一种玻璃封装热敏电阻器的快速响应表面贴装方法与流程

本发明属于温度传感器贴装技术领域，具体涉及一种玻璃封装热敏电阻器的快速响应表面贴装方法。

背景技术：

在航天器地面试验和在轨飞行阶段，温度的采集与控制主要依靠热电偶、热敏电阻、铂电阻等热敏感元器件，反馈温度的精准程度将直接影响热控分系统的状态确认和控制策略。与其他温度传感器相比，热敏电阻器在构造复杂度、测量精准度、响应灵敏度和环境适应性、工艺实施性、经济可靠性等诸多方面表现出明显优势。因此，在航天器热控分系统中热敏电阻器的应用更为普遍、广泛。

热敏电阻器的测温原理是基于电阻与温度的一一映射特性，通过测量电阻值反推出粘贴位置处的温度，再结合控制回路达到区域温度控制的目的。随着空间光学遥感技术的深入发展，热控分系统的温控能力要求也越来越高，例如：某仪器光学元件的温控指标达到±0.1℃，此时，对热敏电阻器温度测量的响应速度提出更为严苛的限制。目前，改进热敏电阻器的表面贴装方法是提高热敏电阻器温度响应速度的有效措施，也为进一步提高热控分系统的控制精度和星上仪器设备的温度稳定性奠定了基础。

对于玻璃封装热敏电阻器，头部敏感珠的感温表面为扁平圆弧表面、非平直表面，故在常规表面贴装方法中，如图1所示，热敏电阻器与测温基板之间的直接接触面积极其微小，大部分感温表面与测温基板间隔离着一定厚度的固定胶膜(如：GD414单组份室温硫化硅橡胶)，该贴装方法势必会降低热敏电阻器的温度响应速度、增大感温热时间常数等。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中热敏电阻器常规表面贴装方法导致的温度响应速度慢、感温热时间常数大等问题，提供一种玻璃封装热敏电阻器的快速响应表面贴装方法。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下：

一种玻璃封装热敏电阻器的快速响应表面贴装方法，步骤如下：

步骤一、依据热设计要求，确定测温基板上热敏电阻器的粘贴位置；

步骤二、在步骤一确定的粘贴位置处加工一个表面粗糙度Ra不低于0.8μm的凹槽；

步骤三、将热敏电阻器头部敏感珠的一部分嵌入清洗后的凹槽内，且嵌入部分与凹槽内壁紧密贴合；

若测温基板的材料为非绝缘材料，在凹槽内粘贴绝缘底膜，将热敏电阻器头部敏感珠的四分之三感温表面和凹槽内的测温基板表面固定接触，剩余的四分之一感温表面和裸露的引线腿均与凹槽内的绝缘底膜固定接触；

若测温基板的材料为绝缘材料，将热敏电阻器头部敏感珠的感温表面直接和凹槽内的测温基板表面固定接触；

步骤四、采用隔离胶层覆盖热敏电阻器的头部敏感珠和头部敏感珠与固定珠之间的裸露引线腿；

步骤五、测量热敏电阻器与测温基板之间的绝缘电阻值，若热敏电阻器与测温基板之间的绝缘电阻值小于20MΩ，重复步骤三-步骤五，若热敏电阻器与测温基板之间的绝缘电阻值大于等于20MΩ，结束封装。

