一種固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子元器件領(lǐng)域，尤其涉及一種固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由熱敏芯片作為核心部件，采取不同封裝形式構(gòu)成的熱敏電阻和溫度傳感器廣泛應(yīng)用于各種溫度探測、溫度補償、溫度控制電路，其在電路中起到將溫度的變量轉(zhuǎn)化成所需的電子信號的核心作用。
[0003]隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各種電子進(jìn)一步多功能化和智能化，熱敏芯片在各種需要對溫度進(jìn)行探測、控制、補償?shù)葓龊系膽?yīng)用日益增加。由于探測溫度的靈敏性和高溫要求，對溫度傳感器的反應(yīng)速度和耐高溫提出了越來越高的要求，這便要求溫度傳感器的熱時間常數(shù)盡量小和可在高溫條件下工作。
[0004]請參閱圖1，其為現(xiàn)有技術(shù)的熱敏電阻探頭探測固體表面的狀態(tài)示意圖。熱敏電阻的芯片被玻璃保護(hù)層包裹形成玻璃探頭1，由于探頭形狀大致呈橢圓形，因此其與被測物體的接觸只是點接觸，或者接觸面積極小的面接觸，這就導(dǎo)致溫度要直接傳到探頭1只能經(jīng)過一個點來傳遞或者先傳遞給空氣再傳遞到探頭1，這將大大影響了溫度傳感器的反應(yīng)速度。現(xiàn)有的固體表面溫度傳感器的熱時間常數(shù)大多處于2-5S之間，在一些高尖端的產(chǎn)品上根本無法滿足其對反應(yīng)速度的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器，其與被測固體表面通過面接觸感測被測固體溫度，響應(yīng)速度大幅提高。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器，包括一金屬制成的頂蓋、固接于頂蓋中部的熱敏電阻、電子線材、底座，以及連接頂蓋與底座的彈簧；所述熱敏電阻包括基片、芯片、兩根引線和芯片保護(hù)層；所述兩根引線與所述芯片兩面的芯片電極固接；所述基片為薄膜陶瓷基片，所述芯片設(shè)于所述基片的外表面上并與其直接接觸；所述芯片保護(hù)層為玻璃保護(hù)層，其半包圍包裹于所述芯片外部；所述熱敏電阻的基片固接于所述頂蓋的中部；所述兩根引線與電子線材均與底座上的金屬片焊接。
[0008]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器采用基于薄膜陶瓷基片的熱敏電阻，且其基片固接于頂蓋中部，使溫度傳感器與被測固體表面通過面接觸感測被測固體的溫度，增大了溫度傳感器與被測固體表面的接觸面積，從而大幅提高溫度傳感器的響應(yīng)速度。
[0009]進(jìn)一步地，所述頂蓋外邊緣處設(shè)有鉤狀帽檐，所述彈簧一端卡套于該鉤狀帽檐內(nèi)。所述鉤狀帽檐的設(shè)置，使溫度傳感器的組裝更為便捷，彈簧一端固定于底座上，另一端只需套入頂蓋的鉤狀帽檐內(nèi)，即可完成底座與頂蓋的連接。
[0010]作為一較佳的實施方式，所述頂蓋中部設(shè)有一^^位，所述熱敏電阻的基片卡于該卡位內(nèi)。該實施方式中，所述熱敏電阻的基片固定于頂蓋中部的卡位內(nèi)。由于頂蓋由金屬制成，其傳遞熱的速度非?？?，故在感測固體溫度時，直接通過頂蓋的外表面接觸被測固體表面，通過金屬頂蓋導(dǎo)熱，在保證溫度傳感器與被測固定通過面接觸感測溫度的同時，金屬頂蓋對熱敏電阻起到良好的保護(hù)作用，延長溫度傳感器的使用壽命。
[0011]進(jìn)一步地，所述熱敏電阻的基片卡于頂蓋中部的卡位內(nèi)并通過導(dǎo)熱硅脂與頂蓋固接。通過導(dǎo)熱硅脂填充熱敏電阻的薄膜陶瓷基片與頂蓋之間的縫隙，避免空氣導(dǎo)熱，大大提高了導(dǎo)熱效率。
[0012]作為另一較佳的實施方式，所述頂蓋中部開設(shè)有一方形通孔，所述熱敏電阻的基片帶有芯片保護(hù)層的一面與頂蓋上表面位于所述通孔邊緣處固接。該實施方式通過在頂蓋中部開設(shè)一方形通孔，并將熱敏電阻的基片與頂蓋的通孔四周邊緣處固接，從而實現(xiàn)溫度傳感器通過熱敏電阻的基片與被測固體表面直接面接觸感測溫度，使溫度僅僅需要經(jīng)過一層薄薄的陶瓷基片即可傳遞到熱敏電阻的芯片，大幅提高溫度傳感器的反應(yīng)速度。
[0013]本發(fā)明還提供一種固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器的制造方法，包括以下步驟:
[0014](1)制作熱敏電阻；
[0015](2)加工一中部帶有卡位的頂蓋；
[0016](3)在熱敏電阻的陶瓷基片底面上涂上導(dǎo)熱硅脂并插入頂蓋中部的卡位內(nèi)；
[0017](4)將底座上的彈簧套入頂蓋的鉤狀帽檐內(nèi)；
[0018](5)將熱敏電阻的兩根引線焊接于底座的金屬片上，再將電子線材也焊接于金屬片上；
[0019](6)對制得的溫度傳感器進(jìn)行性能參數(shù)測試。
[0020]進(jìn)一步地，步驟(1)包括以下步驟:
[0021](la)制作徑向玻璃封裝熱敏電阻；
[0022](lb)將步驟(la)制得的熱敏電阻平放在薄膜陶瓷基片上，高溫?zé)Y(jié)，使徑向玻璃封裝熱敏電阻上的玻璃保護(hù)層融化，從而使芯片與基片接觸，而融化的玻璃冷卻后形成半包圍包裹于所述芯片外部的玻璃保護(hù)層。
[0023]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器的制造方法，工藝簡單，且制得的溫度傳感器在測溫時與被測固體表面面接觸，響應(yīng)速度大幅提高。同時金屬頂蓋對熱敏電阻起到良好的保護(hù)作用，大幅提高了溫度傳感器的使用壽命。
