CN116929587A - 热导式传感器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种热导式传感器,包括热敏元件,热敏元件包括检测部和至少一对电极,检测部与至少一对电极电连接,电极包括用于与引出部电连接的连接部,连接部的导热系数小于71.6W/m·K。本申请的热导式传感器中连接部的导热系数小,热敏元件和引出部之间传递的热量少,因此,本申请的热导式传感器具有较高的检测精度。
Description
技术领域
本申请涉及测量技术领域,具体涉及一种热导式传感器。
背景技术
热敏材料的电阻随着温度的升高而增加或减小。热导式传感器利用热敏材料的这一特性实现参数测量或物质检测。相关技术中,需要对热导式传感器进行改进,以提高其检测精确度。
发明内容
为解决上述技术问题,本申请提供一种检测精度高的热导式传感器。
本申请提供一种热导式传感器,包括热敏元件,所述热敏元件包括检测部和至少一对电极,所述检测部与所述至少一对电极电连接,所述电极包括用于与所述引出部电连接的连接部,所述连接部的导热系数小于71.6W/m·K。
本申请的热导式传感器中,电极包括用于与引出部电连接的连接部,连接部的导热系数小,热敏元件和引出部之间传递的热量少,因此,本申请的热导式传感器具有较高的检测精度。
附图说明
图1为本申请一个实施例提供的热导式传感器的立体图。
图2为本申请一个实施例提供的热敏元件的示意图。
图3为本申请另一个实施例提供的热敏元件的示意图。
图4为本申请一个实施例提供的引出部与电极固定连接位置的示意图。
图5为本申请另一个实施例提供的引出部与电极固定连接位置的示意图。
图6为本申请又一个实施例提供的引出部与电极固定连接位置的示意图。
图7为本申请一个实施例提供的引出部与导电端子固定连接处的示意图。
图8为本申请一个实施例提供的导电端子的示意图。
图9为本申请一个实施例提供的热导式传感器容纳于壳体的立体图。
图10为本申请另一个实施例提供的引出部与导电端子固定连接处的示意图。
图11为本申请又一个实施例提供的引出部与导电端子固定连接处的示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本申请的技术方案,下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
热敏材料具有对温度敏感的特性。热导式传感器利用热敏材料将环境温度、气体浓度等信息转换成电信号,从而实现参数测量或物质检测。例如,当环境温度、气体浓度等的变化导致热敏材料的温度发生变化时,热敏材料的电阻也随之发生变化,将电阻值进行转换即可得到所需要测量的参数值,例如环境温度、气体浓度等。
热导式传感器包括热敏元件、引出部和导电端子,热敏元件通过引出部与导电端子连接,并通过导电端子连接至检测电路中。热敏元件包括检测部和电极,检测部通过电极与引出部电连接。检测部的物理性能(例如电阻)随温度的变化而变化。在理想状态下,检测部温度的变化仅与所需要检测的环境温度或气体浓度等相关联,这样电信号能够与待测参数精确对应。但是,实际上在检测部通过电极与引出部连接之后,检测部与引出部之间会发生热量传递,检测部的热量可以通过电极传导至引出部,引出部的热量也可以通电极传导至检测部。检测部和引出部之间的热量传递对检测部的温度产生干扰,影响检测精度。例如,检测电路中发热电线的热量通过导电端子传导至引出部,再通过电极从引出部传导至检测部,使检测部的温度升高,导致检测结果发生偏差。
