一种环状结构温度传感器的制作方法

1.本发明属于微电子器件技术领域，具体涉及一种环状结构温度传感器。


背景技术：

2.温度是最基本的物理量之一，温度的测量和控制在日常生活、工农业生产、国防事业等众多领域中都极为重要。温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。每年，全球温度传感器的市场份额远远超过其他类传感器，销售额可达几亿美元。可以说，温度传感器已经成为信息化社会不可或缺的电子设备。
3.近年来，国内外提出了基于mems(微电子机械系统)技术的温度传感器，包括压阻式温度传感器、谐振式温度传感器和电容式温度传感器，它们通过mems结构实现温度的测量，具有体积小、低功耗、低成本的优点。
4.现有技术中公开号为cn112504498b的一种环状结构温度传感器，其基于mems技术，通过利用内部悬空温度敏感环和金属叉指的组合，将温度变化产生的机械形变转化为外部环状电学通路的电阻变化，不同温度节点对应外部环状电学通路的不同电阻值，进而通过测量通路中的电阻值得出对应温度值，最终达到对周围环境测量的目的。其相对于传统的温度传感器，可通过添加电阻和金属叉指的数量使其灵敏度和量程范围可调，并基于mems技术实现了结构的小型化，具有体积小、能耗低、响应时间短的优点。
5.然而，上述环状结构温度传感器的工作原理导致当测量温度处于两种相邻的电阻值对应的温度范围中时，该温度传感器只能显示靠近真实温度的相邻温度，其温度显示不连续，测量精度较低，导致其不适用于对温度测量精度有较高要求的环境。


技术实现要素：

6.针对背景技术中公开号为cn112504498b的一种环状结构温度传感器测量精度不高，不适用于对温度测量精度有较高要求的环境的问题，本发明提供了一种环状结构温度传感器。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种环状结构温度传感器，包括基板和设置在所述基板上的环状电学通路，还包括：
8.瓷筒；
9.环绕在所述瓷筒上的电阻线圈；
10.设置于所述瓷筒两端下方并与所述瓷筒固连的导电支撑块；所述导电支撑块垂直设置在所述环状电学通路上并与所述环状电学通路串联，所述两个导电支撑块分别与所述电阻线圈两端焊接；
11.设置于所述瓷筒上的滑动环；所述滑动环与瓷筒同轴设置，所述滑动环可沿瓷筒轴向滑动，所述滑动环设置于两导电支撑块之间；
12.设置于所述滑动环下方的导线；所述导线两端分别与滑动环下表面和导电支撑块连接，所述导线的长度大于两所述导电支撑块的距离，所述导线外表面包裹有绝缘胶皮；
13.设置于所述滑动环外侧的环柄；所述环柄与基板平行；所述环柄为绝缘材料制成；
14.设置于所述基板上的固定锚块；所述固定锚块设置于所述环状电学通路中与瓷筒平行的直径上；
15.设置于所述固定锚块上并于所述固定锚块固连的撑杆；所述撑杆悬空布置并与所述基板平行；
16.设置于所述撑杆上的温度敏感件；所述温度敏感件两端分别与所述撑杆和所述环柄连接；
17.所述环状电学通路中两所述导电支撑块之间断路。
18.优选的，所述环柄沿所述瓷筒轴向对称分布在所述滑动环上，所述温度敏感件沿所述瓷筒轴向对称分布。
19.优选的，所述瓷筒、所述电阻线圈、所述导电支撑块、所述滑动环、所述环柄、所述导线、所述固定锚块、所述撑杆、所述温度敏感件关于所述环状电学通路与瓷筒平行的直径对称分布。
