CN207923765U - 一种柔性气体传感器封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种柔性气体传感器封装结构。柔性气体传感器封装结构，包括柔性基体和气体传感器。柔性基体包括相互连接的封装部和带状连接部；封装部设置有电极和第一引线，第一引线由封装部延伸至带状连接部，第一引线的位于封装部的一端与电极电性连接；电极凸出于柔性基体的表面且与第一引线电性连接。气体传感器安装于封装部且与电极电性连接。柔性气体传感器封装结构的封装部整体上是硬质的，而带状连接部是可弯曲变形的。这种柔性气体传感器封装结构可以在极狭小、复杂空间环境中使用。进一步地，气体传感器倒置安装在柔性基体上时，使得气体传感器的非气敏区域没有暴露在环境中，稳定性更高。

Description

一种柔性气体传感器封装结构

技术领域

本实用新型涉及电子器件领域，具体而言，涉及一种柔性气体传感器封装结构及其封装方法。

背景技术

目前，气体传感器是一种能够进行气体分析与检测的重要传感器，该器件能够感知特定气体并确定其浓度。通常，气体传感器分为光学性、电化学型与电学型三类。其中，电学型气体传感器是将气体的成分与气体浓度等信息由非电学量转换电学量，从而实现气体的传感、测量。相比其他类型的气体传感器，电学型气体传感器具有结构简单，易于微型化，灵敏度高，动态特性好，能够直接输出电学物理量以及易于集成、功耗低等特点。气体传感器在工作时需要与待测气体进行物理接触，因此，传感器的正面须裸露在气体氛围环境中。

但是，现有的气体传感器封装结构，难以置入复杂、狭小的待测腔体中。

发明内容

本实用新型的目的之一在于提供一种柔性气体传感器封装结构及封装方法，更容易置入复杂、狭小的待测腔体中。

为了解决上述技术问题中的至少一个，本实用新型提供了以下技术方案：

一种柔性气体传感器封装结构，包括：

柔性基体，所述柔性基体包括相互连接的封装部和带状连接部；所述封装部设置有电极和第一引线，所述第一引线由所述封装部延伸至所述带状连接部，所述第一引线的位于所述封装部的一端与所述电极电性连接；所述电极凸出于所述柔性基体的表面且与所述第一引线电性连接；以及

气体传感器，所述气体传感器安装于所述封装部且与所述电极电性连接。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述柔性基体包括覆盖层和衬底层，所述第一引线位于所述覆盖层和衬底层之间；所述电极凸出于所述覆盖层的表面且穿过所述覆盖层与所述第一引线连接。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述衬底层包括层叠设置的第一柔性带材和第一绝缘层，所述第一绝缘层与所述第一引线接触。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述覆盖层包括层叠设置的第二柔性带材和第二绝缘层，所述第二绝缘层与所述第一引线接触。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述柔性气体传感器封装结构还包括硬质的加固层，所述加固层形成于所述第一柔性带材的底面且位于所述柔性基体的封装部。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述柔性基体形成有贯穿所述封装部的有气孔，所述气体传感器倒装于所述封装部，所述气体传感器的气敏区域位于所述气孔处，所述气体传感器的非气敏区域与所述柔性基体的表面贴合。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述柔性气体传感器封装结构还包括第二引线，所述第二引线的一端位于所述封装部并与所述第一引线连接，所述第二引线的另一端位于所述带状连接部。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述第二引线与所述第一引线基本平行设置。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述电极的数量为2-4个。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述电极通过导电银浆与气体传感器的金属电极连接；所述气体传感器的非气敏区域与柔性基体粘接。

本实用新型还提供了一种柔性气体传感器封装方法，其包括柔性基体的制作步骤及所述柔性基体与气体传感器的连接步骤；

其中，所述柔性基体的制作步骤包括：

在第一柔性带材的上表面形成第一绝缘层以得到覆盖层，在第二柔性带材的上表面形成第二绝缘层以得到衬底层；

在所述第一绝缘层的上表面形成第一引线，将所述第二绝缘层与所述第一绝缘层连接，以使所述第一引线被夹在所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间；

在所述覆盖层开盲孔，使第一引线露出，并在露出的第一引线上制备电极，以使电极凸出于所述第二柔性带材的上表面且与所述第一引线电性连接。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述柔性基体包括相互连接的封装部和带状连接部，在所述第一柔性带材的下表面且位于所述封装部的区域形成硬质的加固层。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，在所述柔性基体形成贯穿所述封装部及加固层的气孔，将气体传感器倒置安装在柔性基体的封装部，并使气体传感器的气敏区域位于气孔结构中，以使其能够与外部环境中的气氛进行接触。

本实用新型的有益效果包括：本实用新型通过上述设计得到的柔性气体传感器封装结构及封装方法，柔性气体传感器封装结构的封装部整体上是硬质的，而带状连接部是可弯曲变形的。这种柔性气体传感器封装结构可以在极狭小、复杂空间环境中使用。进一步地，气体传感器倒置安装在柔性基体上时，使得气体传感器的非气敏区域没有暴露在环境中，稳定性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是现有的电学型气体传感器的基本机构；

