CN101713758B - 一种氧传感器的封装方法及结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧传感器的封装方法及结构，其中该方法包括：步骤S101：安装氧化锆芯体和氧化铝陶瓷主体，填充玻璃导体材料；步骤S102：将其整体高温熔融，连接氧化锆芯体和氧化铝陶瓷主体；步骤S103：冷却；步骤S104：装配电极和加热棒；步骤S105：焊接高温导线；步骤S106：组装连接锁套；步骤S107：封装密封塞；步骤S108：铆接六角固定座和氧化铝陶瓷主体。本发明，不仅密封效果好、生产过程中成品率高，而且生产成本低且产品外观更漂亮。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧传感器的生产工艺及结构，更具体的说是一种氧传感器的封装方法及结构。
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，确保三效催化转化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、喘振等故障现象。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。
目前，汽车氧传感器生产过程中是通过两种方法来封装以达到密封不漏气的效果：一种是利用紫铜片垫在氧化锆芯体和六角固定座接触面之间，通过弹片施力压紧铜片达到密封效果；另外一种是利用密封填料填充到氧化锆芯体和六角固定座之间并压紧使填料密实而不漏气。这两种方法都存在以下问题：
问题1：这两种封接方法都是在常温下完成，由于六角固定座金属材料和氧化锆陶瓷材料之间的膨胀系数差别很大，往往在高温工作时会导致密封失效或密封效果不好。
问题2：且两种方法都需要很大的铆接压力，对氧化锆芯体的强度和尺寸精度要求很高，使得在氧化锆芯体的材料设计上为了符合强度要求而牺牲部分敏感性能，且对芯体的成型工艺要求很高，制造和封装过程中成品率低。
问题3：氧化锆芯体同六角座封接后，又需要通过其他金属壳体对整体进行焊接或封接，组装工艺复杂，成本很高。
问题4：六角固定座和氧化锆芯体通过常温封接完成，需要通过高温检测其可靠性，这样会造成金属六角座和其他金属壳体氧化发黑，外观难看。而且使得新出厂的产品和使用过的产品很难区分，造成市场上翻新产品泛滥。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种密封效果好、生产过程中成品率高、且生产成本低的氧传感器的封装方法及结构。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种氧传感器的封装方法，其特征在于，包括：
步骤一，将氧化锆芯体放置到氧化铝陶瓷主体中并定好位，然后将玻璃导体材料填入氧化锆芯体和氧化铝陶瓷主体之间的空隙里；
步骤二，将步骤一完成部分，整体放入加热炉中加热到800～1200度，使玻璃导体材料达到熔融状态，然后将连接有外电极引出棒的铜环压入玻璃导体材料中，使其密实并将铜环埋入其中；
步骤三，将步骤二完成部分，在室温下冷却，完成氧化锆芯体和氧化铝陶瓷主体之间的封接；
步骤四，插入内电极引出棒和陶瓷加热棒，使氧化铝陶瓷主体的尾端露出内外电极和加热棒共四个接线柱；
步骤五，最后将带有双层探头套的六角固定座同氧化铝陶瓷主体铆接在一起。
所述步骤一中的玻璃导体材料中参有一定比例的铜粉与镍粉。
所述步骤一中的玻璃导体材料填充高度大于2毫米，且其高度低于氧化锆芯体顶端。
所述步骤四中，进一步包括：
将所述四个接线柱分别同高温导线的四个端子焊接在一起，并用端子固定座固定的步骤。
所述步骤四中，进一步包括：
用连接锁套将所述的氧化铝陶瓷主体和高温导线连接在一起的步骤。
所述步骤四中，进一步包括：
用密封塞密封端子固定座后端的步骤，所述密封塞中间垫有可以防水透气聚四氟乙烯薄膜。
