半導(dǎo)體氣體傳感器及其封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型揭示了一種半導(dǎo)體氣體傳感器及其封裝結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體氣體傳感器包括：基底，基底包括相對(duì)設(shè)置的第一表面和第二表面；設(shè)置于第一表面上的功能層及設(shè)置于第二表面上的加熱層；基底上設(shè)有若干通孔，通孔貫穿基底的第一表面和第二表面，通孔內(nèi)形成有金屬導(dǎo)電柱，金屬導(dǎo)電柱一端與信號(hào)感測(cè)電極或加熱電極電性連接，另一端與引出電極電性連接，金屬導(dǎo)電柱與引出電極用于將信號(hào)感測(cè)電極引出至基底的第二表面或?qū)⒓訜犭姌O引出至基底的第一表面。本實(shí)用新型通過引出電極將信號(hào)感測(cè)電極或加熱電極引出至基底的同一側(cè)，結(jié)合現(xiàn)有的PCB貼片技術(shù)，將半導(dǎo)體氣體傳感器直接貼裝于PCB電路板上，縮小了封裝尺寸，實(shí)現(xiàn)了電子器件的微型化封裝。
【專利說(shuō)明】
半導(dǎo)體氣體傳感器及其封裝結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于電子器件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半導(dǎo)體氣體傳感器及其封裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境的污染問題也越來(lái)越嚴(yán)重，例如，汽車尾氣中的CO、NOx、SOx等有害氣體，室內(nèi)裝修中存在的甲醛、甲苯等，煤礦中泄漏的甲烷氣體，化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的易燃、易爆、毒害性氣體等，這些有毒氣體對(duì)人們的身體健康造成了嚴(yán)重的威脅。為了確保人身安全和防患于未然，人們研制了各種檢測(cè)方法和檢測(cè)儀器，其中，氣體傳感器在家居生活、排放監(jiān)測(cè)、航空、醫(yī)療、衛(wèi)生等領(lǐng)域發(fā)揮著重大的作用。
[0003]目前氣體傳感器種類繁多，應(yīng)用范圍廣泛，大致可分為半導(dǎo)體式、電化學(xué)式、接觸燃燒式、固體電解質(zhì)式和紅外線式等。其中半導(dǎo)體傳感器因?yàn)闄z測(cè)靈敏度高、響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間短、元件尺寸微小、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉而越來(lái)越受到人們的重視。尤其是近年來(lái)隨著微機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體氣體傳感器更是向著集成化、智能化方向發(fā)展。
[0004]現(xiàn)有的半導(dǎo)體氣體傳感器通常由基底、加熱電極、信號(hào)感測(cè)電極和氣體敏感材料組成。其中，加熱電極和信號(hào)感測(cè)電極粘結(jié)鉑絲，進(jìn)行電加熱和信號(hào)輸出，再將鉑絲和氣體傳感器管座上的金屬支架進(jìn)行焊接，壓上管帽完成封裝。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體氣體傳感器封裝體積比較大，管座直徑大于I Omm，管帽的高度也大于I Omm，在PCB電路板中占用的空間比較大，不利于電子器件的微型化，同時(shí)，鉑絲的使用也增加了傳感器的成本。而目前基于MEMS技術(shù)制備的氣體傳感器，雖然體積微小，但要經(jīng)過復(fù)雜的半導(dǎo)體制備工藝，不利于成本的降低和環(huán)境的保護(hù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種半導(dǎo)體氣體傳感器及其封裝結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體氣體傳感器適于PCB(Printed Circuit Board)電路板表面貼裝，結(jié)合目前比較成熟的PCI3貼片技術(shù)，能使得半導(dǎo)體氣體傳感器微型化。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下:
