能降低片式氧传感器起燃时间的加热器的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种能降低片式氧传感器起燃时间的加热器的制造方法，包括下列步骤：步骤一、加热器图形设计；步骤二、加热器印刷网版设计；步骤三、加热器印刷浆料制备；步骤四、加热器印刷。通过保证氧传感器加热器头部曲线折线的长宽比大于等于150，加热电极用不同方阻的电阻浆料分段印刷，最终将加热器头部电阻与加热器总电阻比值控制在70-90%，使氧传感器的加热效率都分配在传感器头部，提升氧传感器加热器的加热器效率，使氧传感器芯片在8秒之内达到其工作温度（300℃以上），从而使氧传感器的起燃时间缩短到8-10秒，最终达到抑制发动机冷启动阶段废气的排放。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氧传感器加热器的制造的方法。
技术介绍
汽车所排放的有害气体主要产生在发动机冷启动阶段，该阶段中氧传感器处于预热阶段，没有进入工作状态，所以降低氧传感器起燃时间，使氧传感器尽快达到工作温度，参与发动机ECU的闭环控制，可以进一步减少发动机有害气体的排放。片式氧传感器由信号功能层、参考气体通道与加热器共同组成(如图I所示)，加热器3里面印刷有加热电极6，主要用来给传感器加热，使传感器达到正常的工作温度(300°C以上)；传感器的信号功能层I由信号外电极4、参考电极5及两电极之间的氧化锆基板构成，当被测环境中氧气浓度变化时，传感器信号功能层两电极之间的电势在O-IV之间变化。影响传感器起燃时间的主要因素是传感器的温度，传感器的起燃时间指的是传感器从室温升高到传感器正常的工作温度(300°C)所需的时间。目前片式氧传感器的起燃时间一般在12-20秒之间。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提出一种能提升氧传感器加热器的升温效率、降低传感器起燃时间的氧传感器加热器的制造方法。本专利技术的技术方案是一种，包括下列步骤步骤一、加热器图形设计加热器分加热器头部图形与加热器引线两个图案，其中加热器头部线长与线宽之比1/d大于等于150 ;为了抑制加热器引线发热并且节省贵金属Pt浆料，加热器引线图案的线宽控制在1-1. 2mm ；步骤二、加热器印刷网版设计加热器头部采用300-350目、乳胶厚度20-25 iim的不锈钢网版；加热器引线采用200-250目、乳胶厚度30-35 u m的不锈钢网版；步骤三、加热器印刷浆料制备加热器的印刷浆料分为高方阻浆料(方阻为40-50mQ/sq)与低方阻浆料(方阻20-25mQ/sq)两种，高方阻浆料用于印刷加热器头部；低方阻浆料用于印刷加热器引线，两种浆料的制备方式如下高方阻浆料加热器头部用电阻浆料由72_82wt. %平均粒径< Ium的球状超细钼粉、3_8wt. %比表面积7±5m2/g的纳米级氧化错粉、5_18wt. %的成分为氧化娃、氧化钡和氧化硼的硅钡复合玻璃粉、8_16wt. %成分为乙基纤维素、松油醇，蓖麻油，环己酮的有机黏结剂四者混合研磨而成；低方阻浆料加热器引线用电阻浆料由70_85wt. %平均粒径< Ium的球状超细钼粉、l-4wt. %的纳米级氧化铝粉、2-6wt. %的成分为氧化硅、氧化钡和氧化硼的硅钡复合玻璃粉、8-24wt. %成分为乙基纤维素、松油醇，蓖麻油，环己酮的有机黏结剂四者混合研磨而成； 步骤四、加热器印刷将高方阻浆料用加热器头部网版印刷到氧化锆基板上；同样将低方阻浆料用加热器引线网版印刷到氧化锆基板上，两者组合成氧传感器加热器。组合后的加热器头部电阻与加热器整体电阻的比值在70% -90%之间。有益效果本专利技术通过保证氧传感器加热器头部曲线(折线)的线长线宽比大于等于150，加热器用不同方阻的电阻浆料分段印刷，最终将加热器头部电阻与加热器总电阻比值控制在70-90%，使氧传感器的加热功率都集中在传感器头部，提升氧传感器加热器的加热器效率，使氧传感器在8秒之内达到其工作温度(300°C以上)，从而使氧传感器的起燃时间缩短到8-10秒，最终达到抑制发动机冷启动阶段废气的排放。