專利名稱：電化學(xué)氣體傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實(shí)施例涉及電子芯片領(lǐng)域，尤其涉及一種體積小巧的片式電化學(xué)氣體傳感器。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電化學(xué)氣體傳感器以其工作時(shí)無(wú)需加熱，功耗小，抗干 擾，靈敏度高，線性特性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到相關(guān)監(jiān)測(cè)裝置中。但是在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中由于電化學(xué)氣體傳感器的外 型尺寸較大，在一定程度上限制了相關(guān)監(jiān)測(cè)裝置的微型化發(fā)展，因此電化學(xué)氣體傳感器外 型尺寸較大的問(wèn)題急需解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種電化學(xué)氣體傳感器，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于電化學(xué)氣體 傳感器的外型尺寸較大，在一定程度上限制了相關(guān)監(jiān)測(cè)裝置微型化發(fā)展的缺陷。本發(fā)明實(shí)施例提供一種電化學(xué)氣體傳感器，其中，包括上蓋、電極組、主體殼和后 蓋，所述主體殼為片狀，所述上蓋和主體殼扣合以形成空腔，所述電極組由工作電極、第一 玻璃棉、參比電極、第二玻璃棉和輔助電極依次疊加而成；所述上蓋包括進(jìn)氣通孔和氣體擴(kuò)散凹槽，所述氣體擴(kuò)散凹槽設(shè)置于所述上蓋的底 部，且所述進(jìn)氣通孔貫穿所述上蓋與所述氣體擴(kuò)散凹槽連通；所述主體殼包括電解池凹槽和注液通孔，所述電解池凹槽設(shè)置于所述主體殼的頂 部，且所述注液通孔貫穿所述主體殼與所述電解池凹槽連通；所述后蓋設(shè)置于所述注液通孔中。本發(fā)明實(shí)施例的電化學(xué)氣體傳感器，通過(guò)上蓋、電極組、片狀主體殼和后蓋所組成 的片式結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于電化學(xué)氣體傳感器的外型尺寸較大，在一定程度上限 制了相關(guān)監(jiān)測(cè)裝置的微型化發(fā)展的缺陷，實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)氣體傳感器微型化的目的。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā) 明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明電化學(xué)氣體傳感器的分解結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明電化學(xué)氣體傳感器中上蓋的軸向截面示意圖；圖3為本發(fā)明電化學(xué)氣體傳感器中主體殼的軸向截面示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖1為本發(fā)明電化學(xué)氣體傳感器的分解結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例的電 化學(xué)氣體傳感器包括上蓋11、電極組、主體殼12和后蓋13，其中，主體殼12為片狀，上蓋11 和主體殼12通過(guò)超聲波進(jìn)行焊接而相互扣合以形成空腔(圖1由于是分解結(jié)構(gòu)示意圖，因 此未示出)，電極組由工作電極14、第一玻璃棉15、參比電極16、第二玻璃棉17和輔助電極 18依次疊加而成；結(jié)合圖2為本發(fā)明電化學(xué)氣體傳感器中上蓋的軸向截面示意圖所示，上 蓋11的軸向截面為“T”形，且包括氣體擴(kuò)散凹槽21和進(jìn)氣通孔22，其中，氣體擴(kuò)散凹槽21 設(shè)置于上蓋11的底部，且進(jìn)氣通孔22貫穿上蓋11與氣體擴(kuò)散凹槽21連通；結(jié)合圖3為 本發(fā)明電化學(xué)氣體傳感器中主體殼的軸向截面示意圖所示，主體殼12包括電解池凹槽31、 注液通孔32和突出平臺(tái)33，電解池凹槽31設(shè)置于主體殼12的頂部，且注液通孔32貫穿 主體殼12與電解池凹槽31連通，突出平臺(tái)33設(shè)置于主體殼12的外側(cè)壁上，且在突出平臺(tái) 33上垂直于突出平臺(tái)33設(shè)置有3只插針引腳34，并在突出平臺(tái)33上設(shè)置有3條引線凹槽 35，其中，引線凹槽35為折形凹槽，3只插針引腳34分別通過(guò)信號(hào)收集線組與電極組相連， 收集線組包括工作電極引線、參比電極引線和輔助電極引線，具體地，引線凹槽35分別對(duì) 工作電極引線、參比電極引線和輔助電極引線分別進(jìn)行引線，以使收集線組在上蓋11和主 體殼12相互扣合時(shí)不易受外界的觸碰而脫落，并且可避免上蓋11擠壓到收集線組，從而實(shí) 現(xiàn)了工作電極引線連接工作電極14和插針引腳34，參比電極引線連接參比電極16和插針 引腳34，輔助電極引線連接輔助電極18和插針引腳34，進(jìn)一步地，由于收集線組和插針引 腳34是通過(guò)超聲波進(jìn)行焊接的，引線凹槽35可使收集線組和插針引腳34的焊接點(diǎn)低于突 出平臺(tái)33，而且在折形引線凹槽35的拐彎處設(shè)置為平滑倒角，減少了在引線凹槽35引線的 過(guò)程中對(duì)集線組折斷的可能；后蓋13可設(shè)置于注液通孔中，在通過(guò)注液通孔32向電解池凹 槽21注入電解液后，用于封孔，在實(shí)際應(yīng)用中，常將注液通孔32的內(nèi)部設(shè)置為2°的內(nèi)傾角 度，以更好地和后蓋13配合，起到密封的作用，再者，后蓋13和注液通孔32可通過(guò)超聲波 焊接而連接。