CN206948708U - 一种用于气体传感器的电路板及气体传感器封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于气体传感器的电路板及气体传感器封装结构，第一导电层上分别形成有用于连接气体传感器中敏感电阻第一端、第二端的第一焊盘、第二焊盘，以及分别形成有用于连接气体传感器中加热电阻第一端、第二端的第三焊盘、第四焊盘；所述第一导电层上还形成有与第一焊盘导通的第一导通线路，在所述第一导通线路之间形成有两个外接第一上拉电阻的第五焊盘、第六焊盘；还包括设置在基体层上的埋阻层，所述埋阻层上形成有串联在第三焊盘上导通线路中的第二上拉电阻。本实用新型的电路板可以实现功能模块化，利于产品在客户端的快速调试和应用；将减小客户端功能模块的尺寸，利于终端产品小型化。

Description

一种用于气体传感器的电路板及气体传感器封装结构

技术领域

本实用新型涉及电路板领域，更具体地，本实用新型涉及一种用于气体传感器的电路板；本实用新型还涉及一种气体传感器的封装结构。

背景技术

现有技术中，通常采用基于MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)原理的MEMS气体传感器，来感测空气VOC(Volatile Organic Compound)气体的浓度。随着人们对生活区空气质量状况的日益关心，此类气体传感器凭借其良好的性能及低廉的价格，逐步进入消费电子类市场。

MOS气体传感器，其MEMS结构包含两大关键结构：第一，加热盘(加热电阻)，用于在空间局部形成300-500℃的高温，以保证敏感层在理想的温度下进行工作；第二，敏感层(敏感电阻)，用于敏感VOC气体的浓度，当周围VOC浓度增加(减小)时，敏感层阻值减小(增大)，通过相应的处理电路，即可将阻值的变化来反应处周围气体VOC浓度的变化。

但是目前封装后的MOS气体传感器产品内部不含有上拉电阻，客户若要应用的话，需要在传感器的外围电路上增加两个上拉电阻，方能对产品进行评估、测试和使用，这显然不利于产品在客户端的快速调试和应用。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供了一种用于气体传感器的电路板。

根据本实用新型的一个方面，提供一种用于气体传感器的电路板，包括基体层、设置在基体层上表面的第一导电层；所述第一导电层上分别形成有用于连接气体传感器中敏感电阻第一端、第二端的第一焊盘、第二焊盘，以及分别形成有用于连接气体传感器中加热电阻第一端、第二端的第三焊盘、第四焊盘；

所述第一导电层上还形成有与第一焊盘导通的第一导通线路，在所述第一导通线路之间形成有两个外接第一上拉电阻的第五焊盘、第六焊盘；

还包括设置在基体层上的埋阻层，所述埋阻层上形成有串联在第三焊盘上导通线路中的第二上拉电阻。

可选地，所述埋阻层设置在基体层的下表面，在所述埋阻层的下表面设置有第二导电层；所述第二导电层上形成有与第一导通线路导通且用于外接电源的第七焊盘、与第二焊盘导通且用于接地的第八焊盘、与第三焊盘导通的且用于外接电源的第九焊盘、与第四焊盘导通且用于接地的第十焊盘；

所述第二导电层上形成有用于导通第九焊盘与第三焊盘的第二导通线路，所述第二导通线路至少部分地与埋阻层重叠在一起，并且所述第二导通线路上与埋阻层重叠的区域设置有用于在埋阻层上形成所述第二上拉电阻的窗口。

可选地，所述第八焊盘与第十焊盘为同一焊盘。

可选地，所述第七焊盘与第九焊盘为同一焊盘；所述第一焊盘至该同一焊盘，以及第三焊盘至该同一焊盘之间形成了并联支路，所述第一上拉电阻位于第一焊盘至该同一焊盘的并联支路中，所述第二上拉电阻位于第三焊盘至该同一焊盘的并联支路中。