进一步的，所述步骤三中，采用细纱布蘸取无水乙醇清洗凹槽。

进一步的，所述步骤二中，凹槽的形状和尺寸与嵌入其内头部敏感珠的几何特性配合。

进一步的，所述步骤三中，绝缘底膜为50μm厚聚酰亚胺胶带。

进一步的，所述步骤三中，采用502胶固定热敏电阻器的头部敏感珠，并采用洁净的细纱布轻压头部敏感珠，使其与测温基板充分接触，完全固定。

进一步的，所述步骤四中，隔离胶层为GD414单组份室温硫化硅橡胶。

进一步的，所述步骤四中，隔离胶层的厚度为1-2mm。

进一步的，所述步骤四中，隔离胶层覆盖均匀、连续且无气泡。

进一步的，所述步骤五中，在结束封装前，还包括在隔离胶层表面粘贴与原表面热物理属性相近的面膜。

进一步的，所述步骤五中，测量次数至少在三次以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的玻璃封装热敏电阻器的快速响应表面贴装方法，在保证工艺流程可靠性的前提下，显著增大了感温表面与测温基板之间的直接接触面积，有效降低了隔离胶层厚度和感温热时间常数，进而实现热敏电阻器对测温基板温度波动的快速响应，适用于玻璃封装热敏电阻器的贴装，经试验测试，该贴装方法的热时间常数降低58.6％，仅为27.0s。

附图说明

图1是现有技术中玻璃封装热敏电阻器的表面贴装方法；

图2是本发明的玻璃封装热敏电阻器快速响应表面贴装方法的工艺流程；

图3是本发明的玻璃封装热敏电阻器表面贴装方法的动态温度响应特性；

图中，1、隔离胶层，2、玻璃，3、热敏感电阻，4、绝缘底膜，5、测温基板，51、凹槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明。

如图2所示，一种玻璃封装热敏电阻器的快速响应表面贴装方法，步骤如下：

步骤一、依据热设计要求，确定测温基板5上热敏电阻器的粘贴位置，该过程为本领域技术人员熟知常识；

步骤二、在步骤一确定的粘贴位置处加工一个表面粗糙度Ra不低于0.8μm的凹槽51，如果确定的粘贴位置为多个，则每处加工一个凹槽51，加工完成后，用细纱布蘸无水乙醇清洗凹槽区域；

步骤三、将热敏电阻器头部敏感珠的一部分嵌入凹槽51内，且嵌入部分与头部敏感珠紧密贴合，即凹槽51的形状和尺寸与嵌入其内头部敏感珠的几何特性(形状和尺寸)配合；

若测温基板5的材料为非绝缘材料，在凹槽51内粘贴绝缘底膜4，并采用干净的细纱布赶出气泡，保证绝缘底膜4平整、牢固、无褶皱，将热敏电阻器头部敏感珠的四分之三感温表面和凹槽51内的测温基板5表面固定接触，剩余的四分之一感温表面和裸露的引线腿均与凹槽51内的绝缘底膜4固定接触，一般头部敏感珠前端的四分之三感温表面和凹槽51内的测温基板5表面固定接触，头部敏感珠通常用少量502胶快速固定，并采用洁净的细纱布轻压头部敏感珠，确保其与测温基板5充分接触、完全固定；

若测温基板的材料为绝缘材料，将热敏电阻器头部敏感珠和凹槽51内的测温基板5表面直接固定接触，头部敏感珠通常用502胶快速固定，并采用洁净的细纱布轻压头部敏感珠，确保其与测温基板5充分接触、完全固定；

步骤四、采用隔离胶层1覆盖热敏电阻器的头部敏感珠和头部敏感珠与固定珠之间的裸露引线腿；

隔离胶层1厚度为1-2mm，通常为GD414单组分室温硫化硅橡胶，即将GD414硅橡胶覆盖在需要的位置，室温条件下固化24h，形成隔离层1；

步骤五、用万用表检测热敏电阻器与测温基板5之间的绝缘电阻值，若绝缘电阻值小于20MΩ，可能步骤三操作失误，重复步骤三-步骤五，如果绝缘电阻值大于等于20MΩ，在隔离胶层1表面粘贴与原表面热物理属性相近的面膜，结束封装；

还可以检测热敏电阻器的自身电阻值，如与出产标定电阻值不同，更换热敏电阻器，重新封装。

其中，测试过程一般在三次以上。

本实施方式中，以DB403电子玻璃2封装热敏感电阻3的MF501热敏电阻器为例，凹槽51的槽长、槽宽、槽深分别为6mm×3mm×1mm，绝缘底膜4的长度与宽度为20mm×15mm。对本发明的玻璃封装热敏电阻器表面贴装方法进行动态温度响应特性测试，如图3所示，可以看出，与现有技术相比，本发明贴装方法的热时间常数降低58.6％，仅为27.0s。