進(jìn)一步地，結(jié)合圖1和圖2所示，上蓋11還包括淺凹槽23，本實(shí)施例的電化學(xué)氣體 傳感器還包括防水防塵貼膜19，且防水防塵貼膜19設(shè)置于淺凹槽23內(nèi)，用于防止水和塵土 從進(jìn)氣通孔22進(jìn)入電化學(xué)氣體傳感器的空腔內(nèi)。再進(jìn)一步地，結(jié)合圖1和圖2所示，本實(shí)施例的電化學(xué)氣體傳感器還包括氣室支架 110，氣室支架110的中間為十字形的鏤空狀，氣室支架110設(shè)置于氣體擴(kuò)散凹槽21和電極 組之間，且氣室支架Iio用于支撐電極組，即氣室支架110直接用于支撐工作電極14 ；并且 通過(guò)起密封作用的密封圈111，可使氣體擴(kuò)散凹槽21、氣室支架110和工作電極14構(gòu)成氣 體擴(kuò)散室，以供被檢測(cè)氣體從進(jìn)氣通孔導(dǎo)入該氣體擴(kuò)散室內(nèi)，保證氣體與工作電極14的充 分接觸。又進(jìn)一步地，結(jié)合圖1和圖3所示，本實(shí)施例的電化學(xué)氣體傳感器還包括電解池支 架112，電解池支架112中間為十字形的鏤空狀，在電解池凹槽31內(nèi)設(shè)置有環(huán)形凸臺(tái)36的 前提下，電解池支架112置于環(huán)形凸臺(tái)36上，用于支撐電極組。還進(jìn)一步地，再如圖2所示，上蓋11的圓周焊接部還設(shè)置有溢料凹槽M和焊接倒角25，焊接倒角25可作為超聲波焊接時(shí)摩擦生熱而融化的部分，融化后可形成焊接面，并 且一些融化的材料可隨之進(jìn)入溢料凹槽M內(nèi)，材料在重凝固后不僅增加了焊接效果，并且 使材料不易溢出而影響外觀。本實(shí)施例的電化學(xué)氣體傳感器具有結(jié)構(gòu)小巧的特點(diǎn)，并且可通過(guò)直插式接插方式 簡(jiǎn)單地應(yīng)用于各類型整機(jī)中，或設(shè)計(jì)尺寸小巧的多氣體整機(jī)儀器。各個(gè)部件之間的連接，全 部采用超聲波焊接，不同于市面上部分微型傳感器依靠手工膠封的工藝，因此具有一定的 可提高生產(chǎn)效率。在實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)施例的電化學(xué)氣體傳感器可利用插針引腳34，通過(guò)配套接插 件安裝于外設(shè)電路板上，并且本實(shí)施例電化學(xué)氣體傳感的電解池凹槽31內(nèi)已注有電解液。 以電化學(xué)氣體傳感器檢測(cè)目標(biāo)氣體CO的濃度為例，目標(biāo)氣體CO透過(guò)防水防塵貼膜19，從進(jìn) 氣通孔22進(jìn)入傳感器內(nèi)部，從而在氣體擴(kuò)散凹槽21、氣室支架110和工作電極14所構(gòu)成的 氣體擴(kuò)散室內(nèi)擴(kuò)散，并與工作電極14充分接觸。期間，接觸到工作電極14的CO會(huì)被工作 電極14吸附并發(fā)生一電化學(xué)反應(yīng)C0+H20 — C02+2H++2e.....................(a)該反應(yīng)釋放的電子經(jīng)過(guò)工作電極弓丨線輸出到外電路板中的集成電路中，然后經(jīng)過(guò) 集成電路的相關(guān)處理，該電子通過(guò)輔助電極引線，到達(dá)輔助電極，從而使得輔助電極得到電 子并發(fā)生另一個(gè)電化學(xué)反應(yīng)l/202+2H++2e — H20.....................(b)其中，參比電極并不參與電化學(xué)反應(yīng)，而是提供一個(gè)基準(zhǔn)電壓，具體地，可通過(guò)參 比電極引線與外電路板相連接，外電路的將穩(wěn)定的電壓同步給參比電極而獲得該基準(zhǔn)電 壓，從而在整個(gè)傳感器的電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，使工作電極的電位不發(fā)生偏移，保證了傳感器 的穩(wěn)定性。進(jìn)一步地，從整體上看，在電解液的作用下，反應(yīng)(a)和(b)同時(shí)進(jìn)行，相當(dāng)于傳感 器內(nèi)部發(fā)生了如下總反應(yīng)C0+1/202 — C02.....................(C)由于電子經(jīng)過(guò)外電路板中的集成電路，因此集成電路上可以檢測(cè)到相應(yīng)的電流信 號(hào)，并且信號(hào)的強(qiáng)弱與目標(biāo)氣體的濃度成一定比例關(guān)系，從而到達(dá)檢測(cè)目標(biāo)氣體的濃度的 目的。本實(shí)施例的電化學(xué)氣體傳感器，通過(guò)上蓋、電極組、主體殼和后蓋所組成的片式結(jié) 構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于電化學(xué)氣體傳感器的外型尺寸較大，在一定程度上限制了相關(guān) 監(jiān)測(cè)裝置的微型化發(fā)展的缺陷，實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)氣體傳感器微型化的目的。