CN108956699B - 一种nox传感器陶瓷芯片用绝缘膜带及绝缘层制备工艺 - Google Patents
一种nox传感器陶瓷芯片用绝缘膜带及绝缘层制备工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108956699B CN108956699B CN201810653801.6A CN201810653801A CN108956699B CN 108956699 B CN108956699 B CN 108956699B CN 201810653801 A CN201810653801 A CN 201810653801A CN 108956699 B CN108956699 B CN 108956699B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ysz
- insulating film
- film
- percent
- sio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 33
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 77
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 11
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 30
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 28
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 22
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 15
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 15
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 9
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 5
- 229910017970 MgO-SiO2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 claims description 2
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 10
- 229910003158 γ-Al2O3 Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 3
- 235000015895 biscuits Nutrition 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- BAECOWNUKCLBPZ-HIUWNOOHSA-N Triolein Natural products O([C@H](OCC(=O)CCCCCCC/C=C\CCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCC/C=C\CCCCCCCC)C(=O)CCCCCCC/C=C\CCCCCCCC BAECOWNUKCLBPZ-HIUWNOOHSA-N 0.000 description 2
- PHYFQTYBJUILEZ-UHFFFAOYSA-N Trioleoylglycerol Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCCC=CCCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCCC=CCCCCCCCC PHYFQTYBJUILEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- PHYFQTYBJUILEZ-IUPFWZBJSA-N triolein Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC PHYFQTYBJUILEZ-IUPFWZBJSA-N 0.000 description 2
- 229940117972 triolein Drugs 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
