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(shí)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(guò)精密絲印機(jī)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(hù)層，所述內(nèi)電極層、外電極層以及多孔保護(hù)層通過(guò)精密絲印機(jī)絲印在電極基體，本實(shí)用新型其靈敏度高，對(duì)汽車排放尾氣測(cè)量的響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)。
【專利說(shuō)明】一種汽車加熱型平板式氧傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)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(yīng)時(shí)間為30-60S，不能滿足國(guó)3和歐3以上的排放要求。片型結(jié)構(gòu)響應(yīng)時(shí)間我15-30S完全達(dá)到要求。我國(guó)汽車氧傳感器開(kāi)發(fā)，研究時(shí)間短，技術(shù)高等特點(diǎn)。與德國(guó)博士和美國(guó)德?tīng)柛．a(chǎn)品相比存在響應(yīng)慢，穩(wěn)定差，靈敏度差等。我通過(guò)3年技術(shù)，調(diào)查，研究，試驗(yàn)。最終獲得性能與國(guó)外相比美的汽車加熱型平板式氧傳感器。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供的傳感器具有響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好以及使用壽命長(zhǎng)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(guò)精密絲印機(jī)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(hù)層，所述內(nèi)電極層、外電極層以及多孔保護(hù)層通過(guò)精密絲印機(jī)絲印在電極基體。
[0005]所述加熱器基體采用流延漿料通過(guò)高精度陶瓷流延機(jī)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(guò)高精度陶瓷流延機(jī)形成的陶瓷基礎(chǔ)芯片基體，所述多孔保護(hù)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(guò)高精度陶瓷流延機(jī)形成的陶瓷基礎(chǔ)芯片基體。
[0007]所述加熱基體可以由多個(gè)子加熱基體拼接而成，所述引出線電極基體可有由多個(gè)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(duì)應(yīng)，所述參比氣通道基體上設(shè)有若干通氣槽，所述通氣槽對(duì)應(yīng)子加熱基體和子引出線電極基體位置。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型其靈敏度高，對(duì)汽車排放尾氣測(cè)量的響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]具體實(shí)施方法
[0011]本實(shí)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(jìn)行球研磨混合，在混合球研磨時(shí)，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(guò)高精度陶瓷流延機(jī)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(guò)精密絲印機(jī)，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(kāi)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(guò)精密絲印機(jī)將氧化鋁漿料的多孔保護(hù)層0.50um和Pt電極衆(zhòng)料的電級(jí)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(jìn)行熱壓疊層；切割成獨(dú)立集成芯片毛坯。
[0018]步驟七，然后再進(jìn)行高溫?zé)Y(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(guò)裝配、焊接以及鉚裝等常用方式，制成傳感器。
[0020]對(duì)上述的各個(gè)步驟的進(jìn)一步解釋:
[0021]I)步驟一中的球研磨時(shí)間為22個(gè)小時(shí)。粘度為950_1200Pa.s之間其漿料混合均勻，流延出來(lái)的陶瓷膜片強(qiáng)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(guò)精密絲印機(jī)，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(shí)加工8個(gè)，從而形成8個(gè)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(kāi)出8個(gè)通氣槽，將參比氣通道基體8個(gè)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(guò)精密絲印機(jī)將氧化鋁漿料的多孔保護(hù)層為0.5um和Pt電極漿料的電級(jí)層為0.37um絲印在電極基體的上同時(shí)，加工形成8個(gè)，從而形成引出線8個(gè)電極基體；
[0025]5)步驟六，將8個(gè)引出線電極基體、8個(gè)參比氣通道基體以及8個(gè)加熱基體對(duì)準(zhǔn)定位進(jìn)行疊層熱壓；然后，把8個(gè)同在疊成熱壓后基體上進(jìn)行切割成8個(gè)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(shí)間為180s，壓力偏高對(duì)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(duì)基體內(nèi)溶劑和有機(jī)物影響造成芯片性能不穩(wěn)定。時(shí)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?zé)Y(jié)爐內(nèi)進(jìn)行高溫?zé)Y(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(guò)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(guò)程為第一排放過(guò)程即排膠和有機(jī)物處理；[0031]c.以10°C / min的增溫速度增加到1550°C，此過(guò)程為第二排放過(guò)程即陶瓷燒結(jié)過(guò)程;
