一种氮氧传感器电极引线布置方法与流程

1.本发明涉及氮氧传感器制造领域，特别涉及氮氧传感器内部电极引线的布置方法。


背景技术：

2.氮氧传感器主要用于车辆尾气nox等特定气体的浓度进行检测，其工作原理是将尾气中的nox在电极上分解为氮气和氧气，基于因分解得到的氧气在电极间流动产生的电流，来对nox浓度进行检测。一般氮氧传感器的结构如图1所示，具有从上至下依次叠层的外电极层1、内电极层2、腔室层3、测量电极层4、参比电极层5以及加热器层6（从图中可知实际为两层层叠）。图1示出了个层叠结构间的主要位置关系，事实上各层间还具有绝缘层、牺牲层等附属层叠结构，由于和本发明无直接关系而省略未示出。在腔室层3中，具有从左（气体入口）至右连通的尾气室缓冲室31、主泵腔室32、辅泵腔室33、测量泵腔室34。腔室层3通过冲压形成前述各个腔室，并由上层内电极层2、下层测量电极层4叠层封闭各个腔室的上、下端面。内电极层2下表面附着主泵电极21和辅助泵电极22，主泵电极21和辅助泵电极22分别通过主泵电极引线23、辅助泵电极引线24引出后与外电极层1上表面的芯片引脚中的主泵电极引脚11和辅助泵电极引脚12连接。测量电极层4上附着测量泵电极41（测量电极）并经测量泵电极引线42与外电极层1上表面的芯片引脚中的测量泵电极引脚13连接。
3.图2a示出了叠置的内电极层2、腔室层3、测量电极层4，图2b示出了内部主泵腔室32、辅泵腔室33、测量泵腔室34以及相关电极引线走向。从图2b及图2a可知，测量泵腔室34为粗实线合围立体区域，以测量泵腔室34向腔室层3侧面扩展，可形成如图细虚线合围形成的测量泵腔室扩展区域35。图2c为图2b的a向剖视图，从该图中可知测量泵电极引线42从测量泵腔室扩展区域35进入至测量泵腔室34中，主泵电极引线23、辅助泵电极引线24则分别穿过了测量泵腔室扩展区域35。在氮氧传感器制造工艺中，内电极层2、腔室层3、测量电极层4均采用zro2生胚，测量泵电极引线42、主泵电极引线23、辅助泵电极引线24均被叠加于其中。由于zro2生胚韧性较差，电极引线具有一定厚度，如将其叠加于相邻zro2生胚之间，复合陶瓷片因电极引线的厚度而存在一定的弯曲变形，这种变形无法与电极引线四周贴合使得电极引线四周形成不规则缝隙s（如图2c所示）；如预留电极引线附着凹槽，也会因为加工叠加的偏移或者凹槽与电极引线的尺寸误差产生不规则缝隙s。而针对测量泵电极引线42、主泵电极引线23、辅助泵电极引线24周围的不规则缝隙s所带来的影响也有所不同：尤其对于测量泵电极引线42产生的不规则缝隙s，由于其产生于测量泵腔室34周围，并由于测量泵电极引线42进入测量泵腔室34使得该不规则缝隙s和测量泵腔室34连通，这将使得测量泵腔室34中的nox等特定气体进入至不规则缝隙s中，更甚者如该不规则缝隙s和外部连通（测量泵电极引线42和测量电极层4边缘间距很小，这种可能性很大），将直接引入外部气体进入测量泵腔室34中，无论何种情况都将对测量泵腔室34中的nox等特定气体成分产生变化最终极大影响测量结果和精度。而对于主泵电极引线23、辅助泵电极引线24周围的不规则缝隙s，一方面和前述测量泵电极引线42产生的不规则缝隙s类似，会使得进入主泵腔
