一种片式氧传感器，包括依次层叠的信号层、空气通道支撑层和加热层。通过在第一绝缘层和空气通道支撑层之间设置第一过渡层，并且第一过渡层的材料为空气通道支撑层的材料和第一绝缘层的材料的混合物，在第二绝缘层和加热基板之间设置第二过渡层，并且第二过渡层的材料为第二绝缘层的材料和加热基板的材料的混合物，因此，第一过渡层和第一绝缘层以及空气通道支撑层的材料之间性质相近，第二过渡层和第二绝缘层以及加热基板的材料之间性质相近，使上述片式氧传感器的各层温度变化时，各层的膨胀系数较为接近，在烧结过程中以及在高低温下工作时，不易开裂，提高片式氧传感器的使用寿命。此外，还提供一种上述片式氧传感器的制备方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感器
，特别是涉及一种。
技术介绍
近期以来，汽车尾气排放已经对环境造成了相当大的影响，现在出厂的新车在三元催化剂前后都会安装一个汽车氧传感器，有的车甚至更多。目前国内外各种车型使用的氧传感器大部分为片式氧化锆式氧传感器。因为片式氧传感器具有管式氧传感器不具备的一系列优点:如结构简单、易于成型、响应速度快、尺寸小等，发展片式氧传感器符合市场的需求。目前市场上使用的管式氧传感器已经逐渐被片式氧传感器所取代。传统的片式氧传感器进行烧结时，由于片式氧传感器各层之间的收缩参数不一致容易导致片式氧传感器开裂，致使样品报废，此外，传统的片式氧传感器在高低温下工作时，由于器件各层之间膨胀率不一样，导致器件在工作过程中容易开裂失效，使用寿命较短。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种使用寿命较长的。一种片式氧传感器，包括依次层叠的信号层、空气通道支撑层和加热层；所述信号层包括氧敏基体和设置在所述氧敏基体两侧的电极；所述空气通道支撑层上开设有参比空气通道；所述加热层包括第一过渡层、第一绝缘层、加热电极、第二绝缘层、第二过渡层、力口热基板和加热电极外触头，所述第一过渡层、所述第一绝缘层、所述第二绝缘层、所述第二过渡层和所述加热基板依次层叠，所述第一过渡层和所述空气通道支撑层直接接触，所述加热电极夹在所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间，所述加热电极外触头设置在所述加热基板远离所述第二过渡层的一侧，所述加热层上开设有引线孔，所述引线孔依次贯穿所述加热基板、所述第二过渡层和所述第二绝缘层，所述引线孔内填充有电极材料，所述加热电极和所述加热电极外触头通过所述引线孔内的电极材料连接，所述第一过渡层的材料为所述空气通道支撑层的材料和所述第一绝缘层的材料的混合物，所述第二过渡层的材料为所述第二绝缘层的材料和所述加热基板的材料的混合物。在其中一个实施例中，所述氧敏基体的材料为5YSZ或8YSZ，所述空气通道支撑层的材料为3YSZ或5YSZ，所述加热基板的材料为3YSZ或5YSZ，所述第一绝缘层的材料为Al2O3，所述第二绝缘层的材料为Al2O315在其中一个实施例中，，所述第一过渡层包括依次层叠的6?14层第一梯度膜，所述第一梯度膜的材料为3YSZ或5YSZ和Al2O3的混合物，依次层叠的所述第一梯度膜内的Al2O3的质量百分含量从所述第一绝缘层向所述空气通道支撑层的方向依次递减；所述第二过渡层包括依次层叠的6?14层第二梯度膜，所述第二梯度膜的材料为3YSZ或5YSZ和Al2O3的混合物，依次层叠所述第二梯度膜内的Al2O3的质量百分含量从所述加热基板向所述第二绝缘层的方向依次递增。在其中一个实施例中，所述第一梯度膜中，所述3YSZ或5YSZ和Al2O3的混合物还包括8YSZ和MgAl2O4中的至少一种；所述第二梯度膜中，所述3YSZ或5YSZ和Al2O3的混合物还包括8YSZ和MgAl2O4中的至少一种。在其中一个实施例中，所述第一梯度膜内的Al2O3的质量百分含量为5%?30% ；所述第二梯度膜内的Al2O3的质量百分含量为5%?30%。在其中一个实施例中，所述第一梯度膜的厚度为5μπι?15μπι，所述第二梯度膜的厚度为5 μ m?15 μ m。一种片式氧传感器的制备方法，包括如下步骤:提供信号层以及层叠在所述信号层上的空气通道支撑层，所述信号层包括氧敏基体和设置在所述氧敏基体两侧的电极，所述空气通道支撑层上开设有参比空气通道；在加热基板上形成第二过渡层，在所述加热基板远离所述第二过渡层的一侧形成加热电极外触头，在所述第二过渡层上形成第二绝缘层，在所述第二绝缘层上形成加热电极，在所述第二绝缘层形成有所述加热电极的一侧形成第一绝缘层，在所述第一绝缘层上形成第一过渡层，所述加热电极外触头、加热基板、第二过渡层、第二绝缘层、加热电极、第一绝缘层和第一过渡层一起构成加热层，在所述加热层上开设引线孔，所述引线孔依次贯穿所述加热基板、所述第二过渡层和所述第二绝缘层，往所述引线孔内填充电极材料，所述加热电极和所述加热电极外触头通过所述引线孔内的电极材料连接，所述第一过渡层的材料为所述空气通道支撑层的材料和所述第一绝缘层的材料的混合物，所述第二过渡层的材料为所述第二绝缘层的材料和所述加热基板的材料的混合物；将所述加热层层叠在所述空气通道支撑层上，得到生坯芯片，其中，所述第一过渡层和所述空气通道支撑层直接接触，将所述生坯芯片在1300°C?1600°C下烧结，得到所述片式氧传感器。