[0007]—種半導(dǎo)體氣體傳感器，所述半導(dǎo)體氣體傳感器包括:
[0008]基底，所述基底包括相對(duì)設(shè)置的第一表面和第二表面；
[0009]設(shè)置于第一表面上的功能層及設(shè)置于第二表面上的加熱層，所述功能層包括相互電連接的信號(hào)感測(cè)電極和氣體敏感層，所述加熱層包括相互電連接的加熱電阻和加熱電極；
[0010]所述基底上設(shè)有若干通孔，所述通孔貫穿所述基底的第一表面和第二表面，通孔內(nèi)形成有金屬導(dǎo)電柱，所述金屬導(dǎo)電柱一端與信號(hào)感測(cè)電極或加熱電極電性連接，另一端與引出電極電性連接，金屬導(dǎo)電柱與引出電極用于將信號(hào)感測(cè)電極引出至基底的第二表面或?qū)⒓訜犭姌O引出至基底的第一表面。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述通孔位于第一表面上信號(hào)感測(cè)電極覆蓋的區(qū)域內(nèi)，引出電極位于基底的第二表面上，金屬導(dǎo)電柱電性連接所述信號(hào)感測(cè)電極和引出電極。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述通孔位于第二表面上加熱電極覆蓋的區(qū)域內(nèi)，引出電極位于基底的第一表面上，金屬導(dǎo)電柱電性連接所述加熱電極和引出電極。
[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一表面上設(shè)有若干相互分離的信號(hào)感測(cè)電極，所述第二表面上設(shè)有若干相互分離的加熱電極。
[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱電極部分為接地設(shè)置，接地的加熱電極與部分信號(hào)感測(cè)電極之間通過導(dǎo)電金屬柱和引出電極之間電性連接，其余的加熱電極和其余的信號(hào)感測(cè)電極之間為絕緣設(shè)置。
[0015]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱電極全部為非接地設(shè)置，全部的加熱電極和全部的信號(hào)感測(cè)電極之間為絕緣設(shè)置。
[0016]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱電阻的幾何形狀為蛇形曲線、鋸齒曲線、方波曲線、正方形或者長(zhǎng)方形中的一種或多種的組合。
[0017]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱電阻上全部或部分設(shè)有絕緣介質(zhì)層。
[0018]本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下:
[0019]—種半導(dǎo)體氣體傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝結(jié)構(gòu)包括PCB電路板及貼裝于所述PCB電路板上的半導(dǎo)體氣體傳感器，所述PCB電路板上設(shè)有貫穿PCB電路板的貫穿孔，貫穿孔內(nèi)形成有與PCB電路板固定且懸空的支架，所述半導(dǎo)體氣體傳感器上述的半導(dǎo)體氣體傳感器，半導(dǎo)體氣體傳感器上的引出電極及與引出電極位于同一表面上的信號(hào)感測(cè)電極或加熱電極分別與所述支架貼裝后電性連接。
[0020]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述支架上覆有金屬線，所述支架端部設(shè)有若干與金屬線電性連接的焊接部，半導(dǎo)體氣體傳感器上的引出電極及與引出電極位于同一表面上的信號(hào)感測(cè)電極或加熱電極分別與所述焊接部焊接后電性連接。
[0021]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述封裝結(jié)構(gòu)還包括全部或部分覆蓋半導(dǎo)體氣體傳感器的防塵網(wǎng)。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0023]通過引出電極將信號(hào)感測(cè)電極或加熱電極引出至基底的同一側(cè)，結(jié)合現(xiàn)有的PCB貼片技術(shù)，方便半導(dǎo)體氣體傳感器的焊接封裝，減少了貴金屬的使用，節(jié)約了資源，降低了成本；
[0024]將半導(dǎo)體氣體傳感器直接貼裝于PCB電路板上，縮小了半導(dǎo)體氣體傳感器的封裝尺寸，實(shí)現(xiàn)了電子器件的微型化封裝。
