一種新型平板式四線型氧傳感器芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種芯片結(jié)構(gòu)，具體涉及一種新型平板式四線型氧傳感器芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著汽車使用數(shù)量的大幅增加，未達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)的汽車廢氣污染問(wèn)題相對(duì)嚴(yán)重，汽車用氧氣傳感器的問(wèn)世很好的解決了汽車尾氣污染相對(duì)嚴(yán)重的問(wèn)題，大幅降低了汽車排放尾氣對(duì)大氣的危害。
[0003]氧傳感器是利用陶瓷敏感元件測(cè)量汽車排氣管道中的氧電勢(shì)，由化學(xué)平衡原理計(jì)算出對(duì)應(yīng)的氧濃度，達(dá)到監(jiān)測(cè)和控制燃燒空燃比(混合氣中空氣與燃料之間的質(zhì)量的比例)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量及尾氣排放達(dá)標(biāo)的測(cè)量元件。汽車用氧傳感器工作原理與干電池相似，傳感器中的氧化鋯元素起類似電解液的作用。其基本工作原理是:在一定條件下，利用氧化鋯內(nèi)外兩側(cè)的氧濃度差，產(chǎn)生電位差，且濃度差越大，電位差越大。大氣中氧的含量為21%，濃混合氣燃燒后的廢氣實(shí)際上不含氧，稀混合氣燃燒后生成的廢氣或因缺火產(chǎn)生的廢氣中含有較多的氧，但仍比大氣中的氧少得多。在高溫及鉑的催化下，帶負(fù)電的氧離子吸附在氧化鋯套管的內(nèi)外表面上。由于大氣中的氧氣比廢氣中的氧氣多，套管上與大氣相通一側(cè)比廢氣一側(cè)吸附更多的負(fù)離子，兩側(cè)離子的濃度差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。氧傳感器由芯片和保護(hù)套管等組合而成，其中測(cè)量得到的電信號(hào)通過(guò)芯片尾部的四個(gè)或者五個(gè)引腳與外部線束連接，被傳輸出來(lái)進(jìn)入下一處理控制環(huán)節(jié)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的平板式寬范圍型氧傳感器都是五線型結(jié)構(gòu)，如圖1所示，即需要五根外部接線。現(xiàn)代工業(yè)中，使用平板式寬范圍型氧傳感器對(duì)對(duì)于整個(gè)濃燃燒和稀薄燃燒范圍的空燃比控制則具有優(yōu)勢(shì)，這類氧傳感器同時(shí)利用了氧濃差電池原理和電化學(xué)氧栗原理。如圖1和圖2所示，它由2個(gè)電池組成:栗電池和傳感電池，如圖2所示，該氧傳感器的原理是尾氣通過(guò)栗電池的小槽進(jìn)入到芯片內(nèi)部，當(dāng)混合氣濃度低時(shí)，λ( λ為實(shí)際空燃比和理論空燃比的比值)大于1，栗電池就將氧氣從混合氣中栗出；當(dāng)混合氣濃度高時(shí)(即λ小于I時(shí))，栗電池通過(guò)改變栗電流的方向就將氧氣從外栗入檢測(cè)腔中；在λ等于I處，沒(méi)有氧氣需要栗出或者栗入。這樣通過(guò)控制栗電流就可以控制檢測(cè)腔中的混合氣，使混合氣的濃度達(dá)到理想的空燃比。由于栗電流和氧氣的濃度成一定的比例關(guān)系，所以通過(guò)檢測(cè)栗電流就可以知道混合氣的稀或濃。在寬量程氧傳感器中，加入了專門控制電路來(lái)獲得栗電流，以栗電流作為檢測(cè)廢氣過(guò)量空氣系數(shù)λ的參數(shù)。
[0005]現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)中，平板式寬范圍型氧傳感器都是采用五線外引腳的結(jié)構(gòu)，由于必須有五根線接出，整個(gè)氧傳感器在芯片與外部線束連接時(shí)需要接出五根線和五個(gè)線孔，在生產(chǎn)的加工工序過(guò)程，生產(chǎn)成本高和生產(chǎn)效率低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]( I)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)中采用五線型結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)的加工工序過(guò)程，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)效率低的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新型平板式四線型氧傳感器芯片。
[0008](2)技術(shù)方案
[0009]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了這樣一種新型平板式四線型氧傳感器芯片，包括有多孔保護(hù)層、外電極、氧栗基體、內(nèi)電極、導(dǎo)體擴(kuò)散障、鉑金電極、基體層、參考電極、參比氣通道層、上絕緣層、加熱電極、下絕緣層、加熱器基體、加熱線引腳1、加熱線引腳、加熱線I1、加熱線1、信號(hào)線1、信號(hào)線I1、信號(hào)線引腳I和信號(hào)線引腳II ;
