片式氮氧化物傳感器的敏感元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種片式氮氧化物傳感器的敏感元件，屬于片式氮氧化物傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氮氧化物NOX (NO和NO2)是大氣的主要污染物之一，主要危害包括引發(fā)人類呼吸道疾病，形成酸雨和化學(xué)煙霧，破壞環(huán)境等。汽車尾氣的排放是氮氧化物主要來(lái)源之一，因此對(duì)尾氣中NOX濃度的檢測(cè)就顯得十分重要。
[0003]現(xiàn)有的汽車尾氣NOX傳感器為多層陶瓷共燒結(jié)的疊成體，需要被加熱到700攝氏度以上才能正常工作。為加快傳感器的起燃時(shí)間，一般采取將加熱電極和測(cè)溫電極直接制作在敏感元件內(nèi)部的方法。專利US2009/0242400 Al，提出了一種，將加熱電極和測(cè)溫電極設(shè)置在同一陶瓷基板的上面，加熱線的分布受到三條導(dǎo)線的影響，加熱線間距不能均勻分布。如果增大頭部加熱區(qū)域的電阻占整個(gè)電阻的比值，頭部的加熱效率會(huì)更高，升溫更加迅速。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種片式氮氧化物傳感器的敏感元件，其能使敏感元件上涂印的加熱電阻頭部有效加熱區(qū)域面積更大，升溫更快，發(fā)熱均勻，減少熱應(yīng)力沖擊的片式氮氧化物傳感器的敏感元件。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:片式氮氧化物傳感器的敏感元件，由敏感層A、參比層B、加熱層C組成，其特征在于:敏感層A由敏感層底層基片、敏感層中間層基片、敏感層頂層基片組成，主栗外電極布置在敏感層頂層基片上，主栗外電極上覆蓋主栗外電極保護(hù)層，敏感層中間層基片前端開有4個(gè)腔室，主栗內(nèi)電極和輔栗內(nèi)電極布置在敏感層中間層基片與敏感層頂層基片之間，底層主栗內(nèi)電極、底層輔栗內(nèi)電極、檢測(cè)電極布置在敏感層底層基片和敏感層中間層基片之間；
[0006]參比層B由參比層底層基片和參比層頂層基片組成，參比層頂層基片開有參比層腔室，參比電極布置在參比層頂層基片上；
[0007]加熱層C由加熱層底層基片和加熱層頂層基片組成，加熱電極夾在下絕緣層和上絕緣層之間然后布置在加熱層頂層基片上，加熱電極前端為加熱區(qū)域，后端為電極上導(dǎo)線和測(cè)溫電極，電極下導(dǎo)線布置在加熱層底層基片和加熱層頂層基片之間，加熱層頂層基片前端開有頂層基片前通孔，加熱層頂層基片后端開有頂層基片后通孔，通孔直徑為0.2-0.5mm，加熱層底層基片后端開有兩個(gè)底層基片通孔，通孔直徑為0.2-0.5mm，加熱電極通過頂層基片前通孔與電極下導(dǎo)線前端連接，電極下導(dǎo)線后端通過底層基片通孔與加熱層底層基片底層的引腳連接，加熱電極的電極上導(dǎo)線和測(cè)溫電極通過頂層基片后通孔和底層基片通孔與加熱層底層基片底層的引腳連接。
[0008]所述的加熱電極為四方漸開線形的發(fā)熱線，發(fā)熱線的寬度是導(dǎo)線寬度的20%?50%，發(fā)熱線的線間距相同。
[0009]本實(shí)用新型的積極效果是其能使敏感元件上涂印的加熱電阻頭部有效加熱區(qū)域面積更大，升溫更快，發(fā)熱均勻，減少熱應(yīng)力沖擊的片式氮氧化物傳感器的敏感元件。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖2為本實(shí)用新型的加熱電極局部結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:如圖1、2所示，片式氮氧化物傳感器的敏感元件，由敏感層A、參比層B、加熱層C組成，其特征在于:敏感層A由敏感層底層基片3、敏感層中間層基片2、敏感層頂層基片I組成，主栗外電極8布置在敏感層頂層基片I上，主栗外電極8上覆蓋主栗外電極保護(hù)層8-1，敏感層中間層基片2前端開有4個(gè)腔室13，主栗內(nèi)電極9和輔栗內(nèi)電極10布置在敏感層中間層基片2與敏感層頂層基片I之間，底層主栗內(nèi)電極14、底層輔栗內(nèi)電極15、檢測(cè)電極11布置在敏感層底層基片3和敏感層中間層基片2之間；
[0013]參比層B由參比層底層基片5和參比層頂層基片4組成，參比層頂層基片4開有參比層腔室17，參比電極12布置在參比層頂層基片4上；
[0014]加熱層C由加熱層底層基片7和加熱層頂層基片6組成，加熱電極19夾在下絕緣層20和上絕緣層18之間然后布置在加熱層頂層基片6上，加熱電極19前端為加熱區(qū)域21，后端為電極上導(dǎo)線22和測(cè)溫電極16，電極下導(dǎo)線23布置在加熱層底層基片7和加熱層頂層基片6之間，加熱層頂層基片6前端開有頂層基片前通孔24，加熱層頂層基片6后端開有頂層基片后通孔25，通孔直徑為0.2-0.5mm，加熱層底層基片7后端開有兩個(gè)底層基片通孔26，通孔直徑為0.2-0.5mm，加熱電極19通過頂層基片前通孔24與電極下導(dǎo)線23前端連接，電極下導(dǎo)線23后端通過底層基片通孔26與加熱層底層基片7底層的引腳連接，加熱電極19的電極上導(dǎo)線22和測(cè)溫電極16通過頂層基片后通孔25和底層基片通孔26與加熱層底層基片7底層的引腳連接。
