新型片式氧傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型片式氧傳感器，包括自上向下依次設(shè)置的敏感元件層、空氣通道層和加熱層，所述加熱層由加熱基片層、以及設(shè)于加熱基片層上方的加熱電極絕緣層組成，所述加熱電極絕緣層包括上、下絕緣片以及夾設(shè)于上、下絕緣片之間的加熱電極，所述上絕緣片的上面還設(shè)有上過渡層，所述下絕緣片的下面還設(shè)有下過渡層，本發(fā)明在片式氧傳感器中引入絕緣層和過渡層，減少了印刷烘干次數(shù)，節(jié)約了工藝時(shí)間，同時(shí)減少了因?yàn)橛∷訑?shù)過多干裂的現(xiàn)象，過渡層的引入增加了絕緣層和氧化鋯層之間的粘結(jié)性，緩解了燒結(jié)時(shí)兩層不同材料由于熱膨脹系數(shù)不同帶來的變形和開裂現(xiàn)象，大大提高了產(chǎn)品成品率。
【專利說明】新型片式氧傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感器，特別是用于檢測汽車排出廢氣中的氧濃度的片式氧傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車尾氣排放環(huán)境污染日益嚴(yán)重，節(jié)約燃油和減少汽車尾氣的污染正成為當(dāng)前的重要問題。目前，主要是通過氧傳感器實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車尾氣氧濃度檢測和燃燒情況判斷，從而達(dá)到節(jié)約燃油和減少尾氣的排放的目的。
[0003]氧傳感器主要有管式和片式兩種結(jié)構(gòu)，由于片式結(jié)構(gòu)響應(yīng)時(shí)間快等優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)前氧傳感器發(fā)展的主要形式。目前片式結(jié)構(gòu)主要是由三層氧化鋯片組成，上面一層是敏感元件層，上下表面分布著外電極和內(nèi)電極，中間一層是空氣通道層，下面一層是含有加熱電路和絕緣層的加熱層，起加熱功能，最后三層疊壓在一起燒結(jié)為一體。加熱層是現(xiàn)在氧化鋯基片上通過絲網(wǎng)印刷印刷一層絕緣層漿料，烘干后再在其上面印刷一層加熱電極，然后再烘干，印刷再一層絕緣層。但是，印刷工藝較復(fù)雜，效果較難控制，而且會出現(xiàn)絕緣層干裂的現(xiàn)象。
[0004]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決絕緣層干裂及印刷不方便的問題，工藝大為簡化，產(chǎn)品性能良好。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種新型片式氧傳感器，包括自上向下依次設(shè)置的敏感元件層、空氣通道層和加熱層，所述加熱層由加熱基片層、以及設(shè)于加熱基片層上方的加熱電極絕緣層組成，所述加熱電極絕緣層包括上、下絕緣片以及夾設(shè)于上、下絕緣片之間的加熱電極，所述上絕緣片的上面還設(shè)有上過渡層，所述下絕緣片的下面還設(shè)有下過渡層。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述敏感元件層由敏感元件層本體、外電極和內(nèi)電極組成，所述外電極設(shè)于敏感元件層本體的上表面，所述內(nèi)電極設(shè)于敏感元件層本體的下表面，且連接內(nèi)電極的引腳一設(shè)于敏感元件層本體的上表面，所述引腳一上設(shè)有內(nèi)電極通孔。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述空氣通道層包括空氣通道層本體，且所述空氣通道層本體內(nèi)設(shè)有空腔室。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱基片層包括加熱基片層本體，連接加熱電極的引腳二設(shè)于加熱基片層本體的下表面，且引腳二上設(shè)有加熱電極通孔。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述敏感元件層本體上表面位于引腳一周圍印設(shè)有多孔保護(hù)層，所述加熱基片層本體下表面位于引腳二周圍印設(shè)有絕緣層。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述敏感元件層本體、空氣通道層本體及加熱基片層本體均采用氧化鋯材料流延制得，且三者的外形尺寸相同，其長度為70-80mm，寬度為為6-7mm,厚度為 0.6-0.8mm。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述上、下絕緣片是采用氧化鋁為主的漿料流延制備的，其長度為70-80_，寬度為6-7_，厚度為30-70Mm。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述空腔室的橫截面為大小不同的矩形一和矩形二組成，所述矩形一的長為8-12mm，寬為1.1-1.5mm ;所述矩形二的長為60_70mm，寬為0.6-1.0mm。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和功效是:本發(fā)明在片式氧傳感器中引入絕緣層和過渡層，減少了印刷烘干次數(shù)，節(jié)約了工藝時(shí)間，同時(shí)減少了因?yàn)橛∷訑?shù)過多干裂的現(xiàn)象，過渡層的引入增加了絕緣層和氧化鋯層之間的粘結(jié)性，緩解了燒結(jié)時(shí)兩層不同材料由于熱膨脹系數(shù)不同帶來的變形和開裂現(xiàn)象，大大提高了產(chǎn)品成品率。
