微粒物质检测元件、配备有该元件的微粒物质检测传感器以及用于制造该元件的方法
【专利摘要】本发明公开了一种微粒物质检测元件、配备有该元件的微粒物质检测传感器以及用于制造该元件的方法。具体而言，一种PM检测元件具有检测电极的对。每个检测电极具有没有分支的导电路径，并且由检测电极接合部和检测电极平行部构成。检测电极平行部相互面对，并且被经由绝缘层分离开预定的间隙。PM检测传感器具有PM检测元件，并且线路故障检测电路部检测每个检测电极的一个端子到另一端子之间的电阻值，并且基于所检测的电阻值来检测检测电极中的线路故障的发生。
【专利说明】微粒物质检测元件、配备有该元件的微粒物质检测传感器以及用于制造该元件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微粒物质(particulate matter)检测元件、微粒物质检测传感器以及用于制造该微粒物质检测元件的方法。该微粒物质检测传感器配备有该微粒物质检测元件。该微粒物质检测元件检测诸如废气之类的目标检测气体中包含的微粒物质。该微粒物质是烟灰等。该微粒物质检测传感器被安装到内燃机的排气系统上，该内燃机被安装到车辆上。通常，烟灰由碳构成，而碳包含在从内燃机排出的废气中。
【背景技术】
[0002]通常，将柴油机微粒过滤器(DPF)安装在连接到柴油发动机的排气管上，该柴油发动机例如作为被安装到柴油车辆的内燃机。DPF捕获从柴油发动机排出的燃烧废气中包含的微粒物质(PM)。这样的燃烧废气包含烟灰和可溶解的有机成分(SOF)。DPF由具有优良耐热性的多孔陶瓷材料制成。通常，DPF包括单元和由多孔陶瓷材料制成的隔断壁。每个单元被隔断壁包围。将从柴油发动机排出的废气引入被安装到排气管的DPF，并且经由该单元和多孔隔断壁排放到DPF之外。多孔隔断壁支持其中的催化剂以便捕获作为目标检测气体的废气中包含的PM。即，DPF净化了废气。
[0003]增大由DPF捕获的PM的量增大了 DPF的压力损耗。当所捕获的PM的量超过可允许的PM量，则DPF的多孔隔断壁被所捕获的PM阻塞。在该情况下，存在DPM被过量的所捕获的PM被燃烧时产生的热能损坏的可能性，并且作为结果，未净化的废气经由该DPF被排到外面。为了避免该问题，以规则的周期周期性地燃烧DPF，以便使DPF再生并且恢复DPF的PM捕获功能。
[0004]已经提出了各种类型的PM检测传感器以便检测用于使DPF再生的最优时间，并且以便快速检测DPF的异常状态的发生，例如，在该异常状态中，废气在不被净化的情况下通过 DPF。
[0005]例如,第一常规专利文件、日本专利公报公开文本N0.2005-164554公开了一种具有以下结构的PM检测元件。
[0006]一对电极具有梳状结构，并且在绝缘衬底中以预定间隔形成。检测电极和绝缘衬底形成了检测部。诸如从内燃机排出的废气之类的目标检测气体中包含的PM被积聚在具有该电极的检测部上。外部设备基于从该PM检测元件发送的关于检测部中的该对电极的电阻、静态电容、阻抗等的检测信号来检测在目标检测气体中包含的PM量，因为该电阻值、静态电容和阻抗是根据在检测部上形成的电极之间积聚的PM量而改变的。
[0007]第二常规专利文件、日本专利公报公开文本N0.2012-47596公开了一种具有以下结构的PM检测设备。该PM检测设备包括具有板的形状的衬底、一对检测电极、电气特性检测部和PM量计算部。检测电极在具有板的形状的衬底上形成的检测部上形成。电气特性检测部检测在检测部中的检测电极之间的电气特性。PM量计算部基于由特性检测部检测的电气特性的变化来计算在检测部上的检测电极和检测电极的周围区域之间积聚的PM的量。另外，形成检测电极对的检测电极中的每个都包括基部和多个梳状齿部。梳状齿部被布置在衬底的平面表面上。每个梳状齿部的末端部分连接到基部并且由基部支撑。特别地，一个检测电极的梳状齿部被以预定的间隔交替地啮合到另一检测电极的梳状齿部。至少一个检测电极的基部覆盖有由介电材料制成的覆盖部。在具有之前所描述的结构的PM检测设备中，诸如废气之类的目标检测气体中包含的PM被积聚在检测部中的检测电极之间。PM检测设备基于在检测电极的对之间检测的电气特性的变化来检测在目标检测气体中包含的PM的存在。
[0008]在之前描述的常规PM检测元件的结构中，以齿的图案形成多个检测电极，其中，以规则的间隔在由氧化铝等制成的绝缘衬底或由氧化锆等制成的导电衬底上布置检测电极。通过使用诸如厚膜印刷方法、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)等方法来在绝缘衬底或电极衬底上形成检测电极。检测电极的极性被交替布置并且相互面对。即，以梳状结构形成检测电极的对。特别地，具有之前描述的结构的常规PM检测元件具有非敏感的(insensitive)检测范围,在该非敏感的检测范围期间,不可能正确地检测在检测部上形成的具有梳状结构的电极之前的电气特性，直到在该电极之间积聚的PM量超过预定量。相应地，存在对尽可能大地减小PM检测元件的非敏感检测范围以便快速检测PM检测元件中引起的异常状态的强烈需求。
[0009]通过该方式，难以检测目标检测气体中包含的PM的存在，因为当检测部上形成的检测电极之间积聚的PM量超过预定量并且最终饱和时，PM检测元件输出恒定的电气特性。
[0010]为了相继地检测目标检测气体中包含的PM的量，当电极之间积聚的PM量接近可允许的限制量时，使PM检测元件的电极之间积聚的PM燃烧。该燃烧可以消除在PM检测元件的电极之间积聚的PM，并且使PM检测元件的功能再生。
[0011]第三常规专利文件、日本专利公报公开文本N0.2011-203093公开了一种常规的气体传感器。该常规的气体传感器具有能够检测导电路径的线路故障(例如，检测线路的断开状态)的线路故障检测部。检测部经由该导电路径电气连接到电阻测量部。线路故障检测部包括具有预定电阻值的线路故障检测电阻以及反向电阻测量部。线路故障检测电阻连接在形成检测电极对的两个检测电极之间。反电阻测量部与线路故障检测电阻并联布置。线路故障检测部能够快速检测在导电路径和检测电极中的线路故障。
[0012]然而，通常使用的常规的厚膜印刷方法不能制造具有小于大约几十微米的间隙的检测电极。即，对于常规的厚膜印刷方法来说，不能够制造以下的检测电极，在该检测电极上，在相邻检测电极之间的间隙小于大约20微米，这受到由于印刷膏的流变特性所致的限制以及在印刷网板上形成的掩模的制造方面的限制。
[0013]虽然诸如CVD或PVD之类的薄膜印刷方法能够形成具有微精密图案的检测电极，但是这需要大的制造设施，并且制造成本相应地变得过高。除了如此高的制造成本之外，所制造的检测电极不具有充足的耐久性，这是因为PM检测元件被用于诸如机动车辆的发动机舱之类的各种严酷环境。即，包括具有薄膜的检测电极的PM检测元件被用在机动车辆的发动机舱中的燃烧排气管上。通常，发动机舱具有高的温度并且引起从外部供应的强振动，并且在发动机舱中发生大的温度变化。另外，当具有微精密图案的检测电极的PM检测元件被再生以便消除在检测部中的检测电极之间积聚的PM时，在PM检测元件中产生热应力。再另外，由从发动机排出的燃烧废气中包含的水滴在PM检测元件中产生冷却/加热应力。这些严酷环境引起蒸发以及在PM检测元件中的绝缘衬底上形成的检测电极的分离。
