专利名称：微粒物质传感器单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微粒物质传感器单元，其准确地和有效地检测对用于过滤包括在排放气体中的微粒物质(PM)的微粒过滤器的损害并将检测信号传递至控制部分。
背景技术：
柴油微粒过滤器(DPF)已被应用于柴油车辆以便于降低其PM，并且压差传感器被应用于检测在所述柴油微粒过滤器中捕获的PM量。在未来，根据排放气体规定，压差传感器将不再用于检测对DPF的损害，并且进一步地，所述压差传感器的检测精度低。公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种微粒物质传感器单元，其具有准确地检测由微粒过滤器排出的PM (微粒物质)的量并且通过检测的PM量准确地检测所述微粒过滤器的损害的优点。在本发明的一个方面中,微粒物质(PM)传感器单元可以包括排放气体经过的排气管路和PM传感器，所述PM传感器配置在所述排气管路的一侧并且当包括在所述排放气体中的微粒物质经过其附近时产生信号，其中所述PM传感器是静电感应型的，其在带有电荷的所述颗粒物质经过其附近时产生感应电荷。所述PM传感器可以包括突出物，其在所述PM传感器的前表面部分上突出并且彼此之间以预定宽度的空隙和预定长度的空隙排列；加热器电极，其在所述PM传感器的后表面部分上形成以通过所供应的电流产生热量并燃烧附着在所述前表面部分的微粒物质；以及传感电极垫，其在邻近所述加热器电极处形成以向外界传输信号。所述加热器电极可以包括形成为曲折(zigzag)外形的部分。所述PM传感器可以包括硅树脂电极层和绝缘层，所述绝缘层在所述硅树脂电极层的前表面部分和后表面部分上形成以覆盖所述硅树脂电极层，其中在所述硅树脂电极层的前表面部分上形成对应于所述突出物的突出的电极，并且所述绝缘层具有预定的厚度以覆盖所述突出的电极。所述绝缘层不在形成传感电极垫的所述硅树脂电极层的后表面部分上形成。所述绝缘层可以包括覆盖所述硅树脂电极层的氧化物层，和覆盖所述氧化物层的氮化物层。
所述突出物可以具有立方体、正六面体、球体、三角锥、四角锥和圆锥之一的外形。在本发明的另一个方面中提出了一种微粒物质传感器单元的制造方法，该方法可以包括清洗硅树脂电极层，在所述硅树脂电极层的全部前表面部分上形成防蚀层，从所述防蚀层中消除规定的图案，通过所述防蚀层的已消除的部分将所述硅树脂电极层的前表面部分蚀刻至预定的深度，通过消除所述防蚀层形成突出的电极，在全部前表面部分和后表面部分上形成绝缘层以覆盖所述突出的电极，选择性地消除在所述硅树脂电极层的后表面部分上形成的所述绝缘层中的形成传感电极垫的部分，在所述硅树脂电极层的全部后表面部分上形成PR层，其中消除所述PR层的对应于加热器电极的图案化(patterned)的部分，在所述PR层和所述硅树脂电极层上形成Pt层，和通过消除所述PR层在所述硅树脂电极层上形成由所述Pt层形成的所述传感电极垫和所述加热器电极。所述防蚀层通过沉积TEOS组分或喷射Al形成。当从所述防蚀层中消除预定的图案时，图案化的掩模被用于选择性地将所述防蚀层暴露于光线中，并且已暴露的部分采用蚀刻剂来消除。所述绝缘层的形成在所述硅树脂电极层的全部前表面部分和后表面部分上相继形成氧化物层和氮化物层。所述PR层图案化的部分被消除的部分在形成PR层中可以具有负斜率。所述Pt层在形成所述Pt层中可以具有Pt组分。在本发明的一项示例性实施方案中，在柴油微粒过滤器(DPF)中捕获的PM的量或者包括在排放气体中的微粒物质被准确地评估以有效地应对加强的排放气体规定。本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式
中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式
中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式
共同用于解释本发明的特定原理。
图1是显示了根据本发明的一项示例性实施方案的微粒物质传感器单元配置在排气管路中的情况的示意性内部透视图。图2是显示了根据本发明的一项示例性实施方案的微粒物质传感器单元配置在排气管路中的情况的平面图、侧视图和前视图。图3是显示了根据本发明的一项示例性实施方案的配置在排气管路中的微粒物质传感器单元的正面的透视图。图4是显示了根据本发明的一项示例性实施方案的配置在排气管路中的微粒物质传感器单元的背面的透视图。图5是沿着图3的A-A’线形成的微粒物质传感器单元的横截面视图。图6是沿着图3的B-B’线形成的微粒物质传感器单元的横截面视图。图7、图8、图9、图10和图11是沿着A-A’线和B-B’线形成的横截面视图，其显示了根据本发明的一项示例性实施方案的微粒物质传感器单元的制造工序。图12是显示了根据本发明的一项示例性实施方案的微粒物质传感器单元的制造工序的流程图。图13是电荷信号曲线图。
应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、定位和外形，将部分地由特定目的的应用和使用环境所确定。在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同或等效的部分。