电极包括用于与引出部电连接的连接部。相关技术以整个电极为连接部,或者以多层电极结构中的某个电极层作为连接部,并从导电性的角度出发,选择电阻率较小的金、银、铜、钯、铂等贵金属作为连接部的主要成分。但是,这些金属的导热系数较大。其中,金的导热系数为317W/m·K,银的导热系数为429W/m·K,铜的导热系数为401W/m·K,钯的导热系数为71.8W/m·K,铂的导热系数为71.6W/m·K。在检测过程中,检测部和引出部之间容易通过连接部发生热量传递。而对于热导式传感器而言,引出部与检测部之间的热量传递对检测精度的影响要远远大于电极导电性能对检测精度的影响。因此,在热导式传感器中,相对于连接部的导电性,更需要关注的是连接部的导热性。
本申请的第一方面提供一种热导式传感器,包括热敏元件和至少一对引出部,热敏元件包括检测部和至少一对电极,检测部与至少一对电极电连接,电极包括用于与引出部电连接的连接部,连接部的导热系数小于71.6W/m·K。本申请的热导式传感器中,电极包括用于与引出部电连接的连接部,连接部的导热系数小,热敏元件和引出部之间传递的热量少,因此,本申请的热导式传感器具有较高的检测精度。
在一些实施方式中,电极具有用于与引出部连接的连接处,连接部是连接处;或者,连接部是包括连接处在内的区域;或者,连接部是包括连接处在内的层。当电极与引出部点连接时,连接处指的是该连接点;当电极与引出部线连接或面连接时,连接处指的是该连接线或连接面。连接部可以指该连接处,也可以指包括该连接处在内的区域或层,也即连接部的范围可以大于连接处。连接处是连接部的一部分,连接部将连接处包括在内。连接部的导热系数指的是连接部整体的导热系数。在本申请导热系数范围内,导热系数越小,越有利于引出部与电极之间的隔热。
在一些实施方式中,例如图1所示,热导式传感器100包括热敏元件1,一对引出部2a、2b,以及一对导电端子3a、3b,热敏元件1与引出部2a、2b电连接,引出部2a、2b分别与导电端子3a、3b电连接。热敏元件1包括检测部11和一对电极12a、12b,检测部11分别与电极12a、12b电连接,例如图2或图3所示。
在一些实施方式中,例如图2所示,检测部11包括绝缘基板4和覆设于所述绝缘基板4表面的热敏材料层5,电极12a、12b覆设于绝缘基板4表面,并且分别与热敏材料层5的两侧电连接。电极12a、12b具有多层结构。电极12a、12b分别包括用于与引出部2a、2b电连接的接合层12a-1、12b-1。以电极12a与引出部2a的连接为例,当接合层12a-1与引出部2a之间点连接时,连接部可以指接合层12a-1上与引出部2a连接的点,或者接合层12a-1上包括连接点在内的面/区域,或者整个接合层12a-1。当接合层12a-1与引出部2a之间线连接或面连接时,连接部可以指接合层12a-1上与引出部连接的线或面,或者接合层12a-1上包括连接线或连接面在内的面/区域,或者整个接合层12a-1。
在另一些实施方式中,例如图3所示,检测部11包括热敏电阻基板6,电极12a包括位于热敏电阻基板6内的内部电极121a以及覆设在热敏电阻基板6外表面的外部电极122a,电极12b包括位于热敏电阻基板6内的内部电极121b以及覆设在热敏电阻基板6外表面的外部电极122b。外部电极122a、122b分别与引出部2a、2b电连接。外部电极122a、122b可以具有单层结构,或者两层以上的结构。在外部电极122a、122b具有单层结构的情况下,以外部电极122a与引出部2a的连接为例,当外部电极122a与引出部2a点连接时,连接部可以指外部电极122a上用于与引出部2a连接的点,或者外部电极122a上包括连接点在内的面/区域,或者整个外部电极122a。在外部电极122a、122b具有两层或多层结构的情况下,外部电极122a、122b分别包括用于与引出部2a、2b连接的接合层122a-1、122b-1。以外部电极122a为例,连接部可以指接合层122a-1上的点、线或面,或者可以指整个接合层122a-1。