【附圖說(shuō)明】

[0025]圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施方式半導(dǎo)體氣體傳感器第一表面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本實(shí)用新型第一實(shí)施方式半導(dǎo)體氣體傳感器第二表面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是本實(shí)用新型第二實(shí)施方式半導(dǎo)體氣體傳感器第二表面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4是本實(shí)用新型第三實(shí)施方式半導(dǎo)體氣體傳感器第二表面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5是本實(shí)用新型第四實(shí)施方式半導(dǎo)體氣體傳感器第二表面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6是本實(shí)用新型第五實(shí)施方式半導(dǎo)體氣體傳感器第二表面不包括加熱電阻的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖7是本實(shí)用新型第五實(shí)施方式半導(dǎo)體氣體傳感器第二表面包括加熱電阻的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖8是本實(shí)用新型第六實(shí)施方式半導(dǎo)體氣體傳感器第二表面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖9是本實(shí)用新型第七實(shí)施方式半導(dǎo)體氣體傳感器與PCB電路板的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖10是本實(shí)用新型第八實(shí)施方式半導(dǎo)體氣體傳感器與PCB電路板的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下將結(jié)合附圖所示的【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本實(shí)用新型，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0036]應(yīng)當(dāng)理解的是盡管術(shù)語(yǔ)第一、第二等在本文中可以被用于描述各種元件或結(jié)構(gòu)，但是這些被描述對(duì)象不應(yīng)受到這些術(shù)語(yǔ)的限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于將這些描述對(duì)象彼此區(qū)分開。例如，第一表面可以被稱為第二表面，并且類似地第二表面也可以被稱為第一表面，這并不背離本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0037]同時(shí)，在不同的實(shí)施方式/實(shí)施例中可能會(huì)使用到相同的標(biāo)號(hào)或標(biāo)記，但這并不代表結(jié)構(gòu)或者功能上的聯(lián)系，而僅僅是為了描述的清楚簡(jiǎn)便。
[0038]參圖1、圖2所示，介紹本實(shí)用新型第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體氣體傳感器。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體氣體傳感器100包括:
[0039]基底10，該基底包括相對(duì)設(shè)置的第一表面11和第二表面12;
[0040]設(shè)置于第一表面11上的功能層，該功能層包括相互電連接的信號(hào)感測(cè)電極20和氣體敏感層(未圖示)；
[0041 ] 設(shè)置于第二表面12上的加熱層，該加熱層包括相互電連接的加熱電極30和加熱電阻40;
[0042]其中，基底10上設(shè)有通孔13，通孔13貫穿基底的第一表面11和第二表面，且通孔位于第一表面11上信號(hào)感測(cè)電極20覆蓋的區(qū)域內(nèi)，基底的第二表面12上形成有引出電極50，通孔13內(nèi)形成有金屬導(dǎo)電柱(未圖示)，金屬導(dǎo)電柱一端與信號(hào)感測(cè)電極20電性連接，另一端與引出電極50電性連接，金屬導(dǎo)電柱與引出電極用于將信號(hào)感測(cè)電極20引出至基底的第二表面12。
