一种封装式气体传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及气体传感器的结构设计和应用技术领域，特别提供了一种封装式气体传感器。
【背景技术】
[0002]气体传感器是指将环境中某种被测气体及其浓度转换为与其成一定关系电信号输出的装置或器件，根据输出的电信号可获得与被测气体在环境中存在状况有关的信息，电信号进过处理，从而可对被测气体进行检测、监控和报警；更可以通过接口与计算机组成自动检测、控制和报警系统。气体传感器封装形式通常有:T0管座封装形式、塑料圆筒型封装形式等。
[0003]TO管座封装形式虽然结构简单，但整体使用金属材料，且电极与管脚连接、管壳的封装都要采用焊接的方式，成本较高；而塑料圆筒型材料成本低，但结构内部复杂，电极与管脚连接同样需要焊接。这些封装方式决定每只传感器都要单独封装，即使在部分工艺过程中使用自动化设备，生产效率也很低。更有传感器封装后只是元件级别的产品，而后续的使用还要加装电路，不能提供从气体测量到标准电信号输出的完整解决方案，因此最主要的待解决的技术问题是:人们期望获得一种技术更简易、效率更高的封装气体传感器方法及对应的产品:封装式气体传感器。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种技术效果优良的封装式气体传感器。其主要解决的技术问题是:使相关技术更简易、封装加工制造效率更高。
[0005]本实用新型提供了一种封装式气体传感器，其特征在于:其构成如下:传感元件1、外壳、电路板4、管脚6 ;其中:外壳为一端开口的管型结构；外壳将传感元件I封装在其内部空腔中；电路板4作为封堵外壳为一端开口端的结构布置于外壳开口处且与外壳壁共同将外壳内腔围堵成一个封闭腔室；
[0006]所述封装式气体传感器中，传感元件I的构成如下:聚合物部件11、金属化表面层上表面12、金属化表面层下表面13 ;其中:后二者分别固定设置在聚合物部件11的上、下表面且三者固定为一体；
[0007]管脚6的一部分布置在外壳的内部且与金属化表面层下表面13和电路板4连接，管脚6的另一部分伸出到电路板4与外壳围裹的腔室外部；
[0008]靠近金属化表面层上表面12 —侧的外壳的顶层盖板与传感元件I的金属化表面层上表面12形成电接触。
[0009]所述封装式气体传感器，其特征在于:
[0010]外壳具体为金属壳3或金属管帽5 ;其中:
[0011]外壳的顶部盖板是向内腔伸出弯曲弹性结构，其以受压迫发生弹性形变的方式与传感元件I的金属化表面层上表面12形成电接触；金属壳3的顶部盖板与向内腔伸出的弯曲弹性结构是一体化整体结构。
[0012]现有技术中:其他封装方式如TO管座、塑料圆筒型的封装方式内部通过金属丝电极与外部管脚连接，完成这种电气连接需要使用点焊机将金属丝电极与外部管脚点焊到一起。本实用新型不需要使用点焊机进行点焊，通过使用预制件，在装配时进行简单的机械预紧挤压连接即可，这种方式更可一次完成多个传感器的封装，而不是单个的操作。
[0013]本封装方式，金属壳可使用不锈钢等材料，顶部盖板的大小根据传感器的尺寸来确定，顶部盖板与传感元件上表面接触部分的大小根据传感元件上表面的面积来确定，在金属壳顶部盖板弯折部位设置一个弯折方向的豁口，方便弯折。弯折过程使用机械臂将顶部盖板弯折盖到传感元件上，使金属壳与传感元件上表面完成电气接触，弯折后顶部盖板保持水平状态。
[0014]本实用新型弯折顶部盖板为封装的最后一道工序，可在电路板上连接检测装置，一旦在弯折金属壳顶部盖板的过程中完成电气连接，即可实时检测出传感器的性能，封装和检测一次完成。其他封装方式完成电极与外部管脚连接后还需要安装其他部件才能组装成完整的传感器，从而实现传感器的功能，这时才能再针对每一只传感器进行检测。
[0015]所述封装式气体传感器，其特征在于:
[0016]靠近金属化表面层上表面12 —侧的外壳的顶层盖板和金属化表面层上表面12之间还设置有用于填充二者之间间隙且形成电连接的下述几种结构之一:海绵状聚合物、垫圈结构、弹簧；其具体为能用于确保持续挤压上下表面与敏感材料形成电学连接的结构。