在实际应用中,对于小尺寸的热敏元件,由于其电极的尺寸也较小。为了简化工艺,可以将整个电极或电极的某一层结构作为连接部,并用导热系数小的材料形成该连接部。以图2所示的结构为例,以导热系数小的材料形成整个接合层12a-1、12b-1,整个接合层12a-1、12b-1作为为连接部。以图3所示的结构为例,以导热系数小的材料形成整个外部电极122a、122b或整个接合层122a-1、122b-1,整个外部电极122a、122b或整个接合层122a-1、122b-1作为连接部。
在一些实施方式中,连接部的电阻率小于或等于0.126μΩ·m。引出部的电阻率越小,导电性越好。采用导电性好的引出部有利于提高连接部与引出部之间的电连接性能,提高传感器的检测精度。
在一些实施方式中,连接部与引出部固定连接,连接部的熔点小于960℃。可以采用焊接的方式对连接部和引出部进行固定连接。以激光焊为例,激光将连接部加热至熔融或半熔融状态,引出部与熔融或半熔融的连接部接触,连接部凝固后与引出部连接在一起。相关技术中,连接部的主要成分为金、银、铜、钯、铂等贵金属,这些贵金属的熔点较高。其中,金的熔点为1063℃、银的熔点为961℃、铜的熔点为1083℃、钯的熔点为1555℃、铂的熔点为1772℃。熔点高的连接部的焊接所需能量高、能耗大,而且高能量的焊接容易造成热敏元件其他部位(例如检测部)的损伤。本申请选用熔点低的连接部,能够减少焊接能耗,以及减少焊接对检测部造成的损伤。
在一些实施方式中,连接部的熔点大于热导式传感器的使用温度。从减少焊接损伤、降低焊接能耗的角度而言,连接部的熔点越低越好,但是从焊接牢固度的角度而言,连接部需要在热导式传感器的使用温度下处于固态,才能实现连接部与引出部的牢固接合。例如,对于在常温下使用的热导式传感器,连接部需要在常温下处于固态,如此才能够与引出部牢固接合。也就是说,本申请选择熔点大于热导式传感器的使用温度、小于960℃的金属或合金作为连接部。热导式传感器的使用温度例如可以是零下(例如-5℃、-10℃)、18℃、20℃、25℃、50℃等,本申请对此不作限制。
在一些实施方式中,连接部的材料是锡或锡合金。
锡的导热系数为67W/m·K,熔点为232℃,25℃下的电阻率为0.126μΩ·m。虽然锡的电阻率较金、银、铜等贵金属大,但是锡的导热系数远远小于金、银、铜等贵金属。以锡或锡合金作为连接部,其相比于金、银、铜等贵金属较大的电阻率对检测精确度造成的负面影响,完全可以被导热系数小给检测精确度带来的正面影响所抵消,从而提高热导式传感器的检测灵敏度和检测精度。也就是说,锡或锡合金的电阻率相较于金、银、铜等贵金属更大,由此可能降低传感器的检测精度;但是,锡或锡合金的导热系数相较于金、银、铜等贵金属要小,由此能够提高传感器的检测精度,而对于热导式传感器而言,锡或锡合金导热系数小对检测精度的提高要大于其电阻率大对检测精度的降低,因而总体来说,以锡或锡合金作为连接部的主要成分能够提高传感器的检测精度。
此外,由于锡和锡合金的熔点较低,因此可以以较低能量的焊接实现其与引出部的电连接,减少焊接过程对检测部的损伤。而且相对于贵金属,锡或锡合金作为连接部还能降低传感器的制造成本。
在一些实施方式中,锡合金是锡铅合金、锡铋合金、锡铋银合金、锡镉合金或锡铟合金。其中,锡铅合金例如可以是Pb92.5Sn5Ag2.5、SnBi58、SnBi35Ag1。不同的锡合金具有各自的导热系数、熔点和电阻率,可以在满足前述导热系数和熔点要求的前提下,根据检测需要选择不同的锡合金。例如,可以选自导热系数小、电阻率小、熔点低的金属与锡形成合金,从而使该合金的导热系数在本申请所限定的范围内,并且使电阻率和熔点中的至少一者也在本申请所限定的范围内。
在一些实施方式中,连接部可以通过电镀、湿法刻蚀、干法刻蚀、电性胶粘、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等方式直接覆设在图2所示的绝缘基板4,或图3所示的热敏电阻基板上,或者用电性胶粘剂将制造的电极薄膜粘贴在绝缘基板4或热敏电阻基板上。
