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專利名稱：用于氣體傳感器裝置的部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在裝置(例如氣體傳感器裝置)內(nèi)部件的使用，這些部件如氣敏設(shè)備、導(dǎo)電設(shè)備和/或用于導(dǎo)電設(shè)備的封套。氣體傳感器裝置特別地，但不專有地對氣體混合物的分析有用，氣體混合物例如以汽車排氣的形式排放，或從其它類型的內(nèi)燃機(jī)排放。本發(fā)明的各設(shè)備特別有益，這是因?yàn)樗m用于或結(jié)合有對存在于混合物內(nèi)的個別氣體的探測或定量、它的緊湊尺寸、以及它的低能耗。
背景技術(shù)：
在汽車發(fā)動機(jī)中，能夠探測排氣流中的各種成分的存在或濃度是有益的。此分析和測量可被用于控制發(fā)動機(jī)的運(yùn)行，目的是優(yōu)化噴射的空氣和燃料的量。如果發(fā)動機(jī)在所有運(yùn)行情況下可設(shè)有空氣/燃料混合物的最佳組合，則來自發(fā)動機(jī)的燃料消耗和有害排放可減小。除了發(fā)動機(jī)控制外，氣體分析和測量還可在汽車催化轉(zhuǎn)化器的狀態(tài)和性能的診斷中起作用。排氣流中的氧和碳?xì)浠衔锏乃揭话銘?yīng)處于用于催化轉(zhuǎn)化器的最佳性能的某些范圍。
各種氣體一般存在于汽車發(fā)動機(jī)排氣流中，包括，例如氧、氮氧化合物(NOx)、一氧化碳、硫氧化物(SOx)、硫化氫(H2S)、碳?xì)浠衔铩薄浜退ＴS多使用氣體傳感器裝置來分析氣流的產(chǎn)品是已知的。典型的氣體傳感器裝置使用一個或多個化學(xué)/電子活性材料作為傳感器元件，該材料中的每一個為在暴露于氣體中時展示電性能變化的材料。
在分析和測量混合物例如排氣中廣泛的多種氣態(tài)成分的過程中的復(fù)雜因素是，來自一個特定傳感器元件的信號可由其暴露于不同的氣體而受影響，其信號將用作所需要的分析數(shù)據(jù)。例如，選擇作為傳感器來響應(yīng)NOx的材料，除探測氮氧化合物的存在或濃度之外，還可以對氧或碳?xì)浠衔锏拇嬖诿舾小４死щy已解決，是通過同時地使用多個不同類型的傳感器元件來產(chǎn)生足夠的數(shù)據(jù)來允許那些準(zhǔn)確地反應(yīng)分析氣體存在的信號分離，從那些信號中，具有對氣體總量的不同傳感器元件的橫向靈敏度的不可避免的結(jié)果。
但以足夠數(shù)量的不同傳感器元件構(gòu)造來充分地解決此橫向靈敏度的問題的氣體傳感器裝置可根據(jù)其使用的性質(zhì)而受到尺寸限制。如果氣體傳感器裝置用于汽車目的，將會受到非常嚴(yán)格和苛刻的尺寸限制。許多現(xiàn)在已知的汽車氣體傳感器，像例如在美國專利5,556,526中描述的，必需足夠小以穿過直徑不超過100mm的圓，如果不是更小的話。但車載診斷不是僅用作如手持式裝置一樣具有緊湊尺寸的氣體分析器，因?yàn)楸O(jiān)控所有種類的有毒和危險氣態(tài)材料變得越來越重要。
當(dāng)構(gòu)造限制尺寸的氣體傳感器時，由此在盡可能在裝置內(nèi)利用許多不同傳感器元件的需求，與傳感器裝置需要符合可應(yīng)用的尺寸限制之間存在不可避免的矛盾。各獨(dú)立的傳感器元件增加了考慮，不僅要考慮由元件自身所占用的空間，而且要考慮導(dǎo)體、連接器和承載輸入和輸出脈沖和信號的電纜的定位和布置，輸入和輸出脈沖和信號為操作包含在傳感器裝置內(nèi)的所有傳感器元件所必需。這已經(jīng)導(dǎo)致了開發(fā)用于例如氣敏設(shè)備和導(dǎo)電設(shè)備等裝置的部件的需要，該部件使得當(dāng)保持裝置的尺寸在允許的限制內(nèi)時，能夠增加可能被用在傳感器裝置中的傳感器元件的數(shù)量。
當(dāng)提供氣敏設(shè)備和/或?qū)щ娫O(shè)備用作氣體傳感器裝置內(nèi)的部件時，本發(fā)明符合此要求，將包含所需要的非常多的傳感器元件，且本發(fā)明還符合用作汽車目的或在其它需要的工業(yè)設(shè)置中實(shí)際上所有可應(yīng)用的尺寸限制。本發(fā)明在氣體傳感器裝置內(nèi)的氣敏設(shè)備的使用當(dāng)然不限于用于汽車工業(yè)的部件。本發(fā)明導(dǎo)電設(shè)備的使用不限于氣體傳感器裝置，但可用于其它類型的電裝置。
本發(fā)明的一個具體優(yōu)點(diǎn)是在氣敏設(shè)備內(nèi)提供了節(jié)省空間的布置，用于大量的傳感器元件，及與其相關(guān)聯(lián)的電極(例如印刷電極)。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是在導(dǎo)電設(shè)備內(nèi)提供節(jié)省空間的布置，用于在數(shù)量上足以承載脈沖和信號輸入和輸出到許多電極和傳感器元件并且從許多電極和傳感器元件承載脈沖和信號輸入和輸出的多個導(dǎo)體。本發(fā)明的再另一優(yōu)點(diǎn)是提供用于此多個導(dǎo)體的封套。通過結(jié)合大量的傳感器元件在緊湊、小尺寸的氣敏設(shè)備內(nèi)，且通過提供導(dǎo)體的緊湊布置來操作大量的傳感器元件，本發(fā)明使得能夠區(qū)別在實(shí)際上任何尺寸限制的情況下的氣體混合物內(nèi)廣泛的多種成分的非常低的濃度。氣敏設(shè)備和/或?qū)щ娫O(shè)備被結(jié)合入安裝在機(jī)動車輛或任何其它需要類型的工業(yè)設(shè)備中的氣體傳感器裝置中。這些和其它優(yōu)點(diǎn)在下面作更具體的描述。
