基於fpc的水溫水位傳感器的製作方法
2023-12-02 13:04:51 1
專利名稱：基於fpc的水溫水位傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及傳感器技術領域，具體涉及一種基於FPC(Flexible I^rintedCircuit，柔性電路板)的水溫水位傳感器。
背景技術：
水溫水位傳感器是一種能夠感受水溫水位，並且將感受到的水溫水位轉變成變化的電信號的儀器。在太陽能及電熱水器的發展史上，水溫水位傳感器一直起著舉足輕重的作用，熱水器的智能化、人性化都與水溫水位傳感器密不可分，水溫水位測控儀更是離不開水溫水位傳感器，水溫水位傳感器工作穩定是對整個熱水器智能控制的保障。水溫水位傳感器的從無到有、從簡單到複雜，使用壽命的由短到長，都與太陽能專業人士的努力是分不開的。現有的水溫水位傳感器主要有以下兩種實現形式一種是採用木材或環氧玻璃板作為基板(1)，基板(1)上固定有若干個金屬銅箔作為水位感應電極，包括電極O)、電極(3)、電極、電極(5)，水位感應電極與線纜(6) 之間採用焊錫方式電連接，而線纜(6)亦和作為水溫感應模塊(7)的熱敏電阻相連接，而後，採用導熱矽膠(8)將整個基材密封，需要指出的是，導熱矽膠(8)按照水位感應電極在基板(1)上的排列順序，以此設計成導電與絕緣相間隔的形式，以使得相鄰水位感應電極的電性分離，如圖1所示。另一種是採用不鏽鋼管作為基板，線纜穿入不鏽鋼管內，並在適當位置將線纜分出的若干金屬導電線壓焊至不鏽鋼管的內壁上，該焊點就作為水位感應電極，而作為水溫感應模塊的熱敏電阻亦至於管內，熱敏電阻亦與一線纜電性連接，而後，採用導熱矽膠填充不鏽鋼管內部。上述兩種形式的水溫水位傳感器，由於受技術上的制約，普遍存在耐高溫、密封防水、耐水垢等主要性能指標上存在急需解決的技術缺陷，以致普遍存在壽命短的致命缺陷。 其具體表現形式如下1、耐高溫問題目前水溫水位傳感器所採用的線纜、不鏽鋼管作為信號和基體材料，線纜焊接、金屬壓焊、線纜與基板焊接外圍包矽膠的形式，其焊點容易受到矽膠在高溫下的腐蝕問題；同時基板、線纜在高溫情況下容易軟化，影響產品性能；2、耐水垢問題水垢給傳感器帶來很多麻煩，水垢附著在水位感應電極和水溫感應模塊上，造成傳感器感知水位水溫不準確。傳統的不鏽鋼管上製成的電極或導電矽膠等， 物質本身都極易形成水垢，當水的溫度升高時，金屬分子之間的分子勢能會增大，就是說分子間距增大，當分子間距大到一定程度的時候，Ca2+、Mg2+等離子就會附在電極或導電矽膠中的金屬表面，時間長了就會形成一層水垢膜，水垢膜的分子間隙較大，所以形成水垢膜後，水垢生成速度加快，最終導致傳感器水位、水溫感應電路部分感受不到準確的水溫、水位，再將感應到的欠準確水溫水位信息轉變成錯誤的電信號輸出，從而導致傳感器探測不準確、以致失靈；[0009]3、密封防水問題傳統以不鏽鋼材料和抗高溫環氧玻璃板材料為基本做成的水溫水位感應電路，其水溫感應電極之間是用矽膠進行密封的，導電極與非導電極之間間隔分布，其密封性能完全決定於其密封矽膠，其一旦失效，將導致電極之間導通，傳感器失效。以上任意一個缺陷都對水溫水位傳感器的工作性能穩定性及使用壽命造成了致命影響，致使現有的水溫水位傳感器不利於大規模的推廣應用。
