CN108020342B - 一种带固定片的快速响应温度传感器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种带固定片的快速响应温度传感器，包括外壳、基片、热敏电阻、包封层、灌封层和两根电子线；所述外壳为中空壳体，其底面上设有一固定孔，所述外壳的底面向外延伸，形成一固定片，所述固定片上设有安装孔；所述基片固定在所述固定孔中，所述基片的底面与所述固定片的底面平齐；所述热敏电阻贴合固定在所述基片上，并分别与所述两根电子线的第一端固接，所述电子线的第二端延伸至所述外壳外；所述包封层覆盖在所述热敏电阻上，所述灌封层填充在所述外壳内形成。本发明的温度传感器，被测面的热量可以直接传导至基片，通过基片即可直接传导至热敏电阻，提升了温度传感器的响应速度。

Description

一种带固定片的快速响应温度传感器及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种温度传感器，尤其涉及一种带固定片的温度传感器。

背景技术

请参阅图1，其为现有技术中的带固定片的温度传感器(也称接线耳温度传感器)的俯视图。该带固定片的温度传感器包括外壳11、NTC热敏电阻12、包封层13、灌封层14和电子线15。该热敏电阻的引线121分别与两根电子线15的第一端焊接固定，将包封树脂覆盖在热敏电阻12及其引线121，以及电子线15的第一端上，形成包封层13。将包封好的热敏电阻12放入外壳中，使电子线15的第二端露出，往外壳11内填充灌封树脂，形成灌封层14。该外壳11的封闭端处的底面向外延伸，形成一固定片111，固定片上设有安装孔112。这种带固定片的温度传感器在使用时，用螺丝穿入安装孔112可将传感器固定在被测面上，热量从被测面通过固定片或外壳的底面传递至传感器。

该带固定片的温度传感器的缺陷是：使用时，热量通过被测面传到固定片上或外壳的底面上，再经过灌封层、包封层才传导至热敏电阻，感温过程中需要经过多层传递，且包封树脂、灌封树脂一般采用环氧树脂、酚醛树脂、硅树脂、导热硅脂等材料，其导热系数不高，导热性能不佳，降低了温度传感器的灵敏度，这种结构的温度传感器的热时间常数一般为10～20秒，反应速度较慢。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种带固定片的快速响应的温度传感器。

本发明所采用的技术方案是：

一种带固定片的快速响应温度传感器，包括外壳、基片、热敏电阻、包封层、灌封层和两根电子线；所述外壳为中空壳体，其底面上设有一固定孔，所述外壳的底面向外延伸，形成一固定片，所述固定片上设有安装孔；所述基片固定在所述固定孔中，所述基片的底面与所述固定片的底面位于同一个面上；所述热敏电阻贴合固定在所述基片上，并分别与所述两根电子线的第一端固接，所述电子线的第二端延伸至所述外壳外；所述包封层覆盖在所述热敏电阻上，所述灌封层填充在所述外壳内形成。

本发明的带固定片的快速响应温度传感器，通过设置一与固定片位于同一平面的基片，使被测面的热量可以直接传导至基片，同时，将热敏电阻直接贴合固定在该基片上，则被测面的热量通过基片即可直接传导至热敏电阻，避免了现有技术中，被测面的热量需经过外壳、灌封树脂、包封树脂才传递到热敏电阻的缺陷，大大减少了热时间常数，提升了温度传感器的响应速度，且该温度传感器结构简单紧凑、可靠性高、易于制造。

进一步地，所述基片的底面为平面，其与所述固定片的底面平齐，其边缘处设有向上的第一台阶，使所述基片的中央形成与所述固定孔形状大小对应的凹陷部，所述第一台阶卡在所述外壳的底面上，使所述凹陷部固定到所述固定孔中，所述凹陷部的底面与所述固定片的底面平齐。

进一步地，所述第一台阶通过粘合剂固定在所述外壳的底面上。

进一步地，所述固定片由所述外壳的头部处的底面水平向外延伸形成。

进一步地，所述外壳的底面设有第二台阶或倾斜面，使所述外壳底面上除了所述固定片与所述基片所在位置以外的其他部分高于所述固定片与所述基片，形成一抬高面。

当外壳的底面与被测面贴合并导热时，该抬高面与被测面不接触，以防止四周热辐射对温度传感器的影响。

进一步地，所述热敏电阻为NTC热敏电阻；所述热敏电阻通过其引线分别与两根所述电子线固接，所述引线与电子线的连接处分别套设有绝缘管套。

进一步地，所述外壳为金属外壳、塑胶外壳或陶瓷外壳，其由底面和侧壁围成，其顶部开放；所述基片为氧化铝陶瓷基片；所述包封层为玻璃；所述灌封层为环氧树脂、酚醛树脂或硅树脂。

