专利名称：片式气体传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型实施例涉及传感器，尤其涉及一种片式气体传感器。
背景技术：
目前，人们使用的气体传感器通常采用管式气体传感器。管式气体传感器通常由 如下部件组成加热丝以及覆有导电极和敏感材料的陶瓷管，加热丝穿过陶瓷管，利用加热 丝通电后产生的热量使陶瓷管外部的敏感材料的电阻发生变化，以对气体进行检测。在实现本实用新型过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题由于管式 气体传感器中的导电极和敏感材料均设置在陶瓷管上，陶瓷管将占用加大的空间，使管式 气体传感器的尺寸增大；另外，加热丝穿设在 陶瓷管中，通过加热陶瓷管来实现对敏感材料 的加热，加热的效率较低，并且加热过程中的功耗较大，从而导致管式气体传感器的检测效 率低下并且功耗过大。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种片式气体传感器，解决现有技术中 管式气体传感器的检测效率低下，功耗过大的缺陷，实现通过片式气体传感器提高气体传 感器的检测效率，并降低气体传感器的功耗。本实用新型提供的技术方案是，一种片式气体传感器，包括基座和基板；所述基 座上开设有四个安装孔，每个所述安装孔中插设有连接管脚；所述基板的下表面上依次设 置有两条测量电极和敏感膜，两条所述测量电极固设在所述基板的下表面上，所述敏感膜 覆盖住所述测量电极并固设在所述基板的下表面；所述基板的上表面上依次设置有两条加 热电极、加热膜和玻璃膜，两条所述加热电极固设在所述基板的上表面上，所述加热膜覆盖 住所述加热电极并固设在所述基板的上表面，所述玻璃膜固设在所述加热膜上；两条所述 测量电极分别与两个所述连接管脚连接，两条所述加热电极分别与另外两个所述连接管脚 连接。本实施例片式气体传感器，通过在基板下表面设置测量电极和敏感膜用于气体检 测，并通过在基板上表面设置加热电极、加热膜和玻璃膜对敏感膜进行加热，从而实现片式 气体传感器对外界气体进行检测。由于加热膜直接固设在基板的上表面，加热膜产生的热 量能够快速的通过基板传给敏感膜，从而使敏感膜的温度能够在较短的时间内升高，进行 气体的检测，从而提高了本实施例片式气体传感器检测效率；并由于加热膜产生的热量大 部分被基板吸收并传给加热膜，从而使加热膜消耗较少的能量便能实现本实施例片式传感 器进行正常的工作，从而降低了本实施例片式气体传感器功耗。另外，由于在基板的上下表 面上设置敏感膜、加热膜和玻璃膜等部件充分利用了基板的空间，从而使本实施例片式气 体传感器的体积变小。如上所述的片式气体传感器，为了提高片式气体传感器中的测量电极的测量精 度，所述测量电极包括第一条形电极和至少一根垂直固设在所述第一条形电极的第二条形电极；一所述测量电极中的第一条形电极与另一所述测量电极中的第一条形电极相互平行，并且一所述测量电极中的第二条形电极与另一所述测量电极中的第二条形电极相互平 行。如上所述的片式气体传感器，为了提高片式气体传感器中的加热电极的加热效 率，所述加热电极包括第三条形电极和至少一根垂直固设在所述第三条形电极的第四条形 电极；一所述加热电极中的第三条形电极与另一所述加热电极中的第三条形电极相互平 行，并且一所述加热电极中的第四条形电极与另一所述加热电极中的第四条形电极相互平 行。如上所述的片式气体传感器，为了方便的将测量电极和加热电极与连接管脚牢靠 的连接，片式气体传感器还包括两个第一电极垫片和两个第二电极垫片；所述第一电极 垫片与所述测量电极连接，所述第一电极垫片用于与所述连接管脚连接以使所述测量电极 与所述连接管脚连接；所述第二电极垫片与所述加热电极连接，所述第二电极垫片用于与 所述连接管脚连接以使所述加热电极与所述连接管脚连接。