[0014]另外，在能够基于在检测部中的检测电极之间积聚的PM量来检测检测电极对的电气特性的PM检测元件中，因为以下的状态(a)和(b)示出了相同的电气特性，所以即使检测到检测电极之间的电阻值和静态电容，也难以正确地将状态(a)与状态(b)区分开:状态(a):在检测电极中发生线路故障；以及状态(b):在检测部中的检测电极之间未积聚PM。
【发明内容】
[0015]因此期望提供一种具有高检测精度和减小的非敏感检测范围的微粒物质(PM)检测元件。该PM检测元件能够检测在检测部中的检测电极的电气特性并且基于所检测的检测电极的电气特性来检测目标检测气体中包含的PM的量，其中检测部中的电气特性是基于检测部上积聚的PM的量而变化的。进一步期望的是提供一种配备有该PM检测元件的微粒物质(PM)检测传感器。PM检测传感器能够以高可靠性检测检测电极中线路故障的发生。再进一步期望的是提供一种制造具有高检测精度和减小的非敏感检测范围的PM检测元件的方法。
[0016]本发明的示例性实施例提供了 一种具有PM检测元件的PM检测传感器。PM检测元件包括在检测部上形成的一对检测电极。所述检测电极被布置为面向彼此并且被以预定的间隙分离。检测电极捕获目标检测气体中包含的PM，并且检测在检测部上形成的检测电极之间的电气特性。该电气特性是基于在检测部上捕获的和积聚的PM的量而变化。每个检测电极包括检测电极平行(parallel)部和检测电极接合部。每个检测电极中的检测电极平行部面向彼此，并且经由检测部上的绝缘层以预定的间隙分离每个检测电极中的检测电极平行部。经由检测电极接合部，在每个检测电极中连接检测电极平行部。每个检测电极形成从第一端子到第二端子的不具有分支的导电路径。PM检测传感器还具有线路故障检测部，该线路故障检测部用于检测每个检测电极中的从第一端子到第二端子的导电路径的电阻值。线路故障检测部基于所检测的电阻值来检测在每个检测电极中的线路故障的发生。
[0017]另外，PM检测元件具有能够检测该检测电极的第一端子之间或者第二端子之间的电阻值、静态电容值和阻抗值之一的PM检测电路部。
[0018]另外,PM检测元件具有检测部的层叠(lamination)结构。检测部包括检测电极和绝缘层。检测部被实施在衬底部上。检测部包括反复堆叠的检测电极平行部和绝缘层。特别地，检测电极平行部具有厚度在不小于100微米和不大于500微米的范围内的板状。绝缘层具有厚度在不小于5微米和不大于20微米的范围内的板状。
[0019]根据本发明的PM检测元件基于检测部中的电气特性中的至少一个的变化，来检测例如从内燃机排出的废气之类的目标检测气体中包含的PM的量。即，检测部中的电气特性是基于检测部上积聚的PM的量而变化的。例如，在PM检测元件中，线路故障检测电路部检测检测部中的每个检测电极的从第一端子到第二端子的导电路径的直流(DC)电阻值，并且基于所检测的DC电阻值来检测每个检测电极中的线路故障的发生。另外，PM检测电路部检测检测部的电气特性，该检测部的电气特性是基于检测部上的检测电极之间积聚的PM的量而变化的。因此，本发明提供配备有具有高可靠性和高检测精度的PM检测元件的PM检测传感器。根据本发明的PM检测传感器和PM检测元件的结构使得能够避免在常规的PM检测元件和PM检测传感器中引起的常规问题。所述常规问题是难以区分所检测的电气特性的变化是由线路故障引起的还是由检测部上未积聚PM而引起的。
[0020]本发明的另一示例性实施例提供了一种制造具有减小的非敏感检测范围并且具有高检测精度的PM检测元件的方法。特别地，该方法制造检测部的层叠结构和不超过20微米的绝缘层。特别地，检测部包括具有如之前所描述的减小的间隙的检测电极。
[0021]另一方面，利用常规的方法，对于常规的厚膜印刷方法而言，难以制造具有不大于20微米的间隙的检测电极。
[0022]因为使用具有之前描述的层叠结构的检测部，根据本发明的方法使得能够容易地制造具有在不小于5微米和不大于20微米的范围内的厚度的绝缘层，并且因此能够制造具有极大减小的非敏感检测范围的PM检测元件。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]将通过示例的方式参考附图来描述本发明的优选的非限制性实施例，在附图中:
[0024]图1A是示出概念性的结构，即根据本发明的PM检测传感器的基本结构的示意图；
[0025]图1B是示出根据本发明的第一示例性实施例的配备有PM检测元件的PM检测传感器的整体结构的示意图；
[0026]图2A是示出检测电极的层叠结构的示意图，所述检测电极是根据本发明的第一示例性实施例的PM检测传感器中的PM检测元件的部分部件；
[0027]图2B是示出检测电极的层叠结构的沿着图2A中示出的线A-A截取的横截面的示图；
[0028]图3是示出根据本发明的第一示例性实施例的PM检测元件的示意性结构的展开透视图；
[0029]图4A是示出根据本发明的第一示例性实施例的PM检测元件的正常操作期间的等效电路的不图；
[0030]图4B是示出根据本发明的第一示例性实施例的PM检测元件的线路断开状态期间的等效电路的不图；
[0031]图5A是示出作为比较性示例的PM检测元件的正常操作期间的等效电路的示图；
[0032]图5B是示出作为比较性示例的PM检测元件的线路故障状态(线路断开状态)期间的等效电路的不图；
[0033]图6A是示出在用于制造检测电极的层叠结构的方法中的嵌入过程的横截面，所述检测电极是根据本发明的第一示例性实施例的PM检测元件中的部分部件；
[0034]图6B是示出在图6A中示出的嵌入过程之后执行的层叠结构形成过程的展开透视图；
[0035]图6C是示出在图6B中示出的层叠过程之后切割检测电极的叠层的过程的透视图；
[0036]图7是示出根据本发明的第二示例性实施例的PM检测传感器的结构的示意图；
[0037]图8是示出根据本发明的第三示例性实施例的PM检测传感器的结构的示意图；
[0038]图9A是示出根据本发明的第四示例性实施例的PM检测元件的结构的示意图；
[0039]图9B是示出图9A中示出的根据本发明的第四示例性实施例的PM检测元件中的检测电极的详细层叠结构的展开透视图；
[0040]图1OA是示出根据本发明的第五示例性实施例的PM检测传感器的整体结构的示意图；以及
[0041]图1OB是示出图1OA中示出的根据本发明的第五示例性实施例的PM检测元件中的检测电极的详细层叠结构的展开透视图。
【具体实施方式】
[0042]在下文，将参考附图来描述本发明的各个实施例。在各个实施例的以下描述中，在所有的多个示图中，类似的附图标记指示类似或等同的部件部分。
[0043](本发明的概念)
[0044]将参考图1A来描述根据本发明的微粒物质(PM)检测传感器I的基本结构。
[0045]图1A示出根据本发明的PM检测传感器I的概念性结构。即，图1A是示出根据本发明的PM检测传感器I的基本结构的示意图。
[0046]PM检测传感器I包括微粒物质(PM)检测元件2和电路部3。PM检测元件2包括检测部10和衬底部20。
