一种基于氧化锆的开关型氧传感器的制作方法

[0001]
本发明涉及开关型氧传感器技术领域，具体涉及一种基于氧化锆的开关型氧传感器。


背景技术：

[0002]
摩托车作为一种交通工具，由于其具有出行方便，方便寄存等特点，在城市、乡镇中都承担着一定的运输任务，尤其在一些经济欠发达地区，由于其价格低廉及对路况要求不高的特点，更是成为大家的首选交通工具，为社会的发展起着重要的作用。随着现代摩托车工业的发展，除了摩托车性能和舒适度是衡量摩托车品质的因素以外，由于其排放的可见物对我们的生活环境造成很大的危害，因此其环保性能也越来越被重视。
[0003]
目前，随着人们对节能环保意识的不断增强，国家法律法规对摩托车尾气的排放标准也越来越严格，通过氧传感器闭环控制的电喷系统必将成为主流，因此，作为摩托车尾气的排放主要的检测反馈部件氧传感器将越发重要，所以氧传感器性能的好坏对发动机尾气的排放起着决定性的作用。
[0004]
片式结构氧传感器一般采用流延成型、丝网印刷及叠层共烧的方法制备，由于片式结构氧传感器分别有氧化锆固体电解质材料、金属铂电极材料以及氧化铝绝缘材料组成，因此，对于摩托车氧传感器产品，其尺寸比汽车开关氧传感器小很多，在加工过程中，存在以下难点：
[0005]
1、加热pad处的温度比汽车氧传感器pad的温度要高，对于摩托车氧芯片的要求变高；
[0006]
2、加热pad过孔尺寸比汽车氧传感器的要小很多，对于过孔处的绝缘性、导通性要求更高；
[0007]
3、感应层pad过孔尺寸比汽车氧传感器的要小很多，对于过孔处的导通性要求更高；
[0008]
因此，如何提供一种能够提高摩托车氧传感器的氧芯体加热层的绝缘性及导通性的基于氧化锆的开关型氧传感器是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

[0009]
有鉴于此，本发明提供了一种基于氧化锆的开关型氧传感器，氧化锆感应基体上层和氧化锆感应基体下层之间，以及加热基体上层和加热基体下层之间增加过孔连接层，增加了印刷过程中浆料的连接导通性，提高了氧化锆基氧传感器的可靠性。
[0010]
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0011]
一种基于氧化锆的开关型氧传感器，包括自上而下依次印刷设置的感应外电极、氧化锆基体上层、氧化锆基体下层、感应内电极、空气参比通道层、氧化锆空气通道基体层、上绝缘层、加热电极层、下绝缘层、加热基体上层和加热基体下层；
[0012]
所述氧化锆基体上层的反面和所述氧化锆基体下层的反面相贴合，且二者的相同
位置设有过孔；所述氧化锆基体上层的反面过孔处印刷有感应极正面过孔层t；所述氧化锆基体下层的反面过孔处印刷有感应极反面过孔层t；所述氧化锆基体上层和所述氧化锆基体下层正面为流延后氧化锆的面，反面为流延后pet薄膜的面；
[0013]
加热基体上层的反面和所述加热基体下层的反面相贴合，且二者的相同位置设有过孔；所述加热基体上层的反面过孔处依次印刷有加热层正面过孔绝缘层t、加热层正面过孔连接层t；所述加热基体下层的反面过孔处依次印刷有加热层反面过孔绝缘层t、加热层反面过孔连接层t；加热基体上层和所述加热基体下层的反面为流延后pet薄膜的面。
[0014]
优选的，还包括印刷于所述感应外电极上层的电极绝缘层和保护层；所述电极绝缘层覆盖印刷于所述感应外电极的中间引线部；所述保护层覆盖印刷于所述感应外电极的a端感应部，所述感应外电极的b端感应部覆盖印刷在所述氧化锆基体上层的过孔所在位置。
[0015]
优选的，还包括依次印刷于所述加热基体下层下层的pad绝缘层和加热pad电极层；所述pad绝缘层覆盖印刷于所述加热基体下层的过孔所在位置，加热pad电极层印刷于所述pad绝缘层的下表面。
[0016]
优选的，所述感应内电极与所述氧化锆基体下层的过孔位置相对应。