可选地，第一焊盘通过金属化通孔与第七焊盘导通；第二焊盘通过金属化通孔与第八焊盘导通；第三焊盘通过金属化通孔与第九焊盘导通；第四焊盘通过金属化通孔与第十焊盘导通。

可选地，在所述第一导电层的边缘位置设置有一圈第一镀金层，在所述第一镀金层围合的区域设置有第一阻焊层，且所述第一阻焊层将第一至第六焊盘露出；在所述第二导电层的边缘位置设置有一圈第二镀金层，在所述第二镀金层围合的区域设置有第二阻焊层，且所述第二阻焊层将第七至第十焊盘露出。

可选地，所述第一上拉电阻位于由第一至第四焊盘围合区域的中心位置。

可选地，所述埋阻层设置在基体层与第一导电层之间，所述第二上拉电阻通过第一导电层与埋阻层之间的配合形成。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种气体传感器封装结构，包括由壳体以及电路板围成的外部封装，在所述电路板上贴装有气体传感器，还包括成型在外部封装上的通孔。

可选地，所述第一上拉电阻位于气体传感器的背腔中。

本实用新型的电路板及气体传感器的封装结构，在电路板内部以埋阻的形式集成了气体传感器加热电阻的第二上拉电阻；且在电路板的上表面集成了气体传感器敏感电阻的第一上拉电阻。本实用新型的电路板可以实现功能模块化，利于产品在客户端的快速调试和应用；而且将两个上拉电阻集成在传感器的封装结构内，将减小客户端功能模块的尺寸，利于终端产品小型化。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是本实用新型封装结构的示意图。

图2是本实用新型电路板的结构示意图。

图3是图2中第一导电层的结构示意图。

图4是图2中埋阻层的结构示意图。

图5是图2中第二导电层的结构示意图。

图6是本实用新型气体传感器与电路板的连接示意图。

图7是本实用新型第一上拉电阻与第一导电层的连接示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参考图1，本实用新型提供的一种气体传感器封装结构，其包括电路板1以及与电路板1封装在一体的壳体2。壳体2与电路板1之间通过锡膏6焊接在一起，从而围成了气体传感器的外部封装。

还包括位于外部封装内的气体传感器3，该气体传感器3内部包括敏感电阻以及加热电阻，在气体传感器3的外侧形成有作为敏感电阻引脚的第一端30、第二端31，以及形成有作为加热电阻引脚的第一端32、第二端33。这种气体传感器3的结构及其工作原理属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。

本实用新型的气体传感器3例如可通过胶片5贴装在电路板1上，并且可通过金线打线的方式将其各外露的引脚连接到电路板1的电路布图中。为了使气体传感器3可以感应外界的气体变化，在所述外部封装上还设置有连通内腔与外界的通孔7，该通孔7可以设置在壳体2上，例如设置在壳体2顶端与气体传感器3正对的位置；所述通孔7也可以设置在电路板1上。其中，为了防尘、防水，还可以在通孔7的位置覆盖一层防水防尘透气膜8，这种透气膜亦属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体介绍。

本实用新型的电路板1需要与气体传感器3的各引脚端导通在一起，以便可以将气体传感器3连接到电路板1的电路布图中。参考图2，本实用新型的电路板1包括基体层10以及设置在基体层10上表面的第一导电层11。基体层10采用绝缘材料，例如FR-4材料等；第一导电层11可以采用铜或铜箔等，这种电路板的结构及材料的选用均属于本领域技术人员的公知常识。

例如当第一导电层11选用铜材料时，可以通过对第一导电层11进行刻蚀，以在第一导电层11上形成电路板1的各电路布图。具体地，参考图3,所述第一导电层11上分别形成有第一焊盘110、第二焊盘111，第三焊盘112、第四焊盘113。

参考图6，所述第一焊盘110用于与气体传感器3敏感电阻的第一端30电连接在一起；所述第二焊盘111用于与气体传感器3敏感电阻的第二端31电连接在一起；所述第三焊盘112用于与气体传感器3加热电阻的第一端32电连接在一起；所述第四焊盘113用于与气体传感器3加热电阻的第二端33电连接在一起。电路板1上的焊盘与气体传感器3的引脚可以通过金线的方式进行电连接，这种连接方式属于本领域技术人员的公知常识，在此对打线的方式不再具体说明。