[0015]所述的加熱電極19為四方漸開線形的發(fā)熱線，發(fā)熱線的寬度是導(dǎo)線寬度的20%?50%，發(fā)熱線的線間距相同。
[0016]電極上導(dǎo)線22與加熱線端點(diǎn)相連且均設(shè)置在加熱層頂層基片6正面，電極上導(dǎo)線22通過頂層基片后通孔25和底層基片通孔26被引到加熱層底層基片7的背面引腳，電極下導(dǎo)線23設(shè)置在加熱層頂層基片6的反面，且通過加熱層頂層基片6上的第一通孔24與加熱線另一端點(diǎn)相連。電極下導(dǎo)線23加熱區(qū)域的四方漸開線形的發(fā)熱線的寬度是導(dǎo)線寬度的三分之一，電極下導(dǎo)線23通孔通過底層基片通孔26被引到加熱層底層基片7的背面引腳，通孔的直徑為0.2微米。通孔內(nèi)填充導(dǎo)通材料鉑。
[0017]如圖2所示，在加熱區(qū)域21內(nèi)的加熱線采用四方漸開線形，這一段四方漸開線形線長(zhǎng)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的加熱區(qū)域內(nèi)的線長(zhǎng)增加了 50%，片式氮氧化物傳感器的敏感元件燒結(jié)成型后，測(cè)得常溫下加熱區(qū)域所占電阻比值由原來(lái)的30%提高到了 40%以上。
[0018]如圖2所示，因?yàn)樗姆綕u開線形的發(fā)熱線的線間距a是相同的。所以加熱區(qū)域散熱比較均勻，給片式氮氧氧化物的敏感元件燒結(jié)后樣件施加電壓進(jìn)行加熱，測(cè)得片芯到達(dá)700度的時(shí)間比原來(lái)算短了 40%，并且沒有片芯因?yàn)槭芨邷貨_擊開裂的現(xiàn)象發(fā)生。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.片式氮氧化物傳感器的敏感元件，由敏感層A、參比層B、加熱層C組成，其特征在于:敏感層A由敏感層底層基片、敏感層中間層基片、敏感層頂層基片組成，主栗外電極布置在敏感層頂層基片上，主栗外電極上覆蓋主栗外電極保護(hù)層，敏感層中間層基片前端開有4個(gè)腔室，主栗內(nèi)電極和輔栗內(nèi)電極布置在敏感層中間層基片與敏感層頂層基片之間，底層主栗內(nèi)電極、底層輔栗內(nèi)電極、檢測(cè)電極布置在敏感層底層基片和敏感層中間層基片之間； 參比層B由參比層底層基片和參比層頂層基片組成，參比層頂層基片開有參比層腔室，參比電極布置在參比層頂層基片上； 加熱層C由加熱層底層基片和加熱層頂層基片組成，加熱電極夾在下絕緣層和上絕緣層之間然后布置在加熱層頂層基片上，加熱電極前端為加熱區(qū)域，后端為電極上導(dǎo)線和測(cè)溫電極，電極下導(dǎo)線布置在加熱層底層基片和加熱層頂層基片之間，加熱層頂層基片前端開有頂層基片前通孔，加熱層頂層基片后端開有頂層基片后通孔，通孔直徑為0.2-0.5mm，加熱層底層基片后端開有兩個(gè)底層基片通孔，通孔直徑為0.2-0.5mm，加熱電極通過頂層基片前通孔與電極下導(dǎo)線前端連接，電極下導(dǎo)線后端通過底層基片通孔與加熱層底層基片底層的引腳連接，加熱電極的電極上導(dǎo)線和測(cè)溫電極通過頂層基片后通孔和底層基片通孔與加熱層底層基片底層的引腳連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的片式氮氧化物傳感器的敏感元件，其特征在于所述的加熱電極為四方漸開線形的發(fā)熱線，發(fā)熱線的寬度是導(dǎo)線寬度的20%?50%，發(fā)熱線的線間距相同。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種片式氮氧化物傳感器的敏感元件，由敏感層A、參比層B、加熱層C組成，其特征在于：敏感層A由敏感層底層基片、敏感層中間層基片、敏感層頂層基片組成，主泵外電極布置在敏感層頂層基片上，主泵外電極上覆蓋主泵外電極保護(hù)層，敏感層中間層基片前端開有4個(gè)腔室，主泵內(nèi)電極和輔泵內(nèi)電極布置在敏感層中間層基片與敏感層頂層基片之間，底層主泵內(nèi)電極、底層輔泵內(nèi)電極、檢測(cè)電極布置在敏感層底層基片和敏感層中間層基片之間；其能使敏感元件上涂印的加熱電阻頭部有效加熱區(qū)域面積更大，升溫更快，發(fā)熱均勻，減少熱應(yīng)力沖擊的片式氮氧化物傳感器的敏感元件。
【IPC分類】G01N27/407
【公開號(hào)】CN204925021
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520480684
【發(fā)明人】王金興, 張斌, 劉宏宇, 張克金, 王丹
【申請(qǐng)人】中國(guó)第一汽車股份有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年7月7日