CN217304167U - 一种高灵敏高导热响应快叉杆式温度传感器封装结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供有一种高灵敏高导热响应快叉杆式温度传感器封装结构，包括，框架组件，所述框架组件包括框架主体，且框架主体的顶部开设有音叉式缺口槽，所述框架主体的前后侧顶部均开设与音叉式缺口槽连通的导线沟槽，所述框架主体的底部设置导线管道；电阻芯组件，电阻芯组件包括温感电阻芯，温感电阻芯的底部两侧均设置电阻芯管脚，所述电阻芯管脚的另一端通过焊球设置绝缘导线。本实用新型具有全新的外置叉杆式架构省去了传统外壳，温感电阻芯三面接触被测主体，使结构达到最紧凑，对被测温度主体热场影响降至最小。

Description

一种高灵敏高导热响应快叉杆式温度传感器封装结构

技术领域

本公开涉及但不限于温度传感器封装技术领域，具体说它是一种将温感电阻传感部件(如铂电阻)封装起来，连接上导线并安装于被测温度主体上的过渡性、连接性结构装置。

背景技术

当前，温度传感技术五花八门，应用于众多前沿行业，为世界经济发展提供了强有力的支持。其中电阻式温度传感技术是目前精度较高，应用较广泛的一类技术。温度电阻的封装也是百花齐放，多种多样，如贴片式、螺纹式、尖头针式、压簧式等。其中直管式是应用最广泛的封装结构方式。

直管式封装结构是将温感电阻芯与导线焊接后包裹耐高温胶纸保证绝缘，再塞入细不锈钢管壳内最前端以保证不锈钢管壳最顶端能有效感知被测温度主体的温度。如附图3所示：

这种封装结构的优点是结构简单、安装容易、工序较少、封装成本低、测温效果相对较好，获得了广泛的应用。但在具体应用中也表现出一些缺点与不足：

1、导热性不佳。由于电阻芯与导线焊接部分需要结构保护，传统方法是裹上耐高温胶纸后再套上外壳。由于银、铜、铝等材料强度不够，在温度传感器领域应用非常少，目前主流厂家不得不选择低导热系数的不锈钢，其导热系数约20W/m/K，远远低于银(429W/m/K)、铜(388W/m/K)、铝(230W/m/K)等金属材料一个数量级，即便管壳内填充了导热硅脂(约5W/m/K)也不能使整个管壳导热性能提高，只是比空内壳(空气导热系数0.025W/m/K)好一些。即便换用导热率高的金属，其壳内空间也是低导热空间，难以保证热量传递与温度感知。如果能让温感电阻芯直接贴近被测主体就最理想了；

2、热响应慢。由于外壳和壳内的导热硅脂导热系数低，温感电阻芯感知被测温度主体的时间就长，动态热响应就慢，温控波动就会增大，严重影响系统动态响应性能，这是温控系统最不希望看到的。

3、占用空间大，干扰被测温度主体的热场原本形态。由于直管传感器要插入被测主体内部，势必或多或少影响了被测温度主体内部的热场分布，如果其导热系数与主体相差过大，就会严重影响本来的热场结构样貌，甚至影响主体正常工作。由于管壳无法比电阻芯更小，例如虽然电阻芯只有2x2.5x0.8mm大小，但管壳外径不得不达到Φ3mm大小，无法再小；

4、受管内电阻芯方位影响温度采样结果有很大差异。同样直管式温度传感器，由于内部电阻芯位置不固定，有的偏靠一边管壁、有的各边都不靠、有的未能安装到管子的顶端……这些都是由于直管狭长，安装困难，难达深处造成的。当直管式传感器一面贴在主体外围时所采集到的温度就会有很大差异，增大了传感器系统误差；

5、生产安装一致性不好。目前直管式封装的生产有一困难之处，就是将电阻芯塞到细管的最顶端有难度，不能保证所有电阻芯都能紧贴管子前端管壁，这就造成实际测量时的误差。使测量精度一致性大大降低；