一种氧传感器的封装结构，包括氧化锆芯体、氧化铝陶瓷主体、玻璃导体材料、外电极引出棒、内电极引出棒、六角固定座、陶瓷加热棒、端子固定座、连接锁套、双层探头套、高温导线，所述玻璃导体材料通过熔融固定封接氧化锆芯体和氧化铝陶瓷主体，所述外电极引出棒与玻璃导体材料连接，所述陶瓷加热棒位于氧化锆芯体与氧化铝陶瓷主体中心，所述内电极引出棒位于氧化锆芯体与陶瓷加热棒之间且使内外电极相对，所述带有双层探头套的六角固定座同氧化铝陶瓷主体铆接在一起，所述高温导线与内外电极和加热棒焊接，所述端子固定座将高温导线的四个端子固定，所述高温导线与陶瓷主体通过连接锁套连接在一起。
所述端子固定座后还套装一密封塞。
所述连接锁套上还附有一层防腐蚀和防水透气的PTFE膜。
本发明公开了一种新型氧传感器封装方法以及相应的新结构，该方法主要是利用玻璃导体材料将氧化锆材料敏感芯体和氧化铝陶瓷主体通过熔融固化封接起来，并成为一体。通过玻璃导体材料固化时埋入的外电极棒和插入式内电极棒，将传感器的内外电极引出来，同时氧化铝陶瓷主体内部留有足够大的空间可插入陶瓷加热棒。玻璃导体材料是经过高温熔融并固化后将氧化锆芯体和氧化铝陶瓷主体封接在一起，可确保高温工作状态下的完全密封。由于陶瓷主体尾端可通过连接锁套直接与传感器线束部分连接，所述传感器线束部分包括端子固定座、防水膜、密封塞和导线，从而形成一体式陶瓷结构。而前端的六角固定座仅用来固定传感器和探头保护套，不再起封接作用。
本发明的有益技术效果：
本发明中，玻璃导体材料在800～1200度下通过熔融固化将氧化锆芯体和氧化铝陶瓷主体封接在一起，且两种材料的膨胀系数差别不大，因此无论在常温状态下还是高温状态下，都能保证整体密封的稳定性。
本发明中，由于是在高温下熔融状态完成封接，不需要很大的压力，因此对氧化锆芯的强度和尺寸精度要求不高，有利于提高产品的灵敏度和产品的成品率。
本发明中，由于封接形成的一体结构直接可以和线束连接，便于生产，大大降低成本。
本发明中，由于该结构不再依赖金属六角座来进行密封，因此可以在高温检测后再将六角座和陶瓷主体固定在一起，这样在出厂是能确保光亮的外观，而且由于采用氧化铝陶瓷做主体，使得整个产品呈现白色，增强美观。
附图说明
图1是本发明一种氧传感器的封装方法的工艺流程示意图；
图2是本发明一种氧传感器的封装结构的结构示意图。
图中标号为：
1、氧化锆芯体 2、氧化铝陶瓷主体
3、玻璃导体材料 4、外电极引出棒
5、内电极引出棒 6、六角固定座
7、陶瓷加热棒 8、端子固定座
9、连接锁套 10、PTFE膜
11、密封塞 12、双层探头套
13、高温导线
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的描述说明。
如图1所示，是本发明的一种氧传感器封装方法的工艺流程图。该方法主要是利用玻璃导体材料将氧化锆材料敏感芯体和氧化铝陶瓷主体通过熔融固化封接起来，并成为一体，然后再将其他部件组装起来。
如图1和图2所示，该方法包括下列步骤：
步骤S101，安装和填充
该步骤中，将氧化锆芯体1放置到氧化铝陶瓷主体2中并定好位，然后将参有一定比例铜粉与镍粉的玻璃导体材料3填入氧化锆芯体1和氧化铝陶瓷主体2之间的空隙里，所述玻璃导体材料3填充高度大于2毫米，且其高度低于氧化锆芯体顶端。
步骤S102，高温熔融连接
该步骤中，将步骤S101完成部分，整体放入加热炉中加热到800～1200度，使玻璃导体材料3达到熔融状态，然后将连接有外电极引出棒4的铜环压入玻璃导体材料3中，使其密实并将铜环埋入其中。
步骤S103，冷却
该步骤中，将步骤S102完成部分，在室温下冷却，完成氧化锆芯体1和氧化铝陶瓷主体2之间的封接。
步骤S104，装配内电极和加热棒
该步骤中，插入内电极引出棒5和陶瓷加热棒7，使氧化铝陶瓷主体2的尾端露出内外电极和加热棒共四个接线柱。
步骤S105，焊接
该步骤中，将所述四个接线柱分别同高温导线13的四个端子焊接在一起，并用端子固定座8固定。
步骤S106，组装连接锁套
该步骤中，用连接锁套9将所述的氧化铝陶瓷主体2和高温导线13连接在一起的步骤。
步骤S107，封装
该步骤中，用密封塞11密封端子固定座8后端，所述密封塞11中间垫有可以防水透气聚四氟乙烯薄膜。
步骤S108，铆接
该步骤中，将带有双层探头套12的六角固定座6同氧化铝陶瓷主体2铆接在一起。
该方法主要是利用玻璃导体材料将氧化锆材料敏感芯体和氧化铝陶瓷主体通过熔融固化封接起来，并成为一体。玻璃导体材料在800～1200度下通过熔融固化将氧化锆芯体和氧化铝陶瓷主体封接在一起，且两种材料的膨胀系数差别不大，因此无论在常温状态下还是高温状态下，都能保证整体密封的稳定性。
