片式宽域氧传感器双电池单元结构制造技术

本实用新型专利技术涉及车用氧传感器集成芯片技术领域，尤其是一种片式宽域氧传感器双电池单元结构。一种片式宽域氧传感器双电池单元结构，混合腔与内部共用电极都为“工”字型，外侧催化反应电极与内部共用电极的“工”字型的上端重合对应，参比空气侧电极与内部共用电极的“工”字型的下端集中对应，且外侧催化剂反应电极的引线部分底部贴合有绝缘层。这种片式宽域氧传感器双电池单元结构，将内部共用电极分割成“工”字型，电极的两端分别与外侧催化反应电极和参比空气侧电极集中对应，大幅降低相互之间的干扰，有效提升了传感器控制的稳定性和信号测量的准确性。

【技术实现步骤摘要】
片式宽域氧传感器双电池单元结构
本技术涉及车用氧传感器集成芯片
，尤其是一种片式宽域氧传感器双电池单元结构。
技术介绍
随着汽车尾气排放法规和发动机控制技术的日益提高，传统的浓差型氧传感器在测量精度和测量范围上都无法满足发动机控制系统的要求，因此基于极限电流原理的宽域氧传感器应运而生。目前已有的极限电流型宽域氧传感器芯片有两种，一种是仅有泵电池单元的单电池宽域氧传感器芯片，另一种是带有泵电池单元和浓差电池单元的双电池宽域氧传感器芯片。这两种芯片都是在不同的基体层上分别设置所需的混合腔和参比空气通道，这就需要至少5层基板叠加才能完成，其理论上的厚度是普通的浓差型氧传感器芯片厚度的1.7倍，体积偏大。所以现有的极限电流型宽域氧传感器芯片虽然在测量精度上提高很多，但在加热速度方面没有普通浓差型氧传感器芯片快，冷启动时间长。另外，现有的这两种宽域氧传感器芯片的参比空气通道都是直线型设置在同一基体层内并贯通到芯片的尾端，其通道长度几乎与芯片长度相当，这就导致要获得足够的参比空气扩散能力，必须加大参比空气通道的横截面积，特别是对于仅有泵电池单元的单电池宽域氧传感器来说，参比空气通道的空气扩散能力就决定了其在空燃比＜1范围内的检测能力。参比空气通道横截面积的增大会增加制造工艺难度，并降低芯片的抗弯强度。此外，极限电流型氧传感器的测量精度和稳定性基本取决于扩散障碍层的气氛扩散速度的稳定性，现有的宽域氧传感器芯片因结构局限性，只能将扩散障碍层设置在中间感应基板的上面，远离加热区域的一侧，这使得扩散障碍层实际工作中温度较低、受尾气气流温度影响大，而且不利于尾气中未燃烧物质的分解，并影响尾气在该障碍层中的扩散速率，导致测量精度偏差。同时目前的宽域氧传感器的尾气侧电板为一整块的电极，其在工作的是同时承担与参比空气侧电极和催化剂反应电极的联系，由于其为整块的电极，在存在信号干扰，会导致测量的精度存在误差。
技术实现思路
为了克服现有的宽域氧传感器存在的不足，本技术提供了一种片式宽域氧传感器双电池单元结构。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种片式宽域氧传感器双电池单元结构，包括上层感应基板、中层骨架基板和低层闭合基板，中层骨架基板与上层感应基板和低层闭合基板上下叠加之后构成相互隔绝的混合腔和参比空气通道，上层感应基板通过在混合腔对应区域设置内部共用电极，与外侧催化反应电极共同构成泵电池单元；在参比空气通道对应区域设置参比空气侧电极，与内部共用电极共同构成浓差电池单元，泵电池和浓差电池单元都处在加热区域内；参比空气通道通过上层感应基板上设置的通孔与外界空气相通；扩散障碍层设置在混合腔的下面更靠近加热区，并对尾气向混合腔内的扩散形成一定的限制；加热线路直接集成在下层闭合基板的底面上，形成带极限电流泵电池单元和浓差电池单元的双电池宽域氧传感器芯片，混合腔与内部共用电极都为“工”字型，外侧催化反应电极与内部共用电极的“工”字型的上端重合对应，参比空气侧电极与内部共用电极的“工”字型的下端集中对应；扩散障碍层设置在混合腔的前端，紧挨泵电池单元且远离浓差电池单元；外侧催化剂反应电极的引线部分底部贴合有绝缘层。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，绝缘层的上端与催化剂反应电极的下端齐平。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，泵电池单元的内部共用电极和参比空气侧电极设置在同一平面上，且分别对应在混合腔和参比空气通道的位置，相互隔离，并都处在加热区域内。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，参比空气通道通过在上层感应基板上开通孔实现与外界空气相通。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，通孔可以设置在底层闭合基板上，或者上层感应基板和底层闭合基板都设置。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，扩散障碍层设置在混合腔的下面。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，混合腔内的内部共用电极，下端作为测量电极与参比空气电极形成浓差电池单元，上端作为泵电池内电极与外侧催化反应电极形成泵电池单元。本技术的有益效果是，这种片式宽域氧传感器双电池单元结构，将内部共用电极分割成“工”字型，电极的两端分别与催化反应电极和参比空气侧电极接触，大幅降低相互之间的干扰，有效提升了传感器控制的稳定性和信号测量的准确性。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是本技术的结构示意图；图中1、上层感应基板，2、中层骨架基板，3、底层闭合基板，11、内部共用电极，12、参比空气侧电极，13、催化反应电极，14、绝缘层，21、混合腔，22、参比空气通道，23、扩散障碍层，221、通孔，31、加热线路。具体实施方式如图1是本技术的结构示意图，一种片式宽域氧传感器双电池单元结构，包括上层感应基板1、中层骨架基板2和低层闭合基板3，中层骨架基板2与上层感应基板1和低层闭合基板3上下叠加之后构成相互隔绝的混合腔21和参比空气通道22，上层感应基板1通过在混合腔21对应区域设置内部共用电极11，与外侧催化反应电极13共同构成泵电池单元；在参比空气通道22对应区域设置参比空气侧电极12，与内部共用电极11共同构成浓差电池单元，泵电池和浓差电池单元都处在加热区域内；参比空气通道22通过上层感应基板1上设置的通孔221与外界空气相通；扩散障碍层23设置在混合腔21的下面更靠近加热区，并对尾气向混合腔21内的扩散形成一定的限制；加热线路31直接集成在下层闭合基板3的底面上，形成带极限电流泵电池单元和浓差电池单元的双电池宽域氧传感器芯片，混合腔21与内部共用电极11都为“工”字型，外侧催化反应电极13与内部共用电极11的“工”字型的上端重合对应，参比空气侧电极12与内部共用电极11的“工”字型的下端集中对应；扩散障碍层23设置在混合腔21的前端，紧挨泵电池单元且远离浓差电池单元；外侧催化剂反应电极13的引线部分底部贴合有绝缘层14。这种片式宽域氧传感器双电池单元结构将混合腔21及其内部共用内部共用电极11设计为“工”字形，让工字形内部共用电极11上端与外侧催化反应电极13重合对应并成为泵电流氧离子迁移的主要通道；让工字形内部共用电极11下端与参比空气侧电极12紧邻一起且保持隔绝形成浓差电池，此外本申请还将尾气进入混合腔21的扩散障碍层23设置在工字形内部共用电极11上端部分，可将共用电极的两部分功能进行有效分离，大幅降低相互之间的干扰，有效提升了传感器控制的稳定性和信号测量的准确性，并将催化反应电极13的引线部分进行绝缘处理确保泵电池单元氧离子迁移通道的集中。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，绝缘层14的上端与催化剂反应电极13的下端齐平。绝缘层14的与催化剂反应电极13的下端齐平，能够使绝缘层14能够贴合在催化剂反应电极13的导线上，避免催化剂反应电极13的导向与“工”字型电极的下端接触，而形成信号干扰，提高测量的精度。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，泵电池单元的内部共用电极11和参比空气侧电极12设置在同一平面上，且分别对应在混合腔21和参比空气通道22的位置，相互隔离，并都处在加热区域内。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，参比空气通道22通过在上层感应基板1上开通孔221实现与外界空气相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种片式宽域氧传感器双电池单元结构，包括上层感应基板（1）、中层骨架基板（2）和低层闭合基板（3），中层骨架基板（2）与上层感应基板（1）和低层闭合基板（3）上下叠加之后构成相互隔绝的混合腔（21）和参比空气通道（22），上层感应基板(1)通过在混合腔(21)对应区域设置内部共用电极(11)，与外侧催化反应电极(13)共同构成泵电池单元；在参比空气通道(22)对应区域设置参比空气侧电极(12)，与内部共用电极(11)共同构成浓差电池单元，泵电池和浓差电池单元都处在加热区域内；参比空气通道(22)通过上层感应基板(1)上设置的通孔(221)与外界空气相通；扩散障碍层(23)设置在混合腔(21)的下面更靠近加热区，并对尾气向混合腔(21)内的扩散形成一定的限制；加热线路(31)直接集成在下层闭合基板(3)的底面上，形成带极限电流泵电池单元和浓差电池单元的双电池宽域氧传感器芯片，其特征是，混合腔（21）与内部共用电极（11）都为“工”字型，外侧催化反应电极（13）与内部共用电极（11）的“工”字型的上端重合对应，参比空气侧电极（12）与内部共用电极（11）的“工”字型的下端集中对应；扩散障碍层(23)设置在混合腔(21)的前端，紧挨泵电池单元且远离浓差电池单元；外侧催化剂反应电极（13）的引线部分底部贴合有绝缘层（14）。...