[0047]在PM检测元件2的检测部10中，一对检测电极ELa和ELb被形成为相互面对并且以预定间隙分开。检测部10中的检测电极ELa和ELb之间的电气特性根据在检测电极ELa和ELb之间被捕获和积聚的微粒物质(PM)的量而变化。因此，PM检测元件2捕获了诸如从内燃机排出的废气之类的目标检测气体中包含的PM。PM检测元件2基于检测电极ELa和ELb之间的区域的电气特性来检测目标检测气体中包含的PM的量。PM检测元件2基于检测电极ELa和ELb之间的区域上积聚的PM的量来产生检测信号，并且发送该检测信号。电路部3接收从PM检测元件2发送的检测信号，并且基于所接收的检测信号来检测目标检测气体中包含的PM的量。PM检测元件2包括检测部10和衬底部20。检测部10被实施在衬底部20上。
[0048]检测部10至少包括由一对检测电极ELa和ELb构成的层叠结构。检测电极ELa和ELb被布置为相互面对并且被经由绝缘层120分开预定间隙。如图1A所示，检测电极
由绝缘层120与检测电极ELb面对。检测电极ELa和检测电极ELb由相同的材料构成。下面将解释该材料以及制作PM检测元件2的方法。
[0049]电路部3包括线路故障检测电路30和微粒物质(PM)检测电路部31。线路故障检测电路30检测检测电极ELa和ELb的检测线路的线路故障的发生。PM检测电路部31检测检测部10中的检测电极ELA和 ELB2间的电气特性，所述电气特性根据该区域上积聚的PM的量而变化。
[0050]线路故障检测电路30包括第一线路故障检测电路部301A和第二线路故障检测电路部301B。第一线路故障检测电路部301A检测检测电极ELa中的线路故障的发生。第二线路故障检测电路部301B检测检测电极ELb中的线路故障的发生。
[0051]例如，第一线路故障检测电路部301A检测检测电极ELa的从线路故障检测端子103A到PM检测端子104A的电阻值。第一线路故障检测电路部301A确定检测电极ELa中的线路故障的发生。线路故障检测端子103A形成在检测电极—端处，而PM检测端子104A形成在检测电极ELa的另一端子处。[0052]另一方面，第二线路故障检测电路部301B检测检测电极ELb的从线路故障检测端子103B到PM检测端子104B的电阻值。第二线路故障检测电路部301B确定检测电极ELb中的线路故障的发生。线路故障检测端子103B形成在检测电极ELb的一端部分处，而PM检测端子104B形成在检测电极ELb的另一端子处。
[0053]特别地，第一线路故障检测电路部301A提供了用于流入检测电极ELa的小电流，并且检测线路故障检测端子103A (作为第一线路故障检测端子)与线路故障检测端子103A(作为第二线路故障检测端子)之间的电压差，并且基于所检测的内部电阻Rela来检测检测电极ELa的内部电阻Rela。第一线路故障检测电路部301A将所检测的检测电极ELa的内部电阻Rela与预定的阈值进行比较，并且基于比较结果来确定检测电极ELa中的线路故障的发生。第二线路故障检测电路部301B执行与第一线路故障检测电路部301A相同的过程以便基于比较结果来确定检测电极ELb中的线路故障的发生。
[0054]在根据本发明的PM检测传感器I的结构中，检测电极ELa包括检测电极平行部100A、检测电极接合部IOlA和检测导线部102A。如图1A所示的，检测电极平行部100A被布置为相互平行。检测电极平行部100A连接到检测电极接合部101A。一个检测电极平行部100A经由一个检测导线部102A连接到线路故障检测端子103A。其它检测电极平行部100A经由其它检测导线部102A连接到PM检测端子104A。因为检测电极平行部100B具有与检测电极平行部100A相同的结构，所以在此省略解释。即，类似检测电极ELa的结构，检测电极ELb包括检测电极平行部100B、检测电极接合部IOlB和检测导线部102B。
[0055]S卩，线路故障检测端子103A经由不具有分支的检测电极平行部100A连接到PM检测端子104A，而类似地，线路故障检测端子103B经由不具有分支的检测电极平行部100B连接到PM检测端子104B。
[0056]根据本发明的PM检测传感器I可以具有能够稳妥地检测检测电极ELa和检测电极ELb中线路故障的发生的上述结构，因为每个检测电极ELa和ELb包括如之前所描述的不具有分支的连续导电路径。
[0057]如之前所描述的，图1A示出根据本发明的PM检测传感器I的一个概念性结构。然而，在根据本发明的各种示例性实施例的PM检测传感器和PM检测元件的具体结构中，每个检测电极包括形成不具有分支的连续导电路径的多个检测电极平行部、多个检测电极接合部和多个检测导线部，例如图1B和图2A所示那样。
[0058]PM检测电路部31检测作为根据检测电极ELa和ELb的对之间积聚的PM的量而变化的电气特性的直流电阻、静态电容和交流阻抗中的一个。即，PM检测电路部31检测线路故障检测端子103A和线路故障检测端子103B之间或PM检测端子104A和PM检测端子104B之间的电阻值、静态电容值和阻抗值中的一个，以便检测诸如从内燃机排出的废气之类的目标检测气体中包含的PM的量。
[0059]衬底部20可以具有加热器部220以便在检测过程期间获得稳定的温度。加热器部220在接收到电力时产生热能。另外，由加热器部220产生的热能可被用于执行在检测部10上积聚的PM的燃烧，以便使PM检测传感器I再生。每隔预定间隔来执行PM检测传感器I的再生。能量供应控制电路部32可以调整供应到加热器部220的电力的供应量。
[0060]第一示例性实施例
[0061]现在将参考图1B、图2A、图2B和图3来描述根据第一示例性实施例的PM检测传感器I。
[0062]图1B是示出根据第一示例性实施例的PM检测传感器I的整体结构的示意图。
[0063]根据第一示例性实施例的PM检测传感器I覆盖有外壳4。如图1B所示，与可获得的PM检测传感器的用法类似，根据第一示例性实施例的覆盖有外壳4的PM检测传感器I被固定到目标检测气体通道5，从内燃机排出的废气通过目标检测气体通道5排放到外部。PM检测传感器I中的PM检测元件2经由绝缘体被固定到具有圆柱形状的外壳4的内部。该绝缘体由如在商业市场中可获得的公知的材料的固定构件制成。
[0064]检测部10被固定到PM检测传感器I中的衬底部20的前端部分，该检测部10被暴露于在目标检测气体通道5中流动的废气。
[0065]图2A是示出检测电极ELa和ELb的层叠结构的示意图，所述检测电极ELa和ELb是根据第一示例性实施例的PM检测传感器I中的PM检测元件2中的部分部件。
[0066]如图2A中所示的，在检测部10中，检测电极ELa和ELb的对具有其中检测电极ELa和ELb相互面对的梳状结构。检测电极ELa和ELb分别具有多个检测电极接合部IOlA和101B,以便形成其中检测电极ELa和ELb相互面对的梳状结构。特别地，如图1B所示，如之前所描述的，检测电极ELa和ELb中的每个都是不具有分支的连续导电路径并且是其中检测电极ELa和ELb相互面对的梳状结构。
[0067]如图2A所示的，形成后导线部105A以便将线路故障检测端子103A和PM检测端子104A布置在检测部10的一个端部。类似地，形成后导线部105B以便将线路故障检测端子103B和PM检测端子104B布置在检测部10的另一个端部。
