一種氧傳感器的封裝方法及結構的製作方法

2023-12-06 12:01:26

專利名稱：一種氧傳感器的封裝方法及結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氧傳感器的生產工藝及結構，更具體的說是一種氧傳感器的封裝
方法及結構。
背景技術：
氧傳感器，主要用於測定發動機燃燒後的排氣中氧是否過剩的信息，即氧氣含量，並把氧氣含量轉換成電壓信號傳遞到發動機計算機，使發動機能夠實現以過量空氣係數為目標的閉環控制，確保三效催化轉化器對排氣中的碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化合物(N0X)三種汙染物都有最大的轉化效率，最大程度地進行排放汙染物的轉化和淨化。氧傳感器一旦出現故障，將使電子燃油噴射系統的電腦不能得到排氣管中氧濃度的信息，因而不能對空燃比進行反饋控制，會使發動機油耗和排氣汙染增加，發動機出現怠速不穩、缺火、喘振等故障現象。汽車氧傳感器生產時對封裝的密封效果要求很高，否則，壽命很短。 目前，汽車氧傳感器生產過程中是通過兩種方法來封裝以達到密封不漏氣的效果一種是利用紫銅片墊在氧化鋯芯體和六角固定座接觸面之間，通過彈片施力壓緊銅片達到密封效果；另外一種是利用密封填料填充到氧化鋯芯體和六角固定座之間並壓緊使填料密實而不漏氣。這兩種方法都存在以下問題 問題1 :這兩種封接方法都是在常溫下完成，由於六角固定座金屬材料和氧化鋯陶瓷材料之間的膨脹係數差別很大，往往在高溫工作時會導緻密封失效或密封效果不好。
問題2 :且兩種方法都需要很大的鉚接壓力，對氧化鋯芯體的強度和尺寸精度要求很高，使得在氧化鋯芯體的材料設計上為了符合強度要求而犧牲部分敏感性能，且對芯體的成型工藝要求很高，製造和封裝過程中成品率低。 問題3 :氧化鋯芯體同六角座封接後，又需要通過其他金屬殼體對整體進行焊接或封接，組裝工藝複雜，成本很高。 問題4 :六角固定座和氧化鋯芯體通過常溫封接完成，需要通過高溫檢測其可靠性，這樣會造成金屬六角座和其他金屬殼體氧化發黑，外觀難看。而且使得新出廠的產品和使用過的產品很難區分，造成市場上翻新產品泛濫。

發明內容
為解決上述問題，本發明的目的在於提供一種密封效果好、生產過程中成品率高、
且生產成本低的氧傳感器的封裝方法及結構。 為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是 —種氧傳感器的封裝方法，其特徵在於，包括 步驟一，將氧化鋯芯體放置到氧化鋁陶瓷主體中並定好位，然後將玻璃導體材料填入氧化鋯芯體和氧化鋁陶瓷主體之間的空隙裡； 步驟二，將步驟一完成部分，整體放入加熱爐中加熱到800 1200度，使玻璃導體材料達到熔融狀態，然後將連接有外電極引出棒的銅環壓入玻璃導體材料中，使其密實並將銅環埋入其中； 步驟三，將步驟二完成部分，在室溫下冷卻，完成氧化鋯芯體和氧化鋁陶瓷主體之間的封接； 步驟四，插入內電極引出棒和陶瓷加熱棒，使氧化鋁陶瓷主體的尾端露出內外電極和加熱棒共四個接線柱； 步驟五，最後將帶有雙層探頭套的六角固定座同氧化鋁陶瓷主體鉚接在一起。 所述步驟一中的玻璃導體材料中參有一定比例的銅粉與鎳粉。 所述步驟一中的玻璃導體材料填充高度大於2毫米，且其高度低於氧化鋯芯體頂