[0043]基底10的材料選自雙面氧化的硅片、玻璃片、石英片、氧化鋁陶瓷片、氮化鋁陶瓷片、氮化硅陶瓷片、碳化硅陶瓷片、氧化鋯陶瓷片、聚酰亞胺薄膜等中的一種，基底的厚度為1um?5OOumο
[0044]基底上的通孔13由機(jī)械打孔或者激光打孔制得，優(yōu)選地，本實(shí)施方式中的通孔形狀為圓形，通孔孔徑為10μπι~300μπι，在其他實(shí)施方式中也可以為方形、多邊形等其他形狀。通孔13內(nèi)填充導(dǎo)電材料形成有金屬導(dǎo)電柱，導(dǎo)電材料選自Pt、Au、Ag、Cu、Al、N1、W、Ag/Pd、Pt/Au中的任意一種或多種的組合。
[0045]本實(shí)施方式中第一表面11上的信號(hào)感測(cè)電極20包括第一信號(hào)感測(cè)電極21和第二信號(hào)感測(cè)電極22，第一信號(hào)感測(cè)電極21和第二信號(hào)感測(cè)電極22均設(shè)置為角形，且第一信號(hào)感測(cè)電極21和第二信號(hào)感測(cè)電極22呈中心對(duì)稱分布，通孔13的數(shù)量與信號(hào)感測(cè)電極20的數(shù)量對(duì)應(yīng)設(shè)置，每個(gè)信號(hào)感測(cè)電極覆蓋的第一表面區(qū)域分別設(shè)有一個(gè)通孔13。
[0046]第二表面12上的加熱電極30包括第一加熱電極31和第二加熱電極32，第一加熱電極31和第二加熱電極32均設(shè)置為縱長(zhǎng)型，且第一加熱電極31和第二加熱電極32呈軸對(duì)稱分布。
[0047]在第一加熱電極31和第二加熱電極32之間形成有與第一加熱電極31和第二加熱電極32分別電性連接的加熱電阻40。加熱電阻的形狀根據(jù)加熱層的不同形狀做適當(dāng)調(diào)整，但無(wú)論為何種形狀，加熱電極與加熱電阻均電性連接，加熱電阻根據(jù)需要設(shè)置成特定的形狀，加熱后為半導(dǎo)體氣體傳感器的工作提供特定的溫度。如本實(shí)施方式中設(shè)置為長(zhǎng)方形，在其他實(shí)施方式中也可以設(shè)置為正方形、蛇形曲線、鋸齒曲線或者方波曲線等，通過改變加熱電阻幾何形狀的長(zhǎng)度、寬度以得到合理的電阻值。
[0048]引出電極50包括第一引出電極51和第二引出電極52，第一引出電極51和第二引出電極52分別與兩個(gè)通孔13對(duì)應(yīng)設(shè)置，第一引出電極51和第二引出電極52呈圓形分布，且覆蓋第二表面12上對(duì)應(yīng)通孔的區(qū)域。第一信號(hào)感測(cè)電極21通過對(duì)應(yīng)的通孔內(nèi)的金屬導(dǎo)電柱與第一引出電極51電性連接，第二信號(hào)感測(cè)電極22通過對(duì)應(yīng)通孔內(nèi)的金屬導(dǎo)電柱與第二引出電極52電性連接。
[0049]通過上述設(shè)置，可將第一表面11上的第一信號(hào)感測(cè)電極21和第二信號(hào)感測(cè)電極22引出至第二表面12上的第一引出電極51和第二引出電極52，貼裝時(shí)只需在將基底的第二表面與對(duì)應(yīng)的PCB電路板貼裝即可。
[0050]優(yōu)選地，加熱電極、信號(hào)感測(cè)電極及引出電極的材料選自？1六11^8、01^1、祖、￥、Ag/Pd、Pt/Au中的一種，加熱電極、信號(hào)感測(cè)電極及引出電極的厚度為0.1μπι~1000μπι。
[0051 ]加熱電阻由金屬薄膜或合金薄膜或金屬氧化物薄膜制得，金屬選自Pt、Au、Ag、Cu、AUN1、W中的一種，合金選自附/0、]/10/]/111、(]11/211、六8/?(1、？1:/^11、？6/&3中的一種，金屬氧化物選自RuO2或SnO2: Sb2O3中的一種，加熱電阻的厚度為0.1μπι~2000μπι。
[0052]應(yīng)當(dāng)理解的是，信號(hào)感測(cè)電極的形狀、加熱電極的形狀、引出電極的形狀、通孔的形狀等并不限于上述實(shí)施方式中所描述的形狀，也可以設(shè)置為其他形狀，如矩形、方形、圓形等，此處不再一一舉例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0053 ]本實(shí)施方式中半導(dǎo)體氣體傳感器的制備方法包括以下步驟:
