本發(fā)明屬于傳感器的封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣體傳感器的絕熱封裝結(jié)構(gòu)及絕熱封裝方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的氣體傳感器封裝技術(shù)主要包括TO封裝、DIP陶瓷管座封裝等，但是上述封裝結(jié)構(gòu)存在的主要問題是基底均為熱導(dǎo)率較高的金屬和陶瓷材料，高導(dǎo)熱率的基底材料導(dǎo)致用于維持芯片工作的熱量通過基底、以及各種接觸部件而散失，造成傳感器功耗增大（約占70%），且加熱到工作溫度需要的穩(wěn)定時間較長（大于15min），對氣體傳感器的實際應(yīng)用帶來了諸多問題。因此，熱隔離技術(shù)對于氫氣傳感器性能指標(biāo)的作用異常顯著。

而現(xiàn)有的熱隔離技術(shù)主要是通過選擇絕熱材料或者熱隔離部件來實現(xiàn)的，例如，通過多根引線將傳感器芯片懸空于基座上部，而使芯片與封裝基座之間通過空氣隔離，但這種封裝結(jié)構(gòu)需要大量的引線才能保證結(jié)構(gòu)上的可靠，一方面?zhèn)鞲衅黧w積增大，而另一方面來說，大量的熱量通過引線而散失。實際中，這種絕熱結(jié)構(gòu)的熱隔離效果并不顯著。

因此，現(xiàn)有氣體傳感器通過引線懸空的方式是不能取得較好的隔熱效果的，而且?guī)砹吮容^復(fù)雜的傳感器結(jié)構(gòu)，造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，具有較好隔熱效果的氣體傳感器的絕熱封裝結(jié)構(gòu)及絕熱封裝方法。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種氣體傳感器的絕熱封裝結(jié)構(gòu)，所述氣體傳感器具有傳感器芯片，所述絕熱封裝結(jié)構(gòu)包括具有內(nèi)腔的外殼及固定設(shè)置在所述外殼內(nèi)的具有內(nèi)腔的封裝殼體，所述封裝殼體的內(nèi)腔通過所述封裝殼體的一端和所述外殼的一端與外界連通，所述封裝殼體的另一端密封，所述絕熱封裝結(jié)構(gòu)還包括用于安裝所述傳感器芯片的柔性基板及一端與所述柔性基板連接的連接導(dǎo)線，所述柔性基板與所述封裝殼體固定設(shè)置且所述柔性基板位于所述封裝殼體內(nèi)使得所述傳感器芯片懸置于所述封裝殼體內(nèi)，所述連接導(dǎo)線的另一端依次穿過所述封裝殼體的密封端、所述外殼的另一端延伸出所述外殼外。

根據(jù)本發(fā)明，為了進(jìn)一步解決熱量散失問題，所述封裝殼體的材質(zhì)為高分子材料，所述外殼的材質(zhì)也選擇高分子材料。又為了適用氣體傳感器的使用條件，高分子材料需選擇能夠耐腐蝕性、耐氧化性、耐酸堿、耐礦物油等性能，溫度-40℃~150℃可使用，優(yōu)選地，高分子材料可選聚苯硫醚。

優(yōu)選地，所述柔性基板為PI柔性基板。

優(yōu)選地，所述柔性基板內(nèi)具有導(dǎo)線，所述傳感器芯片上連接有引線且所述傳感器芯片通過所述引線與所述柔性基板內(nèi)的導(dǎo)線電氣連接，所述柔性基板內(nèi)的導(dǎo)線還與所述連接導(dǎo)線電氣連接。

優(yōu)選地，所述外殼的內(nèi)腔內(nèi)設(shè)置有用于防止所述封裝殼體脫離所述外殼的限位部。

優(yōu)選地，所述外殼的另一端部和所述封裝殼體的密封端之間、所述外殼的內(nèi)側(cè)壁和封裝殼體的外側(cè)壁之間分別填充有密封膠。

優(yōu)選地，所述外殼為兩端分別與外界連通的圓柱形外殼，由二個半圓形殼體構(gòu)成，二個所述半圓形殼體的外側(cè)面相對的位置分別開設(shè)環(huán)形凹槽，所述二個半圓形殼體通過設(shè)置在所述環(huán)形凹槽內(nèi)彈性圈相對固定。