其中，所述第一导电层11上还形成有与第一焊盘110导通的第一导通线路118，例如在刻蚀的时候，在第一导电层11上形成连接在一起的第一焊盘110以及第一导通线路118，使得第一焊盘110位置的信号可以按照第一导通线路118进行传输。在所述第一导通线路118之间形成有用于外接第一上拉电阻4的第五焊盘114、第六焊盘115。也就是说第一导通线路118的某个位置断开，在其断开的位置形成了第五焊盘114、第六焊盘115，从而可以将第一上拉电阻4的两端分别连接在第五焊盘114、第六焊盘115上，以将第一上拉电阻4以贴片电阻的方式串联在第一导通线路118中。气体传感器3敏感电阻的第一端30经过第一焊盘110后可以与第一上拉电阻4电连接在一起。

本实用新型的电路板1，还包括设置在基体层10上的埋阻层12，所述埋阻层12上形成有串联在第三焊盘112导通线路中的第二上拉电阻120。使得气体传感器3加热电阻的第一端32经过第三焊盘112后可以与第二上拉电阻120电连接在一起。

本实用新型的第二上拉电阻120形成在埋阻层12上，该第二上拉电阻120可以形成在埋阻层12与第一导电层11之间；也可以是，当本实用新型的电路板1设置有第二导电层13时，该第二上拉电阻120可以形成在埋阻层12与第二导电层13之间。

参考图2，埋阻层12设置在基体层10的下表面，第二导电层13设置在埋阻层12的下表面。本实用新型的封装结构在使用的时候，需要将其连接在外部终端上，例如需要焊接在外部终端的主板上，因此，需要在电路板1的下表面设置多个用于外接的焊盘。基于此，参考图5，所述第二导电层13上分别形成有第七焊盘130、第八焊盘131、第九焊盘132以及第十焊盘133。

其中，第七焊盘130与位于第一导电层11上的第一导通线路118导通在一起，且该第七焊盘130用于外接电源。第一上拉电阻4串联在第一焊盘110与第七焊盘130之间的第一导通线路118上，以将气体传感器3中敏感电阻的第一端30经过第一上拉电阻4后与电源连接在一起。所述第八焊盘131与位于第一导电层11上的第二焊盘111导通在一起，且该第八焊盘131用于接地，以将气体传感器3中敏感电阻的第二端31接地。

所述第九焊盘132用于外接电源，且其与位于第一导电层11上的第三焊盘112导通在一起。具体地，所述第二导电层13上形成有用于导通第九焊盘132与第三焊盘112的第二导通线路134，参考图5。例如在刻蚀的时候，在第二导电层13上形成连接在一起的第九焊盘132以及第二导通线路134。位于第一导电层11上的第三焊盘112与该第二导通线路134的自由端导通在一起，从而将第三焊盘112上的电信号经过第二导通线路134传输至第九焊盘132上。

所述第二导通线路134至少部分地与埋阻层12重叠在一起，并且所述第二导通线路134上与埋阻层12重叠的区域设置有窗口135，埋阻层12上与该窗口135对应的区域形成了所述的第二上拉电阻120，这种在埋阻层12上形成电阻的方法属于本领域技术人员的公知常识，在此对其原理不再具体说明。

参考图4、图5，第二上拉电阻120串联在第三焊盘112与第九焊盘132之间的第二导通线路1134上，以将气体传感器3中加热电阻的第一端32经过第二上拉电阻120后与电源连接在一起。第十焊盘133与位于第一导电层11上的第四焊盘113导通在一起，且所述第十焊盘133用于接地，以将气体传感器3中加热电阻的第二端33接地。

