一种氮氧化物传感器芯片及其制备方法_2

文档序号:9215717阅读:来源:国知局
要按照制备步骤在一层氧化铝基片上印刷和烧结所对应的元件,省去了冲切、叠合和压制的制备过程,使制备过程得到了较大的简化。
[0021]三、本发明的制备成本低。相对于现有氮氧化物传感器芯片,本发明省去了三个电化学氧泵、两个腔室、一个参比空气通道、三个引脚,节省了这些结构中使用的贵金属;且由于本发明制备过程简单,节省了冲切、叠合和压制的制备过程的费用;同时由于本发明中使用一层氧化铝基片而不是像现有氮氧化物传感器芯片中的六层氧化锆基片,节省了制备氧化锆基片过程中花费的大量费用。
[0022]四、本发明的测量效果好,且能够同时测量氮氧化物的含量和氧气的含量。本发明省去了在两个腔室中的泵氧过程和气体在两个腔室之间的狭缝中的传递过程,能够简单直接的对气体中氧气和氮氧化物的含量进行测量,因此具有较好的测量效果。本发明在氧化铝基片上同时集成了氮氧化物浓差电池和STF氧敏电阻,STF氧敏电阻能够精确测量汽车尾气中的氧含量,氮氧化物浓差电池配合STF氧敏电阻能够精确测量汽车尾气中的氮氧化物的含量。
[0023]因此,本发明具有制备简单和成本低的特点,所制备的氮氧化物传感器芯片测量效果好和能同时测量氮氧化物含量和氧含量。
【附图说明】
[0024]图1是本发明的一种结构示意图;
图2是图1中氮氧化物浓差电池2的一种结构示意图;
图3是图1中STF氧敏电阻3的一种结构示意图;
图4是图1中加热电阻I的一种结构示意图;
图5是图4的后视不意图;
图6是本发明另一种结构示意图;
图7是图6的后视不意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的描述,并非对其保护范围的限制。
[0026]实施例1
一种氮氧化物传感器芯片及其制备方法。所述氮氧化物传感器芯片是将加热电阻1、氮氧化物浓差电池2和STF氧敏电阻3集成在氧化铝基片4的表面。加热电阻1、氮氧化物浓差电池2和STF氧敏电阻3在氧化铝基片4的投影位置如图1所示:加热电阻I对称分布在氧化铝基片4的靠近周边处;氮氧化物浓差电池2的中心与氧化铝基片4左端距离为4mm ;STF氧敏电阻3的中心与氧化铝基片4左端的距离为1mm ;氮氧化物浓差电池2的中心和STF氧敏电阻3的中心位于氧化铝基片4的对称线上。
[0027]所述氮氧化物传感器芯片的制备方法的具体步骤是:
步骤一、如图2所示,在氧化铝基片4的正面印刷氮氧化物浓差电池2的电解质层24,然后在1450?1550°C条件下烧结0.5~lh。
[0028]步骤二、如图3所示,在氧化铝基片4的正面印刷STF氧敏电阻3的过渡层31,然后在1100?1400°C条件下烧结0.5~lh。
[0029]步骤三、如图3所示,在氧化铝基片4的正面印刷STF氧敏电阻3的电阻层33,然后在1100?1350°C条件下烧结0.5~lho
[0030]步骤四、如图4所示,在氧化铝基片4的正面印刷加热电阻I的电阻丝11 ;如图5所示,在氧化铝基片4的反面印刷加热电阻I的电阻丝的引脚13 ;如图4和图5所示,在氧化铝基片4的正面印刷与电阻丝11连接的电阻丝的引线12,将两根电阻丝的引线12分别穿过氧化铝基片4,再在氧化铝基片4的反面印刷与两个电阻丝的引脚13对应连接的电阻丝的引线12。
[0031]如图2所示,在氧化铝基片4的正面印刷氮氧化物浓差电池2的活化电极21、氮氧化物浓差电池2的非活化电极22、氮氧化物浓差电池2的活化电极的引线27、氮氧化物浓差电池2活化电极的引脚28、氮氧化物浓差电池2的非活化电极的引线25和氮氧化物浓差电池2的非活化电极的引脚26。再如图3所示,在氧化铝基片4的正面印刷STF氧敏电阻3的端子32、STF氧敏电阻3的端子的引线34和STF氧敏电阻3的端子的引脚35。最后如图2所示,在氧化铝基片4的正面印刷氮氧化物浓差电池2的催化层23。
[0032]步骤五、在步骤四的基础上,在900?1100°C条件下烧结0.5~lh,制得氮氧化物传感器芯片。