- C04B2235/322—Transition aluminas, e.g. delta or gamma aluminas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
- C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/36—Glass starting materials for making ceramics, e.g. silica glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
- C04B2235/6025—Tape casting, e.g. with a doctor blade
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/606—Drying
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种NOX传感器陶瓷芯片用绝缘膜带及绝缘层制备工艺，该绝缘膜带经流延成型工艺制备，所用流延浆料的质量百分比组成为：10％～16％5Y添加物、1.5％～3％玻璃粉体、3％～6％高分子粘合剂、0.2％～0.5％分散剂、1.5％～3％增塑剂、20％～35％有机溶剂、25％～45％α‑Al2O3，其余为γ‑Al2O3，其中5Y添加物为Y2O3和ZrO2摩尔比4:96～6:94的混合物。本发明绝缘膜带由于添加了5Y添加物且绝缘层采用YSZ补偿膜带进行高度补偿，使其与NOX传感器YSZ基体结合程度更加紧密，并具有较匹配的收缩一致性。该绝缘膜带通过特殊的叠压方式使用于加热器电极的上下表面，通过对NOX传感器陶瓷芯片素坯高温烧结，所制备的NOX传感器陶瓷芯片绝缘性能良好。
Description
技术领域
本发明属于NOX传感器技术领域，具体涉及一种NOX传感器陶瓷芯片用绝缘膜带及绝缘层制备工艺。
背景技术
NOX气体不仅会导致光化学烟雾以及酸雨、破坏臭氧层，还会对人类身心健康产生副作用，因此氮氧化物减排被列为环境保护的要求之一。研究表明，75％的NOX气体是由汽车排放产生的。因此世界各国均投入了很大的物力和财力来降低这种气体的产生，并通过更为严厉的法规来限制这类气体的排放。从主流柴油机厂家国四及以上产品使用情况来看，主流技术路线是电控和选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)，为了控制尿素的注入量和监控SCR的工作状态，需要在SCR前后安装NOX传感器。
目前，NOX传感器陶瓷芯片为片式多层结构，片式NOX传感器由于具备尺寸小、响应快、能耗低、易集成加热器，以及在恶劣环境下工作稳定的优点而成为主流柴油机厂家国四及以上车型的必备产品。而其中加热器是其关键部件，可以加快 NOX传感器响应时间及提高反应灵敏度。
为了保证加热器不对测试信号影响，绝缘层是必不可少的材料。通常绝缘层制备采用Al2O3浆料以丝网印刷方式涂覆于加热器电极的上下面上，进行加热器的绝缘。然而Al2O3与Y2O3稳定的ZrO2(YSZ)基体烧结收缩匹配性较差，容易出现分层现象；而且Al2O3浆料印刷于加热器的上下面时，Al2O3浆料与加热器电极浆料侵润效果及流平性不好，容易出现孔洞，造成加热器绝缘漏电现象。针对这两个问题，有必要研制一种既能改善Al2O3与YSZ基体的烧结收缩匹配性，又能有效解决加热器漏电的绝缘层材料及绝缘层的制备工艺。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，提供一种NOX传感器陶瓷芯片用绝缘膜带，以及采用该绝缘膜带制备绝缘层的工艺。
针对上述目的，本发明所采用的NOX传感器陶瓷芯片用绝缘膜带是由下述质量百分配比的流延浆料经流延成型工艺在PET上流延成的膜厚度为30～100μm的膜带：10％～16％5Y添加物、1.5％～3％玻璃粉体、3％～6％高分子粘合剂、0.2％～ 0.5％分散剂、1.5％～3％增塑剂、20％～35％有机溶剂、25％～45％α-Al2O3，其余为γ-Al2O3。
上述的5Y添加物为Y2O3和ZrO2摩尔比为4:96～6:94的混合物，其粒径为0.5～ 2μm。
上述γ-Al2O3的粒径为0.5～2μm，α-Al2O3的粒径为0.5～2μm。
上述的玻璃粉体为CaO-MgO-SiO2、BaO-SiO2、CaO-Al2O3-SiO2、 MgO-Al2O3-SiO2中任意一种，其中SiO2的粒径为0.5～2.5μm。所述的玻璃粉体中， CaO-MgO-SiO2的质量百分比组成为：CaO 8％～18％、MgO 20％～30％、SiO2 55％～ 65％；BaO-SiO2的质量百分比组成为：BaO 20％～40％、SiO2 60％～80％； CaO-Al2O3-SiO2的质量百分比组成为：CaO 10％～70％、Al2O3 5％～25％、SiO2 40％～ 75％；MgO-Al2O3-SiO2的质量百分比组成为：MgO 30％～40％、Al2O3 7％～15％、 SiO2 50％～60％。