概述本發(fā)明的一個實(shí)施例是氣敏設(shè)備，包括(a)傳感器元件，(b)以及提供電流給傳感器元件的導(dǎo)體，其中導(dǎo)體數(shù)量對傳感器元件數(shù)量的比值不大于約0.585。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是氣敏設(shè)備，包括(a)包括多個傳感器元件的基片，和(b)包括多個傳導(dǎo)構(gòu)件的導(dǎo)體；其中(i)第一傳導(dǎo)構(gòu)件接觸該基片的第一表面，(ii)第二傳導(dǎo)構(gòu)件接觸該基片的第二表面，以及(iii)該第一傳導(dǎo)構(gòu)件和第二傳導(dǎo)構(gòu)件附接到共同的支撐構(gòu)件。
本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例為導(dǎo)電設(shè)備，包括接觸包含電極的基片的第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體，其中(a)該第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體的該構(gòu)件的每一個的第一部分鄰近于該基片的第一表面，并一起限定第一平面，(b)該第一組導(dǎo)體的該構(gòu)件的每一個的第二部分一起限定第二平面，該第二平面分離于并大致平行于該第一平面，以及(c)該第二組導(dǎo)體的該構(gòu)件的每一個的第二部分一起限定第三平面，該第三平面分離于并大致平行于該第一平面和第二平面。
本發(fā)明的再另一個實(shí)施例為導(dǎo)電設(shè)備，包括接觸包含電極的基片的第一組導(dǎo)體、第二組導(dǎo)體和第三組導(dǎo)體，其中(a)該第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體的該構(gòu)件的每一個的第一部分鄰近于基片的第一表面，并一起限定第一平面，(b)該第一組導(dǎo)體的該構(gòu)件的每一個的第二部分一起限定第二平面，該第二平面分離于并大致平行于該第一平面，以及(c)該第三組導(dǎo)體的該構(gòu)件的每一個的第一部分一起限定第三平面，該第三平面分離于并大致平行于該第一平面和第二平面。
本發(fā)明的再另一實(shí)施例是導(dǎo)電設(shè)備，包括接觸包含電極的基片的第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體，其中(a)該第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體的所有構(gòu)件的一部分鄰近于該基片的第一表面，(b)該基片限定第一平面，(c)該第一組導(dǎo)體的該構(gòu)件的每一個的一部分一起限定第二平面，該第二平面分離于并大致平行于該第一平面，以及(d)該第二組導(dǎo)體的該構(gòu)件的每一個的一部分一起限定第三平面，該第三平面分離于并大致平行于該第一平面和第二平面。
本發(fā)明的再另一實(shí)施例是導(dǎo)電設(shè)備，包括接觸包含電極的基片的第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體，其中(a)該第一組導(dǎo)體的各構(gòu)件的第一部分，和該第二組導(dǎo)體的各構(gòu)件的第一部分鄰近于該基片的表面，(b)該第一組導(dǎo)體的該構(gòu)件的每一個的第二部分一起限定第一平面，(c)該第二組導(dǎo)體的該構(gòu)件的每一個的第二部分一起限定第二平面，該第二平面分離于并大致平行于該第一平面，以及(d)該第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體的各構(gòu)件的該第一部分附接到共同的支撐構(gòu)件。
本發(fā)明再另一實(shí)施例是導(dǎo)電設(shè)備，包括包括第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體；其中(a)各組導(dǎo)體接觸基片的表面，(b)該第一組導(dǎo)體的各構(gòu)件的第一部分接觸該基片的第一表面，(c)該第二組導(dǎo)體的各構(gòu)件的第一部分接觸該基片的第二表面，(d)該第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體的各構(gòu)件的第二部分連接到電源，以及(e)該第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體的各構(gòu)件的該第一部分附接到共同的支撐構(gòu)件。