电极和引出部之间的连接可以采用焊接的方式。在焊接过程中,焊接带来的冲击力不仅作用于电极,同时也作用于热敏元件的其他部位。例如图2所示,电极12a、12b覆设于绝缘基板4上,焊接冲击力同时也作用于绝缘基板4;或者,例如图3所示,外部电极122a、122b覆设于热敏电阻基板6外表面,焊接冲击力同时也作用于热敏电阻基板6。在一些实施方式中,焊接的位置选择在电极中央,而电极中央又相对靠近热敏元件的中心,如图4所示,引出部3a、3b在电极12a、12b上的焊点分别为A和B,焊点A位于电极12a的中央,焊点B位于电极12b的中央。这种设置使得很大一部分冲击力能量被绝缘基板和热敏电阻基板吸收,容易造成绝缘基板和热敏电阻基板的损坏,影响传感器的检测性能,导致高次品率。
本申请的第二方面对电极和引出部之间的连接位置进行改进,以减少焊接冲击力造成的热敏元件损坏。
在一些实施方式中,电极与引出部在连接处固定连接,连接处位于热敏元件的外缘。可以采用焊接的方式对电极和引出部进行固定连接。当电极与引出部进行焊接时,焊接对连接处的冲击最大,并且冲击力从连接处向外辐射,热敏元件上距离连接处越远的位置,受到的冲击力越小。本申请将连接处设置在热敏元件的外缘,能够减少热敏元件的受力,从而减少热敏元件的损坏。此外,电极与引出部的连接处位于热敏元件的外缘,也意味着至少部分电极位于热敏元件的外缘。
在一些实施方式中,例如图2和图5所示,检测部11包括绝缘基板4和覆设于所述绝缘基板4表面的热敏材料层5,电极12a、12b覆设于绝缘基板4表面,引出部3a与电极12a的连接处A’以及引出部3b与电极12b的连接处B’均位于绝缘基板4的外缘。在另一些实施方式中,例如图3和图6所示,检测部11包括热敏电阻基板6,电极12a包括覆设在热敏电阻基板6外表面的外部电极122a,电极12b包括覆设在热敏电阻基板6外表面的外部电极122b,引出部3a与外部电极122a的连接处A”以及引出部3b与电极122b的连接处B”均位于热敏电阻基板6的外缘。
出于方便焊接和加快制造的目的,通常先将长引出部置于电极上、与电极上拟焊接的点对位,在引出部牢固焊接在电极上之后再将引出部剪断。但是,在焊接过程中有时会出现引出部烧断或其他原因导致的未能将引出部与电极牢固焊接的情况,此时需要对引出部进行移动,在热敏元件外缘再次对未受损坏的引出部与电极进行焊接。例如图5所示,热敏元件具有外缘L1和外缘L2,引出部在热敏元件上的投影线段与外缘L1和外缘L2分别具有交点c1和交点c2。当电极与引出部的连接处选择在热敏元件的外缘L1上时,也就是选择交点c1作为引出部和电极的焊接位置,如果在焊接过程中出现引出部烧断或其他未能将引出部与电极牢固焊接的情况,需要将引出部往上移动,使未受损坏的引出部与热敏元件的外缘L1对准,然后再重新进行焊接,如此会延长焊接用时,降低制造效率。
在一些实施方式中,引出部具有用于与导电端子连接的伸出端,引出部在热敏元件上的正投影线段与热敏元件的外缘具有至少两个交点,至少两个交点包括第一交点和第二交点,第二交点相对第一交点远离伸出端,连接处位于第二交点上。如图5所示,引出部2a、2b具有用于与导电端子3a、3b连接的伸出端21a、21b。引出部2a在热敏元件上的正投影线段与热敏元件外缘的交点包括第一交点c1和第二交点c2,第二交点c2相对第一交点c1远离伸出端21a。如果选择交点c2作为引出部和电极的连接处,当引出部和电极在c2处的焊接失败时,可以在不移动引出部的情况下,再次对引出部和电极在c1处进行焊接。减少引出部和电极焊接过程中,移动引出部并使引出部与电极对位的步骤,缩短焊接用时,提高焊接效率。
在一些实施方式中,一对引出部在热敏元件上的正投影线段平行。如此便于引出部与电极的连接,以及传感器的小型化。
