[發明專利]一種片式氧傳感器芯片的制造方法

在審

• 申請號: 201911335312.7
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111103326A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 于金營
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 青島小度智慧知識產權代理事務所(普通合伙) 37282
• 代理人: 周莉

本發明公開了一種片式氧傳感器芯片的制造方法，其結構為上層功能片、中間通道形成片和下層片，依次疊層熱壓制作成一整體，上片集成傳感單元和加熱電阻，加熱電阻和外電極在上片平面上交錯印刷在芯片頭部區域，各自通過引線與引腳連接，并在底層印刷雙層絕緣層從而形成對稱絕緣。本發明的方法消除了在中片和下片之間印刷上下絕緣層對芯片整體強度的影響，使得芯片最終強度提高；降低了單側彎曲變形的影響；沒有加熱電阻的穿層導電孔，工藝簡單，絕緣效果更好，整體制造成本進一步降低。

技術領域

本發明涉及一種片式氧傳感器芯片的制造方法，屬于傳感器技術領域。片式氧傳感器應用于汽車發動機電噴系統中。

背景技術

汽車尾氣排放對環境造成的污染是大氣污染的主要來源，現在采取的主要技術路線是以氧傳感器檢測尾氣氧含量為核心電噴系統，控制發動機的空燃比在理論空燃比(14.7±0.2)附近，尾氣通過三元催化轉化器能高效地轉化為無害氣體，最大限度地降低污染。目前汽車上采用的氧傳感器主要是氧化鋯氧傳感器。氧化鋯氧傳感器可分為加熱型和非加熱型，加熱型的又有管狀和片狀兩種之分。目前市面上管狀帶加熱棒的傳感器，其缺點是加熱棒和傳感器不是一整體而是組裝而成，工作過程中熱效率不高，升溫慢從而響應時間長，控制效果差。片式氧傳感器和管狀氧傳感器工作原理一樣，也是基于氧濃差電池的原理，在高溫下，氧化鋯是氧離子導體，高氧勢一側的氧以O^2-經氧化鋯中的氧空位向低氧勢側遷移形成離子電導，產生濃差電勢，空燃比的變化引起氧電動勢的變化以Nernst 公式來表征：

片式氧傳感器主要是把傳感器片、中間片和加熱片集成為一個整體，中間片含有一端封閉的空氣通道。

目前平板式氧傳感器通常的制造方法是：

1.以專利200420079906.9為代表，采用模具注射成型或干壓方法制備傳感器片、中間片和加熱片的坯片。然后坯片置高溫爐中燒結。在已燒制好的傳感器薄片表面涂覆鉑電極，在加熱片上涂覆加熱鉑電阻，用密封膠把燒制好的傳感器片、中間片和加熱片結合在一起放入高溫爐中燒結密封。

此方法的不足之處是：坯片太脆，成品率低，燒結易變形，密封困難，而且其耐震性和耐熱沖擊性都很差，所以是一種成本很高而性能較差的制造方法。

2.以專利200610027667.6為代表，采用軋膜成型方法制備傳感器片、中間片和加熱片的基片。然后在沖壓機上沖成坯片，坯片金屬化處理，整體制作，排膠燒結。

此方法的不足之處是：軋膜成型容易引入雜質，同時所成型基片的應力較大，厚度均勻性較差，氣泡較多，致密性較差。另外在沖壓機上沖成坯片也容易引入新的應力，這些應力會導致最終燒結發生變形的幾率增加，密封困難，成品率低。

3.以專利200710051946.0為代表，采用流延成型方法制備傳感器片、中間片和加熱片的基片。然后印刷，疊層，排膠燒結。

此方法是目前主流制作方法，其不足之處在于：加熱片上下絕緣，增加了制作工藝的難度，成品率較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種片式氧傳感器芯片的制造方法，以解決上述背景技術中提出的問題。片式氧傳感器芯片結構為上層功能片、中間通道形成片和下層片，依次疊層熱壓制作成一整體；本發明方法是一種工藝流程簡單，易于控制，成本低，性能更好，成品率更高的片式氧傳感器芯片的制造方法。

為實現上述目的本發明采用以下技術方案：一種片式氧傳感器芯片的制造方法，包括以下步驟：

A、制備流延漿料：將制備上層功能片、中間通道形成片和下層片的基材釔摻雜氧化鋯陶瓷粉中加入分散劑、粘合劑、塑化劑和潤滑劑，在有機溶劑中用球磨的方式制成流延漿料；

B、流延：將流延漿料在流延機上經刮刀在襯帶上刮成厚度均勻的膜片，干燥后脫膜；