平板式氧传感器的封装结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种平板式氧传感器的封装结构，其主要改进在于：对用于定位并密封氧传感器芯片的套座和上定位陶瓷件的结构进行了改进，对芯片电极引脚与导线端子的导通结构进行了改进，对用于保护芯片头部的探头罩进行了改进，从而使得氧传感器芯片的装配过程变得简单易操作，在保证封装后的芯片其信号能够有效导通，并能有效探测气体的基础上，有效防止了气体的泄漏，大大提高了氧传感器检测的精确性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种车用气体传感器领域，特别是一种平板式氧传感器的封装结构。
技术介绍
气体传感器安装在发动机排气管上，用于检测汽车尾气中的某种气体浓度，其核心元件一般为长条形平板式传感芯片，最常用的一种气体传感器如平板式氧传感器。平板式氧传感器通过测量尾气中的氧成分浓度，并将测得结果反馈给发动机控制器，发动机控制器以此为依据对燃烧状态进行优化，从而使有害物质的排放达到最小化。平板式氧传感器芯片的结构如图1所示，芯片I测试气体的一端附有外电极11，与尾气接触 ’芯片I内设有空气腔13通道，其开口在芯片I连接线的一端，与外界空气接触，空气腔13内附有内电极12 ;外电极11与内电极12通过附在芯片I上的电极引线14与芯片I连接线一端的信号电极引脚15连通。一般芯片I内部还附有加热电极16，加热电极16与芯片I连接线一端的加热电极引脚17连通。芯片I尾端的电极引脚15、17与传感器的导线端子接触，通过导线输出信号。上述平板式氧传感器封装结构如图2所示。平板式氧传感器的芯片I穿过圆柱形下定位陶瓷件5、密封粉块4和圆柱形上定位陶瓷件6的中部后，伸出芯片头部和芯片尾部，然后再在下定位陶瓷件5、密封粉块4和上定位陶瓷件6外部安装金属基座3进行保护。封装此部分结构时，通过同时对密封粉块4两边的定位陶瓷件5、6进行压装，使密封粉块4粉碎并且成型，达到将芯片I固定和密封的作用，以保证芯片I两端的尾气与空气不互相泄露。在压装定位陶瓷件的过程中，要保持密封粉块4的密封性，需在压紧定位陶瓷件6的同时收口金属基座3使定位陶瓷件6保持对密封粉4的压紧力，这 一工序所需的收口装置比较复杂，收口过程也容易使内部芯片I滑动造成轻微漏气。平板式氧传感器的探头侧装配用于保护芯片I头部的探头罩2，探头罩2上设有多个气孔用于流通气体。目前探头罩2多为单层结构，使得芯片I容易被废气中的碳烟和水腐蚀，降低氧传感器的使用寿命；如果采用双层结构则会影响气体的流通性，降低氧传感器的测量精度。平板式氧传感器芯片I的尾部安装在陶瓷套座7中，陶瓷套座与金属基座之间的芯片裸露设置。平板式氧传感器带导线9的导线端子8卡装在陶瓷套座7与芯片尾部之间，陶瓷套座7的外部采用弹性金属卡座10将陶瓷套座夹紧，使芯片I电极引脚15、17和导线端子8保持接触导通。这种结构的芯片电极引脚15、17封装过程也较为复杂，容易出现芯片电极引脚与导线端子8不能良好接触，从而导致不能可靠导通。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是提供一种平板式氧传感器封装结构，使得平板式氧传感器芯片的封装过程方便可靠，不仅能够使封装后的氧传感器密封性好，还能够保证芯片的引脚与导线端子可靠导通。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案如下。平板式氧传感器的封装结构，所述氧传感器芯片的中间段位于上定位陶瓷件、密封粉块以及下定位陶瓷件的中心孔中，所述上定位陶瓷件、密封粉块以及下定位陶瓷件的外部设置有用于密封芯片的基座；所述芯片头部设置有连接在基座上用于防护芯片头部的探头罩；所述芯片尾部设置有用于卡接与芯片电极引脚相压接的导线端子的陶瓷套座；所述下定位陶瓷件、密封粉块以及上定位陶瓷件均为圆柱形结构，其中上定位陶瓷件为直径不同并相接的两段圆柱，上定位陶瓷件的第一段圆柱与第二段圆柱之间为用于基座收口的斜面台阶，所述斜面台阶与第一段圆柱外圆面之间的夹角为40 50° ;所述基座的内腔为三段直径不同的圆孔，三段圆孔的直径自芯片头部至芯片尾部依次增大，所述下定位陶瓷件卡装在第二段圆孔中，密封粉块和上定位陶瓷件的第一段圆柱卡装在第三段圆孔中；所述基座第三段圆孔端部与上定位陶瓷件斜面台阶相应的位置设置有收口端，所述收口端为上口薄端底厚的斜面段，斜面段与收口端内圆面之间的夹角为10 15° ;所述上定位陶瓷件第二段圆柱的末端与陶瓷套座相接，所述芯片电极引脚和导线端子均位于第二段圆柱的末端，第二段圆柱末端还设置有用于插入导线端子的方孔，导线端子的头部位于方孔的底端；所述陶瓷套座与导线端子底部相应的位置设置有用于卡紧导线端子的卡口。所述导线端子 的具体结构为:所述导线端子为金属长条片弯曲而成的具有弹力的弓形结构，导线端子的头部宽度小于方孔的宽度，导线端子与芯片电极引脚相卡接的部位宽度大于方孔的宽度。