[0015]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；
圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的俯視圖；
圖3是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的仰視圖；
圖4是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的加熱電極結(jié)構(gòu)圖；
圖5是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的空氣通道層結(jié)構(gòu)圖；
圖中標(biāo)示:1_敏感元件層；2_空氣通道層；3_加熱層；4_加熱基片層；5_加熱電極絕緣層；11-敏感元件層本體；12-外電極；13-內(nèi)電極；14-引腳一 ；15-內(nèi)電極通孔；16_多孔保護(hù)層；21_空氣通道層本體；22_空腔室；23_矩形一 ；24_矩形二 ；41_加熱基片層本體；43-弓丨腳二 ；44_加熱電極通孔；45_絕緣層；51_上絕緣片；52_下絕緣片；53_加熱電極；54-上過渡層；55_下過渡層。
[0017]

【具體實(shí)施方式】
[0018]為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0019]圖1-圖3示出了本發(fā)明一種新型片式氧傳感器的一種實(shí)施方式:包括自上向下依次設(shè)置的敏感元件層1、空氣通道層2和加熱層3，所述加熱層3由加熱基片層4、以及設(shè)于加熱基片層4上方的加熱電極絕緣層5組成，所述加熱電極絕緣層5包括上、下絕緣片51、52以及夾設(shè)于上、下絕緣片51、52之間的加熱電極53，所述上絕緣片51的上面還設(shè)有上過渡層54，所述下絕緣片52的下面還設(shè)有下過渡層55 ;所述敏感元件層I由敏感元件層本體11、外電極12和內(nèi)電極13組成，所述外電極12設(shè)于敏感元件層本體I的上表面，所述內(nèi)電極13設(shè)于敏感元件層本體I的下表面，且連接內(nèi)電極13的引腳一 14設(shè)于敏感元件層本體I的上表面，所述引腳一 14上設(shè)有內(nèi)電極通孔15，如圖2所示。
[0020]所述空氣通道層2包括空氣通道層本體21，且所述空氣通道層本體21內(nèi)設(shè)有空腔室22，所述空腔室22的橫截面為大小不同的矩形一 23和矩形二 24組成，所述矩形一 23的長為8-12mm，寬為1.1-1.5mm ;所述矩形二 24的長為60_70臟，寬為0.6-1.0mm,如圖5所/Jn ο
[0021]所述加熱基片層4包括加熱基片層本體41，如圖4所示，連接加熱電極53的引腳二43設(shè)于加熱基片層本體41的下表面，且引腳二 43上設(shè)有加熱電極通孔44，如圖3所示。
[0022]所述敏感元件層本體11上表面位于引腳一 14周圍印設(shè)有多孔保護(hù)層16，所述加熱基片層本體41下表面位于引腳二 43周圍印設(shè)有絕緣層45。
[0023]所述敏感元件層本體11、空氣通道層本體21及加熱基片層本41體均采用氧化鋯材料流延制得，且三者的外形尺寸相同，其長度為70-80mm，寬度為為6_7mm，厚度為
0.6-0.8mm。
[0024]所述上、下絕緣片51、52是采用氧化鋁為主的漿料流延制備的，其長度為70-80mm,寬度為 6_7mm,厚度為 30_70Mm。
[0025]本實(shí)施例的片式氧傳感器通常采用以下方式制的:
利用0-8%摩爾釔含量的氧化鋯材料流延制備得到氧化鋯流延片；
利用氧化鋁為主的漿料通過流延法得到氧化鋁流延片；
通過切割或沖壓方式得到敏感元件層本體11、空氣通道本體21、加熱基片層本體41及上、下絕緣片51、52 ；
通過機(jī)械沖孔方式分布在敏感元件層本體11及加熱基片層本體41上沖出內(nèi)電極通孔15和加熱電極通孔44 ；
通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)在上、下絕緣片51、52表面分別印刷上過渡層54，下過渡層55 ；然后再在上、下絕緣片51、52的另一表面(沒有印刷過渡層的一面)，通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)印刷加熱電極53 ；
