CN112082667B - 一种薄膜铂电阻温度传感器及其制造方法 - Google Patents

一种薄膜铂电阻温度传感器及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种薄膜铂电阻温度传感器及其制造方法。该制造方法包括如下步骤：步骤S1，取一铠装丝，该铠装丝包括外皮和内芯，对该铠装丝进行第一次退火处理；步骤S2，将薄膜铂焊接至该铠装丝的内芯的末端得到第一中间组合件，然后对该第一中间组合件进行第二次退火处理；步骤S3，向该铠装丝的末端填充氧化镁粉末以使该薄膜铂被氧化镁粉末包埋，然后将底垫与该铠装丝的外皮的末端焊接以使该底垫封闭该铠装丝的外皮的末端，如此得到第二中间组合件，然后对该第二中间组合件进行第三次退火处理；步骤S4，将该第二中间组合件与一连接器进行组装得到该薄膜铂电阻温度传感器。通过该制造方法生产的薄膜铂电阻温度传感器，不论是室温还是高温其绝缘电阻均在100MΩ以上。

Description

一种薄膜铂电阻温度传感器及其制造方法
技术领域
本发明涉及温度传感器技术领域，具体涉及一种薄膜铂电阻温度传感器及其制造方法。
背景技术
温度传感器是生活中常用到的一种传感器，随着科技的发展，薄膜铂电阻温度传感器出现在人们的视野中，其克服传统的温度传感器的缺点，取代了以往的温度传感器，广泛应用在各种行业。目前，通过现有的制备方法所得到的薄膜铂电阻温度传感器的在高温条件下的绝缘电阻通常较小，特别是在400℃以上的高温条件下，其绝缘电阻最多只能保证大于2MΩ。然而，在核电应用领域，要求温度传感器在温度高达400℃的使用场合下的绝缘电阻大于等于100MΩ，因此，若想要将薄膜铂电阻温度传感器应用到核电应用领域，就需要改善薄膜铂电阻温度传感器在高温条件下的绝缘电阻的表现，即需要找到如何提高薄膜铂电阻温度传感器在高温条件下的绝缘电阻的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种薄膜铂电阻温度传感器的制造方法，通过该制造方法生产出的薄膜铂电阻温度传感器，不论是室温还是高温其绝缘电阻都可以达到100MΩ以上。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种由上述的制造方法生产出的薄膜铂电阻温度传感器。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种薄膜铂电阻温度传感器的制造方法，所述制造方法包括如下步骤：
步骤S1，取一铠装丝，所述铠装丝包括外皮和内芯，对所述铠装丝进行第一次退火处理；
步骤S2，将薄膜铂焊接至所述铠装丝的内芯的末端得到第一中间组合件，然后对所述第一中间组合件进行第二次退火处理；
步骤S3，向所述铠装丝的末端填充氧化镁粉末以使所述薄膜铂被氧化镁粉末包埋，然后将一底垫与所述铠装丝的外皮的末端焊接以使所述底垫封闭所述铠装丝的外皮的末端，如此得到第二中间组合件，然后对所述第二中间组合件进行第三次退火处理；
步骤S4，将所述第二中间组合件与一连接器进行组装得到所述薄膜铂电阻温度传感器。
本发明提供的薄膜铂电阻温度传感器的制造方法中，在所述步骤S1中，对所述铠装丝进行第一次退火处理的过程包括：将所述铠装丝缓慢加热至温度Tmax1，Tmax1在400℃-600℃之间；然后保温一定时间，保温时间t1≥24h；然后缓慢降温至温度T1，T1≤40℃。
本发明提供的薄膜铂电阻温度传感器的制造方法中，所述的“将所述铠装丝缓慢加热至温度Tmax1”的过程分为至少两个加热阶段，且两个加热阶段间有一个保温阶段。
本发明提供的薄膜铂电阻温度传感器的制造方法中，在所述步骤S2中，对所述第一中间组合件进行第二次退火处理的过程包括：将所述第一中间组合件缓慢加热至温度Tmax2，Tmax2在200℃-300℃之间；然后保温一定时间，保温时间t2≥2h；然后缓慢降温至温度T2，T2≤40℃。
本发明提供的薄膜铂电阻温度传感器的制造方法中，所述的“将所述第一中间组合件缓慢加热至温度Tmax2”的过程分为至少两个加热阶段，且两个加热阶段间有一个保温阶段。
本发明提供的薄膜铂电阻温度传感器的制造方法中，在所述步骤S3中，对所述第二中间组合件进行第三次退火处理的过程包括：将所述第二中间组合件缓慢加热至温度Tmax3，Tmax3在300℃-400℃之间；然后保温一定时间，保温时间t3≥4h；然后缓慢降温至温度T3，T3≤40℃。
