[发明专利]一种新型氧传感器及其封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车用气体传感器领域，特别涉及一种新型氧传感器及其封装方法。

背景技术

氧传感器，主要用于测定发动机燃烧后的排气中氧是否过剩的信息，即氧气含量，并把氧气含量转换成电压信号传递到发动机计算机，使发动机能够实现以过量空气系数为目标的闭环控制，确保三效催化转换器对排气中的碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX）三种污染物都有最大的转化效率，最大程度地进行排放污染物的转化和净化。氧传感器一旦出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排气污染增加，发动机出现怠速不稳、缺火、嘴振等故障现象。因此，汽车氧传感器生产时对封装的密封效果要求很高，否则，寿命很短。

经检索，专利CN 103196953 A公开了一种平板式氧传感器的封装结构，其主要改进在于：对用于定位并密封氧传感器芯片的套座和上定位陶瓷件的结构进行了改进，对芯片电极引脚与接触端子的导通结构进行了改进，对用于保护芯片头部的探头罩进行了改进，从而使得氧传感器芯片的装配过程变得简单易操作，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接触端子可靠导通。但该封装结构的氧传感器，仍存在如下一些缺陷：

（1）该封装结构的氧传感器是采用的翻边铆压的形式来固定上定位陶瓷件的结构来固定芯片部件，此类结构在制造过程中容易对上定位陶瓷件和芯片产生伤害，即实际生产中经常会发生上定位陶瓷件和芯片在翻边工序后破裂和断裂。即使上定位陶瓷件和芯片在经过此工序后未破损，也已经受到了翻边工序带来的潜在的伤害，在产品后续使用过程中寿命会受到影响。

（2）该封装结构的氧传感器通过改进，在能有效探测气体的基础上，有效防止气体的泄露，但其不能做到产品对水和废气的完全密封，所以其性能和寿命无法得到保障。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型氧传感器及其封装方法，通过锁紧帽圆周均匀铆压的固定结构来固定芯片部件，避免实际生产中后陶瓷体和芯片的破裂或断裂；并通过过盈配合工艺在基座外设置有套筒，能够将套筒和基座形成整体，进一步密封。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种新型氧传感器，包括一芯片以及依次同轴设置的前陶瓷体、密封粉块和后陶瓷体，所述芯片的中间段位于前陶瓷体、密封粉块以及后陶瓷体的中心孔中，所述前陶瓷体、密封粉块以及后陶瓷体的外部设置有用于密封芯片的六角基座；所述芯片头部设置有连接在六角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连接的接触端子的端子卡座；其创新点在于：还包括用于锁紧六角基座和后陶瓷体的锁紧帽，所述六角基座、锁紧帽、后陶瓷体以及端子卡座的外部还设置有用于密封整体的套筒，所述套筒头部通过过盈配合工艺设置在六角基座外，套筒尾部的内腔中还设置有与内腔配合的密封塞。

进一步地，所述前陶瓷体、密封粉块以及后陶瓷体均为圆柱形结构，其中，后陶瓷体为直径不同并相接的三段圆柱，且后陶瓷体的第二段圆柱与第三段圆柱的连接处设有用于锁紧帽收口的台阶面；

所述六角基座为一台阶状轴体，所述轴体由探头罩连接段、过渡段、套筒连接段以及锁紧帽连接段沿轴体轴向依次同轴连接构成；所述六角基座的内腔为两段直径不同并相接的圆柱孔，两段圆柱孔的直径自芯片头部至芯片尾部依次增大，所述前陶瓷体卡装在第一段圆柱孔中，所述密封粉块以及后陶瓷体的第一段圆柱卡装在第二段圆柱孔中。

一种上述新型氧传感器的封装方法，其特创新点在于：所述方法具体步骤如下：

（1）将探头罩通过精密压机使用翻边工艺连接到六角基座上，形成一带有探头罩的六角基座；

（2）将芯片插入密封粉块的中心孔中，将前陶瓷体和后陶瓷体分别从头部和尾部套入，初步形成一体；

（3）将步骤（2）中套有前陶瓷体、密封粉块及后陶瓷体的芯片放入带有探头罩的六角基座的内腔中，使前陶瓷体、密封粉块及部分后陶瓷体正好通过六角基座的内腔，并向后陶瓷体施加1.5～1.8t的压力，使中间的密封粉块均匀粉碎并致密的填充在芯片、前陶瓷体、后陶瓷体和六角基座之间，将芯片固定于六角基座中；再对其进行气密性测试，测试压力为4MPa，泄露量＜2ml/min，测试合格，进入步骤（4）；