[發明專利]一種極限電流型氧傳感器片芯及其制造方法

有效

• 申請號: 201810926239.X
• 申請日: 2018-08-15
• 公開（公告）號: CN109060921B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 陳榮浪
• 申請（專利權）人: 蘇州工業園區福特斯汽車電子有限公司
• 主分類號: G01N27/41
• 分類號: G01N27/41
• 代理公司: 蘇州國卓知識產權代理有限公司 32331
• 代理人: 董慧婷

本發明涉及到片式氧傳感器芯片技術領域，尤其涉及到一種極限電流型氧傳感器片芯及其制造方法，屬于特種功能無機非金屬材料及汽車電子先進制造領域。所述極限電流型氧傳感器片芯由氧化鋁多孔保護層，氧離子快離子導體擴散層，泵電池上電極，泵電池介質層，泵電池下電極，槽形注模層，注模基板上層，加熱電極層和注模基板上層依次相疊構成。該極限電流型氧傳感器片芯的強度和成品率高。生產工藝簡單可靠，改善了加熱電極的可控性和可靠性，確保了氧傳感器具有高的信號強度和信號靈敏度。

技術領域

本發明涉及到片式氧傳感器芯片技術領域，尤其涉及到一種極限電流型氧傳感器片芯及其制造方法，屬于特種功能無機非金屬材料及汽車電子先進制造領域。

背景技術

氧傳感器是汽車發動機燃油反饋控制系統的重要部件，在空燃比控制中有著非常重要的作用。汽車氧傳感器用于檢查廢氣中的氧氣含量，并向ECU發送信息，讓ECU調整和保持理想的空燃比，以便得到更好的排放性和燃油經濟性，在溫度超過300℃時，所用的陶瓷材料變成了氧離子的導體。在這種情況下，如果傳感器兩側的氧含量處于不同比例的狀況，在兩端之間會產生電壓的變化，這個變化是對在兩側(空氣一側和尾氣一側)氧氣數量不同的測量基礎，這個變化傳送到ECU，驗證廢氣中剩余的氧氣百分比是否達到使燃料充分燃燒的理論比例。當氧傳感器輸出的電壓較低時(低于200mv)，ECU識別出油氣濃度低(λ≥1)，它將發出指令讓噴油嘴噴油時間延長以提高噴油量；當氧傳感器輸出的電壓較高時(高于800mv)ECU識別出油氣濃度高(λ≤1)，ECU將發出指令讓噴油嘴噴油時間縮短以降低噴油量，因此氧傳感器的信息反饋是有助于ECU檢測尾氣中的氧含量及時調節噴油器的噴油時間，使空燃比接近14.7：1的理論值。

現今市場上已經在使用的汽車尾氣用極限電流型氧傳感器主要為國外生產的小孔型和多孔型，但國內至今還未有產業化的產品出現，可能是因為小孔成型技術要求高，孔大小不容易控制且使用過程中由于尾氣中粉塵等顆粒物極易堵塞，嚴重影響壽命。而多孔型的生產上可以通過材料的粒徑及有機物的配比進行有效控制，同樣的由于長時間使用導致的壽命問題而無法正常使用。近來，采用離子導體材料作為氧離子的傳輸介質成為未來發展的一個方向，其優點是可以精確控制氧離子的傳輸速率，且生產工藝簡單，不會因為尾氣粉塵等等原因導致長時間使用失效的問題。

發明內容

為了克服背景技術中存在的缺陷，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種極限電流型氧傳感器片芯，所述極限電流型氧傳感器片芯由氧化鋁多孔保護層，氧離子快離子導體擴散層，泵電池上電極，泵電池介質層，泵電池下電極，槽形注模層，注模基板上層，加熱電極層和注模基板下層依次相疊構成。

優選的所述氧化鋁多孔保護層，其組成材料包括納米級氧化鋁粉、納米級氧化鋯粉和淀粉，所述納米級氧化鋁粉、納米級氧化鋯粉和淀粉均通過300目篩，納米級氧化鋁粉和納米級氧化鋯粉兩種原料總重量占80-90wt％(重量百分比)，且納米級氧化鋁粉和納米級氧化鋯粉質量比為4:1，淀粉重量占10-20wt％(重量百分比)，所述納米級氧化鋁粉、納米級氧化鋯粉和淀粉之和為100％；以上述三種固體粉體總重量為100％基準計，加入粘結劑聚乙烯醇縮丁醛4-10wt％(重量百分比)和30-60wt％(重量百分比)無水乙醇作為溶劑配制成高粘稠的糊狀氧化鋁多孔漿體；采用手工涂覆在氧離子快離子導體擴散層上，且使氧離子快離子導體擴散層全部被涂覆；涂覆厚度控制在10-300微米。