我国平板式汽车氧传感器专利技术综述

周程丽　周庆成　余玲

摘 要 平板式汽车氧传感器具有成本低、响应快、灵敏度高、工作温度低等优点，已成为汽车传感器的发展方向。本文利用中国专利检索系统，检索了我国平板式汽车氧传感器的相关技术领域的专利申请，提出相应的建议，为进一步研究我国平板式汽车氧传感器相关技术提供参考资料。

关键词 平板式汽车氧传感器 专利技术 专利分析

中图分类号：TQ174.1 文献标识码：A

0引言

随着汽车工业的发展，大量的汽车在给生活带来便利的同时也带来了许多的负面影响，这些影响中最突出的问题就是汽车的排气污染。汽车氧传感器对于提高燃烧效率、降低污染排放量和三元催化起着重要的作用。汽车使用时必须安装氧传感器控制的电子喷射系统才能达到环保要求。

目前汽车氧传感器主要有管式和平板式两种类型，由于传统的套管式氧传感器的电解质较厚，响应时间相对较长，工作温度相对较高。平板式氧传感器由于具有响应时间快、尺寸小、成本低、性能可靠等优点，而成为汽车尾气控制的主流产品。我国对汽车氧传感器的研究较晚，且氧传感器的技术含量很高，当前国内在此方面的研究开发较为薄弱，与国外有着很大的差距，但随着我国汽车工业的发展和汽车尾气对环境污染的加剧，汽车氧传感的研究已引起大家的重视。自1992年以来，我国相关的企业及高校院所对平板式汽车氧传感器进行了研究，并申请了相关的专利技术。

1典型专利技术分析

（1）目前，我国市场上平板式汽车氧传感器产品按工作原理可分为浓差电压型、极限电流型、双电池宽范围型氧传感器。我国涉及的相关专利技术都是以上述平板式汽车氧传感器为基础所进行的改进。

中国电子科技集团公司第四十九研究所申请的CN102103118A提供了一种一体式分压型氧传感器的制造方法。它是采用高温陶瓷共烧工艺技术将加热器、测温器、浓差池、泵池、气体通道、气密工作腔室依次叠层，热压制成一体，一次共烧制成具有一体式加热和测量功能的分压型氧气传感器。所述的加热器是在部分稳定的ZrO2流延膜片印刷Pt电极图形。测温器是在部分稳定的ZrO2流延膜片印刷Pt电阻图形。泵池和浓差池是在ZrO2膜片上印刷多孔Pt电极，并在两池之间构成气密工作腔室组成氧敏感芯体。

宁波大学申请的公开号为CN101936942A的专利中提供了一种极限电流型氧传感器，包括电解质层、致密扩散障层、正集电极层和负集电极层，正集电极层设置在电解质层下表面，特点是电解质层和致密扩散障层为同一种材料，均为氧化锆基陶瓷或氧化铈基陶瓷，负集电极层设置在电解质层和致密扩散障层之间，用于分隔电解质层和致密扩散障层，致密扩散障层上表面设置有等电位电极层，等电位电极层和负集电极层由一条导线相连接。

苏州禾苏传感器科技有限公司申请的公开号为CN103293208A的专利中提供了一种片式宽域氧传感器及其制作方法，它包括从上自下依次叠放的第一氧化锆固体电解质基片、第二氧化锆固体电解质基片和氧化锆基板，其中，第二氧化锆固体电解质基片中设置有通过尾气扩散通道与尾气进口连通的测试腔和参比腔，参比腔内填充有氧化铝浆料，第一氧化锆固体电解质基片的下表面安装有泵电池内电极、测量电极以及参比内电极，第一氧化锆固体电解质基片的上表面安装有泵电池外电极和参比外电极。

（2）平板式氧传感器的结构形式包括片状、薄膜及厚膜，目前产品普遍采用技术成熟的片状和厚膜结构，薄膜型氧传感器由于响应快、灵敏度高、特性好、工作温度低将成为未来发展趋势。

西藏瑞阳科技发展有限公司申请的公开号为CN102140953A的专利中提供了一种片状氧传感器芯片的制造方法，包括如下步骤：在氧化锆粉末中加入松油醇、石蜡混合形成固体状态的氧化锆混合料；再将固体状态的氧化锆混合料压制成薄片状氧化锆胚体；将氧化锆胚体切割成所需要的片状氧化锆基体，自然冷却成型；在冷却后的氧化锆基体两侧分别均匀涂制加热棒用铂浆层和机体外电极用铂浆层，再压制成整体的片状基体；将片状基体放入氧化锆粉末混合料中形成所需的毛坯，自然冷却后去除电极部分处的氧化锆粉末；再将毛坯脱脂、烧结成型氧传感器芯片。

丰田自动车株式会社申请的公开号为CN101091112A的专利中提供了一种氧敏传感器的制备方法，其步骤为：

①利用三氯化钛以及掺杂一定比例五氯化铌、五氯化钽为源物质；

②采用溶胶-凝胶方法，添加过氧化氢强氧化剂和DBS表面包覆剂，在50℃～70℃水浴下搅拌直至形成凝胶，保温3～5小时；

③用松油醇调制以上纳米粉体，均匀涂抹在附有刷式电极瓷管上；

④将它置于马弗炉中，在380℃～450℃下1小时烧结之后，制备了TiO2基掺杂五氯化铌、五氯化钽纳米粉体，附上加热丝制成厚膜型气敏元件，电加热老化10天。

（3）目前，国内外氧传感器生产厂家成型工艺主要采用流延成型的方法或流延成型和丝网印刷相结合的方法。

苏州工业园区福特斯汽车电子有限公司申请的公开号为CN103822952A的专利申请中提供了一种宽域型氧传感器片芯及其制造方法。其片芯依次由多孔陶瓷保护层、泵电池上电极、泵电池介质层、泵电池参考电极、参考电池介质层、参考电池电极层、参考气室层、梯度连接层、上基板层、加热电路层和下基板层依次相叠构成；梯度连接层采用梯度复合材料过渡技术，有效地解决了异质材料间的结合问题；泵电池介质层上有一扩散孔及上下相对应的环形电极；参考电池介质层上有一扩散小腔，扩散小腔内采用多孔陶瓷填料支撑技术，确保了腔体的形成和信号的灵敏度；各层采用流延成型和丝网印刷相结合方式，依次定位、叠压和切割，制成氧传感器片芯胚体，烧结制成致密的氧传感器片芯。

2结语

目前，我国平板式汽车氧传感器专利技术正处于发展的初期，平板式汽车氧传感器仍需要依赖大量的进口或进口组装，未来我国平板式汽车氧传感器的专利技术需要大力发展，该专利技术将有很大的发展空间和潜力。