室32、辅泵腔室33中的主泵电极引线23、辅助泵电极引线24周围产生不规则缝隙s，改变腔室内的nox等特定气体成分。但由于主泵腔室32、辅泵腔室33在工作时具有反馈调节nox等特定气体成分作用，不规则缝隙s带来的影响相当于测量泵腔室34来说小很多。另一方面根据图2c可知，主泵电极引线23、辅助泵电极引线24由于穿过测量泵腔室扩展区域35，测量泵腔室扩展区域35与测量电极层4边缘间距非常小，不规则缝隙s极有可能和测量泵腔室34连通，并有可能与此同时和外部空间连通，无论如何只要与测量泵腔室34连通，不规则缝隙s中的气体也将改变nox等特定气体成分，由此最终影响测量结果和精度。
4.通过专利检索，公开号为cn110741249a中国专利文献中，尝试利用包裹电极引线的引导端绝缘层来改善上述不规则缝隙带来的影响，但即便为电极引线包裹引导端绝缘层，不规则缝隙s依然会产生于引导端绝缘层外围，上述技术问题依然无法得到有效改善。
5.由此可知，各个电极引线的布置方式需要进行优化改进，避免因电极引线周围产生的不规则缝隙s影响测量结果和精度。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：提出一种氮氧传感器电极引线布置方法，将主泵电极引线、辅助泵电极引线以及测量泵电极引线铺设延伸路径避开测量泵腔室扩展区域，使得围绕主泵电极引线、辅助泵电极引线以及测量泵电极引线的不规则缝隙s不产生于测量泵腔室扩展区域。
7.进一步地，在测量电极层中设置测量泵电极过孔，令测量泵电极过孔一端垂直连接测量泵电极底部，另一端垂直连接测量泵电极引线，测量泵电极引线在不与测量泵腔室扩展区域的同一层中铺设。
8.进一步地，将测量电极层分为上下两层，测量泵电极过孔垂直向下延伸至上下两层之间，测量泵电极引线铺设于上下两层之间并从测量电极层的后侧立面引出经过并测量电极层的后侧立面与测量泵电极引脚连接。
9.进一步地，将测量电极层分为上下两层，测量泵电极过孔垂直向下延伸至上下两层之间，测量泵电极引线铺设于上下两层之间并通过贯穿测量电极层、腔室层、内电极层、外电极层的测量泵电极引线过孔与测量泵电极引脚连接。
10.进一步地，主泵电极和辅助泵电极分别通过垂直向上的主泵电极过孔和辅助泵电极过孔将主泵电极引线、辅助泵电极引线引至内电极层上表面，主泵电极引线、辅助泵电极引线在内电极层上表面延伸铺设。
11.进一步地，主泵电极引线、辅助泵电极引线均在内电极层下表面延伸铺设，其延伸铺设路径限制于测量泵腔室扩展区域往左面域。
12.进一步地，主泵电极引线、辅助泵电极引线分别直接从主泵电极和辅助泵电极延伸至内电极层前侧立面引出，期间不沿内电极层的左右方向延伸。
13.进一步地，主泵电极引线、辅助泵电极引线在内电极层2上表面延伸铺设并分别通过主泵电极引线过孔、辅助泵电极引线过孔分别与主泵电极引脚、辅助泵电极引脚连接。
14.进一步地，主泵电极引线、辅助泵电极引线在内电极层上表面延伸至内电极层前侧立面引出，内电极层前侧立面通过导电印刷层分别将主泵电极引线、辅助泵电极引线和主泵电极引脚和辅助泵电极引脚连接。
15.进一步地，主泵电极引线、辅助泵电极引线从内电极层前侧立面引出后沿内电极层前侧立面垂直向上延伸外电极层上表面后向右延伸直至和主泵电极引脚、辅助泵电极引脚连接。
16.本发明具有以下优点：改进后的测量泵电极引线铺设路径避开了测量泵腔室扩展区域，使得围绕测量泵电极引线产生的不规则缝隙不会与测量泵腔室连通，避免了对测量结果和精度的负面影响。
附图说明