上述的高分子粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素一种或两种。
上述有机溶剂的质量百分比组成为：甲苯30％～50％、异丙醇50％～70％；
上述流延浆料的制备方法为：取有机溶剂总质量的1/3～1/2倒入搅拌球磨机中，加入高分子粘合剂、分散剂、增塑剂，搅拌8～12h，得到预溶胶；将剩余有机溶剂、 5Y添加物、玻璃粉体、γ-Al2O3、α-Al2O3、预溶胶加入球磨机中球磨12～16h，所得浆料经真空脱泡、静置即得流延浆料，其中真空脱泡的真空度为-0.2～-0.5MPa、搅拌频率3～10Hz、温水温度为20～40℃、脱泡粘度为8000～15000cps，脱泡后静置时间为3～5h。
上述流延成型工艺的条件为：流延浆料的搅拌频率1～5Hz，流延浆料的压力为0.2～0.5MPa，流延刮刀高度为50～100μm，流延皮带速率为0.5～1m/min，流延烘干采用4温区阶梯温度：第一温区20～25℃、第二温区30～50℃、第三温区 60～80℃、第四温区90～110℃。
采用上述绝缘膜带制备NOX传感器陶瓷陶瓷芯片用绝缘层的工艺如下：
1、将YSZ基体膜带、权利要求1的绝缘膜带均裁成尺寸为6～10英寸×6～ 10英寸的膜片各两片，并在YSZ基体膜片和绝缘膜片四个角的相同位置分别打定位孔；然后将两个绝缘膜片上的绝缘膜切割成相同的条状，其中一个YSZ基体膜片上的YSZ膜切割成与绝缘膜相匹配的形状后作为YSZ补偿膜片，所述YSZ补偿膜片上YSZ膜的厚度为60～150μm，两个绝缘膜片上绝缘膜的总厚度与YSZ补偿膜片上YSZ膜的厚度之差≤50μm。
2、将其中一个绝缘膜片有膜的一面叠压到YSZ基体膜片上，然后去掉该绝缘膜片上的PET，在绝缘膜上印刷加热器电极；再将YSZ补偿膜片有膜的一面与印刷加热器电极后的绝缘膜吻接后叠压到YSZ基体膜片上，去掉YSZ补偿膜片上的 PET；最后将另一个绝缘膜片上的绝缘膜叠压到印刷加热器电极后的绝缘膜上，得到NOX传感器陶瓷芯片用绝缘层。
上述绝缘层的制备工艺中，所述叠压的温度为上模40～60℃、下模40～60℃，叠压的压力为40～100bar。
本发明的绝缘膜带采用流延工艺制备而成，所用流延浆料含有与YSZ基体材料成份相似的固溶体添加物。通过该绝缘膜带与YSZ基体膜片特殊的叠压成型工艺，制备得到的NOX传感器绝缘层不仅具有高的烧结匹配性，而且可有效解决漏电问题。与现有技术相比，本发明绝缘膜带与NOX传感器YSZ基体烧结收缩匹配性较好，不仅达到了与YSZ基体相当的烧结温度，而且提高了与YSZ基体的烧结收缩匹配性；采用绝缘膜带与YSZ膜片特殊的叠压绝缘方式取代用绝缘浆料印刷方式，有效避免了绝缘浆料在加热器电极上的孔洞、漏点问题，进而有效的提高了加热器的绝缘效果。
附图说明
图1是本发明NOX传感器陶瓷芯片绝缘层的结构示意图。
图2是实施例1中制得的NOX传感器绝缘层实物图。
图3是实施例1中制得的NOX传感器绝缘层烧结后断面SEM图。
图4是采用实施例1中NOX传感器绝缘层制备的NOX传感器陶瓷芯片在正常工作温度下加热器信号对测试电极信号的干扰图。
图5是采用Al2O3浆料以丝网印刷方式的绝缘层制备的NOX传感器陶瓷芯片在正常工作温度下加热器信号对测试电极信号的干扰图示。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
1、将7.8g甲苯和18.2g异丙醇混合均匀，得到有机溶剂；取9g有机溶剂倒入搅拌球磨机中，加入4.0g聚乙烯醇缩丁醛、0.36g三油酸甘油酯、2.2g邻苯二甲酸二丁酯，300转/min搅拌12h，得到预溶胶；将剩余的17g有机溶剂、14g粒径为1μm 的Y2O3和ZrO2摩尔比为5:95的混合物、0.32g CaCO3、0.64g MgO、1.48g粒径为 2μm的SiO2、8g粒径为1.5μm的γ-Al2O3、43g粒径为1μm的α-Al2O3、预溶胶加入球磨机中，在转速为80转/min下球磨16h，所得浆料经真空脱泡、静置即得流延浆料，其中真空脱泡的真空度为-0.2MPa、搅拌频率10Hz、温水温度为20℃、脱泡粘度为8000cps，脱泡后静置时间为5h。
2、采用流延成型工艺，将步骤1得到的流延浆料在PET上流延成膜厚度为 50±5μm的膜带，即绝缘膜带，其中流延成型工艺的条件为：流延浆料的搅拌频率 1Hz，流延浆料的压力为0.2MPa，流延刮刀高度为50μm，流延皮带速率为 0.75m/min，流延烘干采用4温区阶梯温度：第一温区20℃、第二温区50℃、第三温区80℃、第四温区110℃。所得绝缘膜带表面无针孔、气泡、裂纹。
