專利名稱：氧傳感器芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車用氧傳感器領(lǐng)域，特別是一種氧傳感器芯片的制作方法。
背景技術(shù)：
氧傳感器是現(xiàn)代汽車中一個非常重要的傳感器，用于檢測汽車尾氣排放中的氧含量?，F(xiàn)有的汽車氧傳感器主要分為管式氧傳感器和板式氧傳感器。其中板式氧傳感芯片的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，芯片的主體由多層氧化鋯材料制作的基片I疊壓在一起后高溫?zé)Y(jié)而成。不同層的氧化鋯基片I上分別附有信號外電極2、信號內(nèi)電極4和加熱電極9，其中信號外電極2附著在信號基片上，信號外電極2的外層覆蓋有多孔保護層3 ;信號內(nèi)電極4附在中間基片形成的內(nèi)空腔5中；信號外電極2和信號內(nèi)電極4之間可產(chǎn)生電勢差信號；力口熱電極9附著在加熱基片和中間基片之間，通過電流后可對芯片進行加熱。設(shè)置電極的氧化鋯基片I上均設(shè)置有引線6，信號外電極2、信號內(nèi)電極4和加熱電極9的引線分別穿過設(shè)置在基片上的通孔7與芯片引腳8連接。傳統(tǒng)的平板式氧傳感器的制作方法是:采用模具注射成型或者采用干壓方法制備氧化鋯基片的坯片，然后將坯片放置在高溫爐中燒結(jié)成氧化鋯基片；第二步是在燒制好的氧化鋯基片表面涂覆電極，并在氧化鋯基片上打通孔，然后將引線穿過通孔后與引腳連接；第三步將氧化鋯基片依次疊放熱壓成氧傳感器坯；第四步在外電極的表面涂覆保護層，再次燒結(jié)生成氧傳感器芯片。采用傳統(tǒng)制備方法不僅生產(chǎn)成本較高、產(chǎn)品合格率低，而且工藝難易控制。具體體現(xiàn)在以下幾個方面:1) 一般平板式氧傳感器芯片由3 5層0.2mm 0.5mm厚的氧化鋯基片疊合而成，制作這個厚度的氧化鋯基片在保證厚度均勻和高質(zhì)量方面均較為困難。2)平板式氧傳感器上的不同層基片之間的通孔導(dǎo)通方式一般使用專用設(shè)備使通孔中灌滿導(dǎo)電漿料，或使導(dǎo)電漿料穿透通孔時留在通孔邊緣壁上，以保證通孔呈現(xiàn)導(dǎo)體狀態(tài)；然而采用此種工序不但生產(chǎn)設(shè)備比較復(fù)雜，而且容易浪費貴金屬導(dǎo)電漿料。3)由于中間基片形成的內(nèi)空腔通道要求較為嚴(yán)格，如果芯片中的空腔空間過大，必將會降低芯片的強度，這就要求制作時必須規(guī)范；然而傳統(tǒng)的內(nèi)空腔都是通過切割中間基片形成的，由于切割基片的過程不易控制，因此無法制作規(guī)范的內(nèi)空腔通道。4)保護層材料通常為易揮發(fā)的樹脂材料，一般在多層氧化鋯基片燒結(jié)成瓷后，將樹脂材料涂覆在信號外電極上，然后再燒結(jié)一遍，才能制作成氧傳感器芯片，因此工序比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種工藝流程簡單、成品率較高的平板式氧傳感器芯片制作方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。氧傳感器芯片的制作方法，包括制備基片、印刷電極、疊壓燒結(jié)的過程，具體包括以下步驟:a.將制作基片的流延漿料在流延機上制作成0.1mm 0.15mm厚的流延基片，將流延基片切成等大的若干塊巴塊，并將巴塊兩兩疊放后分別放入壓機中疊壓成0.2mm 0.3mm厚的坯片；
b.將疊壓好的坯片放置在切割機上，按照氧傳感器芯片的形狀要求切割上信號基片、下信號基片、中間基片以及上加熱基片、下加熱基片；然后在信號基片上切割信號通孔、在加熱基片切割出加熱通孔；
c.在上信號基片的上端面印刷信號外電極及外電極引線、在下信號基片的下端面印刷信號內(nèi)電極及內(nèi)電極引線、在上加熱基片的上端面端面上印刷加熱電極及加熱引線；
