一种多层载片烧结而成的氮氧化物敏感片芯的制作方法

本实用新型涉及一种多层载片烧结而成的氮氧化物敏感片芯，属于传感器技术领域。

背景技术：

氮氧化物NOX（NO和NO₂）是大气的主要污染物之一，主要危害包括引发人类呼吸道疾病，形成酸雨和化学烟雾，破坏环境等。氮氧化物主要来源于汽车尾气的排放，因此对尾气中NOX浓度的检测就显得十分重要。

以氧化锆为基底的氮氧化物传感器具有可在500-600℃的尾气高温环境下稳定工作的特点，因此一直是国内外研究的热点。

氮氧化物传感器在US2010/0243447 A1中有详细的描述，该传感器的片芯部分的结构是通过把固体电解质的素坯进行切割成形，再印刷上电极图案，层层叠压后煅烧而成的，其内部结构从上至下依次为敏感层、参比层和加热层。其中参比层设置在加热层和敏感层之间，而气体的敏感反应发生在敏感层内。这就降低了加热器对敏感层的加热速度和温度的控制，如果将加热器靠近反应腔室，将会提高片芯的加热速度和控温的准确性，进而提高传感器的准确度。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种多层载片烧结而成的氮氧化物敏感片芯，其结构更加合理，使加热器靠近反应腔室，加快传感器的起燃速度，使控温和检测信号更加准确。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种多层载片烧结而成的氮氧化物敏感片芯，由第一载片、第四载片、第三载片、第二载片、第五载片、第六载片从上至下依次堆叠组成，其特征在于：第一载片、第三载片、第五载片、第六载片的长度相同，第二载片和第四载片长度比第一载片短，第二载片具体位于第三载片的前段位置，第四载片具体位于第三载片的后段位置，第二载片后端的空间为参比空腔，参比空腔处第三载片底面有参比电极，第四载片前端的空间通过第一扩散障碍层、第二扩散障碍层、第三扩散障碍层分隔出第一扩散空腔、第二扩散空腔、第一反应空腔和第二反应空腔，主泵外电极布置在第一载片顶面，主泵外电极上方覆盖有保护层，顶部主泵内电极布置在第一反应空腔腔室顶部的第一载片上，底部主泵内电极布置在第一反应空腔腔室底部的第三载片上，辅泵内电极布置在第二反应空腔腔室的底部，顶部辅泵内电极布置在第二反应空腔腔室的顶部，检测电极布置在第二反应空腔腔室底部的第三载片上，检测电极上方覆盖检测电极保护层，检测电极下方对应参比电极，第五载片和第六载片之间夹有加热电极，加热电极两面覆盖有绝缘层。

所述第一扩散障碍层、第二扩散障碍层、第三扩散障碍层为多孔的氧化锆或氧化铝。

所述主泵外电极、参比电极的材质为铂与氧化锆形成的多孔材料。

所述顶部主泵内电极、底部主泵内电极、辅泵内电极的材质均为金掺杂的铂与氧化锆形成的多孔材料。

所述检测电极的材质均为铑掺杂的铂与氧化锆形成的多孔材料。

所述加热电极的材质均为金属铂。

所述绝缘层的材质为致密氧化铝。

本实用新型的积极效果是其通过直接将加热器与反应腔室相连，使得传感器加热速率更快，控温更为准确，有效地提高了传感器的检测精度。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

图2为本实用新型的实施例二结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：如图1所示，一种多层载片烧结而成的氮氧化物敏感片芯，由第一载片1、第四载片4、第三载片3、第二载片2、第五载片5、第六载片6从上至下依次堆叠组成，其特征在于：第一载片1、第三载片3、第五载片5、第六载片6的长度相同，第二载片2和第四载片4长度比第一载片1短，第二载片2具体位于第三载片3的前段位置，第四载片4具体位于第三载片3的后段位置，第二载片2后端的空间为参比空腔17，参比空腔17处第三载片3底面有参比电极18，第四载片4前端的空间通过第一扩散障碍层11、第二扩散障碍层12、第三扩散障碍层13分隔出第一扩散空腔7、第二扩散空腔8、第一反应空腔9和第二反应空腔10，主泵外电极14布置在第一载片1顶面，主泵外电极14上方覆盖有保护层21，顶部主泵内电极15布置在第一反应空腔9腔室顶部的第一载片1上，底部主泵内电极15-1布置在第一反应空腔9腔室底部的第三载片3上，辅泵内电极16布置在第二反应空腔10腔室的底部，顶部辅泵内电极16-1布置在第二反应空腔10腔室的顶部，检测电极20布置在第二反应空腔10腔室底部的第三载片上，检测电极20上方覆盖检测电极保护层23，检测电极20下方对应参比电极18，第五载片5和第六载片6之间夹有加热电极19，加热电极19两面覆盖有绝缘层22。