[0054]提供一基底10，該基底包括相對(duì)設(shè)置的第一表面11和第二表面12;
[0055]在基底10上打孔，形成若干貫穿第一表面和第二表面的通孔13;
[0056]在基底的第一表面11形成信號(hào)感測(cè)電極20，在基底的第二表面12形成加熱電極30和引出電極50;
[0057]在通孔13內(nèi)填充導(dǎo)電材料，形成電性連接信號(hào)感測(cè)電極20與引出電極50的金屬導(dǎo)電柱；
[0058]在基底的第一表面11形成氣體敏感層；
[0059]在基底的第二表面12形成加熱電阻。
[0060]進(jìn)一步地，信號(hào)感測(cè)電極、加熱電極、引出電極及加熱電阻全部或部分通過真空蒸鍍、磁控濺射、絲網(wǎng)印刷中的一種或多種制備而成。
[0061]具體地，結(jié)合圖1所示，首先在基底10的第一表面11上，用激光在基底上打兩個(gè)圓形的通孔12，用絲網(wǎng)印刷將導(dǎo)電漿料印制在第一表面11上，形成信號(hào)感測(cè)電極20，然后流平一定時(shí)間，在通孔13內(nèi)填充導(dǎo)電材料，使得信號(hào)感測(cè)電極20與金屬導(dǎo)電柱形成電連接，具體流平時(shí)間由制備工藝決定;或者通過磁控濺射或者真空蒸鍍制備信號(hào)感測(cè)電極20，同樣控制濺射或者蒸鍍時(shí)間，在通孔13內(nèi)填充導(dǎo)電材料，具體濺射或者蒸鍍時(shí)間由制備工藝決定；
[0062]結(jié)合圖2所示，然后在基底10的第二表面12上，用絲網(wǎng)印刷將導(dǎo)電漿料印制在第二表面12上，形成加熱電極30和引出電極50，流平一定時(shí)間使得通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料，在通孔13內(nèi)填充的導(dǎo)電材料需完全填充整個(gè)通孔，進(jìn)而形成金屬導(dǎo)電柱，通過金屬導(dǎo)電柱將第一表面的信號(hào)感測(cè)電極20和第二表面的引出電極50形成電連接；同樣，加熱電極30和引出電極50可以通過磁控濺射或者真空蒸鍍制備，通過通孔13將第一表面的信號(hào)感測(cè)電極20和第二表面的引出電極50形成電連接；
[0063]通過絲網(wǎng)印刷、磁控濺射或者真空蒸鍍?cè)诘诙砻?2上制備加熱電阻40，加熱電阻40與加熱電極30電性連接。其中，加熱電阻的幾何形狀為蛇形曲線、鋸齒曲線、方波曲線、正方形或者長(zhǎng)方形中的一種或多種的組合，本實(shí)施方式中的加熱電阻40以長(zhǎng)方形為例進(jìn)行說(shuō)明，無(wú)論以何種形式，加熱電阻的目的是形成合適的加熱電阻，為半導(dǎo)體氣體傳感器的工作提供特定的溫度；同時(shí)，無(wú)論以何種形式，加熱電極與加熱電阻形成電連接，并方便在PCB電路板上進(jìn)行貼片安裝；
[0064]另外，還需在基底10的第一表面11上沉積氣敏材料，形成氣體敏感層(未圖示)，該氣體敏感層與信號(hào)感測(cè)電極20電性連接，根據(jù)檢測(cè)氣體的不同，氣體敏感層可以選擇不同的氣敏材料。
[0065]氣體敏感層組成氣敏材料可以選自N型金屬氧化物半導(dǎo)體、或P型金屬氧化物半導(dǎo)體、或P、N雙性金屬氧化物半導(dǎo)體等，其中:
[0066]N 型金屬氧化物半導(dǎo)體包括 Mg0、Ca0、Ti02、Zr02、V205、Nb205、Ta205、Mo03、W03、Zn0、Al 2Ο3、Ga203、ImCb、Sn02等中的一種或多種的組合；
[0067]?型金屬氧化物半導(dǎo)體包括丫203、1^203工602、]/111203、(:0304、附0、？(10^820、8丨203、Sb2O3、TeO2等中的一種或多種的組合；
[0068]P、N雙性金屬氧化物半導(dǎo)體包括Hf02、Cr203、Fe203、Cu0等中的一種或多種的組合。
[0069]參圖3所示，介紹本實(shí)用新型第二實(shí)施方式中的半導(dǎo)體氣體傳感器。與第一實(shí)施方式相比，本實(shí)施方式中在加熱電阻40上形成有絕緣介質(zhì)層60，絕緣介質(zhì)層60部分覆蓋在加熱電阻40上，以對(duì)加熱電阻40進(jìn)行絕緣保護(hù)，避免其被氧化或者污染，當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中絕緣介質(zhì)層60也可以全部覆蓋加熱電阻40，絕緣介質(zhì)層60的形狀根據(jù)不同的加熱電阻的形狀進(jìn)行調(diào)整。
