[發明專利]一種開放式、陣列化、集成化的電化學氣體傳感器及其制造方法

有效

• 申請號: 201710575099.1
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107389756B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 楊永超;秦浩;王洋洋;劉洋;周明軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十九研究所
• 主分類號: G01N27/27
• 分類號: G01N27/27
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 畢雅鳳

技術領域

本發明涉及一種電化學氣體傳感器，具體涉及一種基于共燒工藝技術的開放式、陣列化、集成化的電化學氣體傳感器。

背景技術

現有的電化學氣體傳感器包括兩個或三個和電解液接觸的電極，分別為感應電極、輔助電極和參比電極，通常感應電極分散在多孔透氣膜處，目標氣體通過透氣膜在該電極上反應，平衡反應發生在輔助電極上，電解液支持相關反應。通過感應電極發生反應輸出與環境目標氣體濃度相關信號。這些原理是公知的并且已有記載。

電化學氣體傳感器已經廣泛應用于工業環境、空氣質量、密閉環境等氣體種類、濃度檢測，但目前電化學氣體傳感器受到傳統傳感器結構工藝限制，存在靈敏度低、選擇性差的問題，且傳感器難以實現小型化，難以形成集成化、陣列化設計，進一步限制了可用的選擇性。

發明內容

本發明的目的是為了解決電化學氣體傳感器的靈敏度低、選擇性差、難以形成陣列化和集成化的問題，從而提供一種開放式、陣列化、集成化的電化學氣體傳感器及其制造方法。

本發明的一種開放式、陣列化、集成化的電化學氣體傳感器，包括多個傳感單元，多個傳感單元陣列排布，且集成一體，每個傳感單元包括上電極層1、電解池層2、下電極層3和引出層5；

上電極層1、電解池層2、下電極層3和引出層5依次對位疊層；

上電極層1的基片上設有第一電解池通孔1-1、第一引線1-4、第一過孔1-2和催化電極1-3；催化電極1-3通過第一引線1-4與第一過孔1-2連通，催化電極1-3半封閉式覆蓋第一電解池通孔1-1；

電解池層2的基片上設有第二電解池通孔2-1和第二過孔2-2；第一電解池通孔1-1和第二電解池通孔2-1相通，形成電解池腔，第二過孔2-2與第一過孔1-2連通；

下電極層3的基片上設有對電極3-1、第二引線3-6、第三過孔3-4和第四過孔3-5；對電極3-1位于電解池腔正下方，對電極3-1通過第二引線3-6與第三過孔3-4連通，第四過孔3-5與第二過孔2-2連通；

引出層5的基片上設有第一引出端5-1和第二引出端5-2；

第一引出端5-1與第四過孔3-5連通，第二引出端5-2與第三過孔3-4連通。

優選的是，下電極層3的基片上還設有參比電極3-2、第三引線3-7和第五過孔3-3；參比電極3-2為半封閉圓環，對電極3-1位于半封閉圓環內，參比電極3-2通過第三引線3-7與第五過孔3-3連通；

引出層5的基片上還設有第三引出端5-3；

第三引出端5-3與第五過孔3-3連通。

優選的是，還包括形成于下電極層3和引出層5之間的溫度控制層4；

溫度控制層4的基片上設有加熱電阻條4-1、第六過孔4-1-1、第七過孔4-1-2、第八過孔4-2、第九過孔4-3和第十過孔4-4；

加熱電阻條4-1位于對電極3-1正下方，加熱電阻條4-1的一端與第六過孔4-1-1連接、加熱電阻條4-1的另一端與第七過孔4-1-2連接，第八過孔4-2與第五過孔3-3連通，第九過孔4-3與第三過孔3-4連通，第十過孔4-4與第四過孔3-5連通；

引出層5的基片上還設有第四引出端5-4和第五引出端5-5；

第四引出端5-4與第六過孔4-1-1連通，第五引出端5-5與第七過孔4-1-2連通，第一引出端5-1通過第十過孔4-4與第四過孔3-5連通，第二引出端5-2通過第九過孔4-3與第三過孔3-4連通，第三引出端5-3通過第八過孔4-2與第五過孔3-3連通。

優選的是，電解池腔內填充多孔載體，催化電極1-3固定在多孔載體上，多孔載體內盛裝電解液。

優選的是，所述電解液為離子電解液。

優選的是，催化電極1-3的漿料中包括成孔劑。

本發明的一種開放式、陣列化、集成化的電化學氣體傳感器的制造方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、制作四層基片，用于形成上電極層1、電解池層2、下電極層3和引出層5；

在所述四層基片上制作電極、過孔和功能孔，形成多個傳感單元，每個傳感單元的制作方法包括：

在上電極層1的基片上制作第一電解池通孔1-1、第一引線1-4和第一過孔1-2，第一引線1-4與第一過孔1-2連通；

在電解池層2的基片上制作第二電解池通孔2-1和第二過孔2-2；第一電解池通孔1-1和第二電解池通孔2-1相通，形成電解池腔，第二過孔2-2與第一過孔1-2連通；