一种新型双电池型摩托车用片式氧传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型双电池型摩托车用片式氧传感器，由多孔及外保护层、泵氧电池、参比电池和加热层烧结而成，泵氧电池：包括第一基片、泵氧外电极和泵氧内电极；参比电池包括第二基片、测试电极和参比电极；泵氧电池与参比电池之间设有扩散障和扩散腔。一种氧传感器的制备方法，包括制备氧化锆陶瓷浆料、氧化铝陶瓷浆料和多孔氧化铝陶瓷浆料并采用流延法制备基片；采用丝网印刷制备电极、扩散障、扩散腔、加热器和引脚，高温烧结。本发明专利技术中加热层采用氧化铝流延基片，采用了双电池结构，提高了测试精度，避免了加热器与第二基片中的氧化锆直接接触，因此无需再添加绝缘层，缩小了芯片的体积。

【技术实现步骤摘要】
一种新型双电池型摩托车用片式氧传感器及其制备方法
本专利技术涉及摩托用氧传感器
，具体的说，是一种新型双电池型摩托车用片式氧传感器及其制备方法。
技术介绍
出于环保和节能方面的考虑，同时面临日益严格的摩托车排放法规，闭环控制的电喷系统已成为尾气排放控制的重要手段，其中氧传感器是闭环反馈式电喷摩托车上必不可少的元件。摩托车上的氧传感器不能堵塞排气管而影响废气流动，必须采用小尺寸的氧传感器。目前，市面上的摩托车氧传感器仍以管式芯片居多，由于是管式，就决定了其响应时间长，体积较大。市面上的片式结构芯片以全氧化锆结构为主，这种结构由于绝缘层的存在导致了其体积也不能做到足够小。并且所有的这些摩托车用氧传感器输出信号均为开关量，其控制精度不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型双电池型摩托车用片式氧传感器及其制备方法，用于解决现有技术中片式结构芯片以全氧化锆结构为主，这种结构由于绝缘层的存在导致了其体积较大的问题，以及现有技术中片式结构芯片输出信号是开关量导致的精度较差的问题。本专利技术通过下述技术方案解决上述问题：一种新型双电池型摩托车用片式氧传感器，由从上到下依次叠放的多孔及外保护层、泵氧电池、参比电池和加热层烧结而成，其中，泵氧电池：包括第一基片、设置在所述第一基片上表面的泵氧外电极和设置在第一基片下表面的泵氧内电极，所述泵氧外电极被所述多孔及外保护层覆盖；参比电池：包括第二基片、设置在所述第二基片上表面的测试电极和设置在第二基片下表面的参比电极；所述泵氧电池与参比电池之间设置有扩散障和扩散腔，所述扩散腔位于所述第一基片和第二基片之间，第一基片和第二基片的两侧与扩散腔之间设置有扩散障，形成尾气进入扩散腔的通道，所述泵氧内电极和测试电极处于扩散腔内。优选地，所述多孔及外保护层、第一基片和第二基片采用耐高温、高传导性和高机械强度的陶瓷材料制成。优选地，所述多孔及外保护层采用氧化铝基片制成，所述第一基片和第二基片采用氧化锆基片制成。优选地，所述多孔及外保护层包括由氧化铝基片制成的氧化铝层，还包括由多孔氧化铝基片制成的多孔氧化铝层，所述多孔氧化铝层和氧化铝层拼接在一起，分别覆盖在所述第一基片的两端，所述氧化铝层上设置有用于信号引出的通孔和引脚。优选地，所述加热层由第一氧化铝流延基片、第二氧化铝流延基片和加热器组成，所述加热器采用丝网印刷在所述第一氧化铝流延基片的下表面与第二氧化铝流延基片的上表面之间，所述第二氧化铝流延基片上设置有用于引入加热电压的加热器引脚。优选地，所述扩散腔是在泵氧内电极和测试电极之间形成的空腔，所述空腔由碳粉制备成丝网印刷浆料然后丝网印刷在泵氧内电极上烧结后碳挥发形成。优选的，所述新型双电池型摩托车用片式氧传感器采用内参比作为参考气氛，其泵电流为7μA-15μA。