[0017]
优选的，所述氧化锆空气通道基体层中间设有凹槽，所述空气参比通道层位于所述凹槽内。
[0018]
优选的，所述加热基体上层设有两排过孔。
[0019]
优选的，所述加热电极层为叉形结构，包括两条分叉电极，分别对应所述加热基体上层的两排过孔所在位置。
[0020]
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
[0021]
本发明在氧化锆基氧传感器感应层中间增加了两个过渡层感应极正面过孔层和感应极反面过孔，从而有效防止叠片后感应外电极的pad与感应内电极出现未导通现象，从而提高了感应层过孔连接的可靠性；
[0022]
在加热基体上层和加热基体下层的中间增加了四层，其中加热层正面过孔绝缘层和加热层反面过孔绝缘层是两个绝缘层，能够有效防止在过孔处，与加热基体上层和加热基体下层出现导通现象，进一步提升了微氧芯片的绝缘电阻，从而保证芯片信号的输出；加热层正面过孔连接层和加热层反面过孔连接层两层能够保证加热电极层与加热pad电极层导通，从而提高了加热层过孔连接的可靠性。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图；
[0024]
图1为本发明实施例提供的一种基于氧化锆的开关型氧传感器的拆分结构示意图；
[0025]
图2为开关型氧传感器增加t1、t2过孔印刷前的印刷效果示意图一；
[0026]
图3为开关型氧传感器增加t1、t2过孔印刷前的印刷效果示意图二；
[0027]
图4为本发明实施例提供的一种基于氧化锆的开关型氧传感器增加t1、t2过孔印刷后的印刷效果示意图一；
[0028]
图5为本发明实施例提供的一种基于氧化锆的开关型氧传感器增加t1、t2过孔印刷后的印刷效果示意图二；
[0029]
图6为开关型氧传感器增加t3-t6过孔印刷前的印刷效果示意图一；
[0030]
图7为开关型氧传感器增加t3-t6过孔印刷前的印刷效果示意图二；
[0031]
图8为本发明实施例提供的一种基于氧化锆的开关型氧传感器增加t3-t6过孔印刷后的印刷效果示意图一；
[0032]
图9为本发明实施例提供的一种基于氧化锆的开关型氧传感器增加t3-t6过孔印刷后的印刷效果示意图二。
具体实施方式
[0033]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]
参见附图1，为本实施例公开的一种基于氧化锆的开关型氧传感器结构拆分示意图，本实施例采用氧化锆的开关型氧传感器的氧芯体流延成型工艺，包括自上而下依次印刷设置的感应外电极3、氧化锆基体上层4、氧化锆基体下层5、感应内电极6、空气参比通道层7、氧化锆空气通道基体层8、上绝缘层9、加热电极层10、下绝缘层11、加热基体上层12和加热基体下层13；
[0035]
氧化锆基体上层4的反面和氧化锆基体下层5的反面相贴合，且二者的相同位置设有过孔；氧化锆基体上层4的反面过孔处印刷有感应极正面过孔层t1；氧化锆基体下层5的反面过孔处印刷有感应极反面过孔层t2；氧化锆基体上层4和氧化锆基体下层5正面为流延后氧化锆的一面，反面为流延后pet薄膜的一面；
[0036]
加热基体上层12的反面和加热基体下层13的反面相贴合，且二者的相同位置设有过孔；加热基体上层12的反面过孔处依次印刷有加热层正面过孔绝缘层t3、加热层正面过孔连接层t4；加热基体下层13的反面过孔处依次印刷有加热层反面过孔绝缘层t6、加热层反面过孔连接层t5；加热基体上层12和加热基体下层13的反面为流延后pet薄膜的一面，加热基体上层12的和加热基体下层13的正面是流延后的氧化锆料面，可以直接用于铂浆印刷。
[0037]
本领域技术人员可以理解的是，本实施例中所述上下位置关系为相对位置关系，如图1所示的保护层1所在方位为上方位，加热pad电极层所在方位为下方位。
[0038]