除了热敏元件和至少一对引出部之外,传感器还包括至少一对导电端子,导电端子与引出部电连接。导电端子不仅用于将热敏元件和引出部连接至检测电路中,实现热敏元件电信号的传输,还对引出部起到固持作用,使引出部能够支撑热敏元件。相关技术在对引出部和导电端子进行连接时采用点焊的方式,在引出部和导电端子的连接处形成焊点。
引出部和导电端子的焊点处接触电阻大,影响传感器的检测精度,而且引出部和导电端子只通过一个焊点难以实现牢固连接,极易在传感器使用过程中发生脱离,造成传感器失效。此外,通过点焊的方式进行连接,存在定位难、加工困难等问题。为此,本申请对引出部和导电端子的连接方式进行改进。
本申请的第三方面提供一种传感器,包括检测元件、至少一对引出部和至少一对导电端子,检测元件与引出部电连接,引出部与导电端子电连接,并且引出部与导电端子固定连接,引出部与导电端子的固定连接处呈线状或面状。本申请将传感器中引出部与导电端子的固定连接处设置为线状或面状,相对于相关技术能够增加引出部和导电端子的连接面积,增加引出部和导电端子之间的连接强度,使传感器更加可靠耐用。
引出部与导电端子之间固定连接处的形状的判断,可以将引出部与导电端子分离,如果引出部与导电端子分离后在引出部或导电端子上留下线状的连接痕迹,则说明引出部与导电端子的固定连接处呈线状;如果引出部与导电端子分离后在引出部或导电端子上留下面状的连接痕迹,则说明引出部与导电端子的固定连接处呈面状。
在本申请中,线状可以指直线或曲线,也可以指实线或虚线。虚线例如可以是由两个以上的连接点形成。在一些实施方式中,线状连接处的数量可以大于等于1。当线状连接处的数量大于1时,连接处可以呈状。在一些实施方式中,面状可以指规则面或不规则面形状,可以是平面或曲面。规则面例如可以是圆面、长方形面、正方形面、三角形面、椭圆面、圆柱曲面、球面等。两条直线相交形成一个面,因此面状连接处还可以指将多个连接点所形成的一条、两条或多条直线(实线或虚线)包括在内的面。例如,引出部和导电端子的由多个分散的焊点连接,面状连接处指的是将多个分散的焊点包括在内的面。在本申请中,只要引出部和导电端子的连接处为两个以上连接点,该两个以上连接点可以形成一条线,无论该条线是直线或虚线、直线或曲线,则该连接处为线状连接处;或者,该两个以上连接点形成两条以上的线,该两条以上的线可以形成平面或曲面,则该连接处为面状连接处。
例如图1和图7所示,传感器100包括热敏元件1,一对引出部2a、2b以及一对导电端子3a、3b,热敏元件1与引出部2a、2b电连接,引出部2a、2b分别与导电端子3a、3b电连接,并且引出部2a、2b分别与导电端子3a、3b固定连接。引出部2a与导电端子3a的固定连接处7a呈线状,引出部2b与导电端子3b的固定连接处7b呈线状。
对引出部和导电端子进行固定连接时,可以采用如下方法:使引出部和导电端子接触,并对引出部和导电端子的接触处加热,使引出部或导电端子在接触处熔融,待熔融处凝固后,引出部和导电端子之间便形成固定连接。因此,引出部与导电端子之间的固定连接处的形状与引出部的形状、导电端子的形状以及引出部与导电端子之间接触处的形状有关。若连接之前、引出部与导电端子形成面接触,则二者之间的固定连接处可以呈面状;若连接之前、引出部与导电端子形成线接触,则二者之间的固定连接处可以呈线状。在另一些情况下,引出部和导电端子在连接之前形成线接触,在使引出部或导电端子熔融的过程中,对引出部和导电端子施加压力,使二者之间的线接触变成面接触,并由此使二者的固定连接处呈面状。
从导电性能以及制造工艺的角度出发,传感器中的引出部和导电端子通常具有规则的形状。在一些实施方式中,引出部为片状,导电端子为柱状;或者,引出部和导电端子均为柱状;或者,引出部和导电端子均为片状。所述柱状可以是圆柱状、椭圆柱、三棱柱状、四棱柱状、六棱柱状或其他多棱柱状。如此,引出部和导电端子之间可以形成线接触或面接触,进而使其二者之间的固定连接处呈线状或面状。例如图7所示,当引出部2a、2b为片状、导电端子3a、3b为圆柱状时,引出部2a与导电端子3a之间线接触,引出部2a与导电端子3a的固定连接处7a呈线状。同样地,引出部2b与导电端子3b的固定连接处7b也呈线状。
