CN105258820A - 一种用硅树脂封装的温度传感器的制作方法及温度传感器 - Google Patents

Abstract

一种用硅树脂封装的温度传感器的制作方法，包括以下步骤：步骤S01：将热敏电阻芯片固定在引线上；步骤S02：在热敏电阻芯片的表面覆盖硅树脂，形成硅树脂包封层；步骤S03：将步骤S02中的硅树脂固化；步骤S04：将电子线和引线固定连接；步骤S05：将热敏电阻芯片置于中空的金属壳内，将硅树脂注入金属壳内填充，形成硅树脂灌封层；步骤S06：将步骤S05中的硅树脂固化。相比起现有技术中用环氧树脂封装的温度传感器，本发明的制作方法制作出的温度传感器反应快速、耐高温、防水密封、具有高稳定性。

Description

一种用硅树脂封装的温度传感器的制作方法及温度传感器

技术领域

本发明涉及一种温度传感器的制作方法及温度传感器，尤其涉及一种用硅树脂封装的温度传感器的制作方法及温度传感器。

背景技术

NTC温度传感器是将高精度热敏电阻元件或芯片，根据传感器实际应用环境的不同技术要求，采用锡焊、金属包(压)接或微型点焊等安全的加工工艺与引线可靠连接，然后进行包胶、绝缘、防潮防水处理，并用环氧树脂包(灌)封材料将热敏电阻元件或芯片密封固定于保护壳体内，形成一个能够实现特定测控温要求的稳定可靠的组件总成。

现有技术中的NTC温度传感器一般采用环氧树脂作为热敏电阻芯片的外层绝缘层或内壳灌装材料，存在以下缺点：一，环氧树脂导热系数低，仅为0.19W/(m·K)，所制得的温度传感器的热时间常数大，一般为15秒，不能满足高响应速度的要求；二，环氧树脂耐温能力较差，最高温度只能达到150℃，不能在高温环境下工作；三，环氧树脂与金属壳的密封性及绝缘性较差，难以在潮湿环境下工作，水或潮气很容易渗透到NTC温度传感器内部，影响整个产品的可靠性；四，加热后，环氧树脂的失重现象严重，稳定性差，如在250℃加热24小时后，环氧树脂失重为22％，在350℃加热24小时后，环氧树脂失重达70％-99％，不能满足用户对NTC温度传感器的稳定性需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种反应快速、耐高温、防水密封、具有高稳定性的温度传感器。

本发明所采用的技术方案是：

一种用硅树脂封装的温度传感器的制作方法，包括以下步骤：

步骤S01：将热敏电阻芯片固定在引线上；

步骤S02：在热敏电阻芯片的表面覆盖硅树脂，形成硅树脂包封层；

步骤S03：将步骤S02中的硅树脂固化；

步骤S04：将电子线和引线固定连接；

步骤S05：将热敏电阻芯片置于中空的金属壳内，将硅树脂注入金属壳内填充，形成硅树脂灌封层；

步骤S06：将步骤S05中的硅树脂固化。

相比起现有技术中用环氧树脂封装的温度传感器，本发明的制作方法制作出的温度传感器反应快速、耐高温、防水密封、具有高稳定性。

进一步地，在步骤S02和步骤S05中，所述硅树脂包括以下成分：有机硅树脂40-60％、溶剂5-25％、无机填充粉末25-40％、固化剂0.5-3％。

进一步地，所述溶剂为甲苯、二甲苯或丙酮；所述无机填充粉末为氧化硅粉末或氧化钙粉末；所述固化剂为二乙烯三胺或三乙烯四胺。

进一步地，所述金属壳用不锈钢、钛合金或铜制成。

进一步地，在步骤S01中，将长度一致的多对引线排列并固定在一长条形支架上，将热敏电阻芯片的两极分别固定在一对引线的端部上。

进一步地，在步骤S01中，将该热敏电阻芯片浸入300℃的锡浆后取出，使热敏电阻芯片固定在引线上。

进一步地，在步骤S02中，将硅树脂倒入包封槽内，将热敏电阻芯片浸入硅树脂中，使热敏电阻芯片的表面覆盖硅树脂后取出。

进一步地，在步骤S03中，将覆盖有硅树脂的热敏电阻芯片在180℃的条件下进行烘烤，并保温24小时，使硅树脂固化。

进一步地，在步骤S06中，将灌封好的热敏电阻芯片在250℃的条件下进行烘烤，并保温50小时，使硅树脂固化。

本发明还提供一种用硅树脂封装的温度传感器，其根据上述用硅树脂封装的温度传感器的制作方法制作而成。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1是本发明的温度传感器的结构示意图；