實用新型內容本實用新型的目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種基於FPC的水溫水位傳感器，本實用新型通過FPC的設計優化，實現電路板與線纜之間的信號傳輸及電路功能的同時，提高了其耐高溫、密封防水、耐水垢等工程工藝性能，滿足了水溫水位傳感器的高壽命、高穩定的質量要求。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的基於FPC的水溫水位傳感器， 包括柔性電路板(FPC)、該柔性電路板包括銅基板和覆蓋膜；所述銅基板的正面上刻有若干個銅箔作為水位感應電極，以及刻有若干條導線，每個水位感應電極與一條導線呈一體化連接，同時，所述銅基板的正面上還放置有一水溫感應模塊，該水溫感應模塊與銅基板上所刻的一條導線電性連接，同時，銅基板上還刻有用於連接外部線纜的接口，所有的導線均通過該接口與外部線纜相連接；所述銅基板與水溫感應模塊由所述覆蓋膜熱壓密封。優選的，所述銅箔數量為4。所述覆蓋膜採用PI (PI =Polyimide聚醯亞胺)覆蓋膜或者採用聚酯覆蓋膜。所述水溫感應模塊採用熱敏電阻。優選的，柔性電路板在實際應用中需要平整狀態下工作，所述，還可以在柔性電路板的背面粘膠硬性的不鏽鋼鋼板或硬性電路板基材，實現電路板的軟硬結合。本實用新型相比現有技術具有以下優點及有益效果1、本實用新型採用FPC基板技術，普通的傳感器多採用線纜、不鏽鋼材料作為信號和基體材料，而本實用新型FPC —體化設計方式，即可以作為信號傳輸的載體，也可以作為傳感器的基體材料；2、本實用新型水溫感應模塊、水位感應模塊採用感應器件埋入技術，將水位感應器埋入FPC的電路設計中，而不需要單獨設計感應器件或多極電位感應，實現水位的信息感應，從而被控制部分讀取識別。
圖1是現有水溫水位傳感器的整體結構示意圖；圖2是本實用新型基於FPC的水溫水位傳感器的整體結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限於此。實施例1總的來說，本實施例提供的基於FPC的水溫水位傳感器，如圖2所示，其結構具體為包括柔性電路板(FPC)、該柔性電路板包括銅基板和PI覆蓋膜(9)；所述銅基板的正面上刻有4個銅箔作為水位感應電極，包括電極(10)、電極(11)，以及刻有5導線，每個水位感應電極與一條導線呈一體化連接，同時，所述銅基板的正面上還放置有一水溫感應模塊 (12)，該水溫感應模塊(1 與銅基板上所刻的一條導線電性連接，同時，銅基板上還刻有用於連接外部線纜的接口(13)，所有的導線均通過該接口(13)與外部線纜相連接；所述銅基板與水溫感應模塊(1 由所述PI覆蓋膜⑶)熱壓密封。所述水溫感應模塊(1 採用熱敏電阻。以下對本實施例基於FPC的水溫水位傳感器做具體說明，但本實用新型的實施方式不限於此。目前的FPC在熱壓製作過程中，可以耐高溫270°以上，而在成型後工作過程中， 可以在170°左右持續好幾個小時不軟化，性能穩定。本實用新型FPC基板技術，是將水溫水位感應器件埋入FPC的製造過程之中，在覆蓋膜覆蓋之前植入水溫、水位感應器件，再覆蓋PI覆蓋膜。水溫水位傳感器FPC基板，其與電極呈一體化的材料，不存在兩種材料的粘接問題。覆蓋膜與覆蓋膜之間的熱壓也是性能穩定，附著力好，而且，所採用的為PI (PI =Polyimide聚醯亞胺)覆蓋膜材料不導電，附著性差，不會形成電極，徹底解決水垢問題。本實用新型的柔性電路板，除實現了硬性電路板和線纜的信號傳輸及電路功能， 還提高了其防水、耐高溫、耐老化、抗水垢等工程工藝性能，滿足了水溫水位傳感器的高壽命、高穩定的質量要求。其關鍵技術方案分為如下幾個部分1、FPC基板FPC柔性印製電路是以聚醯亞胺或聚酯薄膜為基材製成的一種具有高度可靠性，絕佳的可撓性印刷電路。在本技術方案中，FPC主要功能是信號的傳輸和作為電路的載體。