[發明專利]一種直接插拔式電化學氣體傳感器及其封裝方法

在審

• 申請號: 202010763002.1
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111855781A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 奚亞男;胡淑錦
• 申請（專利權）人: 廣州鈺芯傳感科技有限公司
• 主分類號: G01N27/407
• 分類號: G01N27/407;G01N27/28
• 代理公司: 廣州幫專高智知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44674
• 代理人: 胡洋

本發明提供了一種直接插拔式電化學氣體傳感器及其封裝方法。具體包括透氣管帽(5)、傳感器芯片(1)、絕緣基板(4)、卡座固定器(2)以及TO管座(3)。具體將傳感器芯片(1)及卡座固定器(2)焊接到TO管座(3)上方；然后首先將絕緣基板(4)推至到卡座固定器(2)的下卡槽內，接著將傳感器芯片(1)電解質面朝下以及三電極導通孔朝外的方式推至到卡座固定器(2)的上卡槽內；通過焊線(35)金絲綁定將三個電極分別與TO管座(3)的三個管腳相連接；最后將透氣管帽(5)放置于TO管座(3)上方，并通過彎曲管座的三個金屬固定片(34)使透氣管帽(5)固定在TO管座(3)上。

技術領域

本發明屬于傳感器封裝領域，具體涉及一種直接插拔式電化學氣體傳感器及其封裝方法。

背景技術

伴隨著科技的快速發展，傳感器作為一種重要的便捷的檢測工具在各個領域都有著重要作用。電化學氣體傳感器的核心部件包括覆蓋了電解質三電極，三電極包括了工作電極、對電極、以及參比電極。其反應原理為待測氣體與電極發生氧化/還原反應，產生電流，其電流變化的大小與待測氣體濃度成比例關系，從而實現檢測氣體的功能。當前，關于這類的電化學氣體傳感器的結構封裝設計往往過于復雜以及檢測效率不高生產成本較高這些存在的問題都必須克服的。本發明能夠簡化相關的結構設計從而降低這類傳感器封裝的成本。同時本發明的傳感器的封裝插座采用標準化的TO管座能夠實現較高的終端模塊兼容性，進而使得使用者降低對相關傳感器設備設計的投入。

CN 200910259755.2提供了一種電化學氣體傳感器，盡管能夠解決現有電化學氣體傳感器尺寸較大這個問題，但是由于自身設計的問題，仍存在以下不足：傳感器結構過于復雜(12個組裝部件)，帶來封裝成本上的提高；傳感器采用的是液體型的電解質，該傳感器的使用壽命相對于固體電解質型的傳感器來說較短。

CN 201510366015.4提供了一種電化學傳感器及其電極的制作方法，雖然這種電化學氣體傳感器采用防塵透氣膜、固體電解質、密封蓋來提高傳感器的穩定性于使用壽命，但是還存在一些問題：傳感器的部件采用了塑料以及粘結劑等材料，在高溫的環境中會釋放特定氣體，從而影響傳感器檢測的準確性。

基于此，開發一種電化學氣體傳感器的封裝方式以解決上述問題是有必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種直接插拔式電化學氣體傳感器。

本發明提供的電化學氣體傳感器具體包括透氣管帽(5)、傳感器芯片(1)、絕緣基板(4)、卡座固定器(2)以及TO管座(3)；其中TO管座(3)位于氣體傳感器的底部，傳感器芯片(1)及卡座固定器(2)焊接在TO管座(3)的上部，絕緣基板(4)與傳感器芯片(1)分別放置在卡座固定器(2)的底部卡槽與上部卡槽進行固定，傳感器芯片(1)電極通過金絲綁定分別連接到到TO管座(3)的管腳，最后將透氣管帽(5)放置于TO管座(3)的上部并用TO管座(3)上的金屬固定片(34)將透氣管帽(5)固定。

進一步，卡座固定器(2)擁有至少兩道滑槽，滑槽之間留有一定距離，傳感器芯片(1)和絕緣基板(4)分別安裝在卡座固定器(2)不同高度的滑槽中，傳感器芯片(1)位于絕緣基板(4)上方，雙方平行且傳感器芯片(1)的固體電解質不與絕緣基板(4)接觸。

進一步，傳感器芯片(1)包括第一電極(11)、第二電極(12)以及第三電極(13)，電解質覆蓋于三個電極的圍壩中，其中第一電極(11)以及第二電極(12)區域開有大量通氣孔，傳感器芯片(1)上還包括電極金屬化導通孔。

進一步，TO管座(3)采用三針腳的TO管殼設計封裝，使傳感器芯片(1)與外部電路連接。

陶瓷材料具有更低的介電常數，更好的絕緣性，熱穩定性好、熱膨脹系數低、耐濕性好、耐腐蝕等優點，能夠保證傳感器的可靠性，因此本發明的電化學氣體傳感器的封裝材料主要為陶瓷材料和金屬材料。