具有壳体和硅树脂填充物的传感器制造技术

提供了一种传感器（1），其包括传感器元件（2）和电引线（3），由此传感器元件（2）连接到电引线（3）。此外，提供壳体（4），由此壳体（4）具有开口并且传感器元件（2）布置在壳体（4）中，使得电引线（3）突出通过开口。壳体（4）填充有硅树脂（5）并且传感器元件（2）和电引线（3）通过硅树脂（5）固定在壳体中。（5）固定在壳体中。（5）固定在壳体中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有壳体和硅树脂填充物的传感器
[0001]本专利技术涉及一种传感器。此外，本专利技术涉及一种采用该传感器的布置和一种用于组装该传感器的方法。
[0002]传感器现今被用在的大多数电子设备中。仅考虑智能传感器来说，世界范围的销售量已经从2010年中的60亿个传感器增加到2019年中的估计都260亿个。可以预见，随着物联网的增长和对更智能设备的需求，该数量甚至将增加更多。由于在传感器中通常使用生态学上有问题的材料，所以处置也将在将来成为一种挑战。
[0003]现代智能电话通常至少具有内置的接近传感器、亮度传感器、倾斜传感器、旋转传感器、加速度计、GPS传感器、磁传感器和温度计。
[0004]就传感器来说，一方面希望提供传感器的可靠的、可再现的测量，同时使传感器可持续并且不太污染。
[0005]本专利技术的目的是提供一种传感器，其是稳健的、受保护的、虑及可靠的测量并且是环境友好的。
[0006]目的是通过根据权利要求1的传感器来解决的。进一步的有利设计和潜在布置可以在从属权利要求中找到。
[0007]提供了一种传感器，其包括传感器元件和电引线。电引线连接到传感器元件。此外，提供了壳体。壳体具有开口并且传感器元件和电引线布置在壳体中，使得电引线通过开口突出。壳体填充有硅树脂（silicone resin）并且传感器元件和电引线通过硅树脂固定在壳体中。
[0008]传感器的常用填充材料，如例如氧化铝或二氧化硅，需要如甲苯、二甲苯或IPA之类的溶剂来处理。结果，在固化后出现空隙、小泡（vesicle）和气泡，这是不能避免的。这些包含物导致所采用的传感器元件的不均匀周围。结果，用传感器进行的测量取决于填充材料中的不均匀性（inhomogeneities）的数量和空间分布而强烈地波动。因此，在这些传感器中，响应时间和测量值变化并且不允许可靠测量。通过采用聚合物树脂，如硅树脂或环氧树脂，作为传感器的壳体中的填充和固定材料，避免了空隙、小泡和其他不均匀性。聚合物树脂提供了从环境到传感器元件的均匀热传递，导致传感器的快速热响应和响应时间的较小变化。因此，根据本专利技术的传感器的测量的可靠性得到改进。
[0009]在传感器不得不耐受温度升高的应用中，填充树脂将由于热膨胀系数而膨胀。作为传感器的壳体的树脂的限制在温度改变期间在封装的传感器元件上引起热机械应力。相对低的热机械应力已经可以干扰传感器的测量。如果传感器元件是压敏的，则更是如此。高的热机械应力可以导致失效的传感器，这是由于去往传感器元件的电引线之间的连接脱开或者由于打破传感器元件本身。由于与金属氧化物或环氧树脂相比，硅树脂具有高得多的弹性模量，因此在温度梯度处，它在传感器元件和电引线上施加较小应力，导致更稳健的传感器。
[0010]此外，与环氧树脂相比，硅树脂可以耐受较高的长期温度。对于硅树脂而言，高达200℃的连续操作温度是可行的，针对其，环氧树脂在150℃处降级。因此，实现硅树脂的传感器对于产生或暴露于高温的应用是优异的。
[0011]此外，硅树脂是惰性的并且即使在高温处也不与其他化学品、元素或化合物反应。不存在已知的硅树脂的健康危害。硅树脂不是可生物降解的，然而它可以容易地回收和降循环（downcycled）。因此，硅树脂比其他替代物在生态上更加友好。
[0012]硅树脂可以是硬的硅树脂材料。硬的硅树脂比软的硅树脂更具刚性。因此，传感器元件更精确地固定在壳体中，并且传感器元件在壳体内部的位置不变。另外，硬的硅树脂可以为传感器元件提供更多的保护。
[0013]在一个实施例中，传感器元件可以封装在硅树脂材料中，而壳体可以填充有相同的硅树脂材料，并且封装的传感器元件可以通过相同的硅树脂材料固定到壳体。通过使用相同的材料来封装传感器元件并将传感器元件固定在壳体内，省略了如果使用两种不同材料将发生的边界表面。该边界表面并且可以妨碍和干扰测量。
[0014]传感器元件可以通过无铅焊料（solder）连接到电引线。铅可以容易地与许多可用在电引线中的金属形成低熔化温度合金。例如，在电引线上的Sn镀可以与铅焊料产生低温熔化的SnPb合金。利用无铅焊料消除了在焊接过程形成这种合金的风险，并且由此确保了高达200℃的传感器的适当功能。此外，铅是污染环境并可引起显著健康问题的有毒金属。通过省略用于使电引线接触传感器元件的引线，传感器变得对环境更友好。
[0015]例如，焊料可以包括Sn
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Cu或Sn
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Ag
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Cu（SAC）焊料。那些焊料合金表现出比铅焊料高得多的熔点，并且使传感器能够在更高的温度处操作。Sn