如图2所示，本发明公开了一种氧传感器的封装结构，包括氧化锆芯体1、氧化铝陶瓷主体2、玻璃导体材料3、外电极引出棒4、内电极引出棒5、六角固定座6、陶瓷加热棒7、端子固定座8、连接锁套9、双层探头套12、高温导线13，所述玻璃导体材料3通过熔融固定封接氧化锆芯体1和氧化铝陶瓷主体2，所述外电极引出棒4与玻璃导体材料3连接，所述陶瓷加热棒7位于氧化锆芯体1与氧化铝陶瓷主体2中心，所述内电极引出棒5位于氧化锆芯体1与陶瓷加热棒7之间且使内外电极相对，所述带有双层探头套12的六角固定座6同氧化铝陶瓷主体2铆接在一起，所述高温导线13与内外电极和加热棒焊接，所述端子固定座8将高温导线13的四个端子固定，所述高温导线13与陶瓷主体2通过连接锁套9连接在一起，所述端子固定座8后还套装一密封塞11，所述连接锁套9上还附有一层防腐蚀和防水透气的PTFE膜。
实验结果表示，这种利用该封装方法和结构的氧传感器，装配简单，成品率高，性能稳定且外观美观漂亮。
总之，以上所述的仅是本发明一种氧传感器的封装方法及结构的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种氧传感器的封装方法，其特征在于，包括：
步骤一，将氧化锆芯体(1)放置到氧化铝陶瓷主体(2)中并定好位，然后将玻璃导体材料(3)填入氧化锆芯体(1)和氧化铝陶瓷主体(2)之间的空隙里；
步骤二，将步骤一完成部分，整体放入加热炉中加热到800～1200度，使玻璃导体材料(3)达到熔融状态，然后将连接有外电极引出棒(4)的铜环压入玻璃导体材料(3)中，使其密实并将铜环埋入其中；
步骤三，将步骤二完成部分，在室温下冷却，完成氧化锆芯体(1)和氧化铝陶瓷主体(2)之间的封接；
步骤四，插入内电极引出棒(5)和陶瓷加热棒(7)，使氧化铝陶瓷主体(2)的尾端露出内外电极和加热棒共四个接线柱；
步骤五，最后将带有双层探头套(12)的六角固定座(6)同氧化铝陶瓷主体(2)铆接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种氧传感器的封装方法，其特征在于，所述步骤一中的玻璃导体材料(3)中掺有一定比例的铜粉与镍粉。
3.根据权利要求1所述的一种氧传感器的封装方法，其特征在于，所述步骤一中的玻璃导体材料(3)填充高度大于2毫米，且其高度低于氧化锆芯体顶端。
4.根据权利要求1所述的一种氧传感器的封装方法，其特征在于，所述步骤四中，进一步包括：
将所述四个接线柱分别同高温导线(13)的四个端子焊接在一起，并用端子固定座(8)固定的步骤。
5.根据权利要求4所述的一种氧传感器的封装方法，其特征在于，所述步骤四中，进一步包括：
用连接锁套(9)将所述的氧化铝陶瓷主体(2)和高温导线(13)连接在一起的步骤。
6.根据权利要求5所述的一种氧传感器的封装方法，其特征在于，所述步骤四中，进一步包括：
用密封塞(11)密封端子固定座(8)后端的步骤，所述密封塞(11) 中间垫有可以防水透气聚四氟乙烯薄膜。
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| 邹恒琪等.汽车氧传感器的发展及研究.《汽车电器》.2008,(第2期),第1-4页. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107817061A (zh) * | 2017-09-06 | 2018-03-20 | 天津大学 | 基于低熔点玻璃的新型fbg温度传感器及其封装工艺方法 |
| CN107817061B (zh) * | 2017-09-06 | 2019-12-31 | 天津大学 | 基于低熔点玻璃的新型fbg温度传感器的封装工艺方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101713758A (zh) | 2010-05-26 |
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