在一些实施方式中,导电端子具有第一段和第二段,第一段用于与引出部固定连接,第二段相对第一段远离引出部,第一段在平行于导电端子长度方向的平面上的正投影面积大于第二段在平行于导电端子长度方向的平面上的正投影面积。例如图8所示,导电端子3a在初始状态下为圆柱状,在对导电端子3a和引出部2a进行固定连接之前,对导电端子3a的一端压扁,如此,导电端子3a具有第一段3a-1和第二段3a-2。其中第一段3a-1呈扁平状,第二段3a-2仍呈圆柱状。第一段3a-1用于与引出部2a固定连接,第二段3a-2相对第一段3a-1远离引出部2a。提供一个虚拟的平面X,平面X与导电端子的长度方向平行,第一段3a-1在平面X上的正投影面积,大于第二段3a-2在平面X上的正投影面积。如此,导电端子3a仅在第一段3a-1产生形变、以使其与引出部2a的固定连接处呈面状,而且该面状连接处具有较大的面积,以保证二者之间的高连接强度。
在一些实施方式中,引出部与导电端子的固定连接处包括第一连接点和第二连接点,第一连接点与第二连接点的连线与导电端子长度方向的夹角小于90°。
当引出部与导电端子之间的固定连接处呈线状时,引出部与导电端子的固定连接处可以是第一连接点与第二连接点之间的连线。例如图7所示,线状连接处7a具有第一连接点7a-1和第二连接点7a-2,第一连接点7a-1是固定连接处与检测元件1之间距离最近的点,第二连接点7a-2是固定连接处与检测元件1之间距离最远的点。与检测元件1之间距离指的是与检测元件1中心之间的距离。第一连接点7a-1与第二连接点7a-2之间的连线与导电端子长度方向(Z方向)的夹角为0°,即第一连接点7a-1与第二连接点7a-2之间的连线与导电端子长度方向平行。
在一些情况下,导电端子3a、3b对引出部2a、2b起固持作用,如图9所示,热敏元件1、引出部2a、2b以及导电端子3a、3b的一部分容纳在壳体8中,并且引出部2a、2b支撑热敏元件1在检测过程中保持竖立状态。在热敏元件1的重力作用下,引出部2a与导电端子3a之间、引出部2b与导电端子3b之间可能发生分离。以引出部2a与导电端子3a之间的连接为例,由于第一连接点7a-1相对于第二连接点7a-2靠近热敏元件1,第一连接点7a-1受力最大,因而引出部2a与导电端子3a之间的分离从第一连接点7a-1开始。
相关技术仅在第一连接点7a-1处对引出部2a和导电端子3a进行点焊。一旦引出部2a和导电端子3a在第一连接点7a-1处分离,引出部2a和导电端子3a之间的电连接便断开,进而导致传感器失效。本申请除了在第一连接点7a-1对引出部2a和导电端子3a进行连接,还在第一连接点7a-1和第二连接点7a-2之间对引出部2a和导电端子3a进行连接,即使引出部2a和导电端子3a在第一连接点7a-1发生分离,还能保持引出部2a与导电端子3a之间的电连接。而且本申请的这种连接方式,使引出部2a和导电端子3a之间的分离力在整个线状连接处7a分散,因而相对于相关技术而言,本申请的引出部2a和导电端子3a也更不容易在第一连接点7a-1发生分离。
在引出部与导电端子形成线状连接处的另一些实施方式中,第一连接点与第二连接点的连线与导电端子长度方向的夹角也可以呈其他角度的锐角,例如5°、15°、30°、45°、60°、75°等。也就是说,假设第一连接点与第二连接点之间连线的长度为a,该连线与导电端子长度方向的夹角为α,本申请中第一连接点7a-1与第二连接点7a-2之间的连线在导电端子长度方向(Z方向)上的投影线长度∣a·cosα∣大于零,如图10所示。如此,本申请引出部与导电端子之间的线连接,能够增加连接强度,对第一连接点所受的分离力进行分散,使引出部和导电端子之间的连接更加稳固。