丄山順。 所述步驟四中，進一步包括 將所述四個接線柱分別同高溫導線的四個端子焊接在一起，並用端子固定座固定的步驟。
所述步驟四中，進一步包括 用連接鎖套將所述的氧化鋁陶瓷主體和高溫導線連接在一起的步驟。
所述步驟四中，進一步包括 用密封塞密封端子固定座後端的步驟，所述密封塞中間墊有可以防水透氣聚四氟乙烯薄膜。 —種氧傳感器的封裝結構，包括氧化鋯芯體、氧化鋁陶瓷主體、玻璃導體材料、外電極引出棒、內電極引出棒、六角固定座、陶瓷加熱棒、端子固定座、連接鎖套、雙層探頭套、高溫導線，所述玻璃導體材料通過熔融固定封接氧化鋯芯體和氧化鋁陶瓷主體，所述外電極引出棒與玻璃導體材料連接，所述陶瓷加熱棒位於氧化鋯芯體與氧化鋁陶瓷主體中心，所述內電極引出棒位於氧化鋯芯體與陶瓷加熱棒之間且使內外電極相對，所述帶有雙層探頭套的六角固定座同氧化鋁陶瓷主體鉚接在一起，所述高溫導線與內外電極和加熱棒焊接，所述端子固定座將高溫導線的四個端子固定，所述高溫導線與陶瓷主體通過連接鎖套連接在一起。 所述端子固定座後還套裝一密封塞。 所述連接鎖套上還附有一層防腐蝕和防水透氣的PTFE膜。 本發明公開了一種新型氧傳感器封裝方法以及相應的新結構，該方法主要是利用玻璃導體材料將氧化鋯材料敏感芯體和氧化鋁陶瓷主體通過熔融固化封接起來，並成為一體。通過玻璃導體材料固化時埋入的外電極棒和插入式內電極棒，將傳感器的內外電極引出來，同時氧化鋁陶瓷主體內部留有足夠大的空間可插入陶瓷加熱棒。玻璃導體材料是經過高溫熔融並固化後將氧化鋯芯體和氧化鋁陶瓷主體封接在一起，可確保高溫工作狀態下的完全密封。由於陶瓷主體尾端可通過連接鎖套直接與傳感器線束部分連接，所述傳感器線束部分包括端子固定座、防水膜、密封塞和導線，從而形成一體式陶瓷結構。而前端的六角固定座僅用來固定傳感器和探頭保護套，不再起封接作用。
本發明的有益技術效果 本發明中，玻璃導體材料在800 1200度下通過熔融固化將氧化鋯芯體和氧化鋁陶瓷主體封接在一起，且兩種材料的膨脹係數差別不大，因此無論在常溫狀態下還是高溫狀態下，都能保證整體密封的穩定性。 本發明中，由於是在高溫下熔融狀態完成封接，不需要很大的壓力，因此對氧化鋯
芯的強度和尺寸精度要求不高，有利於提高產品的靈敏度和產品的成品率。 本發明中，由於封接形成的一體結構直接可以和線束連接，便於生產，大大降低成本。 本發明中，由於該結構不再依賴金屬六角座來進行密封，因此可以在高溫檢測後再將六角座和陶瓷主體固定在一起，這樣在出廠是能確保光亮的外觀，而且由於採用氧化鋁陶瓷做主體，使得整個產品呈現白色，增強美觀。


圖1是本發明一種氧傳感器的封裝方法的工藝流程示意2是本發明一種氧傳感器的封裝結構的結構示意圖。圖中標號為1、氧化鋯芯體2、氧化鋁陶瓷主體3、玻璃導體材料4、外電極引出棒5、內電極引出棒6、六角固定座7、陶瓷加熱棒8、端子固定座9、連接鎖套10、PTFE膜11、密封塞12、雙層探頭套13、高溫導線
具體實施例方式
下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的描述說明。 如圖1所示，是本發明的一種氧傳感器封裝方法的工藝流程圖。該方法主要是利
用玻璃導體材料將氧化鋯材料敏感芯體和氧化鋁陶瓷主體通過熔融固化封接起來，並成為
