一种氧传感器封装结构的制作方法
【专利摘要】一种氧传感器封装结构，主要包括金属外壳和陶瓷探头，其特征在于：包括第一填料和第二填料，沿轴向并列分布于陶瓷探头和金属外壳之间，其中，第一填料与第二调料的体积压缩率相差两倍以上。本发明旨在利用不同体积压缩比的第一、第二填料，从而降低封装时的铆接应力，获得较好的封装效果。同时，可提高产品的成品率、降低制造成本。
【专利说明】一种氧传感器封装结构
【技术领域】
[0001]本发明属于发动机【技术领域】，具体涉及发动机管理系统，尤其涉及一种燃油喷射闭环控制用氧传感器。
[0002]
【背景技术】
[0003]氧传感器是实现发动机闭环控制的关键传感器。其中，氧传感器的封装对氧传感器性能起到关键作用。
[0004]目前汽车氧传感器的封装方法主要有:一种是在氧传感器探头和金属外壳接触面之间安装紫铜片，通过紫铜片封装时产生的弹性力来达到密封效果；还有一种就是氧传感器探头和金属外壳之间填充密封填料，再封装压实来防止漏气。以上方法都存在不同程度的缺陷，首先封装时铆接压力大，对氧传感器探头的精度和强度要求比较高，容易造成封装失败，降低产品的成品率，提高制造成本。其次，由于在高温环境下紫铜片的弹性力减弱，通过紫铜片弹性力封装的方案达不到密封效果。而另一种在氧传感器探头和金属外壳之间填充入密封填料的封装方案则是在常温下进行的，当传感器工作在高温环境时，由于氧传感器探头和金属外壳的温度膨胀系数不同，氧传感器探头和金属外壳之间产生间隙，使得密封效果不好，甚至密封失效。国内也开发出了一种将玻璃导体在高温下融化来填充氧传感器探头和金属外壳之间的封装方法，这种方法可以有效防止漏气，并提高了产品的成品率，然而由于玻璃的绝热性能，使得该类型的氧传感器散热、导电性能并不好。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有的问题，之目的在于提供一种氧传感器封装结构，在获得较好的封装效果的同时，降低铆接压力提高产品的成品率降低制造成本。
[0006]本发明的目的通过以下技术方案实现，即一种氧传感器封装结构，包括金属外壳和陶瓷探头，其特征在于:包括第一填料和第二填料，沿轴向并列分布于陶瓷探头和金属外壳之间。其中，第一填料与第二调料的体积压缩率相差两倍以上。陶瓷探头包括一个参考气体室，其特征在于，在参考气体室与大气之间设置有一个或者多个透气膜(透气膜依附在一个塑料托盘上)，以阻隔参考气体室与大气之间的液体交换。在透气膜与外界大气之间覆盖有一个保护罩，该保护罩可以由金属材料制成，固定于塑料托盘之上。
[0007]上述氧传感器封装结构包含有几种具体的实施方案，第一种:第一填料的体积压缩性小于第二填料的体积压缩性，其中第一填料为滑石粉，第二填料可以是柔性石墨或者EPTFE。第二种:第一填料的体积压缩性大于第二填料的体积压缩性，其中第一填料为柔性石墨，第二填料为金属氧化物，例如AL203。由于氧传感器是在常温下封装完成，金属外壳和陶瓷探头的线性膨胀系数不一样，在氧传感器作时，工作环境温度比较高，金属外壳和氧传感器探头之间会出现间隙，由本发明提供的相差两倍以上体积压缩率的第一和第二填料，在此时受热会出现不同程度的膨胀迅速填充金属外壳与氧传感器探头之间的间隙，进而防止氧传感器漏气，以达到较好的封装效果。
[0008]上述第一种方案可以通过添加与第二填料相邻的第三填料，(其中第三填料的体积压缩性和第一填料接近)形成新的安装方案，即方案三，在该方案中金属骨架还可以安装在第一填料或者是第二填料内。
[0009]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明提供的氧传感器封装之第一实施例结构图；
图2为本发明提供的氧传感器金属后盖封装结构图；
图3为本发明提供的氧传感器封装之第二实施例结构图；
图4为本发明提供的氧传感器封装之第三实施例结构图；
图5为本发明提供的氧传感器弹性忖套立体图；
图6为本发明提供的氧传感器陶瓷引线支架立体图；