当引出部与导电端子之间的固定连接处为面状时,例如图11所示,面状连接处7a’是将第一连接点7a-1与第二连接点7a-2之间的连线包括在内的区域。面状连接处可以看作是多个线状连接的组合,因而与线状连接处相比,更能够增加引出部和导电端子的连接强度。
在一些实施方式中,第一连接点与第二连接点之间的连线与导电端子的长度方向平行。当固定连接处为线状时,固定连接处为第一连接点与第二连接点之间的连接线段,该连接线段与导电端子的长度方向平行;当固定连接处为面状时,固定连接处包括第一连接点与第二连接点之间的连接线段,面状连接处包括多条导电端子的长度方向平行的连接线段。如此,连接处对引出部与导电端子的分离具有良好的阻挡效果。
在一些实施方式中,导电端子具有与引出部重叠的重叠段,重叠段在引出部上的正投影覆盖固定连接处在引出部上的正投影。
以垂直于导电端子长度方向的平面对导电端子进行截面,若截面能够同时与导电端子和引出部相截,则导电端子与引出部重叠。重叠段在引出部上的正投影覆盖固定连接处在引出部上的正投影,因此重叠段在引出部上的正投影面接大于或等于固定连接处在引出部上的正投影。
当重叠段在引出部上的正投影面接等于固定连接处在引出部上的正投影时,在导电端子与引出部的整个重叠段对二者进行固定连接;当重叠段在引出部上的正投影面接大于固定连接处在引出部上的正投影时,选择导电端子与引出部之间重叠段的一部分进行固定连接。例如图1所示,对导电端子3a的重叠段上选择一部分与引出部2a进行焊接。
在一些实施方式中,一对引出部包括第一引出部和第二引出部,一对导电端子包括第一导电端子和第二导电端子,第一引出部与第一导电端子具有第一固定连接处,第二引出部与第二导电端子具有第二固定连接处,第一固定连接处和第二固定连接处位于同一平面内。如此,方便引出部与导电端子的连接。例如,可以对一对引出部和一对导电端子进行压焊时,压焊时将第一引出部与第一导电端子在拟连接处堆叠,将第二引出部与第二导电端子在拟连接处堆叠,用一个压焊面同时对两个拟连接处进行压焊,实现一次压焊完成一对引出部与一对导电端子的连接。第一固定连接处与第二固定连接处位于同一平面,具体地,第一固定连接处和第二固定连接处可以均为线状;或者,第一固定连接处和第二固定连接处均为面状,第一固定连接处和第二固定连接处在同一平面内;或者,第一固定连接处为线状,第二固定连接处为面状,第一固定连接处在第二固定连接处所在平面内。
在一些实施方式中,第一固定连接处和第二固定连接处均为线状,并且第一固定连接处和第二固定连接处平行,如图9所示。
本申请的第四方面还提供传感器的制造方法,以使引出部和导电端子之间形成固定连接,并且引出部和导电端子之间的连接呈线状或者面状。
一种传感器的制造方法,包括以下步骤:
S11、提供引出部和导电端子;
S12、使引出部与导电端子之间保持线接触或面接触,对引出部和导电端子中的至少一者提供能量,使引出部和导电端子中的至少一者的至少部分在线接触处或面接触处熔融或半熔融;
S13、使熔融处或半熔融处凝固,在引线和导电端子之间形成呈线状或面状的固定连接处。
本申请使引出部和导电端子中的至少一者的至少部分在线接触处或面接触处熔融或半熔融,并且熔融处或半熔融处呈线状或面状,从而在引出部和导电端子之间形成线状或面状的固定连接处,使引出部和导电端子之间具有高连接强度,由此制造出可靠耐用的传感器。
在一些实施方式中,通过激光、电极、超声波、摩擦或电子束的方式对引出部和导电端子中的至少一者提供能量。也就是说,可以通过激光焊、电阻焊、超声波焊、摩擦焊或电子束焊的方式对引出部与导电端子进行连接。可以利用激光、电阻热、电子束等提供能量,也即通过激光焊、电阻焊、电子束焊对引出部和导电端子进行连接;也可以使引出部与导电端子接触后,使引出部与导电端子在接触处相互摩擦产生热量,并通过加压的方式使二者表面熔合,也即通过超声波焊或摩擦焊对引出部和导电端子进行连接。无论使用什么方式,只要连接前引出部与导电端子能够形成线接触或面接处,并且最终使固定连接处呈线状或面状即可。
