CN109540322B - 一种表面贴装快速反应耐高温温度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种表面贴装快速反应耐高温温度传感器，包括陶瓷基片、热敏电阻芯片、两条杜镁丝线、两条电子线和两个玻璃层；所述陶瓷基片开设有安装通孔，且其表面上设有两个间隔的金属焊接层；所述热敏电阻芯片设于所述安装通孔中，其包括立方形的陶瓷体和两个分别设于该陶瓷体上下两面的电极，所述陶瓷体的一侧面与所述陶瓷基片的底面齐平；所述两条杜镁丝线的一端分别与所述热敏电阻芯片的两个电极电连接，其另一端分别与所述两个金属焊接层电连接；所述两条电子线的一端分别与所述两个金属焊接层电连接；所述两个玻璃层分别封装在所述陶瓷基片的表面和底面上。本发明所述的温度传感器具有响应速度快、测量灵敏、机械强度高、耐高温等优点。

Description

一种表面贴装快速反应耐高温温度传感器

技术领域

本发明涉及电子元件技术领域，特别是涉及一种表面贴装快速反应耐高温温度传感器。

背景技术

NTC温度传感器将不同外观结构的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导线可靠连接，然后进行留胶、绝缘、防潮防水处理并施用性能优良的环氧树脂包(灌)封材料将热敏电阻元件或芯片密封固定于金属或非金属保护壳体内，形成一个能够实现满足特定测温要求的稳定可靠的组件总成。NTC温度传感器具有良好的绝缘密封性，抗机械碰撞、抗折弯能力好等优点，广泛应用于空调、冰箱、冷柜、热水器、饮水机、洗碗机、消毒柜、洗衣机、烘干机、智能家居、太阳能家居等需要温度控制及温度补偿的场合。

如图1所示，现有的NTC温度传感器的制备工艺为：首先将NTC热敏电阻芯片1’焊接于电线2’上，再用环氧树脂3’进行一次封装，然后将一次封装后的半成品插入金属壳4’内，再将环氧树脂3’灌封于金属壳4’内。然而，该工艺制得的NTC温度传感器中，NTC热敏电阻芯片位于金属壳的中部位置，使其在测温时与被测物体的距离较远，增加了热反应时间，造成传感器不能快速准确测出被测物体的温度，响应速度慢。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种表面贴装快速反应耐高温温度传感器，其具有响应速度快、测量灵敏、机械强度高、耐高温等优点。

本发明采取的技术方案如下：

一种表面贴装快速反应耐高温温度传感器，包括陶瓷基片、热敏电阻芯片、两条杜镁丝线、两条电子线和两个玻璃层；所述陶瓷基片开设有安装通孔，且其表面上设有两个间隔的金属焊接层；所述热敏电阻芯片设于所述安装通孔中，其包括立方形的陶瓷体和两个分别设于该陶瓷体上下两面的电极，所述陶瓷体的一侧面与所述陶瓷基片的底面齐平；所述两条杜镁丝线的一端分别与所述热敏电阻芯片的两个电极电连接，其另一端分别与所述两个金属焊接层电连接；所述两条电子线的一端分别与所述两个金属焊接层电连接，另一端引出至所述陶瓷基片外；所述两个玻璃层分别封装在所述陶瓷基片的表面和底面上，将所述热敏电阻芯片固定在所述安装通孔中。

相对于现有技术，本发明将热敏电阻芯片置于陶瓷基片开设的安装通孔中，同时将热敏电阻芯片的一侧面露出并与该感温面齐平，从而以陶瓷基片的底面作为感温面与被测物体充接触，能够使测量时热敏电阻芯片与被测物体之间的距离最大限度达到最短，加快响应速度，缩短热反应时间，从而提高传感器的灵敏度；利用金属焊接层分别电连接杜镁丝线和电子线，能够使热敏电阻芯片不受电子线的机械运动影响，从而牢固地设于安装通孔中，不易脱落，提高传感器的可靠性；利用玻璃层能够起到固定和绝缘防护的作用，有利于提高传感器的机械强度、热传导速度和耐高温性能。

进一步地，所述陶瓷基片为氧化铝陶瓷基片，其机械强度高(洛氏硬度HRA80～90，硬度仅次于金刚石)，且热膨胀系数与玻璃匹配，玻璃在其表面烧结后冷热冲击不易开裂，同时导热系数高，有利于产品使用过程中保持热平衡。

