[发明专利]一种包含齿板过渡层的氧传感器及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于氧传感器技术领域，涉及一种包含过渡层的氧传感器及其制备工艺，具体地说涉及一种包含齿板过渡层的氧传感器及其制备工艺。

背景技术

汽车氧传感器是通过检测尾气中的氧含量，并将其转化为电信号反馈给发动机控制单元，从而精确控制发动机空燃比的关键装置，从而使发动机能够实现以过量空气因数为目标的闭环控制，确保三元催化转化器对排气中的碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化合物三种污染物都有最大的转化效率。

氧传感器通常为加热型传感器，根据其结构可以分为加热型管式氧传感器和加热型片式氧传感器，目前汽车上应用的大多是片式氧传感器，其主要制作方法是流延成型制备传感器基片，通过印刷工艺得到信号线路和加热线路，叠压烧结后得到氧传感器芯片。

这种方法存在如下问题：叠压后的生坯在烧结过程中，各层材料之间的收缩系数不一致，导致氧传感器芯片易开裂、使产品失效，同时，氧传感器在工作环境中若遇到温度剧烈变化的情况，氧传感器中各层膨胀率不匹配，导致氧传感器开裂，降低了传感器的使用寿命。

为了解决上述技术问题，中国专利201410324058.1公开了一种片式传感器及其制备方法，其包括层叠的信号层、空气通道支撑层和加热层，加热层包括层叠设置的第一过渡层、第一绝缘层、加热电极、第二绝缘层、第二过渡层、加热基板，第一过渡层与第五过渡层对称设置，同时第一过渡层、第二过渡层的材质与其它层性质相一致，解决了各层匹配问题，但是第一过渡层、第二过渡层均由5层梯度膜组成，结构复杂，制作工艺流程长、难度大，产品良率低。

发明内容

为此，本发明正是要解决上述技术问题，从而提出一种结构简单、易于生产制作且产品良率高的包含齿板过渡层的氧传感器及其制备工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供了一种包含齿板过渡层的氧传感器，所述氧传感器包括顺次层叠设置的用于检测和传输电信号的信号层、中间层、过渡层和加热层；所述过渡层包括顺次层叠设置的第一氧化锆生坯片、第一齿板层、绝缘片、第二齿板层和第二氧化锆生坯片，所述第一氧化锆生坯片与所述中间层相邻设置。

作为优选，所述第一齿板层和第二齿板层均包括交替设置的第一凸条和第二凸条，相邻第一凸条与第二凸条的间距为0.025-0.5mm。

作为优选，所述第一凸条的材质为氧化铝，所述第二凸条的材质为钇稳定二氧化锆和/或氧化铝。

作为优选，所述中间层包括层叠设置的填充层和第三氧化锆生坯片，所述填充层与所述信号层相邻设置，所述第三氧化锆生坯片与所述第一氧化锆生坯片相邻设置。

作为优选，所述信号层包括信号基板，所述信号基板的一个表面设置有第一信号电极，所述第一信号电极表面设置有电极保护层，与所述第一信号电极相对的表面设置有第二信号电极，所述第二电极与所述填充层相邻设置，所述信号基板还开设有信号通孔，所述第一信号电极、第二信号电极通过所述信号通孔连接；所述填充层内开设有空气通道，所述空气通道的尺寸小于第二信号电极的尺寸。

作为优选，所述加热层包括加热基板，所述加热基板靠近所述第二氧化锆生坯片的一面设置有加热电极，与所述加热电极相对的一面设置有加热引脚，所述加热基板还设置有加热通孔，所述加热电极与所述加热引脚由加热通孔连接。

作为优选，所述第二凸条材质为钇稳定二氧化锆与氧化铝的混合物，所述混合物中，所述钇稳定二氧化锆的质量百分比为20-99％；所述信号基板、第一氧化锆生坯片、第二氧化锆生坯片、第三氧化锆生坯片、填充层、加热基板的材质均为钇稳定氧化锆，所述绝缘片材质包括氧化铝。

本发明还提供一种包含齿板过渡层的氧传感器的制备工艺，包括如下步骤：

a、制作加热层，在加热基板上制作加热通孔后，在加热通孔内印刷加热通孔浆料层，在加热基板的正反面分别制作加热电极和加热引脚，所述浆料层、加热电极和加热引脚均为Pt；

b、制作信号层，在信号基板上制作信号通孔，在信号通孔内印刷信号通孔浆料层，在信号基板的正反面分别制作第一信号电极和第二信号电极，并在第一信号电极表面制作电极保护层；

c、在第一氧化锆生坯片的表面制作第一齿板层，将氧化铝与钇稳定二氧化锆和/或氧化铝交替印刷于第一氧化锆生坯片表面，同理，在第二氧化锆生坯片的表面制作第二齿板层；

d、将填充层叠压于第三氧化锆生坯片，得到中间层；