[0032]d.最后10°C / min降溫速度降低到1450°C，然后保持3個(gè)小時(shí)，再進(jìn)行自然冷卻，此過(guò)程為保證晶粒的完好。
[0033]對(duì)于本實(shí)用新型上述提到的步驟進(jìn)行進(jìn)一步的解說(shuō)說(shuō)明:
[0034]I)利用5mol Y2O3的電器性能好,但存在機(jī)械強(qiáng)度不好,同時(shí)利用8mol Y2O3電氣性能差。但機(jī)械強(qiáng)度好的特點(diǎn)。我們經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)。按照一定比例的配方，即按照4.2:1的比例配方進(jìn)行混合，球磨，流延。通過(guò)各種工序的精密制造加工，達(dá)到很好的加熱型平板式汽車氧傳感器的要求，對(duì)于5moly2ο3和8molY2o3，實(shí)際還可以采用其他的5MoHSZ和8MolYSZ。
[0035]2)為了節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間，我們可采用將加熱器基體切割成N個(gè)子加熱器基體，電極基體切割成N個(gè)子電極基體，同時(shí)將參比氣通道基體開(kāi)出N個(gè)通氣槽，用于對(duì)應(yīng)子加熱器基體和子電極基體，在燒結(jié)的時(shí)候，再將子加熱器基體拼接燒結(jié)成一個(gè)加熱器基體，同理將子電極基體拼接燒結(jié)成一個(gè)電極基體，對(duì)于N這個(gè)數(shù)量的選擇，可以根據(jù)實(shí)際工廠的自身要求進(jìn)行選取，本實(shí)用新型在步驟三、四、五、六中實(shí)際可以選取N=S這個(gè)數(shù)值。
[0036]3)熱壓疊層工藝與壓力、溫度、時(shí)間有很大關(guān)系，如材料與壓力，溫度，時(shí)間沒(méi)有精密比例控制?？赡茉诟邷?zé)Y(jié)后，芯片翹曲不平，漏氣根本不能使用，本實(shí)用新型通過(guò)正交法，通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)，得到壓力為3Mpa，溫度為82度，時(shí)間為125s進(jìn)行熱壓疊層，通過(guò)高溫?zé)Y(jié)達(dá)到很高質(zhì)量的氧傳感器集成芯片。
[0037]除此之外，本實(shí)用新型還公開(kāi)了一種由本實(shí)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(guò)精密絲印機(jī)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(hù)層34，所述內(nèi)電極層31、外電極層33以及多孔保護(hù)層34通過(guò)精密絲印機(jī)絲印在電極基體32。
[0039]對(duì)本實(shí)用新型所提供的傳感器進(jìn)一步解釋說(shuō)明:
[0040]1)加熱器基體11采用流延漿料通過(guò)高精度陶瓷流延機(jī)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(guò)高精度陶瓷流延機(jī)形成的陶瓷基礎(chǔ)芯片基體，所述多孔保護(hù)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(guò)高精度陶瓷流延機(jī)形成的陶瓷基礎(chǔ)芯片基體。
[0042]3)加熱基體I可以由多個(gè)子加熱基體拼接而成，所述引出線電極基體3可有由多個(gè)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(duì)應(yīng)，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(duì)應(yīng)予加熱基體和子引出線電極基體位置。這里圖1就是相當(dāng)與一個(gè)子加熱基體、一個(gè)參比氣通道、一個(gè)子引出線電極基體的組人
口 O
[0043]對(duì)于本實(shí)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(duì)應(yīng)，但是對(duì)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(shí)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(duì)汽車排放尾氣測(cè)量響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)的特性，這是對(duì)汽車排放符合國(guó)4.國(guó)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(guò)精密絲印機(jī)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(hù)層(34)，所述內(nèi)電極層(31)、外電極層(33)以及多孔保護(hù)層(34)通過(guò)精密絲印機(jī)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(guò)高精度陶瓷流延機(jī)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(guò)高精度陶瓷流延機(jī)形成的陶瓷基礎(chǔ)芯片基體，所述多孔保護(hù)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(guò)高精度陶瓷流延機(jī)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(gè)子加熱基體拼接而成，所述引出線電極基體(3)可有由多個(gè)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(duì)應(yīng)，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(duì)應(yīng)子加熱基體和子引出線電極基體位置。
【文檔編號(hào)】B32B9/04GK203587569SQ201320584510
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)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(qǐng)人:溫州市申吉汽車配件制造有限公司