CN113465765A - 一种塑封温度传感器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种塑封温度传感器，包括热敏芯片、引线组件和低压注塑层，所述热敏芯片与引线组件焊接，所述低压注塑层设置于所述热敏芯片外侧，且包裹所述热敏芯片以及与热敏芯片连接一端的部分引线组件，所述低压注塑层采用低压注塑加工成型。该发明采用低压注塑加工形成的低压注塑层包裹热敏芯片和部分引线组件，解决了传统树脂封装传感器元件引线绝缘，以及传统封装设计及制程中必须对传感器进行树脂涂覆、固化、灌封、再固化的复杂工序，且热态温度高时间长，导致实施自动化困难的问题。

Description

一种塑封温度传感器及其制备方法
技术领域
本发明属于温度传感器制造技术领域，具体涉及一种塑封温度传感器及其制备方法。
背景技术
目前市面上NTC温度传感器一般采用玻璃封装或环氧封装后另行进行树脂类涂覆和灌装来保证产品的绝缘及耐候性。
然而传统的这种NTC温度传感器封装工艺存在如下问题：(1)必须对传感器进行树脂涂覆、固化、灌封、再固化的复杂工序，且热态温度高时间长，导致实施自动化困难；(2)由于涂覆材料固化时间长，形状不规则，最终导致此类产品封装工艺需要大量人工点胶补胶，该工艺路线较大限制了温度传感器领域的生产自动化能力，限制了工厂向工业3.0乃至4.0转型的步伐。
发明内容
本发明的目的是提供一种塑封温度传感器，至少可解决上述现有技术中存在的部分问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种塑封温度传感器，包括热敏芯片、引线组件和低压注塑层，所述热敏芯片与引线组件焊接，所述低压注塑层设置于所述热敏芯片外侧，且包裹所述热敏芯片以及与热敏芯片连接一端的部分引线组件，所述低压注塑层采用低压注塑加工成型。
进一步的，所述引线组件为硬质引线，所述硬质引线一端与热敏芯片焊接，且包裹于低压注塑层内部，所述硬质引线另一端延伸至低压注塑层外；所述低压注塑层采用含导热瓷粉的环氧低压注塑硬质材料制成。
进一步的，所述引线组件为PVC绝缘导线，所述PVC绝缘导线一端与热敏芯片焊接，且包裹于低压注塑层内部，所述PVC绝缘导线另一端延伸至低压注塑层外；所述低压注塑层采用聚酰胺低压注塑材料制成，且包裹于低压注塑层内的PVC绝缘导线部分与低压注塑层的连接界面互熔一体成型。
进一步的，所述引线组件包括金属化陶瓷、镀镍钢丝和邦定金属丝，所述热敏芯片一面与金属化陶瓷的金属化表面焊接，所述热敏芯片的另一面通过邦定金属丝与金属化陶瓷的金属化表面邦定，所述镀镍钢丝的一端垂直焊接于金属化陶瓷的金属化表面，所述金属化陶瓷的金属化表面一端包裹于低压注塑层内，所述镀镍钢丝与金属化陶瓷焊接的一端包裹于低压注塑层内，镀镍钢丝另一端延伸至低压注塑层外；所述低压注塑层采用高温改性低压注塑材料制成。
进一步的，所述引线组件外表面附着有防水硅胶涂层。
另外，本发明还提供了上述塑封温度传感器的制备方法，包括如下过程：先将热敏芯片与引线组件焊接，然后通过低压注塑加工工艺将热敏芯片以及与热敏芯片焊接部分的引线组件一端注塑包裹，形成低压注塑层。
具体的，对于硬质引线型塑封温度传感器，所述引线组件为硬质引线时，塑封温度传感器制备过程如下：将硬质引线等间距的编排到带热熔胶的纸带上，随后对硬质引线焊接区域喷涂助焊剂，将热敏芯片安装到硬质引线中间夹住，烫锡，完成焊接后进行外观检查并进行空气中阻值对比测试，随后沿编带在硬质引线上喷涂防水硅胶涂层，烘干后通过步进送料的方式进行编带低压注塑；其中，编带低压注塑的材料采用含导热瓷粉的环氧低压注塑硬质材料，低压注塑过程采用步进顶针铝模，将编带低压注塑材料按孔逐步对齐，编带低压注塑材料为半流体胶块，使用10～17bar的压力，浇道使用5～15℃冷却水冷却，模腔温度加热到120～140℃，每腔时间约20S，随后随编带移入切料模，按照编带步进切除料头结构。
