu wird ein Sieb mit geeigneten Öffnungen, die der IDKT-Struktur entsprechen, versehen. Danach wird eine Metallpaste, die als Elektro denpaste dient, mittels eines Rakels auf die zu beschichtende Fläche, z. B. auf ein Substrat, im Siebdruckverfahren aufgebracht und anschließend eingebrannt. Eine typische Elektrodenpaste kann aus Gold aber auch aus Platin oder anderen Edel metallen bestehen. Anschließend wird die Funktionsschicht aufgebracht und wieder um eingebrannt. Da die Funktionsschicht die IDKT abdeckt, ist die IDKT-Struktur gegen Einflüsse von außen, z. B. gegen Oxidation, geschützt und es können auch Nichtedelmetalle, wie z. B. Nickel, als IDKT-Werkstoff verwendet werden.An example of the production of this structure in thick-film technology is the manufacturer via screen printing. For this purpose, a sieve with suitable openings that the Correspond to the IDKT structure. After that, a metal paste that is called electro denpaste is used by means of a squeegee on the surface to be coated, for. B. on a Substrate, applied by screen printing and then baked. A Typical electrode paste can be made of gold but also of platinum or other noble metals exist. Then the functional layer is applied and again to be branded. Since the functional layer covers the IDKT, the IDKT structure is against external influences, e.g. B. against oxidation, protected and it can Base metals, e.g. As nickel, can be used as an IDKT material.

Es ist auch möglich, durch Verwendung zweier verschiedener Siebe eine IDKT- Anordnung mit Kondensatorelektrode und Temperaturmesswiderstand aus verschie denen Werkstoffen herzustellen. Zum Beispiel kann zuerst die Struktur des Tempe ratursensors aus Platin gedruckt und bei 1200°C eingebrannt werden. Danach wird mit einem weiteren Sieb die Elektrodenstruktur aus Gold gedruckt und bei 750°C eingebrannt.It is also possible to create an IDKT by using two different sieves. Arrangement with capacitor electrode and temperature measuring resistor from various to manufacture those materials. For example, the structure of the tempe temperature sensor can be printed out of platinum and baked at 1200 ° C. After that With another sieve the electrode structure is printed out of gold and at 750 ° C baked.

Ein weiteres, sehr vorteilhaftes Herstellverfahren, das es erlaubt, Strukturbreiten im 10 µm-Bereich in Dickschichttechnik herzustellen, soll im folgenden beschrieben werden.Another very advantageous manufacturing process that allows structure widths in the Manufacturing 10 µm range in thick film technology is described below become.

Mittels Siebdrucktechnik wird eine Goldschicht ganzflächig oder schon vorstrukturiert aufgebracht und eingebrannt. Auf diese Goldschicht wird eine photoempfindliche Lackschicht mittels eines Spin-Prozesses aufgetragen und so erwärmt, dass der Lack vernetzt. Eine Photomaske, die die IDKT-Struktur enthält, wird auf der Photo lackschicht exakt platziert und der Photolack wird belichtet. Anschließend wird entwickelt, wobei die belichteten Teile des Lackes in einer geeigneten alkalischen Lösung entfernt werden. Die nun noch auf der Goldschicht vorhandenen Lackteile sind ein Abbild der IDKT-Struktur. In einem Ätzbad, bestehend z. B. aus einer Jod- Kaliumjodid-Lösung, werden die nicht vom Lack abgedeckten Flächen der Gold schicht entfernt. Danach müssen sorgfältig Reste der Ätzlösung in destilliertem Wasser entfernt werden. In einem geeigneten Lösemittel (z. B. Aceton) werden dann die restlichen Lackflächen entfernt. Darunter kommt dann die IDKT-Struktur zum Vorschein, die noch einmal gereinigt wird. Um evtl. noch vorhandene Lack- oder Lösemittelreste zu vernichten, wird die Goldschicht noch einmal saubergebrannt. Auf die Entfernung der Lackschicht per Lösemittel kann auch verzichtet werden, indem direkt der Lack verbrannt wird. Nach diesem Prozess ist die IDKT-Struktur fertigge stellt und es kann die Funktionsschicht aufgebracht werden. Die maximal erzielbare Auflösung wurde im Rahmen der Versuche, abhängig von der Wahl der Goldpaste auf ca. 15 µm bestimmt. Die Arbeiten sollten in einem Reinraum durchgeführt werden, da Verunreinigungen sofort zu einem Fehler (Kurzschluss oder Unterbre chung) in der IDKT-Struktur führen. Die verwendete Goldpaste sollte so beschaffen sein, dass sie im gebrannten Zustand eine möglichst glatte Oberfläche bildet, auf die die Belichtungsmaske aufgelegt werden kann.By means of screen printing technology, a gold layer is completely or already pre-structured applied and baked. A photosensitive layer is placed on this gold layer Paint layer applied by means of a spin process and heated so that the Cross-linked lacquer. A photo mask containing the IDKT structure is placed on the photo lacquer layer placed exactly and the photoresist is exposed. Then will developed, the exposed parts of the varnish in a suitable alkaline Solution are removed. The paint parts still present on the gold layer are an image of the IDKT structure. In an etching bath consisting, for. B. from an iodine Potassium iodide solution, the areas of gold not covered by the varnish layer removed. After that, carefully rests of the etching solution in distilled Water can be removed. Then in a suitable solvent (e.g. acetone) the remaining paint surfaces removed. The IDKT structure then comes under this Appearance that is cleaned again. To possibly still existing paint or To destroy residual solvent, the gold layer is burned clean again. On the removal of the lacquer layer by solvent can also be dispensed with by the paint is burned directly. After this process, the IDKT structure is finished provides and the functional layer can be applied. The maximum achievable Dissolution was made as part of the trials, depending on the choice of gold paste determined to approx. 15 µm. The work should be carried out in a clean room become contaminated immediately (short circuit or break chung) in the IDKT structure. The gold paste used should be so be that in the fired state it forms the smoothest possible surface on which the exposure mask can be put on.