一种新型双电池型摩托车用片式氧传感器的制备方法，包括：步骤S1：制备得到氧化锆基片、氧化铝基片和多孔氧化铝基片，然后采用机械冲孔的方式在氧化锆基片和氧化铝基片上冲打定位孔和通孔；步骤S2：制备泵氧电极浆料和扩散障浆料；步骤S3：制备多孔及外保护层、泵氧电池、参比电池和加热层，具体包括，在多孔及外保护层上进行通孔填充和丝网印刷电极引脚；在第一基片的上表面丝网印刷泵氧外电级和导线，在第一基片的下表面丝网印刷泵氧内电极和导线，泵氧内电极、泵氧外电极通过通孔填充从多孔及外保护层上表面的电极引脚引出；在泵氧内电极上丝网印刷同样大小的碳浆料，在泵氧内电极两侧丝网印刷扩散障浆料，扩散障的印刷厚度应与泵氧电极加上碳浆料的厚度相同；在第二基片的上表面丝网印刷测试电极，在第二基片的下表面丝网印刷参比电极，测试电极、参比电极通过通孔填充从多孔及外保护层的上表面引出；在第二氧化铝流延基片的上表面丝网印刷形成加热器，同时进行通孔填充以及下表面加热器引脚印刷；步骤S4：将多孔及外保护层、泵氧电池、参比电池、加热层按照从上到下的顺序进行叠层，然后利用温水等静压将其压制成整体，采用机械切割将陶瓷块切割成芯片生坯；步骤S5：将芯片生坯放入承烧板内，将承烧板放入空气循环炉内进行缓慢排胶，排胶最高温度为600～800℃；将排完胶的芯片生坯放入烧结炉中，在1350℃～1500℃进行烧结，烧结2小时，形成产品。优选地，所述步骤S1具体包括：步骤S11：制备氧化锆陶瓷浆料、氧化铝陶瓷浆料和多孔氧化铝陶瓷浆料；步骤S12：将氧化锆陶瓷浆料、氧化铝陶瓷浆料和多孔氧化铝陶瓷浆料分别采用流延法制得氧化锆基片、氧化铝基片和多孔氧化铝基片。优选地，所述步骤S11具体包括：步骤S111：将氧化锆、氧化钇、氧化铝1、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂按质量百分比：(40～50)：(4.5～6.5)：(5～10)：(25～35)：(1～3)：(3～5)：(3～5)，进行配料，然后球磨形成氧化锆陶瓷浆料；步骤S112：将氧化铝1、氧化铝2、烧结助剂、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂按质量百分比：(40～50)：(2～4)：(2～5)：(30～40)：(1～2)：(3～5)：(3～5)，进行配料，然后球磨形成氧化铝陶瓷浆料；步骤S113：将氧化铝1、氧化铝2、碳粉、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂按质量百分比：(25～35)：(4～8)：(4～8)：(40～50)：(1～2)：(5～7)：(2～4)，进行配料，然后球磨形成多孔氧化铝陶瓷浆料；其中氧化铝1的粒径范围(D50)：0.1～0.8μm，比表面积范围：6～12m2/g；氧化铝2的粒径范围(D50)：2～5μm，比表面积范围：20～60m2/g。优选地，所述步骤S2具体包括：将铂粉、碳按质量百分比：(70～85)：(15～30)混合，再加入有机溶剂制备得到泵氧电极浆料；将氧化锆、碳按质量百分比：(40～70)：(30～60)混合，再加入有机溶剂制备得到扩散障浆料。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：(1)本专利技术取消传统空气参考腔，采取内参比的方式给传感器提供测量参考，减小了芯片尺寸，同时这种参考方式更加稳定，不受空气污染影响，提高了传感器输出信号的精度和稳定性；结构中没有空气腔对加热器热量的扩散，使功能层能够快速的达到工作温度并且受热更加均匀，使传感器的响应时间和信号稳定性都得到了提高。(2)本专利技术的结构中无需添加任何绝缘层，宽度可以不受其影响，进一步缩小了芯片的体积；采用了双电池结构设计，输出的极限电流与空气过剩率λ成线性一一对应，因此相比于目前开关型微型氧传感器，本专利技术可以输出线性λ值，大幅提高了测试精度和测试准确性。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；1-多孔及外保护层；2-泵氧电池；3-参比电池；4-加热层；11-多孔氧化铝层；12-氧化铝层；13-第一引脚；14-第二引脚；15-第三引脚；21-泵氧外电极；22-泵氧内电极；23-扩散腔；24-扩散障；31-测试电极；32-参比电极；41-加热器；42-加热器引脚。