如上所述的片式气体传感器，为了更加方便的将测量电极和加热电极与连接管脚 牢靠的连接，所述基板的一端部开设有两个通孔，两个所述第一电极垫片分别覆盖住所述 通孔，所述第二电极垫片位于所述基板远离所述通孔的端部上；所述片式气体传感器还包 括两个第三电极垫片，位于所述加热膜与所述基板的上表面之间并固设在所述基板的上 表面上；两个所述第三电极垫片分别覆盖住所述通孔并分别与所述第一电极垫片连接，并 且所述第三电极垫片与所述加热电极绝缘设置；所述第三电极垫片用于与所述连接管脚连 接以使所述测量电极与所述连接管脚连接。如上所述的片式气体传感器，为了使第三电极垫片和第二电极垫片与连接管脚连 接的更加牢靠，每个所述第二电极垫片为双层结构；每个所述第三电极垫片为双层结构。如上所述的片式气体传感器，为了对基板进行保护，防止外部杂物对基板造成损 伤，片式气体传感器还包括管帽，所述管帽的上端部为镂空结构，所述管帽罩住所述基板并 固设在所述基座上。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是 本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型片式气体传感器实施例结构示意图；图2为本实用新型片式气体传感器实施例中基板下表面的结构示意图；图3为本实用新型片式气体传感器实施例中基板下表面部件的爆炸图；图4为本实用新型片式气体传感器实施例中测量电极的结构示意图一；图5为本实用新型片式气体传感器实施例中测量电极的结构示意图二 ；图6为本实用新型片式气体传感器实施例中基板上表面的结构示意图；图7为本实用新型片式气体传感器实施例中基板上表面部件的爆炸图；图8为本实用新型片式气体传感器实施例中加热电极的结构示意图一；[0022]图9为本实用新型片式气体传感器实施例中加热电极的结构示意图
二。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新 型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施 例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于 本实用新型保护的范围。图1为本实用新型片式气体传感器实施例结构示意图。如图1所示，本实施例片 式气体传感器，包括基座1和基板2。基座1上开设有四个安装孔12，每个安装孔12中插设有连接管脚11。具体的，本 实施例中的基座1用于支撑安装基板2，使基板2上测量电极和加热电极与基座上的四根连 接管脚11连接，从而可以通过连接管脚11与外部的设备连接，实现片式气体传感器对气体 进行检测。基板2的下表面上依次设置有两条测量电极和敏感膜，两条测量电极固设在基板 2的下表面上，敏感膜覆盖住测量电极并固设在基板2的下表面。具体的，图2为本实用新 型片式气体传感器实施例中基板下表面的结构示意图，图3为本实用新型片式气体传感器 实施例中基板下表面部件的爆炸图。如图1-3所示，本实施例中的基板2的下表面21上依 次设置有两条测量电极211和敏感膜212。其中，测量电极211固设在基板2的下表面21 上；而敏感膜212覆盖住测量电极211并固定设置在基板2的下表面21上，从而测量电极 211能够收到敏感膜212检测到的气体信号。基板2的上表面上依次设置有两条加热电极、加热膜和玻璃膜，两条加热电极固 设在基板2的上表面上，加热膜覆盖住加热电极并固设在基板2的上表面，玻璃膜固设在加 热膜上。具体的，图6为本实用新型片式气体传感器实施例中基板上表面的结构示意图，图 7为本实用新型片式气体传感器实施例中基板上表面部件的爆炸图。如图1、图6和图7所 示，本实施例中的基板2的上表面22上依次设置有两条加热电极221、加热膜222和玻璃膜 223。