本发明提供的薄膜铂电阻温度传感器的制造方法中，所述的“将所述第二中间组合件缓慢加热至温度Tmax3”的过程分为至少两个加热阶段，且两个加热阶段间有一个保温阶段。
本发明提供的薄膜铂电阻温度传感器的制造方法中，所述步骤S4包括如下步骤：采用密封胶密封所述连接器与所述铠装丝之间的缝隙。
为解决上述的另一个技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种薄膜铂电阻温度传感器，所述薄膜铂电阻温度传感器由如上所述的制造方法制得。
本发明提供的薄膜铂电阻温度传感器中，所述薄膜铂电阻温度传感器包括连接器、铠装丝、薄膜铂、底垫和氧化镁粉末；所述铠装丝包括外皮和内芯；所述薄膜铂焊接于所述铠装丝的内芯的末端，所述铠装丝的末端填充有氧化镁粉末，所述薄膜铂被所述氧化镁粉末包埋，所述底垫封闭所述铠装丝的外皮的末端，所述连接器连接于所述铠装丝的首端。
实施本发明可以达到以下有益效果：本发明提供的制造方法中，通过采用3次退火的手段，并合理控制每次退火的退火温度及退火时间，使得由此生产出来的薄膜铂电阻温度传感器在高达400℃的温度条件下的绝缘电阻大于等于100MΩ，从而使得薄膜铂电阻温度传感器可以很好的应用于核电领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：
图1为本发明实施例一提供的制造方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例二提供的薄膜铂电阻温度传感器的结构示意图；
图3为图2所示的薄膜铂电阻温度传感器的末端放大示意图。
具体实施方式中的附图标号说明：
铠装丝 1 薄膜铂 2
氧化镁粉末 3 底垫 4
连接器 5 内芯 11
外皮 12
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。
本发明总的思路是：通过采用3次退火的手段，并合理控制每次退火的退火温度及退火时间，使得由此生产出来的薄膜铂电阻温度传感器在高达400℃的温度条件下的绝缘电阻大于等于100MΩ。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
实施例一
参见图1，本发明提供的薄膜铂电阻温度传感器的制造方法包括如下步骤：
步骤S1，取一铠装丝，所述铠装丝包括外皮和内芯，对所述铠装丝进行第一次退火处理；
步骤S2，将薄膜铂焊接至所述铠装丝的内芯的末端得到第一中间组合件，然后对所述第一中间组合件进行第二次退火处理；
步骤S3，向所述铠装丝的末端填充氧化镁粉末以使所述薄膜铂被氧化镁粉末包埋，然后将一底垫与所述铠装丝的外皮的末端焊接以使所述底垫封闭所述铠装丝的外皮的末端，如此得到第二中间组合件，然后对所述第二中间组合件进行第三次退火处理；
步骤S4，将所述第二中间组合件与一连接器进行组装得到所述薄膜铂电阻温度传感器。
在所述步骤S1中，对所述铠装丝进行第一次退火处理的过程包括：将所述铠装丝从温度T初始1缓慢加热至温度Tmax1，Tmax1在400℃-600℃之间；然后保温一定时间，保温时间t1≥24h；然后缓慢降温至温度T1，T1≤40℃。具体的，所述的“将所述铠装丝缓慢加热至温度Tmax1”的过程分为至少两个加热阶段，且两个加热阶段间有一个保温阶段。
优选的，T初始1的取值为20℃。当然的，T初始1的取值为还可以是15℃-25℃之间的值，例如，15℃、17℃、19℃、21℃、23℃、25℃。
优选的，Tmax1的取值为550℃。当然的，Tmax1的取值还可以是400℃、450℃、500℃、600℃等。
优选的，t1的取值为24h。当然的，t1的取值还可以是25h、26h、27h、28h等。
优选的，所述的“将所述铠装丝缓慢加热至温度Tmax1”的过程分为四个加热阶段，且每两个相邻的加热阶段之间均有一个保温阶段。更优选的，每个加热阶段的升温速率均相同。进一步优选的，每个加热阶段的升温速率均控制在5℃/h-12℃/h之间，每个保温阶段的保温时间均控制在0.5h-2h之间。当然的，所述的“将所述铠装丝缓慢加热至温度Tmax1”的过程也可以分为3个、5个或是更多个加热阶段。