[0068]图2B是示出检测电极ELa和ELb的层叠结构沿图2A中所示的线A-A截取的横截面的示图。
[0069]根据第一示例性实施例的PM检测传感器I中的检测部10具有独特和改进的结构，该结构不等同于检测电极的常规结构。在被印刷在绝缘衬底的表面上的电极图案中形成常规的检测电极。
[0070]S卩，如图2B中所示的，检测部10具有层叠结构，其中检测电极平行部100A、检测电极平行部100B和绝缘层120被堆叠以制成层叠结构。检测电极平行部100A和检测电极平行部100B具有板状，并且被形成为相互面对且经由绝缘层120被分离开预定的间隙。
[0071]另一方面，如图2B中所示的，检测电极平行部100A和检测电极平行部100B中的每个在层叠方向上的厚度在不小于100微米和不大于500微米的范围内。绝缘层120在层叠方向上的厚度在不小于5微米和不大于20微米的范围内。
[0072]因为绝缘层120极其薄，当与检测电极平行部100A和检测电极平行部100B在层叠方向上的厚度相比，可以在检测电极ELA和ELB的对之间形成在不小于5微米且不大于20微米的范围内的间隙，所述检测电极ELa和ELb的对被从检测部10的表面暴露到目标检测气体通道5中流动的目标检测气体。PM检测传感器I的该结构使得能够减小其非敏感检测范围。
[0073]稍后将详细描述用于制造在PM检测元件中的具有之前描述的改进的结构的检测部10的方法。
[0074]图3是示出根据第一示例性实施例的PM检测传感器I的PM检测元件2的示意结构的展开透视图。[0075]如图3所示，衬底部20配备有加热器部220，加热器部220被形成在具有板状的绝缘衬底200与具有板状的绝缘衬底210之间。当接收到电力时，加热器部220产生热能。通过厚膜印刷方法或电镀等在绝缘衬底200上形成预定导电图案。在绝缘衬底200上形成的预定导电图案包括微粒物质(PM)检测端子连接部106A和106B、线路故障检测端子连接部107A和107B、导线部108A、108B、109A和109B、微粒物质(PM)检测外部连接端子IIOA和110B、以及线路故障检测外部连接端子IllA和111B。
[0076]在图3所示的检测部10中，线路故障检测端子103A连接到线路故障检测端子连接部107A，而PM检测端子104A连接到PM检测端子连接部106A。类似地，线路故障检测端子103B连接到线路故障检测端子连接部107B，而PM检测端子104B连接到PM检测端子连接部106B。这些在衬底部20的表面上实施，且这些被固定到衬底部20的表面上。
[0077]在具有板状的绝缘衬底210的表面上，形成加热器部220以及加热器导线部221A和221B的对。当接收到电力时，加热器部220产生热能。加热器部220和加热器导线部221A和221B覆盖有绝缘衬底200。加热器部220和加热器导线部221A和221B经由通孔电极222A和222B电连接到加热器端子部223A和223B。在绝缘衬底210的后表面上形成加热器端子部223A和223B。
[0078]现在将参考图4A和图4B来描述根据第一示例性实施例的PM检测传感器I的效果。另外，现在将参考图5A和图5B来描述具有常规结构的常规PM检测传感器Iz的常规问题。
[0079]图4A是示出根据第一示例性实施例的PM检测元件2的正常操作期间的等效电路的示图。图4B是示出根据第一示例性实施例的PM检测元件2的线路断开状态期间的等效电路的示图。图5A是示出作为比较示例的PM检测元件的正常操作期间的等效电路的示图。图5B是示出作为比较示例的PM检测元件的线路故障状态(线路断开状态)中的等效电路的示图。常规的PM检测元件具有检测电极对，该检测电极对具有在绝缘衬底上形成的梳状结构。
[0080]当使用根据第一示例性实施例的PM检测传感器I时，第一线路故障检测电路部301A和第二线路故障检测电路部301B检测检测部10的电阻值，更具体地，在检测电极ELa和ELb的两端之间的电阻值，即线路故障检测端子103A和PM检测端子104A之间的电阻值以及线路故障检测端子103B和PM检测端子104B之间的电阻值。该电阻值基于在检测部10上的检测电极ELa和ELb的表面上积聚的PM的量以及检测电极ELa和ELb的内部电阻值Rela和Relb而变化。
[0081]在该情况下，由检测部10中积聚的PM形成的电阻路径被形成为桥接检测电极ELa和ELb中的相互面对的检测电极平行部100A和检测电极平行部100B，内部电阻值rPM由在检测部10中积聚的PM形成，以在检测部10中将检测电极平行部100A和检测电极平行部100B桥接在一起。作为结果，如图4A所示的，由积聚的PM产生的内部电阻值rPM并联连接到检测电极ELA和ELB的内部电阻值Rela和R.。相应地，在检测电极ELa两端之间检测的电阻值Ra和在检测电极ELb两端之间检测的电阻值Rb具有以下关系:
[0082]l/RA=l/RELA+l/rPM 以及 I/Rb=I/Relb+I/rPM。
[0083]当检测电极ELa的内部电阻值Rela和检测电极ELb的内部电阻值RaB位于I Ω至Ij200 Ω的范围内时，例如，在检测电极ELa和检测电极ELb两端检测的电阻值Ra和电阻值Rb变得大约处于0.999Ω到199.96Ω的范围内，即使由积聚的PM形成的电阻路径的电阻值基于所积聚的PM的量而大约在1000 Ω |lj IO6 Ω的范围内变化。在该情况下，当在检测电极ELa和检测电极ELb中发生线路故障(断线)时，在检测电极ELa和检测电极ELb两端检测的电阻值Ra和电阻值Rb变得不小于1000 Ω。
[0084]相应地，如图4B所示，当检测电极ELa中发生线路故障时，检测电极ELa和ELb的内部电阻值Reu和RaB升高到大约不小于105Ω，即⑴。在该情况下，作为线路故障检测部302A的比较器将检测电阻Ra与预定阈值Rkef (例如具有1000 Ω)进行比较。另外，作为线路故障检测部302B的比较器将检测电阻Rb与预定阈值Rkef进行比较。可以容易地基于由线路故障检测部302A和线路故障检测部302B获得的比较结果来检测检测电极中的线路故障的发生。
[0085]另外，当经由PM检测端子104A和104B检测由检测部10中的检测电极ELa和ELb之间积聚的PM产生的微粒物质(PM)电阻值Rpm时，可以检测仅由积聚的PM引起的电阻变化，其中，PM电阻值Rpm是基于在检测部10中相互面对的检测电极ELa和检测电极ELb之间积聚的PM的量而变化的。
[0086]当检测到线路故障时，向操作员提供警告以便禁止计算检测部10中积聚的PM的量的过程。
[0087]另一方面，如图5A和图5B所示的，常规的PM检测传感器Iz具有梳状结构，其中通过使用常规的厚膜印刷方法使得检测电极相互面对并且以预定间隙分离来制造检测电极对。在正常操作期间，如图5A所示，因为在检测电极之间检测的检测电阻值Rsum等同于以下等效电路，在该等效电路中，检测电极ELaz和ELbz与PM电阻Rpm串联连接。可以基于所组合的电阻值RPM+rA+rB来检测在检测电极ELaz和ELbz之间积聚的PM的量。
