CN114088321A - 一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，特点是：包括互相垂直设置的密封电路板和夹具电路板，密封电路板与的夹具电路板之间通过直角弯针连接，直角弯针的第一端贯穿密封电路板后与外引线电连接，直角弯针的第二端与夹具电路板电连接，夹具电路板上开设有固定传感器片芯的片芯定位槽，夹具电路板的上下两侧布置有弹性探针，其第一端延伸至片芯定位槽的上下两侧，第二端通过导线与直角弯针一一对应连接，片芯插入片芯定位槽后，其上的每个电极与弹性探针贴合，夹具电路板上还设置有紧固结构，优点是：提供一种结构简单、片芯易更换、密封性能良好的传感器片芯夹持装置，使传感器片芯能够在不同氮氧化物浓度的气氛中测试。

Description

一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置

技术领域

本发明涉及传感器测试装置技术领域，尤其涉及一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置。

背景技术

近年来，我国汽车保有量不断增加，汽车尾气排放带来的环境问题也日益严峻。汽车尾气排放的氮氧化物（NO_x）、一氧化碳、二氧化碳、硫化物以及颗粒物等不仅会影响空气质量，引起温室效应、造成酸雨等环境问题，更会引发人们呼吸系统相关疾病，甚至癌症。其中NO_x是在汽车启动或者有较高负载时产生的带强烈刺激性气味的气体，虽然尾气中的NO_x是以NO为主，占比约为80%，但NO在空气中易氧化成NO₂，而NO₂被人体吸入后易形成NO^3-或NO^2-，极易致癌，危害人体健康。因此为了降低尾气排放的目的，必须对汽车尾气进行实时监测，其中汽车氮氧化物传感器是一种重要的检测手段。

汽车氮氧化物传感器的核心部件是传感器片芯，是采用多层氧化锆陶瓷膜带叠层烧结而成，呈片状结构。片芯的尾部上下表面均丝网印刷有四个平面铂电极用于片芯电信号的输入和输出，电极宽度和电极间距均在0.6mm左右。片芯的头部需自加热到600℃以上才能正常工作，尾部电极部分温度也达到了200℃，因此片芯的测试部件需在高温环境下工作。在对传感器封装前需要对裸片芯进行一系列的模拟密封测试，既要保证测试线与片芯电极的良好接触，又要保证测试线之间的绝缘，同时还要方便更换以及能承受200℃以上的高温环境，因此亟需一种专用夹持装置来实现裸片芯的密封测试。

目前氮氧化物传感器的主流夹具都只适用于传感器的老化测试，不仅只能引出加热的正负两个电极，同时也缺少密封测试功能，使用过程中容易受到外界环境、温度等因素的影响，可靠性差。此外，部分用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹具为一体封装件，其不能灵活更换片芯，测试成本高，效率低下。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种结构简单、片芯易更换、密封性能良好的用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，包括互相垂直设置的密封电路板和夹具电路板，所述的密封电路板与所述的夹具电路板之间通过直角弯针连接，所述的直角弯针的第一端贯穿所述的密封电路板后与外引线电连接，所述的直角弯针的第二端与所述的夹具电路板电连接，所述的夹具电路板上开设有容纳传感器片芯并固定其横向位置的片芯定位槽，所述的夹具电路板的上下两侧对称均匀布置有与所述的片芯定位槽的长度方向平行的弹性探针，所述的弹性探针的第一端延伸至所述的片芯定位槽的上下两侧，所述的弹性探针的第二端通过导线与所述的直角弯针的第二端一一对应连接，所述的传感器片芯插入所述的片芯定位槽后，其上的每个电极均与所述的弹性探针贴合，所述的夹具电路板上还设置有用于固定所述的传感器片芯的纵向位置的紧固结构。

在一些实施方式中，所述的夹具电路板与所述的密封电路板的中心轴线垂直，所述的密封电路板的内侧位于所述的夹具电路板的上方等距设置有若干个贯通的第一排针孔，在所述的夹具电路板上设置有与所述的第一排针孔的位置纵向对应的第二排针孔，所述的直角弯针的两个端部分别插入所述的第一排针孔和所述的第二排针孔内。

在一些实施方式中，所述的紧固结构包括夹紧块、螺丝和螺母，所述的夹紧块分别设置在所述的传感器片芯的上下两侧，所述的夹紧块的两端通过所述的螺丝和螺母的拧紧配合固定在所述的夹具电路板上，并将所述的传感器片芯夹紧。由此，能够对片芯进行定位，保证其不会发生纵向偏移，影响测试效果。