参见附图2-3为开关型氧传感器增加过孔印刷前的印刷效果示意图。如图所示，在氧化锆基体上层4和氧化锆基体下层5没有进行过孔印刷时，直接叠片，容易造成过孔处印刷浆料不连通，感应外电极3与感应内电极6接触不良，如图3圆圈标识处，导致产品报废。如图4-5为增加过孔印刷后的印刷效果示意图，增加过孔连接层的印刷，可以很好的增加感应外电极3和感应内电极6在过孔处通过过孔浆料的连接导通性，过孔浆料即过孔处印刷浆料采用铂金浆料，与流延过程中的浆料不同。
[0039]
同样，加热基体上层12和加热基体下层13没有进行过孔印刷时，直接叠片，容易造成在过孔处，加热基体上层12和加热基体下层13与热电极层10与加热pad电极层15导通，降低微氧芯片的绝缘电阻，同时还可能导致加热电极层10与加热pad电极层15接触不良，本实施例在加热基体上层12的反面增加了一次加热层正面过孔绝缘层t3、加热层正面过孔连接层t4的印刷，在加热基体下层13的反面增加了一次加热层反面过孔连接层t5、加热层反面过孔绝缘层t6的印刷，使得加热层正面过孔绝缘层t3从过孔处包覆至过孔在加热基体上层12的反面边缘，加热层反面过孔绝缘层t6从过孔处包覆至过孔在加热基体下层13的反面边缘，过孔绝缘层t3与下绝缘层11相接触，过孔绝缘层t6与pad绝缘层相接触。进一步在加热层正面过孔绝缘层t3的外层印刷加热层正面过孔连接层t4，在加热层反面过孔绝缘层t6的外层印刷加热层反面过孔连接层t5，使得加热层正面过孔连接层t4与加热电极层10相接触，加热层反面过孔连接层t5与加热pad电极层15相接触。从而保证加热电极层10与加热pad电极层15导通，并与加热基体上层12和加热基体下层13绝缘，可以很好的增加加热层过孔连接的可靠性。
[0040]
本实施例中，还包括印刷于感应外电极3上层的电极绝缘层2和保护层1；电极绝缘层2覆盖印刷于感应外电极3的引线部；保护层1覆盖印刷于感应外电极3的a端感应部，感应外电极3的b端感应部覆盖印刷在氧化锆基体上层4的过孔所在位置。感应内电极6与氧化锆基体下层5的过孔位置相对应。
[0041]
本实施例中，还包括依次印刷于加热基体下层13下层的pad绝缘层14和加热pad电极层15；pad绝缘层覆盖印刷于加热基体下层13的过孔所在位置，加热pad电极层15印刷于pad绝缘层14的下表面。
[0042]
本领域技术人员可以理解的是，保护层1、电极绝缘层2、上电极层3印刷在氧化锆感应基体上层4的正面；pad绝缘层14，加热pad电极层15印刷在加热基体下层13的正面。
[0043]
在一个实施例中，氧化锆空气通道基体层8中间设有凹槽，空气参比通道层7位于凹槽内。
[0044]
在一个实施例中，加热基体上层12设有两排过孔。
[0045]
在一个实施例中，加热电极层10为叉形结构，包括两条分叉电极，分别对应加热基体上层12的两排过孔所在位置。
[0046]
基于氧化锆的开关型氧传感器的工作原理为：
[0047]
氧传感器的核心元件是多孔的氧化锆感应层(氧化锆基体上层4、氧化锆基体下层5)，其两侧面分别印刷上多孔铂(pt)电极的感应外电极3和感应内电极6。加热电极层10提供一定的温度，由于汽车尾气在保护层1的外面和空气参比通道层7处的氧浓度不同，高浓度侧(即空气参比通道层7处)的氧分子被吸附在铂电极上与电子(4e)结合形成氧离子o
2-，使该电极带正电，o
2-离子通过电解质中的氧离子空位迁移到低氧浓度侧(即保护层2的外面)，使该电极带负电,即产生电势差，其中保护层1主要是保护感应外电极3，防止尾气中的颗粒物破坏该层。
[0048]
以上对本发明所提供的基于氧化锆的开关型氧传感器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的
限制。
[0049]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。