6、直管式封装末端压线固定方式容易造成松动。直管式封装的末端固定导线的方式是钳压式，通过专用压线钳挤压管子末端来收紧管口固定导线。在实际使用中，用户拉拽导线多次之后就会引起夹口松动，进而引起内部电阻芯移位造成测量误差。

因此，市场急需导热性能高、结构体积更紧凑、响应更快的封装结构。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请旨在提供一种高灵敏高导热响应快叉杆式温度传感器封装结构。

第一方面，一种高灵敏高导热响应快叉杆式温度传感器封装结构，包括，

框架组件，所述框架组件包括框架主体，且框架主体的顶部开设有音叉式缺口槽，所述框架主体的前后侧顶部均开设与音叉式缺口槽连通的导线沟槽，所述框架主体的底部设置导线管道；

电阻芯组件，电阻芯组件包括温感电阻芯，所述温感电阻芯的底部两侧均设置电阻芯管脚，所述电阻芯管脚的另一端通过焊球连接绝缘导线。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述框架主体的圆柱外径为温感电阻芯的最大尺寸，所述框架主体为开放式架构。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述框架主体的外壁且处于导线沟槽下方的位置设置有焊点窗口。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述音叉式缺口槽和焊点窗口间有开沟槽来安放电阻芯管脚。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述框架组件为高导热且绝缘的框架组件。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述绝缘导线从导线管道底部向下延伸出至导线管道的外侧。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述导线管道的管壁一侧开设有小孔。

综上所述，本申请公开有一种高灵敏高导热响应快叉杆式温度传感器封装结构。

本技术方案的有益效果具有以下几点：

1.全新的外置叉杆式架构省去了传统外壳，温感电阻芯三面接触被测主体，使结构达到最紧凑，对被测温度主体热场影响降至最小；

2.叉杆头部音叉样式槽口用于电阻芯的安放，X、Y、Z三个方向都有限位，安装结构非常稳定、可靠，电阻芯及二只管脚就似骑在孔槽上，能始终端正地坐落在正中央，不易歪斜。相较于传统直管式头部电阻芯深浅、方位有随机差异的问题而影响测温精度与响应速度差异的劣势，叉杆式结构有了极大的进步；

3.开放式结构除电阻芯三个侧面直接接触被测主体外，其余三个面又接触的是高导热系数材料，测温动态响应极大加快；

4.焊点窗口解决了电阻芯与导线焊接后的安装难题，使得新框架能使用导热系数更高的材料，使传感器整体测温灵敏度大大提高；

5.与直管壳式传感器中空结构不同的是，框架是从实心圆柱中“挖去”功能空间来安装电阻芯、焊点与导线，主体大部分都是高导热材料，中间的间隙很少，从而让管柱本身也是高导热体，更好地与被测主体实现热融合；

6.下半部分的导线穿导线管道结构使新结构与传统管壳结构兼容，外观上可以看作是更微小型号的传感器；

7.下部管道末端有开小孔用于注入耐高温胶水用于固定导线，阻隔拉拽应力，也不需要管尾夹线。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请一种高灵敏高导热响应快叉杆式温度传感器封装结构中框架组件立体图；

图2是本申请一种高灵敏高导热响应快叉杆式温度传感器封装结构中电阻芯组件立体图。

图3是现有技术封装结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

请参考图1-3，一种高灵敏高导热响应快叉杆式温度传感器封装结构，包括，

用于封装电阻芯组件2的框架组件1，框架组件1包括呈圆柱形的框架主体11，该框架主体11为实心其顶部切开音叉式缺口槽12，与温感电阻芯21大小一致，外形凹凸匹配。温感电阻芯21可直接嵌在音叉式缺口槽12中，框架主体11的前后侧顶部均开设对电阻芯管脚22配合的导线沟槽13，电阻芯管脚22就似骑在孔槽上，能始终端正地坐落在正中央，不易歪斜，该导线沟槽13与音叉式缺口槽12连通，框架主体11的底部设置导线管道15；