在一些实施方式中，所述的密封电路板上设置有用于定位所述的夹具电路板的装配位置的定位块，所述的第一排针孔设置在所述的定位块内。由此便于直角弯针通过密封电路板后与外引线的连接。

在一些实施方式中，所述的第一排针孔和所述的第二排针孔均设置有八个，呈4×2矩阵排列，所述的弹性探针共有八个，其中四个布置在所述的夹具电路板的上方，四个布置在所述的夹具电路板的下方。

在一些实施方式中，所述的弹性探针的第一端包括相连的接触部和外沿部，所述的接触部向内呈圆弧型弯曲以便与所述的传感器片芯上的电极紧密贴合，所述的外沿部向外呈圆弧型翘起以便所述的传感器片芯插入。弹性探针的第二端水平设置保持与夹具电路板贴合，弹性探针第一端的接触部16在弹性力和圆弧形状的作用下能紧密贴合片芯电极，因此该结构的弹性探针具有更优的信号传递效果，保证测试结果的准确性。

在一些实施方式中，所述的弹性探针采用镀金铜材料，所述的弹性探针的宽度为1mm，所述的弹性探针之间的间距与所述的传感器片芯的印刷引脚的间距相一致；所述的直角弯针通过焊点与所述的夹具电路板连接；所述的导线的粗细由所述的传感器片芯上的电极的电流大小决定。由此结构简单，操作方便，信号传输迅速。

在一些实施方式中，所述的片芯定位槽的宽度与所述的传感器片芯的宽度一致或略大于所述的传感器片芯的宽度，所述的片芯定位槽的前端壁用于定位所述的传感器片芯的插入深度，所述的片芯定位槽的两侧壁用于定位所述的传感器片芯的横向位置。由此能够起到容置传感器片芯，定位传感器片芯插入位置的作用，同时对片芯进行横向定位，保证其不会发生横向偏移，影响测试效果。

在一些实施方式中，所述的密封电路板为圆型，所述的密封电路板的圆周与KF法兰通过卡箍密封夹紧，所述的密封电路板的中部通过所述的外引线将电信号接出。

在一些实施方式中，所述的密封电路板、所述的夹具电路板、所述的夹紧块均由覆铜板制成。密封电路板、夹具电路板、夹紧块均由覆铜板制成，既满足密封测试时的气氛要求，又能承受片芯工作的高温环境，此外覆铜板具有良好的切削加工性能，解决了片芯尺寸的微小偏差问题，成本低廉。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）本结构采用弹性探针作为片芯电极与信号传输部分的载体，依靠弹性探针前端的弹性性能和接触部夹紧保证弹性探针与各个电极均接触良好，各探针之间平行间隔设置保证信号传输不相互干扰。

2）实现对传感器裸片芯的固定夹紧与密封测试的功能：夹具电路板为片芯的固定装置，片芯通过夹具电路板上的片芯定位槽保证其不会发生横向偏移，通过紧固结构保证其不会发生纵向偏移，对裸片芯具有较好的夹紧效果，传感器片芯的插拔和更换便捷，无需更换整体封装件，降低成本，减少材料浪费，更换插入时能迅速与弹性探针贴合，进行信号传递，使用方便；密封电路板为片芯的密封装置，为密封测试提供基础，通过卡箍与法兰夹紧提供密封测试条件，且测试信号能分别通过多条外引线传输到测试气氛的外侧进行分析；片芯的固定部分与密封部分之间垂直设置，通过对称设置的多个直角弯针连接，电信号能够通过以下路径传输：通过弹性探针和导线连接片芯的电极端至夹具电路板端，再通过一一对应连接的直角弯针至传感器片芯的密封端，最终通过分立的多根外引线传输到密封端及测试气氛的外侧进行，装置结构简单，整个信号传输效率高，不会相互干扰，稳定性好，测试精度高。

3）整个夹持装置的固定部分与密封部分均由覆铜板组成，既满足密封测试时的气氛要求，又能承受片芯工作的高温环境，此外覆铜板具有良好的切削加工性能，解决了片芯尺寸的微小偏差问题，成本低廉。

附图说明

图1为本发明一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置的立体结构图；

图2为本发明一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置的局部爆炸图；

图3为本发明一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置的仰视图；

图4为本发明一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置中弹性探针的结构图；

图5为本发明一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置在密封测试状态的结构图一；

图6为本发明一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置在密封测试状态的结构图二；

图7为本发明一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置测试状态的爆炸图。

其中，密封电路板1，夹具电路板2，第一排针孔3，直角弯针4，外引线5，传感器片芯6，片芯定位槽7，弹性探针8，导线9，电极10，夹紧块11，螺丝12，螺母13，第二排针孔14，定位块15，接触部16，外沿部17，焊点18，弹性探针的第二端19，弧形部20，KF法兰21，卡箍22，橡胶圈23。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