采用上述制备的绝缘膜带制备NOX传感器陶瓷芯片绝缘层的工艺如下：
1、将YSZ基体膜带、权利要求1的绝缘膜带均裁成尺寸为6英寸×6英寸的膜片各两片，如图1所示，在YSZ基体膜片和绝缘膜片四个角的相同位置分别打定位孔，然后将两个绝缘膜片上的绝缘膜切割成相同的条状，其中一个YSZ基体膜片上的YSZ膜切割成与绝缘膜相匹配的形状后作为YSZ补偿膜片，所述YSZ补偿膜片上YSZ膜的厚度为100μm，另一个YSZ基体膜片上YSZ膜的厚度为120μm，两个绝缘膜片上绝缘膜的厚度均为50μm。
2、将其中一个绝缘膜片有膜的一面叠压到YSZ基体膜片上，然后去掉该绝缘膜片上的PET，在绝缘膜上印刷加热器电极，加热器电极烘干厚度为15μm；再将 YSZ补偿膜片有膜的一面与印刷加热器电极后的绝缘膜吻接后叠压到YSZ基体膜片上，去掉YSZ补偿膜片上的PET；最后将另一个绝缘膜片上的绝缘膜叠压到印刷加热器电极后的绝缘膜上，得到NOX传感器陶瓷芯片用绝缘层；其中叠压的温度为上模40℃、下模40℃，叠压的压力为80bar。
经上述制备工艺制备的NOX传感器陶瓷芯片用绝缘层无孔洞、漏点现象(见图 2)。由图3可见，使用上述绝缘层所制备的NOX传感器陶瓷芯片，绝缘层与YSZ 基体材料烧结匹配性较好，无分层开裂，无明显翘曲，且该NOX传感器陶瓷芯片经电性能测试，在芯片正常工作温度下，NOx传感器绝缘效果较好，加热器信号对测试信号无明显干扰(见图4)，比采用Al2O3浆料以丝网印刷方式的绝缘层制备的 NOx传感器芯片的绝缘性能明显提高(见图5)。
实施例2
1、将7.5g甲苯和17.5g异丙醇混合均匀，得到有机溶剂；取12.5g有机溶剂倒入搅拌球磨机中，加入5.1g聚乙烯醇缩丁醛、0.2g三油酸甘油酯、2.5g邻苯二甲酸二丁酯，400转/min搅拌8h，得到预溶胶；将剩余的12.5g有机溶剂、15g粒径为 1.5μm的Y2O3和ZrO2摩尔比为5:95的混合物、0.31g CaCO3、0.62g MgO、1.47g 粒径为2.5μm的SiO2、15g粒径为2μm的γ-Al2O3、34.8g粒径为1.5μm的α-Al2O3、预溶胶加入球磨机中，在转速为50转/min下球磨12h，所得浆料经真空脱泡、静置即得流延浆料，其中真空脱泡的真空度为-0.5MPa、搅拌频率3Hz、温水温度为40℃、脱泡粘度为1500cps，脱泡后静置时间为3h。
2、采用流延成型工艺，将步骤1得到的流延浆料在PET上流延成膜厚度为 75±5μm的膜带，即绝缘膜带，其中流延成型工艺的条件为：流延浆料的搅拌频率 5Hz，流延浆料的压力为0.5MPa，流延刮刀高度为70μm，流延皮带速率为0.6m/min，流延烘干采用4温区阶梯温度：第一温区20℃、第二温区40℃、第三温区60℃、第四温区90℃。所得绝缘膜带表面无针孔、气泡、裂纹。
采用上述制备的绝缘膜带制备NOX传感器陶瓷芯片绝缘层的工艺如下：
1、将YSZ基体膜带、权利要求1的绝缘膜带均裁成尺寸为6英寸×6英寸的膜片各两片，并在YSZ基体膜片和绝缘膜片四个角的相同位置分别打定位孔；然后将两个绝缘膜片上的绝缘膜切割成相同的条状，其中一个YSZ基体膜片上的YSZ 膜切割成与绝缘膜相匹配的形状后作为YSZ补偿膜片，所述YSZ补偿膜片上YSZ 膜的厚度为150μm，另一个YSZ基体膜片上YSZ膜的厚度为120μm，两个绝缘膜片上绝缘膜的厚度均为75μm。
2、将其中一个绝缘膜片有膜的一面叠压到YSZ基体膜片上，然后去掉该绝缘膜片上的PET，在绝缘膜上印刷加热器电极，加热器电极烘干厚度为20μm；再将 YSZ补偿膜片有膜的一面与印刷加热器电极后的绝缘膜吻接后叠压到YSZ基体膜片上，去掉YSZ补偿膜片上的PET；最后将另一个绝缘膜片上的绝缘膜叠压到印刷加热器电极后的绝缘膜上，得到NOX传感器陶瓷芯片用绝缘层；其中叠压的温度为上模60℃、下模60℃，叠压的压力为50bar。
经上述制备工艺制备的NOX传感器陶瓷芯片用绝缘层无孔洞、漏点现象，使用该绝缘层所制备的NOX传感器陶瓷芯片，绝缘层与YSZ基体材料烧结匹配性较好，无分层开裂，无明显翘曲，且该NOX传感器陶瓷芯片经电性能测试，在芯片正常工作温度下，NOx传感器绝缘效果较好，加热器信号对测试信号无明显干扰。
Claims (8)
1.一种NOX传感器陶瓷芯片用绝缘膜带，其特征在于：所述绝缘膜带是由下述质量百分配比的浆料经流延成型工艺在PET上流延成的膜厚度为30～100µm的膜带：
10%～16% 5Y添加物、1.5%～3%玻璃粉体、3%～6%高分子粘合剂、0.2%～0.5%分散剂、1.5%～3%增塑剂、20%～35%有机溶剂、25%～45% a-Al2O3，其余为g-Al2O3；
上述的5Y添加物为Y2O3和ZrO2摩尔比为4:96～6:94的混合物；