图7为本发明提供的氧传感器金属外壳立体图；
图8为本发明提供的电极立体图；
图9为本发明提供的引线端子立体图；
图10为本发明提供的双电极引线陶瓷支架立体图；
图11为本发明提供的双电极陶瓷引线支架的三维剖视图。
【具体实施方式】
[0011]图1显示本发明提供的氧传感器封装第一实施例结构图。所述氧传感器封装包括:安装在金属外壳15内部的氧传感器探头14，其中金属外壳15的立体图如图7所示，氧传感器探头14为一个一端封闭的氧化锆陶瓷锥管，在氧传感器探头14和金属外壳15触面部位安装有紫铜片17用于导电和密封。金属保护罩16安装在金属外壳15的前端，金属保护壳16的侧面有通气孔16a。传感器探头14后端和金属外壳15之间沿轴向依次分布着第一填料11、第二填料12、金属盖板13，金属盖板13可以是一个由金属丝或金属薄片制成的C型环。金属外壳15通过铆接的方式将第一填料11、第二填料12、金属盖板13以及氧传感器探头14固定。电极18位于氧传感器内部开口端，其前端有两个安装齿18a，电极引线21连接电极18依次穿过陶瓷引线支架20、橡胶密封塞23和氧传感器后盖19延伸到氧传感器I外部，在氧传感器后盖19中心部位有一个氧传感器后盖中心孔19a，橡胶密封塞23伸出于中心孔19a外，中间有沉头型孔道，其中心孔道23a与后盖中心孔19a同轴线。弹性忖套22位于陶瓷引线支架20和氧传感器后盖19之间，其立体图如图5。橡胶密封塞23安装在氧传感器后盖19和陶瓷引线支架20之间，用于固定陶瓷引线支架20，防止其在氧传感器I内晃动降低氧传感器I的寿命。其中，陶瓷引线支架20立体图如图6。在橡胶密封塞23沉头内安装有防止其中心孔道23a挤压发生变形的塑料进气嘴26，塑料进气嘴26后端面26a与金属保护罩25之间安装有防水透气膜24，用于阻隔参考气体室与外界之间的液体交换，防水透气膜24可以采用焊接的方式固定于塑料进气嘴26后端面26a。沉头端面23b、卡口25a以及进气嘴26构成一条进气道27。金属保护罩25前端卡扣25a锁于塑料进气嘴26后端，使透气膜24免于被外力破坏。在透气膜24与金属罩内壁面25b之间可放置金属透气网，使空气更容易流入进气嘴26。氧传感器探头14外部有用于封装限位的环状凸台14a，气体参照室14b位于氧传感器探头14内部封闭端。待测气体参照室16b处于金属保护罩16内部。
[0012]氧传感器I的工作过程:
大气由进气道27进入，经透气膜24过滤掉其中的水分和其他固体颗粒物后，进入塑料进气嘴26，再透过陶瓷引线支架20，在氧传感器探头14的内表面发生氧化还原反应，将空气中的氧气还原为氧离子，氧离子吸附在氧传感器探头14的内表面。同时，汽车尾气由待通气孔16a进入待测气体参照室16b，在氧传感探头14的外表面发生氧化还原反应，生成氧离子并吸附在氧传感器探头14的外表面。由于氧传感器探头14内外侧的氧浓度不一样，所以两侧产生的氧离子数目也不一样。氧传感器探头14内侧电势由带电极引线21的电极18测出。由于，氧传感器探头14外侧接地，其电势为O，可以求得氧传感器探头两侧的电势差，由于大气中氧浓度是已知的，进而可以求得汽车尾气中的氧浓度。
[0013]上述氧传感器I的第一填料11与第二填料12的体积压缩比相差两倍以上。该传感器有以下两种封装方案，第一种:第一填料的体积压缩比小于第二填料的体积压缩比，其中第一填料为滑石粉，第二填料为柔性石墨或者EPTFE。第二种:第一填料的体积压缩比大于第二填料的体积压缩比，其中第一填料为柔性石墨，第二填料为金属氧化物，例如AL203。
图2显示为本发明提供的氧传感器金属后盖封装结构图。图示在氧传感器I的弹性忖套22和氧传感器金属后盖19结合部位采取径向锻压的方式，将弹性忖套22与氧传感器后盖19固定在一起，也就将氧传感器I的后端包括陶瓷引线支架20、电极引线21、橡胶密封塞23等部件固定在一起，来达到比较好的封装效果。