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Cu或Sn
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Ag
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Cu（SAC）焊料的熔点在约220℃处。因此，使用所提出的焊料和硅树脂的传感器可以更高地承受更高的温度。小于1%的Cu的含量是优选的。在焊料合金中加入Ni以避免空隙形成和破裂也是可能的。
[0016]在优选实施例中，壳体可以由金属氧化物或陶瓷制成。由金属氧化物制造壳体是有益的，因为金属氧化物具有高稳定性和相对高的热传导性的有利性质。此外，它们也是良好的电绝缘体，使得具有这种壳体的传感器适合于高电压应用。然而，几kV的电压可以导致短路，主要是在突出引线和壳体之间，尤其是如果壳体是由如金属之类的电导体组成的。由金属氧化物形成壳体使传感器能够在高达5 kV的电压处操作。通过金属氧化物或陶瓷壳体，传感器适合于在苛刻的操作条件下的应用并且对诸如酸和碱之类的侵蚀性（aggressive）介质具有抵抗性。
[0017]传感器元件可以是NTC传感器元件。由于NTC传感器用于测量周围的温度，所以需要使能与方向无关的测量。尤其是在由温度升高触发的安全系统中，需要虑及可靠且方向无关的测量。替代地，传感器元件可以是PTC传感器元件或使用铂的电阻的温度依赖的传感器元件。
[0018]壳体的壁厚度可以小于2 mm。一方面，壳体的壁厚度应当足够厚以保护壳体内的传感器元件。另一方面，壳体不应将环境与传感器元件隔离，以便不损害传感器的灵敏度。小于2 mm的壁厚度已经被证明是有利的。小于1 mm且大于0.5 mm的壁厚度是特别有利的。
[0019]此外，电引线可能在位于壳体内部的电引线的一部分中被扭结（kink）。通过扭结引线，可以确保两个引线彼此不接触并且不短路。此外，扭结导线可能诱导横向的力以支持将电引线锁定（latch）在壳体内部上的潜在凹槽中。同样，由扭结产生的电引线的弹性张力有助于在封装（potting）过程期间操纵（handle）传感器元件，其中，传感器元件被存放在壳体中，以及有助于操纵整个传感器，如果传感器被安装或安置（install）到应用中的话。
[0020]壳体可以在壳体的内表面处具有两个凹槽。凹槽可以从开口沿着纵轴延伸到壳体
中。在凹槽内，可以布置连接到传感器元件的电引线。这样，壳体内的传感器元件的取向相对于壳体固定。
[0021]此外，壳体的外部形状可以是径向不对称的。而且，壳体可具有纵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种传感器（1），包括：
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传感器元件（2）；
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电引线（3），电引线（3）连接到传感器元件（2）；
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壳体（4），壳体（4）具有开口并且传感器元件（2）布置在壳体（4）中，使得电引线（3）突出穿过开口；以及
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硅树脂（5），填充壳体（4），使得传感器元件（2）和电引线（3）固定在壳体（4）中。2.根据前述权利要求所述的传感器（1），硅树脂（5）是硬的硅树脂材料。3. 根据前述权利要求之一所述的传感器（1），传感器元件（2）被封装在硅树脂（5）材料中，以及壳体（4）填充有相同的硅树脂（5）材料，以及封装的传感器元件（2）通过相同的硅树脂（5）材料固定到壳体（4）。4.根据前述权利要求之一所述的传感器（1），传感器元件（2）通过无铅焊料（11）连接到电引线（2）。5.根据前述权利要求所述的传感器（1），焊料（11）包括Sn
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Cu或Sn
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Ag
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Cu（SAC）焊料（11）。6.根据前述权利要求之一所述的传感器（1），壳体（4）是由金属氧化物或陶瓷制成的。7.根据前述权利要求之一所述的传感器（1），传感器元件（2）是NTC传感器元件（2）。8.根据前述权利要求之一所述的传感器（1），壳体（4）的壁厚度小于2 mm。9.根据前述权利要求之一所述的传感器（1），电引线（3）在位于壳体（4）的内部的部分中具有扭结（10）。10.根据前述权利要求之一所述的传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：TDK电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：