20.优选的，所述瓷筒表面开设有螺旋槽，所述电阻线圈沿螺旋槽环绕于所述瓷筒上。
21.优选的，所述电阻线圈的直径与螺旋槽深度相等。
22.优选的，还包括第一压焊锚点和第二压焊锚点，所述第一压焊锚点和所述第二压焊锚点分别与所述环状电学通路的两端连接。
23.本发明的有益效果如下：
24.1.本发明所述的一种环状结构温度传感器，通过环状电学通路、瓷筒、导电支撑块、电阻线圈、滑动环、环柄、导线、温度敏感件和撑杆的相互配合，利用温度敏感件受温度影响产生的形态变化，带动滑动环在瓷筒的表面来回滑动，进而使得接入环状电学通路中的电阻线圈数量发生变化，从而使得环状电学通路中的电阻发生变化，利用电阻大小的变化代表温度高低的变化，从而实现温度的测量，进一步的，使得滑动环在瓷筒上所在位置与电路中电阻值一一对应，使得温度敏感件的伸长量与电阻减小值一一对应，进而使得温度值与电路中电阻值一一对应，提高了温度测量精度。
25.2.本发明所述的一种环状结构温度传感器，通过在瓷筒表面设置螺旋槽以及将电阻线圈沿螺旋槽环绕于瓷筒表面的方式，使得滑动环在瓷筒表面的滑动摩擦力减小，进而使得温度敏感件的形变量与滑动环的滑动距离相等，进一步的，通过电阻线圈的直径与螺旋槽深度相等，从而保证了滑动环内表面始终可以与电阻线圈进行接触，提高了温度变化量与电阻变化量之间的对应联系，更进一步的，提高了温度测量精度。
附图说明
26.下面结合附图对本发明作进一步说明。
27.图1为本发明的三维等轴测图；
28.图2为图1中a处局部放大图；
29.图3为图1中瓷筒、导电支撑块、螺旋槽和电阻线圈组合图；
30.图4为本发明的俯视图；
31.图5为图4中b
‑
b处半剖面图；
32.图中：基板1、环状电学通路2、瓷筒3、螺旋槽31、导电支撑块4、电阻线圈5、滑动环
6、环柄7、导线8、温度敏感件9、撑杆10、固定锚块11、第一压焊锚点12、第二压焊锚点13。
具体实施方式
33.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
34.如图1至图5所示，一种环状结构温度传感器，包括基板1和设置在所述基板1上的环状电学通路2，还包括：
35.瓷筒3；
36.环绕在所述瓷筒3上的电阻线圈5；
37.设置于所述瓷筒3两端下方并与所述瓷筒3固连的导电支撑块4；所述导电支撑块4垂直设置在所述环状电学通路2上并与所述环状电学通路2串联，所述两个导电支撑块4分别与所述电阻线圈5两端焊接，所述导电支撑块为4导电材料制成；
38.设置于所述瓷筒3上的滑动环6；所述滑动环6与瓷筒3同轴设置，所述滑动环6可沿瓷筒3轴向滑动，所述滑动环6设置于两导电支撑块4之间；
39.设置于所述滑动环6下方的导线8；所述导线8两端分别与滑动环6下表面和导电支撑块4连接，所述导线8的长度大于两所述导电支撑块4的距离，所述导线8外表面包裹有绝缘胶皮；
40.设置于所述滑动环6外侧的环柄7；所述环柄7与基板1平行；所述环柄7为绝缘材料制成；
41.设置于所述基板1上的固定锚块11；所述固定锚块11设置于所述环状电学通路2中与瓷筒3平行的直径上；
42.设置于所述固定锚块11上并于所述固定锚块11固连的撑杆10；所述撑杆10悬空布置并与所述基板1平行；
43.设置于所述撑杆10上的温度敏感件9；所述温度敏感件9两端分别与所述撑杆10和所述环柄7连接；
44.所述环状电学通路2中两所述导电支撑块4之间断路。
