[發明專利]智能氮氧傳感器感應芯片

在審

• 申請號: 201810270584.2
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108333243A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 馮江濤
• 申請（專利權）人: 常州聯德電子有限公司
• 主分類號: G01N27/41
• 分類號: G01N27/41;G01N27/407;G01N27/409
• 代理公司: 常州市夏成專利事務所(普通合伙) 32233
• 代理人: 沈毅

本發明涉及傳感器感應芯片領域，尤其是智能氮氧傳感器感應芯片。該感應芯片包括外電極、電極觸點一、上層氧化鋯基板、副泵內電極、主泵內電極、中層氧化鋯基板、參比空氣電極、測量泵內電極、電極觸點二、底層氧化鋯基板、絕緣包裹層、電極觸點三、參比空氣通道、第一測量腔、第二測量腔和加熱線路，所述外電極、引線、電極觸點一印刷在上層氧化鋯基板的上端面；所述副泵內電極、主泵內電極、引線印刷在上層氧化鋯基板的下端面；所述測量泵內電極和參比空氣電極印刷在底層氧化鋯基板的上端面；所述底層氧化鋯基板上印刷有加熱線路、電極觸點三、兩層絕緣包裹層。該發明使用三層氧化鋯基板，其制備工序簡單、生產效率高、穩定性好。

技術領域

本發明涉及傳感器感應芯片領域，尤其是智能氮氧傳感器感應芯片。

背景技術

目前已有的氧化鋯電流型氮氧傳感器芯片是由NGK公司生產的（詳見專利US20090242400），其由六層氧化鋯基板構建而成，如圖1(a)所示。該芯片從結構上含有第一測量腔、第二測量腔、參比空氣通道和加熱單元，第一測量腔和外界之間以及第一和第二測量腔之間設置有擴散障礙層。該芯片NOx測量部分由主泵、副泵和測量泵組成。在工作時，汽車尾氣經過擴散障礙層散到第一測量腔，尾氣中HC、CO、H2在第一測量腔被氧化，主泵通過反饋調節維持副泵泵電流固定且使第一測量腔的氧濃度在穩定尾氣狀態下達到一個恒定的氧濃度值，這樣就確保了從第一測量腔擴散到第二測量腔的氧量固定，且NOx能在第一測量腔不被還原，并順利擴散至第二測量腔。通過副泵作用將第二測量腔的氧濃度維持在一個較低的恒定值，該濃度使NOx在測量泵的催化電極作用下剛好能完全分解成N2和O2，分解的氧氣在測量泵的作用下被泵出并形成泵電流，那么該測量泵電流的大小與NOx濃度成正比。

該氮氧傳感器為了獲得較高的測量精度，工作時需要將傳感和測量部位的溫度一直維持在850°C左右；與此同時為了獲得更快的啟動時間以滿足高排放法規的要求，其集成的加熱電路必須具有足夠高的加熱功率。因該芯片由6層氧化鋯基片集合而成，而其加熱器只能設置在底部，因此多層氧化鋯之間的溫度梯度很大，導致溫度控制難度增加并影響了測量精度和結構穩定性；而且其制造工藝的復雜度大幅提高，生產效率和成品率較難控制。

此外該芯片5個測量信號電極觸點和3個加熱單元電極觸點密集分布在連接端頭的上下表面，在芯片寬度受限的情況下，電極觸點的寬度和相鄰距離都非常小，極易造成接觸不良或導通的情況；且為了集中布置8個電極觸點，需要內部引線做迂回處理，容易引起斷點。

發明內容

為了克服現有的感應芯片容易接觸不良或斷點的不足，本發明提供了智能氮氧傳感器感應芯片。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種智能氮氧傳感器感應芯片，包括外電極、電極觸點一、上層氧化鋯基板、副泵內電極、主泵內電極、中層氧化鋯基板、參比空氣電極、測量泵內電極、電極觸點二、底層氧化鋯基板、絕緣包裹層、電極觸點三、參比空氣通道、第一測量腔、第二測量腔和加熱線路，所述外電極、引線、電極觸點一印刷在上層氧化鋯基板的上端面；所述副泵內電極、主泵內電極、引線印刷在上層氧化鋯基板的下端面；所述副泵內電極、主泵內電極、引線通過過孔與電極觸點一連接；所述測量泵內電極和參比空氣電極印刷在底層氧化鋯基板的上端面；所述測量泵內電極和參比空氣電極通過引線延伸至端頭與兩側的電極觸點二連接；所述底層氧化鋯基板上印刷有加熱線路、電極觸點三、兩層絕緣包裹層；所述加熱線路包裹在兩層絕緣包裹層之間；所述電極觸點三裸露在外；所述中層氧化鋯基板通過沖切加工成第一測量腔、第二測量腔和參比空氣通道。

根據本發明的另一個實施例，進一步包括所述電極觸點一數量為三個。

根據本發明的另一個實施例，進一步包括所述電極觸點二數量為兩個。

根據本發明的另一個實施例，進一步包括所述電極觸點三數量為三個。

根據本發明的另一個實施例，進一步包括所述上層氧化鋯基板、中層氧化鋯基板、底層氧化鋯基板、絕緣包裹層之間通過疊層和共燒工藝集成為一體。