一種汽車加熱型平板式氧傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種汽車加熱型平板式氧傳感器，傳感器從下往上依次為加熱基體、參比氣通道基體以及引出線電極基體壓疊燒結(jié)而成，所述加熱基體從下往上依次為加熱器基體、第一絕緣層、加熱電極以及第二絕緣層，所述第一絕緣層、加熱電極以及第二絕緣層通過精密絲印機絲印在加熱器基體上，所述引出線電極基體從下往上依次為內(nèi)電極層、電極基體、外電極層以及多孔保護層，所述內(nèi)電極層、外電極層以及多孔保護層通過精密絲印機絲印在電極基體，本實用新型其靈敏度高，對汽車排放尾氣測量的響應速度快，穩(wěn)定性好，使用壽命長。
【專利說明】一種汽車加熱型平板式氧傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種汽車加熱型平板式氧傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]全世界汽車安裝的汽車氧濃差型氧傳感器占80%以上。氧濃差型傳感器分為管型和片型傳感器。管型結(jié)構(gòu)響應時間為30-60S，不能滿足國3和歐3以上的排放要求。片型結(jié)構(gòu)響應時間我15-30S完全達到要求。我國汽車氧傳感器開發(fā)，研究時間短，技術(shù)高等特點。與德國博士和美國德爾福產(chǎn)品相比存在響應慢，穩(wěn)定差，靈敏度差等。我通過3年技術(shù)，調(diào)查，研究，試驗。最終獲得性能與國外相比美的汽車加熱型平板式氧傳感器。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供的傳感器具有響應速度快、穩(wěn)定性好以及使用壽命長的特性。
[0004]傳感器從下往上依次為加熱基體、參比氣通道基體以及引出線電極基體壓疊燒結(jié)而成，所述加熱基體從下往上依次為加熱器基體、第一絕緣層、加熱電極以及第二絕緣層，所述第一絕緣層、加熱電極以及第二絕緣層通過精密絲印機絲印在加熱器基體上，所述引出線電極基體從下往上依次為內(nèi)電極層、電極基體、外電極層以及多孔保護層，所述內(nèi)電極層、外電極層以及多孔保護層通過精密絲印機絲印在電極基體。
[0005]所述加熱器基體采用流延漿料通過高精度陶瓷流延機形成的陶瓷基礎(chǔ)芯片基體，所述第一絕緣層和第二絕緣層都是采用Al2O3漿料制成，所述加熱電極由Pt電阻漿料制成。
[0006]所述內(nèi)電極層和外電極層都是采用Pt電極漿料制成，所述電極基體采用流延漿料通過高精度陶瓷流延機形成的陶瓷基礎(chǔ)芯片基體，所述多孔保護層采用氧化鋁制成，所述參比氣通道基體采用流延漿料通過高精度陶瓷流延機形成的陶瓷基礎(chǔ)芯片基體。
[0007]所述加熱基體可以由多個子加熱基體拼接而成，所述引出線電極基體可有由多個子引出線電極基體拼接而成，所述子加熱基體和子引出線電極基體位置對應，所述參比氣通道基體上設(shè)有若干通氣槽，所述通氣槽對應子加熱基體和子引出線電極基體位置。
[0008]本實用新型的有益效果:本實用新型其靈敏度高，對汽車排放尾氣測量的響應速度快，穩(wěn)定性好，使用壽命長。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]具體實施方法
[0011]本實用新型提供了一種汽車加熱型平板式氧傳感器的生產(chǎn)制造工藝，其特征在于:該方法包括如下步驟:
[0012]步驟一，選用5mol的Y2O3和8mol的Y2O3的穩(wěn)定Zro2納米粉末，按照4.2: I的比例配方進行球研磨混合，在混合球研磨時，添加分散劑、溶劑、粘合劑以及塑化劑；制成漿料。
[0013]步驟二，流延漿料通過高精度陶瓷流延機形成陶瓷基礎(chǔ)芯片基體；
[0014]步驟三，采用陶瓷基礎(chǔ)芯片基體做為加熱器基體，通過精密絲印機，在加熱器基體上絲印Al2O3漿料的絕緣層0.6um和Pt電阻漿料的加熱電極層0.45um，從而形成加熱基體；
[0015]步驟四，采用陶瓷基礎(chǔ)芯片基體做為參比氣通道基體，即將陶瓷基礎(chǔ)芯片基體開出通氣槽，將參比氣通道基體設(shè)置在加熱基體上方；
[0016]步驟五，采用陶瓷基礎(chǔ)芯片基體做為電極基體，通過精密絲印機將氧化鋁漿料的多孔保護層0.50um和Pt電極衆(zhòng)料的電級層0.37um絲印在電極基體的上,從而形成引出線電極基體；