17.图1：现有技术氮氧传感器的分层结构示意图；图2a：现有技术氮氧传感器的电极引线铺设路径示意图一；图2b：现有技术氮氧传感器的电极引线铺设路径示意图二；图2c：图2b的a向剖视图；图3：实施例一电极引线铺设路径示意图；图4：图3的a向剖视图；图5：实施例一电极引线铺设路径示意图；图6：实施例二电极引线铺设路径示意图；图7：实施例三电极引线铺设路径示意图；图8：实施例四电极引线铺设路径示意图；图9：实施例五电极引线铺设路径示意图；图10：实施例六电极引线铺设路径示意图；图11：实施例三、实施例六主泵电极引线、辅助泵电极引线铺设方式示意图。
具体实施方式
18.为了本领域普通技术人员能充分实施本发明内容，下面结合附图以及具体实施例来进一步阐述本发明内容。本说明书附图中的前、后、左、右方向性表述均对应于附图中的方向标注。
19.实施例一：如图3-图5所示，提供了一种采用过孔将测量泵电极引线42错层引出避开测量泵腔室扩展区域35的方法。
20.测量电极层4中在测量泵电极41底部垂直连接测量泵电极过孔71。测量泵电极过孔71应当垂直向下引出至测量电极层4中央位置，在测量泵电极过孔71远离测量泵电极41一端连接测量泵电极引线42，测量泵电极引线42在测量电极层4中间延伸，最终在测量电极层4的后侧立面引出。测量电极层4在现有技术中为单层结构，在本实施例中为了实现在该层中央铺设测量泵电极引线42，可将测量电极层4分为上下两层（4a，4b），在加工制造时将测量电极层4的上下两层（4a，4b）中间铺设测量泵电极引线42，为了保持传感器的整体厚度一致上下两层（4a，4b）的厚度之和即为测量电极层4的厚度。通过图5可知，测量泵电极过孔71一端垂直连接测量泵电极41，另一端和测量泵电极引线42连接，由此将测量泵电极引线42与测量泵腔室扩展区域35错层避开。由于测量泵电极41和测量泵电极过孔71之间的连接可保证密封性，即便错层后的测量泵电极引线42铺设过程中产生不规则缝隙s，但由于该不规则缝隙s因测量泵电极引线42铺设错层与测量泵腔室扩展区域35错层避开，对测量泵腔
室扩展区域35范围内不会产生不规则缝隙s，由此避免该不规则缝隙s和测量泵腔室34连通对测量结果和精度的负面影响。
21.将测量电极层4的上下两层（4a，4b）中间铺设测量泵电极引线42应当属较优的实施方式。一般地，基于将测量泵电极引线42错层避开测量泵腔室扩展区域35的目的，也可将测量泵电极引线42通过垂直向下过孔71引至参比电极层5的上表面，但由于参比电极层5的上表面存在参比电极51以及相关引线，因此需要对测量泵电极引线42和参比电极5及其引线进行间距控制避免干扰，给制造增加了难度。
22.对于测量电极层4中的测量泵电极41底部采用上述方法后，主泵腔室32、辅泵腔室33中的主泵电极引线23、辅助泵电极引线24也采用过孔错层方式避开测量泵腔室扩展区域35。具体是，主泵电极21和辅助泵电极22分别通过垂直向上的主泵电极过孔72和辅助泵电极过孔73将主泵电极引线23、辅助泵电极引线24引至内电极层2上表面。主泵电极引线23、辅助泵电极引线24在内电极层2上表面延伸至内电极层2前侧立面引出。对主泵腔室32、辅泵腔室33中的主泵电极引线23、辅助泵电极引线24也采用过孔错层方式即可避开测量泵腔室扩展区域35，也可避免主泵电极引线23、辅助泵电极引线24周围的不规则缝隙s和主泵腔室32、辅泵腔室33连通，进一步的降低了不规则缝隙对测量结果和精度的负面影响。
