专利名称：平板式氧传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种氧传感器，特别涉及是一种用于控制汽车发动机中空气和燃 料比例的平板式氧传感器，属于氧传感器技术领域。
背景技术：
现代汽车发动机所采用的尾气排放检测系统，其工作方法为检测发动机汽缸燃 烧后排放的废气中的氧浓度，与理想燃烧状态下生成的氧浓度进行比较，通过反馈控制供 给发动机的空气和燃气比例，来实现控制尾气有害物质量的目的。其中起检测作用的元件， 目前主要采用固体电解质氧传感器，通常为一个一端密封的圆管，其主要材质为固体电解 质氧化锆，起敏感元件作用；以及分别制备在密封圆管的内外表面上的两条贵金属电极，其 中暴露在外表面的电极与发动机尾气接触，密封在内表面的电极与参比气体如空气接触。固体电解质型氧传感器正常工作要求被加热至约700摄氏度温度，才具有敏感活 性。为达到这一要求，通常与氧化铝制备的棒状加热器配合使用，通过一段时间的加热来达 到工作温度。但随着目前日渐严格的环保法规的实施，要求在氧传感器更短的时间内开始 工作，传统的外带棒状加热器的圆筒式氧传感器由于需要过长的加热时间，因而不能满足 新的排放法规要求。为此近年来提出了 一种新型平板式氧传感器，该种氧传感器由三层扁平平板状氧 化锆板组成，其中外表面一层为敏感元件，贵金属电极分别制备于敏感元件两个平面上，另 两层氧化锆陶瓷内部包含微型加热电路，起加热体功能；最后将三层氧化锆板烧结为一体， 这样就实现了自带加热功能的氧传感器结构，达到工作温度的时间大大缩短。但是目前使用的平板式氧传感器加热体结构一般采用氧化锆材料，在工作温度下 能导电，导致加热电路外加电流会对敏感元件测量电流产生影响，必须在内部制备绝缘层 来防止，该绝缘层一般采用厚膜丝网印刷技术成型在加热体结构上，其绝缘效果一般，结构 复杂，工艺难度大，成本高。
发明内容本发明的目的是提供一种单独的氧化铝绝缘层结构，工艺大为简化的，能够实现 内部优良绝缘效果的平板式氧传感器。本实用新型是这样实现上述发明目的的本实用新型平板式氧传感器，从上至下依次是敏感元件层、气室层、绝缘层和加热 层烧结在一起形成。所述的敏感元件层由敏感元件本体，以及设置在其外侧表面的外电极和设置在其 内侧表面的内电极组成；外电极和内电极均采用贵金属电极，如钼电极；所述敏感元件本体为一长方体薄板，其长度为50mm-60mm ；其宽度为5mm-6mm ；其 厚度略大于Imm (可取lmm-1. 2mm)；采用氧化锆材料由流延法制得。所述敏感元件层、气室层、绝缘层和加热层的厚度基本一致；
3[0012]所述气室层由气室本体和气室组成，气室呈T状结构形成于气室本体的内部；气 室本体的外形尺寸与敏感元件本体一致，内部气室形状面积与内电极相对应，采用氧化锆 材料由流延法制得。气室呈T状结构的尺寸为头部长方形，其长为5mm-8mm;宽为3mm-4mm;尾部长方 形，其长为 35mm-40mm,宽为 0. 8mm-1. 5mm所述绝缘层为一外形尺寸与敏感元件本体相同的薄板，采用氧化铝材料由流延法 制得。所述加热层由加热体和设置在其表面的微型加热电路组成；加热体为一外形尺寸 与敏感元件本体相同的薄板，采用氧化铝材料由流延法制得。微型加热电路位于绝缘层与 加热体之间，并通过弓I线连接外电路。本实用新型的优点和功效是由于引入一层绝缘的氧化铝材料制备的绝缘层结 构，并采用氧化铝材料制备加热层，最终通过烧结结合四层陶瓷层，极大简化了绝缘工艺， 且制备简单，同时保证优良的工作性能。
图1为本实用新型平板式氧传感器各层结构示意图；图2为本实用新型平板式氧传感器气室层结构示意图；图3为本实用新型平板式氧传感器和外围零件连接总体结构示意图。
具体实施方式
下面通过一个具体实施方式
对本实用新型技术方案做进一步说明如图1所示，平板式氧传感器，从上至下依次是敏感元件层1、气室层2、绝缘层3 和加热层4烧结在一起形成。所述的敏感元件层1由敏感元件本体11，以及设置在其外侧表面的外电极12和设 置在其内侧表面的内电极13组成；外电极12和内电极13均采用钼电极；所述敏感元件本体11为一长方体薄板，其长度为50mm ；其宽度为5mm ；其厚度为 Imm ；采用氧化锆材料由流延法制得。所述敏感元件层1、气室层2、绝缘层3和加热层4的厚度一致；所述气室层2由气室本体21和气室22组成，气室22呈T状结构形成于气室本体 21的内部；气室本体的外形尺寸与敏感元件本体一致，内部气室22形状面积与内电极13 相对应，采用氧化锆材料由流延法制得。