本发明还提供一种带固定片的快速响应温度传感器的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：先将包封物料覆盖在热敏电阻上，其底面不覆盖包封物料，烧结形成包封层，再将包封好的热敏电阻的底面贴合在一基片上，并与基片烧结固定，或先将热敏电阻贴合在一基片上，再将包封物料覆盖在所述热敏电阻和基片上，烧结固定并形成包封层；将热敏电阻的引线分别与两根电子线固接；准备一外壳，其为中空壳体，其底面上设有一固定孔，所述外壳的底面向外延伸，形成一固定片，所述固定片上设有安装孔；

步骤2：将基片放置在所述固定孔中固定，使所述基片的底面与所述固定片的底面位于同一个面上，使所述电子线的第二端延伸至所述外壳外；

步骤3：往所述外壳内填充灌封物料，形成灌封层。

进一步地，所述基片为氧化铝陶瓷基片，其底面为平面，所述基片的底面与所述固定片的底面平齐，其边缘处设有向上的第一台阶，使所述基片的中央形成与所述固定孔形状大小对应的凹陷部；在步骤2中，在所述外壳底面上位于固定孔边缘处涂上粘合剂，将所述基片的第一台阶卡在所述外壳的底面上粘合固定，使所述凹陷部固定到所述固定孔中，所述凹陷部的底面与所述固定片的底面平齐。

进一步地，所述固定片由所述外壳的头部处的底面水平向外延伸形成，所述外壳为金属外壳、塑胶外壳或陶瓷外壳，其由底面和侧壁围成，其顶部开放；所述外壳的底面设有第二台阶或倾斜面，使所述外壳底面上除了所述固定片与所述基片所在位置以外的其他部分高于所述固定片与所述基片，形成一抬高面；所述热敏电阻为NTC热敏电阻；

在步骤1中，将玻璃料覆盖在所述热敏电阻上，并烧结形成包封层；将所述热敏电阻的引线分别与两根所述电子线固接，在所述引线与电子线的连接处分别套设绝缘管套；

在步骤3中，往所述外壳内填充环氧树脂、酚醛树脂或硅树脂，并烧结形成灌封层。

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为现有技术中的带固定片的温度传感器的俯视图；

图2A和2B分别为本发明的温度传感器的俯视图和侧视图；

图3A和3B分别为本发明的外壳的俯视图和侧视图；

图4为本发明的热敏电阻、包封层和基片的侧视图；

图5A和5B分别为本发明的基片的俯视图和侧视图。

具体实施方式

请参阅图2A和2B，其分别为本发明的温度传感器的俯视图和侧视图。本发明的带固定片的快速响应温度传感器，包括外壳21、基片22、热敏电阻23、包封层25、灌封层26和两根电子线27。

请参阅图3A和3B，其分别为本发明的外壳的俯视图和侧视图。所述外壳21是一个由底面211和侧壁围成的长方形中空壳体，其顶部开放，其由金属、塑胶或陶瓷制成；所述外壳21的头部处的底面上设有一方形固定孔2111，该底面211沿外壳21的轴向方向水平向外延伸，形成一方形固定片2113，所述固定片2113上设有圆形安装孔2114，该安装孔2114旋入螺丝后，可将温度传感器与被测面固定。所述外壳的底面211设有第二台阶或倾斜面，本实施例中为第二台阶2115，该第二台阶2115使所述外壳底面上除了所述固定片2113与所述基片22所在位置以外的其他部分高于所述固定片2113与所述基片22，形成一抬高面2116。当外壳的底面211与被测面贴合并导热时，该抬高面2116与被测面不接触，以防止四周热辐射对温度传感器的影响。在其他实施方式中，该外壳也可以是其他形状，如带有一水平底面的类圆柱状结构，采用其他耐高温材料制成；该固定片和固定孔可以是其他形状。

请参阅图4，其为本发明的热敏电阻、包封层和基片的侧视图。所述热敏电阻23为NTC热敏电阻，其贴合固定在所述基片22上，并通过其引线231分别与所述两根电子线27的第一端焊接固定，所述引线231与电子线27的连接处分别套设有绝缘管套24，所述电子线27的第二端延伸至所述外壳21外；所述包封层25由覆盖在所述热敏电阻23上的玻璃料烧结形成，起到防水防潮的作用。在其他实施方式中，热敏电阻也可以是PTC热敏电阻；包封层也可以采用环氧树脂、酚醛树脂或硅树脂等防水密封材料制成。