其中，加热电极221固设在基板2的上表面22上；加热膜222覆盖住加热电极221并 固定设置在基板2的上表面22上，玻璃膜223固设在加热膜222上，从而可通过加热电极 221通电后，对加热膜222进行供电，使加热膜222产生热量并直接传给基板2。最终，热量 通过基板2传给基板2下表面21上设置的敏感膜212，使敏感膜212检测外部的气体。两条测量电极211分别与两个连接管脚11连接，两条加热电极221分别与另外两 个连接管脚11连接。具体的，加热电极221通过与电源连接的连接管脚11将电能供给基板 2上表面22上设置的加热膜222，从而使加热膜222得电产生热能；加热膜222产生的热能 通过基板2传给基板2下表面21上设置的敏感膜212，使敏感膜212的温度迅速升高到检 测气体时需要的温度，从而敏感膜212根据检测到的气体使自身的电阻改变；测量电极211 与敏感膜212贴合在一起，测量电极211将敏感膜212检测到的信息通过基座1上其他的 两个连接管脚11输出到外部设备上，使用户得知所要检测的气体的性质。本实施例片式气体传感器，通过在基板下表面设置测量电极和敏感膜用于气体检 测，并通过在基板上表面设置加热电极、加热膜和玻璃膜对敏感膜进行加热，从而实现片式气体传感器对外界气体进行检测。由于加热膜直接固设在基板的上表面，加热膜产生的热 量能够快速的通过基板传给敏感膜，从而使敏感膜的温度能够在较短的时间内升高，进行 气体的检测，从而提高了本实施例片式气体传感器检测效率；并由于加热膜产生的热量大 部分被基板吸收并传给加热膜，从而使加热膜消耗较少的能量便能实现本实施例片式气体 传感器进行正常的工作，从而降低了本实施例片式气体传感器功耗。另外，由于在基板的上 下表面上设置敏感膜、加热膜和玻璃膜等部件充分利用了基板的空间，从而使本实施例片 式气体传感器的体积变小。 基于上述技术方案，可选的，为了提高片式气体传感器中的测量电极211的测量 精度，如图1-图5所示，本实施例中的测量电极211包括第一条形电极2111和至少一根 垂直固设在第一条形电极2111的第二条形电极2112 ；—测量电极211中的第一条形电极 2111与另一测量电极211中的第一条形电极2111相互平行，并且一测量电极211中的第二 条形电极2112与另一测量电极211中的第二条形电极2112相互平行。 具体而言，本实施例中的测量电极211可以由第一条形电极2111和垂直固设在第 一条形电极2111的第二条形电极2112组成。其中，第二条形电极2112可以是一条也可以 是多条。并且，固设在基板2上的两个测量电极211，其中一个测量电极211可以是具有两 条第二条形电极2112，而另一个测量电极211可以具有一条第二条形电极2112，本实用新 型对测量电极211的具体结构不做限制。由上可知，测量电极211 与敏感膜212的接触面 积更大，更有利于提高本实施例片式气体传感器中的测量电极211的测量精度。进一步的，为了提高片式气体传感器中的加热电极221的加热效率，如图1-图9 所示，本实施例中的加热电极221包括第三条形电极2211和至少一根垂直固设在第三条形 电极2211的第四条形电极2212 ；—加热电极221中的第三条形电极2211与另一加热电极 221中的第三条形电极2211相互平行，并且一加热电极221中的第四条形电极2212与另一 加热电极221中的第四条形电极2212相互平行。具体而言，本实施例中的加热电极221可以由第三条形电极2211和垂直固设在第 三条形电极2211的第四条形电极2212组成。其中，第四条形电极2212可以是一条也可以 是多条。并且，固设在基板2上的两个加热电极221，其中一个加热电极221可以是具有两 条第四条形电极2212，而另一个加热电极221可以具有一条第四条形电极2212，本实用新 型对加热电极221的具体结构不做限制。由上可知，加热电极221与加热膜222的接触面 积更大，更有利于提高本实施例片式气体传感器中的加热电极221的加热效率。