[0088]然而如图5B所示，当常规PM检测传感器Iz中的检测电极ELaz和ELbz中的一个发生线路故障时，因为线路故障的部分与PM电阻Rpm串联连接，并且PM电阻Rpm在1000 Ω到IO6Ω的大范围内变化，所以当发生线路故障时，组合的电阻变得大约为105Ω。因此难以将检测电极ELaz和ELbz中的这样的线路故障的发生与在检测电极ELaz和ELbz之间积聚PM的情况区分开。
[0089]另外，即使发生线路故障，因为产生了电阻路径rPK，从而检测电极中的线路故障部分被检测电极ELaz和ELbz之间积聚的PM桥接。在该情况下，存在难以检测线路故障的发生的可能性。
[0090]本发明能够解决由具有常规结构的常规PM检测传感器Iz引起的之前描述的常规问题。
[0091]现在将参考图6A、图6B和图6C来描述制造根据第一示例性实施例的PM检测传感器I的方法。
[0092]图6A是示出在制造检测电极ELjP ELb的层叠结构的方法中的嵌入过程的截面图，检测电极ELA和ELB是根据第一示例性实施例的PM检测元件2中的部分部件。图6B是示出在图6A所示的嵌入过程之后执行的层叠结构形成过程的展开透视图。图6C是示出在图6B所示的层叠过程之后的切割检测电极的叠层的过程的透视图。
[0093]通过将粘合剂、塑化剂、分散剂、溶液等加入绝缘氧化物材料中来制造绝缘层120，绝缘氧化物材料是从由SYSZ((ZrO2)a92(Y2O3)atl8)构成的部分稳定的氧化锆、MgO和AL2O3中选择的。所制造的绝缘层120是通过公知的方法(例如厚膜印刷法和刮涂(doctor blade)方法)而由绝缘薄膜片和绝缘厚膜片构成的。绝缘薄膜片具有板状以及在不小于5微米且不大于20微米的范围内的厚度。另一方面，绝缘厚膜片具有板状以及在不小于100微米且不大于500微米的范围内的厚度。
[0094]导电片形成过程形成导电片，以便制造检测电极ELa和ELb。导电片是通过将粘合剂、塑化剂、分散剂、溶剂等加入钙钛矿类型的化合物的导电氧化物材料中，该化合物是从LNF (LaNia6Fea4O3XLSN (Lah2Sra8NiO4XLSM (La1^xSrxMnO3-S )> LSC (La1xSrxCoO3-S )> LCC(La1^xCaxCrO3-S )> LSCN (Laa85Sra 15Nix03_s )中选择的一种，其中 0.1 ≤ X ≤ 0.7。通过公知的方法(例如刮涂方法和按压方法)来制造导电片。导电片100具有板状和在不小于100微米和不大于500微米的范围内的厚度。由LNF、LSN、LSM、LSC、LCC、LSCN等中的一种制成的导电片100被烧制(be fired)以制造具有不小于10_2S/cm的导电性的导电氧化物材料。
[0095]绝缘片形成过程使用绝缘氧化物材料(其是从诸如SYSZ((ZrO2)a92(Y2O3)atl8)之类的部分稳定的氧化锆、MgO和AL2O3中选择的一种)，并且通过公知的方法(例如刮涂方法和薄膜印刷方法等)来形成绝缘片。
[0096]由绝缘片形成过程形成的绝缘片被烧制以便形成具有10_5S/cm的导电性的绝缘层 120。
[0097]如图6A中的示意性过程(a)到(e)中所示的，堆叠预先制备的绝缘厚膜片120与导电片100，并且通过使用金属模具Ml和M2对绝缘厚膜片120和导电片100进行冲压，从而将绝缘厚膜片嵌入到导电片中，而没有任何间隙。
[0098]可以通过选择最优的金属模具，在预定位置处将具有预定图案的绝缘片嵌入到导电片中。
[0099]另外，在预定位置处将具有预定图案和部分相同的厚度的导电片100嵌入到具有不小于5微米且不大于20微米的厚度的绝缘片120中的过程中，并且当难以使用之前描述的冲压过程时，可以将具有预定图案的导电片与绝缘片堆叠在一起并且通过使用厚膜印刷方法来处理这两者。
[0100]在图6B所示的层叠步骤中，由以预定图案组合在一起的绝缘片120和导电片100构成的多个片被堆叠，以便制造检测部10。例如，在图6B所示的片A中，绝缘厚膜120在五个点被嵌入到导电厚膜片100中，以便经由绝缘层120来布置后导线部105A、检测电极平行部100A、检测导线部102A和后导线部105B。
[0101]虽然分别通过不同的画影线图案来指定检测电极Eu和Eu3,以便在图6A、图6B和图6C中区分它们，但是通过使用相同方法将绝缘片120嵌入导电片100中来制造检测电极Ela和Eib的对。在图6B中，通过沿着它们的平面内将层A旋转180°来获得层B。
[0102]如图6B所示的，一个层A经由层MA直接连接到另一层A。通过在预定的4个位置处将导电片100嵌入绝缘薄膜片120，来将后导线部105A、检测电极接合部101A、检测导线部102B和后导线部105B布置在绝缘层120中的预定位置处。一个层B经由层MB直接连接到另一层B。在图6B中，通过在它们的平面内将层MA旋转180°来获得层MB。
[0103]通过层C，检测电极平行部100A与检测电极平行部100B绝缘，检测导线部102A连接到后导线部105A，并且检测导线部102B连接到后导线部105B，同时检测电极平行部100A分别与检测电极平行部100B面对，并且检测电极平行部100A分别与检测电极平行部100B绝缘。
[0104]通过在四个点将导电片100嵌入到绝缘薄膜片120中，来将后导线部105A、检测导线部102A、检测导线部102B和后导线部105B分别布置在绝缘层120中的预定位置处。
[0105]通过反复地堆叠层A、层MA、层A、层C、层B、层MB、层B、层C、层A......，检测电极
ELa和检测电极ELb包括导电部件，所述导电部件例如至少是检测电极平行部100A、100B、检测电极接合部101A、101B以及检测导线部102A、102B。另外，在检测电极ELA、ELB的一个端部处形成线路故障检测端子103A、103B，而在检测电极ELa、ELb的另一个端部处形成PM检测端子104A、104B。因此，可以形成包括串联连接的上述导电部件的检测电极ELa、ELb。
[0106]层AE被用于处理检测部10的一个端部，其中，绝缘片120在3个点被嵌入到导电厚膜片100中，而检测电极平行部100AE连接到检测电极接合部IOlA和后导线部105A，而检测电极平行部100BE连接到检测导线部102B和后导线部105B。
[0107]ETP层仅由绝缘层120制成，以便保护在检测部10的一个端表面处的绝缘。
[0108]可以通过反复地堆叠层C来形成具有预定长度的后导线部105A和后导线部105B。
[0109]层END被用于处理检测部10的另一端部。导电片100在四个位置处被嵌入绝缘层120，而另一方面，还可以在三个位置将绝缘层120嵌入导电片100。这使得可以在检测部10的一侧形成和布置线路故障检测端子103A和103B以及PM检测端子104A和104B。
[0110]例如，制造PM检测传感器I的实际过程在每个层周围制造框架，并且形成定位孔，并且对每个层进行层压。这使得能够形成具有高精度并且具有连续导电路径的检测电极ELa和ELb，同时维持预定间隙，而从其一个端部到另一端部不具有分支。