请参阅图5A和5B，其分别为本发明的基片的俯视图和侧视图。所述基片22为氧化铝陶瓷基片，其为方形碟状薄片，其底面为平面，其边缘处设有向上的第一台阶221，使所述基片22的中央形成与所述固定孔2111形状大小对应的方形凹陷部，所述第一台阶221卡在所述外壳的底面211上，并通过粘合剂2112与外壳的底面211固定，使所述凹陷部固定到所述固定孔2111中，所述凹陷部的底面与所述固定片2113的底面平齐。在其他实施方式中，基片也可以采用其他类型的陶瓷基片，或采用金属等耐高温材料制成，基片的形状也不限于上述形状，可以是圆形薄片，其可以通过其他卡扣的结构与外壳固定或焊接固定等等；基片的底面、外壳的底面和固定片也可以不是平面，而是根据被测面的形状、曲率等等配合设置。

所述灌封层26为环氧树脂、酚醛树脂或硅树脂，其填充在所述外壳21内形成。

本发明还提供上述带固定片的快速响应温度传感器的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：准备一氧化铝陶瓷基片22，其边缘处设有向上的第一台阶221，使所述基片22的中央形成与外壳21的固定孔2111形状大小对应的凹陷部；先将玻璃料覆盖在所述热敏电阻23上，其底面不覆盖玻璃料，烧结形成包封层25，再将包封好的热敏电阻25的底面贴合在一基片22上，并与基片烧结固定，或先将热敏电阻23固定在基片22上，然后覆盖玻璃层，经高温烧结，使热敏电阻23、包封层25和基片22固定成为一体，后面这种方式更能保证热敏电阻与基片之间没有渗透玻璃料；将所述热敏电阻23的引线231分别与两根所述电子线27固接，在所述引线231与电子线27的连接处分别套设绝缘管套24。

准备一由金属、塑胶或陶瓷制成的外壳21，该外壳21是一个由底面和侧壁围成的中空壳体，其顶部开放；其底面上设有一固定孔2111，所述外壳21的头部处的底面水平向外延伸，形成一固定片2113，所述固定片2113上设有安装孔2114；所述外壳的底面211设有第二台阶或倾斜面，本实施例中为第二台阶2115，使所述外壳底面上除了所述固定片2113与所述基片22所在位置以外的其他部分高于所述固定片2113与所述基片22，形成一抬高面2116。

步骤2：在所述外壳底面上位于固定孔2111边缘处涂上粘合剂2112，将所述基片22的第一台阶221卡在所述外壳的底面211上粘合固定，使所述凹陷部固定到所述固定孔2111中，所述凹陷部的底面与所述固定片2113的底面平齐，并使所述电子线27的第二端延伸至所述外壳21外。

步骤3：往所述外壳21内通过灌封或注塑的方式填充环氧树脂、酚醛树脂或硅树脂，并烧结形成灌封层26，对外壳内部结构起到防水防潮、避震等保护作用。

步骤4：对制作好的温度传感器进行电阻率测试。

下表1为图1中所示的传统的温度传感器与本发明的温度传感器的热时间常数测试结果对比。

表1

可见，传统的温度传感器的热时间常数一般为10～20秒，而本发明的温度传感器只需0.4～0.5秒，大大减少了热时间常数，提升了温度传感器的响应速度。

下表2为本发明的温度传感器的可靠性测试结果，该可靠性测试具体为冷热冲击1000个循环、高温老化1000个小时以及高温负荷实验。

表2

可见，本发明的温度传感器经过系列可靠性测试后，其变化率幅度均在±0.3％以内，说明其阻值稳定性好，不会出现漂移、突变现象，可靠性较高。

本发明的带固定片的快速响应温度传感器，使用时将螺丝穿入固定片中并旋入被测装置，使固定片与被测面紧贴固定，通过设置一与固定片位于同一平面的基片，使被测面的热量可以直接传导至基片，同时，将热敏电阻直接贴合固定在该基片上，则被测面的热量通过基片即可直接传导至热敏电阻，避免了现有技术中，被测面的热量需经过外壳、灌封树脂、包封树脂才传递到热敏电阻的缺陷，大大减少了热时间常数，提升了温度传感器的响应速度，且该温度传感器结构简单紧凑、可靠性高、易于制造，可以耐高温300℃。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带固定片的快速响应温度传感器，其特征在于：包括外壳、基片、热敏电阻、包封层、灌封层和两根电子线；所述外壳为中空壳体，其底面上设有一固定孔，所述外壳的底面向外延伸，形成一固定片，所述固定片上设有安装孔；所述基片固定在所述固定孔中，所述基片的底面与所述固定片的底面位于同一个面上；所述热敏电阻贴合固定在所述基片上，并分别与所述两根电子线的第一端固接，所述电子线的第二端延伸至所述外壳外；所述包封层覆盖在所述热敏电阻上，所述灌封层填充在所述外壳内形成。

