CN103439458A - 一种气体浓度传感器探头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体浓度传感器探头，属于气体传感器领域。所述气体浓度传感器探头包括敏感芯体、外壳和与该外壳固定相连的压环；所述敏感芯体设置在外壳与压环之间，所述敏感芯体与压环之间设有过滤元件；所述外壳上开有多个管脚孔，每个管脚孔内装有一根管脚引线，各管脚引线均与所述敏感芯体电连接。本发明设计独特，结构简洁，降低了成本，并适于多种传感器敏感芯体封装，适合大规模推广应用。

Description

一种气体浓度传感器探头

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，特别涉及一种用于测气体浓度传感器芯体的防侧漏、易安装的传感器探头结构。

背景技术

薄膜氢气传感器是用来检测气体中氢气浓度仪器，其核心元件是氢敏芯体。目前，氢敏芯体封装结构设计中广泛应用的是TO5封装形式。选用TO5封装形式传感器探头与传感器基座配合难于保证气密性，且无标准的密封装配要求，导致设计员只凭经验完成传感器基座与传感器探头配合接口设计，必须夹压O型密封圈从而防止含氢混合气体侧漏。密封圈不但对密封材料要求很高，良好的密封材料如各种改性聚四氟乙烯等因属于某些企业的专利技术而成本较高，而且也增加了传感器结构的复杂性。

发明内容

为了克服现有的氢敏芯体封装形式的不足，本发明旨在提供一种气体浓度传感器探头，该传感器探头设计独特，结构简洁，降低成本，并适于多种传感器敏感芯体封装。该封装结构不仅能满足传感器气密性技术指标，而且规范了传感器基座与探头配合接口设计。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种气体浓度传感器探头，包括敏感芯体，其结构特点是，还包括外壳和与该外壳固定相连的压环；所述敏感芯体设置在外壳与压环之间，所述敏感芯体与压环之间设有过滤元件；所述外壳上开有多个管脚孔，每个管脚孔内装有一根管脚引线，各管脚引线均与所述敏感芯体电连接。

以下为本发明的进一步改进的技术方案：

作为一种具体的结构形式，所述外壳上开有沉孔，所述敏感芯体固定在外壳的该沉孔的安装平面上。

进一步地，所述外壳的外周上开有环形密封沟槽，最好地，该密封沟槽按国标GB/T3452.3-2005设计。

作为一种具体的连接形式，所述各管脚引线与所述敏感芯体通过金丝线相连。

所述敏感芯体通过耐高温且耐低温的强力胶粘结在所述外壳的沉孔面上。

所述管脚引线通过玻璃烧结质嵌设在所述管脚孔内且与该管脚孔同轴心。

所述外壳上装有部分置于密封沟槽内的密封圈，本发明的传感器探头通过该O形的密封圈与传感器基座之间保证密封。

作为外壳的一种具体的结构形式，所述外壳整体呈柱塞状。

所述过滤元件为筛网，该筛网的筛孔孔径不大于20μm，可以有效地防止体积较大颗粒（包括液态水滴）进入传感器探头内部，对敏感芯体起到保护作用。

根据本发明的实施例，所述管脚孔为六个，相应的管脚引线为六根，并呈圆周分布。

藉由上述结构， 本发明的所述传感器探头包括外壳、筛网、压环、管脚引线、敏感芯体、密封圈。所述管脚引线嵌设在所述管脚孔内，所述敏感芯体粘接在所述外壳沉孔内，所述敏感芯体表面电阻焊盘与所述管脚引线焊接，所述筛网夹在外壳与压环间固定，所述外壳与所述压环焊接为一体，所述密封圈安装在所述密封沟槽内。所述外壳与所述压环采用激光焊接熔融成一体，所述敏感芯体表面焊盘与所述管脚引线间通过金丝球焊接工艺导通；

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明敏感芯体封装是柱塞式一体式结构、外壳台阶式设计、外型标准化安装设计，减少传感器基座气密性设计工作，降低传感器设计成本，适合大规模推广应用。

2、本发明敏感芯体封装结构中，管脚引线采用玻璃烧结工艺嵌设在管脚孔内，应用此工艺不仅保证了良好的气密性，同时也保证了管脚引线与金属外壳绝缘性，适合大规模推广应用。