所述第一扩散障碍层11、第二扩散障碍层12、第三扩散障碍层13为多孔的氧化锆或氧化铝。

所述主泵外电极14、参比电极18的材质为铂与氧化锆形成的多孔材料。

所述顶部主泵内电极15、底部主泵内电极15-1、辅泵内电极16的材质均为金掺杂的铂与氧化锆形成的多孔材料。

所述检测电极20的材质均为铑掺杂的铂与氧化锆形成的多孔材料。

所述加热电极19的材质均为金属铂。

所述绝缘层22的材质为致密氧化铝。

实施例一

如图1所示，本实用新型实施例一的多层载片烧结而成的氮氧化物敏感片芯，包括由上至下依次叠层设置的第一载片1、第二载片2、第三载片3、第四载片4、第五载片5以及第六载片6，以上载片的材质均为氧化锆。其中，第一载片的1上表面设有主泵外电极14，所述第一载片的上表面还印制有覆盖在主泵外电极上的保护层21；第二载片2上设有参比空腔17，第三载片3的上表面设有容置于参比空腔内的参比电极18。第四载片4上设有第一扩散空腔7和第二扩散空腔8以及第一反应空腔9和第二反应空腔10。第一扩散空腔7和第二扩散空腔8之间设有第一扩散障碍层11，第二扩散空腔8与第一反应空腔9之间设有第二扩散障碍层12。第三载片3的下表面设有容置于第一反应空腔9内的主泵内电极15和容置于第二反应空腔内10的辅泵内电极16以及检测电极20。第一反应空腔9与第二反应空腔10之间设有用于将顶部主泵内电极15和辅泵内电极16隔离的第三扩散障碍层13。第五载片5的上表面设有容置于第一反应空腔9内的底部主泵内电极15-1和容置于第二反应空腔10内的顶部辅泵内电极16-1。

第五载片5与第六载片6之间设有材质为致密氧化铝的绝缘层22，所述绝缘层内设有加热电极19，所述加热电极19通过电极引脚引到传感器的表面，且材质为金属铂。主泵内外电极对称设置在第三载片3的下表面和第一载片1的上表面，并通过导线连接。

实施例二

如图2所示，本实用新型实施例一的多层载片烧结而成的氮氧化物敏感片芯，包括由上至下依次叠层设置的第一载片1、第二载片2、第三载片3、第四载片4、第五载片5以及第六载片6，以上载片的材质均为氧化锆。其中，第一载片的1上表面设有主泵外电极14，所述第一载片的上表面还印制有覆盖在主泵外电极上的保护层21；第二载片2上设有参比空腔17，第三载片3的上表面设有容置于参比空腔内的参比电极18。第四载片4上设有第一扩散空腔7和第二扩散空腔8以及第一反应空腔9和第二反应空腔10。第一扩散空腔7和第二扩散空腔8之间设有第一扩散障碍层11，第二扩散空腔8与第一反应空腔9之间设有第二扩散障碍层12。第三载片3的下表面设有容置于第一反应空腔9内的主泵内电极15和容置于第二反应空腔内10的辅泵内电极16以及检测电极20。第一反应空腔9与第二反应空腔10之间设有用于将顶部主泵内电极15和辅泵内电极16隔离的第三扩散障碍层13。

第五载片5与第六载片6之间设有材质为致密氧化铝的绝缘层22，所述绝缘层内设有加热电极19，所述加热电极19通过电极引脚引到传感器的表面，且材质为金属铂。主泵内外电极对称设置在第三载片3的下表面和第一载片1的上表面，并通过导线连接。