CN109269672A - 一种高温传感器及其灌封方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温传感器及其灌封方法，该高温传感器包括金属外壳，金属外壳内部灌封有双组份柔性环氧树脂，金属外壳中心设置有线路板，金属外壳的一端内部设置有芯片，另一端外部设置有导线；该灌封方法包括步骤1：选料；步骤2：配比材料；步骤3：制作高温传感器外壳；步骤4：灌封；步骤5：初步固化；步骤6：设置导线；步骤7：升温液化和固化；步骤8：再次升温液化和固化；步骤9：分段升温液化和固化。本发明通过采用分段升温液化和固化的方法，实现固化后的胶体，有一定弹性，温度变化时应力小，在高温160℃状态下，传感器能够正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温传感器及其灌封方法，属于传感器技术领域。
背景技术
在传感器的使用环境中，涉及高温部分的领域比较多。正常使用传感器的环境温度，上限为70℃，而在高温领域一般为120℃，本发明涉及的传感器高温部分，由于使用环境达到140℃（如研磨机）或者汽车工作(风冷发动机的环境温度120℃）等的高温使用环境，因而传感器的设计温度要达到160℃。
由于传感器属于敏感器件，因而对安装传感器的部分，要求在环境温度变化时，不能产生较大的应力，一方面是硬度较大，易于压碎传感器，一方面，在周边应力较大时，传感器的特性会有显著变化。
普通柔性的灌封胶，一般灌封温度在70℃，高温下的柔性密封胶也是在120摄氏度。
发明内容
本发明公开了一种高温传感器及其灌封方法，采用一种创新的灌封方式，解决了高温下的密封胶的灌封，也解决了密封胶的柔性工作环境。其具体技术方案如下：
一种高温传感器，包括金属外壳，所述金属外壳的中心设置有线路板，所述金属外壳的一端设置有导线，所述导线延伸出金属外壳，另一端设置有芯片，所述芯片位于金属外壳内，所述金属外壳内填充满灌封胶，灌封胶将线路板和芯片固定。
所述金属外壳的两端均设置有金属封头，所述导线与对应端的金属封头连接。
所述金属外壳靠近芯片的一端设置有外螺纹。
一种高温传感器的灌封方法，包括以下操作步骤：
步骤1：选料：选取双组份柔性环氧树脂材料；
步骤2：配比材料：将步骤1选取的双组分柔性环氧树脂材料按照配比，进行搅拌，直到混合均匀；
步骤3：制作高温传感器外壳：裁切矩形形状的金属板，卷成圆柱筒体形状，将其一端密封封头，并在该密封封头的内部设置芯片，另一端敞口，形成金属外壳；
步骤4：灌封：将步骤2得到的混合均匀的双组分柔性环氧树脂材料，导入步骤3制得的金属外壳内部的腔体中，密封封头朝下，敞口朝上，并在常温下静置，直到没有气泡逸出，在金属外壳内部的腔体中插入线路板，再等到没有气泡逸出，转移到烘箱中；
步骤5：初步固化：将摆放有步骤4中的待凝固的双组分柔性环氧树脂材料的金属外壳的烘箱，设定该烘箱内的温度为70℃，设定恒温时间，实现初步固化；
步骤6：设置导线：在完成初步固化后的金属外壳的敞口端封上封头，并在封头上连接导线；
步骤7：升温液化和固化：将烘箱的温度升高，待金属外壳内的双组分柔性环氧树脂材料全部液化，自然冷却，直到双组分柔性环氧树脂材料全部固化；
步骤8：再次升温液化和固化：升高温度超过步骤7中所述的温度，直到金属外壳内的双组分柔性环氧树脂材料全部液化，自然冷却，直到双组分柔性环氧树脂材料全部固化；
步骤9：分段升温液化和固化：循环步骤8执行动作，每次升温达到的温度均高于前一次升温达到的温度，直到温度升温达到160℃，待金属外壳内的双组分柔性环氧树脂材料全部液化，自然冷却，直到双组分柔性环氧树脂材料全部固化，完成灌封。
所述步骤2中双组分柔性环氧树脂材料按照配比为柔性环氧树脂A料：柔性环氧树脂B料为2.5~3.5:1，所述柔性环氧树脂A料的型号为9001B-1A，所述柔性环氧树脂B料的型号为2092B。
