[发明专利]宽域型氧传感器芯片及其制造方法

权利要求书

1.宽域型氧传感器芯片，分为保护层、敏感元件层、中空参照层和加热层；其特征在于：敏感元件层和中空参照层之间设置参比原件层；敏感元件层为带中央微型通孔结构；参比原件层和敏感元件层之间围绕着中央微型通孔结构设置微型空腔结构和多孔扩散结构，这三组结构空间上堆叠形成一组范围依次扩大的同心圆，微型空腔结构包围着多孔扩散结构处于同一层平面；

设置在敏感元件层表面的是外参比信号系统，设置在参比原件层表面的是内参比信号系统；外参比信号系统的内电极和内参比信号系统的外电极同处于微型空腔结构当中，并且直接短接。

2.如权利要求1所述的宽域型氧传感器芯片，其特征在于：所述的微型通孔为小孔结构，直径为50微米-100微米。

3.如权利要求1所述的宽域型氧传感器芯片，其特征在于：所述的微型空腔结构的厚度为20微米-50微米，范围是外径为3.5-4.5mm；内径为2.5-3.5mm。

4.如权利要求1所述的宽域型氧传感器芯片，其特征在于：所述的多孔扩散结构的厚度为30微米-60微米，范围是直径2.5-3.5mm，与微型空腔结构的内径一致。

5.如权利要求1-4择一所述的宽域型氧传感器芯片，其特征在于：各层坯片的厚度一致，为0.7mm-1mm。

6.如权利要求1-4择一所述的宽域型氧传感器芯片，其特征在于：各层坯片外形尺寸一致，为长度为60mm-65mm；其宽度为5mm-6mm。

7.宽域型氧传感器芯片的制造方法，其特征在于：

制作工艺步骤包括：

A、制备敏感元件层坯片、参比原件层、中空参照层和加热层坯片流延浆料：采用在有机溶剂中用球磨的方式制成流延浆料；

B、采用流延法制造敏感元件层、参比原件层、中空参照层和加热层坯片：将流延浆料在流延机上经刮刀在衬带上刮成厚度均匀的膜片，在常温下干燥后脱膜；

C、敏感元件层坯片、参比原件层、中空参照层和加热层坯片的制成：采用模具机械切割把上述膜片切割成各层坯片；

D、在敏感元件层和参比原件层坯片上印涂内外电极且在外电极的工作区喷涂或浸渍保护层，内外电极都通过小孔与外层的引脚相连接；

E、采用加热层坯片和加热电路制造加热层坯；

F、在敏感元件层外电极中央位置制造微型通孔；

G、在参比原件层外电极表面印涂有机牺牲层；

H、在参比原件层外电极表面对应敏感原件层微型通孔位置印涂环形多孔扩散层；

I、将喷涂或浸渍保护层的敏感元件层、参比原件层、中空参照层和加热层坯片依次定位四层叠层热压成氧传感器坯；

J、将氧传感器坯脱除有机物并烧结而得宽域型氧传感器芯片。

8.如权利要求7所述的宽域型氧传感器芯片的制造方法，其特征在于：

所述A步骤中的敏感元件层坯片流延浆料和参比原件层坯片流延浆料的组分一致，为基材氧化钇掺杂氧化锆陶瓷粉80～90％，分散剂1～3％，粘合剂2～7％，塑化剂5～8％，润滑剂2～7％。

9.如权利要求7所述的宽域型氧传感器芯片的制造方法，其特征在于：

所述A步骤中的加热层坯片流延浆料和中空参照层坯片流延浆料的组分也一致，为基材氧化钇掺杂氧化锆陶瓷粉80～90％，分散剂1～3％，粘合剂2～7％，塑化剂5～8％，润滑剂2～7％。

10.如权利要求7-9所述的宽域型氧传感器芯片的制造方法，其特征在于：所述H步骤中的多孔扩散层材料是纯氧化铝陶瓷或氧化锆-氧化铝复合陶瓷或氧化铝-氧化镁复合陶瓷或者氧化铝-氧化钙复合陶瓷中的一种，其比例为从25％∶75％到85％∶15％任意比例。