[0017]可以在外壳的顶部盖板具有向内腔伸出弯曲弹性结构的基础上再使用海绵状聚合物、垫圈结构、弹簧等电连接结构；也可以并不在外壳的顶部盖板具有向内腔伸出弯曲弹性结构的基础上直接在常规外壳顶部盖板内侧使用海绵状聚合物、垫圈结构、弹簧等电连接结构组合成相应的功能模块。
[0018]所述封装式气体传感器，其特征在于:气体传感器的金属化表面层上表面12和金属化表面层下表面13具体是通过电镀，派射或是蒸发的铀黑、铀碳、Pt、Au、Ag、N1、Pd、Cu、C制得的。
[0019]本实用新型采用的技术方案:将由聚合物部件、金属化表面层上表面和下表面组成的气体传感器传感元件通过机械连接的方式固定在金属壳或金属管帽与电路板组成的腔体内，传感元件测量被测气体时产生的电信号通过与其电气连接的管脚输出到电路板上，电路板上的电信号处理电路完成电信号处理；
[0020]其中，通过弯曲金属壳顶部盖板或整体压下金属管帽将传感元件固定在腔体内，之间使用可持续挤压连接面的结构保证传感元件与外部电路完成电气连接。
[0021]本实用新型与现有技术相比的有益效果是:封装过程操作简单，可批量封装，相比单独封装方式效率更高；由于封装过程中使用电路板，可根据目标需求，先回流焊电信号处理元件后封装传感元件，避免了过程中温度对传感元件造成性能影响，更可通过电路变化一次性实现高级功能。
【附图说明】
[0022]下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明:
[0023]图1为使用金属壳封装形式的电路板结构图；
[0024]图2为使用金属壳封装的气体传感器结构图；
[0025]图3为使用金属管帽封装形式的电路板结构图；
[0026]图4为使用金属管帽封装的气体传感器结构图。
【具体实施方式】
[0027]附图标记及附图相关说明:传感元件1、弹簧结构2、金属壳3、电路板4、金属管帽
5、管脚6、电信号处理元件7 ;聚合物部件11、金属化表面层上表面12、金属化表面层下表面13 ;顶部盖板31。
[0028]注:弹簧结构2和“靠近金属化表面层上表面12 —侧的外壳的顶层盖板和金属化表面层上表面12之间还设置有用于填充二者之间间隙且形成电连接的下述几种结构之一:海绵状聚合物、垫圈结构、弹簧”中的“弹簧”不是同一结构。
[0029]实施例1
[0030]—种封装式气体传感器，其构成如下:传感元件1、外壳、电路板4、管脚6 ;其中:外壳将传感元件1、电路板4都封装在其内部空腔中；管脚6的一部分布置在外壳的内部且与电路板4连接，管脚6的另一部分伸出到外壳的外部，传感元件I与电路板4连接；
[0031]所述封装式气体传感器中，传感元件I的构成如下:聚合物部件11、金属化表面层上表面12、金属化表面层下表面13 ;其中:后二者分别固定设置在聚合物部件11的上、下表面且三者固定为一体；
[0032]外壳的顶层盖板与传感元件I的金属化表面层上表面12形成电接触，金属化表面层下表面13与电路板4上的管脚6构成电连接。
[0033]外壳具体为金属壳3或金属管帽5 ;其中:金属壳3的顶部盖板具体是弯曲弹簧结构，其以受压迫发生弹性形变的方式与传感元件I的金属化表面层上表面12形成电接触；
[0034]作为外壳的金属壳3或金属管帽5的顶层盖板具体是下述几种结构之一:海绵状聚合物、垫圈结构、细丝结构；其具体为能用于确保持续挤压上下表面与敏感材料形成电学连接的结构。
[0035]气体传感器的金属化表面层上表面12和金属化表面层下表面13具体是通过电镀，溅射或是蒸发的铂黑、铂碳、Pt、Au、Ag,、N1、Pd、Cu、C和其他金属或合金制得的。
[0036]本实施例采用的技术方案:将由聚合物部件、金属化表面层上表面和下表面组成的气体传感器传感元件通过机械连接的方式固定在金属壳或金属管帽与电路板组成的腔体内，传感元件测量被测气体时产生的电信号通过与其电气连接的管脚输出到电路板上，电路板上的电信号处理电路完成电信号处理；
[0037]其中，通过弯曲金属壳顶部盖板或整体压下金属管帽将传感元件固定在腔体内，之间使用可持续挤压连接面的结构保证传感元件与外部电路完成电气连接。
[0038]本实施例与现有技术相比的有益效果是:封装过程操作简单，可批量封装，相比单独封装方式效率更高；由于封装过程中使用电路板，可根据目标需求，先回流焊电信号处理元件后封装传感元件，避免了过程中温度对传感元件造成性能影响，更可通过电路变化一次性实现高级功能。
[0039]实