一种片式宽域汽车氧传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种片式宽域汽车氧传感器及其制备方法，该传感器包括保护层、信号层、空气参比通道层以及加热层由上至下依次叠合后烧结而成；所述信号层包括内反应电极A和内反应电极B，内反应电极A与内反应电极B的头部相连，形成一整体内反应电极，且在第五层流延基片的上表面设置带有气孔的蜂窝状结构的扩散障碍层；所述加热层中加热电极的上表面与下表面分别设置两上加热电极绝缘层与两下加热电极绝缘层；制备方法包括制备多种流延浆料、流延成型、去边分切、冲孔、印刷、填充、叠合、真空封塑、温等静压、分切和烧结。本发明专利技术的优点在于：本发明专利技术的氧传感器性能更稳定，生产一致性更好。

Chip wide area automobile oxygen sensor and preparation method thereof

The invention relates to a chip wide domain oxygen sensor and a preparation method thereof, the sensor includes a protective layer, a reference channel signal layer, the air layer and a heating layer laminated sequentially from top to bottom after sintering; the signal layer comprises an inner electrode A and electrode reaction in the reaction of B, A and reaction in the electrode reaction the head of the B electrode is connected to form a whole reaction in the electrode, and the diffusion barrier layer fifth formed on the surface of the casting substrate with hole honeycomb structure layer; the heating layer on the electrode surface and the lower surface are respectively arranged on the two heating electrode insulating layer and the two electrode heat insulating layer; the preparation method comprises the preparation of a variety of casting slurry, casting molding, cutting, punching, trimming, packing, printing, composite, vacuum sealed plastic warm isostatic pressing, cutting and sintering. The invention has the advantages that the oxygen sensor of the present invention has more stable performance and better production consistency.

【技术实现步骤摘要】
一种片式宽域汽车氧传感器及其制备方法
本专利技术属于汽车氧传感器
，特别涉及一种片式宽域汽车氧传感器及其制备方法。
技术介绍
稀薄燃烧技术可以提高燃油效率降低尾气污染物的排放，但稀燃烧容易造成发动机熄火，且混合不合理会产生过量的NOx化合物，导致环境污染，宽域氧传感器可以精确监测全范围汽车尾气中的准确氧含量，来反应发动机运行状况，然后发动机电脑才能根据其实时状况进行调整，从而提高燃烧效率、降低污染排放量和检测三元催化运行状况。宽域型氧传感器的核心部件是其敏感芯片，其一般是由加热电极、氧泵外电极、氧泵内电极和参比电极组成，是通过多层印刷电路的五层致密氧化锆（ZrO2）质的基片叠合而成，该芯片的制作方法是：通过流延成型方式制作氧化锆基片；对基片进行切片冲孔；把切好的基片进行多层丝网印刷，制作各个功能层；再把五层基片叠合分切，最后进行烧结、上釉等处理。