一种新型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新型片式宽域汽车氧传感器，该传感器包括保护层、信号层以及加热层由上至下依次叠合后烧结而成；所述信号层包括依次层叠的五层流延基片，在第三层流延基片的下表面平行设置有一内反应电极和一参比反应电极，且内反应电极和参比反应电极处于同一水平面上，在内反应电极及参比反应电极的上表面与下表面分别设置覆盖两反应电极反应腔的上反应电极绝缘层和下反应电极绝缘层；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、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通过增加各功能层中流延基片的层数、改层叠设置的内反应电极和参比反应电极为同一水平面设置，进而使得该结构的氧传感器性能更稳定，生产一致性更好。

A new type of chip wide range automotive oxygen sensor and its preparation method

The invention relates to a novel wide domain oxygen sensor, the sensor includes a protective layer, a signal layer and a heating layer laminated sequentially from top to bottom after sintering; five layer casting substrate layer includes the signal sequentially, in the lower surface of the third layer casting substrate is arranged in parallel with an inner electrode and the reaction a reference electrode reaction, and the reaction in the electrode and the reference electrode reaction at the same level, including the reaction electrode and reference electrode reaction of the upper and lower surfaces are respectively arranged on the electrode covering two electrode reaction reaction chamber of the insulating layer and the lower electrode insulating layer; the preparation method comprises the preparation of a variety of slurry, casting molding, cutting, punching, trimming, printing, composite vacuum sealed plastic, warm isostatic pressing, cutting and sintering. The invention has the advantages that the oxygen sensor of the present invention by increasing the number of layers, each layer in Yanji function change film electrode and the reference reaction in the stacked set surface reaction than the electrode as the same level, which makes the performance of the oxygen sensor structure is more stable, better consistency of production.

【技术实现步骤摘要】
一种新型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
，特别涉及一种新型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新型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、改层叠设置的内反应电极和参比反应电极为同一水平面设置，进而使得该结构的氧传感器性能更稳定，生产一致性更好；还提供了该新型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：一种新型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、第四层流延基片以及第五层流延基片，在第一层流延基片的上表面设置一外反应电极，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，且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；在第三层流延基片的下表面平行设置有一内反应电极和一参比反应电极，且内反应电极和参比反应电极处于同一水平面上，在内反应电极及参比反应电极的上表面与下表面分别设置覆盖两反应电极反应腔的上反应电极绝缘层和下反应电极绝缘层；在第四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，内反应电极引线B的一端与内反应电极连接，另一端由下至上依次贯穿第三层流延基片、第二层流延基片以及第一层流延基片后的内反应电极导出孔与外反应电极相连，形成内反应电极引出电极引脚；所述加热层包括由上至下依次叠合的第六层流延基片、第七层流延基片以及第八层流延基片，在第六层流延基片的上表面与第八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C相连，该引线C的一端与加热电极相连，另一端由上至下依次贯穿第六层流延基片、第七层流延基片以及第八层流延基片上的加热电极导出孔与加热电极引脚相连，在第八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八层流延基片的材质均为氧化锆，厚度均为115um；外反应电极、内反应电极以及参比反应电极采用多孔性催化能力强的铂电极，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。一种上述新型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℃，获得厚度为115um的氧化锆流延生坯卷带；（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、第四层流延基片和第五层流延基片，加热层的第六层流延基片、第七层流延基片和第八层流延基片；（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、第四层流延基片和第五层流延基片冲出参比反应电极导出孔和内反应电极导出孔；在第六层流延基片、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；在第三层流延基片的下表面印刷氧化铝浆料,形成上反应电极绝缘层，然后在上反应电极绝缘层下表面印刷Pt电极浆料，形成平行设置的内反应电极和参比反应电极，最后在内反应电极和参比反应电极下表面印刷氧化铝浆料，形成下反应电极绝缘层；且在第四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；在第六层流延基片上表面印刷两次氧化铝浆料,形成两下加热电极绝缘层，然后在下加热电极绝缘层上表面印刷Pt电极浆料，形成加热电极，最后在加热电极上表面印刷两次氧化铝浆料，形成两上加热电极绝缘层；在第八层流延基片的下表面印刷氧化铝浆料，形成加热引脚绝缘层，然后在引脚绝缘层下表面印刷加热引脚；其中每一次印刷都通过图形检测系统进行不良品的记录；（6）叠片：将所有印刷、填充好的第八层流延基片至第一层流延基片由下至上进行叠合，最后叠合上保护层形成氧传感器生坯；（7）真空封塑：在叠合后的氧传感器生坯下方垫上钢板，然后进行真空包装；（8）温等静压：对包装好的氧传感器生坯进行温水等静压压制，使所有流延基片叠合紧密，等静压温度为80℃，时间为30～60min，形成一个稳定的整体，等静压完成后擦干包装外面的水，取出氧传感器生坯；（9）分切：对压制好的氧传感器生坯进行加温切割，首先对氧传感器生坯进行预热处理，使PVB软化，便于切割，切割时同时对氧传感器生坯和刀片进行加热，切割成规则、精确的传感器基片；其中，切割预热温度为50～80℃，切割台板温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型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、第四层流延基片以及第五层流延基片，在第一层流延基片的上表面设置一外反应电极，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，且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；在第三层流延基片的下表面平行设置有一内反应电极和一参比反应电极，且内反应电极和参比反应电极处于同一水平面上，在内反应电极及参比反应电极的上表面与下表面分别设置覆盖两反应电极反应腔的上反应电极绝缘层和下反应电极绝缘层；在第四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，内反应电极引线B的一端与内反应电极连接，另一端由下至上依次贯穿第三层流延基片、第二层流延基片以及第一层流延基片后的内反应电极导出孔与外反应电极相连，形成内反应电极引出电极引脚；所述加热层包括由上至下依次叠合的第六层流延基片、第七层流延基片以及第八层流延基片，在第六层流延基片的上表面与第八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C相连，该引线C的一端与加热电极相连，另一端由上至下依次贯穿第六层流延基片、第七层流延基片以及第八层流延基片上的加热电极导出孔与加热电极引脚相连，在第八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八层流延基片的材质均为氧化锆，厚度均为115um；外反应电极、内反应电极以及参比反应电极采用多孔性催化能力强的铂电极，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】
1.一种新型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、第四层流延基片以及第五层流延基片，在第一层流延基片的上表面设置一外反应电极，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，且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；在第三层流延基片的下表面平行设置有一内反应电极和一参比反应电极，且内反应电极和参比反应电极处于同一水平面上，在内反应电极及参比反应电极的上表面与下表面分别设置覆盖两反应电极反应腔的上反应电极绝缘层和下反应电极绝缘层；在第四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，内反应电极引线B的一端与内反应电极连接，另一端由下至上依次贯穿第三层流延基片、第二层流延基片以及第一层流延基片后的内反应电极导出孔与外反应电极相连，形成内反应电极引出电极引脚；所述加热层包括由上至下依次叠合的第六层流延基片、第七层流延基片以及第八层流延基片，在第六层流延基片的上表面与第八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C相连，该引线C的一端与加热电极相连，另一端由上至下依次贯穿第六层流延基片、第七层流延基片以及第八层流延基片上的加热电极导出孔与加热电极引脚相连，在第八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八层流延基片的材质均为氧化锆，厚度均为115um；外反应电极、内反应电极以及参比反应电极采用多孔性催化能力强的铂电极，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所述新型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...

【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