[发明专利]平板式氧传感器的封装结构

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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1测试气体的一端附有外电极11，与尾气接触；芯片1内设有空气腔13通道，其开口在芯片1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1上的电极引线14与芯片1连接线一端的信号电极引脚15连通。一般芯片1内部还附有加热电极16，加热电极16与芯片1连接线一端的加热电极引脚17连通。芯片1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1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1固定和密封的作用，以保证芯片1两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1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1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1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1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1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。

发明内容

本发明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，本发明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。

本发明的改进在于：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。