。
若材料配方中添加了過多低導(dǎo)熱性成分(如玻璃相或粘結(jié)劑)
,會(huì)進(jìn)一步 降低內(nèi)部熱傳導(dǎo)效率,延緩溫度信號(hào)傳遞
。
玻璃封裝層的熱阻效應(yīng)
玻璃封裝層雖能保護(hù)元件
,但玻璃本身是 熱的不良導(dǎo)體(熱傳導(dǎo)率約 0.8-1.1 W/m?K),形成額外的熱阻屏障
。封裝層越厚,熱量從外部傳遞到熱敏電阻芯體的時(shí)間越長
,響應(yīng)延遲越明顯
。
二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷
芯體與封裝層的接觸面積不足
若熱敏電阻芯體與玻璃封裝層之間存在 空氣間隙或粘結(jié)不緊密
,會(huì)因空氣的低導(dǎo)熱性(熱傳導(dǎo)率約 0.026 W/m?K)形成熱阻界面
,阻礙熱量傳遞。
封裝結(jié)構(gòu)的熱容量過大
較大體積的玻璃封裝會(huì)增加整體 熱容量(C=mc)
,需要吸收更多熱量才能引起溫度變化
。例如,厚壁玻璃封裝或大尺寸元件的熱慣性更大
,響應(yīng)速度 slower
。
引腳設(shè)計(jì)的熱傳導(dǎo)效率低
引腳作為外部熱量傳遞的通道
,若材質(zhì)為低導(dǎo)熱金屬(如鐵鎳合金)或引腳截面積過小、長度過長
,會(huì)導(dǎo)致 熱量沿引腳傳導(dǎo)的速度受限
,影響芯體溫度變化。
三
、制造工藝問題
封裝過程中的氣泡或雜質(zhì)
玻璃封裝時(shí)若內(nèi)部殘留 氣泡或雜質(zhì)
,會(huì)形成熱傳導(dǎo)的 “斷路” 或散射中心,降低熱傳導(dǎo)效率
。例如
,氣泡內(nèi)的空氣會(huì)顯著增加熱阻。
燒結(jié)工藝不良
陶瓷芯體燒結(jié)溫度不足或時(shí)間不夠
,會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部晶粒結(jié)合不緊密
,存在 多孔結(jié)構(gòu),孔隙中的空氣或氣體降低熱傳導(dǎo)率
。反之
,過度燒結(jié)可能使材料致密化但晶界增多,也會(huì)影響熱傳導(dǎo)
。
玻璃與芯體的熱膨脹系數(shù)失配
若玻璃封裝材料與陶瓷芯體的 熱膨脹系數(shù)(CTE)差異較大
,長期使用中可能因熱應(yīng)力導(dǎo)致界面微裂紋或分離,形成額外熱阻
,逐漸加劇響應(yīng)遲緩問題
。
四、使用環(huán)境影響
環(huán)境介質(zhì)的熱傳導(dǎo)效率
若元件工作在 低導(dǎo)熱環(huán)境(如空氣或絕緣介質(zhì)中)
,外部熱量傳遞到封裝表面的速度本身較慢
,導(dǎo)致整體響應(yīng)延遲。相比之下
,浸沒在液體(如水或油)中時(shí)響應(yīng)更快
。
溫度變化速率與幅值
當(dāng)環(huán)境溫度 緩慢變化或幅值較小時(shí),芯體通過玻璃層吸收熱量的速率不足以觸發(fā)快速響應(yīng)
。例如
,微小溫度波動(dòng)可能被玻璃層的熱慣性 “緩沖”,導(dǎo)致電阻值變化滯后
。
表面結(jié)垢或污染
長期使用后
,玻璃封裝表面可能積累 灰塵、油污或腐蝕性物質(zhì)
,形成隔熱層
,進(jìn)一步阻礙熱量傳遞。
五
、改進(jìn)方向
針對(duì)上述原因
,可通過以下措施提升響應(yīng)速度:
材料優(yōu)化:選擇高導(dǎo)熱陶瓷配方(如添加少量金屬氧化物提高熱傳導(dǎo)率)或薄型玻璃封裝層
。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):減小封裝體積、優(yōu)化芯體與玻璃的接觸面積
,或采用金屬引腳直接導(dǎo)熱設(shè)計(jì)
。
工藝改進(jìn):真空封裝消除氣泡、精確控制燒結(jié)參數(shù)以提高芯體致密度
,或采用熱膨脹系數(shù)匹配的玻璃材料
。
使用場(chǎng)景適配:在低導(dǎo)熱環(huán)境中增加散熱結(jié)構(gòu)(如金屬導(dǎo)熱片),或選擇表面貼裝(SMD)型玻封元件以減少熱阻
。
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