一種傳感器外殼及其製造方法
2023-09-22 07:55:15 3
專利名稱：一種傳感器外殼及其製造方法
技術領域：
本發明屬於電子器械領域，涉及
接開關傳感器外殼及其製造方法。
種傳感器外殼及其製造方法，尤其涉及一種近
背景技術：
近接開關傳感器一般包括傳感器外殼，以及安裝在傳感器外殼內的PCB板、線圈、
磁芯等電子組件。傳感器外殼是一個傳感器的關鍵部分，它決定該傳感器適用於何種環境。
在某些應用程式，近接開關外殼必須承受和保護內部電子組件，以避免其受到熱、冷、電、溼
度和撞擊的影響。目前大部分傳感器的外殼以塑料，或者不鏽鋼、銅等金屬為材料，傳感器
的內部組件插入外殼，然後填充環氧樹脂或聚合物樹脂以絕緣和保護。 上述塑料外殼通常由PBT，PET，ABS，PMMA，PVC等塑料，並且以注塑成形來生產。然
而，塑料外殼本身不能承受高溫接觸，其耐化學品接觸也是有限的，因此，塑料外殼實際上
沒有給傳感器提供充分的保護作用。 金屬外殼的傳感器(目前，採用的金屬一般為銅與不鏽鋼)提供優良的撞擊保護 與化學保護，與塑料外殼相比，其也能承受較高的溫度。然而，由於其導熱和導電，因此，上 述金屬外殼傳感器容易失敗於電擊(如靜電)和熱量。而且，這種傳感器由於其感應面也 是金屬構成，還需要設計先進的電路以避免傳感器檢測到其自身外殼金屬表面。此外，圓柱 形金屬外殼是採用車床削減金屬原料不必要的部分，也造成材料的浪費。
發明內容
本發明實施例的目的在於提供一種傳感器外殼，旨在解決現有傳感器外殼不能充 分保護傳感器的問題。 本發明實施例的另一 目的在於提供一種上述傳感器外殼的製造方法。 本發明實施例的傳感器外殼，包括外殼本體，外殼本體一端具有電線出口，另一
端設有感應面，外殼本體及感應面由陶瓷材料一體成型，陶瓷材料以其總量計，含有92
97wt% A1203禾口 3 8wt% Y203。 本發明實施例傳感器外殼的製造方法，包括如下步驟 (1)將第一混合物與粘結劑均勻混合組成第二混合物，所述第二混合物以其總量 計，包括75 85wt^的第一混合物以及15 25wt^的粘結劑，所述第一混合物以其總量 計算，包括92 97wt% A1203和3 8wt% Y203 ; (2)將第二混合物造粒後，送入注塑機注射成型，形成所需傳感器外殼形狀；
(3)除去步驟(2)所得產物中粘結劑，在空氣氣氛下燒結製得傳感器外殼；
其中，所述粘結劑為第一粘結劑或第二粘結劑，所述第一粘結劑以其總量計，由 45 % 55wt %石蠟，30 % 40wt %聚丙烯或聚丙烯與乙烯的共聚物，2 % 10wt %硬脂酸 和5% 1 lwt %接枝馬來酸酐組成；所述第二粘結劑以其總量計，由75% 85wt %聚縮醛， 15% 25wt^聚丙烯組成。
本發明實施例的傳感器外殼，選擇合適的粘結劑和材料配方，採用上述方法製成， 整個傳感器外殼由陶瓷材料一體成型，同時具有硬度大，耐高溫，電力絕緣等優點，能夠充 分的減少傳感器受到熱、冷、電和撞擊的影響，也不需要設計特殊的電路來避免傳感器檢測 到其自身外殼金屬表面。
圖1是本發明實施例提供的一較佳實施例的傳感器外殼；
圖2是圖1傳感器外殼的剖視圖； 圖3是本發明實施例提供的另一較佳實施例的傳感器外殼。
