一种双滑轨式电化学气体传感器的封装结构及其封装方法技术

本发明专利技术提供了一种双滑轨式电化学气体传感器的封装结构及其封装方法。具体包括防尘透气盖板(1)、传感器芯片(2)、金属端子(4)、金属端子保护盖板(3)以及卡座固定器(5)；所述传感器芯片(2)推划放置于所述卡座固定器(5)中，所述防尘透气盖板(1)推划放置于所述卡座固定器(5)中，位于所述传感器芯片(2)上方；所述金属端子(4)安装固定在所述卡座固定器(5)中，并通过与所述传感器芯片(2)接触传输传感器的电流变化，所述金属端子保护盖板(3)覆盖固定于所述金属端子(4)的平滑段。

【技术实现步骤摘要】
一种双滑轨式电化学气体传感器的封装结构及其封装方法
本专利技术属于传感器封装领域，具体涉及一种双滑轨式电化学气体传感器的封装结构及其封装方法。
技术介绍
传感器作为一种能够将外界信息进行采集并转化成能够被处理的电信号的重要装置，在当今社会受到广泛的应用，传感器通过检测外界物质(离子、分子、电子等)的固有性质发生的变化来直接或间接的采集相关信息。在检测气体领域来说，电化学气体传感器相比其它气体传感器(半导体型、催化燃烧型等)具备的优点包括反应速度快、低功耗、特异性强、良好的重复性和准确性等。电化学气体传感器的核心包括了三电极(即工作电极、对电极、以及参比电极)和反应电解质。其反应原理为待测气体与电极发生氧化/还原反应，产生电流，其电流变化的大小与待测气体浓度成比例关系，从而实现检测气体的功能。目前电化学气体传感器的封装结构设计都过于复杂，导致检测效率低，相关封装设计所采用的封装材料含有粘合剂，在高温的时候释放影响检测的气体从而影响检测效果，以上因素会给生产以及使用带来不必要的麻烦。CN201510366015.4提供了一种电化学传感器及其电极的制作方法，尽管这种电化学气体传感器采用防尘透气膜，固体电解质，以及密封盖来保证传感器的稳定性以及一定的使用周期，但仍存在以下问题：传感器的部件采用粘结剂等材料作为传感器的封装粘合，在高温环境中使用时会释放影响传感器检测的气体，令其准确性受到影响。CN200910259755.2提供了一种电化学气体传感器，虽然这种电化学传感器能够解决现阶段传感器尺寸较大这个问题，但是由于设计缺陷的问题，仍存在以下不足：传感器结构设计过于复杂(总共包含12个组装部件)，给封装带来困难以及成本上的提高；传感器采用液态电解质，降低了传感器的使用周期。基于以上切实存在的问题，本专利技术的传感器封装不仅简化了结构设计，且封装不采用粘合剂等在高温的情况会挥发的材料，能够大大降低生产成本以及保证检测效果，同时本专利技术传感器采用固体电解质，能够有效提高传感器的使用周期。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双滑轨式电化学气体传感器的封装结构。本专利技术提供的双滑轨式的电化学气体传感器包括防尘透气盖板1、传感器芯片2、金属端子4、金属端子保护盖板3以及卡座固定器5；传感器芯片2推划放置于卡座固定器5中，防尘透气盖板1推划放置于卡座固定器5中，位于传感器芯片2上方；金属端子4安装固定在卡座固定器5中，并通过与传感器芯片2接触传输传感器的电流变化，金属端子保护盖板3覆盖固定于金属端子4的平滑段。本专利技术将传感器芯片2放置于卡座固定器5中，卡座固定器5留有一定高度以及加上金属端子保护盖板3，可以保证传感器芯片2的固体电解质不与卡座材料以及金属端子4相接触。进一步，卡座固定器5具有卡槽，其数量为两条及以上，卡槽中分别固定有传感器芯片2和防尘透气盖板1。进一步，卡座固定器5上有端子固定孔，可安装固定金属端子4；端子固定孔包括贯穿式固定孔和非贯穿式固定孔。进一步，金属端子4包括主杆、短端和长端，短端和长端位于主杆下方，主杆包括接触段和平滑段，接触段与传感器芯片2接触，传递信号；短端固定于非贯穿式固定孔，用于固定金属端子4位置；长端固定于贯穿式固定孔，用于固定金属端子4的同时与外部电路接触，传递信号。进一步，传感器芯片2包括第一电极、第二电极和第三电极，三电极构成围坝，并覆盖有电解质；第一电极和第二电极区域开有大量通气孔；传感器芯片2还具有金属电极化导通孔。进一步，金属端子4数量与传感器芯片2的电极数量对应，第一电极、第二电极和第三电极分别与三个金属端子4接触。进一步，卡座固定器5和金属端子保护盖板3采用热固性材料，包括聚对苯二甲酸丁二醇酯，具有强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、耐热老化、良好的绝缘性等特点以及较低要求的加工成本。进一步，防尘透气盖板1采用陶瓷材料，包括碳化硅、氧化铝，其表面开有大量通气孔，能够有效阻隔外界灰尘颗粒，待测气体通过气孔与传感器内部的电解质及电极发生化学反应。进一步，传感器芯片2采用一种或多种陶瓷材料，包括氧化铝、氮化铝、玻璃、硅片、压电陶瓷、微波介电陶瓷、塑料薄膜，陶瓷材料具有较低的介电常数，且具有绝缘性高、热稳定性好、热膨胀系数低、耐温性好、耐腐蚀等优点，能够有效的保证检测的可靠性。进一步，金属端子4采用中高强度金属材料，包括铍铜镀金，铍青铜，磷青铜，合金弹簧钢，能够保证金属端子部件的较高硬度、弹性极限、疲劳极限和耐磨性，还具有良好的耐蚀性、导电性，能够有效保证电信号传输的同时固定传感器芯片。本专利技术的另一目的是提供一种双滑轨式电化学传感器的封装方法。具体包括以下步骤：S1、将金属端子4放置于卡座固定器5的端子固定孔中，将金属端子保护盖板3卡在金属端子4的平滑段并固定；S2、将传感器芯片2的电解质面朝下，电极接触部分面朝金属端子4接触段，沿着卡座固定器5的下卡槽水平推插直至每个电极都与金属端子4的接触段稳定接触；S3、将防尘透气盖板1沿着卡座固定器5的上卡槽水平推插至尽头，保证防尘透气盖板1位于传感器芯片2的上方，且双方没有接触，完成整体器件封装。本专利技术的电化学传感器采用双滑轨式设计，即″防尘透气盖板+传感器芯片″滑盖式设计，方便拆卸、更换和清理、维护而无需采用工具；传感器封装结构简单便捷，零备件少，大幅减少了传感器封装步骤和成本。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的电化学气体传感器的封装采用疏水透气型的多孔陶瓷作为传感器封装的上盖板，在保证透气性的同时也能够有效阻挡灰尘颗粒，可有效的提高气体传感器的检测效率，延长传感器的使用及维护周期。(2)本专利技术的电化学气体传感器采用陶瓷与塑料为主要材料并通过物理形式进行封装，并不使用粘合剂，在高温环境下也不会受到粘合剂挥发物的影响，既能够保证传感器的稳定性也能实现数据检测的准确性。(3)本专利技术的电化学气体传感器采用固体电解质，能够提高气体传感器使用周期。(4)本专利技术的电化学传感器的封装结构简单，能够大大降低封装的成本，适用于产业化。附图说明利用附图对专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它附图。图1是本专利技术的电化学气体传感器中的卡座固定器的(a)俯视图、(b)主视图及(c)底视图；图2是本专利技术的电化学气体传感器中的金属端子保护盖板的(a)俯视图、(b)主视图及(c)底视图；图3是本专利技术的电化学气体传感器中的金属端子的(a)主视图与(b)侧视图；图4是本专利技术的电化学传感器的封装示意图，其中(a)传感器芯片板与防尘透气盖板抽离、(b)非金属端子盖板侧及(c)金属端子盖板侧。图5是本专利技术的电化学气体传感器的封装示意图。图例说明：1、防尘透气盖板；2、传感器芯片；3、金属端子保护盖板；4、金属端子；5、卡座固定器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双滑轨式电化学气体传感器的封装结构，其特征在于，具体包括防尘透气盖板(1)、传感器芯片(2)、金属端子(4)、金属端子保护盖板(3)以及卡座固定器(5)；所述传感器芯片(2)推划放置于所述卡座固定器(5)中，所述防尘透气盖板(1)推划放置于所述卡座固定器(5)中，位于所述传感器芯片(2)上方；所述金属端子(4)安装固定在所述卡座固定器(5)中，并通过与所述传感器芯片(2)接触传输传感器的电流变化，所述金属端子保护盖板(3)覆盖固定于所述金属端子(4)的平滑段。/n

