CN113720885B - 一种半导体气体传感器及其自动化封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于传感器封装技术领域，具体是一种半导体气体传感器，包括管座，所述管座的内部均匀阵列插接有多组接线柱，所述接线柱的顶部开设有插接槽，所述管座的内部底部均匀阵列设有多组出气孔，所述管座的顶部设有衬底座，所述衬底座的顶部设有气敏单元，所述管座的顶部套接有保护帽；所述气敏单元包括衬底片，所述衬底片的一侧设有气敏电极，所述气敏电极的另一侧设有气敏材料，所述衬底片的另一侧设有加热电极。该装置不仅可以为气敏材料提供很好的温度环境，同时还能起到减震缓冲，保护内部结构，流到气敏材料的气体流速也可以得到控制，提高装置的适应性和检测的准确性，并且本发明所提供的封装方法快速准确，稳定有效。

Description

一种半导体气体传感器及其自动化封装方法

技术领域

本发明属于传感器封装技术领域，具体是一种半导体气体传感器及其自动化封装方法。

背景技术

半导体气体传感器是利用半导体气敏元件作为敏感元件的气体传感器，是最常见的气体传感器，广泛应用于家庭和工厂的可燃气体泄露检测装置，适用于甲烷、液化气、氢气等的检测；半导体气体传感器是利用气体在半导体表面的氧化还原反应导致敏感元件电阻值发生变化而制成的。当半导体器件被加热到稳定状态，在气体接触半导体表面而被吸附时，被吸附的分子首先在物体表面自由扩散，失去运动能量，一部分分子被蒸发掉，另一部分残留分子产生热分解吸附在物体表面。当半导体的功函数小于吸附分子的亲和力，则吸附分子将从器件夺走电子而变成负离子吸附，半导体表面呈现电荷层。

中国发明专利CN202010709099.8涉及一种三维纳米管气体传感器阵列的封装方法，所述方法包括：建立包括气体敏感度差异化的若干传感区域的三维纳米管气体传感器阵列，以打线结合的方式将阳极氧化铝薄膜第一表面的沿第一方向排列的且与传感区域对应的若干第一电极进行短接；将阳极氧化铝薄膜第二表面的沿第二方向排列的且与传感区域对应的共用第二电极与陶瓷层第一表面上的第三电极连接。该封装方法不够快速精准，且封装难度较大，极易出现泄漏。

现阶段半导体气体传感器保护帽透气孔容易发生堵塞，且减震效果差，容易装置晃动时造成内部的检测部件和加热部件发生损坏，同时半导体气体传感器检测的气体流速时刻发生变化，而气体流速对半导体气体传感器的动态响应和静态相应会造成影响，也会对半导体气体传感器的恢复时间造成干扰，从而无法保证检测的准确性，同时半导体气体传感器的封装难度较大，封装精度较低。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种半导体气体传感器及其自动化封装方法，从而增加半导体气体传感器的减震效果，以及防止保护帽透气孔的堵塞，并且保证气敏材料检测气体的流速保证在合理范围内，并且提高该半导体气体传感器的封装速度和精度，保证封装效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种半导体气体传感器，包括管座，所述管座的内部均匀阵列插接有多组接线柱，所述接线柱的顶部开设有插接槽，所述管座的顶部设有衬底座，所述衬底座的顶部设有气敏单元，所述管座的顶部套接有保护帽；

所述气敏单元包括衬底片，所述衬底片底部与衬底座固定连接，所述衬底片的一侧设有气敏电极，所述气敏电极的另一侧设有气敏材料，所述衬底片的另一侧设有加热电极，所述加热电极的另一侧设有加热电阻，所述气敏电极和加热电极均通过连接线与接线柱电性连接；

所述保护帽的顶部设有多组透气孔，所述保护帽的内部设有气囊，所述气囊内部设有热膨胀气体，所述气囊远离保护帽的一侧均匀阵列设有多组挤压板，所述挤压板的底部铰接有插接块，所述插接块与插接槽相匹配，所述挤压板远离气囊的一侧顶部设有顶部弹性密封片，所述顶部弹性密封片的内部设有进气单向阀，所述挤压板远离气囊的一侧底部设有底部弹性密封片，所述底部弹性密封片的内部设有排气单向阀，所述挤压板的顶部设有电磁铁，所述电磁铁远离气囊的一端电连接有挤压开关，所述电磁铁远离气囊的一端磁性相同，所述保护帽的内侧顶部设有限位块；