3、本发明敏感芯体封装中安装了筛网，以防止体积较大颗粒（包括液态水滴）进入传感器探头内部，对敏感芯体起到保护作用，延长了芯体寿命，进而延长了传感器使用寿命。同时，多孔筛网可以有效保证气体均匀、快速扩散至敏感芯体表面，不影响传感器响应特性。结构简洁，功能作用大，适合大规模推广应用。

 

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明一种实施例的分解三维示意图；

图2是图1的二维半剖面示意图；

图3是图2的A-A剖面图；

图4是图1中所述筛网的示意图；

图5是图1中所述外壳的二维半剖面示意图。

在图中：

1-管脚引线；2-外壳；3-敏感芯体；4-筛网；5-压环；6-O型密封圈；7 -玻璃烧结质；8 -金丝线；9-筛孔；10-外壳沉孔；11-管脚孔；12-密封沟槽。

具体实施方式

一种气体浓度传感器探头，如图1所示，包括外壳2、压环5、筛网4、管脚引线1、敏感芯体3、O型密封圈6。在图2，图5中， 外壳2与压环5构成敏感芯体封装主体，二者激光焊接熔融成一体，且筛网4界于二者之间，挤压固定。6个管脚引线1一一嵌在管脚孔11内，空隙处充满玻璃烧结质7，起到到固定、绝缘、密封作用。核心元件敏感芯体3粘接在外壳沉孔10安装平面上， 进行烘干固化，达到良好地附着性。

在图2，图3中，6个管脚引线1呈圆周排布，敏感芯体3与管脚引线1通过金丝线8引线连接，金丝线8一端焊在敏感芯体3表面焊盘上，另一端焊在对应管脚引线1接线柱上，焊接方式均为金丝线焊接。

在图1，图4中，筛网4采用316L不锈钢金属材料激光加工而成，筛网4厚度为0.2mm，有100×100个、直径20μm的筛孔9。

在图1，图5中，外壳2采用314不锈钢金属材料机加工而成，外型呈柱塞式。其中，柱塞外径为Φb，决定了传感器基座与传感器探头接口大小；焊接台阶直径为Φa，密封沟槽12槽底直径为Φc，二者体现了传感器探头装配密封形式，从实际考虑可选择柱塞式，也可选择焊接式；外壳沉孔10直径为Φd，安置敏感芯体3。

由此，本发明提供一种标准化、通用型敏感芯体封装结构，设计独特，结构简洁，降低了成本，并适于多种传感器敏感芯体封装，适合大规模推广应用。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1. 一种气体浓度传感器探头，包括敏感芯体（3），其特征在于，还包括外壳（2）和与该外壳（2）固定相连的压环（5）；所述敏感芯体（3）设置在外壳（2）与压环（5）之间，所述敏感芯体（3）与压环（5）之间设有过滤元件；所述外壳（2）上开有多个管脚孔（11），每个管脚孔（11）内装有一根管脚引线（1），各管脚引线（1）均与所述敏感芯体（3）电连接。

2. 根据权利要求1所述的气体浓度传感器探头，其特征在于，所述外壳（2）上开有沉孔（10），所述敏感芯体（3）固定在该沉孔（10）的安装平面上。

3. 根据权利要求1所述的气体浓度传感器探头，其特征在于，所述外壳（2）的外周上开有环形密封沟槽（12）。

4. 根据权利要求1所述的气体浓度传感器探头，其特征在于，所述各管脚引线（1）与所述敏感芯体（3）通过金丝线（8）相连。

5. 根据权利要求2所述的气体浓度传感器探头，其特征在于，所述敏感芯体（3）通过耐高温且耐低温的强力胶粘结在所述外壳（2）的沉孔（10）面上。

6. 根据权利要求1所述的气体浓度传感器探头，其特征在于，所述管脚引线通过玻璃烧结质（7）嵌设在所述管脚孔（11）内且与该管脚孔（11）同轴心。

7. 根据权利要求3所述的气体浓度传感器探头，其特征在于，所述外壳（2）上装有部分置于密封沟槽（12）内的密封圈（6）。

8. 根据权利要求1~7之一所述的气体浓度传感器探头，其特征在于，所述外壳（2）整体呈柱塞状。

9. 根据权利要求1~7之一所述的气体浓度传感器探头，其特征在于，所述过滤元件为筛网（4），该筛网（4）的筛孔（9）孔径不大于20μm。

10. 根据权利要求1~7之一所述的气体浓度传感器探头，其特征在于，所述管脚孔（11）为六个，相应的管脚引线（1）为六根。

Images