[发明专利]一种氮氧化物传感器芯片及其制备方法

摘要

本发明涉及一种氮氧化物传感器芯片及其制备方法。其技术方案是采用丝网印刷方式分次将加热电阻(1)、氮氧化物浓差电池(2)和STF氧敏电阻(3)中的各元件用对应的浆料印刷在氧化铝基片(4)的表面，每次印刷后采用相应的工艺进行烧结，制得氮氧化物传感器芯片。本发明制备的氮氧化物传感器芯片与现有技术相比，具有制备简单和成本低的特点，所制备的氮氧化物传感器芯片测量效果好和能同时测量氮氧化物含量和氧含量。

主权项

一种氮氧化物传感器芯片的制备方法，其特征在于所述氮氧化物传感器芯片是将加热电阻(1)、氮氧化物浓差电池(2)和STF氧敏电阻(3)集成在氧化铝基片(4)的表面；加热电阻(1)、氮氧化物浓差电池(2)和STF氧敏电阻(3)在氧化铝基片(4)的投影位置是：加热电阻(1)对称分布在氧化铝基片(4)的靠近周边处，氮氧化物浓差电池(2)的中心与氧化铝基片(4)左端距离为4mm，STF氧敏电阻(3)的中心与氧化铝基片(4)左端的距离为10mm；氮氧化物浓差电池(2)的中心和STF氧敏电阻(3)的中心位于氧化铝基片(4)的对称线上；所述氮氧化物传感器芯片的制备方法是：步骤一、在氧化铝基片(4)的正面印刷氮氧化物浓差电池(2)的电解质层(24)，然后在1450～1550℃条件下烧结0.5～1h；步骤二、在氧化铝基片(4)的正面印刷STF氧敏电阻(3)的过渡层(31)，然后在1100～1400℃条件下烧结0.5～1h；步骤三、在氧化铝基片(4)的正面印刷STF氧敏电阻(3)的电阻层(33)，然后在1100～1350℃条件下烧结0.5～1h；步骤四、在氧化铝基片(4)的正面印刷加热电阻(1)的电阻丝(11)，在氧化铝基片(4)的反面印刷加热电阻(1)的电阻丝的引脚(13)，在氧化铝基片(4)的正面印刷与电阻丝(11)连接的电阻丝的引线(12)，将两根电阻丝的引线(12)分别穿过氧化铝基片(4)，再在氧化铝基片(4)的反面印刷与两个电阻丝的引脚(13)对应连接的电阻丝的引线(12)；然后在氧化铝基片(4)的正面印刷氮氧化物浓差电池(2)的活化电极(21)、氮氧化物浓差电池(2)的非活化电极(22)、氮氧化物浓差电池(2)的活化电极的引线(27)、氮氧化物浓差电池(2)的活化电极的引脚(28)、氮氧化物浓差电池(2)的非活化电极的引线(25)和氮氧化物浓差电池(2)的非活化电极的引脚(26)，再印刷STF氧敏电阻(3)的端子(32)、STF氧敏电阻(3)的端子的引线(34)和STF氧敏电阻(3)的端子的引脚(35)，最后印刷氮氧化物浓差电池(2)的催化层(23)；步骤五、在步骤四的基础上，在900～1100℃条件下烧结0.5～1h，制得氮氧化物传感器芯片；所述印刷是指在室温条件下，采用丝网印刷方式对加热电阻(1)、氮氧化物浓差电池(2)和STF氧敏电阻(3)中的各元件采用对应的浆料进行印刷；所述的加热电阻(1)对称分布在氧化铝基片(4)的靠近周边处是指：加热电阻(1)的电阻丝(11)对称分布在氧化铝基片(4)正面的左端靠近周边处，加热电阻(1)的电阻丝的引线(12) 的左半部分对称分布在氧化铝基片(4)正面的中部左半部分的靠近周边处，加热电阻(1)的电阻丝的引线(12)的右半部分对称分布在氧化铝基片(4)背面的中部右半部分的靠近周边处，加热电阻(1)的电阻丝的引脚(13)对称分布在氧化铝基片(4)背面的右端靠近周边处；或加热电阻(1)对称分布在氧化铝基片(4)的靠近周边处是指：加热电阻(1)对称分布在氧化铝基片(4)背面的靠近周边处；所述氧化铝基片(4)的平面形状为左宽右窄的两个矩形组成的整体，两个矩形的对称线为同一条直线，或所述氧化铝基片(4)的平面形状为一个矩形；所述印刷加热电阻(1)的电阻丝(11)的阻值为2～20欧姆；所述的对加热电阻(1)、氮氧化物浓差电池(2)和STF氧敏电阻(3)中的各元件采用对应的浆料进行印刷是指：印刷氮氧化物浓差电池(2)的电解质层(24)所采用的料浆为氧离子导电陶瓷浆料，氧离子导电陶瓷浆料为8％摩尔分数氧化钇稳定氧化锆浆料；8％摩尔分数氧化钇稳定氧化锆浆料中的氧化锆粒径小于0.5μm；印刷氮氧化物浓差电池(2)的活化电极(21)所采用的浆料为铂铑浆料，铂铑浆料中铂含量为95wt％，铂铑浆料中铑含量为5wt％；铂铑浆料中：铂的粒径为0.01～0.5μm，铑的粒径为0.01～0.5μm；印刷氮氧化物浓差电池(2)的非活化电极(22)所采用的浆料为金铂浆料，金铂浆料中铂含量为80wt％，金铂浆料中金含量为20wt％；金铂浆料中：金的粒径为0.01～0.5μm，铂的粒径为0.01～0.5μm；印刷氮氧化物浓差电池(2)的催化层(23)所采用的浆料为含铂4.5wt％的氧化铝浆料，含铂4.5wt％的氧化铝浆料中：铂的粒径为0.01～0.5μm，氧化铝的粒径小于0.5μm；印刷加热电阻(1)的电阻丝(11)、加热电阻(1)的电阻丝的引线(12)、加热电阻(1)的电阻丝的引脚(13)、氮氧化物浓差电池(2)的活化电极的引线(27)、氮氧化物浓差电池(2)的活化电极的引脚(28)、氮氧化物浓差电池(2)的非活化电极的引线(25)、氮氧化物浓差电池(2)的非活化电极的引脚(26)、STF氧敏电阻(3)的端子(32)、STF氧敏电阻(3)的端子的引线(34)和STF氧敏电阻(3)的端子的引脚(35)所采用的浆料为铂浆，铂浆中的铂粒径为0.01～0.5μm；印刷STF氧敏电阻(3)的过渡层(31)所采用的浆料为20wt％的8％摩尔分数氧化钇稳定氧化锆和80wt％的STF混合浆料，80wt％的STF浆料中STF的粒径小于0.5μm；印刷STF氧敏电阻(3)的电阻层(33)所采用的浆料为STF浆料，STF浆料中STF的粒径小于0.5μm。