一種多層載片燒結而成的氮氧化物敏感片芯的制作方法

本實用新型涉及一種多層載片燒結而成的氮氧化物敏感片芯，屬于傳感器技術領域。

背景技術：

氮氧化物NOX（NO和NO₂）是大氣的主要污染物之一，主要危害包括引發人類呼吸道疾病，形成酸雨和化學煙霧，破壞環境等。氮氧化物主要來源于汽車尾氣的排放，因此對尾氣中NOX濃度的檢測就顯得十分重要。

以氧化鋯為基底的氮氧化物傳感器具有可在500-600℃的尾氣高溫環境下穩定工作的特點，因此一直是國內外研究的熱點。

氮氧化物傳感器在US2010/0243447 A1中有詳細的描述，該傳感器的片芯部分的結構是通過把固體電解質的素坯進行切割成形，再印刷上電極圖案，層層疊壓后煅燒而成的，其內部結構從上至下依次為敏感層、參比層和加熱層。其中參比層設置在加熱層和敏感層之間，而氣體的敏感反應發生在敏感層內。這就降低了加熱器對敏感層的加熱速度和溫度的控制，如果將加熱器靠近反應腔室，將會提高片芯的加熱速度和控溫的準確性，進而提高傳感器的準確度。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種多層載片燒結而成的氮氧化物敏感片芯，其結構更加合理，使加熱器靠近反應腔室，加快傳感器的起燃速度，使控溫和檢測信號更加準確。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：一種多層載片燒結而成的氮氧化物敏感片芯，由第一載片、第四載片、第三載片、第二載片、第五載片、第六載片從上至下依次堆疊組成，其特征在于：第一載片、第三載片、第五載片、第六載片的長度相同，第二載片和第四載片長度比第一載片短，第二載片具體位于第三載片的前段位置，第四載片具體位于第三載片的后段位置，第二載片后端的空間為參比空腔，參比空腔處第三載片底面有參比電極，第四載片前端的空間通過第一擴散障礙層、第二擴散障礙層、第三擴散障礙層分隔出第一擴散空腔、第二擴散空腔、第一反應空腔和第二反應空腔，主泵外電極布置在第一載片頂面，主泵外電極上方覆蓋有保護層，頂部主泵內電極布置在第一反應空腔腔室頂部的第一載片上，底部主泵內電極布置在第一反應空腔腔室底部的第三載片上，輔泵內電極布置在第二反應空腔腔室的底部，頂部輔泵內電極布置在第二反應空腔腔室的頂部，檢測電極布置在第二反應空腔腔室底部的第三載片上，檢測電極上方覆蓋檢測電極保護層，檢測電極下方對應參比電極，第五載片和第六載片之間夾有加熱電極，加熱電極兩面覆蓋有絕緣層。

所述第一擴散障礙層、第二擴散障礙層、第三擴散障礙層為多孔的氧化鋯或氧化鋁。

所述主泵外電極、參比電極的材質為鉑與氧化鋯形成的多孔材料。

所述頂部主泵內電極、底部主泵內電極、輔泵內電極的材質均為金摻雜的鉑與氧化鋯形成的多孔材料。

所述檢測電極的材質均為銠摻雜的鉑與氧化鋯形成的多孔材料。

所述加熱電極的材質均為金屬鉑。

所述絕緣層的材質為致密氧化鋁。

本實用新型的積極效果是其通過直接將加熱器與反應腔室相連，使得傳感器加熱速率更快，控溫更為準確，有效地提高了傳感器的檢測精度。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構圖。

圖2為本實用新型的實施例二結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步說明：如圖1所示，一種多層載片燒結而成的氮氧化物敏感片芯，由第一載片1、第四載片4、第三載片3、第二載片2、第五載片5、第六載片6從上至下依次堆疊組成，其特征在于：第一載片1、第三載片3、第五載片5、第六載片6的長度相同，第二載片2和第四載片4長度比第一載片1短，第二載片2具體位于第三載片3的前段位置，第四載片4具體位于第三載片3的后段位置，第二載片2后端的空間為參比空腔17，參比空腔17處第三載片3底面有參比電極18，第四載片4前端的空間通過第一擴散障礙層11、第二擴散障礙層12、第三擴散障礙層13分隔出第一擴散空腔7、第二擴散空腔8、第一反應空腔9和第二反應空腔10，主泵外電極14布置在第一載片1頂面，主泵外電極14上方覆蓋有保護層21，頂部主泵內電極15布置在第一反應空腔9腔室頂部的第一載片1上，底部主泵內電極15-1布置在第一反應空腔9腔室底部的第三載片3上，輔泵內電極16布置在第二反應空腔10腔室的底部，頂部輔泵內電極16-1布置在第二反應空腔10腔室的頂部，檢測電極20布置在第二反應空腔10腔室底部的第三載片上，檢測電極20上方覆蓋檢測電極保護層23，檢測電極20下方對應參比電極18，第五載片5和第六載片6之間夾有加熱電極19，加熱電極19兩面覆蓋有絕緣層22。

