本實用新型屬于汽車氧傳感器
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種片式寬域汽車氧傳感器。
背景技術(shù)：
：稀薄燃燒技術(shù)可以提高燃油效率降低尾氣污染物的排放，但稀燃燒容易造成發(fā)動機熄火，且混合不合理會產(chǎn)生過量的NOx化合物，導(dǎo)致環(huán)境污染，寬域氧傳感器可以精確監(jiān)測全范圍汽車尾氣中的準確氧含量，來反應(yīng)發(fā)動機運行狀況，然后發(fā)動機電腦才能根據(jù)其實時狀況進行調(diào)整，從而提高燃燒效率、降低污染排放量和檢測三元催化運行狀況。寬域型氧傳感器的核心部件是其敏感芯片，其一般是由加熱電極、氧泵外電極、氧泵內(nèi)電極和參比電極組成，是通過多層印刷電路的五層致密氧化鋯（ZrO2）質(zhì)的基片疊合而成，該芯片的制作方法是：通過流延成型方式制作氧化鋯基片；對基片進行切片沖孔；把切好的基片進行多層絲網(wǎng)印刷，制作各個功能層；再把五層基片疊合分切，最后進行燒結(jié)、上釉等處理。片式寬域型氧傳感器由于其特殊性，各流延基片的厚度、各功能層的設(shè)置及各流延基片和各功能層材質(zhì)的選擇等對氧化傳感器的性能都有著重要的影響；因此在已知片式寬域型傳感器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對氧化傳感器的結(jié)構(gòu)、流延基片厚度進行優(yōu)化，以便獲得更好的性能參數(shù)是目前氧傳感器行業(yè)的研究課題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種片式寬域汽車氧傳感器，該結(jié)構(gòu)的氧傳感器通過增加各功能層中流延基片的層數(shù)及厚度、改單內(nèi)反應(yīng)電極為組合內(nèi)反應(yīng)電極及擴散障礙層結(jié)構(gòu)的調(diào)整，進而使得該結(jié)構(gòu)的氧傳感器性能更穩(wěn)定，生產(chǎn)一致性更好。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案為：一種片式寬域汽車氧傳感器，其創(chuàng)新點在于：所述傳感器包括保護層、信號層、空氣參比通道層以及加熱層由上至下依次疊合后燒結(jié)而成；所述信號層包括由上至下依次疊合的第一層流延基片、第二層流延基片、第三層流延基片、第四層流延基片、第五層流延基片、第六層流延基片、第七層流延基片以及第八層流延基片，在第一層流延基片的上表面、第四層流延基片的下表面以及第八層流延基片的下表面分別設(shè)置一外反應(yīng)電極、一內(nèi)反應(yīng)電極A和參比反應(yīng)電極；在第五層流延基片的上表面設(shè)置擴散障礙層，且擴散阻礙層為帶有氣孔的蜂窩狀結(jié)構(gòu)；所述擴散障礙層的上表面還疊合一內(nèi)反應(yīng)電極B，內(nèi)反應(yīng)電極A與內(nèi)反應(yīng)電極B的頭部相連；所述外反應(yīng)電極的上表面與下表面分別設(shè)置一上外反應(yīng)電極絕緣層與下外反應(yīng)電極絕緣層，在外反應(yīng)電極上的上外反應(yīng)電極絕緣層上表面還疊合一保護層；所述內(nèi)反應(yīng)電極A的上表面與下表面分別設(shè)置一上內(nèi)反應(yīng)電極絕緣層與下內(nèi)反應(yīng)電極絕緣層；所述參比反應(yīng)電極的上表面與下表面分別設(shè)置一上參比反應(yīng)電極絕緣層與下參比反應(yīng)電極絕緣層；且參比反應(yīng)電極引線A的一端與參比反應(yīng)電極連接，另一端由下至上依次貫穿第八層流延基片、第七層流延基片、第六層流延基片、第五層流延基片、第四層流延基片、第三層流延基片、第二層流延基片以及第一層流延基片后的參比反應(yīng)電極導(dǎo)出孔與外反應(yīng)電極相連，形成參比電極引出電極引腳；空氣參比通道層包括由上至下依次疊合的第九層流延基片、第十層流延基片以及第十一層流延基片，第九層流延基片上表面設(shè)置有一端封閉的空氣參比通道，形成參比通道層；所述加熱層包括由上至下依次疊合的第十二層流延基片、第十三層流延基片、第十四層流延基片以及第十五層流延基片，在第十二層流延基片的上表面與第十五層流延基片的下表面分別設(shè)置有一加熱電極和一加熱電極引腳；所述加熱電極的上表面與下表面分別設(shè)置兩上加熱電極絕緣層與兩下加熱電極絕緣層，所述加熱電極與加熱電極引腳通過一引線B相連，該引線B的一端與加熱電極相連，另一端由上至下依次貫穿第十二層流延基片、