片式氧传感器芯片制造技术

本发明专利技术涉及一种片式氧传感器芯片。该片式氧传感器芯片的氧差电池单元与发热单元分别制作后用钎焊的方式连接。所述加热层自上而下依次包括上绝缘层、加热电极层、下绝缘层及加热基底层，该加热层可由廉价的非氧化锆陶瓷和加热电极制成；本发明专利技术易于实现片式氧传感器芯片的批量化生产，有效解决了现有技术中存在的工艺难度大，制造成本高等问题，可有效提高片式氧传感器芯片性能的一致性，降低片式氧传感器芯片的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车尾气
，尤其是涉及一种片式氧传感器芯片。
技术介绍
随着人们环保意识的提高，对汽车尾气排放的要求越来越高。氧传感器是汽车尾气处理中的关键器件，而氧传感器芯片的制备是氧传感器生产中的关键。到目前为止国内还没有一家能够大批量生产片式氧传感器芯片的企业。片式氧传感器的生产制备难点在于：(1)异质叠层共烧：不同材料在烧结过程中由于热膨胀系数的不匹配而最终引起芯片变形、开裂，最终引起器件失效，目前解决该问题的方法是：通过掺杂改性调节各层材料的热膨胀系数，改善烧结匹配问题。例如：专利CN 104880500A公开了一种片式氧传感器制备方法：通过添加多层过渡烧结层来调整传感器芯片的烧结匹配性。但是增加了工艺的复杂性，提高了工艺实现难度；(2)参比气通道层的实现。在目前申请/授权关于片式氧传感器制备专利中少有关于参比气通道层制备工艺的介绍。例如：专利CN 102455311A公开了一种片式氧传感器芯片的制备方法：其中通过切割参比气层形成参比气通道并填充保型材料，经叠层、热压、烧结制备氧传感器芯片。但是，批量化生产过程中如何在切割膜片上填充保型材料即是一大难点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种片式氧传感器芯片，以解决在片式氧传感器的生产制备过程中存在的工艺难度大，不利于批量化生产的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供的片式氧传感器芯片，该片式氧传感器芯片的氧差电池单元与加热单元分别制作后用钎焊的方式连接形成钎焊层；所述氧差电池单元包括依次层叠的多孔保护层、气敏层、参比气层；所述加热单元自上而下依次包括上绝缘层、加热电极层、下绝缘层及加热基底层。进一步地，所述钎焊层的厚度为0.001-0.1mm。进一步地，所述多孔保护层自上而下依次包括多孔层和过渡层。进一步地，所述多孔层和过渡层均具有上下连通的孔洞。进一步地，所述多孔层包括氧化锆、镁铝尖晶石和贵金属。进一步地，所述过渡层包括氧化锆和镁铝尖晶石。进一步地，所述气敏层的基体层为钇稳定氧化锆基体层。进一步地，所述上绝缘层、下绝缘层、加热基底层均为氧化铝陶瓷；所述加热电极层由可共烧的发热体浆料制成。本专利技术还提供一种片式氧传感器芯片的制备方法，其包括如下步骤：S1、流延成型制备气敏层，包括：切割基体层，在基体层的一面印刷铂电极，然后印刷过渡层及多孔层，烘干后在基体层的另一面印刷铂电极，形成第一层；S2、流延成型制备参比气层，并切割出参比空气通道，形成第二层；S3、将第一层和第二层进行定位叠层、等静压成型，待用；S4、流延成型制备加热基底层，切割加热基底层，并印刷出下绝缘层、加热电极、上绝缘层，烘干后等静压成型，待用；S5、将S3、S4中等静压成型后的样品进行排胶、烧结；S6、将烧结后的两个样品经其中的参比气层与上绝缘层通过钎焊层钎焊制备片式氧传感器芯片。该片式氧传感器芯片的制备方法还包括：在等静压成型过程中，等静压压力为40MPa-70MPa、温度为40℃-70℃；在烧结过程中，烧结温度为1300℃-1500℃，烧结时间为1h-4h；在钎焊过程中，钎焊温度为900℃-1250℃；钎焊层的厚度为0.001-0.1mm。