一种新型片式氧传感器及其制备方法与检测方法技术

本发明专利技术涉及一种新型片式氧传感器及其制备方法与检测方法，所述传感器由上保护层、信号层、空气参比通道层以及加热层由上至下依次叠合后烧结而成，所述空气参比通道层包括由上至下依次叠合的第五层流延基片、第六层流延基片以及第七层流延基片，所述第五层流延基片上表面设置有一端封闭的空气参比通道，空气参比通道内完全填充一挥发片；所述制备方法包括制备多种流延浆料、流延成型、去边分切、冲孔、印刷、填充、叠合、真空封塑、温等静压、分切、烧结和检测。本发明专利技术的优点在于：本氧传感器，工艺简单，性能的稳定性，适应性强，高温下也可以稳定的工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体说是一种工艺 简单、成品率高且产品性能稳定的新型片式氧传感器及其制备方法与检测方法。
技术介绍
随着世界各国汽车尾气排放法规的颁布，汽车氧传感器是现代汽车中一个非常重 要的传感器，它被用来监测发动机所排出废气中氧的含量或浓度，并根据所测得的数据输 出一个信号电压，反馈给车载电脑（ECU)，车载电脑根据收到的信号控制喷油量、进气量的 大小，调整气、油比（最佳气油比为14.7:1)，从而达到省油、提高效率、减少污染等目的。 汽车氧传感器通常安装在排气系统中，直接与排气气流接触。一般车在三元催化 器前安装一个氧传感器(前氧）用于发动机的闭环控制，三元催化器后安装一个样传感器 (后氧）用于检测前氧和三元催化器工作是否正常。 据国外权威机构统计，汽车使用氧传感器后可省油15%、提高效率18%、降低污染 50% ，改善了环境，降低汽车尾气对环境的污染。 目前国内片式氧传感器还没有摆脱长期依赖进口的状况，主要是国内片式氧传感 器的相关制造工艺还不稳定，不能很好的控制产品的一致性和稳定性。 专利技术专利CN101806768中公开了一种集成片式氧传感器及其制作方法，采用印刷 挥发浆料的办法来制造空气参比通道，缺点为：1.印刷空腔的厚度非常有限，烧结前厚度 达到15 μ m-50 μ m厚，烧结后空腔厚度更小，不利于参比通道空气与外界的交换；2.印刷层 在后续操作过程中有脱落，会影响流延片的叠合性能；3.印刷层比较酥松，在等静压时容 易发生变形，导致空腔形状不规则；4.印刷挥发浆料是包裹在两层片之间，容易导致层与 层之间开裂；5.将测量电极端浸入含有镁铝尖晶石的浆料中提拉，形成包裹一体的多孔陶 瓷保护层，提拉时容易导致多孔保护层的不均匀，不利于多次印刷； 专利技术专利CN101042366A公开了一种平板式氧传感器的制造方法，在流延干燥后进行 脱模切割，缺点为：1.在后续印刷烘干过程中，流延生坯会由于PVB的软化而变形收缩，导 致套印时对位偏差，会直接导致废品率的上升；2.印刷烘干过程中会翘曲，产生一定的弯 曲应力，不利于后续的叠合；3.变形后同时会导致多层叠片时产生对位偏差；4.采用激光 切割方式把基片切成传感器片、中间片和加热片，该方法原理是用激光的高能量烧除流延 片中的有机物，但是会产生灰尘，氧传感器的大批量对洁净度要求非常高，不利于大批量生 产。 技术专利CN202522539U公开了一种平板式氧传感器，第三层陶瓷生片上中 间用激光切割一个尾部敞开的长槽作为参考通道，缺点为：采用激光切割的原理是用激光 的高能量烧除流延片中的有机物，但是会产生灰尘，氧传感器的大批量对洁净度要求非常 高，不利于大批量生产。 技术专利CN203587569U公开了一种汽车加热型平板式氧传感器，加热器上、 下分别设置加热器上绝缘层、加热器下绝缘层。 上述专利 CN101042366A、CN101042366A、CN202522539U 和 CN203587569U 的氧传 感器只是对传感器的加热器上下进行绝缘，而忽略了加热器的引出端的绝缘工艺，该方法 制备出的氧传感器在短期和低温工作状态下不会出现问题，但是当传感器工作环境比较恶 劣，温度比较高时，尾部的温度一旦达到300°C以上，尾部氧化锆也达到了工作温度，此时该 传感器的内阻会变大，传感器会出现发黑或失效的现象。 因此急需研发一种工艺简单，成品率高，产品性能稳定的氧传感器势在必行。经检 索有关文献，未发现与本专利技术相同或相似的技术方案。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种控制精确、成品率高、性能稳定，成本低的新 型片式氧传感器及其制备方法与检测方法。 