具体实施例方式现在将具体参考本发明的各个实施例，在附图中和以下的描述中示出了这些实施例的实例。虽然本发明与示例性实施例相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施例。在下文中，将参考附图来详细地描述本发明的一项示例性实施方案。图1是显示了根据本发明的一项示例性实施方案的微粒物质传感器单元配置在排气管路中的情况的示意性内部透视图。图2是显示了根据本发明的一项示例性实施方案的微粒物质传感器单元配置在排气管路中的情况的平面图、侧视图和前视图。参考图1和图2，排放气体流入排气管路100，并且微粒物质110包括在所述排放气体中。所述微粒物质110经过微粒物质(PM)传感器的周围，并且在所述微粒物质110正在经过时，所述PM传感器12 0产生信号。所述信号由所述PM传感器120通过电荷产生，所述电荷由所述PM传感器120感
应产生。通常，由带电微粒产生的电场如下列方程式所示。
Q ~"t =—一 0 a
47T￡0rQ是所述带电微粒具有的电荷量，并且r是到所述带电微粒的距离。此外，^是真空条件下的介电常数。在所述传感器电极界面上形成表面电荷，所述表面电荷等于由带电微粒物质形成的电场。通过拉普拉斯方程式确定感应电荷。在配置在平面表面上的导体平面板上，其中在直角坐标系中平面表面的Z是0,当带有电荷量Q的电荷配置在(0，0, d)坐标点上时，由点电荷感应的电势和表面电荷密度如下列公式所示。V (x, y, z) = ——1 = — ~,1 =
4肪0」x2 + y2 +(z-d)+ y2 + {^z + dj由点电荷产生的电势￡ =
权利要求
1.一种微粒物质(PM)传感器单元，其包含: 排放气体经过的排气管路；和 PM传感器，配置在所述排气管路的一侧并且当包括在所述排放气体中的微粒物质经过其附近时产生信号， 其中所述PM传感器是静电感应型的，在带有电荷的所述微粒物质经过其附近时产生感应电荷。
2.根据权利要求1所述的微粒物质传感器单元，其中所述PM传感器包括: 突出物，所述突出物在所述PM传感器的前表面部分上突出，并且彼此之间以预定宽度的空隙和预定长度的空隙排列； 加热器电极，所述加热器电极在所述PM传感器的后表面部分上形成以通过供应的电流产生热量并燃烧附着在所述前表面部分的微粒物质；和 传感电极垫，所述传感电极垫在邻近所述加热器电极处形成以向外界传输信号。
3.根据权利要求2所述的微粒物质传感器单元，其中所述加热器电极包括形成为曲折外形的部分。
4.根据权利要求2所述的微粒物质传感器单元，其中所述PM传感器包括: 娃树脂电极层；和 绝缘层，其在所述硅树脂电极层的前表面部分和后表面部分上形成以覆盖所述硅树脂电极层， 其中突出的电极对应于所述突出物在所述硅树脂电极层的前表面部分上形成，并且所述绝缘层具有预定的厚度以覆盖所述突出的电极。
5.根据权利要求4所述的微粒物质传感器单元，其中所述绝缘层不在形成传感电极垫的所述硅树脂电极层的后表面部分上形成。
6.根据权利要求4所述的微粒物质传感器单元，其中所述绝缘层包括覆盖所述硅树脂电极层的氧化物层，和覆盖所述氧化物层的氮化物层。
7.根据权利要求2所述的微粒物质传感器单元，其中所述突出物具有立方体、正六面体、球体、三角锥、四角锥和圆锥之一的外形。
8.一种微粒物质传感器单元的制造方法，其包含: 清洗硅树脂电极层； 在所述硅树脂电极层的全部前表面部分上形成防蚀层； 从所述防蚀层中消除规定的图案； 通过所述防蚀层的已消除的部分将所述硅树脂电极层的前表面部分蚀刻至预定的深度； 通过消除所述防蚀层形成突出的电极； 在全部前表面部分和后表面部分上形成绝缘层以覆盖所述突出的电极； 选择性地消除在所述硅树脂电极层的后表面部分上形成的所述绝缘层中形成传感电极垫的部分； 在所述硅树脂电极层的全部后表面部分上形成PR层，在所述PR层中消除了对应于加热器电极的图案化的部分； 在所述PR层和所述硅树脂电极层上形成Pt层；和通过消除所述PR层在所述硅树脂电极层上形成由所述Pt层形成的所述传感电极垫和所述加热器电极。
9.根据权利要求8所述的微粒物质传感器单元的制造方法，其中所述防蚀层通过沉积TEOS组分或喷射Al形成。
10.根据权利要求8所述的微粒物质传感器单元的制造方法，其中当从所述防蚀层中消除预定的图案时，图案化的掩模被用于选择性地将所述防蚀层暴露于光线中，并且已暴露的部分采用蚀刻剂来消除。
11.根据权利要求8所述的微粒物质传感器单元的制造方法，其中所述绝缘层的形成在所述硅树脂电极层的全部前表面部分和后表面部分上相继形成氧化物层和氮化物层。
12.根据权利要求8所述的微粒物质传感器单元的制造方法，其中所述PR层的图案化的部分被消除的部分在形成PR层中具有负斜率。
13.根据权利要求 8所述的微粒物质传感器单元的制造方法，其中所述Pt层在形成所述Pt层中具有Pt组分。
全文摘要
本发明提出了一种微粒物质传感器单元，微粒物质(PM)传感器单元可以包括排放气体经过的排气管路和PM传感器，所述PM传感器可以配置在所述排气管路的一侧并且当包括在所述排放气体中的微粒物质经过其附近时产生信号，其中所述PM传感器可以是静电感应型的，其在带有电荷的所述微粒物质经过其附近时产生感应电荷。
文档编号F01N13/08GK103163048SQ201210224438
公开日2013年6月19日 申请日期2012年6月28日 优先权日2011年12月9日
发明者李津夏, 赵志晧, 全国镇, 姜诚赞, 张根豪 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社, 首尔大学校产学协力团