[0017]步驟六，將引出線電極基體、參比氣通道基體以及加熱基體進行熱壓疊層；切割成獨立集成芯片毛坯。
[0018]步驟七，然后再進行高溫燒結(jié)，采用兩步燒結(jié)法，得到集成芯片；
[0019]步驟八，將得到的集成芯片(即氧傳感器芯片)通過裝配、焊接以及鉚裝等常用方式，制成傳感器。
[0020]對上述的各個步驟的進一步解釋:
[0021]I)步驟一中的球研磨時間為22個小時。粘度為950_1200Pa.s之間其漿料混合均勻，流延出來的陶瓷膜片強度和韌性度較好。
[0022]2)步驟三中采用陶瓷基礎(chǔ)芯片基體做為加熱器基體，通過精密絲印機，在加熱器基體上絲印Al2O3漿料的絕緣層為0.6um和Pt電阻漿料的加熱電極為0.45um,同時加工8個，從而形成8個加熱基體；
[0023]3)步驟四，采用陶瓷基礎(chǔ)芯片基體做為參比氣通道基體，即將陶瓷基礎(chǔ)芯片基體開出8個通氣槽，將參比氣通道基體8個設(shè)置在加熱基體上方；
[0024]4)步驟五，采用陶瓷基礎(chǔ)芯片基體做為電極基體，通過精密絲印機將氧化鋁漿料的多孔保護層為0.5um和Pt電極漿料的電級層為0.37um絲印在電極基體的上同時，加工形成8個，從而形成引出線8個電極基體；
[0025]5)步驟六，將8個引出線電極基體、8個參比氣通道基體以及8個加熱基體對準定位進行疊層熱壓；然后，把8個同在疊成熱壓后基體上進行切割成8個單一的集成芯片毛坯。
[0026]6)步驟六中的熱壓疊層的具體環(huán)境要求為，壓力為3Mpa，溫度為82攝氏度，時間為180s，壓力偏高對通氣道變形造成性能影響，壓力偏小造成不密封，失效。溫度偏高，偏低對基體內(nèi)溶劑和有機物影響造成芯片性能不穩(wěn)定。時間既要考慮產(chǎn)品穩(wěn)定，又有生產(chǎn)成本。
[0027]7)步驟七，然后將集成芯片毛坯平放Zr02燒結(jié)板上放入高溫燒結(jié)爐內(nèi)進行高溫燒結(jié)，采用兩步燒結(jié)法，得到集成芯片；
[0028]8)步驟七中的兩步燒結(jié)法具體為，
[0029]a.首先是以5°C / min的增溫速度增加到120°C，此過程為溶劑揮發(fā)處理；
[0030]b.再以TC / min的增溫速度增加到900°C，此過程為第一排放過程即排膠和有機物處理；[0031]c.以10°C / min的增溫速度增加到1550°C，此過程為第二排放過程即陶瓷燒結(jié)過程;
[0032]d.最后10°C / min降溫速度降低到1450°C，然后保持3個小時，再進行自然冷卻，此過程為保證晶粒的完好。
[0033]對于本實用新型上述提到的步驟進行進一步的解說說明:
[0034]I)利用5mol Y2O3的電器性能好,但存在機械強度不好,同時利用8mol Y2O3電氣性能差。但機械強度好的特點。我們經(jīng)過大量的試驗。按照一定比例的配方，即按照4.2:1的比例配方進行混合，球磨，流延。通過各種工序的精密制造加工，達到很好的加熱型平板式汽車氧傳感器的要求，對于5moly2ο3和8molY2o3，實際還可以采用其他的5MoHSZ和8MolYSZ。
[0035]2)為了節(jié)省生產(chǎn)時間，我們可采用將加熱器基體切割成N個子加熱器基體，電極基體切割成N個子電極基體，同時將參比氣通道基體開出N個通氣槽，用于對應子加熱器基體和子電極基體，在燒結(jié)的時候，再將子加熱器基體拼接燒結(jié)成一個加熱器基體，同理將子電極基體拼接燒結(jié)成一個電極基體，對于N這個數(shù)量的選擇，可以根據(jù)實際工廠的自身要求進行選取，本實用新型在步驟三、四、五、六中實際可以選取N=S這個數(shù)值。
[0036]3)熱壓疊層工藝與壓力、溫度、時間有很大關(guān)系，如材料與壓力，溫度，時間沒有精密比例控制?？赡茉诟邷責Y(jié)后，芯片翹曲不平，漏氣根本不能使用，本實用新型通過正交法，通過實際試驗，得到壓力為3Mpa，溫度為82度，時間為125s進行熱壓疊層，通過高溫燒結(jié)達到很高質(zhì)量的氧傳感器集成芯片。
[0037]除此之外，本實用新型還公開了一種由本實用新型的汽車加熱型平板式氧傳感器的生產(chǎn)制造工藝生產(chǎn)制造而成的汽車加熱型平板式氧傳感器，