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡 管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然 可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替 換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精 神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)氣體傳感器，其特征在于，包括上蓋、電極組、主體殼和后蓋，所述主體 殼為片狀，所述上蓋和主體殼扣合以形成空腔，所述電極組由工作電極、第一玻璃棉、參比 電極、第二玻璃棉和輔助電極依次疊加而成；所述上蓋包括進(jìn)氣通孔和氣體擴(kuò)散凹槽，所述氣體擴(kuò)散凹槽設(shè)置于所述上蓋的底部， 且所述進(jìn)氣通孔貫穿所述上蓋與所述氣體擴(kuò)散凹槽連通；所述主體殼包括電解池凹槽和注液通孔，所述電解池凹槽設(shè)置于所述主體殼的頂部， 且所述注液通孔貫穿所述主體殼與所述電解池凹槽連通；所述后蓋設(shè)置于所述注液通孔中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)氣體傳感器，其特征在于，所述上蓋還包括淺凹槽和 防水防塵貼膜，所述淺凹槽設(shè)置于所述上蓋的頂部，且所述防水防塵貼膜設(shè)置于所述淺凹 槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)氣體傳感器，其特征在于，所述主體殼還包括突出平 臺(tái)，所述突出平臺(tái)設(shè)置于所述主體殼的外側(cè)壁上；且在所述突出平臺(tái)上垂直設(shè)置有3只插 針引腳，3只所述插針引腳通過(guò)信號(hào)收集線組與所述電極組相連，所述收集線組包括工作電 極引線、參比電極引線和輔助電極引線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)氣體傳感器，其特征在于，還包括氣室支架，所述氣室 支架為鏤空狀，所述氣室支架設(shè)置于所述氣體擴(kuò)散凹槽和所述電極組之間，且所述氣室支 架用于支撐所述電極組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)氣體傳感器，其特征在于，所述電解池凹槽內(nèi)設(shè)置有 環(huán)形凸臺(tái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學(xué)氣體傳感器，其特征在于，還包括電解池支架，所述電 解池支架為鏤空狀，所述電解池支架置于所述環(huán)形凸臺(tái)上，用于支撐所述電極組。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電化學(xué)氣體傳感器，其特征在于，所述突出平臺(tái)包括引線凹 槽，所述引線凹槽用于對(duì)所述信號(hào)收集線組進(jìn)行引線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電化學(xué)氣體傳感器，其特征在于，所述引線凹槽為折形凹槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)氣體傳感器，其特征在于，所述上蓋與所述主體殼通 過(guò)超聲波進(jìn)行焊接而相互扣合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電化學(xué)氣體傳感器，其特征在于，所述上蓋的圓周焊接部還 設(shè)置有溢料凹槽和焊接倒角，當(dāng)利用超聲波進(jìn)行焊接時(shí)，通過(guò)融化所述焊接倒角的材料進(jìn) 入所述溢料凹槽。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電化學(xué)氣體傳感器，其中包括上蓋、電極組、主體殼和后蓋，主體殼為片狀，上蓋和主體殼扣合以形成空腔，電極組由工作電極、第一玻璃棉、參比電極、第二玻璃棉和輔助電極依次疊加而成；上蓋包括進(jìn)氣通孔和氣體擴(kuò)散凹槽，氣體擴(kuò)散凹槽設(shè)置于上蓋的底部，且進(jìn)氣通孔貫穿上蓋與氣體擴(kuò)散凹槽連通；主體殼包括電解池凹槽和注液通孔，電解池凹槽設(shè)置于主體殼的頂部，且注液通孔貫穿主體殼與電解池凹槽連通；后蓋設(shè)置于注液通孔中。本發(fā)明所提供的電化學(xué)氣體傳感器解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于電化學(xué)氣體傳感器的外型尺寸較大，在一定程度上限制了相關(guān)監(jiān)測(cè)裝置微型化發(fā)展的缺陷，實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)氣體傳感器微型化的目的。
文檔編號(hào)G01N27/26GK102109483SQ20091025975
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者劉紅霞, 張小水, 張樹金, 祁明鋒, 谷永謙, 高勝國(guó) 申請(qǐng)人:鄭州煒盛電子科技有限公司