电阻芯组件2，电阻芯组件2包括本领域中应用广泛的温感电阻芯21，温感电阻芯21的底部两侧均设置电阻芯管脚22，电阻芯管脚22的另一端通过焊球23连接绝缘导线24，电阻芯组件2属于现有技术，其中温感电阻芯21、电阻芯管脚22、焊球23和绝缘导线24均属于其中的常规结构，在此不另做详述。

请参考图1-2所示的，为了方便好的方便温感电阻芯21与框架组件1配合使用，框架主体11的圆柱外径就是温感电阻芯21的最大尺寸，直接贴近被测温度主体，达到空间利用率的极限。对被测温度主体热场的影响降到最低，框架主体11为开放式架构，使温感电阻芯21三面外露，省去管壳式架构的管壳，从而直接接触被测主体，实现最快温度感知，另外，此框架主体11可直接减小传感器封装尺寸，极大减少热场干扰；

请参考图1-2所示的，框架主体11的外壁且处于导线沟槽13下方的位置设置有焊点窗口14，使得焊接点置于焊点窗口14中。温感电阻芯21的电阻芯管脚22与引出导线焊接好后安置于焊点窗口14中，简化了结构，更方便安装，焊点窗口14解决了温感电阻芯21与绝缘导线2424焊接后的安装难题，使得新框架能使用导热系数更高的材料，使传感器整体测温灵敏度大大提高。

请参考图1-2所示的，音叉式缺口槽12和焊点窗口14间有开沟槽来安放电阻芯管脚。

实施例2

请参考图1-2所示的：为了将导热性能提高一个数量级，框架组件1可采用但不限于氧化铝合金或氮化铝陶瓷这些高导热系数且绝缘的材料；

请参考图1-2所示的：绝缘导线24从导线管道15底部向下延伸出至导线管道15的外侧，焊好的导线穿入下半段的导线管道15中，再从导线管道15尾部引出，与传统出线方式相同，保持最大兼容性。

图中未示出，导线管道15的管壁一侧开设有小孔，用于注入耐高温胶，来固定管内的导线，提升抗拉性能。

其余结构与本实施例1相同

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种高灵敏高导热响应快叉杆式温度传感器封装结构，其特征在于：包括，

框架组件(1)，所述框架组件(1)包括框架主体(11)，且框架主体(11)的顶部开设有音叉式缺口槽(12)，所述框架主体(11)的前后侧顶部均开设与音叉式缺口槽(12)连通的导线沟槽(13)，所述框架主体(11)的底部设置导线管道(15)；

电阻芯组件(2)，电阻芯组件(2)包括温感电阻芯(21)，所述温感电阻芯(21)的底部两侧均设置电阻芯管脚(22)，所述电阻芯管脚(22)的另一端通过焊球(23)连接绝缘导线(24)。

2.根据权利要求1所述的一种高灵敏高导热响应快叉杆式温度传感器封装结构，其特征在于：所述框架主体(11)的圆柱外径为温感电阻芯(21)的最大尺寸，所述框架主体(11)为开放式架构。

3.根据权利要求1所述的一种高灵敏高导热响应快叉杆式温度传感器封装结构，其特征在于：所述框架主体(11)的外壁且处于导线沟槽(13)下方的位置设置有焊点窗口(14)。

4.根据权利要求3所述的一种高灵敏高导热响应快叉杆式温度传感器封装结构，其特征在于：所述音叉式缺口槽(12)和焊点窗口(14)间有开沟槽来安放电阻芯管脚。

5.根据权利要求1所述的一种高灵敏高导热响应快叉杆式温度传感器封装结构，其特征在于：所述框架组件(1)为高导热且绝缘的框架组件(1)。

6.根据权利要求1所述的一种高灵敏高导热响应快叉杆式温度传感器封装结构，其特征在于：所述绝缘导线(24)从导线管道(15)底部向下延伸出至导线管道(15)的外侧。

7.根据权利要求6所述的一种高灵敏高导热响应快叉杆式温度传感器封装结构，其特征在于：所述导线管道(15)的管壁一侧开设有小孔。

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