[发明专利]一种金属氧化物气敏元件阵列的封装结构及其封装方法

说明书

技术领域

本发明属于一种封装技术，涉及金属氧化物气敏元件阵列领域，具体为一种金属氧化物气敏元件阵列的封装结构。 

背景技术

以气体传感器元件阵列为核心的电子鼻，是一种模拟生物嗅觉的分析仪器，相对于传统的气体分析仪器，其具有可便携、分析快速、操作简单、成本低等优点，可应用于食品质量检测与控制、环境监测、公共安全、医疗卫生和航空航天等各种气味分析场合。而在所有电子鼻的气敏元件类型中，金属氧化物(MOX)气敏元件因其具有敏感度高、响应时间快等优点，成为世界上产量最大，应用最广泛的一类气体传感器。目前的电子鼻技术也正向着更携带、更轻便的方向发展。 

金属氧化物形成气敏元件阵列(元件个数≥1)时，正常工作温度通常为200℃～300℃。目前成熟的气敏膜制备方法为丝网印刷技术，其所得到的承载阵列气敏膜的基片尺寸一般为毫米级，因而阵列基片会有一定的热耗散。阵列的热耗散直接决定了阵列的功耗；而可携式设备对功率有严格限制，因此减小阵列热耗散是电子鼻设备可便携的前提。气敏元件阵列的封装结构很大程度上决定了功耗的大小。目前常用的气敏元件阵列封装结构存在机械稳定差、封装工艺复杂等缺点，例如：基片直接与基座粘合，该结构散热大，并且容易脱落，强度不够；用钎焊连接的结构，该结构为悬 挂式，工艺复杂。因此改善气敏元件阵列的封装结构，有助于电子鼻设备的便携化，有重大的市场应用价值。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属氧化物气敏元件阵列的封装结构，该结构功耗小，工艺简单，机械稳定性好，不仅能够以传统TO基座作为封装基座，还可以用电路板作为基座，成本更低，也可方便地实现各种模组功能；本发明还提供了一种封装方法。 

本发明提供的一种金属氧化物气敏元件阵列的封装结构，其特征在于，其结构为：基片上设置金属氧化物气敏元件阵列，基片固定在金属撑架上；金属撑架固定在TO基座或电路板上使基片的悬挂；阵列基片上的信号电极与TO基座或电路板上的电极连接。 

本发明提供的一种金属氧化物气敏元件阵列的封装方法，其特征在于，该方法包括下述步骤： 

第1步通过丝网印刷得到金属氧化物气敏元件阵列基片； 

第2步根据基片电极空白处的位置设计金属撑架，包括金属撑架卡扣的位置和形状，得到金属撑架； 

第3步将基片通过卡扣固定于金属撑架上； 

第4步将金属撑架通过粘结方式固定在TO基座或电路板上，实现阵列基片的悬挂； 

第5步将阵列基片上的信号电极与TO基座或电路板上的电极连接，实现信号的引出。 

金属氧化物作为气敏元件时，工作温度通常为200℃～300℃，另一方 面可携式设备本身对功率也有一定需求，因此减小热耗散是改善可携式电子鼻设备的重要手段。而气敏元件的封装形式很大程度上决定了功耗的大小。本发明与现有金属氧化物气敏元件阵列封装技术相比具有以下优点： 

1.本发明中金属氧化物气敏元件阵列封装结构的散热小。 

由于金属撑架与阵列基片的面积小，在金属氧化物气敏元件200°℃～300℃的工作温度下，单元件功耗仅为(80mW～180mW)，性能优于目前商用的封装形式(200mW～300mW)。 

2.本发明中金属氧化物气敏元件阵列封装结构的制备工艺简单。 

相对于传统工艺，如钎焊等连接方式，制备工艺过程非常简单。 

3.本发明中金属氧化物气敏元件阵列封装结构的机械稳定性好。 

采用卡扣的方式将阵列基片固定于金属撑架上，反复冷热冲击下不易脱落，机械稳定性好。 

4.本发明中金属氧化物气敏元件阵列封装结构，不仅能够以传统TO基座作为封装基座，还可以用电路板作为基座，成本更低，也可方便地实现各种模组功能。 

本发明中金属氧化物气敏元件阵列封装结构，通过金属撑架的引脚，可以与各种型号传感器基座粘合，也可以与电路板直接粘合。且当此封装结构与电路板直接粘合时，更节省空间，也能更方便的实现各种功能化的模组电路。 

附图说明

图1是本发明中金属氧化物气敏元件阵列封装结构示意图； 

图2是本发明中封装结构的金属撑架示意图； 

图3是本发明中金属氧化物气敏8元件阵列封装结构的温度-功耗实例图。 

具体实施方式

下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。