实施例一

如图所示，一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，包括互相垂直设置的密封电路板1和夹具电路板2，密封电路板1与夹具电路板2之间通过直角弯针4连接，密封电路板1的内侧位于夹具电路板2的上方等距设置有若干个贯通的第一排针孔3，在夹具电路板2上设置有与第一排针孔3的位置纵向对应的第二排针孔14，直角弯针4的两端部分别设置在第一排针孔3和第二排针孔14内，设置排针孔能够在装配密封电路板1和夹具电路板2时方便两者定位，确保安装精度。

直角弯针4的第一端贯穿密封电路板1后与外引线5电连接，直角弯针4的第二端电连接夹具电路板2。夹具电路板2上开设有用于固定传感器片芯6的横向位置的片芯定位槽7，夹具电路板2的上下两侧对称均匀布置有与片芯定位槽7的长度方向平行的弹性探针8，弹性探针8的第一端延伸至片芯定位槽7的上下两侧，弹性探针8的第二端通过导线9与直角弯针4的第二端一一对应连接，传感器片芯6插入片芯定位槽7后，传感器片芯上的每个电极10均与弹性探针8贴合，夹具电路板2上还设置有用于固定传感器片芯6的纵向位置的紧固结构。

实施例二

本实施例提出的一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，其在实施例一的基础上对紧固结构和定位槽的具体结构进行了说明。本实施例中，紧固结构包括夹紧块11、M3螺丝12和螺母13，夹紧块11分别设置在传感器片芯6的上下两侧，夹紧块11的两端通过螺丝12和螺母13的拧紧配合固定在夹具电路板2上，并将传感器片芯6夹紧，由此能够对片芯进行定位，保证其不会发生纵向偏移，影响测试效果。

本实施例中，片芯定位槽7的宽度与传感器片芯6的宽度一致或略大于传感器片芯的宽度，片芯定位槽7的前端壁用于定位传感器片芯的插入深度，片芯定位槽7的两侧壁用于定位传感器片芯的横向位置。由此能够起到容置传感器片芯，定位传感器片芯插入位置的作用，同时对片芯进行横向定位，保证其不会发生横向偏移，影响测试效果。

实施例三

本实施例提出的一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，其在实施例一或二的基础上对夹持装置的其他具体结构进行了说明。本实施例中，密封电路板1上设置有用于定位夹具电路板2的装配位置的定位块15，第一排针孔3设置在定位块15内。由此便于直角弯针通过密封电路板后与外引线的连接。

本实施例中，第一排针孔3和第二排针孔14均设置有八个，呈4×2矩阵排列，弹性探针8共有八个，其中四个布置在夹具电路板2的上方，四个对称布置在夹具电路板2的下方。

实施例四

本实施例提出的一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，其在上述实施例的基础上对弹性探针的具体结构进行了说明。本实施例中，弹性探针8的第一端包括相连的接触部16和外沿部17，接触部16向内呈圆弧型弯曲以便与传感器片芯6上的电极10紧密贴合，外沿部17向外呈圆弧型翘起以便传感器片芯6插入。弹性探针的第二端19水平设置保持与夹具电路板2贴合，弹性探针的第二端19与接触部16之间通过向外拱起的弧形部20一体连接，弧形部20结合弹性作用力能使接触部16更紧密贴合片芯电极，由此弹性探针8具有更优的信号传递效果。

本实施例中，弹性探针8采用镀金铜材料，弹性探针8的宽度为1mm，弹性探针8之间的间距为0.6mm，与传感器片芯的印刷引脚的间距相一致；直角弯针4通过焊点18与夹具电路板2连接；导线9的粗细由传感器片芯上的电极的电流大小决定。

实施例五

本实施例提出的一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，其在上述实施例的基础上对夹持装置的其他结构进行了说明。本实施例中，密封电路板1为圆型，密封电路板1的圆周与KF法兰21通过卡箍22密封夹紧，密封电路板1的中心部通过外引线5将电信号接出，密封电路板1与两端的KF法兰21的端面之间均设置有橡胶圈23。密封电路板1、夹具电路板2、夹紧块11均由覆铜板制成，既满足密封测试时的气氛要求，又能承受片芯工作的高温环境，此外覆铜板具有良好的切削加工性能，解决了片芯尺寸的微小偏差问题，成本低廉。

本发明一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置的工作原理如下：

夹具电路板为片芯的固定装置，保证其不会发生横向偏移和纵向偏移，传感器片芯插入片芯定位槽后，传感器片芯上的每个电极就能迅速与弹性探针一一贴合，进行信号传输。传感器片芯的插拔和更换便捷，无需更换整体封装件，降低成本，减少材料浪费，更换插入时能迅速与弹性探针贴合，进行信号传递，使用方便。