45.工作时，初始状态时，温度敏感件9处于原长状态，通过环柄7与温度敏感件9相连的滑动环6处于瓷筒3中靠近温度敏感件9一端；
46.本发明通过环状电学通路2、瓷筒3、导电支撑块4、电阻线圈5、滑动环6、环柄7、导线8、温度敏感件9和撑杆10的相互配合，利用温度敏感件9受温度影响产生的形态变化，带动滑动环6在瓷筒3的表面来回滑动，进而使得接入环状电学通路2中的电阻线圈5数量发生变化，从而使得环状电学通路2中的电阻发生变化，利用电阻大小的变化代表温度高低的变化，从而实现温度的测量，具体如下：
47.当外部环境温度升高时，连接于撑杆10上的温度敏感件9受温度升高而伸长，因温度敏感件9在平行于瓷筒3轴线方向上伸长，推动环柄7移动，进而使环柄7推动滑动环6沿着瓷筒3轴线方向，向远离撑杆10的位置滑动，滑动环6内表面与设置在瓷筒3上的电阻线圈5接触，环状电学通路2中的电流经过瓷筒3一端的导电支撑块4流向瓷筒3上的电阻线圈5，电阻线圈5中的电流通过与电阻线圈5接触的滑动环6流向导线8，再经过导线8流向瓷筒3另一端下方的导电支撑块4，最后经过导电支撑块4再次回到环状电学通路2中，造成瓷筒3上电
阻线圈5的部分线圈短路，最终造成环状电学通路2中电阻的减小，使得温度敏感件9伸长转变为电路中电阻的减小，即随着滑动环6向远离撑杆10的位置滑动，接入环状电学通路2中的电阻线圈5数量越少，使得环状电学通路2中的电阻减小，代表此时外部环境温度升高；
48.当外部环境温度降低时，连接于撑杆10上的温度敏感件9因温度降低而开始恢复原状，进而使得温度敏感件9带动滑动环6在瓷筒3轴线方向上，向靠近撑杆10的位置滑动，滑动环6内表面与设置在瓷筒3上的电阻线圈5接触，环状电学通路2中的电流经过瓷筒3一端的导电支撑块4流向瓷筒3上的电阻线圈5，电阻线圈5中的电流通过与电阻线圈5接触的滑动环6流向导线8，再经过导线8流向瓷筒3另一端下方的导电支撑块4，最后经过导电支撑块4再次回到环状电学通路2中，使得温度敏感件9恢复原状的过程中转变为环状电学通路2中电阻的增加，即随着滑动环6向靠近撑杆10的位置滑动，接入环状电学通路2中的电阻线圈5数量越多，使得环状电学通路2中的电阻增加，代表此时外部环境温度降低。
49.作为本发明一种实施方式，所述环柄7沿所述瓷筒3轴向对称分布在所述滑动环6上，所述温度敏感件9沿所述瓷筒3轴向对称分布。
50.工作时，沿瓷筒3对称布置的温度敏感件9通过环柄7推动或拉动滑动环6沿瓷筒3轴向滑动，相比于单侧设置温度敏感件9，对称布置的温度敏感件9使得滑动环6滑动更加平稳，有利于减少单侧推动带来的滑动环6受力不均，进而导致滑动环6在瓷筒3上滑动阻力增大的情况，进而减小了温度测量误差，提高了温度测量精度。
51.作为本发明一种实施方式，所述瓷筒3、所述电阻线圈5、所述导电支撑块4、所述滑动环6、所述环柄7、所述导线8、所述固定锚块11、所述撑杆10、所述温度敏感件9关于所述环状电学通路2与瓷筒3平行的直径对称分布。
52.工作时，通过沿着环状电学通路2中与瓷筒3平行的直径对称分布瓷筒3、电阻线圈5、导电支撑块4、滑动环6、环柄7、导线8、固定锚块11、撑杆10、温度敏感件9，使得基板上具有不止一个温度探测点，进而有利于提高温度测量精度，使其更能适用于对温度测量精度有高要求的环境。
53.作为本发明一种实施方式，所述瓷筒3表面开设有螺旋槽31，所述电阻线圈5沿螺旋槽31环绕于所述瓷筒3上。
54.作为本发明一种实施方式，所述电阻线圈5的直径与螺旋槽31深度相等。