【技术特征摘要】
1.一种双滑轨式电化学气体传感器的封装结构，其特征在于，具体包括防尘透气盖板(1)、传感器芯片(2)、金属端子(4)、金属端子保护盖板(3)以及卡座固定器(5)；所述传感器芯片(2)推划放置于所述卡座固定器(5)中，所述防尘透气盖板(1)推划放置于所述卡座固定器(5)中，位于所述传感器芯片(2)上方；所述金属端子(4)安装固定在所述卡座固定器(5)中，并通过与所述传感器芯片(2)接触传输传感器的电流变化，所述金属端子保护盖板(3)覆盖固定于所述金属端子(4)的平滑段。


2.根据权利要求1所述的一种双滑轨式电化学气体传感器的封装结构，其特征在于，所述卡座固定器(5)具有卡槽，其数量为两条及以上，所述卡槽中分别固定有所述传感器芯片(2)和所述防尘透气盖板(1)。


3.根据权利要求1所述的一种双滑轨式电化学气体传感器的封装结构，其特征在于，所述卡座固定器(5)上有端子固定孔，可安装固定所述金属端子(4)；所述端子固定孔包括贯穿式固定孔和非贯穿式固定孔。


4.根据权利要求3所述的一种双滑轨式电化学气体传感器的封装结构，其特征在于，所述金属端子包括主杆、短端和长端，所述短端和所述长端位于所述主杆下方，所述主杆包括接触段和平滑段，所述接触段与所述传感器芯片(2)接触，传递信号；所述短端固定于所述非贯穿式固定孔，用于固定所述金属端子(4)位置；所述长端固定于所述贯穿式固定孔，用于固定所述金属端子(4)的同时与外部电路接触，传递信号。


5.根据权利要求1所述的一种双滑轨式电化学气体传感器的封装结构，其特征在于，所述传感器芯片(2)包括第一电极、第二电极和第三电极，三电极构成围坝，并覆盖有电解质；所述第一电极和所述第二电极区域开有大量通气孔；所述传感器芯片(2)还具有金属电极化导通孔。

【专利技术属性】
技术研发人员：奚亚男，胡淑锦，
申请(专利权)人：广州钰芯传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44