一种基于半导体颗粒封装的温度测量传感器的制作方法

本发明涉及温度测量领域，具体地涉及一种基于半导体颗粒封装的温度测量传感器。

背景技术：

1、温度测量装置是属于非常常见的装置，而对于不同环境以及不同使用方式的温度测量装置，其自身结构和材料属性具有不同的特性，常见的温度测量装置主要有如下三种：

2、1、负温度系数热敏电阻，简称ntc，由锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而形成的半导体陶瓷，此材料具有负温度系数的特性，利用其特性曲线测量换算出温度参数，但是负温度系数热敏电阻一般用电子行业封装测温场景，但是其测量温度的精度不足，误差范围一般大于1.5%量程；

3、2、热电偶型，当有两种不同的半导体或半导体a和半导体b组成一个回路，其两端相互连接时，只要两节点的温度不同，回路中将产生一个电动势，电动势的方向和大小与导体的材料及两接点温度具有相关性，可利用其特性曲线测量换算出温度参数，热电偶测量精度的提升同时会带来成本的上涨，并且测量热电偶的电路相对复杂，一般必需进行大量的信号调理，消耗大量的设计时间，另外热电偶常由两种不同的金属组成，在一般工况下，随时间而腐蚀可能会降低精度，抗噪性差；

4、3、铂热电阻，简称pt100和pt1000，此电阻会随着温度的变化而变化，pt100即代表此材料在0℃时的阻值为100ω，并且它的阻值会随着温度的上升而成近乎匀速的增长，通过测量其材料的阻值结合其温度特性曲线换算成温度参数，铂热电阻一般测温范围小于前两种方案，在高精度测温场景条件下，需要使用3或4线制测量回路，增加了测量电路设计成本和工作。

5、如公开号为cn204854981u的一项中国专利，其公开了一种红外线铂热电阻温度传感器，该方案通过铜金属保护套管内填充有导热填充剂，铜金属保护套管内设有陶瓷铂热电阻，陶瓷铂热电阻与外接引线连接，陶瓷铂热电阻与外接引线连接处设有绝缘套管，铜金属保护套管前端设有绝缘粘接材料来实现温度测试功能，如上述第三点所说，其测量范围小，如果需要增加测量范围则需要增加三至四组线程对测量范围进行提高，大大增加了其生产成本。

6、如公开号为cn103384816a的一项中国专利，其公开了一种用于集成电路的温度传感装置，该方案是通过依靠温度敏感振荡器振荡计数与存储的参考值进行比较而给出其环境温度的估计值，然后，该差值在线性化算法种被用来计算温度，但是该方案主要是依赖理论以及实验对比，并不适用于所有的振动器以及不同的测试环境，因此该方案缺乏足够的稳定性。

7、因此综合上述现有技术的缺点，因此可以通过塞贝克(seebeck)效应来设计出一种符合现有需求的温度测量传感器，因此申请提供了一种利用锑化铋材料特性而设计的基于半导体颗粒封装的温度测量传感器，来解决负温度系数热敏电阻测量精度不高、热电偶测量过程复杂抗噪音差以及铂热电阻设计成本高的问题。

8、对于塞贝克(seebeck)效应的解释是：

9、当两种不同金属接触时，它们之间会产生接触电位差。如果两种不同金属形成一个回路时，两个接头的温度不同，则由于该两接头的接触电位不同，电路中会存在一个电动势，因而有电流通过。电流与热流之间有交互作用存在，其温度梯度不但可以产生热流，还可以产生电流，这是一种热电效应，称为塞贝克效应，其所形成的电动势，称为塞贝克电动势。塞贝克电动势的大小既与材料有关，也是温度差的函数。在温度差δt较小时，塞贝克电动势eab与温度差呈线性关系，即eab=sabδt，式中sab为材料a和b的相对塞贝克系数。通常规定，在热端的电流由a流向b时sab为正，此时eab也为正；反之则为负。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种稳定可靠、低成本、高精度以及抗干扰能力强的基于半导体颗粒封装的温度测量传感器，来解决负温度系数热敏电阻测量精度不高、热电偶测量过程复杂抗噪音差以及铂热电阻设计成本高等问题。

2、本发明所采用的技术方案是：本发明包括电压传感组件、封装组件、热敏体组件、电阻差值处理器以及计数器，所述电压传感组件设置在所述封装组件内，所述热敏体组件设置在所述封装组件内，所述热敏体组件包括n型锑化铋颗粒体和p型锑化铋颗粒体，所述n型锑化铋颗粒体与所述p型锑化铋颗粒体相焊接，所述电压传感组件分别与所述n型锑化铋颗粒体与所述p型锑化铋颗粒体相导通，所述电阻差值处理器与电压传感组件相导通，所述计数器设置在所述封装组件上并与所述电阻差值处理器相连接。