具體實施例方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明 進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於 限定本發明。 本發明實施例提供一種與現有技術相比，同時具有硬度大，隔熱，耐高溫，電力絕 緣等優點，能夠充分的減少傳感器受到熱、冷、電和撞擊的影響，也不需要設計特殊的電路 來避免傳感器檢測到其自身外殼金屬表面的傳感器外殼，為此，本發明實施例的傳感器外 殼外殼本體及感應面由陶瓷材料一體成型。 具體而言，圖1、圖2顯示了本發明一較佳實施例的傳感器外殼，該傳感器外殼為 一近接開關傳感器外殼，該近接開關傳感器外殼設計為圓柱體形狀。其包括外殼本體l，外 殼本體1具有兩端，其中一端為電線出口端ll，另一端為感應頭端12。感應頭端12內部空 間安裝線圈、磁芯(圖中未示出)等。 電線出口端11具有電線出口 2，感應頭端12設有感應面3。外殼本體1及感應面 3由陶瓷材料一體成型，該陶瓷材料以其總量計，包括75 85wt^的第一混合物以及15 25wt%的粘結劑，所述第一混合物以其總量計算，包括92 97wt% A120^P 3 8wt% Y203 ; 優選含有94 96wt% A1203和4 6wt% Y203的陶瓷材料。 本實施例中，外殼本體1還設有供固定安裝的螺紋13，當然也可以不設螺紋，而設 置其它本領域常用的固定部件來進行安裝固定。 本實施例中，電線出口 2還設有一出線蓋(圖中未示出)，該出線蓋也可以採用上 述材料製成。 圖3顯示了本發明另一較佳實施例的傳感器外殼，該傳感器外殼同樣為一近接開 關傳感器外殼，與前實施例不同的是，該近接開關傳感器外殼設計為立方體形狀。該近接開 關傳感器外殼包括包括外殼本體5，外殼本體5 —側面具有感應面7，與感應面7相對的另 一面上設有電線出口 6，外殼本體5及感應面7由陶瓷材料一體成型，該陶瓷材料以其總量 計，92 97wt% A1203和3 8wt% Y203 ;優選含有94 96wt% A1203和4 6wt% Y203的 陶瓷材料。 上述兩實施例傳感器外殼均是由上述陶瓷材料一體成型，因此，同時具有硬度大， 隔熱，耐高溫，電力絕緣等優點，能夠充分的減少傳感器受到熱、冷、電和撞擊的影響，也不 需要設計特殊的電路來避免傳感器檢測到其自身外殼金屬表面的傳感器外殼。
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需要說明的是，本發明的傳感器外殼根據需要還可以設計成各種其它合適形狀， 也並不限於近接開關傳感器外殼，凡是採用上述材料一體成型製成的傳感器外殼，都在本 發明的保護範圍之內。 本發明實施例還提供一種傳感器外殼的製造方法，包括如下步驟
(1)將第一混合物與粘結劑均勻混合組成第二混合物，所述第二混合物以其總量 計，包括75 85wt^的第一混合物以及15 25wt^的粘結劑，所述第一混合物以其總量 計算，包括92 97wt% A1203和3 8wt% Y203 ; (2)將第二混合物造粒後，送入注塑機注射成型，形成所需傳感器外殼形狀；
(3)除去步驟(2)所得產物中粘結劑，在空氣氣氛下燒結製得傳感器外殼；根據需 要，還可以在成注射形後以車床、銑床進行加工； 其中，所述粘結劑為第一粘結劑或第二粘結劑，所述第一粘結劑以其總量計，由 45 % 55wt %石蠟，30 % 40wt %聚丙烯或聚丙烯與乙烯的共聚物，2 % 10wt %硬脂酸 和5% 1 lwt %接枝馬來酸酐組成；所述第二粘結劑以其總量計，由75% 85wt %聚縮醛， 15% 25wt^聚丙烯組成。 上述第一粘結劑優選由49% 51wtX石蠟，34X 36wt%聚丙烯或聚丙烯與乙 烯的共聚物，4% 5wtX硬脂酸，9X 11wt^接枝馬來酸酐組成；上述第二粘結劑優選由 79% 81wt^聚縮醛，19% 21wt^聚丙烯組成。 上述接枝馬來酸酐優選為低密度聚乙烯接枝馬來酸酐。在本說明書中，該低密度 是指密度不大於O. 93克/毫升。 更進一步，上述步驟(1)中，第二混合物以其總量計，優選包括76 79wt^的第 一混合物以及21 24wt^的粘結劑，第一混合物以其總量計，優選包括94 96wt% A1203 和4 6wt% Y203。 更具體的，本發明實施例的製造方法中，上述粘結劑若採用第一粘結劑，上述步驟
