技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种颗粒物传感器芯片。
背景技术
[0002] 排放法规日益严格，随着“国Ⅵ”排放标准的执行，为了控制柴油机尾气排放中含有的大量颗粒物(PM)尤其是PM2.5颗粒物，国内外都在积极开展对多种废气过滤方式的研究。颗粒物捕集器(DPF)广泛应用于柴油车上，这也是实现柴油机颗粒物排放控制最为有效和简单的方法。DPF的可靠再生和失效监测需要精准的检测方法，而颗粒物传感器(PM传感器)在这方面发挥着非常重要的作用。
[0003] PM传感器分
电阻型、电化学型、漏
电流型等，其中，以电阻型PM传感器居多。众所周知的一种电阻型PM传感器，其原理基于多层陶瓷的传感技术。
[0004] 如图1所示，包括一
氧化锆基片1’、氧化
铝绝缘层2’、工作
电极对3’、加热元件(未图示)和测温元件(未图示)，
工作电极对3’由一对印刷在氧化锆基片1’上的工作电极3’构成，每个工作电极32’均具有复数个梳子状的电极齿322’，一所述工作电极32’的电极齿322’与另一所述工作电极32’的电极齿322’相向交叉设置，呈互相
啮合的状态。再如图2所示，该电极初始电阻无限大，当向工作电极对3’施加
电压后，两工作电极32’间因
电场的存在会
吸附尾气中的颗粒物K，根据颗粒物K累积量不同，两工作电极 32’间的电阻也不同，从而改变PM传感器的电导率，当电阻达到一定的
阈值时通过加热元件的加热进行再生，输出的电流
信号用来评估PM的
质量，以此实现对排放中颗粒物浓度的检测。
[0005] 在废气的颗粒物中，粒径小于2.5微米的占到了80％左右，但还是存在少量的、不定期的大粒径颗粒物K大，在大粒径颗粒物K大沉积在PM传感器的工作电极32’上时，会引起电极间的电阻突变，造成实际PM数量与
输出信号不相关的情况出现。
发明内容
[0006] 本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种颗粒物传感器芯片，具有过滤大颗粒物功能，防止大粒径颗粒物沉积在PM传感器的交叉电极上，从而防止因电极间的电阻突变造成实际PM数量与输出信号不相关的情况出现。
[0007] 本实用新型是这样实现的：一种具有过滤大颗粒物功能的颗粒物传感器芯片，包括：
[0008] 第一氧化铝基片；
[0009] 第二氧化铝基片，与所述第一氧化铝基片叠合；
[0010] 窄气道，位于所述第一氧化铝基片与所述第二氧化铝基片之间，并连通于外部，且高度小于或等于任两相邻电极齿之间的间距的一半；
[0011] 工作电极对，设于所述窄气道内，包括两个相向设置的工作电极，任一所述工作电极均具有复数个梳子状的电极齿，一所述工作电极的电极齿与另一所述工作电极的电极齿相向交叉设置。
[0012] 进一步的，根据本实用新型具体
实施例，所述窄气道的宽度大于或等于工作电极对的长度。
[0013] 进一步的，本实用新型还包括：
[0014] 第三氧化铝基片，与所述第二氧化铝基片叠合；
[0015] 测温电极，设于所述第二氧化铝基片和所述第三氧化铝基片之间；
[0016] 第四氧化铝基片，与所述第三氧化铝基片叠合；
[0017] 加热器，设于所述第三氧化铝基片和所述第四氧化铝基片之间。
[0018] 进一步的，根据本实用新型具体实施例，所述第一氧化铝基片和所述第四氧化铝基片的厚度为150～300μm。
[0019] 本实用新型的优点在于：本实用新型将工作电极对设于位于两个氧化铝基片之间的窄气道内，并连通于外部，通过设计窄气道的高度，使窄气道具有过滤大颗粒物的作用，即使废气中含有大颗粒物，由于窄气道的阻挡，大颗粒物难以进入到工作电极表面，因此，可抑制因大颗粒物吸附在工作电极上而引起工作电极间电阻突变，防止造成实际PM数量与输出信号不相关的情况出现。
附图说明
[0020] 下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0021] 图1为现有电阻型PM传感器的结构示意图。
[0022] 图2为现有电阻型PM传感器的颗粒物浓度检测的原理结构示意图。
[0023] 图3为本实用新型电阻型PM传感器的整体结构示意图。
[0024] 图4为本实用新型电阻型PM传感器的分解结构示意图。
[0025] 图5为本实用新型电阻型PM传感器的关键尺寸关系示意图。
[0026] 图6为本实用新型电阻型PM传感器的颗粒物浓度检测的原理结构示意图。
具体实施方式