所述的5Y添加物的粒径为0.5～2µm，g-Al2O3粒径为0.5～2µm，a-Al2O3粒径为0.5～2µm；
所述的玻璃粉体为CaO-MgO-SiO2、BaO-SiO2、CaO-Al2O3-SiO2、MgO-Al2O3-SiO2中任意一种，其中SiO2的粒径为0.5～2.5µm。
2.根据权利要求1所述的NOX传感器陶瓷芯片用绝缘膜带，其特征在于：所述流延浆料的制备方法为：取有机溶剂总质量的1/3～1/2倒入搅拌球磨机中，加入高分子粘合剂、分散剂、增塑剂，搅拌8～12h，得到预溶胶；将剩余有机溶剂、5Y添加物、玻璃粉体、g-Al2O3、a-Al2O3、预溶胶加入球磨机中球磨12～16h，所得浆料经真空脱泡、静置即得流延浆料，其中真空脱泡的真空度为-0.2～-0.5MPa、搅拌频率3～10Hz、温水温度为20～40℃、脱泡粘度为8000～15000cps，脱泡后静置时间为3～5h。
3.根据权利要求1所述的NOX传感器陶瓷芯片用绝缘膜带，其特征在于：所述的玻璃粉体中，CaO-MgO-SiO2的质量百分比组成为：CaO 8%～18%、MgO 20%～30%、SiO2 55%～65%；BaO-SiO2的质量百分比组成为：BaO 20%～40%、SiO2 60%～80%；CaO-Al2O3-SiO2的质量百分比组成为：CaO 10%～70%、Al2O3 5%～25%、SiO2 40%～75%；MgO-Al2O3-SiO2的质量百分比组成为：MgO 30%～40%、Al2O3 7%～15%、SiO2 50%～60%。
4.根据权利要求1或2所述的NOX传感器陶瓷芯片用绝缘膜带，其特征在于：所述的高分子粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素一种或两种。
5.根据权利要求1或2所述的NOX传感器陶瓷芯片用绝缘膜带，其特征在于：所述的有机溶剂的质量百分比组成为：甲苯30%～50%、异丙醇50%～70%。
6.根据权利要求1所述的NOX传感器陶瓷芯片用绝缘膜带，其特征在于：所述流延成型工艺的条件为：流延浆料的搅拌频率1～5Hz，流延浆料的压力为0.2～0.5MPa，流延刮刀高度为50～100µm，流延皮带速率为0.5～1m/min，流延烘干采用4温区阶梯温度：第一温区20～25℃、第二温区30～50℃、第三温区60～80℃、第四温区90～110℃。
7.一种NOX传感器陶瓷芯片用绝缘层的制备工艺，其特征在于：
（1）将YSZ基体膜带、权利要求1的绝缘膜带均裁成尺寸为6～10英寸×6～10英寸的膜片各两片，并在YSZ基体膜片和绝缘膜片四个角的相同位置分别打定位孔；然后将两个绝缘膜片上的绝缘膜切割成相同的条状，其中一个YSZ基体膜片上的YSZ膜切割成与绝缘膜相匹配的形状后作为YSZ补偿膜片，所述YSZ补偿膜片上YSZ膜的厚度为60～150µm，两个绝缘膜片上绝缘膜的总厚度与YSZ补偿膜片上YSZ膜的厚度之差≤50µm；
（2）将其中一个绝缘膜片有膜的一面叠压到YSZ基体膜片上，然后去掉该绝缘膜片上的PET，在绝缘膜上印刷加热器电极；再将YSZ补偿膜片有膜的一面与印刷加热器电极后的绝缘膜吻接后叠压到YSZ基体膜片上，去掉YSZ补偿膜片上的PET；最后将另一个绝缘膜片上的绝缘膜叠压到印刷加热器电极后的绝缘膜上，得到NOX传感器陶瓷芯片用绝缘层。
8.根据权利要求7所述的NOX传感器陶瓷芯片用绝缘层的制备工艺，其特征在于所述叠压的温度为上模40～60℃、下模40～60℃，叠压的压力为40～100bar。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810653801.6A CN108956699B (zh) | 2018-06-22 | 2018-06-22 | 一种nox传感器陶瓷芯片用绝缘膜带及绝缘层制备工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810653801.6A CN108956699B (zh) | 2018-06-22 | 2018-06-22 | 一种nox传感器陶瓷芯片用绝缘膜带及绝缘层制备工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108956699A CN108956699A (zh) | 2018-12-07 |
| CN108956699B true CN108956699B (zh) | 2020-11-10 |
Family