一體，然後再將其他部件組裝起來。 如圖1和圖2所示，該方法包括下列步驟 步驟S101，安裝和填充 該步驟中，將氧化鋯芯體1放置到氧化鋁陶瓷主體2中並定好位，然後將參有一定比例銅粉與鎳粉的玻璃導體材料3填入氧化鋯芯體1和氧化鋁陶瓷主體2之間的空隙裡，所述玻璃導體材料3填充高度大於2毫米，且其高度低於氧化鋯芯體頂端。
步驟S102，高溫熔融連接 該步驟中，將步驟S101完成部分，整體放入加熱爐中加熱到800 1200度，使玻璃導體材料3達到熔融狀態，然後將連接有外電極弓I出棒4的銅環壓入玻璃導體材料3中，
使其密實並將銅環埋入其中。
步驟S103，冷卻 該步驟中，將步驟S102完成部分，在室溫下冷卻，完成氧化鋯芯體1和氧化鋁陶瓷主體2之間的封接。 步驟S104，裝配內電極和加熱棒
該步驟中，插入內電極引出棒5和陶瓷加熱棒7，使氧化鋁陶瓷主體2的尾端露出
內外電極和加熱棒共四個接線柱。 步驟S105，焊接 該步驟中，將所述四個接線柱分別同高溫導線13的四個端子焊接在一起，並用端
子固定座8固定。 步驟S106，組裝連接鎖套 該步驟中，用連接鎖套9將所述的氧化鋁陶瓷主體2和高溫導線13連接在一起的步驟。 步驟S107，封裝 該步驟中，用密封塞11密封端子固定座8後端，所述密封塞11中間墊有可以防水
透氣聚四氟乙烯薄膜。 步驟S108，鉚接 該步驟中，將帶有雙層探頭套12的六角固定座6同氧化鋁陶瓷主體2鉚接在一起。 該方法主要是利用玻璃導體材料將氧化鋯材料敏感芯體和氧化鋁陶瓷主體通過熔融固化封接起來，並成為一體。玻璃導體材料在800 1200度下通過熔融固化將氧化鋯芯體和氧化鋁陶瓷主體封接在一起，且兩種材料的膨脹係數差別不大，因此無論在常溫狀態下還是高溫狀態下，都能保證整體密封的穩定性。 如圖2所示，本發明公開了一種氧傳感器的封裝結構，包括氧化鋯芯體1、氧化鋁陶瓷主體2、玻璃導體材料3、外電極引出棒4、內電極引出棒5、六角固定座6、陶瓷加熱棒7、端子固定座8、連接鎖套9、雙層探頭套12、高溫導線13，所述玻璃導體材料3通過熔融固定封接氧化鋯芯體1和氧化鋁陶瓷主體2，所述外電極引出棒4與玻璃導體材料3連接，所述陶瓷加熱棒7位於氧化鋯芯體1與氧化鋁陶瓷主體2中心，所述內電極引出棒5位於氧化鋯芯體1與陶瓷加熱棒7之間且使內外電極相對，所述帶有雙層探頭套12的六角固定座6同氧化鋁陶瓷主體2鉚接在一起，所述高溫導線13與內外電極和加熱棒焊接，所述端子固定座8將高溫導線13的四個端子固定，所述高溫導線13與陶瓷主體2通過連接鎖套9連接在一起，所述端子固定座8後還套裝一密封塞11 ，所述連接鎖套9上還附有一層防腐蝕和防水透氣的PTFE膜。 實驗結果表示，這種利用該封裝方法和結構的氧傳感器，裝配簡單，成品率高，性能穩定且外觀美觀漂亮。 總之，以上所述的僅是本發明一種氧傳感器的封裝方法及結構的優選實施方式，應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。
權利要求