Das beschriebene Verfahren ist eine Kombination aus einem typischen dickschicht technischen Verfahren mit einem photolithographischen Prozess, wie er in der Planartechnik für die Herstellung von Halbleiterbauelementen benutzt wird. Man erhält eine IDKT-Struktur, die alle für die Herstellung von Hochtemperaturgassenso ren benötigten Eigenschaften, wie Schichtdicke im µm-Bereich, Temperaturstabilität, Herstellbarkeit auf gewöhnlichen, für die Dickschichttechnik üblichen und kosten günstigen Substraten, aufweisen. Zusätzlich besitzen solche Transducer aber auch die oben beschriebene notwendige feine Auflösung.The process described is a combination of a typical thick film technical process with a photolithographic process, as in the Planar technology is used for the production of semiconductor components. you receives an IDKT structure, all for the production of high temperature gases required properties, such as layer thickness in the µm range, temperature stability, Producibility on ordinary, customary and costly for thick-film technology cheap substrates. In addition, such transducers also have the necessary fine resolution described above.

Hier wurde die Herstellung einer IDKT-Struktur mittels einer photolithographisch strukturierten Goldschicht beschrieben. Auch aus Platin oder anderen hochtempera turstabilen Metallen kann eine solche IDKT-Struktur hergestellt werden. Im Falle von Platin als Werkstoff für die IDKT wird man eine geeignete Platinschicht in Dick schichttechnik aufbringen und diese mittels eines geeigneten Lacks und eines geeigneten Lösemittels strukturieren.Here, the manufacture of an IDKT structure using a photolithographic structured gold layer. Also made of platinum or other high-temperature Such an IDKT structure can be produced for stable metals. In case of Platinum as a material for IDKT becomes a suitable platinum layer in thick Apply the layering technique and apply it using a suitable lacquer and a structure a suitable solvent.

Alternativ zu dem beschriebenen photolithographischen Strukturierungsprozess, bei dem die aufgebrachte Photomaske der Kondensatorstruktur entspricht, und bei dem in einem weiteren Schritt die belichteten Bereiche der Lackschicht entfernt werden, kann auch ein Verfahren unter Einsatz eines sogenannten Negativlacks eingesetzt werden. Dabei entspricht die aufgebrachte Photomaske dem Negativ der Kondensa torstruktur, wobei in einem weiteren Schritt die unbelichteten Bereiche der Lack schicht entfernt werden.As an alternative to the described photolithographic structuring process, at which corresponds to the applied photomask of the capacitor structure, and in which in a further step the exposed areas of the lacquer layer are removed, can also use a process using a so-called negative lacquer become. The applied photo mask corresponds to the negative of the condensate gate structure, in a further step the unexposed areas of the paint layer can be removed.

Die Herstellung in einer reinen Dünnschichttechnik kann z. B. durch einen Sputterpro zess erfolgen, wobei mittels eines photolithographischen Verfahrens die Struktur hergestellt wird. Es ist für den Fachmann ohne weiteres nachvollziehbar, dass auch in Dünnschichttechnik verschiedene Werkstoffkombinationen bei der Sensorherstel lung möglich sind.The production in a pure thin film technology can, for. B. by a sputtering pro zess take place, the structure using a photolithographic process will be produced. It is easily understandable for the expert that too in thin-film technology different material combinations at the sensor manufacturer are possible.