所述第一擴散障礙層11、第二擴散障礙層12、第三擴散障礙層13為多孔的氧化鋯或氧化鋁。

所述主泵外電極14、參比電極18的材質為鉑與氧化鋯形成的多孔材料。

所述頂部主泵內電極15、底部主泵內電極15-1、輔泵內電極16的材質均為金摻雜的鉑與氧化鋯形成的多孔材料。

所述檢測電極20的材質均為銠摻雜的鉑與氧化鋯形成的多孔材料。

所述加熱電極19的材質均為金屬鉑。

所述絕緣層22的材質為致密氧化鋁。

實施例一

如圖1所示，本實用新型實施例一的多層載片燒結而成的氮氧化物敏感片芯，包括由上至下依次疊層設置的第一載片1、第二載片2、第三載片3、第四載片4、第五載片5以及第六載片6，以上載片的材質均為氧化鋯。其中，第一載片的1上表面設有主泵外電極14，所述第一載片的上表面還印制有覆蓋在主泵外電極上的保護層21；第二載片2上設有參比空腔17，第三載片3的上表面設有容置于參比空腔內的參比電極18。第四載片4上設有第一擴散空腔7和第二擴散空腔8以及第一反應空腔9和第二反應空腔10。第一擴散空腔7和第二擴散空腔8之間設有第一擴散障礙層11，第二擴散空腔8與第一反應空腔9之間設有第二擴散障礙層12。第三載片3的下表面設有容置于第一反應空腔9內的主泵內電極15和容置于第二反應空腔內10的輔泵內電極16以及檢測電極20。第一反應空腔9與第二反應空腔10之間設有用于將頂部主泵內電極15和輔泵內電極16隔離的第三擴散障礙層13。第五載片5的上表面設有容置于第一反應空腔9內的底部主泵內電極15-1和容置于第二反應空腔10內的頂部輔泵內電極16-1。

第五載片5與第六載片6之間設有材質為致密氧化鋁的絕緣層22，所述絕緣層內設有加熱電極19，所述加熱電極19通過電極引腳引到傳感器的表面，且材質為金屬鉑。主泵內外電極對稱設置在第三載片3的下表面和第一載片1的上表面，并通過導線連接。

實施例二

如圖2所示，本實用新型實施例一的多層載片燒結而成的氮氧化物敏感片芯，包括由上至下依次疊層設置的第一載片1、第二載片2、第三載片3、第四載片4、第五載片5以及第六載片6，以上載片的材質均為氧化鋯。其中，第一載片的1上表面設有主泵外電極14，所述第一載片的上表面還印制有覆蓋在主泵外電極上的保護層21；第二載片2上設有參比空腔17，第三載片3的上表面設有容置于參比空腔內的參比電極18。第四載片4上設有第一擴散空腔7和第二擴散空腔8以及第一反應空腔9和第二反應空腔10。第一擴散空腔7和第二擴散空腔8之間設有第一擴散障礙層11，第二擴散空腔8與第一反應空腔9之間設有第二擴散障礙層12。第三載片3的下表面設有容置于第一反應空腔9內的主泵內電極15和容置于第二反應空腔內10的輔泵內電極16以及檢測電極20。第一反應空腔9與第二反應空腔10之間設有用于將頂部主泵內電極15和輔泵內電極16隔離的第三擴散障礙層13。

第五載片5與第六載片6之間設有材質為致密氧化鋁的絕緣層22，所述絕緣層內設有加熱電極19，所述加熱電極19通過電極引腳引到傳感器的表面，且材質為金屬鉑。主泵內外電極對稱設置在第三載片3的下表面和第一載片1的上表面，并通過導線連接。