[0014]图3显示为本发明提供的氧传感器封装第二实施例结构图。本实施例的封装结构与第一实施例大体相似，不同之处在于:在氧传感器探头14开口端外部和金属外壳15之间沿轴向依次分布第一填料11、第二填料12、第三填料11a。金属保护罩16和金属外壳15之间通过金属外壳铆接部15b以铆接的方式连接在一起。待测气体参照室透气孔16a位于金属外壳保护罩16的中心。
[0015]本实施例所述封装结构中，第一填料11与第二填料12的体积压缩比相差两倍以上。第一填料11的体积压缩比小于第二填料的体积压缩比，其中第一填料11为滑石粉，第二填料12为柔性石墨或者EPTFE，第三填料Ila和第二填料12相邻，其体积压缩比与第一填料11接近，金属骨架13位于第三填料Ila内。
[0016]本实施例所述封装结构中，金属骨架13也可以包含于第一填料11或者第二填料12形成两种新的封装结构。
[0017]图4显示为本发明提供的氧传感器封装第三实施例结构图。本实施例的封装于第一实施例部分相似，氧传感器金属保护罩16位于氧传感器探头14的前端，在其中心部位有一个通气孔16a。在金属外壳15和氧传感器探头14之间沿轴向依次分布得着着隔热陶瓷31、第一填料11、第二填料12、第三填料I Ia及金属骨架13。电极引线30a —端连接位于双电极陶瓷引线支架上半部29a中的电极端子28a，另一端延伸到氧传感器I外部。同样，电极引线30b —端连接位于双电极陶瓷弓I线支架下半部29b中的电极弓I线端子28b，另一端延伸到氧传感器I外部，其中电极引线端子28a (b)立体图如图9。
[0018]本实施例中第一填料11和第二填料12的体积压缩比相差两倍以上，其中第一填料11为滑石粉，第二填料12为柔性石墨或者EPTFE，第三填料Ila和第二填料12相邻，其体积压缩比与第一填料11接近。
[0019]图8显示为本发明提供的电极立体图。电极18前端有两个安装齿18a，安装齿18a便于电极18的安装定位，提高封装效率。
[0020]图10显示为本发明提供的双电极引线陶瓷支架立体图。图示双电极陶瓷引线支架29为对称式结构，其特征为:包含双电极陶瓷引线支架左半部29a和双电极陶瓷引线支架右半部29b，其三维剖视图如图11所示。
[0021]基于本发明精神实质的其它进一步的方案均属于本发明应属保护权利范围。
【权利要求】
1.一种氧传感器封装结构，包括金属外壳和陶瓷探头，其特征在于:包括第一填料和第二填料，沿轴向并列分布于陶瓷探头和金属外壳之间，其中，第一填料与第二填料的体积压缩率相差两倍以上。
2.如权利要求1所述氧传感器封装结构，其特征在于，第一填料的体积压缩性小于第二填料的体积压缩性。
3.如权利要求1所述氧传感器封装结构，其特征在于，第一填料的体积压缩性大于第二填料的体积压缩性。
4.如权利要求2所述氧传感器封装结构，其特征在于，第二填料包括柔性石墨。
5.如权利要求3所述氧传感器封装结构，其特征在于，第一填料包括柔性石墨。
6.如权利要求4所述氧传感器封装结构，其特征在于，包括与第二填料并列相邻的第三填料，第三填料的体积压缩比与第一填料相近。
7.如权利要求6所述氧传感器封装结构，其特征在于，第三填料包括金属骨架。
8.如权利要求7所述氧传感器封装结构，其特征在于，第一填料包括金属骨架。
9.如权利要求8所述氧传感器封装结构，其特征在于，第二填料包括金属骨架。
10.如权利要求1-9之一项所述氧传感器封装结构，其陶瓷探头包括一个参考气体室，其特征在于，在参考气体室与大气之间设置有一个或者多个透气膜，以阻隔参考气体室与大气之间的液体交换。
11.如权利要求10所述氧传感器封装结构，其特征在于，透气膜依附在一个塑料托盘上。
12.如权利要求11所述氧传感器封装结构，其特征在于，在透气膜的外侧覆盖有一个保护罩，所述保护罩固定于塑料托盘。
【文档编号】G01N27/60GK104422728SQ201310376142
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】郗大光, 乐起奖, 郑远师 申请人:浙江福爱电子有限公司