在其中一个实施例中，在所述第一绝缘层上形成第一过渡层的操作包括以下步骤，在所述第一绝缘层上依次印刷形成6?14层第一梯度膜，所述6?14层第一梯度膜一起构成所述第一过渡层，所述第一梯度膜的材料为3YSZ或5YSZ和Al2O3的混合物，依次层叠的所述第一梯度膜内的Al2O3的质量百分含量从所述第一绝缘层向所述空气通道支撑层的方向依次递减；在加热基板上形成第二过渡层的操作包括如下步骤，在加热基板上依次印刷形成6?14层第二梯度膜，所述6?14层第二梯度膜一起构成所述第二过渡层，所述第二梯度膜的材料为3YSZ或5YSZ和Al2O3的混合物，依次层叠所述第二梯度膜内的Al2O3的质量百分含量从所述加热基板向所述第二绝缘层的方向依次递增。在其中一个实施例中，所述第一绝缘层上依次印刷形成6?14层第一梯度膜的操作中，在所述第一绝缘层上印刷第一梯度膜浆料形成所述第一梯度膜，所述第一梯度膜浆料包括3YSZ或5YSZ和Al2O3的混合物和助剂，所述第一梯度膜浆料的粘度为20Kcp?180Kcp，固含量为50%?90% ；在加热基板上依次印刷形成6?14层第二梯度膜的操作中，在所述加热基板上印刷第二梯度膜浆料形成所述第二梯度膜，所述第二梯度膜浆料包括3YSZ或5YSZ和Al2O3的混合物和助剂，所述第二梯度膜浆料的粘度为20Kcp?180Kcp，固含量为50%?90%。在其中一个实施例中，所述第一梯度膜浆料中，3YSZ或5YSZ和Al2O3的混合物中，Al2O3的质量百分含量为5%?30% ;所述第二梯度膜浆料中，3YSZ或5YSZ和Al2O3的混合物中，Al2O3的质量百分含量为5%?30%。上述片式氧传感器，通过在第一绝缘层和空气通道支撑层之间设置第一过渡层，并且第一过渡层的材料为空气通道支撑层的材料和第一绝缘层的材料的混合物，在第二绝缘层和加热基板之间设置第二过渡层，并且第二过渡层的材料为第二绝缘层的材料和加热基板的材料的混合物，因此，第一过渡层和第一绝缘层以及空气通道支撑层的材料之间性质相近，第二过渡层和第二绝缘层以及加热基板的材料之间性质相近，使上述片式氧传感器的各层温度变化时，各层的膨胀系数较为接近，在烧结过程中以及在高低温下工作时，不易开裂，提高片式氧传感器的使用寿命。【附图说明】图1为一实施方式的片式氧传感器的分解结构示意图；图2为图1所示的片式氧传感器截面示意图；图3为图1所示的片式氧传感器的制备方法的流程图；图4为实施例1制备的片式氧传感器的局部电镜图；图5为实施例1制备的片式氧传感器的另一局部电镜图；图6为实施例1制备的片式氧传感器的另一局部电镜图；图7为实施例2制备的片式氧传感器的局部电镜图；图8为实施例2制备的片式氧传感器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种片式氧传感器，其特征在于，包括依次层叠的信号层、空气通道支撑层和加热层；所述信号层包括氧敏基体和设置在所述氧敏基体两侧的电极；所述空气通道支撑层上开设有参比空气通道；所述加热层包括第一过渡层、第一绝缘层、加热电极、第二绝缘层、第二过渡层、加热基板和加热电极外触头，所述第一过渡层、所述第一绝缘层、所述第二绝缘层、所述第二过渡层和所述加热基板依次层叠，所述第一过渡层和所述空气通道支撑层直接接触，所述加热电极夹在所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间，所述加热电极外触头设置在所述加热基板远离所述第二过渡层的一侧，所述加热层上开设有引线孔，所述引线孔依次贯穿所述加热基板、所述第二过渡层和所述第二绝缘层，所述引线孔内填充有电极材料，所述加热电极和所述加热电极外触头通过所述引线孔内的电极材料连接，所述第一过渡层的材料为所述空气通道支撑层的材料和所述第一绝缘层的材料的混合物，所述第二过渡层的材料为所述第二绝缘层的材料和所述加热基板的材料的混合物。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周超，付振晓，苏红娟，梁金葵，
申请(专利权)人：广东风华高新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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