一种用于检测第一气体流中存在的成分的气体传感器组件（１０）。该组件包括：（ａ）具有一对相对面对的表面的柔性电路（１５）；（ｂ）安装在柔性电路的一个表面上的传感器（２２），该传感器与柔性电路中的导体电连接；（ｃ）用于引导第二气体流穿过柔性电路的背向传感器的表面的通道（１４），该通道至少部分由所述柔性电路背向所述传感器的表面形成。第一和第二气体流可来自于共同的气体流。在操作中，传感器（２２）和相邻的热传导结构部件（１２）之间的热传导率降低，因此降低了传感器的电能消耗。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检测气体流中存在的成分的传感器。更加具体地，本专利技术涉及一种热隔离的气体传感器结构，其中，传感器安装在具有气体填充间隙的柔性电路上，所述气体填充间隙形成在柔性电路的背向所述传感器的表面下方。
技术介绍
在一些气体传感器的应用中，希望在不妨碍其功能的情况下，将传感器与外部环境隔离。这种隔离可能出于以下目的减少或最小化热损失，减小或最小化到达传感器的光的数量，和/或减小或最小化机械干扰的影响。通常，传感器在特定的温度下工作，典型地是在高于其所感测的周围气体的温度下。这有时通过使用布置在与传感器相同的基底上的加热装置来实现。在这种情况下，会有一定量的热损失流向传感器周围的气体流以及与传感器热(和电)接触的部件和结构。该热损失与其中结合有传感器的整个系统中的能量损失的大小成比例。因此希望从传感器中减小或最小化这种热损失。传统的现有技术中的热隔离技术包括将传感器本身以某种特定的方法制造以形成能够提供热隔离的结构(例如，参见专利号为5211053，5464966，5659127，5883009和6202467的美国专利)。这些热隔离技术的例子特别设计用于所涉及的传感器的结构类型，没有克服与组件水平相关的热损失问题，所述组件水平即指在该水平中，将传感器构建成更大的组件的一部分。这样的气体感测装置的现有应用，例如催化式气体传感器，应用了不同的技术使所述装置热隔离，例如在正在感测的气体流中，将所述装置使用分开的引线悬置，所述分开的引线将所述感测装置电连接到其下游处理和控制电路(例如，参见专利号为5902556的美国专利)，但是这些方法对于多连接的传感器并非优选方法。例如，通过三到六根分开的引线悬置传感器以使传感器热隔离，这在涉及多个传感器元件的结构中存在问题。特别地，多元件传感器结构具有大量的与传感器相关的引线，因此在设定的体积中很难获得足够程度的热隔离，因为大量的引线倾向于将大量的热从传感器传导出。制造这样的悬置组件价格过高而且过于复杂。现有技术的气体传感器的结构具有安装在陶瓷基底上或由引线悬置的多个传感器元件，所述结构不能获得足够程度的以使气体传感器结构所需要的电能能够显著降低的热隔离。这样的现有技术的结构通常涉及将传感器与陶瓷元件结合，所述陶瓷元件有时指“双列直插封装”，其中两排引脚连接从陶瓷基底伸出。双列直插封装的引脚连接与标准电路板的安装孔对准并且能够插入其中。现有技术的气体传感器结构因此显示出不理想的高的热损失，并且需要更多的电能，以补偿这种热损失。
技术实现思路
本专利技术的气体传感器组件具有一种将其中的传感器热隔离的结构，并且克服了现有技术中的气体传感器的一个或多个前述缺点。尤其是，本专利技术的热隔离气体传感器组件通过应用一种结构减少了电能消耗，在所述结构中，传感器安装在柔性电路上，所述柔性电路具有结合其中的导体(铜膜导线)，用于将传感器电连接到下游处理和控制电路。本专利技术的组件具有气体填充的间隙，所述间隙形成在柔性电路的背向所述传感器的表面的下面。传感器安装在柔性电路的上面，并且通过连线焊接与柔性电路电连接。本专利技术的结构因而将传感器与其相邻的部件和结构热隔离。在一个实施例中，用于检测第一气体流中存在的成分的气体传感器组件包括(a)具有一对相对面对的表面的柔性电路；(b)安装在所述柔性电路的一个表面上的传感器，所述传感器与所述柔性电路中的导体电连接；(c)用于引导第二气体流穿过柔性电路的背向所述传感器的表面的通道，所述通道至少部分由所述柔性电路背向所述传感器的表面形成。在操作中，传感器和相邻的热传导结构部件之间的热传导率降低，因此降低了传感器的电能消耗。在本专利技术气体传感器组件的一个优选实施例中，第一和第二气体流来源于共同的气体流。在本专利技术气体传感器组件的另一个优选实施例中，柔性电路的相对面对的表面为平面。