本發(fā)明的再另一實(shí)施例是用于基片和用于多個導(dǎo)體的封套(encasement)，各導(dǎo)體具有第一部分和第二部分；其中該封套包括(a)成形為將各導(dǎo)體的第一部分壓到與該基片的表面接觸的開孔；和(b)用于各導(dǎo)體的第二部分的獨(dú)立開孔。
本發(fā)明的再另一實(shí)施例是用于基片和用于第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體的封套；其中(a)各導(dǎo)體具有第一部分和第二部分；(b)各導(dǎo)體的第一部分接觸該基片的表面；(c)該封套包括用于各導(dǎo)體第二部分的獨(dú)立開孔；(d)用于該第一組導(dǎo)體的該構(gòu)件的每一個的第二部分的開孔一起限定第一平面，以及(e)用于該第二組導(dǎo)體的該構(gòu)件的每一個的第二部分的開孔一起限定第二平面，該第二平面分離于并大致平行于該第一平面。


圖1顯示基片上的傳感器元件的示意性布置。
圖2A為導(dǎo)體的透視圖。
圖2B為部分導(dǎo)體和與導(dǎo)體接觸的基片的透視圖。
圖3A為導(dǎo)體的透視圖。
圖3B為部分導(dǎo)體和與導(dǎo)體接觸的基片的透視圖。
圖4A為導(dǎo)體的透視圖。
圖4B為部分導(dǎo)體和與導(dǎo)體接觸的基片的透視圖。
圖5為導(dǎo)體和與導(dǎo)體接觸的基片的側(cè)視圖。
圖6顯示直線排列的基片、導(dǎo)體和用于導(dǎo)體的封套，通過直線排線，導(dǎo)體可接觸基片且導(dǎo)體可被插入封套。
圖7顯示用于帶有在其中插入基片的導(dǎo)體的封套，并有部分導(dǎo)體從封套中突出。
圖8顯示用于帶有在其中插入基片的導(dǎo)體的封套，并有部分導(dǎo)體從封套中突出。
圖9為用于導(dǎo)體的封套的側(cè)視圖。
詳細(xì)說明本發(fā)明的一個實(shí)施例是氣敏設(shè)備，其對分析例如那些包含在內(nèi)燃機(jī)排氣中的氣體混合物是有用的，其中設(shè)備可包含多個傳感器元件。傳感器元件可安裝在基片上，例如用于探測包含在混合物內(nèi)的特定氣體并據(jù)此產(chǎn)生信號的單一體或多層迭片。單一體的基片由例如氧化鋁或氧化鋯的材料制造，作為一個固體塊而不是通過建造多個離散層而制造。相反，多層迭片是通過熱和壓力處理粘接在一起的多個層的組裝而制造。基片通常是平面形狀使得它的橫截面從基片的最大尺寸方向看形成長方形，長方形一個維度的長度以500％或更多超過其它維度的長度。基片可具有其它形狀，但使得它的橫截面形成長方形，長方形的一個維度的長度以少于500％超過其它維度的長度，或橫截面可具有梯形、圓形或橢圓形。
例如上面描述的基片還可與本發(fā)明導(dǎo)電設(shè)備或本發(fā)明封套結(jié)合起來利用。
在本發(fā)明設(shè)備中，傳感器元件可位于基片的一個或多個表面上。特別在多層迭片的情況下，傳感器元件可位于兩個或更多表面上。在各種層組裝為組成基片的最終的、處理好的迭片前，用作傳感器元件的材料可沉積在“綠色”陶瓷帶的不同層上。上面設(shè)置傳感器元件的層變成基片的表面。
電極可被沉積在與傳感器元件相同的層，或可被沉積在基片內(nèi)部并因此不成為表面的層上。電極可因此位于基片表面的一個、兩個或更多個之上，或不在表面上。此外，當(dāng)傳感器元件可位于基片的一個、兩個或更多個表面上時，可有4個或更多、6個或更多、8個或更多或者10個或更多有傳感器元件在基片的一個、兩個或更多表面上。基片可因此總共包含4個或更多、6個或更多、8個或更多、10個或更多或者12個或更多的傳感器元件。
在氣敏設(shè)備內(nèi)，使用多個氣體傳感器元件，而且它們可組成一排個別電響應(yīng)的固體狀態(tài)傳感器元件，其相對于氣體輸入和輸出裝置安裝，使得氣體混合物的輸入流大致同時地在所有的氣體傳感器元件上通過。優(yōu)選但不要求提供至少一個傳感器元件，以用于對混合物中個別氣體的每一個進(jìn)行分析。但如上所提到的，還提供另外的傳感器元件來交叉校驗(yàn)由個別元件對超過一種氣體的靈敏度所產(chǎn)生的信號，這可能需要大量的傳感器元件。設(shè)備還可包括用于加熱基片的加熱器，例如安裝在基片上或基片內(nèi)的加熱板或加熱線。加熱器通過連接到加熱板或加熱線的電壓電源提供能量。
傳感器元件里的電導(dǎo)率變化由帶有吸附氣體種類的傳感器元件的固體表面的電化學(xué)相互作用引起。傳感器元件可以由例如由金屬氧化物半導(dǎo)體制成。由氣體和傳感器表面的相互作用而引起的電信號引出作為輸出，并用分析器處理以探測混合物里各種氣態(tài)成分的存在或濃度。那些確定或計算通過查表或通過算法控制計算器功能，或更復(fù)雜的重疊合法(deconvolution)、模式識別(patternrecognition)或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(neuralnetwork)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