[0024]本發(fā)明還提供另一種固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器的制造方法，包括以下步驟:
[0025](1)制作熱敏電阻；
[0026](2)加工一中部帶有方形通孔的頂蓋；
[0027](3)在熱敏電阻的基片帶有玻璃保護(hù)層的一面四周涂上粘合劑后固接于頂蓋上表面位于所述通孔邊緣處，使熱敏電阻的玻璃保護(hù)層和引線穿過通孔內(nèi)；
[0028](4)將底座上的彈簧套入頂蓋的鉤狀帽檐內(nèi)；
[0029](5)將熱敏電阻的兩根引線焊接于底座的金屬片上，再將電子線材也焊接于金屬片上；
[0030](6)對制得的溫度傳感器進(jìn)行性能參數(shù)測試。
[0031]進(jìn)一步地，步驟(1)包括以下步驟:
[0032](la)制作徑向玻璃封裝熱敏電阻；
[0033](lb)將步驟(la)制得的熱敏電阻平放在薄膜陶瓷基片上，高溫?zé)Y(jié)，使徑向玻璃封裝熱敏電阻上的玻璃保護(hù)層融化，從而使芯片與基片接觸，而融化的玻璃冷卻后形成半包圍包裹于所述芯片外部的玻璃保護(hù)層。
[0034]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器的制造方法，工藝簡單，制得的溫度傳感器在測溫時通過熱敏電阻的陶瓷基片與被測固體表面面接觸，熱時間常數(shù)僅為0.5?1.5s，響應(yīng)速度大幅提高。
[0035]為了更好地理解和實施，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
【附圖說明】
[0036]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的熱敏電阻探頭探測固體表面的狀態(tài)示意圖
[0037]圖2是實施例1所述的固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖
[0038]圖3是實施例1所述的固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器的局部放大示意圖
[0039]圖4是實施例1所述的制作方法中步驟(la)的示意圖
[0040]圖5是實施例1所述的制作方法中步驟(lb)的示意圖
[0041]圖6是實施例1所述的熱敏電阻的結(jié)構(gòu)示意圖
[0042]圖7是實施例1所述的熱敏電阻的側(cè)視圖
[0043]圖8是實施例1所述的制作方法中步驟(3)的示意圖
[0044]圖9是實施例1所述的制作方法中步驟⑷的示意圖
[0045]圖10是實施例1所述的制作方法中步驟(5)的示意圖
[0046]圖11是實施例2所述的固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖
[0047]圖12是實施例2所述的固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器的局部放大示意圖
[0048]圖13是實施例2所述的制作方法中步驟⑶的示意圖
[0049]圖14是實施例2所述的制作方法中步驟⑷的示意圖
[0050]圖15是實施例2所述的制作方法中步驟(5)的示意圖
【具體實施方式】
[0051]實施例1
[0052]請參閱圖2，其為本實施例所述的固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；本實施例的固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器包括熱敏電阻10、頂蓋20、電子線材30和底座40。所述熱敏電阻10固接于頂蓋20中部，所述頂蓋20與底座40通過彈簧41連接。所述熱敏電阻10的引線11與電子線材30均與底座40上的金屬片42焊接。所述頂蓋20由金屬制成。
[0053]具體地，請同時參閱圖3、圖6和圖7，其中，圖3為本實施例所述的固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器的局部放大示意圖，圖6為本實施例所述的熱敏電阻的結(jié)構(gòu)示意圖，圖7為本實施例所述的熱敏電阻的側(cè)視圖。所述熱敏電阻10包括基片15、芯片12、兩根引線11和芯片保護(hù)層14 ;所述兩根引線11與所述芯片12兩面的芯片電極固接；所述基片15為薄膜陶瓷基片，所述芯片12設(shè)于所述基片15的外表面上并與其直接接觸；所述芯片保護(hù)層14為玻璃保護(hù)層，其半包圍包裹于所述芯片12外部。優(yōu)選地，所述引線11采用杜鎂絲線。所述頂蓋20外邊緣處設(shè)有鉤狀帽檐21，所述彈簧41 一端卡套于該鉤狀帽檐21內(nèi)，另一端焊接于底座40上。本實施例中，所述頂蓋20中部設(shè)有一^N立22，所述熱敏電阻10的基片15卡于該卡位22內(nèi)，并通過導(dǎo)熱硅脂50與頂蓋20固接。
[0054]進(jìn)一步地，所述底座40可根據(jù)實際工作環(huán)境的不同來設(shè)計，如在四角加上四個平衡螺絲、在背面鉆多個螺孔用以連接其他物件或用于固定安裝溫度傳感器等。
[0055]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實施例所述的固體表面接觸式高靈敏性溫度傳感器采用基于薄膜陶瓷基片的熱敏電阻10，且其基片15固接于頂蓋20中部，使溫度傳感器與被測固體80表面通過面接觸感測被測固體80的溫度，增大了溫度傳感器與被測固體80表面的接觸面積，從而大幅提高溫度傳感器的響應(yīng)速度。此外，本實施例所述的溫度傳感器在感測溫度時由金屬頂蓋20直接與被測