优选的，T1的取值为40℃。当然的，T1的取值还可以是38℃、36℃、34℃、32℃、30℃等。
优选的，所述的“缓慢降温至温度T1”的过程分为四个降温阶段，且每两个相邻的降温阶段之间均有一个保温阶段。更优选的，每个降温阶段的降温速率均相同。进一步优选的，每个降温阶段的降温速率均控制在5℃/h-12℃/h之间，每个保温阶段的保温时间均控制在0.5h-2h之间。当然的，所述的“缓慢降温至温度T1”的过程也可以分为3个、5个或是更多个加热阶段。
在所述步骤S2中，对所述第一中间组合件进行第二次退火处理的过程包括：将所述第一中间组合件从温度T初始2缓慢加热至温度Tmax2，Tmax2在200℃-300℃之间；然后保温一定时间，保温时间t2≥2h；然后缓慢降温至温度T2，T2≤40℃。具体的，所述的“将所述第一中间组合件缓慢加热至温度Tmax2”的过程分为至少两个加热阶段，且两个加热阶段间有一个保温阶段。
优选的，T初始2的取值为20℃。当然的，T初始2的取值为还可以是15℃-25℃之间的值，例如，15℃、17℃、19℃、21℃、23℃、25℃。
优选的，Tmax2的取值为200℃。当然的，Tmax1的取值还可以是220℃、240℃、260℃、280℃、300℃等。
优选的，t2的取值为2h。当然的，t1的取值还可以是2.5h、3h、3.5h、4h等。
优选的，所述的“将所述第一中间组合件缓慢加热至温度Tmax2”的过程分为四个加热阶段，且每两个相邻的加热阶段之间均有一个保温阶段。更优选的，每个加热阶段的升温速率均相同。进一步优选的，每个加热阶段的升温速率均控制在5℃/h-12℃/h之间，每个保温阶段的保温时间均控制在0.5h-2h之间。当然的，所述的“将所述第一中间组合件缓慢加热至温度Tmax2”的过程也可以分为3个、5个或是更多个加热阶段。
优选的，T2的取值为40℃。当然的，T2的取值还可以是38℃、36℃、34℃、32℃、30℃等。
优选的，所述的“缓慢降温至温度T2”的过程分为四个降温阶段，且每两个相邻的降温阶段之间均有一个保温阶段。更优选的，每个降温阶段的降温速率均相同。进一步优选的，每个降温阶段的降温速率均控制在5℃/h-12℃/h之间，每个保温阶段的保温时间均控制在0.5h-2h之间。当然的，所述的“缓慢降温至温度T2”的过程也可以分为3个、5个或是更多个加热阶段。
在所述步骤S3中，对所述第二中间组合件进行第三次退火处理的过程包括：将所述第二中间组合件从温度T初始3缓慢加热至温度Tmax3，Tmax3在300℃-400℃之间；然后保温一定时间，保温时间t3≥4h；然后缓慢降温至温度T3，T3≤40℃。具体的，所述的“将所述第二中间组合件缓慢加热至温度Tmax3”的过程分为至少两个加热阶段，且两个加热阶段间有一个保温阶段。
优选的，T初始3的取值为20℃。当然的，T初始3的取值为还可以是15℃-25℃之间的值，例如，15℃、17℃、19℃、21℃、23℃、25℃。
优选的，Tmax3的取值为300℃。当然的，Tmax1的取值还可以是320℃、340℃、360℃、380℃、400℃等。
优选的，t3的取值为4h。当然的，t1的取值还可以是4.5h、5h、5.5h、6h等。
优选的，所述的“将所述第二中间组合件缓慢加热至温度Tmax3”的过程分为四个加热阶段，且每两个相邻的加热阶段之间均有一个保温阶段。更优选的，每个加热阶段的升温速率均相同。进一步优选的，每个加热阶段的升温速率均控制在5℃/h-12℃/h之间，每个保温阶段的保温时间均控制0.5h-2h之间。当然的，所述的“将所述第二中间组合件缓慢加热至温度Tmax3”的过程也可以分为3个、5个或是更多个加热阶段。
优选的，T3的取值为40℃。当然的，T3的取值还可以是38℃、36℃、34℃、32℃、30℃等。
优选的，所述的“缓慢降温至温度T3”的过程分为四个降温阶段，且每两个相邻的降温阶段之间均有一个保温阶段。更优选的，每个降温阶段的降温速率均相同。进一步优选的，每个降温阶段的降温速率均控制在5℃/h-12℃/h之间，每个保温阶段的保温时间均控制在0.5h-2h之间。当然的，所述的“缓慢降温至温度T3”的过程也可以分为3个、5个或是更多个加热阶段。
值得一提的是，每次退火(第一次退火、第二次退火、第三次退火)都是分多段进行，确保缓慢升温，目的是防止快速升温破坏温度传感器的性能。
