[发明专利]一种新型氮氧化物传感器芯片及其制备方法

说明书

本发明公开一种两腔室双电池型氮氧化物传感器芯片及其制备方法，第一基片层的正反面分别印刷有外电极和非活性电极；第三基片层正面印刷有活性电极，且活性电极表面印刷有扩散障碍层；第四基片层正面印刷有参考电极；第五基片层正面印刷有加热电阻，且加热电阻上下两侧均印刷有绝缘层，同时加热电阻与第六基片层反面的引脚相连。将各层流延基片叠合后，形成芯片坯材，切割坯材形成单个芯片生坯；烧结单个芯片生坯，制得两腔室双电池型氮氧化物传感器，本发明具有制作简单和成本低廉的特点，所制备的氮氧化物传感器芯片能准确测量氧气和氮氧化物含量。

技术领域

本发明涉及一种汽车尾气传感器技术，具体涉及一种新型氮氧化物传感器芯片及其制备方法。

背景技术

目前重型车用尾气氮氧化物传感器芯片由六层氧化锆基片叠合而成，如“气体传感器、氮氧化物传感器和制造气体传感器的方法”(US20090242400)专利技术和“校正氮氧化物传感器输出信号的方法”(US20080237064)专利技术，所述专利技术均由三个电化学氧泵、两个腔室、一个参比空气通道、一个加热电阻、引线和八个引脚构成，三个电化学氧泵分别是主泵、辅助泵和测量泵，主泵在第一腔室，辅助泵和测量泵在第二腔室，第一腔室和第二腔室中间以狭缝连结，通过三泵联合工作来测定尾气中氮氧化物的含量。

这种氮氧化物传感器芯片的工作原理是，汽车尾气经过入气口引入第一腔室，由主泵泵出或泵入氧气；再被引入第二腔室由辅助泵进一步泵出尾气中氧气，使尾气中氧气浓度保持极低；然后尾气中的氮氧化物在测量泵的活性电极作用下分解为氧气和氮气，分解之后的氧气经过测量泵产生极限电流，最后通过测量泵的极限电流得出对应氮氧化物的含量。这种氮氧化物传感器能在线连续测试氮氧化物含量，但由于电路设计复杂，体积小，信号准确但不精确，制作难度大。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种两腔室双电池型氮氧化物传感器芯片及其制备方法。

技术方案：本发明的一种新型氮氧化物传感器芯片，包括从上向下依次堆叠的第一基片层、第二基片层、第三基片层、第四基片层、第五基片层和第六基片层；所述第一基片层的正反面分别印刷有外电极和非活性电极；第三基片层正面印刷有一组两个完全对称设置的第一活性电极和第二活性电极，且这两个活性电极表面均用多孔浆料印刷有扩散障碍层以形成稳态极限电流；第四基片层正面印刷有参考电极；第五基片层正面印刷有加热电阻，且加热电阻上下两侧均印刷有绝缘层，同时加热电阻与第六基片层反面的引脚相连；

其中，所述非活性电极与两个活性电极之间通过已冲孔的第二基片层分隔开并形成第一腔室和第二腔室，非活性电极位于第一腔室，第一活性电极和第二活性电极位于第二腔室中，非活性电极引线至外电极形成极限电流型电池，第一活性电极和第二活性电极分别引线至参考电极形成氮氧化物浓差型双电池。

进一步的，所述第一腔室和第二腔室之间预留有狭缝扩散通；所述第三层基片层正面通过冲孔方式与第四基片层之间形成空气通道以提供稳定的基准氧浓度环境，参考电极与空气通道相通。

进一步的，所述加热电阻的阻值为2～20欧姆。

进一步的，所述两个活性电极分别位于第三基片层正面的左边界1mm处和正面的右边界1mm处，参考电极位于两个活性电极中心连线投影于第四基片的正面。

本发明还公开了一种新型氮氧化物传感器芯片的制备方法，包括以下步骤：

(1)在第一基片层正面印刷外电极，第一基片层反面印刷非活性电极，在第三基片层正面印刷一组两个对称设置的第一活性电极和第二活性电极，非活性电极与两个活性电极之间通过已冲孔的第二基片层分隔开并形成第一腔室和第二腔室，非活性电极位于第一腔室，第一活性电极和第二活性电极位于第二腔室中，非活性电极引线至外电极形成极限电流型电池，第一活性电极和第二活性电极分别引线至参考电极形成氮氧化物浓差型双电池；