为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种新型片式氧传感器，其创新点在 于：所述传感器由上保护层、信号层、空气参比通道层以及加热层由上至下依次叠合后烧结 而成， 所述信号层包括由上至下依次叠合的第一层流延基片、第二层流延基片、第三层流延 基片以及第四层流延基片，在第一层流延基片的上表面和第四层流延基片的下表面分别设 置一信号外电极和一信号内电极；所述信号外电极与信号内电极之间通过一引线A连接 后，该引线A的一端与信号内电极连接，另一端由下至上依次贯穿第四层流延基片、第三层 流延基片、第二层流延基片以及第一层流延基片后的信号内电极导出孔与信号外电极相 连，且与信号外电极连接端上设置有信号电极引脚；在信号外电极上表面还叠合一外电极 保护层； 所述空气参比通道层包括由上至下依次叠合的第五层流延基片、第六层流延基片以及 第七层流延基片，所述第五层流延基片上表面设置有一端封闭的空气参比通道，空气参比 通道内完全填充一挥发片； 所述加热层包括由上至下依次叠合的第八层流延基片、第九层流延基片、第十层流延 基片、第十一层流延基片以及第十二层流延基片，在第八层流延基片的上表面与第十二层 流延基片的下表面分别设置有一加热电极和一加热引脚；所述加热电极的上表面与下表面 分别设置一上加热绝缘层与下加热绝缘层，所述加热电极与加热引脚通过一引线B相连， 该引线B的一端与加热电极相连，另一端由上至下依次贯穿第八层流延基片、第九层流延 基片、第十层流延基片、第十一层流延基片以及第十二层流延基片的上加热电极导出孔与 加热引脚相连，在第十二层流延基片下表面与加热引脚上表面之间还设置有加热引脚绝缘 层； 所述上保护层包括一上保护层流延基片，该上保护层流延基片叠合在外电极保护层的 上表面。 进一步地，所述第一层流延基片至第十二层流延基片的厚度均为125um。 进一步地，所述上保护层流延基片的厚度为80um。 一种制备上述新型片式氧传感器的制备方法，其创新点在于：所述方法具体步骤 如下： (1)制备多种流延浆料： 以5mol氧化钇稳定氧化锆为主要粉体，加入溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，其中氧化 锆粉体、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂的质量比为：1〇〇〇: (300?500) : (10?30) : (50? 80) : (20?40)，通过球磨法制成稳定均勻的流延楽料； 以碳粉为主要粉体，加人溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，其中碳粉、溶剂、分散剂、粘结 齐[J、增塑剂的质量比为：500: (300?500) : (10?30) : (50?80) : (30?40)，通过球磨法制 成稳定均勻的流延楽料； 以5mol氧化钇稳定氧化锆为主要粉体，以碳粉为造孔剂，加入溶剂、分散剂、粘结剂和 增塑剂，其中氧化锆粉体、碳粉、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂的质量比为：1000: (100? 150) : (300?500) : (10?30) : (50?80) : (20?40)，通过球磨法制成稳定均匀的流延浆 料； (2) 流延成型： 各种流延浆料在流延机上进行流延烘干定型，分别获得厚度为125um的氧化锆流延生 述卷带、135um的挥发片流延生述卷带和80um的上保护层流延生述卷带； (3) 去边分切： 将125um的氧化锆流延生坯卷带在自动裁片机上，裁成传感器上信号层的第一层流延 基片、第二层流延基片、第三层流延基片和第四层流延基片，空气参比通道层的第五层流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型片式氧传感器，其特征在于：所述传感器由上保护层、信号层、空气参比通道层以及加热层由上至下依次叠合后烧结而成，所述信号层包括由上至下依次叠合的第一层流延基片、第二层流延基片、第三层流延基片以及第四层流延基片，在第一层流延基片的上表面和第四层流延基片的下表面分别设置一信号外电极和一信号内电极；所述信号外电极与信号内电极之间通过一引线A连接后，该引线A的一端与信号内电极连接，另一端由下至上依次贯穿第四层流延基片、第三层流延基片、第二层流延基片以及第一层流延基片后的信号内电极导出孔与信号外电极相连，且与信号外电极连接端上设置有信号电极引脚；在信号外电极上表面还叠合一外电极保护层； 所述空气参比通道层包括由上至下依次叠合的第五层流延基片、第六层流延基片以及第七层流延基片，所述第五层流延基片上表面设置有一端封闭的空气参比通道，空气参比通道内完全填充一挥发片；所述加热层包括由上至下依次叠合的第八层流延基片、第九层流延基片、第十层流延基片、第十一层流延基片以及第十二层流延基片，在第八层流延基片的上表面与第十二层流延基片的下表面分别设置有一加热电极和一加热引脚；所述加热电极的上表面与下表面分别设置一上加热绝缘层与下加热绝缘层，所述加热电极与加热引脚通过一引线B相连，该引线B的一端与加热电极相连，另一端由上至下依次贯穿第八层流延基片、第九层流延基片、第十层流延基片、第十一层流延基片以及第十二层流延基片的上加热电极导出孔与加热引脚相连，在第十二层流延基片下表面与加热引脚上表面之间还设置有加热引脚绝缘层；所述上保护层包括一上保护层流延基片，该上保护层流延基片叠合在外电极保护层的上表面。...