一种用于使气体传感器热隔离的方法，所述传感器用于检测第一气体流中存在的成分，所述方法包括(a)将传感器安装在具有一对相对面对的表面的柔性电路的表面上；(b)在一个通道中引导第二气体流穿过所述柔性电路的背向所述传感器的表面，所述通道至少部分由所述柔性电路背向所述传感器的表面形成。在本专利技术的方法的一个优选实施例中，第一和第二气体流来自于共同的气体流。附图说明图1为示意图，显示了本专利技术的热隔离气体传感器的第一基本结构的剖视图。图2为应用了图1中示意性示出的结构的气体传感器组件的一个实施例的立体图。具体实施例方式本文所涉及的气体传感器类型通常表现出三种热损失机理(a)自顶部对流，(b)由接合线传导到柔性电路中的铜膜导线，和(c)由传感器的连接传导到柔性电路。柔性电路可反过来通过传导到柔性电路的边缘散热，所述柔性电路的边缘将柔性电路连接到电路板或安装硬件，通过由铜膜导线传导到达相同的电路板或硬件上散热，并且通过从柔性电路的表面的对流散热。柔性电路具有将这些损失控制到需要程度的柔性装置。与通常半导体封装的传感器相比较，柔性电路的长的铜膜导线和高的热阻提供相当大程度的热阻。另外，通过将铜膜导线制作得更长并且面积更小，可将经过柔性电路和铜膜导线的传导减小。可通过将柔性电路的面积减到最小并且通过在柔性电路周围提供静止的大气环境使热传递减到最小，从而将与周围空气的对流减小。转到图1，气体组件10具有气体填充间隙，所述间隙由组件的几何形状限定，用于减小或最小化热损耗。特别地，气体传感器22与柔性电路15机械连接并且电连接，柔性电路15悬置在体积或间隙14上，通过所述体积或间隙14，可将气体流引导。气体流可以是正在检测的空气中的任一种或两种，和/或一些其它气体流。间隙14的存在减小或最小化了传感器22和其相邻的电路组件(在图1中用数字12泛指)之间的直接热传导。气体填充的间隙14使传感器22热隔离，因为气体通常的热传导率比固体的低10到100倍。柔性电路的使用使得可以使用各种形状来形成气体填充间隙。如图1中所示，气体传感器组件10包括传感器22，传感器22安装到柔性电路15的表面上，并且悬置在具有固定体积的气体填充间隙14上。图1也显示了具有封闭结构30的气体传感器组件，所述封闭结构30安装在柔性电路15的表面上并且围绕传感器22。封闭结构30包括壁组件32和气体渗透膜34，如图所示。在封闭结构30内形成有内部体积，底部以柔性电路15和传感器22为界，侧部以壁组件32为界，顶部以膜34为界。图2为应用示意性示出在图1中的气体传感器组件的一个实施例的立体图。如图2中所示，传感器22安装到柔性电路15的纵向长度的中心部分。柔性电路15的端部15a折叠到包含有传感器22的中心部分的下面，以形成一种结构，在该结构中，向下折叠的端部15a支撑着中心部分15c，并且阻止中心部分15c与在下面的组件10的部件相接触。由向下折叠的端部15a提供的支撑还使得在其上安装有传感器22的柔性电路15的中心部分的下面提供气体填充间隙或体积，这样，热隔离传感器22与下面的组件10的部件隔开。如图2中进一步所示，柔性电路15终止于端部15b，其中从传感器22延伸的铜膜导线(未显示)电连接到引脚连接19。每一个引脚连接具有头部19a和尖头部分19b。在示出的实施例中，从气体传感器22延伸的铜膜导线电连接到引脚连接的头部19a。引脚连接19的尖本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种气体传感器组件，用于检测第一气体流中存在的成分，所述组件包括： （ａ）具有一对相对面对的表面的柔性电路； （ｂ）安装在所述柔性电路的一个表面上的传感器，所述传感器与所述柔性电路中的导体电连接； （ｃ）用于引导第二气体流穿过柔性电路的背向所述传感器的表面的通道，所述通道至少部分由所述柔性电路背向所述传感器的表面形成； 由此，所述传感器和相邻的热传导结构部件之间的热传导率降低，因此降低了传感器的电能消耗。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西霍华德，罗伯特彭德格拉斯，卡尔顿索尔特，
申请(专利权)人：H二SCAN公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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