CN101764601B

CN101764601B - 一种传感器外壳及其制造方法

Info

Publication number: CN101764601B
Application number: CN200910110503.3A
Authority: CN
Inventors: 李为韬
Original assignee: Changwei Technology (Shenzhen) Co Ltd
Current assignee: Changwei Technology (Shenzhen) Co Ltd
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2029-10-15
Also published as: CN101764601A

Abstract

本发明提供了一种传感器外壳及其制造方法，该传感器外壳包括外壳本体，外壳本体一端具有电线出口，另一端设有感应面，外壳本体及感应面由陶瓷材料一体成型，陶瓷材料以其总量计，含有92～97wt％AlN和3～8wt％Y₂O₃。该方法包括步骤：(1)配制原料(2)将所述第二混合物造粒后，送入注塑机成型，形成所需传感器外壳形状；(3)除去步骤(2)所得产物中粘结剂，在氮气或惰性气体条件下烧结制得传感器外壳。本发明的传感器外壳，同时具有硬度大，耐高温，电力绝缘等优点，能够充分的减少传感器受到热、电和撞击的影响。

Description

一种传感器外壳及其制造方法

技术领域

本发明属于电子器械领域，涉及一种传感器外壳及其制造方法，尤其涉及一种近接开关传感器外壳及其制造方法。

背景技术

近接开关传感器一般包括传感器外壳，以及安装在传感器外壳内的PCB板、线圈、磁芯等电子组件。传感器外壳是一个传感器的关键部分，它决定该传感器适用于何种环境。在某些应用程序，近接开关外壳必须承受和保护内部电子组件，以避免其受到热、电、湿度和撞击的影响。目前大部分传感器的外壳以塑料，或者不锈钢、铜等金属为材料，传感器的内部组件插入外壳，然后填充环氧树脂或聚合物树脂以绝缘和保护。

上述塑料外壳通常由PBT，PET，ABS，PMMA，PVC等塑料，并且以注塑成形来生产。然而，塑料外壳本身不能承受高温接触，其耐化学品接触也是有限的，因此，塑料外壳实际上没有给传感器提供充分的保护作用。

金属外壳的传感器(目前，采用的金属一般为铜与不锈钢)提供优良的撞击保护与化学保护，与塑料外壳相比，其也能承受较高的温度。然而，由于其导热和导电，因此，上述金属外壳传感器容易失败于电击(如静电)和热量。而且，这种传感器由于其感应面也是金属构成，还需要设计先进的电路以避免传感器检测到其自身外壳金属表面。此外，圆柱形金属外壳是采用车床削减金属原料不必要的部分，也造成材料的浪费。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种传感器外壳，旨在解决现有传感器外壳不能充分保护传感器的问题。

本发明实施例的另一目的在于提供一种上述传感器外壳的制造方法。

本发明实施例的传感器外壳，包括外壳本体，外壳本体一端具有电线出口，另一端设有感应面，外壳本体及感应面由陶瓷材料一体成型，陶瓷材料以其总量计，含有92～97wt％AlN和3～8wt％Y₂O₃。

本发明实施例传感器外壳的制造方法，包括如下步骤：

(1)将第一混合物与粘结剂均匀混合组成第二混合物，所述第二混合物以其总量计，包括80～90wt％的第一混合物以及10～20wt％的粘结剂，所述第一混合物以其总量计算，包括92～97wt％AlN和3～8wt％Y₂O₃；

(2)将第二混合物造粒后，送入注塑机注射成型，形成所需传感器外壳形状；

(3)除去步骤(2)所得产物中粘结剂，在氮气或惰性气体条件下烧结制得传感器外壳；

其中，所述粘结剂为第一粘结剂或第二粘结剂，所述第一粘结剂以其总量计，由45％～55wt％石蜡，30％～40wt％聚丙烯或聚丙烯与乙烯的共聚物，2％～10wt％硬脂酸和5％～11wt％接枝马来酸酐组成；所述第二粘结剂以其总量计，由75％～85wt％聚缩醛，15％～25wt％聚丙烯组成。

本发明实施例的传感器外壳，选择合适的粘结剂和材料配方，采用上述方法制成，整个传感器外壳由陶瓷材料一体成型，同时具有硬度大，耐高温，电力绝缘等优点，能够充分的减少传感器受到热、电和撞击的影响，也不需要设计特殊的电路来避免传感器检测到其自身外壳金属表面。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一较佳实施例的传感器外壳；