气室呈T状结构的尺寸为头部长方形221，其长为5mm ；宽为3mm ；尾部长方形 222，其长为35mm，宽为0. 8mm所述绝缘层3为一外形尺寸与敏感元件本体11相同的薄板，采用氧化铝材料由流 延法制得。实际工艺中，气室本体21也是先制成如绝缘层3这样薄板，再冲压出一个呈T 状结构的气室22所述加热层4由加热体41和设置在其表面的微型加热电路42组成；加热体41为 一外形尺寸与敏感元件本体11相同的薄板，采用氧化铝材料由流延法制得。微型加热电路 42位于绝缘层3与加热体41之间，并通过引线连接外电路。[0029]将平板式氧传感器加入相应的外围部件，依照传统方法连接在一起，制成可在实 际直接应用的成品，如图3所示(在图3中平板式氧传感器称作传感器本体，仅作整体示意 时采用)；金属保护套71用于保护传感器本体75不受废气中杂质损伤；密封胶72用于固 定传感器；金属安装件73用于将封装完毕的整体成品安装至发动机上；陶瓷保护套74，用 于保护和固定传感器本体75;连接件76用于接通外部引线，将测量电流导出；引出导线77 用于接通传感器与控制芯片。所述平板式氧传感器各层内部和外部的尺寸可以根据实际需要在一定范围内改 变，以下再提供一个实施例；该实施例仅提供另一组规格尺寸，其组成结构与上述实施例一致所述敏感元件本体11为一长方体薄板，其长度为60mm ；其宽度为6mm ；其厚度为 1. 2mm ；采用氧化锆材料由流延法制得。所述敏感元件层、气室层、绝缘层和加热层的厚度一致；所述气室呈T状结构的尺寸为头部长方形221，其长为8mm ；宽为4mm ；尾部长方 形222，其长为40mm，宽为1. 5mm所述绝缘层为一外形尺寸与敏感元件本体相同的薄板，采用氧化铝材料由流延法 制得。综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的 保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本实用新 的保护范围之内。
权利要求平板式氧传感器，从上至下依次是敏感元件层、气室层、绝缘层和加热层烧结在一起形成，所述的敏感元件层由敏感元件本体，以及设置在其外侧表面的外电极和设置在其内侧表面的内电极组成；外电极和内电极均采用贵金属电极；所述加热层由加热体和设置在其表面的微型加热电路组成；其特征在于所述敏感元件层、气室层、绝缘层和加热层的厚度一致；厚度为1mm-1.2mm；所述气室层由气室本体和气室组成，气室呈T状结构形成于气室本体的内部；气室本体的外形尺寸与敏感元件本体一致，内部气室形状面积与内电极相对应；所述的微型加热电路位于绝缘层与加热体之间，并通过引线连接外电路。
2.如权利要求1所述平板式氧传感器，其特征在于所述敏感元件本体、气室本体、绝 缘层、加热体的外形均为长方体薄板，其尺寸一致，长度为50mm-60mm ；其宽度为5mm-6mm。
3.如权利要求2所述平板式氧传感器，其特征在于所述绝缘层、加热体均采用氧化铝 材料由流延法制得。
4.如权利要求2所述平板式氧传感器，其特征在于所述敏感元件本体、气室本体采用 氧化锆材料由流延法制得。
5.如权利要求1-4择一所述平板式氧传感器，其特征在于所述气室层的气室呈 T状结构的尺寸为头部长方形，其长为5mm-8mm;宽为3mm-4mm ；尾部长方形，其长为 35mm-40mm,宽为 0. 8mm-1. 5mm。
专利摘要本实用新型涉及一种平板式氧传感器，其从上至下依次是敏感元件层、气室层、绝缘层和加热层烧结在一起形成，所述的敏感元件层由敏感元件本体，以及设置在其两侧表面的外电极和内电极组成；外电极和内电极均采用贵金属电极；所述气室层由气室本体和气室组成，气室呈T状结构形成于气室本体的内部；气室本体的外形尺寸与敏感元件本体一致，内部气室形状面积与内电极相对应，采用氧化锆材料由流延法制得；所述加热层由加热体和设置在其表面的微型加热电路组成。所述敏感元件层、气室层、绝缘层和加热层的厚度一致；厚度为取1mm-1.2mm；由于采用绝缘的氧化铝作为绝缘层，可以避免加热电流对测量电流的影响；由于体积小并自带加热体，使得加热速度快，响应速度高。
文档编号G01N27/409GK201628699SQ20102014441
公开日2010年11月10日 申请日期2010年3月30日 优先权日2010年3月30日
发明者郑龙华 申请人:郑龙华