图2是发明人了解的一种电学型气体传感器封装结构的示意图；

图3是本实用新型实施方式提供的柔性气体传感器封装结构示意图；

图4是本实用新型实施方式提供的柔性气体传感器封装结构的剖面示意图；

图5是本实用新型实施方式提供的柔性气体传感器封装结构的柔性基体的示意图；

图6是在步骤S1后形成的结构；

图7是在步骤S2后形成的结构；

图8是在步骤S3后形成的结构；

图9是在步骤S4后形成的结构；

图10是在步骤S5后形成的结构；

图11是在步骤S6后形成的结构。

图标：衬底10；气敏结构20；引线电极30；PCB基板40；气体传感器50；输出电极60；柔性基体100；封装部100a；带状连接部100b；衬底层110；第一柔性带材111；第一绝缘层112；覆盖层120；第二柔性带材 121；第二绝缘层122；电极130；第一引线140；气孔150；加固层160；第二引线170；气体传感器200。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，为现有的电学型气体传感器50的基本机构，其主要包括衬底10、气敏结构20和引线电极30三部分。

图2是发明人了解的一种电学型气体传感器50封装结构的示意图。这种传感器封装结构包括PCB基板40，安装于PCB基板40上的气体传感器 50，气体传感器50通过粘接剂固定于PCB基板40上，气体传感器50仅覆盖PCB基板40的一部分表面，另一部分表面设置有输出电极60。气体传感器50的气敏结构20朝上设置，气体传感器50顶面的引出电极与输出电极60通过引线电性连接。

由于受到气体传感器50封装结构尺寸的限制，在复杂、狭小的空间中，现有的这种气体传感器50难以置入待测腔体中。此外，这种气体传感器50 封装结构整个传感器表面(包括气敏区域和非气敏区域)暴露在环境中，使得传感器易受外界多种环境量干扰，导致传感器的稳定性较差。

如图3所示，本申请实施方式提供一种柔性气体传感器200封装结构，其包括柔性基体100和气体传感器200。柔性基体100包括相互连接的封装部100a和带状连接部100b，气体传感器200安装于封装部100a。输出电极 130可以设置在柔性基体100的带状连接部100b，这样气体传感器200和输出电极130没有被同一个硬质基底限制，从而使得这种柔性气体传感器 200封装结构可以变形，以适应复杂或狭小的空间。

进一步地，如图4和5所示，封装部100a设置有电极130和第一引线140，第一引线140由封装部100a延伸至带状连接部100b，第一引线140 的位于封装部100a的一端与电极130电性连接。电极130凸出于柔性基体100的表面且与第一引线140电性连接。气体传感器200安装于封装部100a 且与电极130电性连接。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，柔性基体100包括覆盖层 120和衬底层110，第一引线140位于覆盖层120和衬底层110之间；电极 130凸出于覆盖层120的表面且穿过覆盖层120与第一引线140连接。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，衬底层110包括层叠设置的第一柔性带材111和第一绝缘层112，第一绝缘层112与第一引线140接触。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，覆盖层120包括层叠设置的第二柔性带材121和第二绝缘层122，第二绝缘层122与第一引线140接触。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，柔性气体传感器200封装结构还包括硬质的加固层160，加固层160形成于第一柔性带材111的底面且位于柔性基体100的封装部100a。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，柔性基体100形成有贯穿封装部100a的气孔150，气体传感器200倒装于封装部100a，气体传感器 200的气敏区域位于气孔150处，气体传感器200的非气敏区域与柔性基体 100的表面贴合。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，柔性气体传感器200封装结构还包括第二引线170，第二引线170的一端位于封装部100a并与第一引线140连接，第二引线170的另一端位于带状连接部100b。第一引线140 和第二引线170基平行，增设第二引线170可以提高引线的可靠性。

本实用新型还提供了一种柔性气体传感器200封装方法，其包括以下步骤：

步骤S1:在第一柔性带材111的上表面形成第一绝缘层112以得到覆盖层120，在第二柔性带材121的上表面形成第二绝缘层122以得到衬底层 110。经过步骤S1制作得到的覆盖层120和衬底层110如图6所示。覆盖层120和衬底层110可以同时制作，也可以分别制作。

第一柔性带材111和第二柔性带材121可以采用柔性聚合物材料，例如聚酰亚胺(Polyimide，简称PI)。

可以在第一柔性带材111和第二柔性带材121上采用喷涂、溅射、丝网印刷等方式分别制备第一绝缘层112和第二绝缘层122。绝缘层的材料可为SiO₂、Al₂O₃、CuO等非导电氧化物材料，形成隔离结构。进一步地，并对绝缘层进行平整化处理，使其均匀光滑。

