[发明专利]镶嵌式板状氧传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种镶嵌式板状氧传感器，包括陶瓷加热器（1）、氧化锆敏感元件（2）、玻璃釉密封层（3）、发热电路（4）、参比气通道（5）、氧化铝基体（11）和凹槽（12），陶瓷加热器（1）内设有氧化锆敏感元件（2），陶瓷加热器（1）与氧化锆敏感元件（2）通过玻璃釉密封层（3）连接，其特征是，陶瓷加热器（1）由氧化铝基体（11）和凹槽（12）组成，氧化铝基体（11）上表面上设有凹槽（12），下表面上设有发热电路（4），氧化锆敏感元件（2）与凹槽（12）之间设有参比气通道（5）。

2.根据权利要求1所述的镶嵌式板状氧传感器，其特征是，氧化锆敏感元件（2）一侧设有内电极（7），另一侧设有外电极（8），外电极（8）表面覆有多孔保护层（6）。

3.根据权利要求1所述的镶嵌式板状氧传感器，其特征是，发热电路（4）前部覆有一层玻璃釉绝缘层（9），后部露出形成两个发热电路引脚（10）。

4.一种镶嵌式板状氧传感器制备方法，其特征是，其制备方法包括以下步骤：

一. 陶瓷加热器（1）以烧结致密的95氧化铝陶瓷为基体，在氧化铝基体（11）表面开设凹槽（12）；

二. 在带凹槽（12）的氧化铝基体（11）下表面采用厚膜丝网印刷工艺印刷发热电路（4），在发热电路（4）的前部印刷玻璃釉绝缘层（9），后部露出形成两个发热电路引脚（10），然后再1200℃的空气中烧结，随炉冷却后发热电路（4）、玻璃釉绝缘层（9）和氧化铝基体（11）紧密结合形成一体；

三. 氧化锆敏感元件（2）是以烧结致密的5摩尔钇稳定氧化锆为基体制成长条形薄片，薄片厚度为0.4mm-0.6mm，在薄片的上下表面分别印刷内电极（7）和外电极（8），同时，在外电极（8）表面印刷多孔保护层（6），然后再1200℃的空气中烧结，随炉冷却后内电极（7）、外电极（8）、多孔保护层（6）和氧化锆基体（11）紧密结合形成一体；

四. 将氧化锆敏感元件（2）镶嵌在陶瓷加热器（1）的凹槽（12）内，接缝处填充玻璃釉密封层（3），在1200℃的空气中烧结，随炉冷却后氧化锆敏感元件（2）和陶瓷加热器（1）通过玻璃釉密封层（3）紧密结合形成一体，最终形成镶嵌式板状氧传感器。

5.根据权利要求4所述的镶嵌式板状氧传感器制备方法，其特征是，所述参比气通道（5）由氧化锆敏感元件（2）与陶瓷加热器（1）的凹槽之间形成，参比气通道（5）与大气连通，该参比气通道（7）宽度为0.8mm-1.0 mm，高度为0.4mm-0.5mm。

6.根据权利要求4所述的镶嵌式板状氧传感器制备方法，其特征是，所述发热电路（4）的印刷浆料由金属钯粉、金属铂粉、玻璃料以及有机溶液料混合组成，其中金属钯粉、铂粉以及玻璃料的粒度为1.5-2.5微米，钯粉、铂粉以及玻璃料的重量比为：钯粉为80-85；铂粉为3；玻璃料为12-17。

7.根据权利要求4所述的镶嵌式板状氧传感器制备方法，其特征是，所述内电极（7）以及外电极（8）的印刷浆料由金属铂粉、球形石墨粉、玻璃料以及有机溶液料混合组成，其中金属铂粉、球形石墨粉以及玻璃料的粒度为1.5-2.5微米，金属铂粉、球形石墨粉以及玻璃料的重量比为：金属铂粉为75-80；球形石墨粉为10，玻璃料为10-15。

8.根据权利要求4所述的镶嵌式板状氧传感器制备方法，其特征是，所述多孔保护层（6）的印刷浆料由5摩尔钇稳定氧化锆粉、球形石墨粉、玻璃料以及有机溶液料混合组成，其中氧化锆粉的粒度为0.3-0.4微米，球形石墨粉以及玻璃料的粒度为1.5-2.5微米，氧化锆粉、球形石墨粉以及玻璃料的重量配比为：氧化锆粉为78-82；球形石墨粉为5；玻璃料为13-17。

9.根据权利要求4所述的镶嵌式板状氧传感器制备方法，其特征是，所述玻璃釉绝缘层（9）、玻璃釉密封层（3）、发热电路（4）印刷浆料中的玻璃料、多孔保护层（6）印刷浆料中的玻璃料、内电极（7）印刷浆料中的玻璃料以及外电极（8）印刷浆料中的玻璃料均由玻璃釉粉构成，该玻璃釉粉为一种无铅中温玻璃釉粉，其粒度为1.5-2.5微米，各成分重量比为：氧化铝为29；氧化锆为27；氧化硅为32；氧化锂为4；氧化铋为5；氧化锌为3。