一种新型片式氧传感器的制造方法

专利名称:一种新型片式氧传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种新型片式氧传感器，所述传感器由上保护层、信号层、空气参比通道层以及加热层由上至下依次叠合后烧结而成，所述信号层包括由上至下依次叠合的第一层流延基片、第二层流延基片、第三层流延基片以及第四层流延基片，在第一层流延基片的上表面和第四层流延基片的下表面分别设置一信号外电极和一信号内电极；所述空气参比通道层包括由上至下依次叠合的第五层流延基片、第六层流延基片以及第七层流延基片，所述第五层流延基片上表面设置有一端封闭的空气参比通道，空气参比通道内完全填充一挥发片。本实用新型的优点在于：本氧传感器，性能的稳定性，适应性强，高温下也可以稳定的工作。
【专利说明】一种新型片式氧传感器

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种新型片式氧传感器，具体说是一种工艺简单、成品率高且产 品性能稳定的新型片式氧传感器。

【背景技术】
[0002] 随着世界各国汽车尾气排放法规的颁布，汽车氧传感器是现代汽车中一个非常重 要的传感器，它被用来监测发动机所排出废气中氧的含量或浓度，并根据所测得的数据输 出一个信号电压，反馈给车载电脑（ECU)，车载电脑根据收到的信号控制喷油量、进气量的 大小，调整气、油比（最佳气油比为14.7 : 1)，从而达到省油、提高效率、减少污染等目的。
[0003] 汽车氧传感器通常安装在排气系统中，直接与排气气流接触。一般车在三元催化 器前安装一个氧传感器（前氧）用于发动机的闭环控制，三元催化器后安装一个样传感器 (后氧）用于检测前氧和三元催化器工作是否正常。
[0004] 据国外权威机构统计，汽车使用氧传感器后可省油15%、提高效率18%、降低污 染50 %，改善了环境，降低汽车尾气对环境的污染。
[0005] 目前国内片式氧传感器还没有摆脱长期依赖进口的状况，主要是国内片式氧传感 器的相关制造工艺还不稳定，不能很好的控制产品的一致性和稳定性。
[0006] 实用新型专利CN101806768中公开了一种集成片式氧传感器及其制作方法，采 用印刷挥发浆料的办法来制造空气参比通道，缺点为：1.印刷空腔的厚度非常有限，烧结 前厚度达到lSym-SOym厚，烧结后空腔厚度更小，不利于参比通道空气与外界的交换； 2.印刷层在后续操作过程中有脱落，会影响流延片的叠合性能；3.印刷层比较酥松，在等 静压时容易发生变形，导致空腔形状不规则；4.印刷挥发浆料是包裹在两层片之间，容易 导致层与层之间开裂；5.将测量电极端浸入含有镁铝尖晶石的浆料中提拉，形成包裹一体 的多孔陶瓷保护层，提拉时容易导致多孔保护层的不均匀，不利于多次印刷；
[0007] 实用新型专利CN101042366A公开了一种平板式氧传感器的制造方法，在流延干 燥后进行脱模切割，缺点为：1.在后续印刷烘干过程中，流延生坯会由于PVB的软化而变形 收缩，导致套印时对位偏差，会直接导致废品率的上升；2.印刷烘干过程中会翘曲，产生一 定的弯曲应力，不利于后续的叠合；3.变形后同时会导致多层叠片时产生对位偏差；4.采 用激光切割方式把基片切成传感器片、中间片和加热片，该方法原理是用激光的高能量烧 除流延片中的有机物，但是会产生灰尘，氧传感器的大批量对洁净度要求非常高，不利于大 批量生产。
[0008] 实用新型专利CN202522539U公开了一种平板式氧传感器，第三层陶瓷生片上中 间用激光切割一个尾部敞开的长槽作为参考通道，缺点为：采用激光切割的原理是用激光 的高能量烧除流延片中的有机物，但是会产生灰尘，氧传感器的大批量对洁净度要求非常 高，不利于大批量生产。