进一步地，位于所述陶瓷基片底面上的玻璃层表面平整，保证以陶瓷基片的底面与被测物体充接触，提高测量准确性。

进一步地，所述玻璃层的厚度为0.1～0.2mm，一方面保证封装可靠，另一方面加快热响应速度。

进一步地，所述两条杜镁丝线的一端分别通过金浆料与所述热敏电阻芯片的两个电极粘接，有利于提高耐高温性、抗氧化性，从而提高可靠性，使温度传感器工作稳定。

进一步地，所述热敏电阻芯片为NTC热敏电阻芯片。

本发明还提供所述表面贴装快速反应耐高温温度传感器的制备方法，其包括如下步骤：

(1)将热敏电阻芯片上下两面的两个电极分别涂上金浆料，再分别与两条杜镁丝线的一端粘接，然后进行烘烤固化；

(2)在开设有安装通孔的陶瓷基片的表面上印刷两个间隔的金属焊接层；

(3)将步骤(1)烘烤后的热敏电阻芯片安放在所述陶瓷基片的安装通孔中，并使所述热敏电阻芯片的一侧面与陶瓷基片的底面齐平，再将所述两条杜镁丝线的另一端分别焊接在步骤(2)得到的两个金属焊接层上；

(4)分别在所述陶瓷基片的表面和底面各喷涂一层玻璃浆料，并在所述两个金属焊接层表面留出部分的区域不喷涂玻璃浆料，再进行高温烧结；

(5)将两条电子线的一端分别与所述两个金属焊接层中未喷涂玻璃浆料的区域焊接，再对所述两个金属焊接层中未喷涂玻璃浆料的区域喷涂低温玻璃釉料，固化后得到所述的温度传感器。

由于电子线绝缘层的耐温相对玻璃浆料的温度较低，故只能喷涂玻璃浆料后才能焊接电子线；后续采用的低温玻璃釉的固化温度与电子线的最高耐温相当，而且低温玻璃釉膨胀系数也与氧化铝陶瓷基片相当，故采用低温玻璃釉(固化温度为250℃)。

进一步地，步骤(1)中烘烤固化的温度为180℃。

进一步地，步骤(4)中高温烧结的温度为670～700℃。

进一步地，步骤(5)中固化的温度为250℃。

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为现有的NTC温度传感器的制备示意图；

图2为本发明的表面贴装快速反应耐高温温度传感器的俯视图；

图3为本发明的表面贴装快速反应耐高温温度传感器的主视图；

图4为本发明的表面贴装快速反应耐高温温度传感器的仰视图；

图5为本发明的表面贴装快速反应耐高温温度传感器的制备流程示意图。

具体实施方式

请参阅图2-4，本发明的表面贴装快速反应耐高温温度传感器，包括陶瓷基片1、热敏电阻芯片2、两条杜镁丝线3、两条电子线4和两个玻璃层5。

所述陶瓷基片1开设有安装通孔10，且其表面上设有两个间隔的金属焊接层11。更优地，所述陶瓷基片1为氧化铝陶瓷基片。

所述热敏电阻芯片2设于所述安装通孔10中，其包括立方形的陶瓷体和两个分别设于该陶瓷体上下两面的电极，所述陶瓷体的一侧面与所述陶瓷基片1的底面齐平。具体地，所述热敏电阻芯片2为NTC热敏电阻芯片。

所述两条杜镁丝线3的一端分别与所述热敏电阻芯片2的两个电极电连接，其另一端分别与所述两个金属焊接层11电连接。具体地，所述两条杜镁丝线3的一端分别通过金浆料20与所述热敏电阻芯片2的两个电极粘接。所述金属焊接层11可采用银、金等金属制作。

所述两条电子线4的一端分别与所述两个金属焊接层11电连接，另一端引出至所述陶瓷基片1外。且，所述两条电子线4与所述两条杜镁丝线3不接触，而通过所述金属焊接层11实现电连接。具体地，所述电子线4的线芯41为镍合金，其包裹该线芯41的绝缘层为云母纤维编织层。镍合金线芯在高温环境下不易氧化，同时云母纤维编织层也可在高温环境下长期使用。

所述两个玻璃层5分别封装在所述陶瓷基片1的表面和底面上，将所述热敏电阻芯片2固定在所述安装通孔10中。更优地，位于所述陶瓷基片1底面上的玻璃层5表面平整。具体地，所述玻璃层5的厚度为0.1～0.2mm；位于所述陶瓷基片1表面上的玻璃层5完全覆盖陶瓷基片1的表面，将热敏电阻芯片2、杜镁丝线3及两个金属焊接层11全部封装起来，位于所述陶瓷基片1底面上的玻璃层5完全覆盖陶瓷基片1的底面。

作为进一步优选，所述陶瓷基片1为长方形，所述安装通孔10为与所述热敏电阻芯片2形状匹配的方形，其设于所述陶瓷基片1的表面一侧，所述两个金属焊接层11设于所述陶瓷基片1表面的另一侧，且所述两个金属焊接层11对称设于所述安装通孔10的两侧，并均为长方形；所述两条杜镁丝线3中与热敏电阻芯片2连接的一端之间的间距较窄，而另一端之间的间距较宽；所述两条电子线4相互平行，且其一端的线芯外露并分别与所述两个金属焊接层11焊接。

