[發明專利]一種片式非加熱型氧傳感器用芯片及制備方法

在審

• 申請號: 201910098170.0
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN111505081A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 楊玉海;郭杰烽;陳珍強
• 申請（專利權）人: 蘇州工業園區傳世汽車電子有限公司
• 主分類號: G01N27/407
• 分類號: G01N27/407;C25D7/00;C23C14/34;C23C14/18;C04B41/81;C04B41/50
• 代理公司: 蘇州簡理知識產權代理有限公司 32371
• 代理人: 朱亦倩

本發明公開了一種片式非加熱型氧傳感器用芯片，包括固體電解質陶瓷層、設置于所述固體電解質陶瓷層上表面的外電極、及設置于所述固體電解質陶瓷層下表面的內電極與氣體通道，其特征在于：所述外電極包括兩次燒制形成的外引線電極部分與外催化電極部分，所述外引線電極部分與所述外催化電極部分為分體式結構。該芯片結構簡單，生產加工方便，大大降低了生產成本，適用于大批量自動化生產，且外催化電極部分采用非共燒工藝，保證其具有良好的低溫啟動性能。

技術領域

本發明涉及一種片式非加熱型氧傳感器用芯片及制備方法。

背景技術

氧傳感器用于發動機閉環控制，從而確保車輛在壽命期內對HC,CO以及NOx的排放滿足法規要求。這對降低車輛的污染物排放，減少對環境的污染，都起到了至關重要的作用。氧化鋯氧傳感器利用了氧化鋯的固體電解質特性，即氧化鋯在高溫下對氧離子具有導電性。這樣當氧化鋯兩側的氧氣濃度，即氧分壓不同時，就會發生氧離子從一側遷移到另一側的效應，從而產生出一個電壓信號。具體來說，氧化鋯的這種氧離子導電特性可用能斯特方程來表示。

其中，R理想氣體常數；F法拉利常數；T絕對溫度；PO``參考氣體氧分壓；PO`測量氧分壓。

為了滿足氧傳感器的工作要求，通常需要給氧傳感器設置一個加熱器，來給鋯元件加熱到一定溫度后，傳感器才能給出有效的信號。然而，對于摩托車來說，成本因素成為制約可供選擇的技術路線的一個重要考慮因素。采用非加熱型氧傳感器，依靠發動機自身的尾氣來給傳感器加熱，達到工作狀態，成為摩托車現階段主流的技術路線。采用非加熱型氧傳感器的另外一個考慮是盡量減小摩托車的電力損耗，達到節能降低排放的目標，承擔起其可以承擔的社會責任。

氧傳感器可以分為管式氧傳感器和片式氧傳感器。其重要區分就在于其核心鋯元件的制備工藝不同。然而，采用鉑金電極和氧化鋯基體一次共燒技術制備的核心鋯元件，由于一次共燒溫度需要達到1450℃且保溫4h才能將陶瓷燒成致密瓷體，使得貴金屬產生融結，造成貴金屬活性降低，其低溫性能都不夠理想，需要尾氣達到350℃以上才能給出準確有效的信號；且貴金屬用量大，成本高。

發明內容

本發明目的是提供一種片式非加熱型氧傳感器用芯片，該芯片結構簡單，生產加工方便，大大降低了生產成本，適用于大批量自動化生產，且具有良好的低溫啟動性能。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種片式非加熱型氧傳感器用芯片，包括固體電解質陶瓷層、設置于所述固體電解質陶瓷層上表面的外電極、及設置于所述固體電解質陶瓷層下表面的內電極與氣體通道，所述外電極包括兩次燒制形成的外引線電極部分與外催化電極部分，所述外引線電極部分與所述外催化電極部分為分體式結構。

上述技術方案中，所述片式非加熱型氧傳感器用芯片兩側設有外電極接觸盤與外電極接觸盤。

上述技術方案中，所述外催化電極部分外設有多孔防中毒涂層。

上述技術方案中，所述外引線電極部分表面設有陶瓷保護層。

上述技術方案中，所述內電極下表面設置有至少一層陶瓷基體層。

上述技術方案中，所述陶瓷基體層上設置有通孔，所述陶瓷基體層上表面設置有過孔引線，其下表面設置有內電極接觸盤，所述過孔引線與所述內電極相連，并經所述通孔與所述內電極接觸盤相連。

上述技術方案中，所述固體電解質陶瓷層與所述陶瓷基體層包括復數層陶瓷生胚。

一種片式非加熱型氧傳感器用芯片的制備方法，包括如下步驟：

1)將復數層陶瓷生胚在溫等靜壓機中壓制，制得固體電解質陶瓷層與陶瓷基體層；

2)在所述固體電解質陶瓷層上表面采用絲網印刷工藝，依次印刷外引線電極部分與陶瓷保護層；