[0038]傳感器從下往上依次為加熱基體1、參比氣通道基體2以及引出線電極基體3壓疊燒結(jié)而成，所述加熱基體I從下往上依次為加熱器基體11、第一絕緣層12、加熱電極13以及第二絕緣層14，所述第一絕緣層12、加熱電極13以及第二絕緣層14通過精密絲印機絲印在加熱器基體11上，所述引出線電極基體3從下往上依次為內(nèi)電極層31、電極基體32、外電極層33以及多孔保護層34，所述內(nèi)電極層31、外電極層33以及多孔保護層34通過精密絲印機絲印在電極基體32。
[0039]對本實用新型所提供的傳感器進一步解釋說明:
[0040]1)加熱器基體11采用流延漿料通過高精度陶瓷流延機形成的陶瓷基礎(chǔ)芯片基體，所述第一絕緣層12和第二絕緣層14都是采用Al2O3漿料制成，所述加熱電極13由Pt電阻漿料制成。
[0041]2)內(nèi)電極層31和外電極層33都是采用Pt電極漿料制成，所述電極基體32采用流延漿料通過高精度陶瓷流延機形成的陶瓷基礎(chǔ)芯片基體，所述多孔保護層34采用氧化鋁制成，所述參比氣通道基體2采用流延漿料通過高精度陶瓷流延機形成的陶瓷基礎(chǔ)芯片基體。
[0042]3)加熱基體I可以由多個子加熱基體拼接而成，所述引出線電極基體3可有由多個子引出線電極基體拼接而成，所述子加熱基體和子引出線電極基體位置對應，所述參比氣通道基體2上設(shè)有若干通氣槽21，所述通氣槽21對應予加熱基體和子引出線電極基體位置。這里圖1就是相當與一個子加熱基體、一個參比氣通道、一個子引出線電極基體的組人
口 O
[0043]對于本實用新型所提供的傳感器的部件名稱與上述的生產(chǎn)制造工藝一一對應，但是對于引出線電極基體的電極層，由于其結(jié)構(gòu)的需求，分為設(shè)置在電極基體下面的內(nèi)電極層和在電極基體上面的外電極層。
[0044]本實用新型所提供的汽車加熱型平板式氧傳感器，其靈敏度高，對汽車排放尾氣測量響應速度快，穩(wěn)定性好，使用壽命長的特性，這是對汽車排放符合國4.國5或歐4，歐5要求。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車加熱型平板式氧傳感器，其特征在于:傳感器從下往上依次為加熱基體(I)、參比氣通道基體(2)以及引出線電極基體⑶壓疊燒結(jié)而成，所述加熱基體⑴從下往上依次為加熱器基體(11)、第一絕緣層(12)、加熱電極(13)以及第二絕緣層(14)，所述第一絕緣層(12)、加熱電極(13)以及第二絕緣層(14)通過精密絲印機絲印在加熱器基體(II)上，所述引出線電極基體⑶從下往上依次為內(nèi)電極層(31)、電極基體(32)、外電極層(33)以及多孔保護層(34)，所述內(nèi)電極層(31)、外電極層(33)以及多孔保護層(34)通過精密絲印機絲印在電極基體(32)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種汽車加熱型平板式氧傳感器，其特征在于:所述加熱器基體(11)采用流延漿料通過高精度陶瓷流延機形成的陶瓷基礎(chǔ)芯片基體，所述第一絕緣層(12)和第二絕緣層(14)都是采用Al2O3漿料制成，所述加熱電極(13)由Pt電阻漿料制成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種汽車加熱型平板式氧傳感器，其特征在于:所述內(nèi)電極層(31)和外電極層(33)都是采用Pt電極漿料制成，所述電極基體(32)采用流延漿料通過高精度陶瓷流延機形成的陶瓷基礎(chǔ)芯片基體，所述多孔保護層(34)采用氧化鋁制成，所述參比氣通道基體(2)采用流延漿料通過高精度陶瓷流延機形成的陶瓷基礎(chǔ)芯片基體。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種汽車加熱型平板式氧傳感器，其特征在于:所述加熱基體(I)可以由多個子加熱基體拼接而成，所述引出線電極基體(3)可有由多個子引出線電極基體拼接而成，所述子加熱基體和子引出線電極基體位置對應，所述參比氣通道基體(2)上設(shè)有若干通氣槽(21)，所述通氣槽(21)對應子加熱基體和子引出線電極基體位置。
【文檔編號】B32B9/04GK203587569SQ201320584510
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年9月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月8日
【發(fā)明者】陳連榮 申請人:溫州市申吉汽車配件制造有限公司