[0009] 实用新型专利CN203587569U公开了一种汽车加热型平板式氧传感器，加热器上、 下分别设置加热器上绝缘层、加热器下绝缘层。
[0010] 上述专利 CN101042366A、CN101042366A、CN202522539U 和 CN203587569U 的氧传感 器只是对传感器的加热器上下进行绝缘，而忽略了加热器的引出端的绝缘工艺，该方法制 备出的氧传感器在短期和低温工作状态下不会出现问题，但是当传感器工作环境比较恶 劣，温度比较高时，尾部的温度一旦达到300°C以上，尾部氧化锆也达到了工作温度，此时该 传感器的内阻会变大，传感器会出现发黑或失效的现象。
[0011] 因此急需研发一种工艺简单，成品率高，产品性能稳定的氧传感器势在必行。经检 索有关文献，未发现与本实用新型相同或相似的技术方案。 实用新型内容
[0012] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种控制精确、成品率高、性能稳定，成本低 的新型片式氧传感器及其制备方法与检测方法。
[0013] 为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种新型片式氧传感器，其创新 点在于：所述传感器由上保护层、信号层、空气参比通道层以及加热层由上至下依次叠合后 烧结而成，
[0014] 所述信号层包括由上至下依次叠合的第一层流延基片、第二层流延基片、第三层 流延基片以及第四层流延基片，在第一层流延基片的上表面和第四层流延基片的下表面分 别设置一信号外电极和一信号内电极；所述信号外电极与信号内电极之间通过一引线A连 接后，该引线A的一端与信号内电极连接，另一端由下至上依次贯穿第四层流延基片、第三 层流延基片、第二层流延基片以及第一层流延基片后的信号内电极导出孔与信号外电极相 连，且与信号外电极连接端上设置有信号电极引脚；在信号外电极上表面还叠合一外电极 保护层；
[0015] 所述空气参比通道层包括由上至下依次叠合的第五层流延基片、第六层流延基片 以及第七层流延基片，所述第五层流延基片上表面设置有一端封闭的空气参比通道，空气 参比通道内完全填充一挥发片；
[0016] 所述加热层包括由上至下依次叠合的第八层流延基片、第九层流延基片、第十层 流延基片、第十一层流延基片以及第十二层流延基片，在第八层流延基片的上表面与第 十二层流延基片的下表面分别设置有一加热电极和一加热引脚；所述加热电极的上表面与 下表面分别设置一上加热绝缘层与下加热绝缘层，所述加热电极与加热引脚通过一引线B 相连，该引线B的一端与加热电极相连，另一端由上至下依次贯穿第八层流延基片、第九层 流延基片、第十层流延基片、第十一层流延基片以及第十二层流延基片的上加热电极导出 孔与加热引脚相连，在第十二层流延基片下表面与加热引脚上表面之间还设置有加热引脚 绝缘层；
[0017] 所述上保护层包括一上保护层流延基片，该上保护层流延基片叠合在外电极保护 层的上表面。
[0018] 进一步地，所述第一层流延基片至第十二层流延基片的厚度均为125um。
[0019] 进一步地，所述上保护层流延基片的厚度为80um。
[0020] 本实用新型的优点在于：
[0021] 1.本氧传感器，加热电极上表面设置有加热引脚绝缘层，可以提高传感器的稳定 性，提高传感器的适应性，高温下也可以稳定的工作；
[0022] 2.上保护层包括一上保护层流延基片，该上保护层流延基片的厚度为80um，上保 护层采用叠合流延基片的形式，既可以保证上保护层的厚度，又降低了印刷的工作量；
[0023] 3.本氧传感器的第一层流延基片至第十二层流延基片的厚度为125um，流延基片 厚度的降低有助于均匀化流延基片制备过程中的缺陷，提高流延基片的强度；其次流延基 片厚度降低后有助于加快流延基片在流延成型时的烘干速度，提高流延基片的生产效率；