图2是图1传感器外壳的剖视图；

图3是本发明实施例提供的另一较佳实施例的传感器外壳。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种与现有技术相比，同时具有硬度大，耐高温，电力绝缘等优点，能够充分的避免传感器受到热、电和撞击的影响，也不需要设计特殊的电路来避免传感器检测到其自身外壳金属表面的传感器外壳，为此，本发明实施例的传感器外壳外壳本体及感应面由陶瓷材料一体成型。

具体而言，图1、图2显示了本发明一较佳实施例的传感器外壳，该传感器外壳为一近接开关传感器外壳，该近接开关传感器外壳设计为圆柱体形状。其包括外壳本体1，外壳本体1具有两端，其中一端为电线出口端11，另一端为感应头端12。感应头端12内部空间安装线圈、磁芯(图中未示出)等。

电线出口端11具有电线出口2，感应头端12设有感应面3。外壳本体1及感应面3由陶瓷材料一体成型，该陶瓷材料以其总量计，包括80～90wt％的第一混合物以及10～20wt％的粘结剂，所述第一混合物以其总量计算，包括92～97wt％AlN和3～8wt％Y₂O₃；优选含有94～96wt％AlN和4～6wt％Y₂O₃的陶瓷材料。

本实施例中，外壳本体1还设有供固定安装的螺纹13，当然也可以不设螺纹，而设置其它本领域常用的固定部件来进行安装固定。

本实施例中，电线出口2还设有一出线盖(图中未示出)，该出线盖也可以采用上述材料制成。

图3显示了本发明另一较佳实施例的传感器外壳，该传感器外壳同样为一近接开关传感器外壳，与前实施例不同的是，该近接开关传感器外壳设计为立方体形状。该近接开关传感器外壳包括包括外壳本体5，外壳本体5一侧面具有感应面7，与感应面7相对的另一面上设有电线出口6，外壳本体5及感应面7由陶瓷材料一体成型，该陶瓷材料以其总量计，92～97wt％AlN和3～8wt％Y₂O₃；优选含有94～96wt％AlN和4～6wt％Y₂O₃的陶瓷材料。

上述两实施例传感器外壳均是由陶瓷材料一体成型，因此，同时具有硬度大，耐高温，电力绝缘等优点，能够充分的减少传感器受到热、电和撞击的影响，也不需要设计特殊的电路来避免传感器检测到其自身外壳金属表面的传感器外壳。

需要说明的是，本发明的传感器外壳根据需要还可以设计成各种其它合适形状，也并不限于近接开关传感器外壳，凡是采用上述材料一体成型制成的传感器外壳，都在本发明的保护范围之内。

本发明实施例还提供一种传感器外壳的制造方法，包括如下步骤：

(2)将第二混合物造粒后，送入注塑机注射成型，形成所需传感器外壳形状；根据需要，还可以在成注射形后以车床、铣床进行加工；

更进一步，上述第一粘结剂优选由49％～51wt％石蜡，34％～36wt％聚丙烯或聚丙烯与乙烯的共聚物，4％～5wt％硬脂酸，9％～11wt％接枝马来酸酐组成；上述第二粘结剂优选由79％～81wt％聚缩醛，19％～21wt％聚丙烯组成。

更进一步，上述接枝马来酸酐优选为低密度聚乙烯接枝马来酸酐。在本说明书中，该低密度是指密度不大于0.93克/毫升。

更进一步，上述第二混合物以其总量计，优选包括84～86wt％的第一混合物以及14～16wt％的粘结剂，第一混合物以其总量计，优选包括94～96wt％AlN和4～6wt％Y₂O₃。

更具体的，本发明实施例的制造方法中，上述粘结剂若采用第一粘结剂，上述步骤(3)中除粘结剂的方法为：将步骤(2)所得产物浸入庚烷以除去粘结剂中石蜡，取出后在氮气或惰性气体条件下，加热至500～1000℃或直接在烧结过程中，除去残余粘结剂。

更具体的，本发明实施例的制造方法中，上述粘结剂若采用第二粘结剂，上述步骤(3)中除粘结剂的方法为：将步骤(2)所得产物浸入乙酸、草酸和硝酸中一种或几种的混合物中以除去聚缩醛；取出后在氮气或惰性气体条件下，加热至500～1000℃或直接在烧结过程中，除去残余粘结剂。

更具体的，本发明实施例的制造方法中，上述步骤(3)中烧结温度为1750～1850℃。

本发明实施例的传感器外壳，选择合适的粘结剂和材料配方，采用上述方法最后得到的产品具有硬度大，耐高温，电力绝缘等优点，能够充分的减少传感器受到热、电和撞击的影响，也不需要设计特殊的电路来避免传感器检测到其自身外壳金属表面的传感器外壳。