3、一个优选方案是，所述封装组件包括有树脂上盖和树脂下盖，所述树脂上盖设置有与所述n型锑化铋颗粒体相配合上盖容纳腔，所述树脂下盖设置有与所述p型锑化铋颗粒体相配合下盖容纳腔。

4、一个优选方案是，所述封装组件包括有分离式贴装上盖和分离式贴装下盖，所述n型锑化铋颗粒体与所述分离式贴装上盖相贴合，所述p型锑化铋颗粒体与所述分离式贴装下盖相贴合。

5、一个优选方案是，所述电压传感组件包括第一线端和第二线端， 所述n型锑化铋颗粒体通过所述第一线端与所述电阻差值处理器相导通连接，所述p型锑化铋颗粒体通过所述第二线端与所述电阻差值处理器相导通连接。

6、本发明采用所述n型锑化铋颗粒体和所述p型锑化铋颗粒体焊接结合方式，可封装成标准表面贴装规格或树脂封装，采用行业内未使用过的新型温度系数相关材料。再通过利用锑化铋材料的塞贝尔效应原理，通过测量温度变化导致的锑化铋材料产生的电压值从而根据相应特性曲线计算出温度参数。

7、本发明在测量温度时所述n型锑化铋颗粒体和所述p型锑化铋颗粒体由于塞贝尔效应会产生电阻差异特性，经过电压传感组件释放的电信号，可以得出此时的电阻差值，从而得到需要测量的温度值。

8、本发明的有益效果：

9、1、本方案结构稳定，并且生产成本低，测量效果好，测量结果不易收到外界影响。

10、2、材料封装多样性，结构尺寸可微型化，即使是微小的被测物也可以封装在一起，使应用场景广泛性得到拓展；

11、3、无源式测量，不需要设计激励电路，直接可通过测量电压值而换算成温度参数；

12、4、测温精度由外部电路的测量电压值的精度决定，可根据不同测温精度需求定制化设计外部检测电路，提高了测量精度需求的灵活性。

技术特征：

1.一种基于半导体颗粒封装的温度测量传感器，它包括电压传感组件、封装组件（1）、热敏体组件、电阻差值处理器以及计数器，所述电压传感组件和所述热敏体组件均设置在所述封装组件（1）内，其特征在于，所述热敏体组件包括n型锑化铋颗粒体（2）和p型锑化铋颗粒体（3），所述n型锑化铋颗粒体（2）与所述p型锑化铋颗粒体（3）相焊接，所述电压传感组件分别与所述n型锑化铋颗粒体（2）与所述p型锑化铋颗粒体（3）相导通，所述电阻差值处理器与电压传感组件相导通，所述计数器设置在所述封装组件上并与所述电阻差值处理器相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于半导体颗粒封装的温度测量传感器，其特征在于，所述封装组件包括有树脂上盖（11）和树脂下盖（12），所述树脂上盖（11）设置有与所述n型锑化铋颗粒体（2）相配合上盖容纳腔，所述树脂下盖（12）设置有与所述p型锑化铋颗粒体（3）相配合下盖容纳腔。

3.根据权利要求1所述的一种基于半导体颗粒封装的温度测量传感器，其特征在于，所述封装组件包括有分离式贴装上盖和分离式贴装下盖，所述n型锑化铋颗粒体（2）与所述分离式贴装上盖相贴合，所述p型锑化铋颗粒体（3）与所述分离式贴装下盖相贴合。

4.根据权利要求1所述的一种基于半导体颗粒封装的温度测量传感器，其特征在于，所述电压传感组件包括第一线端和第二线端， 所述n型锑化铋颗粒体（2）通过所述第一线端与所述电阻差值处理器相导通连接，所述p型锑化铋颗粒体（3）通过所述第二线端与所述电阻差值处理器相导通连接。

技术总结
本发明旨在提供了一种的基于半导体颗粒封装的温度测量传感器，来解决负温度系数热敏电阻测量精度不高、热电偶测量过程复杂抗噪音差以及铂热电阻设计成本高等问题。本发明包括电压传感组件、封装组件、热敏体组件、电阻差值处理器以及计数器，电压传感组件设置在封装组件内，热敏体组件设置在封装组件内，热敏体组件包括N型锑化铋颗粒体和P型锑化铋颗粒体，N型锑化铋颗粒体与P型锑化铋颗粒体相焊接，电压传感组件分别与N型锑化铋颗粒体与P型锑化铋颗粒体相导通，电阻差值处理器与电压传感组件相导通，计数器设置在封装组件上并与电阻差值处理器相连接。本发明可应用于温度测量技术领域。

技术研发人员：秦凯
受保护的技术使用者：优值科技（珠海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8