[0111]在根据第一示例性实施例的方法中，每个层被形成为厚的，并且每个层被堆叠以制造层叠结构10MLT。在这之后，将层叠结构10MLT切割成具有预定宽度的多个检测部10。
[0112]如图6C中所示的，通过使用诸如切割锯之类的切割手段将层叠结构10MLT切割成具有预定宽度的多个检测部10。每个检测部10被实施在对应的衬底部20上，以便制造根据第一示例性实施例的PM检测元件2。
[0113]可以在将层叠结构10MLT切割成多个检测部10之前烧制层叠结构10MLT，或在切割之后烧制每个检测部10。当在烧制之前将层叠结构10MLT切割成多个检测部10时，可以容易地切割层叠结构10MLT，但是每个检测部10的尺寸通过烧制改变。在该情况下，存在每个检测部10的尺寸是不同的可能性。
[0114]另一方面，当在烧制之后将层叠结构10MLT切割成多个检测部10时，可能难以将其切割成多个检测部10，但是这使得能够以高精度制造每个检测部10的尺寸。
[0115]相应地，可以基于各个应用来选择执行点火过程的时间，例如考虑到节省制造成本和增大处理精度。
[0116]因为被并入根据第一示例性实施例的PM检测传感器I中的PM检测元件2中的检测部10具有如之前所述的改进的结构，所以存在以下可能性:类似于各种多层衬底以及诸如压电致动器之类的压电设备，通过在这些过程期间所涉及的杂质以及热膨胀系数的差异将所述层相互分离。
[0117]当在检测部10中形成的检测电极ELa、ELb中的每个中发生脱层时，所述层之间的导电性劣化，并且在PM检测元件的部分部件中时常产生线路故障。然而，因为根据第一示例性实施例的PM检测传感器I具有如之前所描述的结构，所以可以容易地检测检测部10中的检测电极EL^P ELb中的每个中线路故障的发生。即使相邻检测电极ELa、ELb之间的间隙被减小以便消除非敏感范围，根据第一示例性实施例的PM检测传感器I也可以具有并维持高可靠性。
[0118]第二示例性实施例
[0119]将参考图7描述根据第二示例性实施例的PM检测传感器la。
[0120]图7是示出根据本发明的第二示例性实施例的PM检测传感器的结构的示意图。[0121 ] 利用相同的附图标记来指代根据第二示例性实施例的PM检测传感器Ia和根据第一示例性实施例的PM检测传感器I中的相同部件，并且在此省略对它们的解释。现在将给出对根据第二示例性实施例的PM检测传感器Ia和根据第一示例性实施例的PM检测传感器I之间的差异的以下解释。
[0122]在根据第一示例性实施例的PM检测传感器I的结构中，与衬底部20上的线路故障检测电路30和PM检测电路部31相互独立地形成能量供应控制电路部32。
[0123]另一方面，在根据第二示例性实施例的PM检测传感器Ia的结构中，线路故障检测电路30包括第一线路故障检测电路部301Aa和第二线路故障检测电路部301Ba。第一线路故障检测电路部301Aa和第二线路故障检测电路部301Ba检测并调整由加热器部220产生的热能的温度。
[0124]因为检测电极ELa中的从线路故障检测端子103A到PM检测端子104A的路径的内部电阻Ra取决于温度，并且检测电极ELb中的从线路故障检测端子103B到PM检测端子104B的路径的内部电阻Rb取决于温度，所以可以基于内部电阻Ra和内部电阻Rb来计算加热器部220的温度T1和温度T2。
[0125]将所计算的关于加热器部220的温度T1和温度T2的温度信息反馈给加热器控制电路320。加热器控制部320基于所接收的关于加热器部220的温度T1和温度T2的温度信息，来指示驾驶员接通和关断开关元件322，以便将电力供应到加热器部220和禁止电力被供应到加热器部220。
[0126]根据第二示例性实施例的PM检测传感器la，除了由第一示例性实施例获得的那些效果(即，检测检测部10中的线路故障的发生的效果，以及以高精度检测检测部10上积聚的PM的量的效果)之外，还可以以高精度调整加热器部220的温度。
[0127]第三示例性实施例
[0128]将参考图8来描述根据第三示例性实施例的PM检测传感器lb。
[0129]图8是示出根据本发明的第三示例性实施例的PM检测传感器Ib的结构的示图。
[0130]如之前所描述的，根据第一示例性实施例的PM检测传感器I配备有加热器部220，该加热器部220在接收到电力时产生热能，以便燃烧和消除检测部10上积聚的PM，并且在检测诸如从内燃机排出的废气之类的目标检测气体中包含的PM的量的过程期间恒定地维持检测部10的温度。
[0131]另一方面，根据第三示例性实施例的PM检测传感器Ib具有不具有加热器部220的结构。具体地，根据第三示例性实施例的PM检测传感器Ib使用检测电极ELA和ELb的对作为电阻加热器。
[0132]即，在PM检测传感器Ib的结构中，第一线路故障检测电路部301Ab检测检测电极ELa的线路故障检测端子 103A和104A之间的线路故障的发生，而第二线路故障检测电路部301Bb检测检测电极ELb的线路故障检测端子103B和104B之间的线路故障的发生。除了该功能，第一线路故障检测电路部301Ab和第二线路故障检测电路部301Bb中的每个都具有热能控制功能。
[0133]具体地，第一线路故障检测电路部301Ab和第二线路故障检测电路部301Bb分别检测检测电极ELa的端部端子103A和104A之间的内部电阻和检测电极ELb的端部端子103B和104B之间的内部电阻，并且基于所检测的内部电阻来检测检测电极ELa和检测电极ELb中的线路故障的发生。除了该功能之外，第一线路故障检测电路部301Ab和第二线路故障检测电路部30IBb基于所检测的内部电阻值Ra和Rb来检测检测电极ELa和检测电极ELb的温度，因为检测电极ELa和检测电极ELb中的每个的电阻值都取决于温度。
[0134]另外，因为电阻中产生的热能与所供应的能量成比例，所以可以调整来自电力量可充电电源32Ab和23Bb的将被供应到检测电极ELa和检测电极ELb的电力，同时监测检测电极ELa和检测电极ELb的电阻值Ra和Rb，以便将检测电极ELa和检测电极ELb保持在期望的温度处。
[0135]根据第三示例性实施例的PM检测传感器Ib的结构，除了由根据第一和第二示例性实施例的PM检测传感器I和Ia获得的效果之外，还可以具有以下效果:增大从电源32Ab和32Bb供应到检测电极ELa和检测电极ELb的电力的量，以便当检测部10上积聚的PM的量变得饱和时，增大检测电极ELa和检测电极ELb的温度。这使得可以消除在检测部10上积聚的PM。
[0136]第四示例性实施例
[0137]将参考图9A和图9B来描述根据第四示例性实施例的PM检测传感器Ic和检测电极层叠结构10c。
[0138]图9A是示出根据第四示例性实施例的PM检测元件Ic的结构的示意图。图9B是示出图9A示出的根据本发明的第四示例性实施例的PM检测元件Ic中的检测电极的具体层叠结构的展开透视图。
[0139]第一到第三示例性实施例示出了之前描述的PM检测传感器的结构，其中，后导线部105A和后导线部105B被形成为穿透检测电极10的检测电极层叠结构IOc的内部，从而将线路故障检测端子103A、线路故障检测端子103B、PM检测端子104A和PM检测端子104B布置在层叠结构中的检测电极10的一个边缘部分处，以便将它们连接到外部设备。
