[发明专利]一种片式非加热型氧传感器用芯片及制备方法

说明书

本发明公开了一种片式非加热型氧传感器用芯片，包括固体电解质陶瓷层、设置于所述固体电解质陶瓷层上表面的外电极、及设置于所述固体电解质陶瓷层下表面的内电极与气体通道，其特征在于：所述外电极包括两次烧制形成的外引线电极部分与外催化电极部分，所述外引线电极部分与所述外催化电极部分为分体式结构。该芯片结构简单，生产加工方便，大大降低了生产成本，适用于大批量自动化生产，且外催化电极部分采用非共烧工艺，保证其具有良好的低温启动性能。

技术领域

本发明涉及一种片式非加热型氧传感器用芯片及制备方法。

背景技术

氧传感器用于发动机闭环控制，从而确保车辆在寿命期内对HC,CO以及NOx的排放满足法规要求。这对降低车辆的污染物排放，减少对环境的污染，都起到了至关重要的作用。氧化锆氧传感器利用了氧化锆的固体电解质特性，即氧化锆在高温下对氧离子具有导电性。这样当氧化锆两侧的氧气浓度，即氧分压不同时，就会发生氧离子从一侧迁移到另一侧的效应，从而产生出一个电压信号。具体来说，氧化锆的这种氧离子导电特性可用能斯特方程来表示。

其中，R理想气体常数；F法拉利常数；T绝对温度；PO``参考气体氧分压；PO`测量氧分压。

为了满足氧传感器的工作要求，通常需要给氧传感器设置一个加热器，来给锆元件加热到一定温度后，传感器才能给出有效的信号。然而，对于摩托车来说，成本因素成为制约可供选择的技术路线的一个重要考虑因素。采用非加热型氧传感器，依靠发动机自身的尾气来给传感器加热，达到工作状态，成为摩托车现阶段主流的技术路线。采用非加热型氧传感器的另外一个考虑是尽量减小摩托车的电力损耗，达到节能降低排放的目标，承担起其可以承担的社会责任。

氧传感器可以分为管式氧传感器和片式氧传感器。其重要区分就在于其核心锆元件的制备工艺不同。然而，采用铂金电极和氧化锆基体一次共烧技术制备的核心锆元件，由于一次共烧温度需要达到1450℃且保温4h才能将陶瓷烧成致密瓷体，使得贵金属产生融结，造成贵金属活性降低，其低温性能都不够理想，需要尾气达到350℃以上才能给出准确有效的信号；且贵金属用量大，成本高。

发明内容

本发明目的是提供一种片式非加热型氧传感器用芯片，该芯片结构简单，生产加工方便，大大降低了生产成本，适用于大批量自动化生产，且具有良好的低温启动性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种片式非加热型氧传感器用芯片，包括固体电解质陶瓷层、设置于所述固体电解质陶瓷层上表面的外电极、及设置于所述固体电解质陶瓷层下表面的内电极与气体通道，所述外电极包括两次烧制形成的外引线电极部分与外催化电极部分，所述外引线电极部分与所述外催化电极部分为分体式结构。

上述技术方案中，所述片式非加热型氧传感器用芯片两侧设有外电极接触盘与外电极接触盘。

上述技术方案中，所述外催化电极部分外设有多孔防中毒涂层。

上述技术方案中，所述外引线电极部分表面设有陶瓷保护层。

上述技术方案中，所述内电极下表面设置有至少一层陶瓷基体层。

上述技术方案中，所述陶瓷基体层上设置有通孔，所述陶瓷基体层上表面设置有过孔引线，其下表面设置有内电极接触盘，所述过孔引线与所述内电极相连，并经所述通孔与所述内电极接触盘相连。

上述技术方案中，所述固体电解质陶瓷层与所述陶瓷基体层包括复数层陶瓷生胚。

一种片式非加热型氧传感器用芯片的制备方法，包括如下步骤：

1)将复数层陶瓷生胚在温等静压机中压制，制得固体电解质陶瓷层与陶瓷基体层；

2)在所述固体电解质陶瓷层上表面采用丝网印刷工艺，依次印刷外引线电极部分与陶瓷保护层；