[发明专利]一种开关型锆基氧芯体

说明书

本发明公开了一种开关型锆基氧芯体，在氧传感器的氧芯体中采用氧化锆加热基体层，并增加绝缘层结构，从而达到很好的绝缘效果，提高氧化锆基体氧传感器的使用寿命；然后采用先进的加工方法对氧芯体的加热电极层厚度进行控制，使加热电极具有一致性，厚度均匀，控制在1um左右，从而使得氧传感器通电加热时，均匀发热，避免出现发热集中点，从而导致热点附近的温度急剧上升，使得产品失效。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，更具体的说是涉及一种开关型锆基氧芯体。

背景技术

汽油发动机的燃烧控制多通过氧传感器检测尾气中的氧气含量，将其作为反馈信号来控制发动机的喷油量，达到控制燃烧和控制尾气中CO、HC的含量，并结合三元催化装置净化发动机尾气的目的，因此氧传感器是发动机控制系统中重要的传感器。随着人们对节能环保意识的增强，国家法律法规对车辆尾气的排放标准也越来越高，因而，作为汽车尾气的排放主要的检测反馈部件--氧传感器将越发重要。

传统的氧传感器一般采用片式结构氧传感器，而片式结构氧传感器一般采用流延成型、丝网印刷及叠层共烧的方法制备，由于片式结构氧传感器分别由氧化锆固体电解质材料、金属铂电极材料以及氧化物(如氧化铝)绝缘材料组成，这些材料的烧结温度各不相同，其烧结温度相差较大，甚至大于200度，而且不同材料的烧结收缩率不同，因此片式结构氧传感器的叠层与烧结一直是制造的难点，为了实现片式结构氧传感器的共烧结人们不得不牺牲某些材料的性能而通过添加一些助烧剂、或者通过控制粉末材料的粉末粒度来调节不同材料的烧结温度而达到共烧结的目的，采取这种制备方法，一方面降低了片式结构氧传感器的性能，另一方面也增加了片式结构氧传感器的制造成本。另外，由于不同材料层间的热膨胀系数不同，氧传感器在使用过程中，由于经常不断的升温与降温，传感器难以承受如此的热疲劳，而在使用过程中出现开裂等失效现象。

目前市场上基于氧化锆基体的片式氧传感器的主要有以下几点不足：第一当氧芯体温度大于300℃时，氧化锆基体会容易导电，如果绝缘性没有控制好，输出信号就容易不稳定，从而引起氧芯体失效；第二加工加热层时，电极的厚度不均匀，当产品通电加热时，容易出现发热集中点，导致热点附件的温度急剧上升，最后使产品失效。

因此，如何提高氧传感器的氧芯体的绝缘性和实现氧芯体的均匀发热从而保证氧传感器的使用效果是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种开关型锆基氧芯体，在氧传感器的氧芯体中增加绝缘层结构，从而达到很好的绝缘效果，提高氧化锆基体氧传感器的使用寿命；然后采用先进的加工方法对氧芯体的加热电极层厚度进行控制，使加热电极具有一致性，厚度均匀，控制在1um左右，从而使得氧芯体通电加热时，均匀发热，避免出现发热集中点，从而导致热点附近的温度急剧上升，使得产品失效。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种开关型锆基氧芯体，包括：依次由上而下共烧连接的感应基片、空气参通道层和加热基片；所述感应基片由上到下依次包括电极绝缘层、保护层、上电极层、信号PAD电极层、氧化锆基体层和下电极层；所述加热基片由上带下依次包括加热电极层、氧化锆加热基体层和PAD加热电极层；所述下电极层位于所述空气通道层上方；所述加热电极层位于所述空气通道层下方。

优选的，所述空气通道层和所述加热电极层之间设置有上绝缘层；所述加热电极层和所述氧化锆加热基体层之间设置有下绝缘层。防止所述加热电极层与所述空气通道层、所述氧化锆加热基体层在高温条件下导通，从而影响加热端信号。

优选的，所述氧化锆加热基体层和所述PAD加热电极层之间设置有PAD绝缘层。可以使所述PAD加热电极层和所述氧化锆加热基体层分开，不导通，防止所述氧化锆加热基体层和所述PAD加热电极层在高温条件下导通，从而影响加热端信号。

优选的，所述加热电极层采用先进电镀技术制成，制作所述加热电极层的过程为：