[0070]進(jìn)一步地，本實(shí)施方式中的絕緣介質(zhì)層60在加熱電阻40上通過絲網(wǎng)印刷的方法進(jìn)行制備，在其他實(shí)施方式中也可以通過其他方法制備，此處不再一一舉例進(jìn)行說(shuō)明。
[0071]參圖4所示，介紹本實(shí)用新型第三實(shí)施方式中的半導(dǎo)體氣體傳感器。與第一實(shí)施方式相比，本實(shí)施方式中的加熱電阻40的幾何形狀為方波曲線，以形成合適的加熱電阻，為半導(dǎo)體氣體傳感器的工作提供特定的溫度，其余結(jié)構(gòu)均與第一實(shí)施方式相同，此處不再進(jìn)行贅述。
[0072]參圖5所示，介紹本申請(qǐng)第四實(shí)施方式中的半導(dǎo)體氣體傳感器。與第三實(shí)施方式相比，本實(shí)施方式中在方波曲線的加熱電阻40上形成有絕緣介質(zhì)層60，絕緣介質(zhì)層60部分覆蓋在加熱電阻40上，以對(duì)加熱電阻40進(jìn)行絕緣保護(hù)。本實(shí)施方式中絕緣介質(zhì)層60的結(jié)構(gòu)及制備方法與第二實(shí)施方式中完全相同，此處不再進(jìn)行贅述。
[0073]參圖6、圖7所示，介紹本申請(qǐng)第五實(shí)施方式中的半導(dǎo)體氣體傳感器。與第一實(shí)施方式相比，本實(shí)施方式中對(duì)第一加熱電極31、第一引出電極51、第二引出電極52的形狀進(jìn)行了變化，第一引出電極51和第二引出電極52設(shè)置為長(zhǎng)方形，分別位于第二表面12的兩側(cè)，第一加熱電極51設(shè)置為角形結(jié)構(gòu)，加熱電阻40電性連接在第一加熱電極31和第一引出電極51之間。
[0074]類似地，本實(shí)施方式中的第一引出電極51和第二引出電極52分別通過通孔13內(nèi)的金屬導(dǎo)電柱與基底第一表面上的第一信號(hào)感測(cè)電極和第二信號(hào)感測(cè)電極電性連接。
[0075]其中，本實(shí)施方式中的第一加熱電極31在電路中為接地設(shè)置，此時(shí)，第一引出電極51與第一加熱電極31電性連接，可以實(shí)現(xiàn)共同接地，而第一信號(hào)感測(cè)電極與第一引出電極51通過金屬導(dǎo)電柱電性連接，則第一信號(hào)感測(cè)電極與第一加熱電極31也電性連接，最終實(shí)現(xiàn)第一信號(hào)感測(cè)電極與第一加熱電極31的共同接地。
[0076]參圖8所示，介紹本申請(qǐng)第六實(shí)施方式中的半導(dǎo)體氣體傳感器。與第五實(shí)施方式相比，本實(shí)施方式中在加熱電阻40上形成有絕緣介質(zhì)層60，絕緣介質(zhì)層60部分覆蓋在加熱電阻40上，以對(duì)加熱電阻40進(jìn)行絕緣保護(hù)。
[0077]進(jìn)一步地，本實(shí)施方式中的絕緣介質(zhì)層60在加熱電阻40上通過絲網(wǎng)印刷的方法進(jìn)行制備，在其他實(shí)施方式中也可以通過其他方法制備，此處不再一一舉例進(jìn)行說(shuō)明。
[0078]應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)用新型的目的是通過引出電極將信號(hào)感測(cè)電極與加熱電極引出至基底的同一表面上進(jìn)行后續(xù)貼裝，而上述第一實(shí)施方式至第六實(shí)施方式中均以在基底10的第二表面12上設(shè)置引出電極為例進(jìn)行說(shuō)明，通過引出電極將基底第一表面11上的信號(hào)感測(cè)電極引出至第二表面上，半導(dǎo)體氣體傳感器的第二表面與PCB電路板進(jìn)行貼裝。在其他實(shí)施方式中也可以將引出電極設(shè)置于基底的第一表面11上，對(duì)應(yīng)地，通過通孔及金屬導(dǎo)電柱將引出電極與加熱電極電性連接，將加熱電極引出至第一表面上的引出電極，此時(shí)半導(dǎo)體氣體傳感器的第一表面與PCB電路板進(jìn)行貼裝。
[0079]參圖9所示，介紹本申請(qǐng)第七實(shí)施方式中的半導(dǎo)體氣體傳感器的封裝結(jié)構(gòu)。該封裝結(jié)構(gòu)包括PCB電路板200及貼裝于PCB電路板上的半導(dǎo)體氣體傳感器100，PCB電路板200上設(shè)有貫穿PCB電路板的貫穿孔201，貫穿孔201內(nèi)形成有與PCB電路板固定且懸空的支架202，半導(dǎo)體氣體傳感器100第一實(shí)施方式至第四實(shí)施方式中的半導(dǎo)體氣體傳感器，半導(dǎo)體氣體傳感器上的引出電極及加熱電極同時(shí)位于基底的第二表面上。支架202的數(shù)量與第二表面上引出電極和加熱電極的總數(shù)量相等，且每個(gè)支架202與引出電極與加熱電極位置--對(duì)應(yīng)設(shè)置，如本實(shí)施方式中包括4個(gè)支架202。