片式宽域型氧传感器由于其特殊性，各流延基片的厚度、各功能层的设置及各流延基片和各功能层材质的选择等对氧化传感器的性能都有着重要的影响；因此在已知片式宽域型传感器结构的基础上对氧化传感器的结构、流延基片厚度进行优化，以便获得更好的性能参数是目前氧传感器行业的研究课题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种片式宽域汽车氧传感器，该结构的氧传感器通过增加各功能层中流延基片的层数及厚度、改单内反应电极为组合内反应电极及扩散障碍层结构的调整，进而使得该结构的氧传感器性能更稳定，生产一致性更好；还提供了该片式宽域汽车氧传感器的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种片式宽域汽车氧传感器，其创新点在于：所述传感器包括保护层、信号层、空气参比通道层以及加热层由上至下依次叠合后烧结而成；所述信号层包括由上至下依次叠合的第一层流延基片、第二层流延基片、第三层流延基片、第四层流延基片、第五层流延基片、第六层流延基片、第七层流延基片以及第八层流延基片，在第一层流延基片的上表面、第四层流延基片的下表面以及第八层流延基片的下表面分别设置一外反应电极、一内反应电极A和参比反应电极；在第五层流延基片的上表面设置扩散障碍层，且扩散阻碍层为带有气孔的蜂窝状结构；所述扩散障碍层的上表面还叠合一内反应电极B，内反应电极A与内反应电极B的头部相连；所述外反应电极的上表面与下表面分别设置一上外反应电极绝缘层与下外反应电极绝缘层，在外反应电极上的上外反应电极绝缘层上表面还叠合一保护层；所述内反应电极A的上表面与下表面分别设置一上内反应电极绝缘层与下内反应电极绝缘层；所述参比反应电极的上表面与下表面分别设置一上参比反应电极绝缘层与下参比反应电极绝缘层；且参比反应电极引线A的一端与参比反应电极连接，另一端由下至上依次贯穿第八层流延基片、第七层流延基片、第六层流延基片、第五层流延基片、第四层流延基片、第三层流延基片、第二层流延基片以及第一层流延基片后的参比反应电极导出孔与外反应电极相连，形成参比电极引出电极引脚；空气参比通道层包括由上至下依次叠合的第九层流延基片、第十层流延基片以及第十一层流延基片，第九层流延基片上表面设置有一端封闭的空气参比通道，形成参比通道层；所述加热层包括由上至下依次叠合的第十二层流延基片、第十三层流延基片、第十四层流延基片以及第十五层流延基片，在第十二层流延基片的上表面与第十五层流延基片的下表面分别设置有一加热电极和一加热电极引脚；所述加热电极的上表面与下表面分别设置两上加热电极绝缘层与两下加热电极绝缘层，所述加热电极与加热电极引脚通过一引线B相连，该引线B的一端与加热电极相连，另一端由上至下依次贯穿第十二层流延基片、第十三层流延基片、第十四层流延基片以及第十五层流延基片上的加热电极导出孔与加热电极引脚相连，在第十五层流延基片下表面与加热电极引脚上表面之间还设置有加热电极引脚绝缘层；其中，所述第一层流延基片至第十五层流延基片的材质均为氧化锆，厚度均为115um；外反应电极、内反应电极、内反应电极、参比反应电极采用多孔性催化能力强的铂电极；空气参比通道选用115um厚的炭黑流延膜带进行填充，烧结后挥发形成空腔；加热电极和加热电极引脚的材质选用铂浆料及对应的各绝缘层的材质选用与不同铂电极匹配的氧化铝。一种上述片式宽域汽车氧传感器的制备方法，其创新点在于：所述制备方法具体步骤如下：（1）制备多种流延浆料：以5mol氧化钇稳定氧化锆为主要粉体，加入溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，其中氧化锆粉体、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂的质量比为：1000:(300～500):(10～30):(50～80):(20～40)，通过球磨法制成稳定均匀的流延浆料；以碳粉为主要粉体，加入溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，其中碳粉、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂的质量比为：500:(300～500):(10～30):(50～80)：(30～40)，通过球磨法制成稳定均匀的流延浆料；以5mol氧化钇稳定氧化锆为主要粉体，以碳粉为造孔剂，加入溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，其中氧化锆粉体、碳粉、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂的质量比为：1000:（100～150）：(300～500):(10～30):