(3)中除粘結劑的方法為將步驟(2)所得產物浸入庚烷以除去粘結劑中石蠟，取出後在空
氣氣氛下，加熱至500 100(TC或直接在燒結過程中，除去殘餘粘結劑。 更具體的，本發明實施例的製造方法中，上述粘結劑若採用第二粘結劑，上述步驟
(3)中除粘結劑的方法為將步驟(2)所得產物浸入乙酸、草酸和硝酸中一種或幾種的混合
物中以除去聚縮醛；取出後在空氣氣氛下，加熱至500 100(TC或直接在燒結過程中，除去
殘餘粘結劑。 更具體的，本發明實施例的製造方法中，上述步驟(3)中燒結溫度為1700 1900°C。 本發明實施例的傳感器外殼，選擇合適的粘結劑和材料配方，採用上述方法最後 得到的產品具有硬度大，隔熱，耐高溫，電力絕緣等優點，能夠充分的減少傳感器受到熱、電 和撞擊的影響，也不需要設計特殊的電路來避免傳感器檢測到其自身外殼金屬表面的傳感 器外殼。 製備實施例
實施例1 按照下面的步驟製備傳感器外殼。
1、製備粘結劑
按照重量份，將50份石蠟，35份聚丙烯，5份硬脂酸和10份低密度聚乙烯接枝馬
來酸酐均勻混合製成粘結劑備用。
2、製備近接開關傳感器外殼 (1)按照重量份，將95份的A1203和5份Y203混合在一起組成第一混合物；按照重 量份，取85份上述第一混合物以及15份上述的粘結劑均勻混合得第二混合物。
(2)將第二混合物造粒後，投入注塑機注射成型(採用圓柱形近接開關傳感器外 殼模具)，形成圓柱形近接開關傳感器外殼； (3)將步驟(2)所得半成品置於庚烷中溶解原粘結劑中石蠟，取出後每分鐘增加 2 3t:，在空氣氣氛下加熱至50(TC，保溫2 3小時，以蒸發除去殘餘粘結劑。
(4)空氣氣氛下，於150(TC燒結，製得圓柱形近接開關傳感器外殼。
實施例2 (1)按照重量份，將97份的A1203和3份Y203混合在一起組成第一混合物；按照重 量份，取80份上述第一混合物以及20份上述的粘結劑均勻混合得第二混合物。
(2)將第二混合物造粒後，投入注塑機注射成型(採用圓柱形近接開關傳感器外 殼模具)，形成圓柱形近接開關傳感器外殼； (3)將步驟(2)所得半成品置於庚烷中溶解原粘結劑中石蠟後取出；
(4)空氣氣氛下，於145(TC燒結( 一併除去殘餘粘結劑)，製得圓柱形近接開關傳
感器外殼。 實施例3 與實施例l方法基本相同，不同之處在於步驟(l):按照重量份，將92份的八1203和 8份^03混合在一起組成第一混合物；按照重量份，取90份上述第一混合物以及IO份上述
的粘結劑均勻混合得第二混合物。
實施例4 與實施例l方法基本相同，不同之處在於步驟(l):按照重量份，將94份的八1203和 6份^03混合在一起組成第一混合物；按照重量份，取86份上述第一混合物以及14份上述
的粘結劑均勻混合得第二混合物。
實施例5
1、製備粘結劑 按照重量份，將80份聚縮醛，20份聚丙烯均勻混合製成粘結劑備用。
2、製備近接開關傳感器外殼 (1)按照重量份，將96份的A1203和4份Y203混合在一起組成第一混合物；按照重 量份，取84份上述第一混合物以及16份上述的粘結劑均勻混合得第二混合物。
(2)將第二混合物造粒後，投入注塑機注射成型(採用立方體形狀近接開關傳感 器外殼模具)，形成立方體形狀近接開關傳感器外殼； (3)將步驟(2)所得半成品置於96%濃硝酸中充分溶解聚縮醛取出後，每分鐘升 溫2 3t:，在空氣氣氛下加熱至50(TC，保溫2 3小時，以蒸發除去殘餘粘結劑。
(4)空氣氣氛下，於155(TC燒結，製得立方體形狀近接開關傳感器外殼。
