[發明專利]溫敏探頭及其制備方法

有效

• 申請號: 201310537508.0
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN103604521A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 范平;蔡兆坤;鄭壯豪;陳天寶;梁廣興;張東平;羅景庭
• 申請（專利權）人: 深圳市彩煌實業發展有限公司;深圳大學
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;H01L35/34
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 蔡曉紅

技術領域

本發明涉及溫度傳感技術領域，更具體地說，涉及一種用于快速檢測物體表面溫度的溫敏探頭及其制備方法。

背景技術

在實際生產和生活中，對物體溫度的測量，尤其是物體表面瞬間溫度變化的測量顯得十分重要。比如應用于筆記本電腦、手機以及電動汽車等各個領域的鋰電池，當其出現故障時，溫度會突然升高，會導致電池壽命縮減以致損壞，甚至會發生自燃、爆炸等意外事故。因此，在鋰電池實際應用中，有必要采用溫度傳感器連接監控電路對電池溫度進行快速監控管理，發生異常時實行報警和切斷電源等。

目前市場上存在的普通溫度傳感器，包括鉑電阻傳感器和熱電偶傳感器，都存在體積大、耗材多、熱容量大、響應速度慢等問題。而現有的薄膜傳感器，包括薄膜熱電阻和薄膜熱電偶，對于薄膜傳感器尤其是薄膜熱電偶的研究過程中發現，存在以下問題：薄膜熱電偶的靈敏度偏低；采用AlN、Al₂O₃陶瓷作為基底，不利于曲面或者可變形表面的溫度探測；AlN、Al₂O₃等陶瓷基底的溫度傳感器在受到沖擊力時易碎，同時，由于熱膨脹系數的差別，傳感器材料薄膜與基底在測溫時出現附著力變差和易脫落等現象。因此溫度傳感器尚需進一步的開發和完善。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種溫敏探頭及其制備方法，此方法制備技術簡單、生產效率高，制備出的溫敏探頭靈敏度高、響應快、壽命長，具有非常高的應用前景和實用價值。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種溫敏探頭，包括連接端、以及依次疊加為一體的P型熱電偶層、至少一第一柔性基底和N型熱電偶層，所述P型熱電偶層和所述N型熱電偶層的一端通過所述連接端電連接形成PN結，所述P型熱電偶層和所述N型熱電偶層的另一端分別引出有電極，所述P型熱電偶層和所述N型熱電偶層可隨至少一所述第一柔性基底的彎曲變形而發生形變。

在本發明所述的溫敏探頭中，所述P型熱電偶層的厚度為1nm至5μm，所述N型熱電偶層的厚度為1nm至5μm，所述第一柔性基底的厚度為0.01mm至1mm。

在本發明所述的溫敏探頭中，所述P型熱電偶層的兩端邊緣上分別設有第一導電層，所述N型熱電偶層的兩端邊緣上分別設有第二導電層，所述連接端的一端與一所述第一導電層連接、所述連接端的另一端與同側的一所述第二導電層連接，另一所述第一導電層為所述P型熱電偶層上的所述電極、另一所述第二導電層為所述N型熱電偶層上的所述電極，兩個所述電極上分別連接有導線。

在本發明所述的溫敏探頭中，所述P型熱電偶層的外層面上和/或所述N型熱電偶層的外層面上還分別涂覆有用于絕緣保護的保護層。

在本發明所述的溫敏探頭中，所述N型熱電偶層的外層面上還設有第二柔性基底，所述P型熱電偶層的外層面上設置所述保護層；或者，所述P型熱電偶層的外層面上設置所述第二柔性基底，所述N型熱電偶層的外層面上設置所述保護層，所述保護層包括SiO₂絕緣保護層或Al₂O₃絕緣保護層。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：還構造一種溫敏探頭的制備方法，包括以下步驟：

S1：在至少一第一柔性基底的兩個相對應兩側的表面上分別鍍制P型熱電偶層和N型熱電偶層；

S2：將所述P型熱電偶層和所述N型熱電偶層通過連接端電連接；

S3：在所述P型熱電偶層和所述N型熱電偶層上分別引出電極。

在本發明所述的溫敏探頭的制備方法中，所述步驟S1包括：

所述第一柔性基底的數量為一個，在所述第一柔性基底的一表面上濺射沉積所述P型熱電偶層；在所述第一柔性基底的另一表面上濺射沉積所述N型熱電偶層；

或者，所述第一柔性基底的數量為兩個，在第一個所述第一柔性基底的一表面上濺射沉積所述P型熱電偶層；在第二個所述第一柔性基底的一表面上濺射沉積所述N型熱電偶層；所述P型熱電偶層與第二個所述第一柔性基底相疊加，或者所述N型熱電偶層與第一個所述第一柔性基底相疊加，或者第一個所述第一柔性基底和第二個所述第一柔性基底相疊加；

所述P型熱電偶層的厚度為1nm至5μm，所述N型熱電偶層的厚度為1nm至5μm，所述第一柔性基底的厚度為0.01mm至1mm。