所述保护帽的外侧设有气体降温器，所述气囊通过单向排气口与气体降温器的进气口相连通，所述气囊通过单向进气口与气体降温器的排气口相连通；

所述气囊、顶部弹性密封片和底部弹性密封片共同组成密封气体腔，当所述加热电阻工作时，所述气囊体积增大并带动挤压板向远离保护帽端转动，所述密封气体腔内的检测气体沿排气单向阀流向气敏材料；当所述挤压开关与限位块接触挤压时，所述电磁铁通电并带动挤压板反转，所述进气单向阀打开并抽取外界检测气体进入密封气体腔内；

一种半导体气体传感器的自动化封装方法：

S1、利用镀膜的方法在所述衬底座顶部制作图形化的金属电极；

S2、通过制槽工艺在所述衬底座顶部制作出深槽；

S3、利用蓝膜固定并切割所述衬底座，然后扩膜形成U型绝热的所述衬底座；

S4、所述气敏单元也通过正反面镀膜、切割和扩膜工艺制作出来；

S5、借助固晶机自动拾取所述衬底座，并用固晶胶固定在所述管座顶部；

S6、固晶机自动拾取所述气敏单元并用导电银胶固定，使所述气敏单元的正反两面电极刚好分别连通衬底座顶部电极，从而在所述气敏单元的一侧形成气敏电极，在所述气敏单元的另一侧形成加热电极；

S7、自动绑线机将所述衬底座顶部的四个电极跟管座顶部的四个接线柱电连接；

S8、机器自动封上所述保护帽，并且保证所述气囊底部与固定槽插接，所述引导块与引导槽插接，所述插接块与插接槽插接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设置管座、衬底座、气敏材料、气敏电极、加热电阻、保护帽、加热电极和接线柱等部件的相互配合，解决了半导体气体传感器的检测精度低的问题，加热电阻通电升温，使得保护帽内的温度达到气敏材料检测所需温度，外界检测气体沿保护帽的透气孔进入气敏材料处，当检测气体浓度过高，则气敏材料的阻值会发生变化，从而带动外界的警报器发生警报提醒人们注意防护。该装置有效地提高检测精度，为气敏材料的检测提供合适环境，达到气敏材料所需的温度要求，并且封装快捷高效，稳定性强，固定紧密，电连接性能好。

2、本发明通过设置气体降温器、气囊、挤压板、挤压开关、电磁铁、进气单向阀、排气单向阀、顶部弹性密封片和底部弹性密封片等部件的相互配合，共同解决了装置震动造成内部损坏以及气流流速对气敏材料的检测造成影响等问题，保护帽插接管座顶部，气囊底部插接进固定槽内，插接块与插接槽配合，当加热电阻工作时，气囊体积增大，保护帽与固定槽过盈配合，气囊带动挤压板转动，气囊、顶部弹性密封片和底部弹性密封片共同组成的密闭气体腔内的气体沿排气单向阀流至气敏材料，保证气敏材料对检测气体流速的要求，当挤压开关与限位块接触挤压时，电磁铁通电并带动挤压板反转，进气单向阀打开抽取外界检测气体进入密封气体腔内，气囊内的热膨胀气体沿单行排气口进入气体降温器内，低温冷却气体沿单向进气口重新进入气囊内。该装置可以借助气囊内体积的周期性变化实现密封气体腔内的检测气体周期性的抽气和排气，从而可以有效地控制检测气体流向气敏材料的流速，保证气敏材料的检测准确性，同时气囊不仅可以实现保护帽的快速准确封装，同时在实际测量时气囊还能起到很好的减震缓冲的效果，保证内部结构的稳定性和安全性。

3、本发明根据所提供的半导体气体传感器从而提出该半导体气体传感器自动化封装方法，该方法结合本申请的具体结构，且借助镀膜、切割、扩膜、制槽、蓝膜固定和自动拾取装配等工艺，将衬底座、衬底片、电极、气敏材料和加热电阻等合理有序的固定拼装，结构紧密，信号传递高效有序，并且借助固定槽与气囊底部插接、引导块与引导槽插接、插接块与插接槽插接等方式，封装定位精准，封装规划合理。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的管座结构示意图；

