一种工业用氮氧传感器陶瓷芯片制造技术

本发明专利技术涉及一种工业用氮氧传感器陶瓷芯片，所述陶瓷芯片包括从下至上依次层叠设置的第七膜带、第六膜带、第五膜带、第四膜带、第三膜带、第二膜带和第一膜带。本发明专利技术使得陶瓷芯片的第一腔室与陶瓷芯片第二腔室、第三腔室在正常工作时利用YSZ膜带的低温绝缘的性能将其隔绝开，降低了第一腔室对第二腔室、第三腔室的干扰影响。本发明专利技术通过利用Al2O3绝缘保护层的高绝缘性能，将工业用氮氧传感器陶瓷芯片的能斯特电池工作单元与测量工作单元隔绝开，降低陶瓷芯片斯特电池工作单元对测量工作单元的干扰影响，同时本发明专利技术在陶瓷芯片加热电极与各工作腔室之间设置了一层致密的Al2O3膜带(即第六膜带)作为隔离，从而提升工业用氮氧传感器陶瓷芯片的测量精度。感器陶瓷芯片的测量精度。感器陶瓷芯片的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种工业用氮氧传感器陶瓷芯片


[0001]本专利技术涉及氮氧传感器
，具体涉及一种工业用氮氧传感器陶瓷芯片。

技术介绍

[0002]工业用氮氧传感器通常使用光学型氮氧传感器，由于光学型氮氧传感器价格较为昂贵，为了降低使用成本，工业用氮氧传感器逐步开始使用价格较为便宜的电化学型氮氧传感器。
[0003]传统的电化学型氮氧传感器核心零部件陶瓷芯片在制备过程中，选用YSZ(8％mol Y2O3稳定的ZrO2)膜片作为工业用氮氧传感器陶瓷芯片基体材料。但是，使用YSZ膜片作为工业用氮氧传感器陶瓷芯片基体材料存在不足。工业用氮氧传感器陶瓷芯片的正常工作温度约800℃，YSZ膜片在此温度下具有良好的氧离子传导能力，工业用氮氧传感器陶瓷芯片正常工作时，工业用氮氧传感器陶瓷芯片各个腔室的泵氧电流容易相互影响造成干扰，同时陶瓷芯片加热电极的大电流会对陶瓷芯片的第一、二和三腔室的泵氧电流造成干扰，从而影响工业用氮氧传感器陶瓷芯片的测量精度，导致工业用氮氧传感器在低浓度氮氧气氛下测试存在精度较差的现象。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种工业用氮氧传感器陶瓷芯片。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0005]本专利技术的一个实施例提供了一种工业用氮氧传感器陶瓷芯片，所述陶瓷芯片包括从下至上依次层叠设置的第七膜带、第六膜带、第五膜带、第四膜带、第三膜带、第二膜带和第一膜带，在所述第三膜带和第五膜带之间、且在所述第四膜带的一侧设置有空腔形式的参比气体通道，其中：
[0006]在所述第六膜带和所述第七膜带之间设置有加热电极，所述加热电极包括依次连接的第一加热区域电极、第二加热区域电极和第三加热区域电极，且所述第一加热区域电极和所述第三加热区域电极的加热温度大于所述第二加热区域电极，所述第一加热区域电极用于对第一高温区加热，所述第三加热区域电极用于对第二高温区加热，所述第二加热区域电极用于对处于所述第一高温区和所述第二高温区之间的低温区加热；
[0007]在所述第一膜带和所述第三膜带之间依次设置有第一扩散障、第一腔室、第二扩散障、第二腔室、第三扩散障、第三腔室和所述第二膜带，所述第一腔室内设置有第一内电极，所述第二腔室内设置有第三内电极和第四内电极，所述第三腔室内设置有第五内电极；
[0008]并且，所述第一腔室处于所述第一高温区内，所述第二腔室和所述第三腔室处于所述第二高温区内，所述第一腔室和所述第二腔室之间的部分第二扩散障处于低温区内。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述陶瓷芯片还包括外电极、外电极保护层，其中：
[0010]所述外电极设置于所述第一膜带之上；
[0011]所述外电极保护层覆盖在所述外电极之上。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述陶瓷芯片还包括第六内电极，所述第六内电极设置在所述第四膜带、所述参比气体通道与所述第五膜带之间。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述陶瓷芯片还包括热应力扩散孔，所述热应力扩散孔贯通所述第五膜带和所述第六膜带至所述加热电极的上表面，所述热应力扩散孔还连通至所述参比气体通道。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述第一膜带、所述第二膜带、所述第三膜带、所述第四膜带、所述第五膜带和所述第七膜带为YSZ膜带，所述第六膜带为Al2O3膜带。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述陶瓷芯片还包括绝缘保护层，所述绝缘保护层设置在所述第二扩散障、所述第三扩散障、所述第二膜带与所述第三膜带之间，所述绝缘保护层包括氧化铝绝缘膜带或者通过印刷氧化铝绝缘浆料形成。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述陶瓷芯片还包括设置在所述第一腔室内的第二内电极；
[0017]所述第一内电极与所述第二内电极通过引线相连，所述第一内电极、所述第二内电极、所述第一膜带以及所述外电极形成主泵氧工作单元，所述主泵氧工作单元用于将所述第一腔室中的氧气泵送到陶瓷芯片外部，从而调节所述第一腔室内的氧气浓度。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述第一膜带、所述第三膜带、所述第四膜带、所述第五膜带和所述第七膜带为YSZ膜带，所述第二膜带和所述第六膜带为Al2O3膜带。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述第一膜带与所述第三内电极以及所述外电极形成副泵氧工作单元，所述副泵氧工作单元用于将所述第二腔室中的氧气泵送到陶瓷芯片外部，从而调节所述第二腔室内的氧气浓度；