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：如图1所示，该传感器包括多孔及外保护层1、泵氧电池2、参比电池3和加热层4，各层由上而下依次叠合后烧结而成。所述多孔及外保护层1包括多孔氧化铝流延基片制成的多孔氧化铝层11和氧化铝流延基片制成的氧化铝层12结合而成，多孔氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型双电池型摩托车用片式氧传感器，其特征在于，由从上到下依次叠放的多孔及外保护层、泵氧电池、参比电池和加热层烧结而成，其中，泵氧电池：包括第一基片、设置在所述第一基片上表面的泵氧外电极和设置在第一基片下表面的泵氧内电极，所述泵氧外电极被所述多孔及外保护层覆盖；参比电池：包括第二基片、设置在所述第二基片上表面的测试电极和设置在第二基片下表面的参比电极；所述泵氧电池与参比电池之间设置有扩散障和扩散腔，所述扩散腔位于所述第一基片和第二基片之间，第一基片和第二基片的两侧与扩散腔之间设置有扩散障，形成尾气进入扩散腔的通道，所述泵氧内电极和测试电极处于扩散腔内。

【技术特征摘要】
1.一种新型双电池型摩托车用片式氧传感器，其特征在于，由从上到下依次叠放的多孔及外保护层、泵氧电池、参比电池和加热层烧结而成，其中，泵氧电池：包括第一基片、设置在所述第一基片上表面的泵氧外电极和设置在第一基片下表面的泵氧内电极，所述泵氧外电极被所述多孔及外保护层覆盖；参比电池：包括第二基片、设置在所述第二基片上表面的测试电极和设置在第二基片下表面的参比电极；所述泵氧电池与参比电池之间设置有扩散障和扩散腔，所述扩散腔位于所述第一基片和第二基片之间，第一基片和第二基片的两侧与扩散腔之间设置有扩散障，形成尾气进入扩散腔的通道，所述泵氧内电极和测试电极处于扩散腔内。2.根据权利要求1所述的一种新型双电池型摩托车用片式氧传感器，其特征在于，所述多孔及外保护层采用氧化铝基片制成，所述第一基片和第二基片采用氧化锆基片制成。3.根据权利要求2所述的一种新型双电池型摩托车用片式氧传感器，其特征在于，所述多孔及外保护层包括由氧化铝基片制成的氧化铝层，还包括由多孔氧化铝基片制成的多孔氧化铝层，所述多孔氧化铝层和氧化铝层拼接在一起，分别覆盖在所述第一基片的两端，所述氧化铝层上设置有用于信号引出的通孔和引脚。4.根据权利要求1所述的一种新型双电池型摩托车用片式氧传感器，其特征在于，所述加热层由第一氧化铝流延基片、第二氧化铝流延基片和加热器组成，所述加热器采用丝网印刷在所述第一氧化铝流延基片的下表面与第二氧化铝流延基片的上表面之间，所述第二氧化铝流延基片上设置有用于引入加热电压的加热器引脚。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种新型双电池型摩托车用片式氧传感器，其特征在于，所述扩散腔是在泵氧内电极和测试电极之间形成的空腔，所述空腔由碳粉制备成丝网印刷浆料然后丝网印刷在泵氧内电极上烧结后碳挥发形成。6.根据权利要求1所述的一种新型双电池型摩托车用片式氧传感器，其特征在于，所述新型双电池型摩托车用片式氧传感器采用内参比作为参考气氛，其泵电流为7μA-15μA。7.一种新型双电池型摩托车用片式氧传感器的制备方法，其特征在于，包括：步骤S1：制备得到氧化锆基片、氧化铝基片和多孔氧化铝基片，然后采用机械冲孔的方式在氧化锆基片和氧化铝基片上冲打定位孔和通孔；步骤S2：制备泵氧电极浆料和扩散障浆料；步骤S3：制备多孔及外保护层、泵氧电池、参比电池和加热层，具体包括，在多孔及外保护层上进行通孔填充和丝网印刷电极引脚；在第一基片的上表面丝网印刷泵氧外电级和导线，在第一基片的下表面丝网印刷泵氧内电极和导线，泵氧内电极、泵氧外电极通过通孔填充从多孔及外保护层上表面的电极引脚引出；在泵氧内电极上丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄涛，包绍明，李婷，余苗，
申请(专利权)人：成都科锐传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51