[實(shí)用新型]一種平板式氧傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220150639.4
• 申請(qǐng)日: 2012-04-10
• 公開（公告）號(hào): CN202522539U
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 談洪亮;倪銘;王建;邵興隆;張華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無(wú)錫隆盛科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N27/409
• 分類號(hào): G01N27/409
• 代理公司: 上海海頌知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31258
• 代理人: 任益

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種汽車用氧傳感器芯片結(jié)構(gòu)，尤其涉及到一種以5%molY₂O₃摻雜的ZrO₂為固體電解質(zhì)的平板式氧傳感器。

背景技術(shù)

氧傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管或排氣尾管中，用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中剩余氧氣濃度，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)氧傳感器所提供的信號(hào)閉環(huán)控制發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的空燃比，使之達(dá)到恒定的14.7，從而使三元催化劑最有效地降低汽車排氣中一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸衔锏某煞郑瑢⑽矚庵械挠泻怏w轉(zhuǎn)換為二氧化碳、氮?dú)狻⑺?/p>

氧傳感器是利用氧化鋯的高溫氧離子傳導(dǎo)特性與Pt電極的催化特性制備而成。傳統(tǒng)的平板式氧傳感器由三層氧化鋯電解質(zhì)疊合而成，上層氧化鋯電解質(zhì)正面印刷信號(hào)電極；反面印刷參考電極、中層氧化鋯固體電解質(zhì)帶有空腔，用于向參考電極引入空氣；下層氧化鋯電解質(zhì)上印刷加熱器，用于給傳感器加熱，使其達(dá)到正常工作時(shí)溫度（300℃以上）。當(dāng)氧傳感器處于濃燃燒的尾氣環(huán)境中時(shí)，尾氣中過(guò)量的一氧化碳與殘余氧氣在傳感器信號(hào)電極上發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳，使傳感器信號(hào)電極上幾乎不存在氧氣，此時(shí)信號(hào)電極與參考電極兩側(cè)的氧氣濃度梯度非常大，氧傳感器產(chǎn)生一個(gè)較高的電壓信號(hào)（1V左右）；當(dāng)氧傳感器處于稀薄燃燒的尾氣環(huán)境中時(shí)，信號(hào)電極測(cè)有很多氧氣，此時(shí)信號(hào)電極與參考電極兩側(cè)的氧氣濃度梯度小，氧傳感器產(chǎn)生一個(gè)較低的電壓信號(hào)（0V左右）。根據(jù)氧傳感器的輸出信號(hào)（高電勢(shì)、低電勢(shì)），就能反映發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀態(tài)。

傳統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)的平板式氧傳感器，由于有參考空腔的存在，三層疊合的時(shí)候不適合用等靜壓的方法實(shí)現(xiàn)，只能在層間印刷黏結(jié)劑后采用機(jī)械疊壓，層間疊合的時(shí)候，中層的空腔容易變形，堵塞參考空氣通道。黏結(jié)劑的印刷，會(huì)使得氧化鋯生瓷片在烘干的過(guò)程中收縮變形，影響上、中、下三層的對(duì)位精度。此種平板式氧傳感器工藝復(fù)制備工藝復(fù)雜，芯片彎曲強(qiáng)度偏低導(dǎo)致芯片裝配成品率低，壽命短，批量化生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量穩(wěn)定、同時(shí)能增強(qiáng)氧傳感器陶瓷片彎曲強(qiáng)度、提高產(chǎn)品成品率、批量化生產(chǎn)成本低的平板式氧傳感器結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種平板式氧傳感器，包括由七層厚度為0.2-0.25mm的氧化鋯陶瓷生片制備而成的傳感器芯片，傳感器芯片從上往下依次為第一層陶瓷生片與第二層陶瓷生片組成的信號(hào)功能層、第三層陶瓷生片與第四層陶瓷生片和第五層陶瓷生片組成的參考通道功能層，第六層陶瓷生片與第七層陶瓷生片組成的加熱功能層，第一層陶瓷生片的上表面上設(shè)置有外電極和信號(hào)電極引腳,?外電極上設(shè)置有多孔保護(hù)層，信號(hào)電極引腳上設(shè)置有引線保護(hù)層，第二層陶瓷生片和第三層陶瓷生片之間設(shè)置有參考電極，第五層陶瓷生片和第六層陶瓷生片之間設(shè)置有加熱器，加熱器上、下分別設(shè)置加熱器上絕緣層、加熱器下絕緣層，加熱器上連接有加熱電極引腳。

第三層陶瓷生片上設(shè)置有參考通道，參考電極設(shè)置在參考通道內(nèi)，參考通道內(nèi)還設(shè)置有參考通道填充條。

參考通道填充條的材料為碳粉與樹脂的混合物。

第六層陶瓷生片與第七層陶瓷生片上設(shè)置有加熱電極導(dǎo)通小孔，加熱電極引腳通過(guò)加熱電極導(dǎo)通小孔引出。

第一層陶瓷生片與第二層陶瓷生片上設(shè)置有信號(hào)電極導(dǎo)通小孔,?信號(hào)電極引腳通過(guò)信號(hào)電極導(dǎo)通小孔引出。

有益效果：1、本實(shí)用新型相比于專利號(hào)為200710051946.0名稱為《平板式氧傳感器芯片的制造方法》的授權(quán)專利說(shuō)明書中介紹的三層0.45mm氧化鋯陶瓷生片疊合的方式而言，本實(shí)用新型中的氧傳感器制備工藝采用七層0.2-0.25mm的氧化鋯陶瓷生帶疊合在一起。氧化鋯陶瓷生片厚度的降低有助于均均勻化陶瓷生片制備過(guò)程中的缺陷，提高陶瓷生片的強(qiáng)度；其次陶瓷生片厚度降低后有助于加快陶瓷生片在流延成型時(shí)的烘干速度，提高陶瓷生片的生產(chǎn)效率；

2、本實(shí)用新型中的氧傳感器各層陶瓷生片采用溫等靜壓的方式疊合，相比于常規(guī)的機(jī)械方式疊合而言，一者等靜壓的壓力比機(jī)械疊壓的壓力高出數(shù)百倍，壓力的增強(qiáng)會(huì)消除生瓷片內(nèi)的微孔，提高各層陶瓷生片的致密度，提高燒結(jié)后氧傳感器的強(qiáng)度，還可以有效防止燒結(jié)過(guò)程中層間開裂的問(wèn)題。二者等靜壓設(shè)備對(duì)溫度與壓力的控制更加精確，采用等靜壓方式可以有效降低產(chǎn)品制備的工藝誤差，提高氧傳感器成品的一致性；