[發明專利]具有殼體和硅樹脂填充物的傳感器

在審

• 申請號: 202180005093.5
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN114364949A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: A·許;A·帕爾曼納;H·斯特羅霍弗
• 申請（專利權）人: TDK電子股份有限公司
• 主分類號: G01D11/24
• 分類號: G01D11/24;G01K1/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張凌苗;陳嵐

提供了一種傳感器（1），其包括傳感器元件（2）和電引線（3），由此傳感器元件（2）連接到電引線（3）。此外，提供殼體（4），由此殼體（4）具有開口并且傳感器元件（2）布置在殼體（4）中，使得電引線（3）突出通過開口。殼體（4）填充有硅樹脂（5）并且傳感器元件（2）和電引線（3）通過硅樹脂（5）固定在殼體中。

本發明涉及一種傳感器。此外，本發明涉及一種采用該傳感器的布置和一種用于組裝該傳感器的方法。

傳感器現今被用在的大多數電子設備中。僅考慮智能傳感器來說，世界范圍的銷售量已經從2010年中的60億個傳感器增加到2019年中的估計都260億個。可以預見，隨著物聯網的增長和對更智能設備的需求，該數量甚至將增加更多。由于在傳感器中通常使用生態學上有問題的材料，所以處置也將在將來成為一種挑戰。

現代智能電話通常至少具有內置的接近傳感器、亮度傳感器、傾斜傳感器、旋轉傳感器、加速度計、GPS傳感器、磁傳感器和溫度計。

就傳感器來說，一方面希望提供傳感器的可靠的、可再現的測量，同時使傳感器可持續并且不太污染。

本發明的目的是提供一種傳感器，其是穩健的、受保護的、慮及可靠的測量并且是環境友好的。

目的是通過根據權利要求1的傳感器來解決的。進一步的有利設計和潛在布置可以在從屬權利要求中找到。

提供了一種傳感器，其包括傳感器元件和電引線。電引線連接到傳感器元件。此外，提供了殼體。殼體具有開口并且傳感器元件和電引線布置在殼體中，使得電引線通過開口突出。殼體填充有硅樹脂（silicone resin）并且傳感器元件和電引線通過硅樹脂固定在殼體中。

傳感器的常用填充材料，如例如氧化鋁或二氧化硅，需要如甲苯、二甲苯或IPA之類的溶劑來處理。結果，在固化后出現空隙、小泡（vesicle）和氣泡，這是不能避免的。這些包含物導致所采用的傳感器元件的不均勻周圍。結果，用傳感器進行的測量取決于填充材料中的不均勻性（inhomogeneities）的數量和空間分布而強烈地波動。因此，在這些傳感器中，響應時間和測量值變化并且不允許可靠測量。通過采用聚合物樹脂，如硅樹脂或環氧樹脂，作為傳感器的殼體中的填充和固定材料，避免了空隙、小泡和其他不均勻性。聚合物樹脂提供了從環境到傳感器元件的均勻熱傳遞，導致傳感器的快速熱響應和響應時間的較小變化。因此，根據本發明的傳感器的測量的可靠性得到改進。

在傳感器不得不耐受溫度升高的應用中，填充樹脂將由于熱膨脹系數而膨脹。作為傳感器的殼體的樹脂的限制在溫度改變期間在封裝的傳感器元件上引起熱機械應力。相對低的熱機械應力已經可以干擾傳感器的測量。如果傳感器元件是壓敏的，則更是如此。高的熱機械應力可以導致失效的傳感器，這是由于去往傳感器元件的電引線之間的連接脫開或者由于打破傳感器元件本身。由于與金屬氧化物或環氧樹脂相比，硅樹脂具有高得多的彈性模量，因此在溫度梯度處，它在傳感器元件和電引線上施加較小應力，導致更穩健的傳感器。

此外，與環氧樹脂相比，硅樹脂可以耐受較高的長期溫度。對于硅樹脂而言，高達200℃的連續操作溫度是可行的，針對其，環氧樹脂在150℃處降級。因此，實現硅樹脂的傳感器對于產生或暴露于高溫的應用是優異的。

此外，硅樹脂是惰性的并且即使在高溫處也不與其他化學品、元素或化合物反應。不存在已知的硅樹脂的健康危害。硅樹脂不是可生物降解的，然而它可以容易地回收和降循環（downcycled）。因此，硅樹脂比其他替代物在生態上更加友好。

硅樹脂可以是硬的硅樹脂材料。硬的硅樹脂比軟的硅樹脂更具剛性。因此，傳感器元件更精確地固定在殼體中，并且傳感器元件在殼體內部的位置不變。另外，硬的硅樹脂可以為傳感器元件提供更多的保護。