基于上述技术方案，可选的，为了方便的将测量电极211和加热电极221与连接管 脚11牢靠的连接，如图1-图9所示，本实施例片式气体传感器还包括两个第一电极垫片 213和两个第二电极垫片224 ；第一电极垫片213与测量电极211连接，第一电极垫片213 用于与连接管脚11连接以使测量电极211与连接管脚11连接；第二电极垫片224与加热 电极221连接，第二电极垫片224用于与连接管脚11连接以使加热电极221与连接管脚11 连接。具体而言，第一电极垫片213的一端与测量电极211连接，第一电极垫片213的另 一端与连接管脚11连接，从而可以通过第一电极垫片213将测量电极211和连接管脚11 更加可靠的电连接在一起。其中，测量电极211与第一电极垫片213可以通过印刷的方式 牢固的连接在一起，而第一电极垫片213可以通过由低导热率制成的合金丝与连接管脚11连接，例如，合金丝可以是由黄金-钯金-白金的合金材料制成。同样的，第二电极垫片224 将加热电极221和连接管脚11更加可靠的电连接在一起。具体连接方式可参见第一电极 垫片213的连接过程，在此不再赘述。进一步的，为了更加方便的将测量电极211和加热电极221与连接管脚11牢靠的 连接，本实施例中的基板2的一端部可以开设有两个通孔23，两个第一电极垫片213分别 覆盖住通孔23，第二电极垫片224位于基板2远离通孔23的端部上；本实施例片式气体传 感器还可以包括两个第三电极垫片225，该第三电极垫片225位于加热膜222与基板2的 上表面22之间并固设在基板2的上表面22上；两个第三电极垫片225分别覆盖住通孔23 并分别与第一电极垫片213连接，并且第三电极垫片225与加热电极221绝缘设置；第三电 极垫片225用于与连接管脚11连接以使测量电极211与连接管脚11连接。具体而言，为了方便的将基板2上设置的测量电极211和加热电极221与连接管 脚11连接，本实施例中的基板2上开设有通孔23，并且将第一电极垫片213覆盖在通孔23 上。而第三电极垫片225在基板2的上表面22上并也覆盖在通孔23上，并且第一电极垫 片213与第三电极垫片225连接。从而可以通过位于同一平面上的第三电极垫片225和第 二电极垫片224与连接管脚11连接，实现测量电极211和加热电极221与连接管脚11连 接。其中，第一电极垫片213与第三电极垫片225通过在通孔23中通过堵孔浆料连接在一 起，而堵孔浆料可以采用 黄金、白金、钯金或者银制成。更进一步的，为了使第三电极垫片225和第二电极垫片224与连接管脚11连接的 更加牢靠，本实施例中的每个第二电极垫片224为双层结构；每个第三电极垫片225为双层 结构。具体而言，通过将第二电极垫片224和第三电极垫片225设置为双层结构，可以增 强合金丝与第二电极垫片224和第三电极垫片225的连接强度，使合金丝更加牢固的连接 在第二电极垫片224和第三电极垫片225上，从而有利于提高本实施例片式气体传感器中 基板2与基座1的连接强度。基于上述技术方案，可选的，为了对基板2进行保护，防止外部杂物对基板2造成 损伤，本实施例片式气体传感器还包括管帽3，管帽3的上端部为镂空结构31，管帽3罩住 基板2并固设在基座1上。具体而言，本实施例中的管帽3可以保护基板2免受外部杂物的碰撞，并且管帽3 的上端部的镂空结构31能够方便气体进入管帽3与基座1形成的空间中，使基板2上的敏 感膜212进行检测。另外，本实施例中基座1可以采用镀金处理，镀金层的强度为焊料球剪切试验法 测得剪切强度(> 1300g)；并且镀金层的厚度可以在0.6-0. 7微米之间。本实施例中基板 2的厚度可以是0. 25毫米，边长可以为1毫米；敏感膜212可以是金属氧化物半导体膜，例 如Sn02、ZnO, In203等，其厚度可以为10微米；加热膜222可以是Ru02，厚度可以为8_10 微米。本实施例中的各种电极可以采用印刷的方式印制在基板2上。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等 同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精 神和范围。