【附图说明】

[0024] 图1为本实用新型一种新型片式氧传感器的结构示意图。
[0025] 图2为本实用新型一种新型片式氧传感器模拟气氛测试图。

【具体实施方式】
[0026] 实施例1
[0027] 如图1所示，一种新型片式氧传感器，传感器由上保护层、信号层、空气参比通道 层以及加热层由上至下依次叠合后烧结而成，
[0028] 信号层包括由上至下依次叠合的第一层流延基片1、第二层流延基片2、第三层流 延基片3以及第四层流延基片4,在第一层流延基片1的上表面和第四层流延基片4的下表 面分别设置一信号外电极15和一信号内电极17 ;信号外电极15与信号内电极17之间通 过一引线A连接后，该引线A的一端与信号内电极17连接，另一端由下至上依次贯穿第四 层流延基片4、第三层流延基片3、第二层流延基片2以及第一层流延基片1后的信号内电 极导出孔16与信号外电极15相连，且与信号外电极15连接端上设置有信号电极引脚25 ; 在信号外电极15上表面还叠合一外电极保护层14 ;
[0029] 空气参比通道层包括由上至下依次叠合的第五层流延基片5、第六层流延基片6 以及第七层流延基片7,第五层流延基片5上表面设置有一端封闭的空气参比通道，空气参 比通道内完全填充一挥发片；
[0030] 加热层包括由上至下依次叠合的第八层流延基片8、第九层流延基片9、第十层流 延基片10、第i^一层流延基片11以及第十二层流延基片12,在第八层流延基片8的上表面 与第十二层流延基片12的下表面分别设置有一加热电极20和一加热引脚；加热电极20的 上表面与下表面分别设置一上加热绝缘层19与下加热绝缘层21，加热电极20与加热引脚 通过一引线B相连，该引线B的一端与加热电极20相连，另一端由上至下依次贯穿第八层 流延基片8、第九层流延基片9、第十层流延基片10、第i^一层流延基片11以及第十二层流 延基片12的上加热电极导出孔22与加热引脚24相连，在第十二层流延基片12下表面与 加热引脚24上表面之间还设置有加热引脚绝缘层23 ;
[0031] 上保护层包括一上保护层流延基片13,该上保护层流延基片13叠合在外电极保 护层14的上表面。
[0032] 本实施例中，
[0033] 为了保证上保护层的厚度，又降低了印刷的工作量，上保护层流延基片的厚度为 80um,上保护层采用叠合流延基片的形式；
[0034] 为了均匀化流延基片制备过程中的缺陷，提高流延基片的强度；其次流延基片厚 度降低后有助于加快流延基片在流延成型时的烘干速度，提高流延基片的生产效率，第一 层流延基片至第十二层流延基片的厚度为125um ;
[0035] 本氧传感器的各性能参数检测如下：
[0036] a传感器平整度检测：将传感器平放在高平整度的工作台上，用厚度测试仪，在传 感器的头部、中部、尾部分别取三个点进行测试，保护层区域和印刷线区域除外，厚度差小 于 0? 25mm ；
[0037] b传感器泄漏测试：通过泄漏测试仪，给传感器的空气参比通道施加380KPa的压 力，泄漏量小于〇? lml/min ;
[0038] c传感器强度测试：抽取几只氧传感器进行破坏性强度测试，氧传感器弯曲强度 为768MPa以上；
[0039] 传感器加热电阻测试：用万用表通过加热引脚测试加热电极的常温电阻值，测试 结果如下表所示：
[0040]

【权利要求】
1. 一种新型片式氧传感器，其特征在于：所述传感器由上保护层、信号层、空气参比通 道层以及加热层由上至下依次叠合后烧结而成， 所述信号层包括由上至下依次叠合的第一层流延基片、第二层流延基片、第三层流延 基片以及第四层流延基片，在第一层流延基片的上表面和第四层流延基片的下表面分别设 置一信号外电极和一信号内电极；所述信号外电极与信号内电极之间通过一引线A连接 后，该引线A的一端与信号内电极连接，另一端由下至上依次贯穿第四层流延基片、第三层 流延基片、第二层流延基片以及第一层流延基片后的信号内电极导出孔与信号外电极相 连，且与信号外电极连接端上设置有信号电极引脚；在信号外电极上表面还叠合一外电极 保护层； 所述空气参比通道层包括由上至下依次叠合的第五层流延基片、第六层流延基片以及 第七层流延基片，所述第五层流延基片上表面设置有一端封闭的空气参比通道，空气参比 通道内完全填充一挥发片； 所述加热层包括由上至下依次叠合的第八层流延基片、第九层流延基片、第十层流延 基片、第十一层流延基片以及第十二层流延基片，在第八层流延基片的上表面与第十二层 流延基片的下表面分别设置有一加热电极和一加热引脚；所述加热电极的上表面与下表面 分别设置一上加热绝缘层与下加热绝缘层，所述加热电极与加热引脚通过一引线B相连， 该引线B的一端与加热电极相连，另一端由上至下依次贯穿第八层流延基片、第九层流延 基片、第十层流延基片、第十一层流延基片以及第十二层流延基片的上加热电极导出孔与 加热引脚相连，在第十二层流延基片下表面与加热引脚上表面之间还设置有加热引脚绝缘 层； 所述上保护层包括一上保护层流延基片，该上保护层流延基片叠合在外电极保护层的 上表面。2. 根据权利要求1所述的新型片式氧传感器，其特征在于：所述第一层流延基片至第 十二层流延基片的厚度均为125um。3. 根据权利要求1所述的新型片式氧传感器，其特征在于：所述上保护层流延基片的 厚度为80um。
【文档编号】G01N27-409GK204302219SQ201420537535
【发明者】黄海琴 [申请人]莱鼎电子材料科技有限公司