[0027] 请参阅图3至图6所示，本实用新型的具有过滤大颗粒物功能的颗粒物传感器芯片100，包括第一氧化铝基片1、第二氧化铝基片2、窄气道3、工作电极对4。
[0028] 所述第二氧化铝基片2，与所述第一氧化铝基片1叠合；
[0029] 所述窄气道3，位于所述第一氧化铝基片1与所述第二氧化铝基片2之间，并连通于颗粒物传感器芯片100的外部；高度H小于或等于任两相邻电极齿422之间的间距D，且所述窄气道3宽度大于W或等于工作电极对 4的长度L。
[0030] 所述工作电极对4，设于所述窄气道3内，包括两个相向设置的工作电极42，任一所述工作电极42均具有复数个梳子状的电极齿422，一所述工作电极42的电极齿422与另一所述工作电极42的电极齿422相向交叉设置，呈互相啮合的状态；
[0031] 本实用新型的颗粒物传感器芯片100还包括第三氧化铝基片6、测温电极7、第四氧化铝基片8和加热器9。
[0032] 第三氧化铝基片6，与所述第二氧化铝基片2叠合；
[0033] 测温电极7，设于所述第二氧化铝基片2和所述第三氧化铝基片6之间；
[0034] 第四氧化铝基片8，与所述第三氧化铝基片6叠合；
[0035] 加热器9，设于所述第三氧化铝基片6和所述第四氧化铝基片8之间。
[0036] 根据本实用新型具体实施例，所述第一氧化铝基片1和所述第四氧化铝基片8的厚度为150～300μm，这个厚度范围可恰好满足强度和
温度传导的需求，同时制备工艺简单。
[0037] 本实用新型的工作原理是：
[0038] 主要如图5和图6所示，本实用新型将工作电极对4设于位于第一氧化铝基片1与所述第二氧化铝基片2之间的窄气道3内，窄气道3连通于外部，将窄气道3的高度设计为小于或等于任两相邻电极齿422之间的间距D的一半，使大于间距D的一半的大颗粒物无法通过窄气道到达工作电极对，更无法到达两相邻电极齿422之间的
位置，因此，即使废气中含有大颗粒物，由于窄气道的阻挡，可有效抑制因大颗粒物吸附在工作电极上而引起工作电极间电阻突变，防止造成实际PM数量与输出信号不相关的情况出现。
[0039] 其中，图5显示本实用新型窄气道3的尺寸与工作电极对的电极齿422 的间距之间的关系，为提高PM传感器
精度，对窄气道3的尺寸与工作电极齿422的间距进行了限制，要求窄气道3的高度H≤工作电极的间距D的一半，该情况下，假设透过窄气道3进入到工作电极42表面的颗粒物K最大粒径为d，理论上d最大值等于H，要引起两工作电极42之间电阻容易突变，至少需要两个最大粒径为d的大颗粒物K大同时存在。这种设置大大减少了实际PM数量与输出信号不相关的情况的出现。
[0040] 主要如图4所示，本实用新型具体实现时：
[0041] 所述工作电极对4还包括工作电极引线43和工作电极引脚44，该工作电极引线43通过预设于所述第一氧化铝基片1上的过孔10与工作电极引脚 44连接。
[0042] 同样，测温电极7还包括测温电极引线71和测温电极引脚72，该测温电极引线71依次通过预设于所述第三氧化铝基片6上和第四氧化铝基片8 上的过孔10与测温电极引脚72连接。以及
[0043] 加热器9，还包括加热器引线91和加热器引脚92，该加热器引线91 通过预设于所述第四氧化铝基片8上的过孔10与加热器引脚92连接。
[0044] 本实施例制造方法如下：首先在第一氧化铝基片1、第三氧化铝基片6、第四氧化铝基片8上分别冲上一组过孔10，过孔10数量1个，孔径0.3mm。接着，在冲孔后的第一氧化铝基片1上表面丝印工作电极引脚44，下表面丝印
碳层，碳层厚度可依据不同使用环境而定，如2μm～5μm之间，本实施例采用4μm，碳层在后续
烧结工序中会挥发，从而形成窄气道5；第二氧化铝基片2上表面丝印具有梳子状交叉电极齿422的一对工作电极32；冲孔后的氧化铝基片3上表面丝印测温电极7及测温电极引线71；冲孔后的第四氧化铝基片8上表面丝印加热器9及加热器引线91，下表面丝印加热器引脚92和测温电极引脚72。将丝印好的氧化铝基片按顺序依次叠层、
等静压、切割、排胶烧结，在排胶烧结过程中，碳层挥发，从而获得具有窄气道结构的PM传感器芯片100，该PM传感器芯片100具有过滤大颗粒物的作用。
[0045] 虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉
本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的
权利要求所保护的范围内。