密封电路板为片芯的密封装置，为测试提供基础，通过与法兰夹紧提供密封测试条件，且测试信号能分别通过多条外引线传输到测试气氛的外侧进行分析。

片芯的固定部分与密封部分之间垂直设置，通过对称设置的多个直角弯针连接，电信号能够通过以下路径传输：通过弹性探针和导线连接片芯的电极端至夹具电路板端，再通过一一对应连接的直角弯针至传感器片芯的密封端，最终通过分立的多根外引线传输到密封端及测试气氛的外侧进行，装置结构简单，整个信号传输效率高，不会相互干扰，稳定性好，测试精度高。

值得注意的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限定本发明的专利保护范围，本发明还可以对上述各种零部件的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本发明的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本发明所涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，其特征在于，包括互相垂直设置的密封电路板和夹具电路板，所述的密封电路板与所述的夹具电路板之间通过直角弯针连接，所述的直角弯针的第一端贯穿所述的密封电路板后与外引线电连接，所述的直角弯针的第二端与所述的夹具电路板电连接，所述的夹具电路板上开设有容纳传感器片芯并固定其横向位置的片芯定位槽，所述的夹具电路板的上下两侧对称均匀布置有与所述的片芯定位槽的长度方向平行的弹性探针，所述的弹性探针的第一端延伸至所述的片芯定位槽的上下两侧，所述的弹性探针的第二端通过导线与所述的直角弯针的第二端一一对应连接，所述的传感器片芯插入所述的片芯定位槽后，其上的每个电极均与所述的弹性探针贴合，所述的夹具电路板上还设置有用于固定所述的传感器片芯的纵向位置的紧固结构。

2.根据权利要求1所述的一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，其特征在于，所述的夹具电路板与所述的密封电路板的中心轴线垂直，所述的密封电路板的内侧位于所述的夹具电路板的上方等距设置有若干个贯通的第一排针孔，在所述的夹具电路板上设置有与所述的第一排针孔的位置纵向对应的第二排针孔，所述的直角弯针的两个端部分别插入所述的第一排针孔和所述的第二排针孔内。

3.根据权利要求1所述的一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，其特征在于，所述的紧固结构包括夹紧块、螺丝和螺母，所述的夹紧块分别设置在所述的传感器片芯的上下两侧，所述的夹紧块的两端通过所述的螺丝和螺母的拧紧配合固定在所述的夹具电路板上，并将所述的传感器片芯夹紧。

4.根据权利要求2所述的一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，其特征在于，所述的密封电路板上设置有用于定位所述的夹具电路板的装配位置的定位块，所述的第一排针孔设置在所述的定位块内。

5.根据权利要求2所述的一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，其特征在于，所述的第一排针孔和所述的第二排针孔均设置有八个，呈4×2矩阵排列，所述的弹性探针共有八个，其中四个布置在所述的夹具电路板的上方，四个布置在所述的夹具电路板的下方。

6.根据权利要求1所述的一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，其特征在于，所述的弹性探针的第一端包括相连的接触部和外沿部，所述的接触部向内呈圆弧型弯曲以便与所述的传感器片芯上的电极紧密贴合，所述的外沿部向外呈圆弧型翘起以便所述的传感器片芯插入。

7.根据权利要求1所述的一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，其特征在于，所述的弹性探针采用镀金铜材料，所述的弹性探针的宽度为1mm，所述的弹性探针之间的间距与所述的传感器片芯的印刷引脚的间距相一致；所述的直角弯针通过焊点与所述的夹具电路板连接；所述的导线的粗细由所述的传感器片芯上的电极的电流大小决定。

8.根据权利要求1所述的一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，其特征在于，所述的片芯定位槽的宽度与所述的传感器片芯的宽度一致或略大于所述的传感器片芯的宽度，所述的片芯定位槽的前端壁用于定位所述的传感器片芯的插入深度，所述的片芯定位槽的两侧壁用于定位所述的传感器片芯的横向位置。

9.根据权利要求1所述的一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，其特征在于，所述的密封电路板为圆型，所述的密封电路板的圆周与KF法兰通过卡箍密封夹紧，所述的密封电路板的中部通过所述的外引线将电信号接出，所述的密封电路板与所述的KF法兰的端面之间设置有橡胶圈。

10.根据权利要求3所述的一种用于氮氧化物传感器片芯密封测试的夹持装置，其特征在于，所述的密封电路板、所述的夹具电路板、所述的夹紧块均由覆铜板制成。

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