步骤S2：在第一绝缘层112的上表面形成第一引线140和第二引线170。步骤S2后形成的结构可参考图7。在其他实施例中，可以只形成第一引线 140。

第一引线140和第二引线170可以采用金属电极130材料，例如可为 Au、Pt、Ag、Cu、Al、Ni等。

可以采用丝网印刷、电镀等方式在第一绝缘层112的表面制备第一引线140和第二引线170。

步骤S3：将第二绝缘层122与第一绝缘层112连接，以使第一引线140 被夹在第一绝缘层112与第二绝缘层122之间。步骤S3后形成的结构可参考图8。

步骤S4：在覆盖层120开盲孔，使第一引线140露出，并在露出的第一引线140上制备电极130，以使电极130凸出于第二柔性带材121的上表面且与第一引线140电性连接。步骤S4后形成的结构可参考图9。

进一步地，在覆盖层120开盲孔后，盲孔至少贯穿第二柔性带材121 及第二绝缘层122使第一引线140露出，也可以到达第一绝缘层112的表面或者接近第一绝缘层112的表面。可以在盲孔内采用化学沉积金属或者与其他工艺配合的方式，在盲孔内及第二柔性带材121的表面沉积金属，以形成凸出于第二柔性带材121的上表面且与第一引线140电性连接的电极130。进一步地，上述电极130可以是bonding电极130。需要说明的是电极130的位置及数量可以根据需求而定，本实施方式中只是其中一种示例。

步骤S5：柔性基体100包括相互连接的封装部100a和带状连接部100b，在第一柔性带材111的下表面且位于封装部100a的区域形成硬质的加固层 160。步骤S5后形成的结构可参考图10。加固层160可以是陶瓷板等硬质材料，加固层160和第一柔性带材111可以采用粘接等方式连接。

步骤S6：在柔性基体100形成贯穿封装部100a及加固层160的气孔 150。步骤S5后形成的结构可参考图11。在某些实施例中，可能没有设置加固层160，而是仅仅依靠气体传感器200提供硬质支撑，那么就只需贯穿封装部100a即可。

步骤S7：将气体传感器200倒置安装在柔性基体100的封装部100a，并使气体传感器200的气敏区域位于气孔150结构中，以使其能够与外部环境中的气氛进行接触。步骤S5后形成的结构可参考图4。进一步地，可以使用导电银浆将电极130与气体传感器200的金属电极进行连接。同时，气体传感器200的非气敏区域与柔性基体粘接。

最终形成的柔性气体传感器200封装结构的封装部100a整体上是硬质的，而带状连接部100b是可弯曲变形的。位于带状连接部100b的第一引线140和/或第二引线170(尤其是在带状连接部100b远离封装部100a的一端)可以连接输出电极60(例如金手指结构)，以方便与外部测试电路相连。此外，这种柔性气体传感器200封装结构可以在极狭小、复杂空间环境中使用。进一步地，气体传感器200倒置安装在柔性基体100上时，使得气体传感器200的非气敏区域没有暴露在环境中，稳定性更高。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性气体传感器封装结构，其特征在于，包括：

柔性基体，所述柔性基体包括相互连接的封装部和带状连接部；所述封装部设置有电极和第一引线，所述第一引线由所述封装部延伸至所述带状连接部，所述第一引线的位于所述封装部的一端与所述电极电性连接；所述电极凸出于所述柔性基体的表面且与所述第一引线电性连接；以及

气体传感器，所述气体传感器安装于所述封装部且与所述电极电性连接。

2.根据权利要求1所述的柔性气体传感器封装结构，其特征在于，所述柔性基体包括覆盖层和衬底层，所述第一引线位于所述覆盖层和衬底层之间；所述电极凸出于所述覆盖层的表面且穿过所述覆盖层与所述第一引线连接。

3.根据权利要求2所述的柔性气体传感器封装结构，其特征在于，所述衬底层包括层叠设置的第一柔性带材和第一绝缘层，所述第一绝缘层与所述第一引线接触。

4.根据权利要求2或3所述的柔性气体传感器封装结构，其特征在于，所述覆盖层包括层叠设置的第二柔性带材和第二绝缘层，所述第二绝缘层与所述第一引线接触。

5.根据权利要求3所述的柔性气体传感器封装结构，其特征在于，所述柔性气体传感器封装结构还包括硬质的加固层，所述加固层形成于所述第一柔性带材的底面且位于所述柔性基体的封装部。

6.根据权利要求1所述的柔性气体传感器封装结构，其特征在于，所述柔性基体形成有贯穿所述封装部的有气孔，所述气体传感器倒装于所述封装部，所述气体传感器的气敏区域位于所述气孔处，所述气体传感器的非气敏区域与所述柔性基体的表面贴合。

7.根据权利要求1所述的柔性气体传感器封装结构，其特征在于，所述柔性气体传感器封装结构还包括第二引线，所述第二引线的一端位于所述封装部并与所述第一引线连接，所述第二引线的另一端位于所述带状连接部。

8.根据权利要求7所述的柔性气体传感器封装结构，其特征在于，所述第二引线与所述第一引线基本平行设置。

9.根据权利要求1所述的柔性气体传感器封装结构，其特征在于，所述电极的数量为2-4个。

10.根据权利要求1所述的柔性气体传感器封装结构，其特征在于，所述电极通过导电银浆与气体传感器的金属电极连接；所述气体传感器的非气敏区域与柔性基体粘接。