内腔室结构对氧气传感器的性能影响研究.pdf

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1、2010年第29卷第10期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)9p≯))研究与探讨、P内腔室结构对氧气传感器的性能影响研究程迎国，周明军，郝玉芳，朱保峰，刘智敏(中国电子科技集团公司第四十九研究所，黑龙江哈尔滨150001)摘要：介绍了一种制作陶瓷内腔室的工艺方法，该方法可以应用于制作氧化锆氧气传感器内部的气体腔室，包含极限电流氧气传感器、分压型氧气传感器等，并可以对腔室体积自由控制，屏弃了传统方法利用玻璃封接来实现的工艺步骤。以极限电流氧气传感器为例，研究了内腔室结构对传感器的性能影响，对提高氧气传感器

2、的响应时问和可靠性具有指导意义。关键词：氧气传感器；极限电流；气体内腔室中图分类号：TP212．2文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)10-0009-021KneSearC■n0ni-nfl一uence0t●●l■nnercn一am■Derstruct·ur．e一0．n一function0foxygensensorCHENGYing-guo，ZHOUMing-jun，HAOYu—fang，ZHUBao-feng，LIUZhi—minfThe49thResearchInstituteofChinaElectronicsTechnologyGr

3、oupCorporation，Harbin150001，China)Abstract：Aspecialtechnologywhichwasusedtomakeceramicinnerchamberofzirconiaoxygensensorsuchaslimitingcurrenttypeoxygensensorandpa~ialpressuretypeoxygensensorwasstudied．Thistechnologycouldcontrolthevolumeofchamberfreely．Itabandonedtraditionalglasssea

4、lingprocess．Theefectofinnerchamberstructureonpropertyoflimitingcurenttypeofoxygensensorwasalsodiscussed．Generallyspeaking，thetechnologywasveryimpoflanttoimprovetheresponsetimeandreliabilityoflimitingcurrenttypeofoxygensensor．Keywords：oxygensensor；limitingcurrent；gasinnerchamber0引言形

5、成一个多孔状态，并且，这种多孔状态具有一定的支撑强氧化锆氧气传感器包括极限电流氧气传感器“、分度不会塌陷，利用这个多孔状态将腔室内的有机膜片氧化压型氧气传感器J、汽车氧气传感器等。该类氧气传感挥发出来，当温度达到烧成温度时，陶瓷孔闭合，形成具有器的特点是环境适应性强，可以满足许多苛刻场合的使用内部空腔的致密陶瓷结构。要求，并具有较长的使用寿命，但由于工艺复杂、造价高等支撑膜片支撑膜挥发内腔室因素，制约了其更广泛的应用。利用陶瓷共烧结技术制作审一_一审陶瓷生态膜片多孔陶瓷致密陶瓷的氧化锆氧气传感器，无需玻璃封接工艺，就能实现良好的(a)层压(b)脱脂(c)烧结

6、性能，提高了产品的可靠性，并易于实现商业化批量生产。(a)laminating(b)burnout(c)sintering根据氧化锆氧气传感器的工作原理，作为共烧结一体式的图1陶瓷内腔室的形成机理传感器结构，首先要解决的是传感器内部的气体腔室形成Fig1Formationmechanismofceramicinnerchamber，工艺。本文以极限电流氧气传感器为例，利用一种新颖的2样品制作工艺技术来实现陶瓷内腔室的制作，并验证了腔室体积对制作共烧结极限电流氧气传感器，设计传感器的腔室极限电流氧气传感器的性能影响，为研制高可靠快响应的面积为3mm×2．5mm

7、，腔室间隙为90，50，10m。极限电流氧气传感器提供理论依据。本实验支撑膜片选用一种特殊的有机材料(S材料)通1陶瓷内腔室的形成机理过流延工艺或丝网印刷形成。首先，利用s材料，通过流延如图l所示，陶瓷内腔室的形成是由于陶瓷流延生瓷工艺制作125m和65m的流延膜片，作为共烧结极限电膜片在高温烧结之前，会有一个脱脂过程，当脱脂结束时会流氧气传感器的支撑膜，制作A组和B组氧气传感器。然收稿日期：2010-06-02l0传感器与微系统第29卷后，利用S材料，通过丝网印刷工艺，印刷到氧化锆生瓷膜传感器，测试在空气下的通电输出过冲状态，如图4。片上，印刷厚度约30m

8、，作为极限电流氧气传感器的支撑《膜，制作C组氧气传感