一种新型氮氧传感器陶瓷芯片制造技术

本发明专利技术提供一种新型氮氧传感器陶瓷芯片，涉及传感器技术领域。该氮氧传感器陶瓷芯片包括从上至下依次层叠的第一至第六氧化锆陶瓷层，在第二氧化锆陶瓷层内设置有主泵腔室、辅泵腔室和测量泵腔室，主泵腔室与氮氧传感器陶瓷芯片外部之间通过第一扩散通道连通，主泵腔室与辅泵腔室通过第二扩散通道连通，辅泵腔室与测量泵腔室之间通过第三扩散通道连通，第一扩散通道、第二扩散通道以及第三扩散通道均为孔式进气扩散通道结构。通过采用孔式进气扩散通道结构，有效防止克努森扩散、积碳堵塞以及进气通道微开裂引起的传感器失效问题，降低了氮氧传感器陶瓷芯片劣化的风险，大大提升了氮氧传感器陶瓷芯片生产厂家产品合格率。

【技术实现步骤摘要】
一种新型氮氧传感器陶瓷芯片
本专利技术涉及传感器
，具体涉及一种新型氮氧传感器陶瓷芯片。
技术介绍
在车辆尾气排气系统中，通过氮氧传感器感应探头的陶瓷片芯来检测排气中的氮氧浓度。陶瓷片芯是整个传感器的最核心零部件，尾气通过陶瓷片芯中的扩散通道进入到陶瓷片芯中的腔室。扩散通道的设计与制备是陶瓷片芯的技术难点。在常规技术中，一种方式是：可以由具有一定孔隙率的微孔结构来构成扩散通道，但是这种微孔孔径太小容易积碳，并且气体分子扩散有克努森扩散不稳定引起进气浓度不准确；另一种方式是：利用陶瓷片芯的相邻两层基体材料之间上下不贴合构成扩散通道，其工艺实现方式比较难，容易在烧结后或者氮氧传感器800度高温条件下缝隙引起开裂，此外，缝隙的截面积难以控制导致进气量难以控制形成产品报废，这种方案产品报废率较高。上述两种方式的扩散通道都容易导致陶瓷片芯性能劣化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种新型氮氧传感器陶瓷芯片，以解决现有技术中的扩散通道容易导致陶瓷片芯性能劣化的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供了一种新型氮氧传感器陶瓷芯片，该氮氧传感器陶瓷芯片包括从上至下依次层叠的第一氧化锆陶瓷层、第二氧化锆陶瓷层、第三氧化锆陶瓷层、第四氧化锆陶瓷层、第五氧化锆陶瓷层和第六氧化锆陶瓷层，在第一氧化锆陶瓷层上设置有公共电极，在第二氧化锆陶瓷层内从左至右依次设置有主泵腔室、辅泵腔室和测量泵腔室，主泵腔室的上侧设置有主泵电极，主泵腔室的下侧设置有主泵参考电极，辅泵腔室的上侧设置有辅泵电极，辅泵腔室的下侧设置有辅泵参考电极，测量泵腔室的上侧设置有测量泵电极，测量泵腔室的下侧设置有测量泵参考电极，主泵腔室与氮氧传感器陶瓷芯片外部之间通过第一扩散通道连通，主泵腔室与辅泵腔室通过第二扩散通道连通，辅泵腔室与测量泵腔室之间通过第三扩散通道连通，第一扩散通道、第二扩散通道以及第三扩散通道均为孔式进气扩散通道结构，孔式进气扩散通道结构为具有预设孔径的柱形空心气流通道；第四氧化锆陶瓷层的右侧设置有与大气连通的参考腔室，参考腔室的下侧设置有参比电极；第五氧化锆陶瓷层与第六氧化锆陶瓷层之间设置有铂电极加热丝。可选地，公共电极与第一氧化锆陶瓷层之间的一部分区域中设置有氧化铝保护层。可选地，孔式进气扩散通道结构通过如下方式制作：将具有预设孔径的柱形碳棒夹在氧化锆生瓷片之间进行等静压层压，然后在预设烧结温度下进行烧结，使得碳棒燃烧变成二氧化碳气体排放掉，从而在烧结后的氧化锆陶瓷层内形成与碳棒形状相同的柱形空心通道结构。可选地，碳棒通过如下方式制作：将碳粉模压成具有预设孔径的柱形形状，以形成预成型碳棒，然后将预成型碳棒在预设固化温度下烧结，以使得预成型碳棒的结构固化，从而形成碳棒。可选地，第一扩散通道包括彼此平行设置并且尺寸相同的多个第一子扩散通道，所述多个第一子扩散通道的数目为a1，并且每个第一子扩散通道的孔径为b1，第一扩散通道的总通孔面积c1；第二扩散通道包括彼此平行设置并且尺寸相同的多个第二子扩散通道，所述多个第二子扩散通道的数目为a2，并且每个第二子扩散通道的孔径为b2，第二扩散通道的总通孔面积为c2；第三扩散通道包括彼此平行设置并且尺寸相同的多个第三子扩散通道，所述多个第三子扩散通道的数目为a3，并且每个第三子扩散通道的孔径为b3，第三扩散通道的总通孔面积为c3；总通孔面积等于对应的每个子扩散通道的通孔面积与子扩散通道的数目的乘积；其中，a1、a2和a3均为正整数，b1、b2和b3的范围均为50μm至150μm，并且b1≤b2≤b3，c1≥c2≥c3。