優(yōu)選地，所述封裝殼體為一端與外界連通的圓柱形封裝殼體，由二個半圓形殼體構(gòu)成，所述柔性基板的二側(cè)部分別位于二個半圓形殼體之間。

本發(fā)明采取的又一技術(shù)方案是：

一種氣體傳感器的絕熱封裝方法，包括以下步驟：

（1）將傳感器芯片安裝在內(nèi)部具有導(dǎo)線的柔性基板上使得所述傳感器芯片通過引線與所述柔性基板內(nèi)的導(dǎo)線電氣連接；

（2）將步驟（1）處理后的柔性基板與連接導(dǎo)線的一端連接使得所述連接導(dǎo)線與所述引線通過柔性基板內(nèi)的導(dǎo)線電氣連接；

（3）將經(jīng)步驟（2）處理后的柔性基板固定設(shè)置在一端與外界連通而另一端密封的且具有內(nèi)腔的封裝殼體內(nèi)，使所述連接導(dǎo)線的另一端穿過所述封裝殼體的密封端延伸出所述封裝殼體外；

（4）將經(jīng)步驟（3）處理后的封裝殼體安裝在兩端分別與外界連通的且具有內(nèi)腔的外殼內(nèi)，使得所述封裝殼體的內(nèi)腔通過所述封裝殼體的所述一端和外殼的一端與外界連通，所述連接導(dǎo)線的另一端穿過所述外殼的另一端延伸出所述外殼外；

（5）從經(jīng)步驟（4）的處理后的外殼的另一端部向所述外殼內(nèi)填充密封膠以使所述外殼的所述另一端部和所述封裝殼體的密封端之間、所述外殼的內(nèi)側(cè)壁和封裝殼體的外側(cè)壁之間分別填充有所述密封膠。

優(yōu)選地，所述封裝殼體的材質(zhì)為高分子材料。更優(yōu)選地，所述封裝殼體的材質(zhì)為聚苯硫醚。

優(yōu)選地，所述外殼的材質(zhì)為高分子材料。更優(yōu)選地，所述外殼的材質(zhì)為聚苯硫醚。

優(yōu)選地，所述柔性基板為PI柔性基板。

由于上述技術(shù)方案的實施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

本發(fā)明的絕熱封裝結(jié)構(gòu)將傳感器芯片安裝在柔性基板上且傳感器芯片懸置于封裝殼體的內(nèi)腔內(nèi)，傳感器芯片不直接與封裝殼體接觸，極好的解決了熱量散失的問題，同時在結(jié)構(gòu)上不明顯降低可靠性且結(jié)構(gòu)簡單，明顯降低了加熱功耗水平，傳感器預(yù)熱時間小于5min。

本發(fā)明的絕熱封裝結(jié)構(gòu)將傳感器芯片安裝在柔性基板上，連接導(dǎo)線又與柔性基板連接，使得本發(fā)明具有極好的絕熱效果，并解決了傳感器芯片與連接導(dǎo)線的電氣連接問題，確保傳感器穩(wěn)定工作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明氣體傳感器的絕熱封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明氣體傳感器的絕熱封裝結(jié)構(gòu)剖視示意圖；

圖3為圖2中A處放大圖；

圖中：1、外殼；2、封裝殼體；3、傳感器芯片；4、柔性基板；5、連接導(dǎo)線；6、凹槽；7、彈性圈；8、限位部。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

如圖1~3所示，一種氣體傳感器的絕熱封裝結(jié)構(gòu)，氣體傳感器具有傳感器芯片3，該絕熱封裝結(jié)構(gòu)包括具有內(nèi)腔的外殼1及固定設(shè)置在外殼1內(nèi)的具有內(nèi)腔的封裝殼體2，封裝殼體2的內(nèi)腔通過封裝殼體2的一端和外殼1的一端與外界連通，封裝殼體2的另一端密封，該絕熱封裝結(jié)構(gòu)還包括用于安裝傳感器芯片3的柔性基板4及一端與柔性基板4連接的連接導(dǎo)線5，柔性基板4內(nèi)具有導(dǎo)線，傳感器芯片3上連接有引線且傳感器芯片3通過引線與柔性基板4內(nèi)的導(dǎo)線電氣連接，柔性基板4內(nèi)的導(dǎo)線還與連接導(dǎo)線5電氣連接，柔性基板4與封裝殼體2固定設(shè)置且柔性基板4位于封裝殼體2內(nèi)使得傳感器芯片3懸置于封裝殼體2內(nèi)，連接導(dǎo)線5的另一端依次穿過封裝殼體2的密封端、外殼1的另一端延伸出外殼1外。

