一种泵单元独立设计的氮氧传感器芯片的制作方法

1.本发明涉及氮氧传感器技术领域，尤其涉及一种泵单元独立设计的氮氧传感器芯片。


背景技术：

2.氮氧传感器的研发主要是为了解决no
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(包括no、no2)的排放问题，能够实现准确、快速地测定no
x
含量，从而满足大气质量检测和环境保护的要求。该产品目前主要用在中重型柴油汽车后处理系统和工业烟道系统，以实现对no
x
的精确测量和控制。
3.传统的氮氧传感器芯片如图1所示，传统的氮氧传感器在由多层氧化锆基片叠合而成的传统基板110基础上形成。传统基板110上开设有传统开口112、传统第一腔室114、传统第二腔室116以及传统参比气体通道118。传统基板 110外部设置有传统外电极122，传统第一腔室114内设置有传统第一内电极 124，传统第二腔室116内设置有传统第二内电极126和传统第三内电极128。其中，传统外电极122、传统第一内电极124以及部分基片构成传统主氧泵，传统外电极122、传统第二内电极126以及部分基片构成传统辅助氧泵，传统外电极122、传统第三电极128以及部分基片构成传统测量氧泵。当氮氧化物从传统开口112进入到传统第一腔室114内部后，传统主氧泵泵走部分氧气，剩余气体进入到传统第二腔室116内后，传统辅助氧泵进一步泵走氧气，使得一氧化氮在传统第三电极128的表面还原为氧气和氮气，传统测量氧泵通过测量分解出来的氧气浓度即可获得从传统开口112进入的气体中氮氧化物浓度。
4.这种传统的结构，氧泵之间的氧化锆是互相连通的，在面临氧浓度剧烈变化时，就会导致氧信号和氮氧信号之间的互相干扰，进而导致某些工况下的氮氧浓度测试不准，由此需要进行改进。


