[发明专利]一种片式氧传感器芯片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车氧传感器领域，尤其涉及一种片式氧传感器芯片的制备方法。

背景技术

汽车氧传感器是将燃烧后的气体情况实时反馈给发动机控制单元（ECU）的一个关键元件，而发动机电控喷射系统则依据氧传感器提供的信号精确控制空燃比。由于混合气的空燃比一旦偏离理论值，三元催化剂的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU 控制喷油器喷油量的增减，从而调整混合气的空燃比（A/F，空气与汽油的质量比）在理论值附近。现有的汽车氧传感器主要分为片式氧传感器和管式氧传感器，其中片式汽车氧传感新发展的一种氧传感器，它具有加热快、响应时间短等优点。

现有技术中的片式氧传感器芯片，一般为多层叠层结构，下方为加热体，上方为测氧体，测氧体从下至上包括参比气基片、参比电极、氧化锆基体、测试电极和多孔保护层；参比气基片上具有空气槽，作为参比气通道，使参比电极与大气连通。但是由于空气槽的存在，多层叠层结构在热压、烧结时会内部凹陷，生坯产生裂纹、变形等缺陷，使得烧结后的片式氧传感器芯片产品失效，降低产品的良品率。

发明内容

本发明解决了现有技术中的片式氧传感器芯片内部存在空气槽导致最终产品失效，良品率低的技术问题。

本发明提供了一种片式氧传感器芯片的制备方法，包括以下步骤：

1）在加热器基片上依次印刷绝缘层、电极、绝缘层，烘干得到第一片层；

2）在参比气基片上切割参比气通道，并在参比气通道内填充保型材料，得到第二片层；所述保型材料中含有聚丙烯和石墨；

3）在氧化锆敏感基体的两面分别印刷电极，在一面的电极上继续印刷多孔保护层，烘干得到第三片层；

4）将第一片层的绝缘层的一面朝上，第三片层的多孔保护层的一面朝上，将第一片层、第二片层、第三片层从下到上依次叠放，热压、共烧，得到片式氧传感器芯片。

本发明提供的片式氧传感器芯片的制备方法，通过在空气槽中填入含有聚丙烯和石墨的保型材料，多层叠层在热压时，由于保型材料的存在，能有效阻挡片式氧传感器芯片的内部变形；随着烧结温度的升高，保型材料中聚丙烯和石墨全部转化为气体，从片式氧传感器芯片内部溢出，从而在保型材料原来的填充位置形成空气槽，使参比电极与大气连通，不会对片式氧传感器芯片的性能产生影响。从实施例的结果可以看出，采用本发明提供的方法制备的片式氧传感器芯片的良品率高达90%以上。  

具体实施方式。

本发明提供了一种片式氧传感器芯片的制备方法，包括以下步骤：

1）在加热器基片上依次印刷绝缘层、电极、绝缘层，烘干得到第一片层；

2）在参比气基片上切割参比气通道，并在参比气通道内填充保型材料，得到第二片层；所述保型材料中含有聚丙烯和石墨；

3）在氧化锆敏感基体的两面分别印刷电极，在一面的电极上继续印刷多孔保护层，烘干得到第三片层；

4）将第一片层的绝缘层的一面朝上，第三片层的多孔保护层的一面朝上，将第一片层、第二片层、第三片层从下到上依次叠放，热压、共烧，得到片式氧传感器芯片。

作为本领域技术人员的公知常识，片式氧传感器中均设有参比气基片，参比气基片上具有参比气通道，参比电极位于该参比气通道中，并与大气连通；从而通过测试电极和参比电极测试氧化锆敏感基体两侧的氧浓度差。现有技术制备片式氧传感器芯片的方法中，在热压、烧结时由于参比气通道的存在，易导致芯片结构内部产生变形，降低片式氧传感芯片的良品率。

本发明的发明人发现，通过在参比气通道中填入保型材料，既能阻挡芯片内部的变形，又不对芯片的性能产生影响。所述保型材料需满足以下要求：（1）在共烧时，保型材料完全烧失，无残留，烧结完成后不会对片式氧传感器产生影响；（2）保型材料的强度不能过高，不会对各生坯产生作用力导致生坯变形；（3）由于参比气通道尺寸较小，保型材料需具有一定的加工性能，能制备成合适尺寸及形状；（4）保型材料在热压、共烧时不会与参比气基片、绝缘层发生任何反应，仅起保型作用。本发明的发明人通过大量实验发现，本发明中可采用含有聚丙烯和石墨的保型材料。一方面，聚丙烯和石墨能抵挡热压时片式氧传感器芯片内部变形，另一方面，聚丙烯和石墨在共烧时全部转化为气体，从片式氧传感器芯片内部排出，不会影响片式氧传感器芯片的性能。因此，采用本发明提供的制备方法，良品率得到大大提高。