【技术特征摘要】
1. 一种新型片式氧传感器，其特征在于：所述传感器由上保护层、信号层、空气参比通 道层以及加热层由上至下依次叠合后烧结而成， 所述信号层包括由上至下依次叠合的第一层流延基片、第二层流延基片、第三层流延 基片以及第四层流延基片，在第一层流延基片的上表面和第四层流延基片的下表面分别设 置一信号外电极和一信号内电极；所述信号外电极与信号内电极之间通过一引线A连接 后，该引线A的一端与信号内电极连接，另一端由下至上依次贯穿第四层流延基片、第三层 流延基片、第二层流延基片以及第一层流延基片后的信号内电极导出孔与信号外电极相 连，且与信号外电极连接端上设置有信号电极引脚；在信号外电极上表面还叠合一外电极 保护层； 所述空气参比通道层包括由上至下依次叠合的第五层流延基片、第六层流延基片以及 第七层流延基片，所述第五层流延基片上表面设置有一端封闭的空气参比通道，空气参比 通道内完全填充一挥发片； 所述加热层包括由上至下依次叠合的第八层流延基片、第九层流延基片、第十层流延 基片、第十一层流延基片以及第十二层流延基片，在第八层流延基片的上表面与第十二层 流延基片的下表面分别设置有一加热电极和一加热引脚；所述加热电极的上表面与下表面 分别设置一上加热绝缘层与下加热绝缘层，所述加热电极与加热引脚通过一引线B相连， 该引线B的一端与加热电极相连，另一端由上至下依次贯穿第八层流延基片、第九层流延 基片、第十层流延基片、第十一层流延基片以及第十二层流延基片的上加热电极导出孔与 加热引脚相连，在第十二层流延基片下表面与加热引脚上表面之间还设置有加热引脚绝缘 层； 所述上保护层包括一上保护层流延基片，该上保护层流延基片叠合在外电极保护层的 上表面。2. 根据权利要求1所述的新型片式氧传感器，其特征在于：所述第一层流延基片至第 十二层流延基片的厚度均为125um。3. 根据权利要求1所述的新型片式氧传感器，其特征在于：所述上保护层流延基片的 厚度为80um。4. 一种制备权利要求1所述新型片式氧传感器的制备方法，其特征在于：所述方法具 体步骤如下： 制备多种流延浆料： 以5mol氧化钇稳定氧化锆为主要粉体，加入溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，其中氧化 锆粉体、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂的质量比为：1〇〇〇: (300?500) : (10?30) : (50? 80) : (20?40)，通过球磨法制成稳定均勻的流延楽料； 以碳粉为主要粉体，加人溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，其中碳粉、溶剂、分散剂、粘结 齐[J、增塑剂的质量比为：500: (300?500) : (10?30) : (50?80) : (30?40)，通过球磨法制 成稳定均勻的流延楽料； 以5mol氧化钇稳定氧化锆为主要粉体，以碳粉为造孔剂，加入溶剂、分散剂、粘结剂和 增塑剂，其中氧化锆粉体、碳粉、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂的质量比为：1〇〇〇: (100? 150) : (300?500) : (10?30) : (50?80) : (20?40)，通过球磨法制成稳定均匀的流延浆 料； 流延成型： 各种流延浆料在流延机上进行流延烘干定型，分别获得厚度为125um的氧化锆流延生 述卷带、135um的挥发片流延生述卷带和80um的上保护层流延生述卷带； 去边分切： 将125um的氧化锆流延生坯卷带在自动裁片机上，裁成传感器上信号层的第一层流延 基片、第二层流延基片、第三层流延基片和第四层流延基片，空气参比通道层的第五层流延 基片、第六层流延基片和第七层流延基片，加热层的第八层流延基片、第九层流延基片、第 十层流延基片、第十一层流延基片和第十二层流延基片；将135um的上保护层流延生坯卷 带在自动裁片机上，裁成传感器上保护层流延基片；将80um的挥发片流延生坯卷带在自动 裁片机上，裁成传感器上空气参比通道层空气参比通道内的挥发片； 冲孔： 在裁好的第一层流延基片、第二层流延基片、第三层流延基片、第四层流延基片上冲出 印刷对位孔和信号内电极导出孔；在第五层流延基片上冲出空气参比通道；在第八层流延 基片、第九层流延基片、第十层流延基片、第i^一层流延基片和第十二层流延基片上冲出印 刷对位孔和加热电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海琴，
申请(专利权)人：莱鼎电子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32