所述步骤7中，金属外壳内的双组分柔性环氧树脂材料全部液化后，维持四小时液化状态，再进行自然冷却固化，步骤8和步骤9 中，金属外壳内的双组分柔性环氧树脂材料全部液化后，维持两小时液化状态，再进行自然冷却固化。
所述步骤7中温度升高达到120℃，步骤8和步骤9 中，每次升高的温度为10℃。
所述步骤4中静置的时间不少于10分钟。
本发明的工作原理是：
本发明，通过不断地升温液化双组分柔性环氧树脂材料，并每次固化后，再次升温液化，提高双组分柔性环氧树脂材料与芯片以及导线的稳定，能够适用于高温环境，让材料和芯片的性能更稳定。
本发明的有益效果是：
本发明，分段升温固化双组分柔性环氧树脂材料，提高最终灌装后的双组分柔性环氧树脂材料形成的灌封胶的稳定性，有一定弹性，温度变化时应力小。
本发明方法制得的高温传感器在高温160℃状态下，灌封胶表面光洁、无裂纹。
本发明方法制得的高温传感器在在高温160℃状态下，能够正常工作。
附图说明
图1是本发明高温传感器的结构示意图，
图2是本发明灌封方法的流程图，
附图标记列表：1—金属外壳，2—线路板，3—导线，4—外螺纹，5—芯片，6—灌封胶。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
图1是本发明高温传感器的结构示意图，结合附图可见，本高温传感器，包括金属外壳，所述金属外壳的中心设置有线路板，所述金属外壳的一端设置有导线，所述导线延伸出金属外壳，另一端设置有芯片，所述芯片位于金属外壳内，所述金属外壳内填充满灌封胶，灌封胶将线路板和芯片固定。所述金属外壳的两端均设置有金属封头，所述导线与对应端的金属封头连接。根据高温传感器的检测目的选择对应的芯片，比如位置、转速等物理量的传感元件。导线用于连通电源，以及信号传输。线路板用于电子元器件的防止和走线，以及固定导线和敏感器件。腔体中用灌封的环氧树脂填充满，一方面起固定作用，也起到防护作用。
所述金属外壳靠近芯片的一端设置有外螺纹。外螺纹用于将本发明高温传感器在使用的时候，固定定位使用，配合其他的设备的螺母实现螺纹连接。
图2是本发明灌封方法的流程图，图中环氧A料是指柔性环氧树脂A料，环氧B料是指柔性环氧树脂B料，结合附图可见，本高温传感器的灌封方法，包括以下操作步骤：
步骤1：选料：选取双组份柔性环氧树脂材料；
步骤2：配比材料：将步骤1选取的双组分柔性环氧树脂材料按照柔性环氧树脂A料：柔性环氧树脂B料为2.5~3.5:1，优选为3:1，所述柔性环氧树脂A料的型号为9001B-1A，所述柔性环氧树脂B料的型号为2092B，进行搅拌，直到混合均匀；
步骤3：制作高温传感器外壳：裁切矩形形状的金属板，卷成圆柱筒体形状，将其一端密封封头，并在该密封封头的内部设置芯片，另一端敞口，形成金属外壳；
步骤4：灌封：将步骤2得到的混合均匀的双组分柔性环氧树脂材料，导入步骤3制得的金属外壳内部的腔体中，密封封头朝下，敞口朝上，并在常温下静置至少10分钟，直到没有气泡逸出，在金属外壳内部的腔体中插入线路板，再等到没有气泡逸出，转移到烘箱中；
步骤5：初步固化：将摆放有步骤4中的待凝固的双组分柔性环氧树脂材料的金属外壳的烘箱，设定该烘箱内的温度为70℃，设定恒温时间，实现初步固化；
步骤6：设置导线：在完成初步固化后的金属外壳的敞口端封上封头，并在封头上连接导线；
步骤7：升温液化和固化：将烘箱的温度升高达到120℃，待金属外壳内的双组分柔性环氧树脂材料全部液化，维持四小时液化状态，自然冷却，直到双组分柔性环氧树脂材料全部固化；
步骤8：再次升温液化和固化：升高温度达到130℃，直到金属外壳内的双组分柔性环氧树脂材料全部液化，维持两小时液化状态，自然冷却，直到双组分柔性环氧树脂材料全部固化；
步骤9：分段升温液化和固化：循环步骤8执行动作，每次升温达到的温度均高于前一次升温达到温度10℃，直到温度升温达到160℃，待金属外壳内的双组分柔性环氧树脂材料全部液化，维持两小时液化状态，自然冷却，直到双组分柔性环氧树脂材料全部固化，完成灌封。