將上述制備好的絕緣片上、下絕緣片51、52疊壓在一起，印刷的加熱電極53在夾在中間，印刷的上過渡層54，下過渡層55的兩面在最外層，得到加熱電極絕緣層5 ；
加熱基片層本體41下表面依次印刷引腳二 43和絕緣層45得到加熱基片層4 ；
將加熱電極絕緣層5和加熱基片層4疊壓，通過向引腳二 43的加熱電極通孔44注入鉬漿料以便聯(lián)通加熱電極53和引腳二 43，得到加熱層3。
[0026]通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)在敏感元件層本體11上表面依次印刷外電極12和引腳一 14及多孔保護(hù)層16，下表面印刷內(nèi)電極13，通過向內(nèi)電極引腳通孔15注入鉬漿料以便聯(lián)通內(nèi)電極13和引腳一 14，得到敏感元件層I ;
將上述所制備的敏感元件層1、空氣通道層2、加熱層3按順序依次對正疊放，通過50-80°C疊層熱壓形成整體；
將疊層整體放入高溫內(nèi)先進(jìn)行排膠，然后按工藝進(jìn)行燒結(jié)，最后得到本產(chǎn)品。
[0027]上述絕緣流延漿料是以氧化鋁為主添加有機(jī)溶劑配制得到。有機(jī)溶劑主要有PVB、松油醇、鄰苯二甲酸二丁酯、蓖麻油，此外還添加了少量氧化硅、氧化鈣和氧化鎂；
上述多孔保護(hù)層16漿料主要含有MgAl2O4、Zr02及造孔劑，有機(jī)物有松油醇、乙基纖維素、鄰苯二甲酸二丁酯、PVB及聚乙二醇。
[0028]上述內(nèi)電極13、外電極12、加熱電極53均是用鉬漿料通過絲網(wǎng)印刷制備。
【權(quán)利要求】
1.一種新型片式氧傳感器，包括自上向下依次設(shè)置的敏感元件層(I)、空氣通道層(2)和加熱層(3)，其特征在于:所述加熱層(3)由加熱基片層(4)、以及設(shè)于加熱基片層(4)上方的加熱電極絕緣層(5)組成，所述加熱電極絕緣層(5)包括上、下絕緣片(51、52)以及夾設(shè)于上、下絕緣片(51、52)之間的加熱電極(53)，所述上絕緣片(51)的上面還設(shè)有上過渡層(54)，所述下絕緣片(52)的下面還設(shè)有下過渡層(55)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型片式氧傳感器，其特征在于:所述敏感元件層(I)由敏感元件層本體(11)、外電極(12)和內(nèi)電極(13)組成，所述外電極(12)設(shè)于敏感元件層本體(I)的上表面，所述內(nèi)電極(13)設(shè)于敏感元件層本體(I)的下表面，且連接內(nèi)電極(13)的引腳一(14)設(shè)于敏感元件層本體(I)的上表面，所述引腳一(14)上設(shè)有內(nèi)電極通孔(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型片式氧傳感器，其特征在于:所述空氣通道層(2)包括空氣通道層本體(21)，且所述空氣通道層本體(21)內(nèi)設(shè)有空腔室(22)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型片式氧傳感器，其特征在于:所述加熱基片層(4)包括加熱基片層本體(41)，連接加熱電極(53)的引腳二(43)設(shè)于加熱基片層本體(41)的下表面，且引腳二(43)上設(shè)有加熱電極通孔(44)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的一種新型片式氧傳感器，其特征在于:所述敏感元件層本體(11)上表面位于引腳一(14)周圍印設(shè)有多孔保護(hù)層(16)，所述加熱基片層本體(41)下表面位于引腳二(43)周圍印設(shè)有絕緣層(45)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的一種新型片式氧傳感器，其特征在于:所述敏感元件層本體(11)、空氣通道層本體(21)及加熱基片層本體(41)均采用氧化鋯材料流延制得，且三者的外形尺寸相同，其長度為70-80mm，寬度為為6_7mm，厚度為0.6-0.8mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型片式氧傳感器，其特征在于:所述上、下絕緣片(51,52)是采用氧化鋁為主的漿料流延制備的，其長度為70-80mm，寬度為6_7mm，厚度為30-70觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型片式氧傳感器，其特征在于:所述空腔室(22)的橫截面為大小不同的矩形一(23)和矩形二(24)組成，所述矩形一(23)的長為8-12mm，寬為.1.1-1.5mm ;所述矩形二(24)的長為 60_70mm，寬為 0.6-1.0_。
【文檔編號】G01N27/409GK104297319SQ201310298960
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】田慎重, 許金鑫, 徐鵬, 王一平, 王春華 申請人:蘇州衡業(yè)新材料科技有限公司