2.根据权利要求1所述的带固定片的快速响应温度传感器，其特征在于：所述基片的底面为平面，其与所述固定片的底面平齐，其边缘处设有向上的第一台阶，使所述基片的中央形成与所述固定孔形状大小对应的凹陷部，所述第一台阶卡在所述外壳的底面上，使所述凹陷部固定到所述固定孔中，所述凹陷部的底面与所述固定片的底面平齐。

3.根据权利要求2所述的带固定片的快速响应温度传感器，其特征在于：所述第一台阶通过粘合剂固定在所述外壳的底面上。

4.根据权利要求1所述的带固定片的快速响应温度传感器，其特征在于：所述固定片由所述外壳的头部处的底面水平向外延伸形成。

5.根据权利要求1所述的带固定片的快速响应温度传感器，其特征在于：所述外壳的底面设有第二台阶或倾斜面，使所述外壳底面上除了所述固定片与所述基片所在位置以外的其他部分高于所述固定片与所述基片，形成一抬高面。

6.根据权利要求1所述的带固定片的快速响应温度传感器，其特征在于：所述热敏电阻为NTC热敏电阻；所述热敏电阻通过其引线分别与两根所述电子线固接，所述引线与电子线的连接处分别套设有绝缘管套。

7.根据权利要求1所述的带固定片的快速响应温度传感器，其特征在于：所述外壳为金属外壳、塑胶外壳或陶瓷外壳，其由底面和侧壁围成，其顶部开放；所述基片为氧化铝陶瓷基片；所述包封层为玻璃；所述灌封层为环氧树脂、酚醛树脂或硅树脂。

8.一种带固定片的快速响应温度传感器的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：先将包封物料覆盖在热敏电阻上，其底面不覆盖包封物料，烧结形成包封层，再将包封好的热敏电阻的底面贴合在一基片上，并与基片烧结固定，或先将热敏电阻贴合在一基片上，再将包封物料覆盖在所述热敏电阻和基片上，烧结固定并形成包封层；将热敏电阻的引线分别与两根电子线固接；准备一外壳，其为中空壳体，其底面上设有一固定孔，所述外壳的底面向外延伸，形成一固定片，所述固定片上设有安装孔；

步骤2：将基片放置在所述固定孔中固定，使所述基片的底面与所述固定片的底面位于同一个面上，使所述电子线的第二端延伸至所述外壳外；

步骤3：往所述外壳内填充灌封物料，形成灌封层。

9.根据权利要求8所述的带固定片的快速响应温度传感器的制作方法，其特征在于：所述基片为氧化铝陶瓷基片，其底面为平面，所述基片的底面与所述固定片的底面平齐，其边缘处设有向上的第一台阶，使所述基片的中央形成与所述固定孔形状大小对应的凹陷部；在步骤2中，在所述外壳底面上位于固定孔边缘处涂上粘合剂，将所述基片的第一台阶卡在所述外壳的底面上粘合固定，使所述凹陷部固定到所述固定孔中，所述凹陷部的底面与所述固定片的底面平齐。

10.根据权利要求8所述的带固定片的快速响应温度传感器的制作方法，其特征在于：

所述固定片由所述外壳的头部处的底面水平向外延伸形成，所述外壳为金属外壳、塑胶外壳或陶瓷外壳，其由底面和侧壁围成，其顶部开放；所述外壳的底面设有第二台阶或倾斜面，使所述外壳底面上除了所述固定片与所述基片所在位置以外的其他部分高于所述固定片与所述基片，形成一抬高面；所述热敏电阻为NTC热敏电阻；

在步骤1中，将玻璃料覆盖在所述热敏电阻上，并烧结形成包封层；将所述热敏电阻的引线分别与两根所述电子线固接，在所述引线与电子线的连接处分别套设绝缘管套；

在步骤3中，往所述外壳内填充环氧树脂、酚醛树脂或硅树脂，并烧结形成灌封层。