通過布置大量的傳感器元件在基片的一個或多個表面上，通過復(fù)用脈沖和信號輸入和輸出線，通過提供緊湊的傳導(dǎo)設(shè)備，并通過提供共同的放大器單元和分析器單元，在氣體混合物內(nèi)不同氣體成分的分析可能以合適的小傳感器裝置作出。
本發(fā)明設(shè)備的小尺寸允許小尺寸的傳感器裝置足夠緊密地放置到氣體產(chǎn)生源，在氣體產(chǎn)生源氣體混合物的成分在產(chǎn)生的時間和到達(dá)氣體傳感器裝置之間沒有重大的變化。本發(fā)明的任何設(shè)備或封套可穿過直徑不超過約100mm的圓，優(yōu)選地不超過約50mm，更優(yōu)選地不超過約25mm，且最優(yōu)選地不超過約18mm，使它們適合使用在小尺寸氣體傳感器裝置內(nèi)。
本發(fā)明設(shè)備內(nèi)大量的傳感器元件通過傳感器元件和電極的復(fù)用、節(jié)省空間的布置而容納，且通過電極，脈沖和信號流入傳感器元件并從傳感器元件流出。傳感器元件可由化學(xué)/電子活性材料制成，如下所述，而且可被置于基片的一個或多個表面上。電極可由金屬制成，例如金、鉑或鈀或者兩個或多個其中的混合物，且可被置于基片上或基片內(nèi)。基片表面上的傳感器元件和電極可通過如下面所述的各種打印技術(shù)中的任意一種而貼附。通過提供“綠色”層、陶瓷帶，其中的一個或多個包含有電極，并將層層壓在一起來形成多層迭片，從而將電極放置在基片內(nèi)。
氣敏設(shè)備內(nèi)傳感器元件、電極和導(dǎo)體的節(jié)省空間的布置的一個特定實(shí)施例如圖1所示。在基片4上提供多個傳感器元件2。多個電極6將各種傳感器元件2與接觸終端8連接。此處因?yàn)閺?fù)用，示出了電極的相互交叉，相互交叉由在跨交(crossover)之間里的絕緣層實(shí)現(xiàn)。
電極可用于使電路穿過各傳感器元件能夠完成。接觸終端8與導(dǎo)體10接觸使電脈沖能傳到各種傳感器元件2，且從各種傳感器元件2接收信號。信號發(fā)送到微處理器，用于如下面描述的進(jìn)行處理。在圖1的實(shí)施例，可見具有12個傳感器元件和7個導(dǎo)體，且導(dǎo)體數(shù)量對傳感器元件數(shù)量的比值為7/12，且在此實(shí)施例中比值因此不大于約0.585。
本發(fā)明氣敏設(shè)備的另一實(shí)施例顯示在圖2A和2B中，其中用于在圖1中顯示的特征的相同編號在那些還顯示在圖2A或2B中的相同特征處還繼續(xù)使用。在圖2A和2B中，基片4包含多個傳感器元件(未示出)，且包含需要連接那些傳感器元件到接觸終端(未示出)的電極(未示出)。導(dǎo)體12包含多個傳導(dǎo)構(gòu)件14，且傳導(dǎo)構(gòu)件14接觸基片4上的接觸終端。第一傳導(dǎo)構(gòu)件16接觸基片的第一表面18，第二傳導(dǎo)構(gòu)件20接觸基片的第二表面22，且第一和第二傳導(dǎo)構(gòu)件16、20附接到共同的支撐構(gòu)件24。此外，所有傳導(dǎo)構(gòu)件14可附接到共同的支撐構(gòu)件24。在圖2B中，僅顯示了部分共同的支撐構(gòu)件，且該部分以陰影形式顯示以允許以傳導(dǎo)構(gòu)件接觸基片的方式更好地觀察。附接到共同支撐構(gòu)件的各種傳導(dǎo)構(gòu)件的各自部分以陰影形式顯示用于同樣的目的。
共同的支撐構(gòu)件24在圖3A更好地顯示，其中顯示在圖2A和2B中的用于特征的相同編號在那些還顯示在圖3A或3B中的相同特征處還繼續(xù)使用。在圖3A和3B中，可見不僅第一傳導(dǎo)構(gòu)件16和第二傳導(dǎo)構(gòu)件20，而且所有傳導(dǎo)構(gòu)件14都附接到共同的支撐構(gòu)件24。如在圖2B中，在圖3B中，僅顯示了部分共同的支撐構(gòu)件，且該部分以陰影形式顯示以允許以傳導(dǎo)構(gòu)件接觸基片的方式更好地觀察。附接到共同支撐構(gòu)件的各種傳導(dǎo)構(gòu)件的各自部分以陰影形式顯示用于同樣的目的。
再參照圖2B，在基片4的第一表面18，或同時在第一表面18和第二表面22，可以說通過多個傳導(dǎo)構(gòu)件14而被接觸。第一表面18可比第二表面22由更多的傳導(dǎo)構(gòu)件14接觸，且第一表面18可由至少四個傳導(dǎo)構(gòu)件14接觸。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，導(dǎo)體12用作導(dǎo)電設(shè)備，且其中進(jìn)一步的視圖顯示在圖4A和4B中。在圖4A和4B中顯示的設(shè)備的各種特征可能會或可能不會都存在于本發(fā)明導(dǎo)電設(shè)備的各實(shí)施例中。在圖4A和4B中，設(shè)備30具有第一組導(dǎo)體32、第二組導(dǎo)體34、和第三組導(dǎo)體36。各組導(dǎo)體接觸包含電極(未示出)的基片38。