實施例6 與實施例l方法基本相同，不同之處在於備用粘結劑的製備按照重量份，將55份石蠟，30份聚丙烯與乙烯的共聚物，10份硬脂酸和5份低密度聚乙烯接枝馬來酸酐均勻混
合製成粘結劑。
實施例7 與實施例l方法基本相同，不同之處在於備用粘結劑的製備按照重量份，將45份 石蠟，40份聚丙烯，4份硬脂酸和11份低密度聚乙烯接枝馬來酸酐均勻混合製成粘結劑。
實施例8 與實施例5方法基本相同，不同之處在於備用粘結劑的製備按照重量份，將75份 聚縮醛，25份聚丙烯均勻混合製成粘結劑備用。
實施例9 與實施例5方法基本相同，不同之處在於備用粘結劑的製備按照重量份，將85份 聚縮醛，15份聚丙烯均勻混合製成粘結劑備用。
實施例10 與實施例5方法基本相同，不同之處在於備用粘結劑的製備按照重量份，將79份 聚縮醛，21份聚丙烯均勻混合製成粘結劑備用。
實施例11 與實施例5方法基本相同，不同之處在於備用粘結劑的製備按照重量份，將81份 聚縮醛，19份聚丙烯均勻混合製成粘結劑備用。
性能檢測 經檢測，上述實施例的傳感器外殼硬度為797 3198(ksi)，熱導率為22 72Btu/ (ft2 h ° F)，電阻率為le+018 le+024 (10—8ohm. m)，工作溫度為937_1467°C 。
應用實施例 1、將具有上述實施例1傳感器外殼的近接開關傳感器，用於焊接環境作業，焊接 的火花未對近接開關造成損害或變形。有部分礦渣黏於外殼，直接刮除，傳感器未見損害 (由於大量晶界的結果)。 對比將現有塑料外殼近接開關傳感器，用於同樣焊接環境作業，塑料外殼容易被
火花融化和變形。而金屬外殼容易因礦渣黏於外殼而損壞。即使在金屬外殼上塗一層防黏
漆，金屬外殼最終將因為遭受火花反覆射擊使其表面產生坑洞，使礦渣黏於外殼。 將現有金屬外殼近接開關傳感器，用於焊接環境作業，金屬外殼容易因礦渣黏於
外殼而損壞，即使在金屬外殼上塗一層防黏漆，金屬外殼最終也因為遭受火花反覆射擊使
其表面產生坑洞，使礦渣黏於外殼而損壞。 2、將具有上述實施例2傳感器外殼的近接開關傳感器，用於具有快速變化溫度的 環境。將上述近接開關運作於在偶爾接觸極高(高達1200攝氏度)或低(低至-150攝氏 度)的溫度的環境中，例如金屬加工、食品加工和焊接環境中。上述環境中，熱量不容易導 入到傳感器的內部，也不易從傳感器的內部導出，而且傳感器也不容易在瞬間高溫下變形。
對比用現有具塑料外殼的傳感器在上述同樣的環境下工作，塑料的外殼接觸高 溫後立即溶化和變形。 用現有具金屬外殼的近接開關傳感器在上述同樣的環境下工作，近接開關內部電 氣損壞。原因是雖然氧化鋁在常溫下的導熱係數跟不鏽鋼差不多，比銅低，但因為金屬材 料的導熱係數會跟隨溫度增加，而氧化鋁則相反，所以氧化鋁的抗熱效果還是比金屬強。
3、將具有上述實施例3傳感器外殼的近接開關傳感器，用於具有化學物質惡劣環 境中作業。將上述近接開關傳感器用於酸或者一些溶劑可以接觸到開關的環境中(包括某 些金屬加工，食品加工和化學處理工業中)，本近接開關傳感器未損壞。 對比在與上述同樣的環境中，現有金屬和塑料外殼近接開關可以被一些化學品 腐蝕。 4、將具有上述實施例3傳感器外殼的近接開關傳感器，用於具有小碎片的環境。 將上述近接開關傳感器運作於常見飛行的小碎片的環境中(如金屬加工和建築業中)，小 碎片的打擊未使傳感器外殼凹陷。 對比用現有具塑料外殼的傳感器在上述同樣的環境下工作，塑料外殼產生凹陷。
用現有具金屬外殼的近接開關傳感器在上述同樣的環境下工作，金屬外殼產生凹 陷。 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