【技术特征摘要】
1.一种片式宽域氧传感器双电池单元结构，包括上层感应基板（1）、中层骨架基板（2）和低层闭合基板（3），中层骨架基板（2）与上层感应基板（1）和低层闭合基板（3）上下叠加之后构成相互隔绝的混合腔（21）和参比空气通道（22），上层感应基板(1)通过在混合腔(21)对应区域设置内部共用电极(11)，与外侧催化反应电极(13)共同构成泵电池单元；在参比空气通道(22)对应区域设置参比空气侧电极(12)，与内部共用电极(11)共同构成浓差电池单元，泵电池和浓差电池单元都处在加热区域内；参比空气通道(22)通过上层感应基板(1)上设置的通孔(221)与外界空气相通；扩散障碍层(23)设置在混合腔(21)的下面更靠近加热区，并对尾气向混合腔(21)内的扩散形成一定的限制；加热线路(31)直接集成在下层闭合基板(3)的底面上，形成带极限电流泵电池单元和浓差电池单元的双电池宽域氧传感器芯片，其特征是，混合腔（21）与内部共用电极（11）都为“工”字型，外侧催化反应电极（13）与内部共用电极（11）的“工”字型的上端重合对应，参比空气侧电极（12）与内部共用电极（11）的“工”字型的下端集中对应；扩散障碍层(23)设置在混合腔(21)的前端，紧挨泵电池单元且远离浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯江涛，
申请(专利权)人：常州联德电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32