如图5所示，本发明的表面贴装快速反应耐高温温度传感器的制备方法，包括如下步骤：

(1)将热敏电阻芯片2上下两面的两个电极分别涂上金浆料20，再分别与两条杜镁丝线3的一端粘接，然后以180℃的温度进行烘烤固化；

(2)在开设有安装通孔10的陶瓷基片1的表面上印刷两个间隔的金属焊接层11；

(3)将步骤(1)烘烤后的热敏电阻芯片2安放在所述陶瓷基片1的安装通孔10中，并使所述热敏电阻芯片2的一侧面与陶瓷基片1的底面齐平，再将所述两条杜镁丝线3的另一端的氧化层去除后，分别采用超声波焊接在步骤(2)得到的两个金属焊接层11上；

(4)分别在所述陶瓷基片1的表面和底面各喷涂一层0.1～0.3mm厚的玻璃浆料，并在所述两个金属焊接层11表面留出部分的区域，例如留出一半面积的区域，不喷涂玻璃浆料，再以670～700℃的温度进行高温烧结；

(5)将两条电子线4的一端的线芯41分别与所述两个金属焊接层11中未喷涂玻璃浆料的区域采用超声波焊接，再对所述两个金属焊接层11中未喷涂玻璃浆料的区域喷涂低温玻璃釉料，以250℃的温度固化后得到所述的温度传感器；

(6)对所得的温度传感器进行电性能测试，再根据测试结果进行分选。

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 (9)

1.一种表面贴装快速反应耐高温温度传感器，其特征在于：包括陶瓷基片、热敏电阻芯片、两条杜镁丝线、两条电子线和两个玻璃层；

所述热敏电阻芯片包括立方形的陶瓷体和两个电极，所述陶瓷基片开设有与所述热敏电阻芯片形状匹配的方形的安装通孔，所述热敏电阻芯片设于所述安装通孔中，所述陶瓷体的一侧面与所述陶瓷基片的底面齐平，所述两个电极分别设于陶瓷体上垂直于陶瓷基片的相对两面上；

所述陶瓷基片表面设有两个间隔的金属焊接层，所述两条杜镁丝线的一端分别通过金浆料与所述热敏电阻芯片的两个电极粘接，其另一端分别通过所述两个金属焊接层与所述两条电子线的一端电连接，所述两条电子线的另一端引出至所述陶瓷基片外，所述两条杜镁丝线与所述两条电子线互不接触；

所述两个玻璃层分别完全覆盖在所述陶瓷基片的表面和底面上，将所述热敏电阻芯片固定在所述安装通孔中，并将热敏电阻芯片、杜镁丝线以及两个金属焊接层全部封装起来，所述两个玻璃层通过在陶瓷基片表面与底面喷涂低温玻璃釉，再通过高温烧结或固化的步骤形成。

2.根据权利要求1所述的表面贴装快速反应耐高温温度传感器，其特征在于：所述陶瓷基片为氧化铝陶瓷基片。

3.根据权利要求1所述的表面贴装快速反应耐高温温度传感器，其特征在于：位于所述陶瓷基片底面上的玻璃层表面平整。

4.根据权利要求1所述的表面贴装快速反应耐高温温度传感器，其特征在于：所述玻璃层的厚度为0.1～0.2mm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的表面贴装快速反应耐高温温度传感器，其特征在于：所述热敏电阻芯片为NTC热敏电阻芯片。

6.权利要求1-5任一项所述的表面贴装快速反应耐高温温度传感器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)将热敏电阻芯片上下两面的两个电极分别涂上金浆料，再分别与两条杜镁丝线的一端粘接，然后进行烘烤固化；

(2)在开设有安装通孔的陶瓷基片的表面上印刷两个间隔的金属焊接层；

(3)将步骤(1)烘烤后的热敏电阻芯片安放在所述陶瓷基片的安装通孔中，并使所述热敏电阻芯片的一侧面与陶瓷基片的底面齐平，再将所述两条杜镁丝线的另一端分别焊接在步骤(2)得到的两个金属焊接层上；

(4)分别在所述陶瓷基片的表面和底面各喷涂一层玻璃浆料，并在所述两个金属焊接层表面留出部分的区域不喷涂玻璃浆料，再进行高温烧结；

(5)将两条电子线的一端分别与所述两个金属焊接层中未喷涂玻璃浆料的区域焊接，再对所述两个金属焊接层中未喷涂玻璃浆料的区域喷涂低温玻璃釉料，固化后得到所述的温度传感器。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中烘烤固化的温度为180℃。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中高温烧结的温度为670～700℃。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤(5)中固化的温度为250℃。

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