(50～80):(20～40)，通过球磨法制成稳定均匀的流延浆料；（2）流延成型：各种流延浆料在流延机上进行流延烘干定型，烘干温度为40～80℃，分别获得厚度为115um的氧化锆流延生坯卷带和115um的炭黑流延膜带；（3）去边分切：将115um的氧化锆流延生坯卷带在自动裁片机上，裁成传感器上信号层的第一层流延基片、第二层流延基片、第三层流延基片、第四层流延基片、第五层流延基片、第六层流延基片、第七层流延基片和第八层流延基片，空气参比通道层的第九层流延基片、第十层流延基片和第十一层流延基片，加热层的第十二层流延基片、第十三层流延基片、第十四层流延基片和第十五层流延基片；将115um的炭黑流延膜带在自动裁片机上，裁成传感器上空气参比通道层空气参比通道内的挥发片；（4）冲孔：在裁好的第一层流延基片、第二层流延基片、第三层流延基片、第四层流延基片、第五层流延基片、第六层流延基片、第七层流延基片和第八层流延基片上冲出参比反应电极导出孔；在第九层流延基片上冲出空气参比通道；在第十二层流延基片、第十三层流延基片、第十四层流延基片和第十五层流延基片上冲出加热电极导出孔；（5）丝网印刷：在第一层流延基片上表面印刷氧化铝浆料,形成下外反应电极绝缘层，然后在下外反应电极绝缘层上表面印刷Pt电极浆料，形成外反应电极，再在外反应电极上表面印刷氧化铝浆料，形成上外反应电极绝缘层，最后在上外反应电极绝缘层印刷外电极保护层；在第四层流延基片的下表面印刷氧化铝浆料,形成上内反应电极绝缘层，然后在上内反应电极绝缘层下表面印刷Pt电极浆料，形成内反应电极A，最后在内反应电极A下表面印刷氧化铝浆料，形成下内反应电极绝缘层；在第五层流延基片的上表面印刷带有气孔的蜂窝状结构的扩散阻碍层，再在扩散阻碍层的上表面印刷Pt电极浆料，形成内反应电极B；在第八层流延基片的下表面印刷氧化铝浆料,形成上参比反应电极绝缘层，然后在上参比反应电极绝缘层下表面印刷Pt电极浆料，形成参比反应电极，最后在参比反应电极下表面印刷氧化铝浆料，形成下参比反应电极绝缘层；在第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种片式宽域汽车氧传感器，其特征在于：所述传感器包括保护层、信号层、空气参比通道层以及加热层由上至下依次叠合后烧结而成；所述信号层包括由上至下依次叠合的第一层流延基片、第二层流延基片、第三层流延基片、第四层流延基片、第五层流延基片、第六层流延基片、第七层流延基片以及第八层流延基片，在第一层流延基片的上表面、第四层流延基片的下表面以及第八层流延基片的下表面分别设置一外反应电极、一内反应电极A和参比反应电极；在第五层流延基片的上表面设置扩散障碍层，且扩散阻碍层为带有气孔的蜂窝状结构；所述扩散障碍层的上表面还叠合一内反应电极B，内反应电极A与内反应电极B的头部相连；所述外反应电极的上表面与下表面分别设置一上外反应电极绝缘层与下外反应电极绝缘层，在外反应电极上的上外反应电极绝缘层上表面还叠合一保护层；所述内反应电极A的上表面与下表面分别设置一上内反应电极绝缘层与下内反应电极绝缘层；所述参比反应电极的上表面与下表面分别设置一上参比反应电极绝缘层与下参比反应电极绝缘层；且参比反应电极引线A的一端与参比反应电极连接，另一端由下至上依次贯穿第八层流延基片、第七层流延基片、第六层流延基片、第五层流延基片、第四层流延基片、第三层流延基片、第二层流延基片以及第一层流延基片后的参比反应电极导出孔与外反应电极相连，形成参比电极引出电极引脚；空气参比通道层包括由上至下依次叠合的第九层流延基片、第十层流延基片以及第十一层流延基片，第九层流延基片上表面设置有一端封闭的空气参比通道，形成参比通道层；所述加热层包括由上至下依次叠合的第十二层流延基片、第十三层流延基片、第十四层流延基片以及第十五层流延基片，在第十二层流延基片的上表面与第十五层流延基片的下表面分别设置有一加热电极和一加热电极引脚；所述加热电极的上表面与下表面分别设置两上加热电极绝缘层与两下加热电极绝缘层，所述加热电极与加热电极引脚通过一引线B相连，该引线B的一端与加热电极相连，另一端由上至下依次贯穿第十二层流延基片、第十三层流延基片、第十四层流延基片以及第十五层流延基片上的加热电极导出孔与加热电极引脚相连，在第十五层流延基片下表面与加热电极引脚上表面之间还设置有加热电极引脚绝缘层；其中，所述第一层流延基片至第十五层流延基片的材质均为氧化锆，厚度均为115um；外反应电极、内反应电极、内反应电极、参比反应电极采用多孔性催化能力强的铂电极；空气参比通道选用115 um厚的炭黑流延膜带进行填充，烧结后挥发形成空腔；加热电极和加热电极引脚的材质选用铂浆料及对应的各绝缘层的材质选用与不同铂电极匹配的氧化铝。...