[0140]另一方面，如图9A和图9B所示，在根据第四示例性实施例的PM检测传感器Ic的结构中，线路故障检测端子103Ac、线路故障检测端子103bc、PM检测端子104Ac和PM检测端子104Bc被形成在四个位置处以在不形成任何后导线部105A和105B的情况下被暴露，并且连接端子110Ac、110Bc、lllAc和11 IBc被形成在PM检测元件2c的远端部分，以便通过由形成在衬底部20c的表面上的导电部分106Ac、106Bc、107Ac、107Bc、108Ac、108Bc、109Ac、109Bc、110Ac、110Bc、lllAc和IllBc构成的线路图案而被连接到外部设备。
[0141]因为PM检测传感器Ic不具有后导线部105A和105B，当与根据第一到第三示例性实施例中的每个实施例的PM检测传感器的结构相比，可以容易地制造具有图9B所示的简单结构的PM检测传感器lc。
[0142]类似于之前描述的第一到第四示例性实施例，因为检测电极ELa和ELb中的每个都具有从其一个端部到另一端部的不具有分支的连续导电路径，同时以高精度维持预定间隙，所以可以容易地检测检测电极ELa和检测电极ELb中线路故障的发生。
[0143]第五示例性实施例
[0144]将参考图1OA和图1OB来描述根据第五示例性实施例的PM检测传感器Id。
[0145]图1OA是示出根据第五示例性实施例的PM检测传感器Id和检测电极层叠结构IOd的整体结构的示意图。图1OB是示出图1OA中示出的根据本发明的第五示例性实施例的PM检测传感器Id中的检测电极10的具体层叠结构IOd的展开透视图。
[0146]在之前描述的示例性实施例中，绝缘层120被嵌入导电片100中，或者导电片100被嵌入绝缘片120，并且将获得的层堆叠，以制造检测电极接合部101A、检测电极接合部101B、检测导线部102A和检测导线部102B，并且制造在检测电极ELa中的不具有分支的从线路故障检测端子103A到PM检测端子104A的串联连接的导电路径以及不具有分支的在检测电极ELb中的从线路故障检测端子103B到PM检测端子104B的串联连接的导电路径。
[0147]另一方面，根据第五示例性实施例，通过使用通孔印刷方法来形成检测电极接合部101A、检测电极接合部101B、检测导线部102A和检测导线部102B。
[0148]根据第五示例性实施例的PM检测传感器Id的结构，经由绝缘层120平行地布置检测电极100A和100B并且以预定间隙分离检测电极100A和100B，并且将检测电极100A和100B从检测部IOd暴露到外部。该结构使得可以将检测电极接合部IOlAcU检测电极接合部IOlBcU检测导线部102Ad和检测导线部102Bd嵌入到绝缘层120中。
[0149]该结构使得可以避免电场被集中在检测电极ELAd和ELBd中的弯曲部分处(在检测电极平行部100A、100B和检测电极接合部10ΙΑ、IOlB之间)，并且可以在向检测电极ELAd和ELBd供应电场时将均匀且恒定的电场供应到检测电极ELAd和ELBd，以便在检测电极ELa和ELb上捕获目标检测气体中包含的PM。
[0150]本发明的概念不限于之前所描述的第一到第五示例性实施例。例如，检测部10、10a、10b、10c和IOd中的每个都可以具有如下结构，其中检测电极平行部100A和100B被布置为平行于以直角与如图1B所示的PM检测元件2的纵向方向相交的方向，或者具有以下结构，其中检测电极平行部100A和100B被布置为平行于如图1A所示的PM检测元件2的纵向方向。
[0151]在之前描述的第一到第五示例性实施例中，检测部10、10a、10b、IOc和IOd中的每个都可以具有层叠结构，即其中堆叠多个层以形成层叠结构的多层结构。该结构使得可以增大PM检测传感器的检测精度，并且可以使绝缘层120具有不大于20微米的厚度，经由该绝缘层120，检测电极平行部100A与检测电极平行部100B绝缘。
[0152]本发明的概念不限于之前所描述的第一到第五示例性实施例。例如，可以通过使用厚膜印刷方法、电镀方法、化学气相沉积(CVD)方法、物理气相沉积(PVD)方法等来形成检测部10中的检测电极平行部100A和100B，只要满足以下条件:
[0153](Si)每个检测电极都具有连续导电路径而不具有分支，
[0154](s2)每个检测电极包括被布置且以其间的预定间隙被分离并且相互平行的检测电极平行部以及接合该检测电极平行部的检测电极接合部，以及
[0155](s3)PM检测传感器具有线路故障检测部，该线路故障检测部能够检测从检测电极的一个端部到该检测电极的另一端的电阻值并基于所检测的电阻值来判断检测电极的对中的线路故障的发生。[0156]因为厚膜印刷方法难以形成具有以下检测电极平行部的PM检测传感器，该检测电极平行部之间的间隙不大于20微米，所以这使得检测诸如废气之类的目标检测气体中包含的PM的量的检测精度劣化。然而，根据本发明的PM检测部由于具有该线路故障检测部而具有增大的可靠性。
[0157]尽管已经详细描述了本发明的特定实施例，但是本领域技术人员将认识到，根据本公开的总体教导，可以获得对这些细节的各种变型和改动。相应地，所公开的特殊布置用意在于仅仅是说明性的，而不限制本发明的范围，本发明的范围将由以下的权利要求及其等同形式的全部范围给出。
【权利要求】
1.一种包括微粒物质检测元件(2、2a、2b、2c、2d)的微粒物质检测传感器(1、la、lb、1(:、1(1)，并且所述微粒物质检测元件(2、2&、213、2(3、2(1)包括在检测部(10、10a、10b、10c、IOd)上形成的检测电极(ELa、ELb)的对，所述检测电极(ELa、ELb)被布置为相互面对并且被分离开预定的间隙，所述检测电极(ELa、ELb)捕获目标检测气体中所包含的微粒物质，检测形成在所述检测部(10、10a、10b、10c、IOd)上的所述检测电极(ELA、ELb)之间的电气特性，并且所述电气特性基于所捕获的和在所述检测部(10、10a、10b、10c、IOd)上所积聚的微粒物质的量而变化， 其中，每个所述检测电极(ELA、ELB)都包括:检测电极平行部(100AU00B)，所述检测电极平行部(100A、100B)相互面对并且经由在所述检测部(10)上的绝缘层(120)而被分离开所述预定的间隙；以及检测电极接合部(10认、1018、10认(1、1018(1)，经由所述检测电极接合部(101A、101B、IOlAd, IOlBd),所述检测电极平行部(100A、100B)被连接到每个所述检测电极(ELA、ELB)，并且** 每个所述检测电极(ELa、ELb)都形成从第一端子(103A、103B、103Ac、103Bc、103Ad、103Bd)到第二端子(104A、104B、104Ac、104Bc、104Ad、104Bd)的不具有分支的导电路径， 其中，所述微粒物质检测传感器还包括线路故障检测部(301A、301Aa、301Ab、301B、301Ba、301Bb)，并且所述线路故障检测部(301A、301Aa、301Ab、301B、301Ba、301Bb)检测每个所述检测电极(ELa、ELb)的从所述第一端子(1034、1038、1034(3、1038(:、1034(1、1038(1)到所述第二端子(104A、104B、104Ac、104Bc、104Ad、104Bd)的所述导电路径的电阻值，并且基于所检测的电阻值来检测每个所述检测电极(ELA、ELB)中的线路故障的发生。
