一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片的制作方法

技术特征：
1.一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，其特征在于，包括传导氧离子的固体电解质层和设置在传导氧离子固体电解质层底部的绝缘层，绝缘层由氧化铝制成，所述传导氧离子的固体电解质层上设有测试腔，所述测试腔上设有进气通道，测试腔内设有电极，两个临近的所述测试腔之间设有扩散障，所述传导氧离子固体电解质层与所述绝缘层之间还设有参考气体通道层。2.根据权利要求1所述的一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，其特征在于，所述传导氧离子的固体电解质层为陶瓷片状体，所述能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片的制作方法为：步骤一：将氧化锆和氧化铝混合物混合搅拌制成流延浆料，采用流延成型方式制成流延陶瓷生坯片；步骤二：采用点涂方式将进气通道设置在步骤一中的流延陶瓷生坯片上，采用丝印加工方式，将电极﹑测试腔﹑扩散障﹑参比电极通道层印刷在步骤一中的流延陶瓷生坯上；步骤三：采用等静压层压方式，将印刷有电极﹑测试腔﹑扩散障进气通道的步骤一中的流延陶瓷生坯﹑以及其它不同的流延陶瓷生坯片﹑参比电极通道层以及绝缘层，这些片层叠压在一起；步骤四：将已制成的叠压在一起后的流延陶瓷生坯，烧结成型，制成呈层状结构的能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片。3.根据权利要求2所述的一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，其特征在于，所述流延浆料的组成按照重量份为：粘结剂pvb聚乙烯醇缩丁醛为10份，增塑剂为10份，陶瓷粉末为60份，乙醇和甲苯的混合溶剂20份，其中每份的重量单位能够为千克或克，将所述流延浆料组成的物质采用砂磨机连续砂磨48小时，加入有机硅消泡剂1份，采用砂磨机连续砂磨20分钟，制成流延浆料，所述增塑剂为环氧大豆油﹑脂肪酸甲脂中的一种或两种的混合物，增塑剂由郑州宝泰纳米材料有限公司生产，所述陶瓷粉末为氧化锆和氧化铝粉末的混合物，陶瓷粉末由法国圣戈班集团生产，所述pvb聚乙烯醇缩丁醛由天元航材(营口)科技股份有限公司生产，所述乙醇和甲苯混合溶剂两者的体积比为2:1，乙醇和甲苯混合溶剂由济南三恩化工有限公司生产，所述有机硅消泡剂由山东仕源化工科技有限公司生产。4.根据权利要求2所述的一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，其特征在于，所述步骤四中的烧结成型的烧结温度为1365℃
±
10℃，烧结时间为1.5小时。5.根据权利要求2所述的一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，其特征在于，所述进气通道﹑扩散障﹑参考气体通道层由多孔材料制成，所述多孔材料的组成按照重量份为：氧化锆粉末为80份，氧化铝粉末为10份，石墨造孔剂为10份，粘结剂pvb聚乙烯醇缩丁醛为10份，其中每份的重量单位能够为千克或克，使用三辊研磨机连续研磨2小时后制成多孔材料浆料，采用丝印加工方式，将进气通道﹑扩散障﹑参考气体通道层印刷在对应的流延陶瓷生坯上，所述氧化锆粉末由法国圣戈班集团生产，所述石墨造孔剂由青岛富润达石墨有限公司生产，所述pvb聚乙烯醇缩丁醛由天元航材(营口)科技股份有限公司生产。6.根据权利要求1所述的一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，其特征在于，所