為了進(jìn)一步解決熱量散失問題，封裝殼體2和外殼1的材質(zhì)均選用高分子材料，如二者均選用聚苯硫醚。

本例中，柔性基板4選用PI柔性基板。

為防止封裝殼體2脫離外殼1，在外殼1的內(nèi)腔內(nèi)設(shè)置有限位部8，限位部8的側(cè)面與封裝殼體2的一端部的端面相抵緊。

在外殼1的另一端部和封裝殼體2的密封端之間、外殼1和內(nèi)側(cè)壁和封裝殼體2的外側(cè)壁之間分別填充有密封膠，該密封膠起到密封作用和固定外殼1、封裝殼體2和連接導(dǎo)線5的作用。

具體地，外殼1為兩端分別與外界連通的圓柱形外殼，由二個半圓形殼體構(gòu)成，二個半圓形殼體的外側(cè)面相對的位置分別開設(shè)環(huán)形凹槽6，二個半圓形殼體通過設(shè)置在環(huán)形凹槽6內(nèi)的彈性圈7相對固定；封裝殼體2為一端與外界連通、另一端密封的圓柱形封裝殼體，由二個半圓形殼體構(gòu)成，柔性基板4的二側(cè)部分別位于二個半圓形殼體之間并通過二個半圓形殼體夾緊固定，連接導(dǎo)線5的另一端穿過封裝殼體2的密封端延伸出封裝殼體2外。

圓柱形外殼和圓柱形封裝殼體同軸設(shè)置。

本發(fā)明的絕熱封裝結(jié)構(gòu)將傳感器芯片安裝在柔性基板上，柔性基板又固定在高分子材料的封裝殼體內(nèi)并使得傳感器芯片懸置于封裝殼體內(nèi)，極好的解決了熱量散失問題，且高分子材料導(dǎo)熱率低，該絕熱封裝結(jié)構(gòu)也降低了傳感器熱平衡的時間。另一方面，傳感器芯片通過引線與柔性基板內(nèi)的導(dǎo)線電氣連接，而柔性基板內(nèi)的導(dǎo)線還與連接導(dǎo)線電氣連接，所述傳感器芯片也與連接導(dǎo)線電氣連接，此連接方式具有極好的絕熱效果，熱量不會通過引線散失，并此連接方式還解決了傳感器芯片與連接導(dǎo)線的電氣連接問題，可以確保傳感器穩(wěn)定工作。

本發(fā)明的氣體傳感器的絕熱封裝方法，包括以下步驟：

（1）將傳感器芯片3安裝在內(nèi)部有覆銅導(dǎo)線的柔性基板4上使得傳感器芯片3通過引線與柔性基板4內(nèi)的覆銅導(dǎo)線電氣連接；

（2）將經(jīng)步驟（1）處理后的柔性基板4與連接導(dǎo)線5的一端連接使得連接導(dǎo)線5通過柔性基板4內(nèi)的覆銅導(dǎo)線與引線電氣連接；

（3）將經(jīng)步驟（2）處理后的柔性基板4固定設(shè)置在一端與外界連通而另一端密封的且具有內(nèi)腔的封裝殼體2內(nèi)，并使得連接導(dǎo)線5的另一端穿過封裝殼體2的密封端延伸出封裝殼體2外；

（4）將經(jīng)步驟（3）處理后的封裝殼體2安裝在兩端部分別與外界連通的且具有內(nèi)腔的外殼1內(nèi)，使得封裝殼體2的內(nèi)腔通過封裝殼體2的一端和外殼1的一端與外界連通，連接導(dǎo)線5的另一端穿過外殼1的另一端延伸出外殼1外；

（5）從經(jīng)步驟（4）處理后的外殼1的另一端向外殼1內(nèi)填充密封膠使得外殼1的另一端部和封裝殼體2的密封端之間、外殼1的內(nèi)側(cè)壁和封裝殼體2的外側(cè)壁之間分別填充有密封膠。

上述中的封裝殼體2采用圓柱形封裝殼體，材質(zhì)選用聚苯硫醚，由二個半圓形殼體構(gòu)成，柔性基板4的二側(cè)部分別位于二個半圓形殼體之間，柔性基板4通過二個半圓形殼體夾緊固定；外殼1采用圓柱形外殼，材質(zhì)選用聚苯硫醚，由二個半圓形殼體構(gòu)成，二個半圓形殼體的外側(cè)面相對的位置分別開設(shè)環(huán)形凹槽6，二個半圓形殼體通過設(shè)置在環(huán)形凹槽6內(nèi)彈性圈7相對固定。圓柱形封裝殼體和圓柱形外殼同軸設(shè)置。

以上對本發(fā)明做了詳盡的描述，其目的在于讓熟悉此領(lǐng)域技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，且本發(fā)明不限于上述的實施例，凡根據(jù)本發(fā)明的精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。