图3为本发明的气敏单元左右轴侧结构示意图；

图4为本发明的气敏单元俯视示意图；

图5为本发明的正视剖视示意图；

图6为本发明的图5中A处放大示意图；

图7为本发明的自动化封装方法流程图。

附图标记：1、管座；2、固定槽；3、引导块；4、接线柱；5、插接槽；6、气敏单元；7、保护帽；8、连接板；9、引导槽；10、透气孔；11、气体降温器；12、衬底片；13、连接线；14、深槽；15、气敏材料；16、气敏电极；17、加热电阻；18、加热电极；19、衬底座；20、气囊；21、单向排气口；22、单向进气口；23、挤压板；24、插接块；25、挤压开关；26、电磁铁；27、限位块；28、进气单向阀；29、排气单向阀；30、顶部弹性密封片；31、底部弹性密封片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

如图1-4，一种半导体气体传感器，包括管座1，管座1的内部均匀阵列插接有多组接线柱4，接线柱4位于管座1底部部分并且与报警器连接，管座1的顶部设有衬底座19，衬底座19可通过固晶、打线等自动化封装方法封装在管座1顶部，衬底座19的顶部设有气敏单元6，通过气敏单元6实现对气体的监控，管座1的顶部套接有保护帽7，保护帽7保护内部结构。

气敏单元6包括衬底片12，衬底座19和衬底片12均为绝热性能好且耐高温的材料，如石英，衬底座19为“U”型，衬底座19和衬底片12呈垂直结构，该结构增大衬底座19和衬底片12的强度，为气敏单元6对气体浓度的报警提供良好的基础。

衬底片12的一侧设有气敏电极16，气敏电极16的另一侧设有气敏材料15，气敏材料15的阻值会随空气中特殊气体的浓度而发生变化，而当气敏材料15的阻值发生变化时，借助气敏电极16和接线柱4的电连接作用会使得外接的报警器发生警报，从而对人们进行提醒，衬底片12的另一侧设有加热电极18，加热电极18的另一侧设有加热电阻17，加热电阻17的主要作用是为气敏材料15的阻值变化提供所需的温度环境，即当气敏材料15的温度达到所设阈值时，气敏材料15随气体浓度的变化而阻值发生变化的特性就会更加显著。

气敏电极16和加热电极18均通过连接线13与接线柱4电性连接，衬底座19顶部和衬底片12的两侧均设有深槽14，深槽14的主要作用是便于区分衬底座19和衬底片12与气敏电极16和加热电极18，从而使得气敏电极16和加热电极18能够快速准确的粘合在衬底座19和衬底片12顶部，提高装配效率，衬底座19的顶部设有金属电极，气敏电极16和加热电极18的一侧与衬底片12两侧固定连接，气敏电极16和加热电极18的底部与衬底座19顶部的金属电极固定连接，这样在借助深槽14的共同作用，使得金属电极、气敏电极16和加热电极18的装配快速且精准。

保护帽7的顶部均匀阵列设有多组透气孔10，透气孔10主要起透气作用，使得外界气体可以沿保护帽7顶部的透气孔10到达气敏材料15端进行检测，管座1的一侧设有引导块3，保护帽7的底部设有连接板8，连接板8的底部设有引导槽9，引导槽9与引导块3相匹配，借助引导槽9与引导块3的快速定位装配，提高封装效率，保证封装效果。

使用时，将气敏电极16和加热电极18分别通过连接线13与接线柱4电性连接，然后分别将气敏材料15与气敏电极16电性连接，将加热电阻17与加热电极18电性连接，在管座1外表面封上保护帽7，同时保证连接板8底部的引导槽9与引导块3相匹配插接，保护帽7将内部结构密封完整，此时加热电极18通电使得加热电阻17通电升温，该温度到达气敏材料15的检测最佳温度，以检测氧化性气体为例，当外界检测气体浓度升高时，气敏材料15的阻值也会同步增大，当检测气体浓度升高到所设阈值时，气敏材料15的阻值增大到所设的阻值阈值，则气敏材料15借助气敏电极16以及接线柱4连接的报警器会发出警报，提醒人们外界检测气体浓度达到所设阈值，需要进行应急防护等措施。该装置很好地解决了对外界气体的检测不精准的问题，同时借助加热电阻17可以为气敏材料15的检测提供合适的温度环境，保证气敏材料15的检测准确性，响应及时，并且各部分装配精准，电连接性好，装配快捷。