23.通过上述方法，将测量泵电极引线42从测量电极层4的后侧立面引出，主泵电极引线23、辅助泵电极引线24在内电极层2前侧立面引出。在测量电极层4的后侧立面通过导电印刷层将测量泵电极引线42和测量泵电极引脚13连接。内电极层2前侧立面通过导电印刷层分别将主泵电极引线23、辅助泵电极引线24和主泵电极引脚11和辅助泵电极引脚12连接。主泵电极引线23、辅助泵电极引线24和测量泵电极引线42不在同一侧立面，测量泵电极引线42的引出段单独铺设在测量电极层4的后侧立面，避免了电路干扰。
24.实施例二（如图3、图4、图6）：测量泵电极引线42的铺设方式和实施例一中相同，均采用过孔将测量泵电极引线42错层引出避开测量泵腔室扩展区域35，测量泵电极引线42在测量电极层4中间延伸，最终在测量电极层4的后侧立面引出。
25.和实施例一的不同之处在于，主泵电极引线23、辅助泵电极引线24的引出方式不一样。主泵电极引线23、辅助泵电极引线24铺设方式和实施例一致，主泵电极引线23、辅助泵电极引线24也采用过孔错层方式避开测量泵腔室扩展区域35。具体是，主泵电极21和辅助泵电极22分别通过垂直向上的主泵电极过孔72和辅助泵电极过孔73将主泵电极引线23、辅助泵电极引线24引至内电极层2上表面。主泵电极引线23、辅助泵电极引线24在内电极层2上表面往右延伸至主泵电极引脚11和辅助泵电极引脚12正下方，利用贯穿外电极层1的主泵电极引线过孔75将主泵电极引脚11和主泵电极引线23连接；辅助泵电极引线过孔76将辅助泵电极引线24和辅助泵电极引脚12。
26.实施例三（如图3、图11、图7）：和实施例二区别在于主泵电极引线23、辅助泵电极引线24的铺设方式不一样。
27.如本技术背景技术部分记载，主泵电极引线23、辅助泵电极引线24周围产生的不规则缝隙s即便和主泵腔室32、辅泵腔室33连通，但对于传感器整体测量精度的影响相对于不规则缝隙s与测量泵腔室34连通要小的多，因此本实施例仅考虑主泵电极引线23、辅助泵电极引线24并不错层铺设避开测量泵腔室扩展区域35，防止其周围的不规则缝隙s产生于测量泵腔室扩展区域35。
28.因此对于主泵电极引线23、辅助泵电极引线24铺设方式可采用较为简单的方式。可将主泵电极引线23、辅助泵电极引线24仍然铺设在当前内电极层2和腔室层3相邻面中，并不与测量泵腔室扩展区域35错层铺设。由于铺设路径需要避开测量泵腔室扩展区域35，主泵电极引线23、辅助泵电极引线24铺设路径可选择在测量泵腔室扩展区域35往左的面域中（如图11阴影部分）。
29.一种方式是将主泵电极引线23、辅助泵电极引线24直接分别从主泵电极21和辅助泵电极22延伸至内电极层2前侧立面引出，期间不沿内电极层2的左右方向延伸。显然，该铺设方式虽然较之实施例一的过孔引出方式简单，但也能完全避免主泵电极引线23、辅助泵电极引线24贯穿测量泵腔室扩展区域35，由此其周围的不规则缝隙s便不会与测量泵腔室扩展区域35连通。
30.在主泵电极引线23、辅助泵电极引线24延伸至内电极层2前侧立面后，均垂直向上延伸至外电极层1上表面并往右延伸最终和主泵电极引脚11、辅助泵电极引脚12连接。
31.实施例四（如图3、图4、图8）、实施例五（如图3、图4、图9）、实施例六（如图3、图11、图10）分别针对实施例二、实施例一、实施例三中的测量泵电极引线42的引出方式进行了改变，具体如下：测量泵电极引线42在测量电极层4中间延伸往右至测量泵电极引脚13的正下方，测量泵电极引线过孔74贯穿测量电极层4、腔室层3、内电极层2、外电极层1后连接测量泵电极引线42和测量泵电极引脚13。
32.显然，以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。