d.在信號通孔和加熱通孔上印刷覆蓋通孔的導(dǎo)電漿料，并使導(dǎo)電漿料與相應(yīng)引線連接，印刷導(dǎo)電漿料的速度為2cm/s，印刷壓力為20N ；
e.在中間基片上印刷長條形易 車發(fā)楽.料，易 車發(fā)楽■料的厚度為30μ m 50 μ m ;所述易揮發(fā)漿料的揮發(fā)溫度低于基片的燒結(jié)溫度；
f.將印刷好的上信號基片、下信號基片、中間基片、上加熱基片和下加熱基片自上而下依次疊放后，放入壓機中疊壓成一體；
g.在信號外電極的表面印刷保護層漿料，保護層漿料的厚度為50μ m 80 μ m ;
h.將整塊氧化鋯基片放置在切割機上，切割成單個氧傳感器芯片的形狀，然后放入控溫爐中高溫?zé)Y(jié)；當(dāng)控溫爐中的溫度上升至800°C，燒結(jié)200min后，中間基片上的易揮發(fā)漿料全部揮發(fā)形成內(nèi)空腔；當(dāng)溫度上升至1400°C時，燒結(jié)120min，使氧化鋯基片形成陶瓷固體電解質(zhì)，同時印刷在基片上的電極與基片共燒結(jié)在一起，降溫后出爐，即得氧傳感器芯片成品。

本發(fā)明的改進在于:所述步驟b中，在切割信號通孔和加熱通孔時，首先在相應(yīng)的基片上畫直徑為Imm的圓，并在圓圈中切割四個直徑為0.1 0.2mm的圓孔,所述四個圓孔勻布在Imm的圓圈中；所述步驟d中導(dǎo)電漿料的印刷圖案為直徑Imm的圓，印刷圖案同時覆蓋四個圓孔。本發(fā)明所述易揮發(fā)漿料為800°C可完全揮發(fā)的C基材料。本發(fā)明所述保護層漿料為摻雜C基材料的氧化鋁漿料。由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明所取得技術(shù)進步如下。本發(fā)明所述的方法中氧傳感器的通孔導(dǎo)通、空腔形成以及保護層涂覆的工藝都和基片上電極的制作一樣采用印刷的工藝，因此可使整個氧傳感器的工藝流程簡單、成品率較高，產(chǎn)品質(zhì)量良好、穩(wěn)定性高。氧化鋯基片由多層厚度較小的流延基片疊壓而成，氧化鋯基片通過減薄流延基片的厚度、增加流延基片總層數(shù)的方法來制備，能夠明顯提高氧傳感器芯片尺寸的一致性及強度。基片上通孔的導(dǎo)通方法不僅簡易，而且還能夠減少原料的浪費，降低生產(chǎn)成本。制作內(nèi)空腔的方法也較為簡單，能夠在保證芯片強度的情況下，提高芯片成品后的穩(wěn)定性。信號通孔和加熱通孔的制備方法，便于使導(dǎo)電漿料從圓孔中漏過，只要保證該組圓孔中的任何一個導(dǎo)通，即可實現(xiàn)基片兩面電極的導(dǎo)通，提高通孔印刷工藝的可靠性。


圖1是傳統(tǒng)板式氧傳感器芯片的基本結(jié)構(gòu)。
圖2是本發(fā)明的板式氧傳感器分解示意圖。其中:1、基片，11、上/[目號基片，12、下/[目號基片，13、中間基片，14、上加熱基片，15、下加熱基片，2、信號外電極，3、保護層，4、信號內(nèi)電極，41、信號電極通孔圖案，5、內(nèi)空腔，6、引線，7、通孔，71、上信號通孔，72、下信號通孔，73、上加熱通孔，74、下加熱通孔，8、引腳，81、信號引腳，82、加熱引腳，9、加熱電極，91、加熱電極通孔圖案。
具體實施例方式下面將結(jié)合具體實施例和附圖，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。本實施例中氧傳感器芯片的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括上信號基片11、下信號基片12、中間基片13、上加熱基片14和下加熱基片15。上信號基片11的上端面上設(shè)置有信號外電極2和外電極引線，與信號外電極相對的上信號基片的另一端設(shè)置有上信號通孔71，上信號通孔上設(shè)置有信號引腳81 ;外電極引線的一端與信號外電極2連接，另一端與信號引腳81連接。信號外電極2的表面設(shè)置有保護層3。