第二实施例

如图5和图6，基于第一实施例提供的一种半导体气体传感器，在实际使用时，由于所处环境的震动等问题，会对保护帽7内部的结构造成损坏，同时气敏材料15的检测效果与检测气体的流速有关，当检测气体通过透气孔10到达气敏材料15位置时的流速过大或者过小，都会对检测结果造成影响，一般情况下，检测气体的流速最好在500-1000sccm，并且，为了使半导体气体传感器的测量精度更高，应尽量使流过传感器的气体流速保持恒定，为了解决以上问题，提高装置的抗震效率以及装配效率，并保证检测气体的流速稳定且可控，该半导体气体传感器还包括：接线柱4的顶部开设有插接槽5，插线槽5主要是为了快速封装和校准，管座1的内部底部均匀阵列设有多组出气孔。

保护帽7的内部设有气囊20，气囊20内部设有热膨胀气体，由于热膨胀气体的热胀冷缩原理，气囊20在加热电阻17未工作时体积不会过大，管座1的顶部设有固定槽2，气囊20的底部与固定槽2相匹配，因此在封装保护帽7时可以将气囊20插接进固定槽2内进行定位和固定，当保护帽7封装完成并开始工作时，由于加热电阻17通电升温，使得保护帽7内部的整体温度升高，则气囊20由于在高温环境下会发生膨胀，气囊20体积随之增大，此时气囊20底部与固定槽2实现弹性接触，并且气囊20其余部分与管座1顶部的各结构均能实现弹性接触，因此当保护帽7受到外界震动时，借助气囊20自身的弹性形变能力，可以对该震动起到很好的减震缓冲的效果，保证保护帽7内部的各结构不会随保护帽7的震动而震动造成损坏。

气囊20远离保护帽7的一侧均匀阵列设有多组挤压板23，挤压板23的底部铰接有插接块24，插接块24与插接槽5相匹配，因此在装配过程中插接块24插接进插接槽5内部，借助该插接过程可以对保护帽7的装配起到精准定位的效果，防止封装不匹配的情况发生，同时在气囊20随内部温度升高而膨胀体积增大时，挤压板23会绕着插接块24发生转动，挤压板23的远离气囊20的一侧顶部设有顶部弹性密封片30，顶部弹性密封片30的内部设有进气单向阀28，挤压板23的远离气囊20的一侧底部设有底部弹性密封片31，底部弹性密封片31的内部设有排气单向阀29，因此气囊20、顶部弹性密封片30和底部弹性密封片31共同组成一个密闭的气体腔，当气囊20体积增大带动挤压板23绕插接块24向远离保护帽7端移动时，顶部弹性密封片30内的进气单向阀28关闭，底部弹性密封片31内的排气单向阀29打开并将密闭气体腔内的气体排出，检测气体不断朝气敏材料15端移动，此时进行排气过程，借助气敏材料15可以对该检测气体进行气体浓度检测；同时由于气囊20在高温环境下体积的变化是线性增大的，因此挤压板23将密闭气体腔内的气体沿排气单向阀29可实现均匀排出，此时只需通过调整排气单向阀29的开口大小以及加热电阻17的加热最大温度，就可以很好地调整检测气体的流速，从而保证气敏材料15对检测气体流速的要求。

挤压板23的顶部设有电磁铁26，电磁铁26远离气囊20的一端电性连接有挤压开关25，电磁铁26远离气囊20的一端磁性均相同，保护帽7的内侧顶部设有限位块27，管座1顶部接线柱4的高度与挤压板23的高度之和小于保护帽7内壁高度，因此当气囊20体积增大到最大程度时，挤压板23会绕插接块24转动到最大程度，此时挤压开关25会与限位块27触碰，从而使电磁铁26通电具备磁性，同时由于多组电磁铁26远离气囊20的一端的磁性均相同，因此各个电磁铁26之间借助磁斥力会向靠近保护帽7的一端移动，密封气体腔的体积增大，并且在挤压板23反向转动过程中顶部弹性密封片30内的进气单向阀28打开，外界检测气体快速沿进气单向阀28进入到密封气体腔内，而底部弹性密封片31内的排气单向阀29关闭，此时进行抽气过程使得密封气体腔内充满待检测气体，并未后续的排气过程进行储备。