权利要求一种片式气体传感器，其特征在于，包括基座和基板；所述基座上开设有四个安装孔，每个所述安装孔中插设有连接管脚；所述基板的下表面上依次设置有两条测量电极和敏感膜，两条所述测量电极固设在所述基板的下表面上，所述敏感膜覆盖住所述测量电极并固设在所述基板的下表面；所述基板的上表面上依次设置有两条加热电极、加热膜和玻璃膜，两条所述加热电极固设在所述基板的上表面上，所述加热膜覆盖住所述加热电极并固设在所述基板的上表面，所述玻璃膜固设在所述加热膜上；两条所述测量电极分别与两个所述连接管脚连接，两条所述加热电极分别与另外两个所述连接管脚连接。
2.根据权利要求1所述的片式气体传感器，其特征在于，所述测量电极包括第一条形 电极和至少一根垂直固设在所述第一条形电极的第二条形电极；一所述测量电极中的第一 条形电极与另一所述测量电极中的第一条形电极相互平行，并且一所述测量电极中的第二 条形电极与另一所述测量电极中的第二条形电极相互平行。
3.根据权利要求1所述的片式气体传感器，其特征在于，所述加热电极包括第三条形 电极和至少一根垂直固设在所述第三条形电极的第四条形电极；一所述加热电极中的第三 条形电极与另一所述加热电极中的第三条形电极相互平行，并且一所述加热电极中的第四 条形电极与另一所述加热电极中的第四条形电极相互平行。
4.根据权利要求1-3任一所述的片式气体传感器，其特征在于，还包括两个第一电极 垫片和两个第二电极垫片；所述第一电极垫片与所述测量电极连接，所述第一电极垫片用 于与所述连接管脚连接以使所述测量电极与所述连接管脚连接；所述第二电极垫片与所述 加热电极连接，所述第二电极垫片用于与所述连接管脚连接以使所述加热电极与所述连接 管脚连接。
5.根据权利要求4所述的片式气体传感器，其特征在于，所述基板的一端部开设有两 个通孔，两个所述第一电极垫片分别覆盖住所述通孔，所述第二电极垫片位于所述基板远 离所述通孔的端部上；所述片式气体传感器还包括两个第三电极垫片，位于所述加热膜与所述基板的上表 面之间并固设在所述基板的上表面上；两个所述第三电极垫片分别覆盖住所述通孔并分别 与所述第一电极垫片连接，并且所述第三电极垫片与所述加热电极绝缘设置；所述第三电 极垫片用于与所述连接管脚连接以使所述测量电极与所述连接管脚连接。
6.根据权利要求5所述的片式气体传感器，其特征在于，每个所述第二电极垫片为双 层结构；每个所述第三电极垫片为双层结构。
7.根据权利要求1所述的片式气体传感器，其特征在于，还包括管帽，所述管帽的上端 部为镂空结构，所述管帽罩住所述基板并固设在所述基座上。
专利摘要本实用新型提供一种片式气体传感器，包括基座和基板；基座上开设有四个安装孔，每个安装孔中插设有连接管脚；基板的下表面上依次设置有两条测量电极和敏感膜，两条测量电极固设在基板的下表面上，敏感膜覆盖住测量电极并固设在基板的下表面；基板的上表面上依次设置有两条加热电极、加热膜和玻璃膜，两条加热电极固设在基板的上表面上，加热膜覆盖住加热电极并固设在基板的上表面，玻璃膜固设在加热膜上；两条测量电极分别与两个连接管脚连接，两条加热电极分别与另外两个连接管脚连接。通过片式气体传感器提高了气体传感器的检测效率，并降低了气体传感器功耗。
文档编号G01N27/18GK201575984SQ20092029919
公开日2010年9月8日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者张小水, 王利利, 祁明锋, 范子亮, 谷永谦, 钟克创, 高胜国 申请人:郑州炜盛电子科技有限公司