我國平板式汽車氧傳感器專利技術綜述

周程麗　周慶成　余玲

摘 要 平板式汽車氧傳感器具有成本低、響應快、靈敏度高、工作溫度低等優點，已成為汽車傳感器的發展方向。本文利用中國專利檢索系統，檢索了我國平板式汽車氧傳感器的相關技術領域的專利申請，提出相應的建議，為進一步研究我國平板式汽車氧傳感器相關技術提供參考資料。

關鍵詞 平板式汽車氧傳感器 專利技術 專利分析

中圖分類號：TQ174.1 文獻標識碼：A

0引言

隨著汽車工業的發展，大量的汽車在給生活帶來便利的同時也帶來了許多的負面影響，這些影響中最突出的問題就是汽車的排氣污染。汽車氧傳感器對于提高燃燒效率、降低污染排放量和三元催化起著重要的作用。汽車使用時必須安裝氧傳感器控制的電子噴射系統才能達到環保要求。

目前汽車氧傳感器主要有管式和平板式兩種類型，由于傳統的套管式氧傳感器的電解質較厚，響應時間相對較長，工作溫度相對較高。平板式氧傳感器由于具有響應時間快、尺寸小、成本低、性能可靠等優點，而成為汽車尾氣控制的主流產品。我國對汽車氧傳感器的研究較晚，且氧傳感器的技術含量很高，當前國內在此方面的研究開發較為薄弱，與國外有著很大的差距，但隨著我國汽車工業的發展和汽車尾氣對環境污染的加劇，汽車氧傳感的研究已引起大家的重視。自1992年以來，我國相關的企業及高校院所對平板式汽車氧傳感器進行了研究，并申請了相關的專利技術。

1典型專利技術分析

（1）目前，我國市場上平板式汽車氧傳感器產品按工作原理可分為濃差電壓型、極限電流型、雙電池寬范圍型氧傳感器。我國涉及的相關專利技術都是以上述平板式汽車氧傳感器為基礎所進行的改進。

中國電子科技集團公司第四十九研究所申請的CN102103118A提供了一種一體式分壓型氧傳感器的制造方法。它是采用高溫陶瓷共燒工藝技術將加熱器、測溫器、濃差池、泵池、氣體通道、氣密工作腔室依次疊層，熱壓制成一體，一次共燒制成具有一體式加熱和測量功能的分壓型氧氣傳感器。所述的加熱器是在部分穩定的ZrO2流延膜片印刷Pt電極圖形。測溫器是在部分穩定的ZrO2流延膜片印刷Pt電阻圖形。泵池和濃差池是在ZrO2膜片上印刷多孔Pt電極，并在兩池之間構成氣密工作腔室組成氧敏感芯體。

寧波大學申請的公開號為CN101936942A的專利中提供了一種極限電流型氧傳感器，包括電解質層、致密擴散障層、正集電極層和負集電極層，正集電極層設置在電解質層下表面，特點是電解質層和致密擴散障層為同一種材料，均為氧化鋯基陶瓷或氧化鈰基陶瓷，負集電極層設置在電解質層和致密擴散障層之間，用于分隔電解質層和致密擴散障層，致密擴散障層上表面設置有等電位電極層，等電位電極層和負集電極層由一條導線相連接。

蘇州禾蘇傳感器科技有限公司申請的公開號為CN103293208A的專利中提供了一種片式寬域氧傳感器及其制作方法，它包括從上自下依次疊放的第一氧化鋯固體電解質基片、第二氧化鋯固體電解質基片和氧化鋯基板，其中，第二氧化鋯固體電解質基片中設置有通過尾氣擴散通道與尾氣進口連通的測試腔和參比腔，參比腔內填充有氧化鋁漿料，第一氧化鋯固體電解質基片的下表面安裝有泵電池內電極、測量電極以及參比內電極，第一氧化鋯固體電解質基片的上表面安裝有泵電池外電極和參比外電極。

（2）平板式氧傳感器的結構形式包括片狀、薄膜及厚膜，目前產品普遍采用技術成熟的片狀和厚膜結構，薄膜型氧傳感器由于響應快、靈敏度高、特性好、工作溫度低將成為未來發展趨勢。

西藏瑞陽科技發展有限公司申請的公開號為CN102140953A的專利中提供了一種片狀氧傳感器芯片的制造方法，包括如下步驟：在氧化鋯粉末中加入松油醇、石蠟混合形成固體狀態的氧化鋯混合料；再將固體狀態的氧化鋯混合料壓制成薄片狀氧化鋯胚體；將氧化鋯胚體切割成所需要的片狀氧化鋯基體，自然冷卻成型；在冷卻后的氧化鋯基體兩側分別均勻涂制加熱棒用鉑漿層和機體外電極用鉑漿層，再壓制成整體的片狀基體；將片狀基體放入氧化鋯粉末混合料中形成所需的毛坯，自然冷卻后去除電極部分處的氧化鋯粉末；再將毛坯脫脂、燒結成型氧傳感器芯片。

豐田自動車株式會社申請的公開號為CN101091112A的專利中提供了一種氧敏傳感器的制備方法，其步驟為：

①利用三氯化鈦以及摻雜一定比例五氯化鈮、五氯化鉭為源物質；

②采用溶膠-凝膠方法，添加過氧化氫強氧化劑和DBS表面包覆劑，在50℃～70℃水浴下攪拌直至形成凝膠，保溫3～5小時；

③用松油醇調制以上納米粉體，均勻涂抹在附有刷式電極瓷管上；

④將它置于馬弗爐中，在380℃～450℃下1小時燒結之后，制備了TiO2基摻雜五氯化鈮、五氯化鉭納米粉體，附上加熱絲制成厚膜型氣敏元件，電加熱老化10天。

（3）目前，國內外氧傳感器生產廠家成型工藝主要采用流延成型的方法或流延成型和絲網印刷相結合的方法。

蘇州工業園區福特斯汽車電子有限公司申請的公開號為CN103822952A的專利申請中提供了一種寬域型氧傳感器片芯及其制造方法。其片芯依次由多孔陶瓷保護層、泵電池上電極、泵電池介質層、泵電池參考電極、參考電池介質層、參考電池電極層、參考氣室層、梯度連接層、上基板層、加熱電路層和下基板層依次相疊構成；梯度連接層采用梯度復合材料過渡技術，有效地解決了異質材料間的結合問題；泵電池介質層上有一擴散孔及上下相對應的環形電極；參考電池介質層上有一擴散小腔，擴散小腔內采用多孔陶瓷填料支撐技術，確保了腔體的形成和信號的靈敏度；各層采用流延成型和絲網印刷相結合方式，依次定位、疊壓和切割，制成氧傳感器片芯胚體，燒結制成致密的氧傳感器片芯。

2結語

目前，我國平板式汽車氧傳感器專利技術正處于發展的初期，平板式汽車氧傳感器仍需要依賴大量的進口或進口組裝，未來我國平板式汽車氧傳感器的專利技術需要大力發展，該專利技術將有很大的發展空間和潛力。