氮氧化物气体传感器芯片的制作方法

本实用新型涉及一种氮氧化物气体传感器芯片，属于传感器技术。

背景技术：

氮氧化物NOX（NO和NO₂）是大气的主要污染物之一，主要危害包括引发人类呼吸道疾病，形成酸雨和化学烟雾，破坏环境等。汽车尾气的排放是氮氧化物主要来源之一，因此对尾气中NOX浓度的检测就显得十分重要。

以氧化锆为基板的固体电解质氮氧化物气体传感器可以精确检测汽车尾气中NOX含量，来反应发动机运行状况，并反馈给汽车尾气选择性还原系统（SCR），控制SCR系统中尿素的喷射量，喷射的尿素与NOX进行反应生成无害的氮气和水，从而降低NOX的污染排放量。

在现有技术中，有的传感器采用空气参比通道，由于尾气附近空气的浓度变化，会造成信号的偏移。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种氮氧化物气体传感器芯片，其处理信号更为简单，且内部不设有空气参比通道，有效的提高了信号的稳定性。

本实用新型的技术方案是这样实现的：氮氧化物气体传感器芯片，由第一基片、第二基片、第三基片、第四基片、第五基片以及第六基片组成，其特征在于：第一基片、第三基片、第四基片、第六基片的长度相同，第二基片长度为第一基片长度的五分之三，第五基片长度为第一基片长度的五分之二；第二基片位于第一基片和第三基片之间，具体位置为第一基片和第三基片的后段，第一基片和第三基片之间前段空出的位置通过上层第一扩散障碍层和上层第二扩散障碍层从前至后分隔出上层第一扩散空腔a、上层第二扩散空腔b、上层反应空腔c；第一信号内电极布置在上层反应空腔c顶面的第一基片上，第一基片的顶面对应第一信号内电极的位置布置第一信号外电极，第一信号外电极上方覆盖第一信号外电极多孔保护层；第三基片底面与第四基片顶面固定连接，加热器布置在第三基片与第四基片之间，第五基片顶面与第四基片底面固定连接，第五基片底面与第六基片固定连接，第五基片的具体位于第一基片和第三基片的后段，第四基片和第六基片之间前段空出的位置通过下层第一扩散障碍层、下层第二扩散障碍层、下层第三扩散障碍层从前至后分隔成下层第一扩散空腔d、下层第二扩散空腔e、下层第一反应空腔f和下层第二反应空腔g；第二信号内电极布置在下层第一反应空腔f底部的第六基片上，第六基片底面对应第二信号内电极的位置布置第二信号外电极，第二信号外电极多孔保护层覆盖在第二信号外电极上，第三信号内电极布置在下层第二反应空腔g底部的第六基片上，第六基片底面对应第三信号内电极的位置布置第三信号外电极，第三信号外电极多孔保护层覆盖在第三信号外电极上。

所述的上层第一扩散障碍层、上层第二扩散障碍层、下层第一扩散障碍层、下层第二扩散障碍层、下层第三扩散障碍层为带有气孔的蜂窝结构。

所述的第一信号内电极、第一信号外电极、第二信号外电极、第三信号外电极的材料均为铂与氧化锆陶瓷形成的多孔材料。

所述的第二信号内电极材料为含量为0.01%-0.95wt%的金掺杂的铂与氧化锆陶瓷形成的复合材料。

所述的第三信号内电极材料为含量为0.01%-0.95wt%的铑掺杂的铂与氧化锆陶瓷形成的复合材料。

所述的第一信号外电极多孔保护层，第二信号外电极多孔保护层，第三信号外电极多孔保护层的材料为多孔的氧化铝或多孔的氧化锆。

所述的加热器包括上绝缘层，加热电极和下绝缘层从上到下依次叠加，加热电极印制在下绝缘层上，加热电极的材料为贵金属铂，上绝缘层和下绝缘层的材料为致密氧化铝。

本实用新型的积极效果是其处理信号更为简单，且内部不设有空气参比通道，有效的提高了信号的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的剖面结构图。