制备实施例

实施例1

按照下面的步骤制备传感器外壳。

1、制备粘结剂

按照重量份，将50份石蜡，35份聚丙烯，5份硬脂酸和10份低密度聚乙烯接枝马来酸酐均匀混合制成粘结剂备用。

2、制备近接开关传感器外壳

(1)按照重量份，将95份的AlN和5份Y₂O₃混合在一起组成第一混合物；按照重量份，取80份上述第一混合物以及20份上述的粘结剂均匀混合得第二混合物。

(2)将第二混合物造粒后，投入注塑机注射成型(采用圆柱形近接开关传感器外壳模具)，形成圆柱形近接开关传感器外壳；

(3)将步骤(2)所得半成品置于庚烷中溶解原粘结剂中石蜡，取出后每分钟增加2～3℃，氮气气氛下加热至500℃，保温2～3小时，以蒸发除去残余粘结剂。

(4)氮气气氛下，于1800℃烧结，制得圆柱形近接开关传感器外壳。

实施例2

(1)按照重量份，将97份的AlN和3份Y₂O₃混合在一起组成第一混合物；按照重量份，取75份上述第一混合物以及25份上述的粘结剂均匀混合得第二混合物。

(3)将步骤(2)所得半成品置于庚烷中溶解原粘结剂中石蜡后取出；

(4)氩气气氛下，于1750℃烧结(一并除去残余粘结剂)，制得圆柱形近接开关传感器外壳。

实施例3

与实施例1方法基本相同，不同之处在于步骤(1)：按照重量份，将92份的AlN和8份Y₂O₃混合在一起组成第一混合物；按照重量份，取79份上述第一混合物以及21份上述的粘结剂均匀混合得第二混合物。

实施例4

与实施例1方法基本相同，不同之处在于步骤(1)：按照重量份，将94份的AlN和6份Y₂O₃混合在一起组成第一混合物；按照重量份，取85份上述第一混合物以及15份上述的粘结剂均匀混合得第二混合物。

实施例5

1、制备粘结剂

按照重量份，将80份聚缩醛，20份聚丙烯均匀混合制成粘结剂备用。

2、制备近接开关传感器外壳

(1)按照重量份，将96份的AlN和4份Y₂O₃混合在一起组成第一混合物；按照重量份，取81份上述第一混合物以及19份上述的粘结剂均匀混合得第二混合物。

(2)将第二混合物造粒后，投入注塑机注射成型(采用立方体形状近接开关传感器外壳模具)，形成立方体形状近接开关传感器外壳；

(3)将步骤(2)所得半成品置于96％浓硝酸中充分溶解聚缩醛取出后再每分钟升温2～3℃，氮气气氛下加热至500℃，保温2～3小时，以蒸发除去残余粘结剂。

(4)氮气气氛下，于1850℃烧结，制得立方体形状近接开关传感器外壳。

实施例6

与实施例1方法基本相同，不同之处在于备用粘结剂的制备：按照重量份，将55份石蜡，30份聚丙烯与乙烯的共聚物，10份硬脂酸和5份低密度聚乙烯接枝马来酸酐均匀混合制成粘结剂。

实施例7

与实施例1方法基本相同，不同之处在于备用粘结剂的制备：按照重量份，将45份石蜡，40份聚丙烯，4份硬脂酸和11份低密度聚乙烯接枝马来酸酐均匀混合制成粘结剂。

实施例8

与实施例5方法基本相同，不同之处在于备用粘结剂的制备：按照重量份，将75份聚缩醛，25份聚丙烯均匀混合制成粘结剂备用。

实施例9

与实施例5方法基本相同，不同之处在于备用粘结剂的制备：按照重量份，将85份聚缩醛，15份聚丙烯均匀混合制成粘结剂备用。

实施例10

与实施例5方法基本相同，不同之处在于备用粘结剂的制备：按照重量份，将79份聚缩醛，21份聚丙烯均匀混合制成粘结剂备用。

实施例11

与实施例5方法基本相同，不同之处在于备用粘结剂的制备：按照重量份，将81份聚缩醛，19份聚丙烯均匀混合制成粘结剂备用。

性能检测

经检测，上述实施例的传感器外壳硬度为1446～1827(ksi)，热导率为112～331Btu/(ft²·h·°F)，电阻率为1e+017～1e+021(10^-8ohm.m)，工作温度为902～1388℃。