下信號基片12上與上信號基片的上信號通孔71相應(yīng)的位置設(shè)置有下信號通孔72，下信號基片12的下端面印刷信號內(nèi)電極4及內(nèi)電極引線，內(nèi)電極引線的一端與信號內(nèi)電極4連接，內(nèi)電極引線的另一端穿過下信號通孔72后與信號引腳81連接。中間基片13的上端面與下信號基片的下端面之間設(shè)置有內(nèi)空腔5。上加熱基片14的上端面上設(shè)置有加熱電極9以及加熱引線，與加熱電極9相對的上加熱基片14上端面的另一端設(shè)置有上加熱通孔73。下加熱基片15與上加熱基片14上的上加熱通孔73相應(yīng)的位置設(shè)置有下加熱通孔74，下加熱基片15下端面的下加熱通孔74處設(shè)置有加熱引腳82，加熱引線依次穿過上加熱通孔73和下加熱通孔74后與加熱引腳82連接。上述氧傳感器芯片的制作方法，具體包括以下步驟:
a.將制作基片的流延漿料在流延機上制作成0.1mm厚的流延基片，將流延基片切成等大的若干塊巴塊，并將巴塊兩兩疊放后分別放入壓機中疊壓成0.2mm厚的坯片。當(dāng)然，本步驟中所提及的流延基片的厚度還可以是0.1mm 0.15mm之間的任意值；疊壓成的還片厚度也相應(yīng)地為0.2mm 0.3mm之間的數(shù)值。b.將疊壓好的坯片放置在切割機上，按照氧傳感器芯片的形狀要求切割上信號基片11、下信號基片12、中間基片13以及上加熱基片14、下加熱基片15 ;然后在上信號基片上切割上信號通孔71，在下信號基片上切割下信號通孔72，在上加熱基片切割出上加熱通孔73，在下加熱基片切割出下加熱通孔74 ;其中上信號通孔71和下信號通孔72的形狀位置相應(yīng),上加熱通孔73和下加熱通孔74的形狀位置相應(yīng)。在切割信號通孔和加熱通孔時，首先在相應(yīng)的基片上畫直徑為Imm的圓，并在圓圈中切割四個直徑為0.2mm的圓孔,所述四個圓孔勻布在Imm的圓圈中。當(dāng)然，本實施例中所述圓孔的直徑還可以為0.1 mm 0.2mm之間的任意值。c.依次在上信號基片11的上端面印刷信號外電極2及外電極引線，在下信號基片12的下端面印刷信號內(nèi)電極4及內(nèi)電極引線，在上加熱基片14的上端面端面上印刷加熱電極9及加熱引線； d.在信號通孔和加熱通孔上印刷覆蓋通孔的導(dǎo)電漿料，并使導(dǎo)電漿料與相應(yīng)引線連接，印刷導(dǎo)電漿料的速度為2cm/s，印刷壓力為20N ;所述導(dǎo)電漿料的印刷圖案為直徑Imm的圓，印刷圖案同時覆蓋四個圓孔。圖2中的41為信號電極通孔圖案，91為加熱電極通孔圖案。e.在中間基片13上印刷長條形易揮發(fā)漿料，易揮發(fā)漿料的厚度為50 μ m;所述易揮發(fā)漿料的揮發(fā)溫度低于基片的燒結(jié)溫度。本實施例中易揮發(fā)漿料為800°C可完全揮發(fā)的C基材料；易揮發(fā)衆(zhòng)料的厚度還可以為30 μ m 50 μ m之間的任意值。f.將印刷好的上信號基片11、下信號基片12、中間基片13、上加熱基片14和下加熱基片15自上而下依次疊放后,放入壓機中疊壓成一體。g.在信號外電極2的表面印刷保護層漿料，保護層漿料的厚度為80 μ m。本實施例中保護層漿料為摻雜C基材料的氧化鋁漿料；保護層漿料的厚度還可以為50 μ m 80 μ m之間的任意值。h.將整塊氧化鋯基片放置在切割機上，切割成單個氧傳感器芯片的形狀，然后放入控溫爐中高溫?zé)Y(jié)；當(dāng)控溫爐中的溫度上升至800°C時，燒結(jié)200min，中間基片13上的易揮發(fā)漿料全部揮發(fā)形成內(nèi)空腔5 ;當(dāng)溫度上升至1400°C時，燒結(jié)120min，使氧化鋯基片形成陶瓷固體電解質(zhì)，同時印刷在基片上的電極與基片共燒結(jié)在一起，降溫后出爐，即得氧傳感器芯片成品。
權(quán)利要求