[0080]具體地，支架201上覆有金屬線，支架202端部設(shè)有若干與金屬線電性連接的焊接部(未圖示)，半導(dǎo)體氣體傳感器上的引出電極和加熱電極分別與支架上的焊接部焊接后電性連接，支架202既具有支撐半導(dǎo)體氣體傳感器100的作用，又可以進(jìn)行加熱信號(hào)和/或傳感信號(hào)的輸入/輸出。
[0081 ]優(yōu)選地，本實(shí)施方式中PCB電路板可以為柔性電路板，也可以為剛性電路板，PCB電路板的厚度為0.05mm?2.0mm ；支架的厚度為0.05mm-0.3mm，寬度為0.05mm-0.5mm，長(zhǎng)度為
0.5mm-5.0mm，以達(dá)到降低功耗和提供剛性支撐的目的。
[0082]進(jìn)一步地，PCB電路板支架上的的金屬線可以為銅線等，金屬線的線寬應(yīng)小于支架的寬度，并有阻焊層進(jìn)行保護(hù)。
[0083]如本實(shí)施方式中半導(dǎo)體氣體傳感器和PCB電路板的封裝方法具體為:
[0084]提供一 PCB電路板200，在PCB電路板200的表面上形成傳感信號(hào)線路和加熱信號(hào)線路，然后在PCB電路板上通過機(jī)械或者激光切割形成貫穿孔201，并在貫穿孔201內(nèi)形成與PCB電路板固定且懸空的支架202，支架202具有支撐功能和電連接功能；
[0085]利用PCB電路板貼裝技術(shù)，將半導(dǎo)體氣體傳感器100的第二表面12貼裝到PCB電路板的支架202上，使得引出電極和加熱電極與支架上的焊接部形成良好的電接觸，將引出電極和加熱電極分別通過支架與PCB電路板上的傳感信號(hào)線路和加熱信號(hào)線路電性連接，實(shí)現(xiàn)傳感信號(hào)的輸出與加熱信號(hào)的輸入。
[0086]參圖10所示，介紹本申請(qǐng)第八實(shí)施方式中的半導(dǎo)體氣體傳感器的封裝結(jié)構(gòu)。該封裝結(jié)構(gòu)包括PCB電路板200及貼裝于PCB電路板上的半導(dǎo)體氣體傳感器100，PCB電路板200上設(shè)有貫穿PCB電路板的貫穿孔201，貫穿孔201內(nèi)形成有與PCB電路板固定且懸空的支架202，半導(dǎo)體氣體傳感器100第五實(shí)施方式或第六實(shí)施方式中的半導(dǎo)體氣體傳感器，半導(dǎo)體氣體傳感器上的引出電極及加熱電極同時(shí)位于基底的第二表面上。支架202的數(shù)量與第二表面上引出電極和加熱電極的總數(shù)量相等，且每個(gè)支架202與引出電極與加熱電極位置--對(duì)應(yīng)設(shè)置，與第七實(shí)施方式不同的是，本實(shí)施方式中包括3個(gè)支架202，其余結(jié)構(gòu)或方法均與第七實(shí)施方式類似，此處不再詳細(xì)進(jìn)行贅述。
[0087]優(yōu)選地，本實(shí)用新型第七實(shí)施方式和第八實(shí)施方式中的封裝結(jié)構(gòu)中，還可以在封裝結(jié)構(gòu)的表面設(shè)置防塵網(wǎng)，防塵網(wǎng)全部或部分覆蓋半導(dǎo)體氣體傳感器，以對(duì)封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)。
[0088]由以上技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0089]通過引出電極將信號(hào)感測(cè)電極或加熱電極引出至基底的同一側(cè)，結(jié)合現(xiàn)有的PCB貼片技術(shù)，方便半導(dǎo)體氣體傳感器的焊接封裝，減少了貴金屬的使用，節(jié)約了資源，降低了成本；
[0090]將半導(dǎo)體氣體傳感器直接貼裝于PCB電路板上，縮小了半導(dǎo)體氣體傳感器的封裝尺寸，實(shí)現(xiàn)了電子器件的微型化封裝。
[0091]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