ID=64486218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810653801.6A Active CN108956699B (zh) | 2018-06-22 | 2018-06-22 | 一种nox传感器陶瓷芯片用绝缘膜带及绝缘层制备工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108956699B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109775655A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-05-21 | 上海交通大学 | 一种超低功耗中低温实心微热平台及其制作方法 |
| CN110744371B (zh) * | 2019-10-28 | 2021-08-13 | 蓝坊服装科技(广州)有限公司 | 一种柔性传感器的制备装置以及方法 |
| CN113314250A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-08-27 | 连云港感瓷电子科技有限公司 | 一种氮氧传感器主泵电极浆料 |
| CN113317564A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-08-31 | 深圳波顿香料有限公司 | 一种陶瓷雾化组件的制备方法、雾化组件及电子烟 |
| CN114044684A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-02-15 | 西安宏星电子浆料科技股份有限公司 | 一种ltcc生瓷带、用于制备其的浆料及方法 |
| CN115166001A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-10-11 | 西安创研电子科技有限公司 | 高绝缘性六线氮氧传感器陶瓷芯片 |
| CN115566414B (zh) * | 2022-11-16 | 2023-04-07 | 西安创联电气科技（集团）有限责任公司 | 一种多层微波介质陶瓷滤波天线及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6324951B2 (zh) * | 1978-03-09 | 1988-05-23 | Bosch Gmbh Robert | |
| CN1537084A (zh) * | 2001-08-02 | 2004-10-13 | 3M创新有限公司 | 氧化铝锆和它们的制造与使用方法 |
| CN101995425A (zh) * | 2010-10-30 | 2011-03-30 | 无锡隆盛科技有限公司 | 一种汽车用氮氧化物传感器芯片 |
| CN202149825U (zh) * | 2011-07-26 | 2012-02-22 | 西安创联电气科技（集团）有限责任公司 | 厚膜陶瓷压阻式压力传感器的桥路平衡器 |
| CN102910903A (zh) * | 2012-11-08 | 2013-02-06 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 氧化锆基传感器的低温共烧方法 |
| CN104880500A (zh) * | 2014-07-08 | 2015-09-02 | 广东风华高新科技股份有限公司 | 片式氧传感器及其制备方法 |
| CN105732008A (zh) * | 2016-02-17 | 2016-07-06 | 同济大学 | 一种叠片式氧化锆氧化铝陶瓷的共烧方法及用途 |
-
2018
- 2018-06-22 CN CN201810653801.6A patent/CN108956699B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6324951B2 (zh) * | 1978-03-09 | 1988-05-23 | Bosch Gmbh Robert | |
| CN1537084A (zh) * | 2001-08-02 | 2004-10-13 | 3M创新有限公司 | 氧化铝锆和它们的制造与使用方法 |
| CN101995425A (zh) * | 2010-10-30 | 2011-03-30 | 无锡隆盛科技有限公司 | 一种汽车用氮氧化物传感器芯片 |
| CN202149825U (zh) * | 2011-07-26 | 2012-02-22 | 西安创联电气科技（集团）有限责任公司 | 厚膜陶瓷压阻式压力传感器的桥路平衡器 |
| CN102910903A (zh) * | 2012-11-08 | 2013-02-06 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 氧化锆基传感器的低温共烧方法 |