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權利要求
一種傳感器外殼，包括外殼本體，所述外殼本體一端具有電線出口，另一端設有感應面，其特徵在於，所述外殼本體及感應面由陶瓷材料一體成型，所述陶瓷材料以其總量計，含有92～97wt％Al2O3和3～8wt％Y2O3。
2. 如權利要求1所述的傳感器外殼，其特徵在於，所述陶瓷材料以其總量計，含有94 96wt% A1203禾口 4 6wt% Y203。
3. 如權利要求1或2所述的傳感器外殼，其特徵在於，所述外殼本體為圓柱體形狀或立 方體形狀。
4. 一種傳感器外殼的製造方法，包括如下步驟(1) 將第一混合物與粘結劑均勻混合組成第二混合物，所述第二混合物以其總量計，包 括75 85"%的第一混合物以及15 25wt^的粘結劑，所述第一混合物以其總量計算， 包括92 97wt% A1203和3 8wt% Y203 ;(2) 將所述第二混合物造粒後，送入注塑機注射成型，形成所需傳感器外殼形狀；(3) 除去步驟(2)所得產物中粘結劑，在空氣氣氛下燒結製得傳感器外殼； 其中，所述粘結劑為第一粘結劑或第二粘結劑，所述第一粘結劑以其總量計，由45% 55wtX石蠟，30X 40wtX聚丙烯或聚丙烯與乙烯的共聚物，2X 10wt^硬脂酸和5% 11wt^接枝馬來酸酐組成；所述第二粘結劑以其總量計，由75% 85wt^聚縮醛，15% 25wt^聚丙烯組成。
5. 如權利要求4所述製造方法，其特徵在於，所述第一粘結劑由49X 51wtX石蠟， 34% 36wtX聚丙烯或聚丙烯與乙烯的共聚物，4X 5wtX硬脂酸，9X 11wt^接枝馬 來酸酐組成；所述第二粘結劑由79% 81wt^聚縮醛，19% 21wt^聚丙烯組成。
6. 如權利要求4所述製造方法，其中，接枝馬來酸酐為低密度聚乙烯接枝馬來酸酐。
7. 如權利要求4或5或6所述製造方法，其特徵在於，步驟(1)中，所述第二混合物以 其總量計，包括79 81wt^的第一混合物以及19 21wt^的粘結劑，所述第一混合物以 其總量計算，包括94 96wt% A1203和4 6wt% Y203。
8. 如權利要求4所述製造方法，其特徵在於，所述粘結劑採用第一粘結劑，所述步驟 (3)中除粘結劑的方法為將步驟(2)所得產物浸入庚烷以除去粘結劑中石蠟，取出後在空 氣氣氛下，加熱至500 IOO(TC或直接在燒結過程中，除去殘餘粘結劑。
9. 如權利要求4所述製造方法，其特徵在於，所述粘結劑採用第二粘結劑，所述步驟 (3)中除粘結劑的方法為將步驟(2)所得產物浸入乙酸、草酸和硝酸中一種或幾種的混合 物中以除去聚縮醛；取出後在空氣氣氛下，加熱至500 100(TC或直接在燒結過程中，除去 殘餘粘結劑。
10. 如權利要求9所述製造方法，其特徵在於，所述步驟(3)中燒結溫度為1450 1550°C。
全文摘要
本發明提供了一種傳感器外殼及其製造方法，該傳感器外殼包括外殼本體，外殼本體一端具有電線出口，另一端設有感應面，外殼本體及感應面由陶瓷材料一體成型，陶瓷材料以其總量計，含有92～97wt％Al2O3和3～8wt％Y2O3。該方法包括步驟(1)配製原料(2)將所述第二混合物造粒後，送入注塑機成型，形成所需傳感器外殼形狀；(3)除去步驟(2)所得產物中粘結劑，在空氣氣氛下燒結製得傳感器外殼。本發明的傳感器外殼，同時具有硬度大，隔熱，耐高溫，電力絕緣等優點，能夠充分的減少傳感器受到熱、冷、電和撞擊的影響。
文檔編號H03K17/94GK101764600SQ20091011050
公開日2010年6月30日 申請日期2009年10月15日 優先權日2009年10月15日
發明者李為韜 申請人:常蔚科技(深圳)有限公司