1.一種氧傳感器芯片的制作方法，包括制備基片、印刷電極、疊壓燒結(jié)的過程，其特征在于具體包括以下步驟: a.將制作基片的流延漿料在流延機上制作成0.1mm 0.15mm厚的流延基片，將流延基片切成等大的若干塊巴塊，并將巴塊兩兩疊放后分別放入壓機中疊壓成0.2mm 0.3mm厚的坯片； b.將疊壓好的坯片放置在切割機上，按照氧傳感器芯片的形狀要求切割上信號基片(11 )、下彳目號基片(12)、中間基片(13)以及上加熱基片(14)、下加熱基片(15);然后在/[目號基片上切割信號通孔(71、72)、在加熱基片切割出加熱通孔(73、74)； c.在上信號基片(11)的上端面印刷信號外電極(2)及外電極引線、在下信號基片(12)的下端面印刷信號內(nèi)電極(4)及內(nèi)電極引線、在上加熱基片(14)的上端面端面上印刷加熱電極(9)及加熱引線； d.在信號通孔和加熱通孔上印刷覆蓋通孔的導(dǎo)電漿料，并使導(dǎo)電漿料與相應(yīng)引線連接，印刷導(dǎo)電漿料的速度為2cm/s，印刷壓力為20N ； e.在中間基片(13)上印刷長條形易揮發(fā)漿料，易揮發(fā)漿料的厚度為30μ m 50 μ m ;所述易揮發(fā)漿料的揮發(fā)溫度低于基片的燒結(jié)溫度； f.將印刷好的上信號基片(11)、下信號基片(12)、中間基片(13)、上加熱基片(14)和下加熱基片(15)自上而下依次疊放后，放入壓機中疊壓成一體； g.在信號外電極(2)的表面印刷保護層漿料，保護層漿料的厚度為50μ m 80 μ m ; h.將整塊氧化鋯基片放置在切割機上，切割成單個氧傳感器芯片的形狀，然后放入控溫爐中高溫?zé)Y(jié)；當(dāng)控溫爐中的溫度上升至800°C，燒結(jié)200min后，中間基片(13)上的易揮發(fā)漿料全部揮發(fā)形成內(nèi)空腔(5);當(dāng)溫度上升至1400°C時，燒結(jié)120min，使氧化鋯基片形成陶瓷固體電解質(zhì)，同時印刷在基片上的電極與基片共燒結(jié)在一起，降溫后出爐，即得氧傳感器芯片成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧傳感器芯片的制作方法，其特征在于:所述步驟b中，在切割信號通孔和加熱通孔時，首先在相應(yīng)的基片上畫直徑為Imm的圓，并在圓圈中切割四個直徑為0.1 0.2mm的圓孔,所述四個圓孔勻布在Imm的圓圈中；所述步驟d中導(dǎo)電衆(zhòng)料的印刷圖案為直徑Imm的圓，印刷圖案同時覆蓋四個圓孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧傳感器芯片的制作方法，其特征在于:所述易揮發(fā)漿料為800°C可完全揮發(fā)的C基材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧傳感器芯片的制作方法，其特征在于:所述保護層漿料為摻雜C基材料的氧化鋁漿料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氧傳感器芯片的制作方法，具體包括以下步驟a.制作基片的坯片；b.切割信號基片、中間基片以及加熱基片；并在基片上切割通孔；c.在基片上印刷信號外電極、信號內(nèi)電極以及加熱電極；d.在通孔上印刷導(dǎo)電漿料，e.在中間基片上印刷易揮發(fā)漿料；f.將印刷好的基片依次疊放后，放入壓機中疊壓成一體；g.在信號外電極的表面印刷保護層漿料；h.切割成單個氧傳感器芯片的形狀，然后放入控溫爐中高溫?zé)Y(jié)，降溫后出爐，即得氧傳感器芯片成品。本發(fā)明所述氧傳感器的通孔導(dǎo)通、空腔形成以及保護層涂覆的工藝都采用印刷的工藝，因此可使整個氧傳感器的工藝流程簡單、成品率較高，產(chǎn)品質(zhì)量良好、穩(wěn)定性高。
文檔編號G01N27/409GK103207227SQ20131009095
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者肖 琳 申請人:無錫隆盛科技股份有限公司