第一組導(dǎo)體32的第一部分40，和第二組導(dǎo)體34的第一部分42，各自鄰近或接近基片38的第一表面44。第三組導(dǎo)體36的第一部分46鄰近于基片38的第二表面48。基片38承載于在第一組導(dǎo)體32和第二組導(dǎo)體34的第一部分40、42，與第三組導(dǎo)體36的第一部分46之間。為促進(jìn)導(dǎo)體的功能，如果想要的話，各組導(dǎo)體的第一部分可以附接到共同的支撐構(gòu)件50，但共同的支撐構(gòu)件50是不需要的。如在圖2B和3B中，在圖4B中，僅顯示了部分共同的支撐構(gòu)件，且該部分以陰影形式顯示以允許以傳導(dǎo)構(gòu)件接觸基片的方式更好地觀察。附接到共同支撐構(gòu)件的各種傳導(dǎo)構(gòu)件的各自部分以陰影形式顯示用于同樣的目的。
第一組導(dǎo)體32的第二部分52，第二組導(dǎo)體34的第二部分54，及第三組導(dǎo)體36的第二部分56從基片38移開或遠(yuǎn)離基片38。導(dǎo)體的這些第二部分中的每一個一般連接到電源。各組導(dǎo)體的第二部分52、54、56的另一視圖顯示在圖5中。
再參見圖4A和4B，在導(dǎo)電設(shè)備的一個實(shí)施例中，第一組導(dǎo)體32的構(gòu)件的每一個的第一部分40和第二組導(dǎo)體34的構(gòu)件的每一個的第一部分42一起限定第一平面58。第一組導(dǎo)體32的構(gòu)件的每一個的第二部分52一起限定第二平面60，第二平面60分離于并大致平行于第一平面。第二組導(dǎo)體34的構(gòu)件的每一個的第二部分54一起限定第三平面62，第三平面62分離于并大致平行于第一平面和第二平面中的任何一個或多個或者全部。基片38限定第四平面64，第四平面64分離于并大致平行于第一平面、第二平面和第三平面中的任何一個或多個或者全部。
第三組導(dǎo)體36的構(gòu)件的每一個的第一部分46一起限定第五平面66，第五平面66分離于并大致平行于第一平面、第二平面、第三平面和第四平面中的任何一個或多個或者全部。第三組導(dǎo)體36的構(gòu)件的每一個的第二部分56一起限定第六平面68，第六平面68分離于并大致平行于第一平面、第二平面、第三平面、第四平面和第五平面中的任何一個或多個或者全部。
如本文中所提及的平面在空間上為想象形式，通常想象為與一張紙類似的長方形，其由處于其內(nèi)的點(diǎn)和線的集合所限定。具有至少一個要穿過的平面，且此平面由此包括在下列中的每一個內(nèi)的點(diǎn)和線的某些基片4、第一組導(dǎo)體32的第一部分40、第二組導(dǎo)體34的第一部分42、第三組導(dǎo)體36的第一部分46、第一組導(dǎo)體32的第二部分52、第二組導(dǎo)體34的第二部分54、及第三組導(dǎo)體36的第二部分56。
本發(fā)明設(shè)備內(nèi)大致平行的兩個平面的條件在下列情況下滿足，如果它們相交，則當(dāng)相交的位置在從設(shè)備的最靠近的邊緣或表面移開距離為設(shè)備最大尺寸的直線大小的至少約150％時；優(yōu)選地至少約300％的最大尺寸；且更優(yōu)選地至少約500％的最大尺寸。
第一組導(dǎo)體32和第二組導(dǎo)體34的各構(gòu)件的橋接部分70一起限定第七平面(未示出)，第七平面與第一平面、第二平面、第三平面、第四平面、第五平面和第六平面中的任何一個或多個或者全部相交。
第一組導(dǎo)體32的構(gòu)件可位于第二組導(dǎo)體34的構(gòu)件之間，且第二組導(dǎo)體34的構(gòu)件可位于第一組導(dǎo)體32的構(gòu)件之間。第一組導(dǎo)體32可具有比第二組34或第三組36導(dǎo)體更多的導(dǎo)體，且在圖4A和4B的具體實(shí)施例中，可見第一組導(dǎo)體32可具有的導(dǎo)體數(shù)量為第三組導(dǎo)體36的兩倍。但導(dǎo)電設(shè)備不限于任何特定的導(dǎo)體數(shù)量。
在導(dǎo)電設(shè)備的具體實(shí)施例中，在圖4B中所顯示的平面的各種不同的組可由如后面闡述的它們的相互關(guān)系所描述。在一個實(shí)施例中，例如，(a)第一組導(dǎo)體32和第二組導(dǎo)體34的構(gòu)件中的每一個的第一部分40、42一起限定第一平面(例如在圖4B中的第一平面58)，(b)第一組導(dǎo)體32的構(gòu)件中的每一個的第二部分52一起限定第二平面(例如在圖4B中的第二平面60)，該第二平面分離于并大致平行于第一平面，且(c)第三組導(dǎo)體36的構(gòu)件中的每一個的第一部分46一起限定第三平面(例如在圖4B中的第五平面66)，該第五平面分離于并大致平行于第一平面和第二平面。
但在導(dǎo)電設(shè)備的另一實(shí)施例中，(a)基片38限定第一平面(例如在圖4B中的第四平面64)，(b)第一組導(dǎo)體32的構(gòu)件中的每一個的一部分一起限定第二平面(例如在圖4B中的第二平面60)，該第二平面分離于并大致平行于第一平面，且(c)第二組導(dǎo)體34的構(gòu)件中的每一個的一部分一起限定第三平面(例如在圖4B中的第三平面62)，該第三平面分離于并大致平行于第一平面和第二平面。