图2是本发明的温度传感器的制作方法的步骤S01的示意图；

图3是本发明的温度传感器的制作方法的步骤S02的示意图；

图4是本发明的温度传感器的制作方法的步骤S04的示意图；

图5是本发明的温度传感器的制作方法的步骤S07的示意图。

具体实施方式

请参阅图1，其为本发明的用硅树脂封装的温度传感器的结构示意图。本发明的温度传感器包括热敏电阻芯片1、引线2、硅树脂包封层3、电子线4、硅树脂灌封层5和金属壳6。其中，该热敏电阻芯片1为NTC热敏电阻芯片，其两端电极分别与引线2的端部固定连接，热敏电阻芯片1的表面覆盖有硅树脂包封层3。引线2与电子线4固定连接。金属壳6套设在热敏电阻芯片1、引线2和部分电子线4外，硅树脂填充在金属壳6内，形成硅树脂灌封层5。

本发明还提供制作上述温度传感器的的制作方法，包括以下步骤：

步骤S01：将热敏电阻芯片固定在引线上；

步骤S02：在热敏电阻芯片的表面覆盖硅树脂，形成硅树脂包封层；

步骤S03：将步骤S02中的硅树脂固化；

步骤S04：将电子线和引线固定连接；

步骤S05：将热敏电阻芯片置于金属壳内，将硅树脂注入金属壳内填充，形成硅树脂灌封层；

步骤S06：将步骤S05中的硅树脂固化；

步骤S07：对封装好的温度传感器进行电性能测试，将不合格的产品剔除。

请参阅图2，其为本发明的温度传感器的制作方法的步骤S01的示意图。请参阅图2(a)在步骤S01中，将长度一致的多对引线2排列并固定在以长条形支架7上，再将热敏电阻芯片1的两极分别固定在一对引线2的端部上。请参阅图2(b)，将该热敏电阻芯片1浸入高温锡炉的300℃的锡浆8中，将引线2与热敏电阻芯片1焊锡固定连接。

请参阅图3，其为本发明的温度传感器的制作方法的步骤S02的示意图。在步骤S02中，将硅树脂9倒入包封槽内，调整到合适的深度并用刮胶刮平，再将热敏电阻芯片1浸入硅树脂中，轻轻抖动，使热敏电阻芯片1的表面覆盖上硅树脂包封层3后垂直拉出。

硅树脂是一种化工产品，通常是用甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷的各种混合物，在有机溶剂如甲苯中，在较低温度下加水分解，得到酸性水解物。水解的初始产物是环状的、线型的和交联聚合物的混合物，通常还含有相当多的羟基。水解物经水洗除去酸，中性的初缩聚体于空气中热氧化或在催化剂存在下进一步缩聚，最后形成高度交联的立体网络结构。

硅树脂是一种热固性的塑料，它最突出的性能之一是优异的热氧化稳定性。在250℃的条件下加热24小时后,硅树脂失重仅为2～8％。硅树脂另一突出的性能是优异的电绝缘性能,它在较宽的温度和频率范围内均能保持其良好的绝缘性能。一般硅树脂的电击穿强度为50千伏/毫米，体积电阻率为1013～1015欧姆·厘米，介电常数为3，介电损耗角正切值在10-30左右。此外，硅树脂还具有卓越的耐潮、防水、防锈、耐寒、耐臭氧和耐候性能，对绝大多数含水的化学试剂如稀矿物酸的耐腐蚀性能良好，但耐溶剂的性能较差。

本发明的步骤S02中的硅树脂9具体包括以下成分：有机硅树脂40-60％、溶剂5-25％、无机填充粉末25-40％、固化剂0.5-3％。其中，该有机硅树脂为无色至微黄色的透明液体，是由三官能团和二官能团的有机硅单体经水解、缩聚而成的树脂的总称，系热固性树脂，能耐高温、耐潮、防水，绝缘性能较好；该溶剂为甲苯、二甲苯或丙酮等；该无机填充粉末为氧化硅粉末或氧化钙粉末等；该固化剂为二乙烯三胺或三乙烯四胺等。

进一步地，硅树脂的具体成分的实施例如下：

实施例一：有机硅树脂40％，溶剂25％，无机填充粉末32％，固化剂3％。

实施例二：有机硅树脂54.5％，溶剂5％，无机填充粉末40％，固化剂0.5％。

实施例三：有机硅树脂60％，溶剂13％，无机填充粉末25％，固化剂2％。

在步骤S03中，将覆盖有硅树脂的热敏电阻芯片1放在烘箱中以180℃温度中进行烘烤，并保温24小时，使硅树脂固化，形成密封的保护层。

请参阅图4，其为本发明的温度传感器的制作方法的步骤S04的示意图。在步骤S04中，使用交流点焊机，设定焊接热量为350℃、电压5V，将引线2的一端分别与电子线4焊接固定。