在所述步骤S4中，将所述第二中间组合件的所述铠装丝的首端与连接器进行组装连接，然后用密封胶密封所述连接器与所述铠装丝之间的缝隙，如此得到所述薄膜铂电阻温度传感器。
优选的，所述连接器选用的是8N45S连接器。
通过采用本领域通用的绝缘电阻的测试方法，对由如实施例一提供的制造方法所制造生产的多个薄膜铂电阻温度传感器进行测试，结果证明，这些薄膜铂电阻温度传感器在400℃的温度条件下的绝缘电阻均大于等于100MΩ。
综上所述，本发明提供的制造方法中，通过采用3次退火的手段，并合理控制每次退火的退火温度及退火时间，使得由此生产出来的薄膜铂电阻温度传感器在高达400℃的温度条件下的绝缘电阻大于等于100MΩ，从而使得薄膜铂电阻温度传感器可以很好的应用于核电领域。
实施例二
本实施例提供了一种薄膜铂电阻温度传感器。所述薄膜铂电阻温度传感器由如实施例一所述的制造方法制得。参见图2和图3，所述薄膜铂电阻温度传感器包括连接器5、铠装丝1、薄膜铂2、底垫4和氧化镁粉末3；所述铠装丝1包括外皮12和内芯11；所述薄膜铂2焊接于所述铠装丝1的内芯11的末端，所述铠装丝1的末端填充有氧化镁粉末3，所述薄膜铂2被所述氧化镁粉3末包埋，所述底垫4封闭所述铠装丝1的外皮12的末端，所述连接器5连接于所述铠装丝1的首端。
本实施例中，所述连接器1选用的是8N45S连接器。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种薄膜铂电阻温度传感器的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：
步骤S1，取一铠装丝，所述铠装丝包括外皮和内芯，对所述铠装丝进行第一次退火处理，包括：将所述铠装丝缓慢加热至温度Tmax1，Tmax1在400℃-600℃之间；然后保温一定时间，保温时间t1≥24h；然后缓慢降温至温度T1，T1≤40℃；
步骤S2，将薄膜铂焊接至所述铠装丝的内芯的末端得到第一中间组合件，然后对所述第一中间组合件进行第二次退火处理，包括：将所述第一中间组合件缓慢加热至温度Tmax2，Tmax2在200℃-300℃之间；然后保温一定时间，保温时间t2≥2h；然后缓慢降温至温度T2，T2≤40℃；
步骤S3，向所述铠装丝的末端填充氧化镁粉末以使所述薄膜铂被氧化镁粉末包埋，然后将一底垫与所述铠装丝的外皮的末端焊接以使所述底垫封闭所述铠装丝的外皮的末端，如此得到第二中间组合件，然后对所述第二中间组合件进行第三次退火处理，所述第三次退火处理包括：将所述第二中间组合件缓慢加热至温度Tmax3，Tmax3在300℃-400℃之间；然后保温一定时间，保温时间t3≥4h；然后缓慢降温至温度T3，T3≤40℃；
步骤S4，将所述第二中间组合件与一连接器进行组装得到所述薄膜铂电阻温度传感器。
2.根据权利要求1所述的薄膜铂电阻温度传感器的制造方法，其特征在于，所述的“将所述铠装丝缓慢加热至温度Tmax1”的过程分为至少两个加热阶段，且两个加热阶段间有一个保温阶段。
3.根据权利要求1所述的薄膜铂电阻温度传感器的制造方法，其特征在于，所述的“将所述第一中间组合件缓慢加热至温度Tmax2”的过程分为至少两个加热阶段，且两个加热阶段间有一个保温阶段。
4.根据权利要求1所述的薄膜铂电阻温度传感器的制造方法，其特征在于，所述的“将所述第二中间组合件缓慢加热至温度Tmax3”的过程分为至少两个加热阶段，且两个加热阶段间有一个保温阶段。
5.根据权利要求1所述的薄膜铂电阻温度传感器的制造方法，其特征在于，所述步骤S4包括如下步骤：采用密封胶密封所述连接器与所述铠装丝之间的缝隙。
6.一种薄膜铂电阻温度传感器，其特征在于，所述薄膜铂电阻温度传感器由如权利要求1-5中任意一项所述的制造方法制得。
7.根据权利要求6所述的薄膜铂电阻温度传感器，其特征在于，所述薄膜铂电阻温度传感器包括连接器、铠装丝、薄膜铂、底垫和氧化镁粉末；所述铠装丝包括外皮和内芯；所述薄膜铂焊接于所述铠装丝的内芯的末端，所述铠装丝的末端填充有氧化镁粉末，所述薄膜铂被所述氧化镁粉末包埋，所述底垫封闭所述铠装丝的外皮的末端，所述连接器连接于所述铠装丝的首端。
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