[0010]氧栗基體上、下面分別設(shè)置有外電極和內(nèi)電極，外電極一端的上方設(shè)置有多孔保護(hù)層，另一端與信號(hào)線引腳II連接，內(nèi)電極下發(fā)設(shè)置有導(dǎo)體擴(kuò)散障，導(dǎo)體擴(kuò)散障下方設(shè)置有鉑金電極，鉑金電極下方設(shè)置有基體層，基體層下方設(shè)置有參考電極，參考電極一端通過(guò)信號(hào)線I與信號(hào)線引腳I連接，信號(hào)線I是穿過(guò)設(shè)置在氧栗基體上的線孔與信號(hào)線引腳I連接的；參比氣通道層設(shè)置在參考電極的下方，參比氣通道層中間設(shè)置有參比氣通道，參比氣通道為穿通整個(gè)參比氣通道層的方形結(jié)構(gòu)，參比氣通道層下方分別設(shè)置有上絕緣層、加熱電極、下絕緣層和加熱器基體。加熱電極被上絕緣層和下絕緣層形成的方體結(jié)構(gòu)包圍，加熱電極一端設(shè)有兩個(gè)接線端，兩個(gè)接線端分別通過(guò)加熱線I和加熱線II與設(shè)置在加熱器基體下方的加熱線引腳I和加熱線引腳II連接；
[0011]多孔保護(hù)層中間設(shè)置有通氣孔，通氣孔正下方的氧栗基體上也設(shè)置有相同大小的通氣孔，導(dǎo)體擴(kuò)散障也中間也設(shè)置有通氣孔，在安裝時(shí)導(dǎo)體擴(kuò)散障上的通氣孔與氧栗基體上的通氣孔相通。
[0012]優(yōu)選地，所述氧栗基體、基體層、參比氣通道層和加熱器基體都為氧化鋯陶瓷材料。
[0013]優(yōu)選地，所述外電極、內(nèi)電極、鈾金電極和參考電極材料都為鉑金。
[0014]優(yōu)選地，所述通氣孔直徑為0.5-lmm。
[0015](3)有益效果
[0016]本實(shí)用新型具有的有益效果是:(1)通過(guò)將傳統(tǒng)的五線型結(jié)構(gòu)改成四線型結(jié)構(gòu)，大幅的減少了氧傳感器生產(chǎn)的工序過(guò)程，降低了生產(chǎn)成本；(2)通過(guò)將外電極與信號(hào)線引腳II連接，減少了第五根接線，減少了一個(gè)接地線引腳；(3)通過(guò)減少了內(nèi)電極的長(zhǎng)度，使得所需鉑金減少和使整個(gè)芯片結(jié)構(gòu)更加緊湊、制造更加便捷。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為傳統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為傳統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3本實(shí)用新型的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖中的標(biāo)記為:1-多孔保護(hù)層，2-外電極，3-氧栗基體，4-內(nèi)電極，5-導(dǎo)體擴(kuò)散障，6-鉑金電極，7-基體層，8-參考電極，9-參比氣通道層，10-上絕緣層，11-加熱電極，12-下絕緣層，13-加熱器基體，14-加熱線引腳I，15-加熱線引腳II，16-加熱線II，17-加熱線I，18-參比氣通道，19-信號(hào)線I，20-信號(hào)線II，21-線孔，22-信號(hào)線引腳I，23_信號(hào)線引腳II，24-接地線引腳。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]—種新型平板式四線型氧傳感器芯片，如圖3所示，包括有多孔保護(hù)層1、外電極2、氧栗基體3、內(nèi)電極4、導(dǎo)體擴(kuò)散障5、鉑金電極6、基體層7、參考電極8、參比氣通道層9、上絕緣層10、加熱電極11、下絕緣層12、加熱器基體13、加熱線引腳I 14、加熱線引腳、加熱線II 16、加熱線I 17、信號(hào)線I 19、信號(hào)線II 20、信號(hào)線引腳I 22和信號(hào)線引腳II 23;
[0024]氧栗基體3上、下面分別設(shè)置有外電極2和內(nèi)電極4，外電極2 —端的上方設(shè)置有多孔保護(hù)層1，另一端與信號(hào)線引腳II 23連接，內(nèi)電極4下發(fā)設(shè)置有導(dǎo)體擴(kuò)散障5，導(dǎo)體擴(kuò)散障5下方設(shè)置有鉑金電極6，鉑金電極6下方設(shè)置有基體層7，基體層7下方設(shè)置有參考電極8，參考電極8 —端通過(guò)信號(hào)線I 19與信號(hào)線引腳I 22連接，信號(hào)線I 19是穿過(guò)設(shè)置在氧栗基體3上的線孔21與信號(hào)線引腳I 22連接的；參比氣通道層9設(shè)置在參考電極8的下方，參比氣通道層9中間設(shè)置有參比氣通道18，參比氣通道18為穿通整個(gè)參比氣通道層9的方形結(jié)構(gòu)，參比氣通道層9下方分別設(shè)置有上絕緣層10、加熱電極11、下絕緣層12和加熱器基體13。加熱電極11被上絕緣層10和下絕緣層12形成的方體結(jié)構(gòu)包圍，加熱電極11 一端設(shè)有兩個(gè)接線端，兩個(gè)接線端分別通過(guò)加熱線I 17和加熱線II 16與設(shè)置在加熱器基體13下方的加熱線引腳I 14和加熱線引腳II 15連接；
[0025]多孔保護(hù)層I中間設(shè)置有通氣孔，通氣孔正下方的氧栗基體3上也設(shè)置有相同大小的通氣孔，導(dǎo)體擴(kuò)散障5也中間也設(shè)置有通氣孔，在安裝時(shí)導(dǎo)體擴(kuò)散障5上的通氣孔與氧栗基體3上的通氣孔相通。
[0026]實(shí)施例2
[0027]—種新型平板式四線型氧傳感器芯片，如圖3所示，包括有多孔保護(hù)層1、外電極2、氧栗基體3、內(nèi)電極4、導(dǎo)體擴(kuò)散障5、鉑金電極6、基體層7、參