保护帽7的外侧设有气体降温器11，气囊20通过单向排气口21与气体降温器11的进气口相连通，气囊20通过单向进气口22与气体降温器11的排气口相连通，当加热电阻17工作时，气囊20内部的热膨胀气体体积增大，则当气囊20体积增大到最大程度时，热膨胀气体温度到达最大值，体积同步到达最大值，由上述可知借助电磁铁26的磁斥力作用挤压板23会反向转动挤压气囊20，则气囊20内的高温气体沿单向排气口21进入气体降温器11内进行降温，而气体降温器11内的低温气体则沿单向进气口22重新进入气囊20内部，此时由于加热电阻17持续工作，则气囊20内的热膨胀气体体积会继续增大，以重复上述过程。

装配时，将保护帽7沿管座1插入，在插入过程中将连接板8内的引导槽9与引导块3对齐，并将气囊20底部插接进固定槽2内部，同时将插接块24插接进插接槽5内部进行装配，借助各个位置的插接可以实现精准定位封装，提高封装效果，保证结构的紧凑性和完整性。

装配完成后，接线柱4接入外界电路，加热电阻17通入电流并逐渐升温，保护帽7内的温度不断升高，此时气囊20内的热膨胀气体体积不断增大并带动气囊20体积增大，气囊20体积增大则其底部与固定槽2实现弹性过盈配合，且气囊20与保护帽7内部的各结构例如接线柱4等也都实现了弹性接触，则当外界产生震动并带动保护帽7震动时，借助气囊20自身良好的弹性变形原理，可以对外界震动起到很好的减震缓冲作用，保证内部管座1顶部的各结构仍处于良好的工作环境，从而有效地保证了装置的稳定性和减震效果。

同时当热膨胀气体体积不断变大并带动气囊20体积变大时，气囊20会带动挤压板23顶部绕插接块24沿远离保护帽7一侧发生转动，则在挤压板23转动过程中，气囊20、顶部弹性密封片30和底部弹性密封片31组成的密闭气体腔不断受到挤压并且体积减小，因此密闭气体腔内的检测气体受到该挤压力会不断向底部弹性密封片31内的排气单向阀29排出，而顶部弹性密封片30内的进气单向阀28处于关闭状态，则检测气体流向气敏材料15端，并且检测完成的气体沿管座1底部的出气孔排出装置，由于气囊20内的热膨胀气体在高温环境下体积是持续且稳定的增大，因此挤压板23绕着插接块24的转动速度基本保持一致，挤压板23挤压密闭气体腔内的检测气体的排出流速也基本保持一致，只需通过控制加热电阻17的最大温度以及排气单向阀29的开口大小，就可以控制挤压板23的转动速度，从而控制检测气体沿排气单向阀29排出的气体流速，实现控制检测气体到达气敏材料15端的流速，有效地提高气敏材料15的检测精度，保证气敏材料15的检测效果。

当挤压板23绕着插接块24转动到最大程度时，挤压板23顶部的挤压开关25会与限位块27接触，从而使得挤压开关25打开，则电磁铁26通电具备磁性，由于电磁铁26远离气囊20的一端的磁性均相同，因此多组电磁铁26在相互磁斥力的作用下会向靠近保护帽7端快速移动，则此时底部弹性密封片31内的排气单向阀29关闭，而顶部弹性密封片30内的进气单向阀28打开，密闭气体腔体积增大，借助大气压的作用会使得外界检测气体沿透气孔10进入到密闭气体腔内部进行暂时的储存，而气囊20内的高温热膨胀气体会沿单向排气口21进入气体降温器11内部，而气体降温器11可以将高温热膨胀气体进行降温处理，则温度较低且体积较小的热膨胀气体沿单向进气口22重新进入气囊20内部，经过该气体交换，气囊20内的热膨胀气体仍为低温且体积较小的气体，因此可继续在加热电阻17工作而产生的高温环境下体积增大，重复上述抽气排气过程即可。该装置可以借助气囊20内体积的周期性变化实现密封气体腔内的检测气体周期性的抽气和排气，从而可以有效地控制检测气体流向气敏材料15的流速，保证气敏材料15的检测准确性，同时气囊20不仅可以实现保护帽7的快速准确封装，同时在实际测量时气囊20还能起到很好的减震缓冲的效果，保证内部结构的稳定性和安全性。