在步骤S05中，将热敏电阻芯片1、引线2和部分电子线4置于中空的金属壳6中，再采用专用灌封仪器，将硅树脂注入该金属壳6中填充，使金属壳6中完全注满硅树脂，形成硅树脂灌封层5。其中，该硅树脂可选用与步骤S02中的硅树脂包封层相同成分的硅树脂。该金属壳6用不锈钢、钛合金、铜或其他金属制成。金属壳6和硅树脂灌封层5对热敏电阻芯片1、引线2和电子线4的整体结构其较好的保护作用，防止其连接松动脱落，同时防水密封。

在步骤S06中，将灌封好的热敏电阻芯片放在烘箱中在250℃的条件下进行烘烤，并保温50小时，使硅树脂固化。硅树脂干燥后形成高度关联的立体网络结构，使热敏电阻芯片1和金属壳6紧密结合在一起。

在步骤S07中，将封装好的温度传感器的热敏电阻芯片1所在的一端浸泡在高温稳定的油槽中，将电子线4的两个端部与电阻测试仪串接，读取电阻值，将不合格的产品剔除。

对根据本发明的用硅树脂封装的温度传感器的制作方法制作而成的10KΩ型号的温度传感器进行随机抽样测试，与现有技术中用环氧树脂封装的NTC温度传感器进行对比，其结果见下表：

表1：

从表1可以看出，本发明的温度传感器相比起现有技术中采用环氧树脂封装的温度传感器，具有以下技术优势：

(1)快速反应：环氧树脂的导热系数仅为0.19W/(m·K)，硅树脂的导热系数达到6W/(m·K)，本发明的温度传感器的热时间常数平均为8.037秒,比现有技术的热时间常数为15.211秒，本发明的温度传感器进行热传导所需时间更短，响应速度更快。

(2)耐高温：硅树脂具有良好的耐热性能，本发明的温度传感器的最高使用温度达300℃，现有技术的温度传感器只能达到150℃。

另外，本发明还具有以下技术优势：

(3)防水：硅树脂对铁、铝、银、锡等金属，以及玻璃、陶瓷等材料的粘接性较高，密封效果较好，本身具有较强的防水、防盐雾能力，本发明的温度传感器能在各种潮湿的恶劣环境下应用。

(4)高稳定性：硅树脂具有优越的热氧化稳定性，在250℃下加热24小时后，硅树脂失重仅为2％—8％，而环氧树脂为22％；在350℃加热24小时后，硅树脂失重低于20％，而环氧树脂失重达70％-99％。本发明的温度传感器在使用时满足较高的稳定性要求。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种用硅树脂封装的温度传感器的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S01：将热敏电阻芯片固定在引线上；

步骤S02：在热敏电阻芯片的表面覆盖硅树脂，形成硅树脂包封层；

步骤S03：将步骤S02中的硅树脂固化；

步骤S04：将电子线和引线固定连接；

步骤S05：将热敏电阻芯片置于中空的金属壳内，将硅树脂注入金属壳内填充，形成硅树脂灌封层；

步骤S06：将步骤S05中的硅树脂固化。

2.根据权利要求1所述的用硅树脂封装的温度传感器的制作方法，其特征在于：在步骤S02和步骤S05中，所述硅树脂包括以下成分：有机硅树脂40-60％、溶剂5-25％、无机填充粉末25-40％、固化剂0.5-3％。

3.根据权利要求2所述的用硅树脂封装的温度传感器的制作方法，其特征在于：所述溶剂为甲苯、二甲苯或丙酮；所述无机填充粉末为氧化硅粉末或氧化钙粉末；所述固化剂为二乙烯三胺或三乙烯四胺。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用硅树脂封装的温度传感器的制作方法，其特征在于：所述金属壳用不锈钢、钛合金或铜制成。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的用硅树脂封装的温度传感器的制作方法，其特征在于：在步骤S01中，将长度一致的多对引线排列并固定在一长条形支架上，将热敏电阻芯片的两极分别固定在一对引线的端部上。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的用硅树脂封装的温度传感器的制作方法，其特征在于：在步骤S01中，将该热敏电阻芯片浸入300℃的锡浆后取出，使热敏电阻芯片固定在引线上。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的用硅树脂封装的温度传感器的制作方法，其特征在于：在步骤S02中，将硅树脂倒入包封槽内，将热敏电阻芯片浸入硅树脂中，使热敏电阻芯片的表面覆盖硅树脂后取出。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的用硅树脂封装的温度传感器的制作方法，其特征在于：在步骤S03中，将覆盖有硅树脂的热敏电阻芯片在180℃的条件下进行烘烤，并保温24小时，使硅树脂固化。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的用硅树脂封装的温度传感器的制作方法，其特征在于：在步骤S06中，将灌封好的热敏电阻芯片在250℃的条件下进行烘烤，并保温50小时，使硅树脂固化。

10.一种用硅树脂封装的温度传感器，其特征在于：根据权利要求1至9中任一项所述的用硅树脂封装的温度传感器的制作方法制作而成。