但在導(dǎo)電設(shè)備的進(jìn)一步的實(shí)施例中，(a)第一組導(dǎo)體32和第二組導(dǎo)體34的各構(gòu)件的第一部分40、42鄰近于基片表面，(b)第一組導(dǎo)體32的構(gòu)件中的每一個的第二部分52一起限定第一平面(例如在圖4B中的第二平面60)，(c)第二組導(dǎo)體34的構(gòu)件中的每一個的第二部分54一起限定第二平面(例如在圖4B中的第三平面62)，該平面分離于并大致平行于第一平面，且(d)第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體32、34的各構(gòu)件的第一部分40、42附接到共同的支撐構(gòu)件50。
但在導(dǎo)電設(shè)備的再另一實(shí)施例中，在導(dǎo)電設(shè)備的進(jìn)一步的實(shí)施例中，(a)第一組導(dǎo)體32的各構(gòu)件的第一部分40接觸基片38的第一表面44，(b)第三組導(dǎo)體36的各構(gòu)件的第一部分46接觸基片38的第二表面48，(c)第一組導(dǎo)體32和第三組導(dǎo)體36的各構(gòu)件的第二部分52、56連接到電源，且(d)第一組導(dǎo)體32和第三組導(dǎo)體36的各構(gòu)件的第一部分40、46附接到共同的支撐構(gòu)件50。
在上面描述的導(dǎo)電設(shè)備的各種實(shí)施例中，導(dǎo)體的設(shè)置使得它們的各種組限定相互分離并大致平行的平面，這種設(shè)置是所希望的，因?yàn)樵谟糜趯?dǎo)電設(shè)備的緊湊、節(jié)省空間的設(shè)計中是有用的。當(dāng)導(dǎo)電設(shè)備用作氣體傳感器裝置中的部件時，可獲得相應(yīng)的好處，即氣體傳感器裝置也可基于緊湊、節(jié)省空間的設(shè)計。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是用于如顯示的和上面描述的導(dǎo)電設(shè)備的封套。但本發(fā)明的封套可以用來封入其它類型的導(dǎo)電設(shè)備。如在圖6中所示，基片80和多個傳導(dǎo)構(gòu)件82可被插入封套84。各傳導(dǎo)構(gòu)件82可具有第一部分86，其接觸基片80的表面，還具有一般連接到電源的第二部分88。
在多個傳導(dǎo)構(gòu)件82中可能有不同組的傳導(dǎo)構(gòu)件。例如，第一組傳導(dǎo)構(gòu)件90的第一部分86，和第二組傳導(dǎo)構(gòu)件92的第一部分86，可接觸基片80的第一表面94，且第三組傳導(dǎo)構(gòu)件96的第一部分87可接觸基片80的第二表面98。如果需要，各組傳導(dǎo)構(gòu)件的第一部分可附接到共同的支撐構(gòu)件99。
基片80承載于各種傳導(dǎo)構(gòu)件82的每一個的第一部分86、87之間。帶有如前述承載的基片80的傳導(dǎo)構(gòu)件82，容納在封套84的成形開孔100內(nèi)。成形開孔100通過減小從入口向內(nèi)朝其后端移動的尺寸而變窄。如在圖9中所示。成形開孔100將各傳導(dǎo)構(gòu)件的第一部分86、87壓到與基片80的表面接觸，因?yàn)閭鲗?dǎo)構(gòu)件由具有展延性的材料例如銅制成，而且傳導(dǎo)構(gòu)件82和基片80進(jìn)入成形開孔100的插入要求壓配合。在成形開孔100內(nèi)，傳導(dǎo)構(gòu)件例如第一組傳導(dǎo)構(gòu)件90和第二組傳導(dǎo)構(gòu)件92壓入與基片80的第一表面94接觸，且傳導(dǎo)構(gòu)件例如第三組傳導(dǎo)構(gòu)件96壓入與基片80的第二表面98接觸。如果傳導(dǎo)構(gòu)件的第一部分附接到共同的支撐構(gòu)件，共同的支撐構(gòu)件還將要容納于成形開孔內(nèi)。
圖7顯示穿過在封套84的前面102上的成形開孔100的開口而插入成形開孔100，并從其中突出的基片80。僅部分在此視圖中可見的傳導(dǎo)構(gòu)件82為所見的從封套84的后端突出的傳導(dǎo)構(gòu)件82的第二部分。傳導(dǎo)構(gòu)件82的第二部分88的突出的更好的視圖可在圖8中看見，其中傳導(dǎo)構(gòu)件82的第二部分88可見從封套84的后端104突出。
封套84內(nèi)的獨(dú)立開孔108提供用于各傳導(dǎo)構(gòu)件的第二部分88，不管它可能在哪一組傳導(dǎo)構(gòu)件內(nèi)。用于傳導(dǎo)構(gòu)件的這些第二部分的開孔在圖9的側(cè)視圖中以陰影形式可見。用于第一組傳導(dǎo)構(gòu)件90的構(gòu)件的每一個的第二部分88的開孔108一起限定第一平面，且用于第二組傳導(dǎo)構(gòu)件92的構(gòu)件的每一個的第二部分88的開孔112一起限定第二平面，該第二平面分離于并大致平行于第一平面。基片80限定第三平面，該第三平面分離于并大致平行于第一平面和第二平面中的每一個。
用于第三組傳導(dǎo)構(gòu)件96的構(gòu)件中的每一個的第二部分88的開孔116一起限定第四平面，該第四平面分離于并大致平行于第一平面、第二平面和第三平面中的任何一個或多個或全部。