图2为本实用新型第二实施例的剖面结构图。

图3为本实用新型的加热器层面分解图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：如图1、3所示，氮氧化物气体传感器芯片，由第一基片1、第二基片2、第三基片3、第四基片4、第五基片5以及第六基片6组成，其特征在于：第一基片1、第三基片3、第四基片4、第六基片6的长度相同，第二基片2长度为第一基片1长度的五分之三，第五基片5长度为第一基片1长度的五分之二；第二基片2位于第一基片1和第三基片3之间，具体位置为第一基片1和第三基片3的后段，第一基片1和第三基片3之间前段空出的位置通过上层第一扩散障碍层17和上层第二扩散障碍层18从前至后分隔出上层第一扩散空腔a、上层第二扩散空腔b、上层反应空腔c；第一信号内电极9布置在上层反应空腔c顶面的第一基片1上，第一基片1的顶面对应第一信号内电极9的位置布置第一信号外电极8，第一信号外电极8上方覆盖第一信号外电极多孔保护层7；第三基片3底面与第四基片4顶面固定连接，加热器10布置在第三基片3与第四基片4之间，第五基片5顶面与第四基片4底面固定连接，第五基片5底面与第六基片6固定连接，第五基片5的具体位于第一基片1和第三基片3的后段，第四基片4和第六基片6之间前段空出的位置通过下层第一扩散障碍层19、下层第二扩散障碍层20、下层第三扩散障碍层21从前至后分隔成下层第一扩散空腔d、下层第二扩散空腔e、下层第一反应空腔f和下层第二反应空腔g；第二信号内电极11布置在下层第一反应空腔f底部的第六基片6上，第六基片6底面对应第二信号内电极11的位置布置第二信号外电极12，第二信号外电极多孔保护层13覆盖在第二信号外电极12上，第三信号内电极14布置在下层第二反应空腔g底部的第六基片6上，第六基片6底面对应第三信号内电极14的位置布置第三信号外电极15，第三信号外电极多孔保护层16覆盖在第三信号外电极15上。

所述的上层第一扩散障碍层17、上层第二扩散障碍层18、下层第一扩散障碍层19、下层第二扩散障碍层20、下层第三扩散障碍层21为带有气孔的蜂窝结构。

所述的第一信号内电极9、第一信号外电极8、第二信号外电极12、第三信号外电极15的材料均为铂与氧化锆陶瓷形成的多孔材料。

所述的第二信号内电极11材料为含量为0.01%-0.95wt%的金掺杂的铂与氧化锆陶瓷形成的复合材料。

所述的第三信号内电极14材料为含量为0.01%-0.95wt%的铑掺杂的铂与氧化锆陶瓷形成的复合材料。

所述的第一信号外电极多孔保护层7，第二信号外电极多孔保护层13，第三信号外电极多孔保护层16的材料为多孔的氧化铝或多孔的氧化锆。

所述的加热器10包括上绝缘层10-1，加热电极10-2和下绝缘层10-3从上到下依次叠加，加热电极10-2印制在下绝缘层上10-3，加热电极10-2的材料为贵金属铂，上绝缘层10-1和下绝缘层10-3的材料为致密氧化铝。

实施例一

如图1所示，该传感器芯片包括由上到下依次层叠的第一基片1、第二基片2、第三基片3、第四基片4、第五基片5以及第六基片6，基片的材料均为5-8%mol钇掺杂的氧化锆。其中，第二基片上设有上层第一扩散空腔a、上层第二扩散空腔b和上层反应空腔c，空腔之间设有上层第一扩散障碍层17、上层第二扩散障碍层18，第五基片5上设有下层第一扩散空腔d、下层第二扩散空腔e和下层第一反应空腔f、下层第二反应空腔g，空腔之间设有下层第一扩散障碍层19、下层第二扩散障碍层20、下层第三扩散障碍层21，扩散障碍层为带有气孔的蜂窝状结构。

第一基片1正面设有第一信号外电极8，第一信号外电极8上覆盖多孔氧化锆保护层7，第一基片1反面的对应第一信号外电极8的位置布置有第一信号内电极9。第一信号外电极8、第一信号内电极9的材料均为铂与氧化锆陶瓷形成的多孔材料。

第六基片6正面设有分别容置于下层第一反应空腔f、下层第二反应空腔g内的第二信号内电极11、第三信号内电极14；第六基片6的反面分别设置对称于第二信号内电极11的第二信号外电极12和对称于第三信号内电极14的第三信号外电极15；第二信号内电极材料为含量为0.01%-0.95wt%的金掺杂的铂与氧化锆陶瓷形成的复合材料。第三信号内电极材料为含量为0.01%-0.95wt%的铑掺杂的铂与氧化锆陶瓷形成的复合材料。第二信号外电极12和第三信号外电极15材料均为铂与氧化锆陶瓷形成的多孔材料。第二信号外电极12和第三信号外电极15上均覆盖多孔氧化锆材料。

如图3所示，第三基片3与第四基片4之间设有加热器10，加热电极10是由贵金属铂制成，绝缘层材料均为致密氧化铝。

在第一信号外电极8、第一信号内电极9两端施加一定的电压，产生一极限电流Ip1，因为第一信号内电极9材料为铂，不具有选择性，所以极限电流Ip1可代表尾气中氧气和氮氧化物的总量。在第二信号内电极11和第二信号外电极12两端施加一定的电压，产生极限电流Ip2，因为第二信号内电极11材料内含有对NOX惰性的金材料，所以极限电流Ip2可代表尾气中氧气的浓度。Ip1与Ip2的差即为尾气中NOX的含量。在第三信号内电极14和第三信号外电极15两端施加一定的电压，因为第三信号内电极14材料含有对NOX有催化作用的铑，可以将空腔f中剩余的NOX泵出传感器外，以保证尾气在传感器内的流通。

实施例二

如图2所示，该传感器芯片第一基片1、第二基片2、第三基片3、第四基片4、第五基片5以及第六基片6堆叠顺序可以颠倒，整体结构为与实施例一的镜像结构。