第一导电层11上焊盘与第二导电层13上焊盘之间的导通例如可以采用本领域技术人员所熟知的金属化通孔结构。当然，对于本领域的技术人员而言，每个焊盘均需要导通线路以在各自的导电层上进行走线，焊盘只是电路板上外露的触点，用于外接电路或者其它元器件，因此电路板上下层焊盘之间的导通实际上是上下层焊盘导通线路之间的导通，在此不再具体陈述。

本实用新型的电路板及气体传感器的封装结构，在电路板内部以埋阻的形式集成了气体传感器加热电阻的第二上拉电阻；且在电路板的上表面集成了气体传感器敏感电阻的第一上拉电阻。本实用新型的电路板可以实现功能模块化，利于产品在客户端的快速调试和应用；而且将两个上拉电阻集成在传感器的封装结构内，将减小客户端功能模块的尺寸，利于终端产品小型化。

由于第一上拉电阻4的阻值较大，其不适合在电路板内进行埋阻，因此采用贴片电阻的方式焊接在电路板1上。第二上拉电阻120的阻值较小，因此采用在电路板1内进行埋阻的方式形成。例如在本实用新型一个具体的实施方式中，第一上拉电阻4的典型阻值可以选为2kΩ，第二上拉电阻120的典型阻值可以为50Ω-100Ω，优选为75Ω。

本实用新型的电路板，由于第八焊盘131与第十焊盘133均用于接地，因此，该第八焊盘131与第十焊盘133可以是同一焊盘，也就是说，气体传感器3敏感电阻的第二端31、加热电阻的第二端33通过该同一焊盘共地。

基于相似的原理，由于第七焊盘130与第九焊盘132均用来外接电源，因此在某些具体应用中，如果同一电源可以同时为气体传感器3的加热电阻、敏感电阻供电，则所述第七焊盘130与第九焊盘132可以为同一焊盘。也就是说，气体传感器的加热电阻、敏感电阻通过该同一焊盘与同一电源连通。在此需要注意的是，此时，加热电阻、敏感电阻是并联关系，也就是说，所述第一焊盘110至该同一焊盘，以及第三焊盘112至该同一焊盘之间形成了并联支路。且，所述第一上拉电阻4位于第一焊盘110至该同一焊盘的并联支路中，所述第二上拉电阻120位于第三焊盘112至该同一焊盘的并联支路中，使得第一上拉电阻4、第二上拉电阻120可以分别与气体传感器3中的敏感电阻、加热电阻对应起来。

本实用新型的电路板，其第一导电层11上四个焊盘与气体传感器3的四个引脚电连接在一起，因此该四个焊盘在第一导电层11上的位置需要根据气体传感器3四个引脚的位置以及气体传感器3的尺寸而定。参考图图3、图6示出的形状,该四个焊盘可以位于一矩形的拐角位置。其中，所述第一上拉电阻4优选位于由第一至第四焊盘围成的矩形区域的中心位置。当气体传感器3贴装在电路板1上后，该第一上拉电阻4正好位于气体传感器3的背腔中，而不会额外占用电路板1的面积，参考图1。

本实用新型的电路板1，还需要在外部设置各保护层及功能层。具体地，参考图7，在所述第一导电层11的边缘位置设置有一圈第一镀金层117，该位置后续通过锡膏6与壳体2焊接在一起。在所述第一镀金层117围合的区域设置有用于保护的第一阻焊层116，且所述第一阻焊层116将第一至第六焊盘露出，以便外接器件。基于相同的道理，在所述第二导电层13的边缘位置需要设置一圈第二镀金层，在所述第二镀金层围合的区域设置有第二阻焊层，且所述第二阻焊层将第七至第十焊盘露出，以便外接器件。

上述的实施例中，第二上拉电阻120是形成在埋阻层12与第二导电层13之间。在本实用新型另一具体的实施方式中，所述第二上拉电阻120也可以设置在基体层10与第一导电层11之间，同样可以实现将第二上拉电阻120串联在气体传感器3加热电阻的第一端32与电源之间。所述第二上拉电阻120通过第一导电层11与埋阻层12之间的配合形成，具体形成方法类似第二导电层13与埋阻层12的配合方式，在此对其结构不再具体说明。

虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于气体传感器的电路板(1)，其特征在于：包括基体层(10)、设置在基体层(10)上表面的第一导电层(11)；所述第一导电层(11)上分别形成有用于连接气体传感器中敏感电阻第一端(30)、第二端(31)的第一焊盘(110)、第二焊盘(111)，以及分别形成有用于连接气体传感器中加热电阻第一端(32)、第二端(33)的第三焊盘(112)、第四焊盘(113)；

所述第一导电层(11)上还形成有与第一焊盘(110)导通的第一导通线路(118)，在所述第一导通线路(118)之间形成有两个外接第一上拉电阻(4)的第五焊盘(114)、第六焊盘(115)；

还包括设置在基体层(10)上的埋阻层(12)，所述埋阻层(12)上形成有串联在第三焊盘(112)上导通线路中的第二上拉电阻(120)。

2.根据权利要求1所述的电路板(1)，其特征在于：所述埋阻层(12)设置在基体层(10)的下表面，在所述埋阻层(12)的下表面设置有第二导电层(13)；所述第二导电层(13)上形成有与第一导通线路(118)导通且用于外接电源的第七焊盘(130)、与第二焊盘(111)导通且用于接地的第八焊盘(131)、与第三焊盘(112)导通的且用于外接电源的第九焊盘(132)、与第四焊盘(113)导通且用于接地的第十焊盘(133)；

所述第二导电层(13)上形成有用于导通第九焊盘(132)与第三焊盘(112)的第二导通线路(134)，所述第二导通线路(134)至少部分地与埋阻层(12)重叠在一起，并且所述第二导通线路(134)上与埋阻层(12)重叠的区域设置有用于在埋阻层(12)上形成所述第二上拉电阻(120)的窗口(135)。

3.根据权利要求2所述的电路板(1)，其特征在于：所述第八焊盘(131)与第十焊盘(133)为同一焊盘。

4.根据权利要求2所述的电路板(1)，其特征在于：所述第七焊盘(130)与第九焊盘(132)为同一焊盘；所述第一焊盘(110)至该同一焊盘，以及第三焊盘(112)至该同一焊盘之间形成了并联支路，所述第一上拉电阻(4)位于第一焊盘(110)至该同一焊盘的并联支路中，所述第二上拉电阻(120)位于第三焊盘(112)至该同一焊盘的并联支路中。

5.根据权利要求2所述的电路板(1)，其特征在于：第一焊盘(110)通过金属化通孔与第七焊盘(130)导通；第二焊盘(111)通过金属化通孔与第八焊盘(131)导通；第三焊盘(112)通过金属化通孔与第九焊盘(132)导通；第四焊盘(113)通过金属化通孔与第十焊盘(133)导通。

6.根据权利要求2所述的电路板(1)，其特征在于：在所述第一导电层(11)的边缘位置设置有一圈第一镀金层(117)，在所述第一镀金层(117)围合的区域设置有第一阻焊层(116)，且所述第一阻焊层(116)将第一至第六焊盘露出；在所述第二导电层(13)的边缘位置设置有一圈第二镀金层，在所述第二镀金层围合的区域设置有第二阻焊层，且所述第二阻焊层将第七至第十焊盘露出。

7.根据权利要求1所述的电路板(1)，其特征在于：所述第一上拉电阻(4)位于由第一至第四焊盘围合区域的中心位置。

8.根据权利要求1所述的电路板(1)，其特征在于：所述埋阻层(12)设置在基体层(10)与第一导电层(11)之间，所述第二上拉电阻(120)通过第一导电层(11)与埋阻层(12)之间的配合形成。

9.一种气体传感器封装结构，其特征在于：包括由壳体(2)以及根据权利要求1至8任一项所述电路板(1)围成的外部封装，在所述电路板(1)上贴装有气体传感器(3)，还包括成型在外部封装上的通孔(7)。

10.根据权利要求9所述的封装结构，其特征在于：所述第一上拉电阻(4)位于气体传感器(3)的背腔中。