平面由想象線限定，想象線會與組中傳導(dǎo)構(gòu)件的每一個的結(jié)構(gòu)的位置相符。如本文中所提及的平面在空間上為想象形式，通常想象為與一張紙類似的長方形，其由處于其內(nèi)的點(diǎn)和線的集合所限定。具有至少一個要穿過的平面，且此平面由此包括處于下列中的每一個內(nèi)的點(diǎn)和線的某些基片80、開孔100、開孔108、開孔112和開孔116。
本發(fā)明在封套內(nèi)大致平行的兩個平面的條件在下列情況下滿足，如果它們相交，則當(dāng)相交的位置在從封套的最靠近的邊緣或表面移開距離為封套最大尺寸的直線大小的至少約150％時；優(yōu)選地至少約300％的最大尺寸；且更優(yōu)選地至少約500％的最大尺寸。
封套可由可鑄造的、絕緣的材料例如陶瓷制成。
本發(fā)明設(shè)備、方法及其使用的其它描述，可在2001年10月15日提交的美國申請序列號09/977,791，和在2002年4月5日提交的美國申請序列號10/117,472中找到，其中的每一個全部插入作為本文的一部分用于所有的目的。
權(quán)利要求
1.一種氣敏設(shè)備，包括(a)傳感器元件，(b)以及提供電流給傳感器元件的導(dǎo)體，其中導(dǎo)體數(shù)量對傳感器元件數(shù)量的比值不大于約0.585。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于包括至少四個傳感器元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于包括至少六個傳感器元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于包括至少八個傳感器元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于具有多個表面，其中，傳感器元件位于所述表面的超過一個上。
6.一種氣敏設(shè)備，包括(a)包括多個傳感器元件的基片，和(b)包括多個傳導(dǎo)構(gòu)件的導(dǎo)體；其中(i)第一傳導(dǎo)構(gòu)件接觸所述基片的第一表面，(ii)第二傳導(dǎo)構(gòu)件接觸所述基片的第二表面，以及(iii)所述第一傳導(dǎo)構(gòu)件和第二傳導(dǎo)構(gòu)件附接到共同的支撐構(gòu)件上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于所述第一表面由多個傳導(dǎo)構(gòu)件接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于所述第二表面由多個傳導(dǎo)構(gòu)件接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于所有的傳導(dǎo)構(gòu)件附接到所述共同的支撐構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于所述第一表面比所述第二表面由更多的傳導(dǎo)構(gòu)件接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于所述第一表面由至少四個傳導(dǎo)構(gòu)件接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于所述基片為單一體。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于所述基片為多層迭片。
14.一種氣體傳感器裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣敏設(shè)備。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的氣體傳感器裝置，其特征在于其為機(jī)動車輛里的部件。
16.一種導(dǎo)電設(shè)備，包括接觸包含電極的基片的第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體，其中(a)所述第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體的構(gòu)件的每一個的第一部分鄰近于所述基片的第一表面，并一起限定第一平面，(b)所述第一組導(dǎo)體的構(gòu)件的每一個的第二部分一起限定第二平面，所述第二平面分離于并大致平行于所述第一平面，以及(c)所述第二組導(dǎo)體的構(gòu)件的每一個的第二部分一起限定第三平面，所述第三平面分離于并大致平行于所述第一平面和第二平面。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于所述基片限定第四平面，所述第四平面分離于并大致平行于所述第一、第二和第三平面中的一個或多個。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于進(jìn)一步包括第三組導(dǎo)體，其中所述第三組導(dǎo)體的所有構(gòu)件鄰近于所述基片的第二表面。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于所述基片限定第四平面；且其中所述第三組導(dǎo)體的所述構(gòu)件的每一個的第一部分一起限定第五平面，所述第五平面分離于并大致平行于所述第一平面、第二平面、第三平面和第四平面中的一個或多個。