本发明方法在不断地升温液化和固化过程中，改变灌封胶的的特性。达到很好的耐高温性能。
本发明中所述的传感器：（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
环氧树脂：是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。双酚A 型环氧树脂不仅产量最大，品种最全，而且新的改性品种仍在不断增加，质量正在不断提高。
固化：是指在涂料中加入固化剂，与成膜物质发生交联反应而干燥成膜的过程。这一过程是依靠合成树脂和固化剂分子结构上的活性基团来实现的。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种高温传感器，其特征在于包括金属外壳，所述金属外壳的中心设置有线路板，所述金属外壳的一端设置有导线，所述导线延伸出金属外壳，另一端设置有芯片，所述芯片位于金属外壳内，所述金属外壳内填充满灌封胶，灌封胶将线路板和芯片固定。
2.根据权利要求1所述的一种高温传感器，其特征在于所述金属外壳的两端均设置有金属封头，所述导线与对应端的金属封头连接。
3.根据权利要求1所述的一种高温传感器，其特征在于所述金属外壳靠近芯片的一端设置有外螺纹。
4.一种高温传感器的灌封方法，其特征在于包括以下操作步骤：
步骤1：选料：选取双组份柔性环氧树脂材料；
步骤2：配比材料：将步骤1选取的双组分柔性环氧树脂材料按照配比，进行搅拌，直到混合均匀；
步骤3：制作高温传感器外壳：裁切矩形形状的金属板，卷成圆柱筒体形状，将其一端密封封头，并在该密封封头的内部设置芯片，另一端敞口，形成金属外壳；
步骤4：灌封：将步骤2得到的混合均匀的双组分柔性环氧树脂材料，导入步骤3制得的金属外壳内部的腔体中，密封封头朝下，敞口朝上，并在常温下静置，直到没有气泡逸出，在金属外壳内部的腔体中插入线路板，再等到没有气泡逸出，转移到烘箱中；
步骤5：初步固化：将摆放有步骤4中的待凝固的双组分柔性环氧树脂材料的金属外壳的烘箱，设定该烘箱内的温度为70℃，设定恒温时间，实现初步固化；
步骤6：设置导线：在完成初步固化后的金属外壳的敞口端封上封头，并在封头上连接导线；
步骤7：升温液化和固化：将烘箱的温度升高，待金属外壳内的双组分柔性环氧树脂材料全部液化，自然冷却，直到双组分柔性环氧树脂材料全部固化；
步骤8：再次升温液化和固化：升高温度超过步骤7中所述的温度，直到金属外壳内的双组分柔性环氧树脂材料全部液化，自然冷却，直到双组分柔性环氧树脂材料全部固化；
步骤9：分段升温液化和固化：循环步骤8执行动作，每次升温达到的温度均高于前一次升温达到的温度，直到温度升温达到160℃，待金属外壳内的双组分柔性环氧树脂材料全部液化，自然冷却，直到双组分柔性环氧树脂材料全部固化，完成灌封。
5.根据权利要求4所述的一种高温传感器的灌封方法，其特征在于所述步骤2中双组分柔性环氧树脂材料按照配比为柔性环氧树脂A料：柔性环氧树脂B料为2.5~3.5:1，所述柔性环氧树脂A料的型号为9001B-1A，所述柔性环氧树脂B料的型号为2092B。
6.根据权利要求4所述的一种高温传感器的灌封方法，其特征在于所述步骤7中，金属外壳内的双组分柔性环氧树脂材料全部液化后，维持四小时液化状态，再进行自然冷却固化，步骤8和步骤9 中，金属外壳内的双组分柔性环氧树脂材料全部液化后，维持两小时液化状态，再进行自然冷却固化。
7.根据权利要求4所述的一种高温传感器的灌封方法，其特征在于所述步骤7中温度升高达到120℃，步骤8和步骤9 中，每次升高的温度为10℃。
8.根据权利要求4所述的一种高温传感器的灌封方法，其特征在于所述步骤4中静置的时间不少于10分钟。
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