第三实施例

如图7，基于第二实施例提供的一种半导体气体传感器，在实际封装时为了保证封装的快速、准确和密封性，需要根据实际操作情况进行合理的封装程序规划安排，因此该实施例提供了一种半导体气体传感器的自动化封装方法：

S1、利用镀膜的方法在衬底座19顶部制作图形化的金属电极，其中镀膜工艺主要包括蒸镀、溅射、电镀或丝网印刷等方式，而金属电极可为金或者铂等材料；

S2、通过制槽工艺在衬底座19顶部制作出深槽14，其中制槽工艺主要包括精密切割、腐蚀或喷砂等方式；

S3、利用蓝膜固定并切割衬底座19，然后扩膜形成U型绝热的衬底座19，此时切割好的U型衬底座19依然成阵列固定在蓝膜上，方便后面固晶机自动贴片；

S4、气敏单元6也通过正反面镀膜、切割和扩膜工艺制作出来；

S5、借助固晶机自动拾取衬底座19，并用固晶胶固定在管座1顶部；

S6、固晶机自动拾取气敏单元6并用导电银胶固定，使气敏单元6的正反两面电极刚好分别连通衬底座19顶部电极，从而在气敏单元6的一侧形成气敏电极16，在气敏单元6的另一侧形成加热电极18；

S7、自动绑线机将衬底座19顶部的四个电极跟管座1顶部的四个接线柱4电连接；

S8、机器自动封上保护帽7，并且保证气囊20底部与固定槽2插接，引导块3与引导槽9插接，插接块24与插接槽5插接，从而制成半导体气体传感器。

通过该封装方法可实现保护帽7的快速精准封装，且各结构之间连接紧密，电性连接良好，封装效率高。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种半导体气体传感器，包括管座(1)，其特征在于：所述管座(1)的内部均匀阵列插接有多组接线柱(4)，所述接线柱(4)的顶部开设有插接槽(5)，所述管座(1)的顶部设有衬底座(19)，所述衬底座(19)的顶部设有气敏单元(6)，所述管座(1)的顶部套接有保护帽(7)；

所述气敏单元(6)包括衬底片(12)，所述衬底片(12)底部与衬底座(19)固定连接，所述衬底片(12)的一侧设有气敏电极(16)，所述气敏电极(16)的另一侧设有气敏材料(15)，所述衬底片(12)的另一侧设有加热电极(18)，所述加热电极(18)的另一侧设有加热电阻(17)，所述气敏电极(16)和加热电极(18)均通过连接线(13)与接线柱(4)电性连接；

所述保护帽(7)的顶部设有多组透气孔(10)，所述保护帽(7)的内部设有气囊(20)，所述气囊(20)内部设有热膨胀气体，所述气囊(20)远离保护帽(7)的一侧均匀阵列设有多组挤压板(23)，所述挤压板(23)的底部铰接有插接块(24)，所述插接块(24)与插接槽(5)相匹配，所述挤压板(23)远离气囊(20)的一侧顶部设有顶部弹性密封片(30)，所述顶部弹性密封片(30)的内部设有进气单向阀(28)，所述挤压板(23)远离气囊(20)的一侧底部设有底部弹性密封片(31)，所述底部弹性密封片(31)的内部设有排气单向阀(29)，所述挤压板(23)的顶部设有电磁铁(26)，所述电磁铁(26)远离气囊(20)的一端电连接有挤压开关(25)，所述电磁铁(26)远离气囊(20)的一端磁性相同，所述保护帽(7)的内侧顶部设有限位块(27)；