一種氧傳感器的封裝方法，其特徵在於，包括步驟一，將氧化鋯芯體(1)放置到氧化鋁陶瓷主體(2)中並定好位，然後將玻璃導體材料(3)填入氧化鋯芯體(1)和氧化鋁陶瓷主體(2)之間的空隙裡；步驟二，將步驟一完成部分，整體放入加熱爐中加熱到800～1200度，使玻璃導體材料(3)達到熔融狀態，然後將連接有外電極引出棒(4)的銅環壓入玻璃導體材料(3)中，使其密實並將銅環埋入其中；步驟三，將步驟二完成部分，在室溫下冷卻，完成氧化鋯芯體(1)和氧化鋁陶瓷主體(2)之間的封接；步驟四，插入內電極引出棒(5)和陶瓷加熱棒(7)，使氧化鋁陶瓷主體(2)的尾端露出內外電極和加熱棒共四個接線柱；步驟五，最後將帶有雙層探頭套(12)的六角固定座(6)同氧化鋁陶瓷主體(2)鉚接在一起。
2. 根據權利要求1所述的一種氧傳感器的封裝方法，其特徵在於，所述步驟一中的玻 璃導體材料(3)中參有一定比例的銅粉與鎳粉。
3. 根據權利要求1所述的一種氧傳感器的封裝方法，其特徵在於，所述步驟一中的玻 璃導體材料(3)填充高度大於2毫米，且其高度低於氧化鋯芯體頂端。
4. 根據權利要求1所述的一種氧傳感器的封裝方法，其特徵在於，所述步驟四中，進一 步包括將所述四個接線柱分別同高溫導線(13)的四個端子焊接在一起，並用端子固定座(8) 固定的步驟。
5. 根據權利要求4所述的一種氧傳感器的封裝方法，其特徵在於，所述步驟四中，進一 步包括用連接鎖套(9)將所述的氧化鋁陶瓷主體(2)和高溫導線(13)連接在一起的步驟。
6. 根據權利要求5所述的一種氧傳感器的封裝方法，其特徵在於，所述步驟四中，進一 步包括用密封塞(11)密封端子固定座(8)後端的步驟，所述密封塞(11)中間墊有可以防水 透氣聚四氟乙烯薄膜。
7. —種氧傳感器的封裝結構，其特徵在於包括氧化鋯芯體(1)、氧化鋁陶瓷主體(2)、 玻璃導體材料(3)、外電極引出棒(4)、內電極引出棒(5)、六角固定座(6)、陶瓷加熱棒(7)、 端子固定座(8)、連接鎖套(9)、雙層探頭套(12)、高溫導線(13)，所述玻璃導體材料(3)通 過熔融固定封接氧化鋯芯體(1)和氧化鋁陶瓷主體(2)，所述外電極引出棒(4)與玻璃導 體材料(3)連接，所述陶瓷加熱棒(7)位於氧化鋯芯體(1)與氧化鋁陶瓷主體(2)中心，所 述內電極引出棒(5)位於氧化鋯芯體(1)與陶瓷加熱棒(7)之間且使內外電極相對，所述 帶有雙層探頭套(12)的六角固定座(6)同氧化鋁陶瓷主體(2)鉚接在一起，所述高溫導線 (13)與內外電極和加熱棒焊接，所述端子固定座(8)將高溫導線(13)的四個端子固定，所 述高溫導線(13)與陶瓷主體(2)通過連接鎖套(9)連接在一起。
8. 根據權利要求7所述的一種氧傳感器的封裝結構，其特徵在於所述端子固定座(8) 後還套裝一密封塞(11)。
9. 根據權利要求7所述的一種氧傳感器的封裝結構，其特徵在於所述連接鎖套(9)上還附有一層防腐蝕和防水透氣的PTFE膜(10)
全文摘要
本發明公開了一種氧傳感器的封裝方法及結構，其中該方法包括步驟S101安裝氧化鋯芯體和氧化鋁陶瓷主體，填充玻璃導體材料；步驟S102將其整體高溫熔融，連接氧化鋯芯體和氧化鋁陶瓷主體。步驟S103冷卻；步驟S104裝配電極和加熱棒；步驟S105焊接高溫導線；步驟S106組裝連接鎖套；步驟S107封裝密封塞；步驟S108鉚接六角固定座和氧化鋁陶瓷主體。本發明，不僅密封效果好、生產過程中成品率高，而且生產成本低且產品外觀更漂亮。
文檔編號G01N27/409GK101713758SQ20091026532
公開日2010年5月26日 申請日期2009年12月29日 優先權日2009年12月29日
發明者馮江濤 申請人:馮江濤