[0092]上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本實(shí)用新型的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡未脫離本實(shí)用新型技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體氣體傳感器，其特征在于，所述半導(dǎo)體氣體傳感器包括: 基底，所述基底包括相對(duì)設(shè)置的第一表面和第二表面； 設(shè)置于第一表面上的功能層及設(shè)置于第二表面上的加熱層，所述功能層包括相互電連接的信號(hào)感測(cè)電極和氣體敏感層，所述加熱層包括相互電連接的加熱電阻和加熱電極； 所述基底上設(shè)有若干通孔，所述通孔貫穿所述基底的第一表面和第二表面，通孔內(nèi)形成有金屬導(dǎo)電柱，所述金屬導(dǎo)電柱一端與信號(hào)感測(cè)電極或加熱電極電性連接，另一端與引出電極電性連接，金屬導(dǎo)電柱與引出電極用于將信號(hào)感測(cè)電極引出至基底的第二表面或?qū)⒓訜犭姌O引出至基底的第一表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體氣體傳感器，其特征在于，所述通孔位于第一表面上信號(hào)感測(cè)電極覆蓋的區(qū)域內(nèi)，引出電極位于基底的第二表面上，金屬導(dǎo)電柱電性連接所述信號(hào)感測(cè)電極和引出電極。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體氣體傳感器，其特征在于，所述通孔位于第二表面上加熱電極覆蓋的區(qū)域內(nèi)，引出電極位于基底的第一表面上，金屬導(dǎo)電柱電性連接所述加熱電極和引出電極。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體氣體傳感器，其特征在于，所述第一表面上設(shè)有若干相互分離的信號(hào)感測(cè)電極，所述第二表面上設(shè)有若干相互分離的加熱電極。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體氣體傳感器，其特征在于，所述加熱電極部分為接地設(shè)置，接地的加熱電極與部分信號(hào)感測(cè)電極之間通過導(dǎo)電金屬柱和引出電極之間電性連接，其余的加熱電極和其余的信號(hào)感測(cè)電極之間為絕緣設(shè)置。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體氣體傳感器，其特征在于，所述加熱電極全部為非接地設(shè)置，全部的加熱電極和全部的信號(hào)感測(cè)電極之間為絕緣設(shè)置。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體氣體傳感器，其特征在于，所述加熱電阻的幾何形狀為蛇形曲線、鋸齒曲線、方波曲線、正方形或者長(zhǎng)方形中的一種或多種的組合。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體氣體傳感器，其特征在于，所述加熱電阻上全部或部分設(shè)有絕緣介質(zhì)層。9.一種半導(dǎo)體氣體傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述封裝結(jié)構(gòu)包括PCB電路板及貼裝于所述PCB電路板上的半導(dǎo)體氣體傳感器，所述PCB電路板上設(shè)有貫穿PCB電路板的貫穿孔，貫穿孔內(nèi)形成有與PCB電路板固定且懸空的支架，所述半導(dǎo)體氣體傳感器為權(quán)利要求1?8中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體氣體傳感器，半導(dǎo)體氣體傳感器上的引出電極及與引出電極位于同一表面上的信號(hào)感測(cè)電極或加熱電極分別與所述支架貼裝后電性連接。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述支架上覆有金屬線，所述支架端部設(shè)有若干與金屬線電性連接的焊接部，半導(dǎo)體氣體傳感器上的引出電極及與引出電極位于同一表面上的信號(hào)感測(cè)電極或加熱電極分別與所述焊接部焊接后電性連接。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述封裝結(jié)構(gòu)還包括全部或部分覆蓋半導(dǎo)體氣體傳感器的防塵網(wǎng)。
【文檔編號(hào)】G01N27/00GK205720077SQ201620634315
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】張克棟, 顧唯兵, 王玲, 崔錚
【申請(qǐng)人】蘇州納格光電科技有限公司