Es ist außerdem möglich, die Breite (vergleichbar dem Parameter b bei der reinen IDK-Struktur) der Elektrode, die Abstände (vergleichbar dem Parameter s bei der reinen IDK-Struktur) zwischen den Stegen verschiedener Teilelektroden und die Breite des Temperaturmesswiderstandes der IDKT-Struktur variabel zu gestalten. So kann, falls anstatt des elektrisch schlechter leitfähigen Platins das besser leitfähige Gold als Temperatursensor benutzt wird, dessen Breite verringert und somit der Widerstand des Temperatursensors erhöht werden. Zudem können, um die Leerka pazität zu erhöhen, die Abstände s verkleinert werden. It is also possible to change the width (comparable to the parameter b in the pure IDK structure) of the electrode, the distances (comparable to the parameter s at the pure IDK structure) between the webs of different sub-electrodes and the To make the width of the temperature measuring resistor of the IDKT structure variable. So can, if instead of the less electrically conductive platinum the better conductive Gold is used as a temperature sensor, the width of which is reduced and thus the Resistance of the temperature sensor can be increased. In addition to the Leerka capacity to increase, the distances s are reduced.

State of the art literature

[1] Plog C., Maunz W., Kurzweil P., Obermeier E., Scheibe C.: Combustion gas sensitivity of zeolite layers on thin-film capacitors. Sensors and Actuators B 24-25, (1995), 403-406.
[2] Roth-Technik GmbH & Co, 76554 Gaggenau, Postfach 14 60, Deutschland: Die Grenzen werden enger; Überwachen mit Schadgassensoren; Firmenschrift (1999).[1] Plog C., Maunz W., Kurzweil P., Obermeier E., Scheibe C .: Combustion gas sensitivity of zeolite layers on thin-film capacitors. Sensors and Actuators B 24-25, (1995), 403-406.
[2] Roth-Technik GmbH & Co, 76554 Gaggenau, P.O.Box 14 60, Germany: The borders are narrowing; Monitoring with harmful gas sensors; Company lettering (1999).

Claims

1. Substance sensor, in particular gas sensor, comprising
a substrate ( 1 ) or a carrier layer,
a capacitor structure ( 3 ) applied to the substrate ( 1 ) or the carrier layer and having two electrodes at different potentials,
a sensor functional layer ( 4 ) in contact with the capacitor structure ( 3 ),
an electrical resistance for temperature measurement or sensor heating, characterized in that the electrical resistance for temperature measurement and / or sensor heating simultaneously forms one of the electrodes of the capacitor structure.

2. Material sensor according to claim 1, characterized in that an electrode of the capacitor structure comprises two comb-shaped, intermeshing part electrodes ( 44 , 46 ), and the electrical resistance to the temperature measurement solution and / or sensor heating has a meandering part resistance ( 42 ) , the ( 44 , 46 ) of the capacitor structure runs between the two intermeshing electrical parts.

3. Substance sensor according to claim 2, characterized in that the electrical resistance for temperature measurement and / or sensor heating comprises a second partial resistor ( 40 ) which extends outside the two intermeshing partial electrodes ( 44 , 46 ) of the capacitor structure.

4. Material sensor according to claim 2, characterized in that the electrical resistance for temperature measurement and / or sensor heating has a second partial resistor ( 40 ) which runs between the two interdigitated partial electrodes ( 44 , 46 ) of the capacitor structure, and is formed in a meandering shape.

5. Material sensor according to claim 4, characterized in that between the two meandering partial resistors ( 40 , 42 ) a further partial electrode ( 48 ) of the capacitor structure runs, and is meandering.

6. Material sensor according to claim 1, characterized in that the two electrodes of the capacitor structure each have a comb-shaped partial electrode ( 120 , 126 ) and each have a meandering partial electrode ( 122 , 124 ), the two electrodes being intertwined in such a way, that the comb-shaped partial electrodes ( 120 , 126 ) engage in one another, and the meandering partial electrodes ( 122 , 124 ) engage in one another, with only one crossing point being present.

7. substance sensor according to claim 6, characterized in that one of the two Electrodes of the capacitor structure for sensor heating and the other electrode the capacitor structure is operated for temperature measurement.

8. substance sensor according to claim 6, characterized in that both electrical which are operated by the capacitor structure for temperature measurement.

9. substance sensor according to claim 6, characterized in that both electrodes the capacitor structure for sensor heating.

10. Use of a substance sensor according to one of the preceding claims as Gas sensor, moisture sensor or SAW sensor.

11. A method for producing a material sensor according to one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that the capacitor structure was produced as follows:
Applying a closed or already pre-structured electrically conductive layer as a precursor of the capacitor structure by means of thick-film technology,
Structuring of the electrically conductive layer using a photolithographic structuring process.

12. The method according to claim 11, characterized in that the structuring of the electrically conductive layer was achieved as follows:
Applying a closed photosensitive lacquer layer to the electrically conductive layer,
Applying a photomask, which corresponds to the capacitor structure, to the lacquer layer,
Exposure of the lacquer layer covered with the photomask,
Removing the exposed areas of the lacquer layer,
Removing the areas of the electrically conductive layer that are not covered by the paint.