[发明专利]一种片式氧传感器的制造方法及片式氧传感器

权利要求书

1.一种片式氧传感器的制造方法，包括如下步骤：

①.制备浆料：在制备传感器基体、参比空气通道层、加热器基体的基材中加入溶剂、增塑剂和粘接剂，制成浆料；

②.流延成型：将步骤①中制得的浆料分别流延制成传感器基体、参比空气通道层和加热器基体；

③.第一次印刷：在制得的传感器基体上分别印刷内电极、外电极和保护层，在制得的加热器基体上分别印刷绝缘层和加热器；

④.切割、冲孔：将传感器基体、参比空气通道层和加热器基体分别切割成相应的单体坯片，然后在参比空气通道层坯片上切割形成参比空气通道，在传感器基体坯片、加热器基体坯片上分别打孔；

⑤.第二次印刷：在传感器基体坯片与加热器基体坯片表面的打孔位置处分别印刷导电引脚，在传感器基体坯片上印刷有外电极的一面印刷电极引脚；

⑥.引脚连接：将传感器基体坯片上的内电极通过小孔与传感器基体坯片上的导电引脚连接，将加热器通过小孔与加热器基体坯片上的导电引脚连接；

⑦.叠层热压、烧结成型：将传感器基体坯片、参比空气通道层坯片、加热器基体坯片叠层热压，形成片式结构，然后经高温烧结形成片式氧传感器。

2.根据权利要求1所述的片式氧传感器的制造方法，其特征在于，在步骤①中，制备传感器基体、参比空气通道层、加热器基体的基材中还可加入有分散剂，以共同制成浆料；其中，制备传感器基体、参比空气通道层、加热器基体的基材采用氧化锆粉体，将氧化锆粉体置于球磨罐中，分别加入溶剂、分散剂、增塑剂、粘接剂，球磨混合12～16小时，经真空脱泡、过筛后，制成粘度为750～1500mPa·s的浆料。

3.根据权利要求2所述的片式氧传感器的制造方法，其特征在于，所述氧化锆粉体采用含有8％-10％摩尔氧化钇全稳定的氧化锆粉体。

4.根据权利要求2所述的片式氧传感器的制造方法，其特征在于，所述加入球磨罐中的氧化锆粉体、溶剂、分散剂、增塑剂、粘接剂的质量百分比分别为：氧化锆粉体占45～60％、溶剂占30～42％、分散剂占0～2％、增塑剂占5～7％、粘接剂占5～7.5％。

5.根据权利要求4所述的片式氧传感器的制造方法，其特征在于，所述溶剂采用水、乙醇、甲乙酮或丁酮中的一种或几种的混合物；所述分散剂采用三乙醇胺、松油醇或鱼油中的一种或几种的混合物；所述粘接剂采用聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛或乙基纤维素中的一种或几种的混合物；所述增塑剂采用甘油、聚乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯或三乙烯乙二醇中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求1-5之一所述的片式氧传感器的制造方法，其特征在于，在步骤②中，将所述浆料放入流延机，使用双刮刀将置于成膜衬带上的浆料制成厚度均匀的膜片，将其干燥后，得到传感器基体、参比空气通道层和加热器基体；所述膜片的干燥方式为：当浆料采用水基浆料时，膜片采用自然干燥或使用加热器的方式进行干燥；当浆料采用非水基浆料时，膜片在溶剂气氛中进行干燥。

7.根据权利要求6所述的片式氧传感器的制造方法，其特征在于，步骤②中所得到的传感器基体、参比空气通道层和加热器基体的厚度均相等，其厚度范围是0.3～0.55mm。

8.根据权利要求1-5之一所述的片式氧传感器的制造方法，其特征在于，在步骤③中，采用丝网印刷机，在步骤②制得的传感器基体的内表面印刷内电极、外表面印刷外电极，然后在传感器基体外表面的工作区上印刷保护层；采用丝网印刷机，在步骤②制得的加热器基体的内表面依次印刷绝缘层、加热器、绝缘层。

9.根据权利要求8所述的片式氧传感器的制造方法，其特征在于，所述保护层的制备方法为：以镁铝尖晶石为原料，加入溶剂、分散剂、造孔剂、粘接剂之后，球磨制成浆料，采用丝网印刷工艺，将所述浆料高温烧结在传感器基体外电极的工作区上形成保护层，烧结后所形成的保护层的气孔率为30％～65％，厚度范围为0.05～0.25mm。

10.根据权利要求8所述的片式氧传感器的制造方法，其特征在于，烧结后所形成的内电极与外电极的厚度范围均是10～15μm，所形成的绝缘层的厚度范围是50～300μm，所形成的加热器的厚度范围是5～50μm。