述测试腔的厚度为0.1～0.3毫米。7.根据权利要求1所述的一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，其特征在于，所述传导氧离子的固体电解质层从上到下依次有第一固体电解质层﹑第二固体电解质层﹑第三固体电解质层﹑第四固体电解质层﹑第五固体电解质层，第五固体电解质层底部设有绝缘层，所述第一固体电解质层上设有进气通道，所述第二固体电解质层上从左到有依次设有测试腔一﹑测试腔二﹑测试腔三，测试腔一与测试腔二之间设有扩散障一，测试腔二与测试腔三之间设有扩散障二，所述测试腔一上设有第一电极，测试腔二的上下区域分别设有两个第二电极，测试腔三的上下区域分别设有两个第三电极，两个第三电极为测量电极，所述进气通道位于第二固体电解质层中测试腔一的第一电极的上面，所述第四固体电解质层上设有参考气体通道层，参考气体通道层内设有第四电极，第四电极为参比电极，所述绝缘层内设有电阻加热器电极。8.根据权利要求7所述的一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，其特征在于，所述进气通道上顶部有开口区，待检测的混合气体能通过开口区和进气通道，进入到测试腔一内，所述测试腔一上的第一电极能与参比电极形成电化学第一泵电池单元，通过电化学第一泵电池单元能在测试腔一内设定恒定氧分压，该恒定氧分压小于待检测的混合气体的氧分压，所述测试腔二上下区域的两个第二电极能与参比电极形成电化学第二泵电池单元，两个第二电极都位于进入测试腔一内待检测的混合气体扩散方向的下游，所述电化学第一泵电池单元和电化学第二泵电池单元能够在限定的泵电流范围内运行，通过限定电化学第一泵电池单元和电化学第二泵电池单元的泵电流对应的电势数值，能够确保待检测的混合气体中硫化氢在测试腔一和测试腔二内全部被完全氧化为二氧化硫，所述测试腔三的上下区域的两个第三电极能与参比电极形成电化学第三泵电池单元，两个第三电极为测量电极，两个第三电极都位于进入测试腔二内待检测的混合气体扩散方向的下游。9.根据权利要求8所述的一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，其特征在于，所述第一电极﹑第二电极﹑测量电极和参比电极都采用丝印加工方式，将电极浆料分别印刷在第二固体电解质层和第四固体电解质层上，所述第一电极﹑第二电极﹑测量电极和参比电极的电极浆料组成按照重量份为：重金属铂粉末为50份，氧化锆粉末为10份，松油醇为30份，乙基纤维素为10份，有机硅消泡剂1份，其中每份的重量单位能够为千克或克，使用三辊研磨机连续研磨2小时，制成均一的电极浆料，制成均一的电极浆料，采用丝印加工方式，将第一电极﹑第二电极﹑测量电极和参比电极浆料印刷在对应的流延陶瓷生坯上，所述电阻加热器电极的电极浆料组成按照重量份为：重金属铂粉末为57份，玻璃粉粘结剂为3份，氧化铝粉末为10份，松油醇为20份，粘结剂pvb聚乙烯醇缩丁醛为10份，有机硅
消泡剂1份，其中每份的重量单位能够为千克或克，使用三辊研磨机连续研磨2小时，制成均一的电极浆料，采用丝印加工方式，将电阻加热器电极浆料印刷在对应的流延陶瓷生坯上，所述氧化锆粉末和氧化铝粉末都由法国圣戈班集团生产，重金属铂粉末由贵研铂业股份有限公司生产，玻璃粉粘结剂由佛山市玻晶材料有限公司生产，松油醇由江西鑫森天然植物油有限公司生产。

技术总结
本发明公开一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，包括传导氧离子的固体电解质层和设置在传导氧离子固体电解质层下部的绝缘层，绝缘层由氧化铝制成，传导氧离子的固体电解质层上设有测试腔，测试腔上设有进气通道，测试腔内设有电极，两个临近的测试腔之间设有扩散障，传导氧离子固体电解质层与绝缘层之间还设有参考气体通道层。本发明解决了原利用半导体氧化物检测硫化氢，检测数据与实际偏差较大，整体测量准确性差的问题，实现了采用固体电解质传感器芯片利用泵电流，能够同时检测二氧化硫及硫化氢，整体使用方便安全，能在高温下使用，检测灵敏性好。检测灵敏性好。检测灵敏性好。


技术研发人员：李敏 徐斌 胡延超
受保护的技术使用者：浙江新瓷智能科技股份有限公司
技术研发日：2022.08.01
技术公布日：2022/11/11