【技术特征摘要】
1.一种片式宽域汽车氧传感器，其特征在于：所述传感器包括保护层、信号层、空气参比通道层以及加热层由上至下依次叠合后烧结而成；所述信号层包括由上至下依次叠合的第一层流延基片、第二层流延基片、第三层流延基片、第四层流延基片、第五层流延基片、第六层流延基片、第七层流延基片以及第八层流延基片，在第一层流延基片的上表面、第四层流延基片的下表面以及第八层流延基片的下表面分别设置一外反应电极、一内反应电极A和参比反应电极；在第五层流延基片的上表面设置扩散障碍层，且扩散阻碍层为带有气孔的蜂窝状结构；所述扩散障碍层的上表面还叠合一内反应电极B，内反应电极A与内反应电极B的头部相连；所述外反应电极的上表面与下表面分别设置一上外反应电极绝缘层与下外反应电极绝缘层，在外反应电极上的上外反应电极绝缘层上表面还叠合一保护层；所述内反应电极A的上表面与下表面分别设置一上内反应电极绝缘层与下内反应电极绝缘层；所述参比反应电极的上表面与下表面分别设置一上参比反应电极绝缘层与下参比反应电极绝缘层；且参比反应电极引线A的一端与参比反应电极连接，另一端由下至上依次贯穿第八层流延基片、第七层流延基片、第六层流延基片、第五层流延基片、第四层流延基片、第三层流延基片、第二层流延基片以及第一层流延基片后的参比反应电极导出孔与外反应电极相连，形成参比电极引出电极引脚；空气参比通道层包括由上至下依次叠合的第九层流延基片、第十层流延基片以及第十一层流延基片，第九层流延基片上表面设置有一端封闭的空气参比通道，形成参比通道层；所述加热层包括由上至下依次叠合的第十二层流延基片、第十三层流延基片、第十四层流延基片以及第十五层流延基片，在第十二层流延基片的上表面与第十五层流延基片的下表面分别设置有一加热电极和一加热电极引脚；所述加热电极的上表面与下表面分别设置两上加热电极绝缘层与两下加热电极绝缘层，所述加热电极与加热电极引脚通过一引线B相连，该引线B的一端与加热电极相连，另一端由上至下依次贯穿第十二层流延基片、第十三层流延基片、第十四层流延基片以及第十五层流延基片上的加热电极导出孔与加热电极引脚相连，在第十五层流延基片下表面与加热电极引脚上表面之间还设置有加热电极引脚绝缘层；其中，所述第一层流延基片至第十五层流延基片的材质均为氧化锆，厚度均为115um；外反应电极、内反应电极、内反应电极、参比反应电极采用多孔性催化能力强的铂电极；空气参比通道选用115um厚的炭黑流延膜带进行填充，烧结后挥发形成空腔；加热电极和加热电极引脚的材质选用铂浆料及对应的各绝缘层的材质选用与不同铂电极匹配的氧化铝。2.一种权利要求1所述片式宽域汽车氧传感器的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体步骤如下：（1）制备多种流延浆料：以5mol氧化钇稳定氧化锆为主要粉体，加入溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，其中氧化锆粉体、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂的质量比为：1000:(300～500):(10～30):(50～80):(20～40)，通过球磨法制成稳定均匀的流延浆料；以碳粉为主要粉体，加入溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，其中碳粉、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂的质量比为：500:(300～500):(10～30):(50～80)：(30～40)，通过球磨法制成稳定均匀的流延浆料；以5mol氧化钇稳定氧化锆为主要粉体，以碳粉为造孔剂，加入溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，其中氧化锆粉体、碳粉、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂的质量比为：1000:（100～150）：(300～500):(10～30):(50～80):(20～40)，通过球磨法制成稳定均匀的流延浆料；（2）...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海琴，陈圣龙，韩旭，
申请(专利权)人：莱鼎电子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32