在一些实施方式中,步骤S12还包括:对引出部和导电端子分别施加相向的压力。施加压力的过程可以在使引出部和导电端子中的至少一者的至少部分熔融或半熔融之前就开始,也可以在使引出部和导电端子中的至少一者的至少部分熔融或半熔融的过程中开始。
引出部和导电端子之间电连接是为了实现检测元件电信号的传输,因而需要关注引出部与导电端子的接触电阻。接触电阻不仅和引出部和导电端子的接触面积相关,还和接触压力相关。本申请对引出部和导电端子分别施加相向的压力,将引出部和导电端子压紧,从而提供接触压力。一定的接触压力能够使引出部和导电端子之间产生塑性变形,增大接触面积,使收缩电阻和膜电阻减小,从而降低接触电阻。
在一些实施方式中,引出部为片状,引出部的厚度为20~50μm,导电端子的直径为2~10mm,在步骤S12对引出部和导电端子分别施加相向的压力,所述压力大于2个大气压。如此,能够显著降低引出部和导电端子的接触电阻,并增大引出部与导电端子的连接强度。
在一些实施方式中,当导电端子为柱状时,步骤S11还可以包括:沿垂直于导电端子长度方向的对导电端子施加压力,使导电端子产生形变。也就是说,在引出部和导电端子接触之前,将导电端子压扁。例如,当提供的导电端子为圆柱状、引出部为片状时,圆柱状导电端子与片状引出部只能形成线接触。压扁后的导电端子为椭圆柱状或片状,能够与引出部形成面接触,从而增加导电端子与引出部的接触面积。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种热导式传感器,包括热敏元件和至少一对引出部,所述热敏元件包括检测部和至少一对电极,所述检测部与所述至少一对电极电连接,其特征在于:所述电极包括用于与所述引出部电连接的连接部,所述连接部的导热系数小于71.6W/m·K。
2.根据权利要求1所述的热导式传感器,其特征在于:所述连接部的电阻率小于或等于0.126μΩ·m。
3.根据权利要求1所述的热导式传感器,其特征在于:所述连接部与所述引出部固定连接,所述连接部的熔点小于960℃,并且所述连接部的熔点大于热导式传感器的使用温度。
4.根据权利要求1所述的热导式传感器,其特征在于:所述连接部的材料是锡或锡合金。
5.根据权利要求4所述的热导式传感器,其特征在于:所述锡合金是锡铅合金、锡铋合金、锡铋银合金、锡镉合金或锡铟合金。
6.根据权利要求1所述的热导式传感器,其特征在于:所述电极具有用于与所述引出部连接的连接处,所述连接部是所述连接处;或者,所述连接部是包括所述连接处在内的区域;或者,所述连接部是包括所述连接处在内的层。
7.根据权利要求6所述的热导式传感器,其特征在于:所述电极与所述引出部在连接处固定连接,所述连接处位于热敏元件的外缘。
8.根据权利要求7所述的热导式传感器,其特征在于:所述检测部包括绝缘基板和覆设于所述绝缘基板表面的热敏材料层,所述电极覆设于所述绝缘基板表面,所述连接处位于所述绝缘基板的外缘;或者,
所述检测部是热敏电阻基板,所述电极包括覆设在所述热敏电阻基板外表面的外部电极,所述连接处位于所述热敏电阻基板的外缘。
9.根据权利要求7所述的热导式传感器,其特征在于:所述引出部具有用于与导电端子连接的伸出端,所述引出部在所述热敏元件上的正投影线段与所述热敏元件的外缘具有至少两个交点,所述至少两个交点包括第一交点和第二交点,所述第二交点相对所述第一交点远离所述伸出端,所述连接处位于第二交点上。
10.根据权利要求9所述的热导式传感器,其特征在于:所述至少一对引出部在所述热敏元件上的正投影线段平行。
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