具体的，对于导线密封型塑封温度传感器，所述引线组件为PVC绝缘导线时，塑封温度传感器制备过程如下：先由自动裁线机对PVC绝缘导线进行裁切，夹料机构将裁切好的PVC绝缘导线放至对应工位并进行等间距编排，随后对编排的PVC绝缘导线焊接区域喷涂助焊剂，将热敏芯片安装到引线中间夹住，烫锡，完成焊接后进行外观检查并进行空气中阻值对比测试，随后在PVC绝缘导线上喷涂防水硅胶涂层，烘干后进行低压注塑；其中，低压注塑的材料采用聚酰胺低压注塑材料，低压注塑过程采用步进顶针铝模，将用于低压注塑的材料按孔逐步对齐，材料为聚酰胺低压注塑粒子，经料筒加热到220～250℃后以2～8bar的压力注入模腔，注塑完成后移出模具即可。
具体的，对于平面感温扩展型塑封温度传感器，所述引线组件为金属化陶瓷、镀镍钢丝和邦定金属丝时，塑封温度传感器制备过程如下：先将陶瓷金属化，形成金属化陶瓷，再将热敏芯片其中一面与金属化表面焊接，接着将陶瓷金属化平面与镀镍钢丝焊接，完成后将热敏芯片的另一面通过邦定金属丝与陶瓷的金属化表面邦定，最后将邦定好的传感器零件放到低压注塑模中进行低压注塑；其中，低压注塑的材料采用高温改性低压注塑材料，低压注塑的材料采用高温改性低压注塑材料，低压注塑过程采用步进顶针铝模，将用于低压注塑的材料按孔逐步对齐，材料为高温改性低压注塑粒子，经料筒加热到220～250℃后以2～8bar的压力注入模腔，注塑完成后移出模具即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种塑封温度传感器采用低压注塑加工形成的低压注塑层包裹热敏芯片和部分引线组件，取消环氧树脂涂覆及固化工艺，使得传感器在生产过程中提升效率、减少周转，并提升自动化工序占比。
(2)本发明提供的这种塑封温度传感器采用低压注塑聚酰胺或熔融环氧对NTC芯片及其引线支架进行塑封，利用材料熔点差异使及材料结合性，使低压注塑体与导线融合形成密封体，省去包灌封工序。
(3)本发明提供的这种塑封温度传感器的初次绝缘封装形状及体积固定，使其在直接安装到对应感温位置的场景中能获得良好的安装可操作性；并且在将初次绝缘封装头灌封到其它壳体内的场景中，由于体积准确，可以采用精确点胶自动生产，避免人工补胶操作。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例中硬质引线型塑封温度传感器的结构示意图；
图2是本发明实施例中硬质引线型塑封温度传感器内部结构示意图；
图3是本发明实施例中导线密封型塑封温度传感器的结构示意图；
图4是本发明实施例中平面感温扩展型塑封温度传感器的结构示意图；
图5是本发明实施例中平面感温扩展型塑封温度传感器的爆炸图；
图6是本发明实施例中平面感温扩展型塑封温度传感器的热敏芯片安装示意图。
附图标记说明：1、热敏芯片；2、硬质引线；3、低压注塑层；4、PVC绝缘导线；5、金属化陶瓷；6、镀镍钢丝；7、邦定金属丝。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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。
本发明提供了一种塑封温度传感器，包括热敏芯片1、引线组件和低压注塑层3，所述热敏芯片1与引线组件焊接，所述低压注塑层3设置于所述热敏芯片1外侧，且包裹所述热敏芯片1以及与热敏芯片1连接一端的部分引线组件，所述低压注塑层3采用低压注塑加工成型。该塑封温度传感器通过低压注塑加工形成的低压注塑层3包裹热敏芯片1和部分引线组件，解决了传统树脂封装传感器元件引线绝缘，以及传统封装设计及制程中必须对传感器进行树脂涂覆、固化、灌封、再固化的复杂工序，且热态温度高时间长，导致实施自动化困难的问题。
可优选的，所述引线组件外表面附着有防水硅胶涂层，进一步提高该塑封温度传感器的防水性能。
一种具体的实施方式，对于硬质引线型塑封温度传感器，如图1和图2所示，所述引线组件为硬质引线2，其塑封温度传感器制备过程如下：首先将硬质引线2等间距的编排到带热熔胶的纸带上，随后对硬质引线2焊接区域喷涂助焊剂，再将热敏芯片1安装到硬质引线2中间夹住，烫锡，完成焊接后进行外观检查并进行空气中阻值对比测试，测试符合要求后，沿编带在硬质引线2上喷涂防水硅胶涂层，烘干后通过步进送料的方式进行编带低压注塑，以形成低压注塑层3；其中，烘干温度为105℃，时间为30min。