所述保护帽(7)的外侧设有气体降温器(11)，所述气囊(20)通过单向排气口(21)与气体降温器(11)的进气口相连通，所述气囊(20)通过单向进气口(22)与气体降温器(11)的排气口相连通；

所述气囊(20)、顶部弹性密封片(30)和底部弹性密封片(31)共同组成密封气体腔，当所述加热电阻(17)工作时，所述气囊(20)体积增大并带动挤压板(23)向远离保护帽(7)端转动，所述密封气体腔内的检测气体沿排气单向阀(29)流向气敏材料(15)；当所述挤压开关(25)与限位块(27)接触挤压时，所述电磁铁(26)通电借助磁斥力带动挤压板(23)反转，所述进气单向阀(28)打开并抽取外界检测气体进入密封气体腔内。

2.根据权利要求1所述的一种半导体气体传感器，其特征在于：所述气体降温器(11)为空气压缩制冷装置，所述气囊(20)内的高温热膨胀气体沿单向排气口(21)进入气体降温器(11)后可进行压缩制冷，冷却后的所述热膨胀气体沿单向进气口(22)重新进入气囊(20)内。

3.根据权利要求1所述的一种半导体气体传感器，其特征在于：所述衬底座(19)的顶部设有金属电极，所述衬底片(12)两侧分别与气敏电极(16)和加热电极(18)与固定连接，所述气敏电极(16)和加热电极(18)的底部与衬底座(19)顶部的金属电极电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种半导体气体传感器，其特征在于：所述管座(1)的内部均匀阵列设有多组出气孔，所述管座(1)的顶部设有固定槽(2)，所述气囊(20)的底部与固定槽(2)相匹配，所述管座(1)的一侧设有引导块(3)，所述保护帽(7)的底部设有连接板(8)，所述连接板(8)的底部设有引导槽(9)，所述引导槽(9)与引导块(3)相匹配。

5.根据权利要求1所述的一种半导体气体传感器，其特征在于：所述衬底座(19)和衬底片(12)均为绝热性能好且耐高温的材料；所述衬底座(19)为“U”型，所述衬底座(19)和衬底片(12)呈垂直结构。

6.根据权利要求1所述的一种半导体气体传感器，其特征在于：所述衬底座(19)顶部和衬底片(12)的两侧均设有深槽(14)。

7.根据权利要求1所述的一种半导体气体传感器，其特征在于：所述衬底座(19)可通过固晶、打线自动化封装方法封装在管座(1)顶部。

8.根据权利要求1所述的一种半导体气体传感器，其特征在于：所述管座(1)顶部接线柱(4)的高度与挤压板(23)的高度之和小于保护帽(7)内壁高度。

9.一种半导体气体传感器的自动化封装方法，所述半导体气体传感器为权利要求4所述的半导体气体传感器，其特征在于：

S1、利用镀膜的方法在所述衬底座(19)顶部制作图形化的金属电极；

S2、通过制槽工艺在所述衬底座(19)顶部制作出深槽(14)；

S3、利用蓝膜固定并切割所述衬底座(19)，然后扩膜形成U型绝热的所述衬底座(19)；

S4、所述气敏单元(6)也通过正反面镀膜、切割和扩膜工艺制作出来；

S5、借助固晶机自动拾取所述衬底座(19)，并用固晶胶固定在所述管座(1)顶部；

S6、固晶机自动拾取所述气敏单元(6)并用导电银胶固定，使所述气敏单元(6)的正反两面电极刚好分别连通衬底座(19)顶部电极，从而在所述气敏单元(6)的一侧形成气敏电极(16)，在所述气敏单元(6)的另一侧形成加热电极(18)；

S7、自动绑线机将所述衬底座(19)顶部的四个电极跟管座(1)顶部的四个接线柱(4)电连接；

S8、机器自动封上所述保护帽(7)，并且保证所述气囊(20)底部与固定槽(2)插接，所述引导块(3)与引导槽(9)插接，所述插接块(24)与插接槽(5)插接。

10.根据权利要求9所述的一种半导体气体传感器的自动化封装方法，其特征在于：所述镀膜工艺包括蒸镀、溅射、电镀或丝网印刷方式，所述制槽工艺包括精密切割、腐蚀或喷砂方式。

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