2.如权利要求1所述的微粒物质检测传感器(l、la、lb、lc、ld)，还包括微粒物质检测电路部(31)，所述微粒物质检测电路部(31)能够检测所述检测电极(ELa、ELb)中的所述第一端子(103A-103bU03Ac-103BcU03Ad-103Bd)之间或所述第二端子(104A-104B、104Ac-104Bc、104Ad-104Bd)之间的电阻值、静态电容值和阻抗值中的一种，并且所述微粒物质检测电路部(31)检测在所述检测部(10)中的所述检测电极(ELa、ELb)之间所积聚的微粒物质的量。
3.如权利要求1或2所述的微粒物质检测传感器(1、la、lb、lc、ld)，其中，所述微粒物质检测元件(2、2b、2c、2d)包括:所述检测部(10、10a、10b、10c、IOd)；以及衬底部(20、20b、20c、20d)，在所述衬底部(20、20b、20c、20d)上实施所述检测部(10、10a、10b、10c、10d)， 其中，所述检测部(10、10a、10b、10c、IOd)具有层叠结构，所述层叠结构包括被反复堆叠的所述检测电极平行部(100A、100B)和所述绝缘层(120)，并且 其中，所述检测电极平行部(100A、100B)具有板状并且具有在不小于100微米且不大于500微米的范围内的厚度，而所述绝缘层(120)具有板状并且具有在不小于5微米且不大于20微米的范围内的厚度。
4.如权利要求1或2所述的微粒物质检测传感器(1、la、lb、lc、ld)，其中，所述微粒物质检测元件(2、2b、2c、2d)包括加热器部(ELA、ELB、220)，当所述加热器部(ELA、ELB、220)接收到电力时，所述加热器部(ELa, ELb>220)能够产生热能。
5.如权利要求4所述的微粒物质检测传感器(1、la、lb、lc、ld)，其中，所述线路故障检测部(301Aa、301Ba)检测所述第一端子(103A、103B)到所述第二端子(104A、104B)之间的直流电阻值，并且基于所检测的直流电阻值来检测所述检测电极(ELA、ELB)中的线路故障的发生,并且 所述线路故障检测部(301Aa、301Ba)基于所检测的直流电阻值来计算所述加热器部(ELA、ELB、220)的温度，并且所述线路故障检测部(301Aa、301Ba)充当加热器部控制电路部，所述加热器部控制电路部用于基于所计算的所述加热器部(ELa、ELb,220)的温度来调整对所述加热器部(ELa、ELb、220)的电力供应。
6.如权利要求3所述的微粒物质检测传感器(1、la、lc、ld)，其中，所述衬底部(20)包括: 具有板状的绝缘衬底(200、210);以及 在所述绝缘衬底(200、210)的内部中形成的所述加热器部(220)。
7.如权利要求4所述的微粒物质检测传感器(lb)，其中，所述线路故障检测部(301Ab、301Bb)检测从所述第一端子(103A、103B)到所述第二端子(104A、104B)的直流电阻，并且基于所检测的直流电阻来检测所述检测电极(ela、elb)的线路故障的发生，并且 所述线路故障检测部(301Ab、301Bb)还包括加热器部控制电路部，所述加热器部控制电路部使用每个所述检测电极(ELa、ELb)作为电阻，并且将电力供应到所述检测电极(ELa、ELb)中的所述第一端子(103A、103B)和所述第二端子(104A、104B)，以便在所述检测电极(ELa、ELb)中产生热能。
8.如权利要求1或2所述的微粒物质检测传感器(l、la、lb、lc、ld)，其中，所述检测电极(ELa、ELb)的所述对由钙钛矿类型化合物的导电氧化物材料制成，所述化合物是从LNF (LaNia6Fea4O3XLSN (Lah2Sra8NiO4XLSM (La1^xSrxMnO3-S )> LSC (La1^xSrxCoO3-S )> LCC(LahCaxCrO" )、LSCN (Laa85Srai5Cr1H )中选择的一种，其中 0.1 ≤ X ≤ 0.7，并且所述检测电极(ELa、ELb)的所述对由具有不小于10_2S/Cm的导电性的导电氧化物材料制成。
9.如权利要求1或2所述的微粒物质检测传感器(1、la、lb、lc、ld)，其中，所述绝缘层(120)由绝缘氧化物材料制成，所述绝缘氧化物材料是从诸如SYSZ((ZrO2)a92(Y2O3)atl8)之类的部分稳定的氧化锆、MgO和AL2O3中选择的一种，并且所述绝缘层(120)是具有10_5S/cm的导电性的绝缘氧化物。
10.一种用于制造微粒物质检测元件(2、2b、2c、2d)的方法，所述微粒物质检测元件(2、2b、2c、2d)被用于如权利要求1_9中的任一项所述的微粒物质检测传感器(1、la、lb、lc、ld)中，所述微粒物质检测元件(2、2b、2c、2d)包括被布置为以预定间隙相互面对的检测电极(ELa、ELb)的对，所述微粒物质检测元件(2、2b、2c、2d)基于电气特性来检测目标检测气体中所包含的微粒物质，所述电气特性根据所述检测电极(ELA、ELB)的所述对之间所积聚的微粒物质的量而变化，所述方法包括以下步骤: 通过使用钙钛矿类型化合物的导电氧化物材料来形成导电片(100)，所述导电片(100)将被用于制造检测电极平行部(100A、100B),所述检测电极平行部(100A、100B)具有板状以及在不小于100微米到不大于500微米的范围内的厚度，所述化合物是从LNF(LaNi0 6Fe0.403)、LSN (La12Sr0 8NiO4)' LSM (La1^xSrxMnO3-S )> LSC (La1^xSrxCoO3-S )> LCC(LahCaxCrO" )、LSCN (Laa85Srai5CivxNixO")中选择的一种，其中 0.1 ≤ X ≤ 0.7 ； 通过使用绝缘氧化物材料来形成绝缘片，所述绝缘氧化物材料是从部分稳定的氧化锆8YSZ( (ZrO2) ο.92 (Y2O3) ο.0s)、MgO和AL2O3中选择的一种；并且通过使用所述绝缘片来制造绝缘层(120)，所述绝缘层(120)具有板状以及在不小于5微米和不大于20微米的范围内的厚度；以及 堆叠所述导电片(100)和所述绝缘片(120)以制造所述检测部(10、10c、10d)。
11.如权利要求10所述的方法，还包括:在预定位置处将具有预定图案的所述绝缘片(120)嵌入所述导电片(100)的步骤。
12.如权利要求10或11所述的方法，还包括:在预定位置处将具有预定图案的所述导电片(100)嵌入所述绝缘片(120)的步骤。
【文档编号】G01N27/00GK103575628SQ201310334469
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2012年8月2日
【发明者】水谷圭吾, 寺西真哉, 木全岳人 申请人:株式会社电装