可选地，b1<b2<b3，并且c1>c2>c3。可选地，b2＝d1*b1，b3＝d2*b2，c2＝e1*c1，c3＝e2*c2，其中，d1用于表示第二子扩散通道的孔径相对于第一子扩散通道的孔径的比例系数,d2用于表示第三子扩散通道的孔径相对于第二子扩散通道的孔径的比例系数，e1用于表示第二扩散通道的总通孔面积相对于第一扩散通道的总通孔面积的比例系数，e2用于表示第三扩散通道的总通孔面积相对于第二扩散通道的总通孔面积的比例系数，并且1.1<d1,d2<1.5；0.5<e1,e2<0.9。可选地，d1＝d2，并且e1＝e2。可选地，所述多个第一子扩散通道、所述多个第二子扩散通道和所述多个第三子扩散通道均在与第二氧化锆陶瓷层的上表面平行的同一平面内延伸。可选地，所述同一平面位于第二氧化锆陶瓷层中沿垂直于第二氧化锆陶瓷层的上表面的方向上的中间位置。本专利技术的有益效果包括：本专利技术提供的氮氧传感器陶瓷芯片包括从上至下依次层叠的第一氧化锆陶瓷层、第二氧化锆陶瓷层、第三氧化锆陶瓷层、第四氧化锆陶瓷层、第五氧化锆陶瓷层和第六氧化锆陶瓷层，在第一氧化锆陶瓷层上设置有公共电极，在第二氧化锆陶瓷层内从左至右依次设置有主泵腔室、辅泵腔室和测量泵腔室，主泵腔室的上侧设置有主泵电极，主泵腔室的下侧设置有主泵参考电极，辅泵腔室的上侧设置有辅泵电极，辅泵腔室的下侧设置有辅泵参考电极，测量泵腔室的上侧设置有测量泵电极，测量泵腔室的下侧设置有测量泵参考电极，主泵腔室与氮氧传感器陶瓷芯片外部之间通过第一扩散通道连通，主泵腔室与辅泵腔室通过第二扩散通道连通，辅泵腔室与测量泵腔室之间通过第三扩散通道连通，第一扩散通道、第二扩散通道以及第三扩散通道均为孔式进气扩散通道结构，孔式进气扩散通道结构为具有预设孔径的柱形空心气流通道；第四氧化锆陶瓷层的右侧设置有与大气连通的参考腔室，参考腔室的下侧设置有参比电极；第五氧化锆陶瓷层与第六氧化锆陶瓷层之间设置有铂电极加热丝。通过采用孔式进气扩散通道结构，有效防止克努森扩散、积碳堵塞以及进气通道微开裂引起的传感器失效问题，降低了氮氧传感器陶瓷芯片劣化的风险，大大提升了氮氧传感器陶瓷芯片生产厂家产品合格率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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示出了本专利技术实施例提供的新型氮氧传感器陶瓷芯片的结构示意图；图2示出了本专利技术另一实施例提供的新型氮氧传感器陶瓷芯片的第一扩散通道的截面示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。在车辆尾气排气系统中，通过氮氧传感器感应探头的陶瓷片芯来检测排气中的氮氧浓度。陶瓷片芯是整个传感器的最核心零部件，尾气通过陶瓷片芯中的扩散通道进入到陶瓷片芯中的腔室。扩散通道的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型氮氧传感器陶瓷芯片，其特征在于，所述氮氧传感器陶瓷芯片包括从上至下依次层叠的第一氧化锆陶瓷层、第二氧化锆陶瓷层、第三氧化锆陶瓷层、第四氧化锆陶瓷层、第五氧化锆陶瓷层和第六氧化锆陶瓷层，/n在所述第一氧化锆陶瓷层上设置有公共电极，在所述第二氧化锆陶瓷层内从左至右依次设置有主泵腔室、辅泵腔室和测量泵腔室，所述主泵腔室的上侧设置有主泵电极，所述主泵腔室的下侧设置有主泵参考电极，所述辅泵腔室的上侧设置有辅泵电极，所述辅泵腔室的下侧设置有辅泵参考电极，所述测量泵腔室的上侧设置有测量泵电极，所述测量泵腔室的下侧设置有测量泵参考电极，所述主泵腔室与所述氮氧传感器陶瓷芯片外部之间通过第一扩散通道连通，所述主泵腔室与所述辅泵腔室通过第二扩散通道连通，所述辅泵腔室与所述测量泵腔室之间通过第三扩散通道连通，所述第一扩散通道、所述第二扩散通道以及所述第三扩散通道均为孔式进气扩散通道结构，所述孔式进气扩散通道结构为具有预设孔径的柱形空心气流通道；/n所述第四氧化锆陶瓷层的右侧设置有与大气连通的参考腔室，所述参考腔室的下侧设置有参比电极；/n所述第五氧化锆陶瓷层与所述第六氧化锆陶瓷层之间设置有铂电极加热丝。/n...