55.工作时，滑动环6在瓷筒3表面沿瓷筒3轴线方向滑动，通过在瓷筒3表面开设螺旋槽31以及将电阻线圈5沿螺旋槽31环绕在瓷筒3上的方式，使得滑动环6在瓷筒3表面滑动摩擦力减少，进而使得温度敏感件9的形变量与滑动环6的滑动距离相等，进一步的，通过电阻线圈5的直径与螺旋槽31深度相等，从而保证了滑动环6内表面始终可以与电阻线圈5进行接触，减小了滑动环6与电阻线圈5在滑动过程中出现的抖动、振动和摩擦，提高了滑动环6运动的平稳性以及滑动环6与电阻线圈5之间接触的稳定程度，避免出现跳跃，进一步提高了温度变化量与电阻变化量之间的对应联系，更进一步的，提高了温度测量精度。
56.作为本发明一种实施方式，还包括第一压焊锚点12和第二压焊锚点13，所述第一压焊锚点12和第二压焊锚点13分别与所述环状电学通路2的两端连接。
57.具体工作过程如下：
58.工作中，当外部环境温度升高时，连接于撑杆10上的温度敏感件9受温度升高而伸长，因温度敏感件9在平行于瓷筒3轴线方向上伸长，推动环柄7移动，进而使环柄7推动滑动
环6沿着瓷筒3轴线方向，向远离撑杆10的位置滑动，滑动环6内表面与设置在瓷筒3上的电阻线圈5接触，外部电流经第一压焊锚点12进入环状电学通路2，环状电学通路2中的电流经过瓷筒3一端的导电支撑块4流向瓷筒3上的电阻线圈5，电阻线圈5中的电流通过与电阻线圈5接触的滑动环6流向导线8，再经过导线8流向瓷筒3另一端下方的导电支撑块4，最后经过导电支撑块4再次回到环状电学通路2中，回到环状电学通路2中的电流分别流过，沿着环状电学通路2中与瓷筒3平行的直径对称分布的导电支撑块4、导线8、滑动环6、电阻线圈5、再经导电支撑块4回到环状电学通路2，最后经第二压焊锚点13流出，造成瓷筒3上电阻线圈5的部分线圈短路，最终造成环状电学通路2中电阻的减小，使得温度敏感件9伸长转变为电路中电阻的减小，即随着滑动环6向远离撑杆10的位置滑动，接入环状电学通路2中的电阻线圈5数量越少，使得环状电学通路2中的电阻减小，代表此时外部环境温度升高；
59.当外部环境温度降低时，连接于撑杆10上的温度敏感件9因温度降低而开始恢复原状，进而使得温度敏感件9带动滑动环6在瓷筒3轴线方向上，向靠近撑杆10的位置滑动，滑动环6内表面与设置在瓷筒3上的电阻线圈5接触，外部电流经第一压焊锚点12进入环状电学通路2，环状电学通路2中的电流经过瓷筒3一端的导电支撑块4流向瓷筒3上的电阻线圈5，电阻线圈5中的电流通过与电阻线圈5接触的滑动环6流向导线8，再经过导线8流向瓷筒3另一端下方的导电支撑块4，最后经过导电支撑块4再次回到环状电学通路2中，回到环状电学通路2中的电流分别流过，沿着环状电学通路2中与瓷筒3平行的直径对称分布的导电支撑块4、导线8、滑动环6、电阻线圈5、再经导电支撑块4回到环状电学通路2，最后经第二压焊锚点13流出，使得温度敏感件9恢复原状的过程中转变为环状电学通路2中电阻的增加，即随着滑动环6向靠近撑杆10的位置滑动，接入环状电学通路2中的电阻线圈5数量越多，使得环状电学通路2中的电阻增加，代表此时外部环境温度降低。
60.需要说明的是，本实施方式中，电流可经第一压焊锚点12流进环状电学通路2，最终经第二压焊锚点13流出，或者经过第二压焊锚点13流进环状电学通路2，最终经第一压焊锚点12流出，这两种通电方式不改变本发明有益效果。
61.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。