[0033]所述印刷是指在室温条件下,采用丝网印刷方式对加热电阻1、氮氧化物浓差电池2和STF氧敏电阻3中的各元件采用对应的浆料进行印刷。
[0034]所述的加热电阻I对称分布在氧化铝基片4的靠近周边处是指:加热电阻I的电阻丝11对称分布在氧化铝基片4正面的左端靠近周边处,加热电阻I的电阻丝的引线12的左半部分对称分布在氧化铝基片4正面的中部左半部分的靠近周边处,加热电阻I的电阻丝的引线12的右半部分对称分布在氧化铝基片4背面的中部右半部分的靠近周边处,加热电阻I的电阻丝的引脚13对称分布在氧化铝基片4背面的右端靠近周边处。
[0035]如图1~图5所示,所述氧化铝基片4的平面形状为左宽右窄的两个矩形组成的整体,两个矩形的对称线为同一条直线。
[0036]所述印刷加热电阻I的电阻丝11的阻值为2~20欧姆。
[0037]所述的对加热电阻1、氮氧化物浓差电池2和STF氧敏电阻3中的各元件采用对应的浆料进行印刷是指:
印刷氮氧化物浓差电池2的电解质层24所采用的料浆为氧离子导电陶瓷浆料,氧离子导电陶瓷浆料为8%摩尔分数氧化钇稳定氧化锆浆料;8%摩尔分数氧化钇稳定氧化锆浆料中的氧化错粒径小于0.5 μ m ;
印刷氮氧化物浓差电池2的活化电极21所采用的浆料为铂铑浆料,铂铑浆料中铂含量为95wt%,铂铑浆料中铑含量为5wt% ;铂铑浆料中:铂的粒径为0.01?0.5 μ m,铑的粒径为0.01 ?0.5 μ m ;
印刷氮氧化物浓差电池2的非活化电极22所采用的浆料为金铂浆料,金铂浆料中铂含量为80wt%,金铂浆料中金含量为20wt% ;金铂浆料中:金的粒径为0.01?0.5 μ m,铂的粒径为 0.01 ?0.5 μ m ;
印刷氮氧化物浓差电池2的催化层23所采用的浆料为含铂4.5wt%的氧化铝浆料,含铂4.5wt%的氧化铝浆料中:铂的粒径为0.01?0.5 μm,氧化铝的粒径小于0.5 μπι ;
印刷加热电阻I的电阻丝11、加热电阻I的电阻丝的引线12、加热电阻I的电阻丝的引脚13、氮氧化物浓差电池2的活化电极的引线27、氮氧化物浓差电池2的活化电极的引脚28、氮氧化物浓差电池2的非活化电极的引线25、氮氧化物浓差电池2的非活化电极的引脚26、STF氧敏电阻3的端子32、STF氧敏电阻3的端子的引线34和STF氧敏电阻3的端子的引脚35所采用的浆料为铂浆,铂浆中的铂粒径为0.01?0.5 ym ;
印刷STF氧敏电阻3的过渡层31所采用的浆料为20wt%的8%摩尔分数氧化钇稳定氧化锆和80wt%的STF混合浆料,80wt%的STF浆料中STF的粒径小于0.5 μ m ;
印刷STF氧敏电阻3的电阻层33所采用的浆料为STF浆料,STF浆料中STF的粒径小于 0.5 μ m0
[0038]实施例2
一种氮氧化物传感器芯片及其制备方法。除下述情形外,其余同实施例1:
本实施例如图7所示,加热电阻I对称分布在氧化铝基片4的靠近周边处是指:加热电阻I对称分布在氧化铝基片4背面的靠近周边处。
[0039]本实施例如图6和图7所示,所述氧化铝基片4的平面形状为一个矩形本【具体实施方式】与现有技术相比具有如下积极效果:
一、本【具体实施方式】中的氮氧化物传感器芯片结构简单。目前车用尾气氮氧化物传感器芯片是由六层氧化锆基片叠合而成,由三个电化学氧泵、两个腔室、一个参比空气通道、一个加热电阻、引线和八个引脚构成,三个电化学氧泵分别是主泵、辅助泵和测量泵,主泵在第一腔室,辅助泵和测量泵在第二腔室,第一腔室和第二腔室中间以狭缝连结,总体结构复杂。而本【具体实施方式】在结构上省去了三个电化学氧泵、两个腔室、一个参比空气通道和两个引脚,极大地简化了氮氧化物传感器芯片的结构。
[0040]二、本【具体实施方式】的制备过程简单。现有氮氧化物传感器芯片由于结构复杂、体积小的原因,制作十分困难:需要在氧化锆基片上冲切两个腔室、
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