技术实现要素：

5.本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题之一。
6.本技术提供了一种泵单元独立设计的氮氧传感器芯片，包括基板，其特征在于，所述基板由多层氧化铝基体和多层氧化锆基体依次堆叠复合而成。
7.优选为：多层氧化铝基体包括氧化铝基体一、氧化铝基体二、氧化铝基体三和氧化铝基体四，多层氧化锆基体包括氧化锆基体一、氧化锆基体二、氧化锆基体三。
8.优选为：所述基板从上而下依次由氧化铝基体一、氧化锆基体一、氧化铝基体二、氧化锆基体二、氧化铝基体三、氧化锆基体三和氧化铝基体四。
9.优选为：所述氧化铝基体一、氧化锆基体一、氧化铝基体二上开设由上而下的进气孔，所述氧化铝基体二上开设有反应空腔一，所述反应空腔一内设置有内氧电极一和对比电极，所述反应空腔一一侧与进气孔连通，另一侧开设有反应空腔二，所述反应空腔二穿过氧化锆基体二并形成在氧化铝基体三中，所述反应空腔二中设置有活化电极，所述氧化铝基体四上且位于反应空腔二下方设置有排氧空腔，所述排氧空腔中设置有内氧电极二，所
述氧化铝基体三上且位于反应空腔一下方设置有参比空腔一，所述参比空腔一中设置有参比电极，所述氧化铝基体一上开设有凹槽，所述凹槽中设置有外电极。
10.优选为：所述反应空腔一的一侧通过扩散层一与进气孔连通。
11.优选为：所述氧化铝基体四中设置有加热电极。
12.优选为：还包括设置在凹槽中用于覆盖保护外电极的保护层。
13.优选为：所述外电极、内氧电极一和氧化锆基体一组成一个氧泵把反应空腔一里面的氧气泵到反应空腔一外。
14.优选为：剩余的气体通过扩散层二进入到反应空腔二，到达活化电极的表面，活化电极为铂铑电极，可以将一氧化氮转化为氮气和氧气，通过活化电极、内氧电极二和氧化锆基体三组成第二个氧泵，把分解出来的氧气泵到排氧空腔。
15.采用上述的一种泵单元独立设计的氮氧传感器芯片，将氮氧传感器的泵氧单元互相独立开来，可以提高产品的精度，尤其是氧含量在剧烈变化时对氮氧含量测定的影响减小，并且大大缩短了芯片尺寸，在提高性能的情况下，又降低了成本。
16.本发明的有益效果将在实施例中详细阐述，从而使得有益效果更加明显。
附图说明
17.图1为传统氮氧传感器芯片头部剖面结构示意图。
18.图2为泵单元独立设计的氮氧传感器芯片头部剖面结构示意图。
19.图3为八线氮氧传感器芯片接线结构示意图。
20.图4为六线氮氧传感器芯片接线结构示意图。
21.图5为八个引脚的氮氧传感器芯片正反面俯视图结构示意图。
22.图6为六个引脚的氮氧传感器芯片正反面俯视图结构示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.本技术的说明书和权利要求书中的术语
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第一
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、
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第二
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等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且
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第一
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、
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第二
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等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中
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和/或
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表示所连接对象的至少其中之一，字符
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/
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，一般表示前后关联对象是一种
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或
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的关系。
25.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例进行详细地说明。
26.实施例1：
27.如图2所示，一种泵单元独立设计的氮氧传感器芯片，包括基板，在本发明具体实施例中，所述基板由多层氧化铝基体和多层氧化锆基体依次堆叠复合而成，多层氧化铝基体包括氧化铝基体一16、氧化铝基体二18、氧化铝基体三20和氧化铝基体四22，多层氧化锆
基体包括氧化锆基体一17、氧化锆基体二19、氧化锆基体三21，所述基板从上而下依次由氧化铝基体一16、氧化锆基体一17、氧化铝基体二18、氧化锆基体二19、氧化铝基体三20、氧化锆基体三21和氧化铝基体四22。
28.与传统的氮氧传感器芯片不同的地方在于每一层氧化锆之间都间隔了氧化铝，如图2所示基板从上而下依次由氧化铝基体一16、氧化锆基体一17、氧化铝基体二18、氧化锆基体二19、氧化铝基体三20、氧化锆基体三21和氧化铝基体四22，这样保证每一个氧泵电极之间的氧化锆电解质都是独立的，互相之间不会有干扰。
29.在本发明具体实施例中，所述氧化铝基体一16、氧化锆基体一17、氧化铝基体二18上开设由上而下的进气孔2，所述氧化铝基体二18上开设有反应空腔一6，所述反应空腔一6内设置有内氧电极一5和对比电极7，所述反应空腔一6一侧与进气孔2连通，另一侧开设有反应空腔二11，所述反应空腔二 11穿过氧化锆基体二19并形成在氧化铝基体三20中，所述反应空腔二11中设置有活化电极12，所述氧化铝基体四22上且位于反应空腔二11下方设置有排氧空腔14，所述排氧空腔14中设置有内氧电极二13，所述氧化铝基体三20 上且位于反应空腔一6下方设置有参比空腔一10，所述参比空腔一10中设置有参比电极9，所述氧化铝基体一16上开设有凹槽，所述凹槽中设置有外电极 3，所述反应空腔一6的一侧通过扩散层一4与进气孔2连通，所述氧化铝基体四22中设置有加热电极15，还包括设置在凹槽中用于覆盖保护外电极3的保护层1。
30.具体工作原理为：尾气通过进气孔2，然后通过扩散层一4进入到反应空腔一6内，外电极3、内氧电极一5和氧化锆基体一17组成一个氧泵把反应空腔一6里面的氧气泵到空腔外，泵电流ip1与氧气浓度呈线性对应关系，以控制对比电极7和参比电极9之间的电压为450mv(氧浓度为0)为目标值，剩余的气体通过扩散层二8进入到反应空腔二11，到达活化电极12的表面，活化电极12为铂铑电极，可以将一氧化氮转化为氮气和氧气，通过活化电极12、内氧电极二13和氧化锆基体三21组成第二个氧泵，把分解出来的氧气泵到排氧空腔14，泵电流ip2与氮氧化物的浓度呈线性对应关系。
31.实施例2：
32.除了包括前述实施例的结构特征，在本发明具体实施例中，氮氧传感器芯片可以设计成八个引脚的结构，如图3所示；也可以设计成六个引脚的结构，如图4所示。
33.可以根据ecu的信号处理的情况，将共同的可以接地的电极连接成一个引脚电极引出，将图1中内氧电极一5、对比电极7、和活化电极12可在芯片的尾部连接成一个引脚电极引出，这种设计，氮氧传感器从外观上看只有6条线，但实际是8个电极。两种芯片正反面俯视图，如图5和图6所示。
34.需要说明的是，在本文中，术语
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包括
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、
″
包含
″
或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句
″
包括一个......
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限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本技术实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描
述的特征可在其他示例中被组合。
35.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。