[发明专利]一种极限电流型氧传感器的制备方法

说明书

本发明提供了一种极限电流型氧传感器的制备方法，其具有集成度高、结构简单，克服了很多应用场景传感器体积过大无法安装的问题，同时由于产品体积较小，加热时功耗低，多层工艺加工时加工效率高，单次可大批量生产。其包括以下步骤：一、生瓷块的加工；选用三块厚度为0.1‑0.25mm的氧化锆生瓷块分别为生瓷块一、生瓷块二和生瓷块三，其中生瓷块一印刷形成绝缘层一、加热器层和绝缘层二；生瓷片二的中部挖空形成空腔，生瓷片二的顶部印刷出牺牲层一；生瓷片三印刷形成泵内电极层、泵外电极层；二、堆叠；三、层压；四、切割；五、烧结。

技术领域

本发明涉及氧传感器技术领域，具体为一种极限电流型氧传感器的制备方法。

背景技术

氧化锆氧传感器是利用氧化锆陶瓷材料在高温下可传导氧离子的特性开发而成，通过设计不同的传感器结构，配合相应的控制电路，可开发出电压型和电流型两大类氧传感器，这些氧化锆传感器已广泛的应用于汽车发动机控制，锅炉燃烧尾气测量，烟气分析和钢水定氧等领域，是唯一可用于高温环境氧含量测量的一类传感器。

现在较为成熟的极限电流型氧传感器一般为长片式，尺寸约为长60mm，宽4mm，厚1.3mm，这种设计多用于汽车尾气检测等对体积大小要求不高，但使用环境较为恶劣的领域。在应用于家电、医疗或其他民用领域时，产品因为体积大小受限，而且产品加热功耗高，不利于推广。

发明内容

针对传统氧传感器体积较大、产品加热功耗高的问题，本发明提供了一种极限电流型氧传感器的制备方法，其具有集成度高、结构简单，克服了很多应用场景传感器体积过大无法安装的问题，同时由于产品体积较小，加热时功耗低，多层工艺加工时加工效率高，单次可大批量生产。

其技术方案是这样的：一种极限电流型氧传感器的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：一、生瓷块的加工；选用三块厚度为0.1-0.25mm的氧化锆生瓷块分别为生瓷块一、生瓷块二和生瓷块三，其中生瓷块一的顶部由下往上依次通过印刷的方式形成绝缘层一、加热器层和绝缘层二；

生瓷片二的中部挖空形成空腔，生瓷片二的顶部还通过使用混合浆料印刷的方式印刷出厚度为1-12微米的牺牲层一，混合浆料由碳和聚碳酸酯按照重量比例0.1：9.9~1：9混合而成；

生瓷片三通过冲孔并填充导电材料形成导电通孔，其顶部通过印刷的方式形成位于顶部的并与导电通孔连接的泵内电极层、位于底部的泵外电极层、位于底部的与所述泵外电极层连接的电极焊区层一、位于底部的与所述导电通孔连接的电极焊区层二；

二、堆叠；将加工完成后的所述生瓷块一、所述生瓷块二和所述生瓷块三由上至下依次堆叠，堆叠过程中，所述生瓷块二的空腔中填入由碳基生瓷构成的牺牲层二，所述牺牲层二的厚度与所述生瓷块二的厚度相等；

三、层压；将堆叠完成后的生瓷块一、生瓷块二和生瓷块三在70-90摄氏度下采用3000-6000psi的压力水等静压，通过层压使牺牲层一向下压入生瓷片二中；

四、切割；根据所需尺寸在70-85摄氏度的台面温度下切割；

五、烧结；切割完成后对生瓷块在1350-1500摄氏度的温度下进行烧结形成极限电流型氧传感器，极限电流型氧传感器呈方形并且单边长度为3-6mm，厚度为0.4-1mm，烧结过程中所述牺牲层二挥发形成容纳所述泵内电极层的空腔，所述牺牲层一挥发形成进气腔，所述进气腔连通所述空腔和所述极限电流型氧传感器的外部。

其进一步特征在于：

所述绝缘层一和所述绝缘层二的材料为氧化铝，所述加热器层、所述泵外电极层、所述泵内电极层、所述电极焊区层一和所述电极焊区层二的材料为铂，生瓷块中还添加有三氧化二钇；

所述泵外电极层与所述泵内电极层上下位置相互对应；

所述加热器层呈S型均匀分布在所述绝缘层一和所述绝缘层二之间，所述加热器层两端分别连接加热器焊区，所述绝缘层二对应所述加热层焊区的位置呈镂空状。