【技术特征摘要】
1.一种新型氮氧传感器陶瓷芯片，其特征在于，所述氮氧传感器陶瓷芯片包括从上至下依次层叠的第一氧化锆陶瓷层、第二氧化锆陶瓷层、第三氧化锆陶瓷层、第四氧化锆陶瓷层、第五氧化锆陶瓷层和第六氧化锆陶瓷层，
在所述第一氧化锆陶瓷层上设置有公共电极，在所述第二氧化锆陶瓷层内从左至右依次设置有主泵腔室、辅泵腔室和测量泵腔室，所述主泵腔室的上侧设置有主泵电极，所述主泵腔室的下侧设置有主泵参考电极，所述辅泵腔室的上侧设置有辅泵电极，所述辅泵腔室的下侧设置有辅泵参考电极，所述测量泵腔室的上侧设置有测量泵电极，所述测量泵腔室的下侧设置有测量泵参考电极，所述主泵腔室与所述氮氧传感器陶瓷芯片外部之间通过第一扩散通道连通，所述主泵腔室与所述辅泵腔室通过第二扩散通道连通，所述辅泵腔室与所述测量泵腔室之间通过第三扩散通道连通，所述第一扩散通道、所述第二扩散通道以及所述第三扩散通道均为孔式进气扩散通道结构，所述孔式进气扩散通道结构为具有预设孔径的柱形空心气流通道；
所述第四氧化锆陶瓷层的右侧设置有与大气连通的参考腔室，所述参考腔室的下侧设置有参比电极；
所述第五氧化锆陶瓷层与所述第六氧化锆陶瓷层之间设置有铂电极加热丝。


2.根据权利要求1所述的新型氮氧传感器陶瓷芯片，其特征在于，所述公共电极与所述第一氧化锆陶瓷层之间的一部分区域中设置有氧化铝保护层。


3.根据权利要求1所述的新型氮氧传感器陶瓷芯片，其特征在于，所述孔式进气扩散通道结构通过如下方式制作：将具有所述预设孔径的柱形碳棒夹在氧化锆生瓷片之间进行等静压层压，然后在预设烧结温度下进行烧结，使得所述碳棒燃烧变成二氧化碳气体排放掉，从而在烧结后的氧化锆陶瓷层内形成与所述碳棒形状相同的柱形空心通道结构。


4.根据权利要求3所述的新型氮氧传感器陶瓷芯片，其特征在于，所述碳棒通过如下方式制作：将碳粉模压成具有所述预设孔径的柱形形状，以形成预成型碳棒，然后将所述预成型碳棒在预设固化温度下烧结，以使得所述预成型碳棒的结构固化，从而形成所述碳棒。


5.根据权利要求4所述的新型氮氧传感器陶瓷芯片，其特征在于，所述第一扩散通道包括彼此平行...

【专利技术属性】
技术研发人员：易均金，高华，胥家军，
申请(专利权)人：高鑫环保科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32