在此硬质引线型塑封温度传感器的编带低压注塑过程中，低压注塑层3的材料采用含导热瓷粉的环氧低压注塑硬质材料，低压注塑加工的具体工艺过程如下：低压注塑采用步进顶针铝模，将用于编带低压注塑的材料按孔逐步对齐，低压注塑层3的材料采用半流体胶块，使用10～17bar的压力，浇道使用5～15℃冷却水冷却，模腔温度加热到120～140℃，每腔加热时间约20S，随后随编带移入切料模，按照编带步进切除料头结构。采用此种编带低压注塑工艺加工可以一次注射10～20只产品，便于大规模自动化生产，提高了生产效率。
该硬质引线型塑封温度传感器采用低压注塑熔融环氧对热敏芯片1及其引线支架进行塑封，通过带引线框架低压注塑，可获取带绝缘引线且形状规则的焊片元件，可应用于需薄膜贴装的传感器领域；并且该低压注塑层其减少封装层数并结合陶瓷粉末的掺杂，可以比传统树脂涂覆工艺有更优良的导热陶瓷位置及传热界面、距离的一致性，更容易进行算法补偿精准控温。
一种具体的实施方式，对于导线密封型塑封温度传感器，如图3所示，所述引线组件为PVC绝缘导线4，其塑封温度传感器制备过程如下：先由自动裁线机对PVC绝缘导线4进行裁切，夹料机构将裁切好的PVC绝缘导线4放至对应工位并进行等间距编排，随后对编排的PVC绝缘导线4焊接区域喷涂助焊剂，再将热敏芯片1安装到引线中间夹住，烫锡，完成焊接后进行外观检查并进行空气中阻值对比测试，测试符合要求后，在PVC绝缘导线4上喷涂防水硅胶涂层，烘干后进行低压注塑，以形成低压注塑层3；其中，烘干温度为105℃，时间为30min。
在此导线密封型塑封温度传感器的低压注塑过程中，低压注塑层3的材料采用聚酰胺低压注塑材料，由于聚酰胺低压注塑材料熔点高于PVC绝缘导线，因此聚酰胺低压注塑材料与PVC绝缘导线互熔可形成非常良好的密封界面；低压注塑加工的具体工艺过程如下：低压注塑采用步进顶针铝模，将用于低压注塑的材料按孔逐步对齐，低压注塑层3的材料采用聚酰胺低压注塑粒子，经料筒加热到220～250℃后以2～8bar的压力注入模腔，流道采用高温热流道，无水口设计，注塑完成后随编带步进移出模具即可完成传感器制造。
该导线密封型塑封温度传感器采用低压注塑聚酰胺低对热敏芯片1及其引线支架进行塑封，利用材料熔点差异及材料结合性，使低压注塑层3与导线融合形成密封体，省去包灌封工序。
一种具体的实施方式，对于平面感温扩展型塑封温度传感器，如图4、图5和图6所示，所述引线组件为金属化陶瓷5、镀镍钢丝6和邦定金属丝7，其塑封温度传感器制备过程如下：首先将陶瓷金属化，形成金属化陶瓷5，再将热敏芯片1其中一面与金属化表面焊接，接着将陶瓷金属化平面与镀镍钢丝6焊接，完成后将热敏芯片1的另一面通过邦定金属丝7与陶瓷的金属化表面邦定，最后将邦定好的传感器零件放到低压注塑模中进行低压注塑，形成低压注塑层3。
在此平面感温扩展型塑封温度传感器的低压注塑过程中，低压注塑的材料采用高温改性低压注塑材料，具体的，高温改性低压注塑材料可以是添加玻璃珠的低压环氧半固态注塑料块，低压注塑加工的具体工艺过程如下：低压注塑采用步进顶针铝模，将用于低压注塑的材料按孔逐步对齐，低压注塑层3的材料采用高温改性低压注塑材料，经料筒加热到220～250℃后以2～8bar的压力注入模腔，流道采用高温热流道，无水口设计，注塑完成后随编带步进移出模具即可完成传感器制造。
综上所述，本发明提供的这种塑封温度传感器解决了传统树脂封装传感器元件引线绝缘，以及传统封装设计及制程中必须对传感器进行树脂涂覆、固化、灌封、再固化的复杂工序，且热态温度高时间长，导致实施自动化困难的问题。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种塑封温度传感器，其特征在于，包括热敏芯片、引线组件和低压注塑层，所述热敏芯片与引线组件焊接，所述低压注塑层设置于所述热敏芯片外侧，且包裹所述热敏芯片以及与热敏芯片连接一端的部分引线组件，所述低压注塑层采用低压注塑加工成型。