[0020]所述第一膜带与所述第五内电极、所述外电极形成测量工作单元，所述测量工作单元用于测量所述第三腔室的氧气浓度；
[0021]所述第三膜带、所述第四膜带与第四内电极、第六内电极形成能斯特电池工作单元，所述能斯特电池工作单元用于监测所述第二腔室的氧气浓度；
[0022]所述第五内电极用于将所述第三腔室内的NO催化分解为N2和O2。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，所述第一加热区域电极包括两个对称设置且相互连接的第一加热区域子电极，所述第二加热区域电极包括两个对称设置的第二加热区域子电极，所述第三加热区域电极包括两个对称设置的第三加热区域子电极，两个所述第二加热区域子电极的一端分别与两个所述第一加热区域子电极连接，两个所述第二加热区域子电极的另一端分别与两个所述第三加热区域子电极连接，其中：
[0024]所述第一加热区域子电极和所述第三加热区域子电极包括多个依次连接的U形电极，所述第二加热区域子电极为条形电极，所述第一加热区域子电极和所述第三加热区域子电极的线条宽度均小于所述第二加热区域子电极的线条宽度。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0027]1、本专利技术通过在工业用氮氧传感器陶瓷芯片的加热电极设置两个高温区，将陶瓷芯片第一腔室置于第一高温区内，第二腔室、第三腔室置于第二高温区内，两个高温区之间设有一段低温区，使得陶瓷芯片的第一腔室与陶瓷芯片第二腔室、第三腔室在正常工作时利用YSZ膜带的低温绝缘的性能将其隔绝开，降低了第一腔室对第二腔室、第三腔室的干扰
影响。
[0028]2、本专利技术在陶瓷芯片加热电极与各工作腔室之间设置了一层致密的Al2O3膜带(即第六膜带6)作为隔离，使得陶瓷芯片加热电极与工作腔室之间不能形成氧离子传输回路。从而实现本专利技术工业用氮氧传感器陶瓷芯片加热电极与工作腔室的隔离绝缘，降低了工业用氮氧传感器陶瓷芯片工作时加热电极的大电流对陶瓷芯片的第一腔室、第二腔室和第三腔室的泵氧电流的干扰影响，从而提升工业用氮氧传感器陶瓷芯片的测量精度。
[0029]3、本专利技术通过利用Al2O3材料的绝缘保护层的高绝缘性能，将工业用氮氧传感器陶瓷芯片的能斯特电池工作单元与测量工作单元隔绝开，降低陶瓷芯片斯特电池工作单元对测量工作单元的干扰影响，从而提升工业用氮氧传感器陶瓷芯片的测量精度。
[0030]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业用氮氧传感器陶瓷芯片，其特征在于，所述陶瓷芯片包括从下至上依次层叠设置的第七膜带(7)、第六膜带(6)、第五膜带(5)、第四膜带(4)、第三膜带(3)、第二膜带(2)和第一膜带(1)，在所述第三膜带(3)和第五膜带(5)之间、且在所述第四膜带(4)的一侧设置有空腔形式的参比气体通道(28)，其中：在所述第六膜带(6)和所述第七膜带(7)之间设置有加热电极(18)，所述加热电极(18)包括依次连接的第一加热区域电极、第二加热区域电极和第三加热区域电极，且所述第一加热区域电极和所述第三加热区域电极的加热温度大于所述第二加热区域电极，所述第一加热区域电极用于对第一高温区加热，所述第三加热区域电极用于对第二高温区加热，所述第二加热区域电极用于对处于所述第一高温区和所述第二高温区之间的低温区加热；在所述第一膜带(1)和所述第三膜带(3)之间依次设置有第一扩散障(22)、第一腔室(25)、第二扩散障(23)、第二腔室(26)、第三扩散障(24)、第三腔室(27)和所述第二膜带(2)，所述第一腔室(25)内设置有第一内电极(12)，所述第二腔室(26)内设置有第三内电极(14)和第四内电极(15)，所述第三腔室(27)内设置有第五内电极(16)；并且，所述第一腔室(25)处于所述第一高温区内，所述第二腔室(26)和所述第三腔室(27)处于所述第二高温区内，所述第一腔室(25)和所述第二腔室(26)之间的部分第二扩散障(23)处于低温区内。2.根据权利要求1所述的工业用氮氧传感器陶瓷芯片，其特征在于，所述陶瓷芯片还包括外电极(11)、外电极保护层(21)，其中：所述外电极(11)设置于所述第一膜带(1)之上；所述外电极保护层(21)覆盖在所述外电极(11)之上。3.根据权利要求2所述的工业用氮氧传感器陶瓷芯片，其特征在于，所述陶瓷芯片还包括第六内电极(17)，所述第六内电极(17)设置在所述第四膜带(4)、所述参比气体通道(28)与所述第五膜带(5)之间。4.根据权利要求3所述的工业用氮氧传感器陶瓷芯片，其特征在于，所述陶瓷芯片还包括热应力扩散孔，所述热应力扩散孔贯通所述第五膜带(5)和所述第六膜带(6)至所述加热电极(18)的上表面，所述热应力扩散孔还连通至所述参比气体通道(28)。5.根据权利要求2所述的工业用氮氧传感器陶瓷芯片，其特征在于，所述第一膜带(1)、所述第二膜带(2)、所述第三膜带(3)、所述第四膜带(4)、所述第五膜带(5)和所述第七膜带(7)为YSZ膜带，所述第六膜带(6)为Al2O3膜带。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鹏，陈昱，魏勇建，付妍博，谷谢天，张苗化，张懿民，付琮俊，景哲，姜涛，
申请(专利权)人：西安创研电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：