| CN104880500A (zh) * | 2014-07-08 | 2015-09-02 | 广东风华高新科技股份有限公司 | 片式氧传感器及其制备方法 |
| CN105732008A (zh) * | 2016-02-17 | 2016-07-06 | 同济大学 | 一种叠片式氧化锆氧化铝陶瓷的共烧方法及用途 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 平板式汽车尾气氧化传感器的制备;郑龙华;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20111215;第20-35页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108956699A (zh) | 2018-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108956699B (zh) | 一种nox传感器陶瓷芯片用绝缘膜带及绝缘层制备工艺 | |
| CN102841121B (zh) | 宽域型氧传感器芯片及其制造方法 | |
| JP3797060B2 (ja) | セラミック積層体及びその製造方法 | |
| CN102954993A (zh) | 一种氧传感器及其制备方法 | |
| CN112255296B (zh) | 基于陶瓷共烧工艺技术的分压型氧气传感器及其制备方法 | |
| CN102786294B (zh) | 一种片式氧传感器的绝缘层浆料及绝缘层制备方法 | |
| CN102235994A (zh) | 一种片式氧传感器及其制备方法 | |
| CN111056825B (zh) | 一种抗弯型高温复合承烧板及其制备方法 | |
| CN108872482A (zh) | 一种氮氧传感器陶瓷芯片的膜片 | |
| CN102376378B (zh) | 一种加热电极浆料和加热电极、以及含有该加热电极的片式氧传感器 | |
| CN113053558A (zh) | 一种二氧化锆基传感器引脚焊盘用铂浆的制备方法和使用方法 | |
| CN201628699U (zh) | 平板式氧传感器 | |
| CN114660154B (zh) | 一种氮氧传感器芯片及其制备方法 | |
| CN115925442A (zh) | 一种多孔陶瓷雾化芯及其制备方法和应用 | |
| CN102183567B (zh) | 一种极限电流型氧传感器的制造方法 | |
| JP2004327255A (ja) | セラミックヒータ構造体の製造方法、並びにセラミックヒータ構造体 | |
| CN111521648A (zh) | 一种以流延氧化铝包裹加热线路的氧传感器芯片 | |
| CN110862785A (zh) | 一种丝网印刷用环保型胶水、陶瓷生瓷片的叠层压合方法 | |
| CN206057243U (zh) | 片式氧传感器芯片 | |
| CN219065356U (zh) | 一种带过渡层的氮氧传感器芯片 | |
| CN218629631U (zh) | 一种带有镶嵌块结构的集成测氧传感器芯片 | |
| CN110407578A (zh) | ZrO2基氧敏感元件共烧结铂电极的制备方法 | |
| CN111792932B (zh) | 一种氧化锆和氧化铝流延生坯共烧结片层的制备方法 | |
| CN112198205B (zh) | 一种响应时间短氧传感器芯片 | |
| CN115166000A (zh) | 一种用于燃油惰化测氧传感器芯片及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 710000 No.3, electronic West Street, electronic industrial park, high tech Zone, Xi'an City, Shaanxi Province Patentee after: Shaanxi Electronics Xijing Electric Group Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 710065 electronic West Street, electronic industrial park, hi tech Zone, Shaanxi, Xi'an, 3 Patentee before: CHUANGLIAN ELECTRONIC COMPONENT (GROUP) CO.,LTD. Country or region before: China |