第十三層流延基片、第十四層流延基片以及第十五層流延基片上的加熱電極導(dǎo)出孔與加熱電極引腳相連，在第十五層流延基片下表面與加熱電極引腳上表面之間還設(shè)置有加熱電極引腳絕緣層；其中，所述第一層流延基片至第十五層流延基片的材質(zhì)均為氧化鋯，厚度均為115um；外反應(yīng)電極、內(nèi)反應(yīng)電極、內(nèi)反應(yīng)電極、參比反應(yīng)電極采用多孔性催化能力強的鉑電極；空氣參比通道選用厚度為115um的炭黑流延膜帶進行填充，燒結(jié)后揮發(fā)形成空腔；加熱電極和加熱電極引腳的材質(zhì)選用鉑漿料及對應(yīng)的各絕緣層的材質(zhì)選用與不同鉑電極匹配的氧化鋁。本實用新型的優(yōu)點在于：本實用新型的片式寬域汽車氧傳感器，改傳統(tǒng)的寬域氧傳感器，從傳感器頭部中間開孔，通過環(huán)形擴散障礙層進入反應(yīng)室，再進行測試的情況，該設(shè)計受制于傳感器的寬度，傳感器的寬度只有4.2mm，在這個寬度范圍內(nèi)，需要做擴散孔，擴散障，電極反應(yīng)腔，還有氧化鋯需要一定的疊合區(qū)來密封，電極面積會很小，對電極的活性就要求很高，而且要求材料的匹配性差異就非常小，對設(shè)備的精度要求也會大大提高，這也是國內(nèi)該傳感器遲遲沒有研發(fā)成功的原因；本專利將該結(jié)構(gòu)改為從側(cè)面進氣，如果電極活性不夠，可以延長電極長度，單個內(nèi)反應(yīng)電極為兩個內(nèi)反應(yīng)電極組合而成，即內(nèi)反應(yīng)電極A和內(nèi)反應(yīng)電極B頭部相連，疊合形成一整體電極，這種組合結(jié)構(gòu)，可以增加電極的反應(yīng)面積，進而可增加電極的泵氧能力；上、下加熱電極絕緣層均由一層改為雙層，可進一步保證加熱電路完全包裹在加熱電極絕緣層內(nèi)，與流延基片隔絕；此外，擴散阻礙層為帶有氣孔的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，因而更有利于氣體的流動；通過這些調(diào)整，可使氧傳感器整體的性能更加穩(wěn)定，且生產(chǎn)一致性更好。附圖說明下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。圖1是本實用新型片式寬域汽車氧傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式下面的實施例可以使本專業(yè)的技術(shù)人員更全面地理解本實用新型，但并不因此將本實用新型限制在所述的實施例范圍之中。實施例本實施例片式寬域汽車氧傳感器，如圖1所示，該傳感器包括保護層、信號層、空氣參比通道層以及加熱層由上至下依次疊合后燒結(jié)而成；信號層包括由上至下依次疊合的第一層流延基片1、第二層流延基片2、第三層流延基片3、第四層流延基片4、第五層流延基片5、第六層流延基片6、第七層流延基片7以及第八層流延基片8，在第一層流延基片1的上表面、第四層流延基片4的下表面以及第八層流延基片8的下表面分別設(shè)置一外反應(yīng)電極18、一內(nèi)反應(yīng)電極21和參比反應(yīng)電極26；在第五層流延基片5的上表面設(shè)置擴散障礙層24，且擴散阻礙層24為帶有氣孔的蜂窩狀結(jié)構(gòu)；擴散障礙層24的上表面還疊合一內(nèi)反應(yīng)電極23，內(nèi)反應(yīng)電極21與內(nèi)反應(yīng)電極23的頭部相連。外反應(yīng)電極18的上表面與下表面分別設(shè)置一上外反應(yīng)電極絕緣層17與下外反應(yīng)電極絕緣層19，在外反應(yīng)電極上的上外反應(yīng)電極絕緣層17上表面還疊合一保護層16；內(nèi)反應(yīng)電極21的上表面與下表面分別設(shè)置一上內(nèi)反應(yīng)電極絕緣層20與下內(nèi)反應(yīng)電極絕緣層22；參比反應(yīng)電極26的上表面與下表面分別設(shè)置一上參比反應(yīng)電極絕緣層25與下參比反應(yīng)電極絕緣層27；且參比反應(yīng)電極引線A的一端與參比反應(yīng)電極26連接，另一端由下至上依次貫穿第八層流延基片8、第七層流延基片7、第六層流延基片6、第五層流延基片5、第四層流延基片4、第三層流延基片3、第二層流延基片2以及第一層流延基片1后的參比反應(yīng)電極導(dǎo)出孔與外反應(yīng)電極18相連，形成參比電極引出電極引腳。空氣參比通道層包括由上至下依次疊合的第九層流延基片9、第十層流延基片10以及第十一層流延基片11，第九層流延基片9上表面設(shè)置有一端封閉的空氣參比通道28，形成參比通道層。