本技术的改进在于:所述第二段圆柱末端的方孔开口处设置有便于导线端子插入的倒角。所述探头罩的具体结构为:所述探头罩为由内层罩和外层罩构成的双层结构，内层罩和外层罩上均设置有通气孔，内层罩的外圆柱面与外层罩的内圆柱面之间的间距为0.5mnTlmm,内层罩的底面与外层罩的底面相接；所述外层罩的开口端固定连接在基座上；所述内层罩套装在外层罩中，内层罩与基座连接的开口处设置有向外层罩撑开的台阶，台阶的外端卡装在外层罩的开口端与基座间。所述探头罩的改进在于:所述外层罩的圆柱面上环圆柱面匀布有3 4圈外通气孔圈，每圈外通气孔圈上匀布有八个直径为2mm 3mm的外通气孔，外层罩的底面上设置有与芯片同中心轴的外同心孔；所述内层罩靠近台阶的圆柱面上环圆柱面设置有一圈内通气孔圈，该内通气孔圈上匀布有四个直径为1.5mm 2.5mm的内通气孔，内层罩的底面上设置有与芯片同中心轴的内同心孔；所述内通气孔圈位于外层罩上靠近开口端的两圈外通气孔圈之间。所述探头罩的进一步改进在于:所述内层罩的外圆柱面上与外通气孔相应的位置设置有用于对气体流向进行导向的分流砖。由于采用了以上技术方案，本技术所取得技术进步如下。采用本技术对氧传感器的芯片进行封装，可使整个装配过程简单易操作，本技术的封装结构在保证芯片信号能够有效导通，并能有效探测气体的基础上，有效防止了气体的泄漏，大大提高了氧传感器检测的精确性。定位陶瓷件收口处圆锥形结构的设置和金属基座收口边圆锥斜面形结构的设置，使得收口过程更加简单方便，收紧效果更加明显，还可减轻对工装的磨损。弧形的工装收口面可以在下压过程中改变对基座口的受力方向，完成下压和收口两方向的力，使芯片的密封一次完成，不易滑动漏气。导线端子与芯片电极引脚连接处装配方便简单，导线端子受陶瓷套座的卡口限位，牢固可靠。探头罩采用双层一体结构，装配简单方便，可有效保护芯片不受水滴落引起的热冲击损坏。此种结构的探头罩不易沉积颗粒如碳烟等，因此可以避免通气孔的堵塞，既能有效保护芯片，又能保证气体快速流通。附图说明图1是平板式氧传感器芯片功能结构图。图2是传统平板式氧传感器的封装结构图。图3是本技术平板式氧传感器的封装结构图。图4是本技术平板式氧传感器密封收口部分示意图。其中:1、芯片，11、外电极，12、内电极，13、空气腔，14、电极引线，15、信号电极引脚，16、加热电极，17、加热电极引脚，2、探头罩，21、内层罩，22、外层罩，23、台阶，24、外通气孔，25、外同心孔，26、内同心孔，27、内通气孔，3、基座，31、外螺纹，32、收口端，33、斜面段，34、内圆面，35、收口端底端，4、密封粉块，5、下定位陶瓷件，6、上定位陶瓷件，61、斜面台阶，62、方孔，7、陶瓷套座，71、卡口，8、导线端子，81、导线端子头部，82、导线端子中间部，9、导线，a、收口工装，b、收口面。·具体实施方式下面将结合具体实施例和附图，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平板式氧传感器的封装结构，所述氧传感器芯片（1）的中间段位于上定位陶瓷件（6）、密封粉块（4）以及下定位陶瓷件（5）的中心孔中，所述上定位陶瓷件（6）、密封粉块（4）以及下定位陶瓷件（5）的外部设置有用于密封芯片的基座（3）；所述芯片头部设置有连接在基座（3）上用于防护芯片头部的探头罩（2）；所述芯片尾部设置有用于卡接与芯片电极引脚相压接的导线端子（8）的陶瓷套座（7）；其特征在于：所述下定位陶瓷件（5）、密封粉块（4）以及上定位陶瓷件（6）均为圆柱形结构，其中上定位陶瓷件（6）为直径不同并相接的两段圆柱，上定位陶瓷件（6）的第一段圆柱与第二段圆柱之间为用于基座（3）收口的斜面台阶（61），所述斜面台阶（61）与第一段圆柱外圆面之间的夹角为40～50°；所述基座（3）的内腔为三段直径不同的圆孔，三段圆孔的直径自芯片头部至芯片尾部依次增大，所述下定位陶瓷件（5）卡装在第二段圆孔中，密封粉块（4）和上定位陶瓷件（6）的第一段圆柱卡装在第三段圆孔中；所述基座（3）第三段圆孔端部与上定位陶瓷件（6）斜面台阶（61）相应的位置设置有收口端（32），所述收口端（32）为上口薄端底厚的斜面段（33），斜面段（33）与收口端（32）内圆面之间的夹角为10～15°；所述上定位陶瓷件（6）第二段圆柱的末端与陶瓷套座（7）相接，所述芯片电极引脚和导线端子（8）均位于第二段圆柱的末端，第二段圆柱末端还设置有用于插入导线端子（8）的方孔（62），导线端子（8）的头部位于方孔（62）的底端；所述陶瓷套座（7）与导线端子（8）底部相应的位置设置有用于卡紧导线端子（8）的卡口（71）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖琳，
申请(专利权)人：无锡隆盛科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：