同時，FPC的諸多優秀性能為其實現應用，解決目前傳感器的主要技術難點提供了幫助。FPC的高柔性，可以依據應用場景來設計，即可以應用在側置式，也可以應用在下置式。FPC伸入水箱部分採用全覆蓋設計，在信號接觸端為露焊盤設計實現數字電路的接口，解決普通傳感器密封不良的技術難題，防止水進入電路。2、水溫感應器的埋入設計採用薄膜熱敏電阻埋入FPC製造過程之中，將焊點用覆蓋膜覆蓋，其附著力強，粘接性好。即解決了焊點與外圍包裹物被腐蝕的風險，也降低了焊點被水進入導致短路的風險。3、水位感應器的設計水溫水位傳感器FPC基板技術是利用FPC的銅箔電路蝕刻成感應器件，依據銅箔的尺寸及形狀來實現感應功能。通過FPC的接口，外圍控制晶片讀取其在不同水位情況下的感應值，通過數據信息的計算處理得出水位的具體數據。即能做到水位感應的準確，又可以解決目前多電極傳感器的水垢問題。本實用新型技術「水溫水位傳感器FPC基板技術」方案創新性的將柔性電路板FPC 應用在水溫水位傳感器中，即利用了 FPC成熟應用的諸多優點，又可以解決目前傳感器中的主要技術難點，為水溫水位傳感器的升級換代發揮重大作用，對太陽能及電能熱水器的智能化應用有所促進。作為上述形式傳感器的加強，由於柔性電路板在實際應用中需要平整狀態下工作，所述，還可以在柔性電路板的背面粘膠硬性的不鏽鋼鋼板或硬性電路板基材，實現電路板的軟硬結合。[0035] 上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.基於FPC的水溫水位傳感器，其特徵在於，包括柔性電路板、該柔性電路板包括銅基板和覆蓋膜；所述銅基板的正面上刻有若干個銅箔作為水位感應電極，以及刻有若干條導線，每個水位感應電極與一條導線呈一體化連接，同時，所述銅基板的正面上還放置有一水溫感應模塊，該水溫感應模塊與銅基板上所刻的一條導線電性連接，同時，銅基板上還刻有用於連接外部線纜的接口，所有的導線均通過該接口與外部線纜相連接；所述銅基板與水溫感應模塊由所述覆蓋膜熱壓密封。
2.根據權利要求1所述的基於FPC的水溫水位傳感器，其特徵在於，所述銅箔數量為4。
3.根據權利要求1所述的基於FPC的水溫水位傳感器，其特徵在於，所述覆蓋膜採用聚醯亞胺覆蓋膜或者採用聚酯覆蓋膜。
4.根據權利要求1所述的基於FPC的水溫水位傳感器，其特徵在於，所述水溫感應模塊採用熱敏電阻。
5.根據權利要求1所述的基於FPC的水溫水位傳感器，其特徵在於，所述柔性電路板的背面粘膠硬性的不鏽鋼鋼板或硬性電路板基材。
專利摘要本實用新型提供一種基於FPC的水溫水位傳感器，其特徵在於，包括柔性電路板、該柔性電路板包括銅基板和覆蓋膜；所述銅基板的正面上刻有若干個銅箔作為水位感應電極，以及刻有若干條導線，每個水位感應電極與一條導線呈一體化連接，同時，所述銅基板的正面上還放置有一水溫感應模塊，該水溫感應模塊與銅基板上所刻的一條導線電性連接，同時，銅基板上還刻有用於連接外部線纜的接口，所有的導線均通過該接口與外部線纜相連接；所述銅基板與水溫感應模塊由所述覆蓋膜熱壓密封。本實用新型通過FPC的設計優化，實現電路板與線纜之間的信號傳輸及電路功能的同時，提高了其耐高溫、密封防水、耐水垢等工程工藝性能，滿足了水溫水位傳感器的高壽命、高穩定的質量要求。
文檔編號G01K7/22GK201955167SQ20102056151
公開日2011年8月31日 申請日期2010年10月14日 優先權日2010年10月14日
發明者劉達樊, 盧新偉, 史為新 申請人:惠州市卓耐普智能技術有限公司