2.如权利要求1所述的一种塑封温度传感器，其特征在于，所述引线组件为硬质引线，所述硬质引线一端与热敏芯片焊接，且包裹于低压注塑层内部，所述硬质引线另一端延伸至低压注塑层外；所述低压注塑层采用含导热瓷粉的环氧低压注塑硬质材料制成。
3.如权利要求1所述的一种塑封温度传感器，其特征在于，所述引线组件为PVC绝缘导线，所述PVC绝缘导线一端与热敏芯片焊接，且包裹于低压注塑层内部，所述PVC绝缘导线另一端延伸至低压注塑层外；所述低压注塑层采用聚酰胺低压注塑材料制成，且包裹于低压注塑层内的PVC绝缘导线部分与低压注塑层的连接界面互熔一体成型。
4.如权利要求1所述的一种塑封温度传感器，其特征在于，所述引线组件包括金属化陶瓷、镀镍钢丝和邦定金属丝，所述热敏芯片一面与金属化陶瓷的金属化表面焊接，所述热敏芯片的另一面通过邦定金属丝与金属化陶瓷的金属化表面邦定，所述镀镍钢丝的一端垂直焊接于金属化陶瓷的金属化表面，所述金属化陶瓷的金属化表面一端包裹于低压注塑层内，所述镀镍钢丝与金属化陶瓷焊接的一端包裹于低压注塑层内，镀镍钢丝另一端延伸至低压注塑层外；所述低压注塑层采用高温改性低压注塑材料制成。
5.如权利要求1所述的一种塑封温度传感器，其特征在于，所述引线组件外表面附着有防水硅胶涂层。
6.如权利要求1～5任一项所述的塑封温度传感器的制备方法，其特征在于，包括如下过程：先将热敏芯片与引线组件焊接，然后通过低压注塑加工工艺将热敏芯片以及与热敏芯片焊接部分的引线组件一端注塑包裹，形成低压注塑层。
7.如权利要求6所述的塑封温度传感器的制备方法，其特征在于，对于硬质引线型塑封温度传感器，所述引线组件为硬质引线时，塑封温度传感器制备过程如下：将硬质引线等间距的编排到带热熔胶的纸带上，随后对硬质引线焊接区域喷涂助焊剂，将热敏芯片安装到硬质引线中间夹住，烫锡，完成焊接后进行外观检查并进行空气中阻值对比测试，随后沿编带在硬质引线上喷涂防水硅胶涂层，烘干后通过步进送料的方式进行编带低压注塑；其中，编带低压注塑的材料采用含导热瓷粉的环氧低压注塑硬质材料，低压注塑过程采用步进顶针铝模，将编带低压注塑材料按孔逐步对齐，编带低压注塑材料为半流体胶块，使用10～17bar的压力，浇道使用5～15℃冷却水冷却，模腔温度加热到120～140℃，每腔时间约20S，随后随编带移入切料模，按照编带步进切除料头结构。
8.如权利要求6所述的塑封温度传感器的制备方法，其特征在于，对于导线密封型塑封温度传感器，所述引线组件为PVC绝缘导线时，塑封温度传感器制备过程如下：先由自动裁线机对PVC绝缘导线进行裁切，夹料机构将裁切好的PVC绝缘导线放至对应工位并进行等间距编排，随后对编排的PVC绝缘导线焊接区域喷涂助焊剂，将热敏芯片安装到引线中间夹住，烫锡，完成焊接后进行外观检查并进行空气中阻值对比测试，随后在硬质引线上喷涂防水硅胶涂层，烘干后进行低压注塑；其中，低压注塑的材料采用聚酰胺低压注塑材料，低压注塑过程采用步进顶针铝模，将用于低压注塑的材料按孔逐步对齐，材料为聚酰胺低压注塑粒子，经料筒加热到220～250℃后以2～8bar的压力注入模腔，注塑完成后移出模具即可。
9.如权利要求6所述的塑封温度传感器的制备方法，其特征在于，对于平面感温扩展型塑封温度传感器，所述引线组件为金属化陶瓷、镀镍钢丝和邦定金属丝时，塑封温度传感器制备过程如下：先将陶瓷金属化，形成金属化陶瓷，再将热敏芯片其中一面与金属化表面焊接，接着将陶瓷金属化平面与镀镍钢丝焊接，完成后将热敏芯片的另一面通过邦定金属丝与陶瓷的金属化表面邦定，最后将邦定好的传感器零件放到低压注塑模中进行低压注塑；其中，低压注塑的材料采用高温改性低压注塑材料，低压注塑过程采用步进顶针铝模，将用于低压注塑的材料按孔逐步对齐，材料为高温改性低压注塑粒子，经料筒加热到220～250℃后以2～8bar的压力注入模腔，注塑完成后移出模具即可。
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