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于所述第三組導(dǎo)體的所述構(gòu)件的每一個的第二部分一起限定第六平面，所述第六平面分離于并大致平行于所述第一平面、第二平面、第三平面、第四平面和第五平面中的一個或多個。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于所述第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體的各構(gòu)件的一部分一起限定平面，該平面與所述第一平面、第二平面和第三平面中的一個或多個相交。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于限定所述第二平面的所述第一組導(dǎo)體的所述構(gòu)件的所述部分連接到電源。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于限定所述第三平面的所述第二組導(dǎo)體的所述構(gòu)件的所述部分連接到電源。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于所述第一組導(dǎo)體的構(gòu)件位于所述第二組導(dǎo)體的構(gòu)件之間。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于所述第一組導(dǎo)體比所述第二組導(dǎo)體或第三組導(dǎo)體具有更多的導(dǎo)體。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于所述第一組導(dǎo)體具有兩倍于所述第三組導(dǎo)體的導(dǎo)體。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于所述基片為單一基片。
28.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于所述基片為多層迭片。
29.一種導(dǎo)電設(shè)備，包括第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體；其中(a)各組導(dǎo)體接觸基片的表面，(b)所述第一組導(dǎo)體的各構(gòu)件的第一部分接觸所述基片的第一表面，(c)所述第二組導(dǎo)體的各構(gòu)件的第一部分接觸所述基片的第二表面，(d)所述第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體的各構(gòu)件的第二部分連接到電源，以及(e)所述第一組導(dǎo)體和第二組導(dǎo)體的各構(gòu)件的所述第一部分附接到共同的支撐構(gòu)件。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其特征在于進(jìn)一步包括第三組導(dǎo)體，所述第三組導(dǎo)體的每一個的第一部分接觸所述基片的所述第一表面。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其特征在于所述第一組導(dǎo)體的所述構(gòu)件的每一個的所述第二部分一起限定第一平面，且所述第三組導(dǎo)體的所述構(gòu)件的每一個的第二部分一起限定第二平面，所述第二平面分離于并大致平行于所述第一平面。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其特征在于所述第一組導(dǎo)體比所述第二組導(dǎo)體或所述第三組導(dǎo)體具有更多的導(dǎo)體。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其特征在于所述第一組導(dǎo)體具有兩倍于所述第二組導(dǎo)體的導(dǎo)體。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其特征在于所述基片為單一基片。
35.根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其特征在于所述基片為多層迭片。
36.一種氣體傳感器裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求29所述的導(dǎo)電設(shè)備。
37.根據(jù)權(quán)利要求29所述的氣體傳感器裝置，其特征在于其為機(jī)動車輛內(nèi)的部件。
全文摘要
本發(fā)明所公開的是在氣敏設(shè)備內(nèi)用于傳感器元件、電極和導(dǎo)體及由此的封套的節(jié)省空間的布置。
文檔編號G01N33/00GK101076722SQ200580042102
公開日2007年11月21日 申請日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者P·A·莫里斯, A·沃爾克, P·布思, D·R·墨菲 申請人:納幕爾杜邦公司