采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术易于实现片式氧传感器芯片的批量化生产，有效解决了现有技术中存在的工艺难度大，制造成本高等问题，可有效提高片式氧传感器芯片性能的一致性，降低片式氧传感器芯片的成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的片式氧传感器芯片的结构示意图；图2为图1所示的钎焊层的结构示意图；图3为图1所示的上半部分中的第一层与第二层的结构示意图；图4为图1所示的下半部分中的加热层的结构示意图。附图标记：101-多孔保护层； 102-铂电极； 103-内电极引脚；104-气敏层； 105-铂电极； 106-参比气层；107-钎焊层； 108-上绝缘层； 109-加热电极层；110-下绝缘层； 111-加热基底层； 112-加热电极引脚。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面通过具体的实施例子并结合附图对本专利技术做进一步的详细描述。实施例一结合图1至图4所示，本实施例提供一种片式氧传感器芯片，该片式氧传感器芯片的氧差电池单元与加热单元分别制作后用钎焊的方式连接形成钎焊层107；其中，上绝缘层、加热电极层、下绝缘层及加热基底层。氧差电池单元包括依次层叠的多孔保护层101、气敏层104、参比气层106；加热单元自上而下依次包括上绝缘层108、加热电极层109、下绝缘层110及加热基底层111。本专利技术易于实现片式氧传感器芯片的批量化生产，有效解决了现有技术中存在的工艺难度大，制造成本高等问题，可有效提高片式氧传感器芯片性能的一致性，降低片式氧传感器芯片的成本。具体地，结合图1而言，气敏层104包括基体层及设置于基体层上下两面的铂电极102、铂电极105；参比气层106与上绝缘层108之间通过钎焊连接形成钎焊层107。该片式氧传感器芯片在制备过程中，经烧结后通过钎焊的方式进行连接，易于实现片式氧传感器芯片的批量化生产，有效解决了现有技术中存在的工艺难度大，不利于批量化生产的技术问题，利于推广与应用。进一步地，钎焊层107的厚度为0.001-0.1mm。具体地，钎焊层107的最小厚度可以为0.001mm，保证钎焊强度。此外，钎焊层107的厚度也可以为0.01mm、0.015mm等等。钎焊层107的最大厚度可以为0.1mm。当然，上述参数值只是比较优选的方式，在实际生产过程中也可灵活选择其他参数值，此处不再局限。对于本实施例中的各个膜片的材质也可根据实际需要而灵活设置，例如：优选地，多孔保护层101自上而下依次包括多孔层和过渡层。更进一步地，多孔层和过渡层均具有上下连通的孔洞。其中，多孔层包括氧化锆、镁铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种片式氧传感器芯片，其特征在于，该片式氧传感器芯片的氧差电池单元与加热单元分别制作后用钎焊的方式连接形成钎焊层；所述氧差电池单元包括依次层叠的多孔保护层、气敏层、参比气层；所述加热单元自上而下依次包括上绝缘层、加热电极层、下绝缘层及加热基底层。

【技术特征摘要】
1.一种片式氧传感器芯片，其特征在于，该片式氧传感器芯片的氧差电池单元与加热单元分别制作后用钎焊的方式连接形成钎焊层；所述氧差电池单元包括依次层叠的多孔保护层、气敏层、参比气层；所述加热单元自上而下依次包括上绝缘层、加热电极层、下绝缘层及加热基底层。2.根据权利要求1所述的片式氧传感器芯片，其特征在于，所述钎焊层的厚度为0.001-0.1mm。3.根据权利要求1所述的片式氧传感器芯片，其特征在于，所述多孔保护层自上而下依次包括多孔层和过渡层。4.根据权利要求3所述的片式氧传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁耀民，
申请(专利权)人：苏州攀特电陶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32