附图说明图I为氧传感器横截面简图；图2为三种不同形状的传感器加热器印刷电极图案；图3为氧传感器加热器头部的温度测试A点位置示意图；图4为图3中加热器头部A点的温度时间曲线图；图5为不同编号传感器样品的起燃时间曲线图。图中1_信号功能层、2-参考通道、3-加热器、4-信号电极、5-参考电极、6-加热电极、IA-I号加热器、2A-2号加热器、3A-3号加热器、4A-加热器头部、5A-加热器引线。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例I :步骤一、加热器图形设计加热器图案如图2中I号加热器其中加热器头部弯曲部分线条长I = 50. 5_、线宽为d = 0. 3mm，加热器头部的线长线宽比1/d = 189，加热器头部长12mm ;加热器引线线宽I. 2臟、引线长60臟。步骤二、加热器印刷网版设计I号加热器头部网版参数为网版目数300目、乳胶厚度20 ym、不锈钢网版；1号加热器引线网版参数为网版目数200目、乳胶厚度30i!m、不锈钢网版。步骤三、加热器印刷浆料制备加热器头部用电阻浆料制备72wt. %平均粒径< I ii m的球状超细钼粉、3wt. %比表面积12m2/g的纳米级氧化锆粉、IOwt. %的成分为氧化硅、氧化钡和氧化硼的硅钡复合玻璃粉、15wt. %成分为乙基纤维素、松油醇，蓖麻油，环己酮的有机黏结剂四者置于玛瑙研钵中混合8小时，再经由三辊研轧后所得。经测试此浆料的方阻为40mQ/sq、黏度为77Pa S。该浆料与氧化锆陶瓷基体的附着力好，热膨胀系数与氧化锆相匹配，受热冲击不宜断裂，主要起发热的作用。加热器引线用电阻浆料制备80wt. %平均粒径< I ii m的球状超细钼粉、2wt. %的纳米级氧化铝粉、2wt. %的成分为氧化硅、氧化钡和氧化硼的硅钡复合玻璃粉、16wt. %成分为乙基纤维素、松油醇，蓖麻油，环己酮的有机黏结剂四者置于玛瑙研钵中混合8小时，再经由三辊研轧后所得。经测试此浆料的方阻为20mQ/sq、黏度为73Pa*S。该浆料主要起导电作用，并能抑制发热，降低传感器加热功率在加热器引线上消耗的功率。步骤四、加热器印刷 用I号加热器头部网版将加热器头部用电阻浆料印刷在氧化锆基板上；用I号加热器引线网版将加热器引线用电阻浆料印刷在氧化锆基板上；两者组合成氧传感器加热器。将此种方法制备的氧传感器加热器命名为1#样品。实施例2 步骤一、加热器图形设计加热电极图案如图2中2号加热器其中加热器头部折线部分线条长I = 61mm、线宽为d = 0. 39mm，加热器头部的线长线宽比1/d = 156，加热器头部长12mm ;加热器引线线宽I. 2臟、引线长60臟。步骤二、加热器印刷网版设计2号加热器头部网版参数为网版目数325目、乳胶厚度23 ym、不锈钢网版；2号加热器引线网版参数为网版目数225目、乳胶厚度32i!m、不锈钢网版。步骤三、加热器印刷浆料制备加热器头部用电阻浆料制备82wt. %平均粒径< I ii m的球状超细钼粉、3wt. %比表面积7m2/g的纳米级氧化锆粉、5wt. %的成分为氧化硅、氧化钡和氧化硼的硅钡复合玻璃粉、IOwt. %成分为乙基纤维素、松油醇，蓖麻油，环己酮的有机黏结剂四者置于玛瑙研钵中混合8小时，再经由三辊研轧后所得。经测试此浆料的方阻为42mQ/sq、黏度为70Pa *S。该浆料与氧化锆陶瓷基体的附着力好，热膨胀系数与氧化锆相匹配，受热冲击不宜断裂，主要起发热的作用。加热器引线用电阻浆料制备70wt. %平均粒径< I ii m的球状超细钼粉、4wt. %的纳米级氧化铝粉、6wt. %的成分为氧化硅、氧化钡和氧化硼的硅钡复合玻璃粉、20wt. %成分为乙基纤维素、松油醇，蓖麻油，环己酮的有机黏结剂四者置于玛瑙研钵中混合8小时，再经由三辊研轧后所得。经测试此浆料的方阻为25mQ/sq、黏度为73Pa*S。该浆料主要起导电作用，并能抑制发热，降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹亮亮，倪铭，王建，邵兴隆，张华，
申请(专利权)人：无锡隆盛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：