应用实施例

1、将具有上述实施例1传感器外壳的近接开关传感器，用于焊接环境作业，焊接的火花未对近接开关造成损害或变形。有部分矿渣黏于外壳，直接刮除，传感器未见损害(由于大量晶界的结果)。

对比：将现有塑料外壳近接开关传感器，用于同样焊接环境作业，塑料外壳容易被火花融化和变形。而金属外壳容易因矿渣黏于外壳而损坏。即使在金属外壳上涂一层防黏漆，金属外壳最终将因为遭受火花反复射击使其表面产生坑洞，使矿渣黏于外壳。

将现有金属外壳近接开关传感器，用于焊接环境作业，金属外壳容易因矿渣黏于外壳而损坏，即使在金属外壳上涂一层防黏漆，金属外壳最终也因为遭受火花反复射击使其表面产生坑洞，使矿渣黏于外壳而损坏。

2、将具有上述实施例2传感器外壳的近接开关传感器，用于具有快速变化温度的环境。将上述近接开关运作于在偶尔接触极高(高达1200摄氏度)或低(低至-150摄氏度)的温度的环境中，例如金属加工、食品加工和焊接环境中。上述环境中，传感器也不容易在瞬间高温下变形。

对比：用现有具塑料外壳的传感器在上述同样的环境下工作，塑料的外壳接触高温后立即溶化和变形。

3、将具有上述实施例3传感器外壳的近接开关传感器，用于具有化学物质恶劣环境中作业。将上述近接开关传感器用于酸或者一些溶剂可以接触到开关的环境中(包括某些金属加工，食品加工和化学处理工业中)，本近接开关传感器未损坏。

对比：在与上述同样的环境中，现有金属和塑料外壳近接开关可以被一些化学品腐蚀。

4、将具有上述实施例3传感器外壳的近接开关传感器，用于具有小碎片的环境。将上述近接开关传感器运作于常见飞行的小碎片的环境中(如金属加工和建筑业中)，小碎片的打击未使传感器外壳凹陷。

对比：用现有具塑料外壳的传感器在上述同样的环境下工作，塑料外壳产生凹陷。

用现有具金属外壳的近接开关传感器在上述同样的环境下工作，金属外壳产生凹陷。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种传感器外壳的制造方法，包括如下步骤：

(1)将第一混合物与粘结剂均匀混合组成第二混合物，所述第二混合物以其总量计，包括75～85wt％的第一混合物以及15～25wt％的粘结剂，所述第一混合物以其总量计算，仅有92～97wt％AlN和3～8wt％Y₂O₃；

(2)将所述第二混合物造粒后，送入注塑机注射成型，形成所需传感器外壳形状；

其中，所述粘结剂为第一粘结剂或第二粘结剂，所述第一粘结剂以其总量计，由45％～55wt％石蜡，30％～40wt％聚丙烯或聚丙烯与乙烯的共聚物，2％～10wt％硬脂酸和5％～11wt％接枝马来酸酐组成；所述第二粘结剂以其总量计，由75％～85wt％聚缩醛，15％～25wt％聚丙烯组成；

所述粘结剂采用第一粘结剂，所述步骤(3)中除粘结剂的方法为：将步骤(2)所得产物浸入庚烷以除去粘结剂中石蜡，取出后在氮气或惰性气体条件下，加热至500～1000℃或直接在烧结过程中，除去残余粘结剂；

或者，所述粘结剂采用第二粘结剂，所述步骤(3)中除粘结剂的方法为：将步骤(2)所得产物浸入乙酸、草酸和硝酸中一种或几种的混合物中以除去聚缩醛；取出后在氮气或惰性气体条件下，加热至500～1000℃或直接在烧结过程中，除去残余粘结剂；

所述接枝马来酸酐为低密度聚乙烯接枝马来酸酐，所述低密度聚乙烯接枝马来酸酐的密度不大于0.93克/毫升。

2.如权利要求1所述制造方法，其特征在于，所述第一粘结剂由49％～51wt％石蜡，34％～36wt％聚丙烯或聚丙烯与乙烯的共聚物，4％～5wt％硬脂酸，9％～11wt％接枝马来酸酐组成；所述第二粘结剂由79％～81wt％聚缩醛，19％～21wt％聚丙烯组成。

3.如权利要求1或2所述制造方法，其特征在于，步骤(1)中，所述第二混合物以其总量计，包括84wt％的第一混合物以及16wt％的粘结剂，所述第一混合物以其总量计算，包括94～96wt％AlN和4～6wt％Y₂O₃。

4.如权利要求3所述制造方法，其特征在于，所述步骤(3)中烧结温度为1750～1850℃。