加熱層包括由上至下依次疊合的第十二層流延基片12、第十三層流延基片13、第十四層流延基片14以及第十五層流延基片15，在第十二層流延基片12的上表面與第十五層流延基片15的下表面分別設(shè)置有一加熱電極31和一加熱電極引腳35；加熱電極31的上表面自上而下依次設(shè)置有上加熱電極絕緣層29和上加熱電極絕緣層30，加熱電極31的下表面自上而下依次設(shè)置有下加熱電極絕緣層32和下加熱電極絕緣層33，加熱電極31與加熱電極引腳35通過一引線B相連，該引線B的一端與加熱電極31相連，另一端由上至下依次貫穿第十二層流延基片12、第十三層流延基片13、第十四層流延基片14以及第十五層流延基片15上的加熱電極導(dǎo)出孔與加熱電極引腳35相連，在第十五層流延基片15下表面與加熱電極引腳35上表面之間還設(shè)置有加熱電極引腳絕緣層34。作為實施例，更具體的實施方式為第一層流延基片至第十五層流延基片的材質(zhì)均為氧化鋯，厚度均為115um；外反應(yīng)電極18、內(nèi)反應(yīng)電極21、內(nèi)反應(yīng)電極23、參比反應(yīng)電極26采用多孔性催化能力強的鉑電極；空氣參比通道28選用厚度為115um的炭黑流延膜帶進行填充，燒結(jié)后揮發(fā)形成空腔；加熱電極31和加熱電極引腳35的材質(zhì)選用鉑漿料及對應(yīng)的各絕緣層的材質(zhì)選用與不同鉑電極匹配的氧化鋁。本氧傳感器的各性能參數(shù)檢測如下：a傳感器平整度檢測：將傳感器平放在高平整度的工作臺上，用厚度測試儀，在傳感器的頭部、中部、尾部分別取三個點進行測試，保護層區(qū)域和印刷線區(qū)域除外，厚度差小于0.05mm；b傳感器泄漏測試：通過泄漏測試儀，給傳感器的空氣參比通道施加380KPa的壓力，泄漏量小于0.1ml/min；c傳感器強度測試：抽取幾只氧傳感器進行破壞性強度測試，氧傳感器彎曲強度為400MPa以上；d傳感器加熱電阻測試：用萬用表通過加熱引腳測試加熱電極的常溫電阻值，測試結(jié)果如下表所示：編號1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#電阻值（Ω）3.42.92.83.233.33.63.53.03.3編號11#12#13#14#15#16#17#18#19#20#電阻值（Ω）2.82.93.33.53.23.13.63.93.42.9由上表可知，本實用新型的氧傳感器電阻分布均勻，合格率可達95%以上，加熱電阻正負偏差0.5Ω，國內(nèi)很多廠家只能做到±1.5Ω甚至±2Ω；e傳感器絕緣性能測試：通過絕緣儀分別測試加熱器對信號外電極端的絕緣電阻、加熱器對參比電極端的絕緣電阻、信號外電極端對參比電極端的絕緣電阻，測試結(jié)果如下表所示：檢測項目測試電壓（V）檢測標準實測值（MΩ）加熱器對信號外電極端的絕緣電阻800﹥100MΩ583加熱器對信號內(nèi)泵電極端的絕緣電阻800﹥100MΩ401加熱器對參比電極端的絕緣電阻800﹥100MΩ386信號外電極端對信號內(nèi)電極端的絕緣電阻800﹥100MΩ372信號外電極端對信號內(nèi)泵電極端的絕緣電阻800﹥100MΩ365信號外電極端對參比電極端的絕緣電阻800﹥100MΩ420由上表可知，本實用新型的氧傳感器絕緣性能好；f組裝好寬域氧傳感器芯片后，進行標準氣氛標定：將組裝好的傳感器安裝在氧傳感器配氣測試臺上，進行測試，首先根據(jù)標準值，進行匹配電阻的標定，然后再配置不同氣氛的標準氣進行比對，顯示值非常精確，偏差較小，不同λ值得實測數(shù)據(jù)如下表所示：測試項目標準值1#2#3#4#4#5#6#起燃時間≤25s12.211.510.91012.611.711.2λ=0.8λ=0.8±0.010.8020.8050.8030.7990.8040.7970.809λ=1.0λ=1.1±0.051.1011.1021.0991.0981.11.1031.102λ=1.7λ=1.7±0.051.721.711.691.681.741.731.71由上表可知，本實用新型制備的氧傳感器滿足汽車尾氣氧傳感器的各種使用要求，傳感器平整度好，強度高，空氣參比通道形狀規(guī)則，并且工藝過程控制非常好，產(chǎn)品合格率高，產(chǎn)品性能更加穩(wěn)定，生產(chǎn)一致性更佳。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征以及本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。當前第1頁1 2 3