一种传感器与电连接器的封装工艺的制作方法

本技术涉及传感器封装，特别涉及一种传感器与电连接器的封装工艺。

背景技术：

1、随着电子器件向微型化、高集成化以及高功率化的方向快速发展，其在高海拔、极地及空间探测等极端低温环境下的应用日益广泛。各类传感器及电子系统经常需要在-60℃甚至更低的极端低温下稳定工作。电连接器作为信号与能量传输的关键接口，其低温下的密封完整性与电接触稳定性直接决定了整个系统的成败。然而，由于传感器与电连接器连接构成的封装结构中，因金属、绝缘体及密封材料间热膨胀系数的固有差异，在极端低温环境下会产生巨大的热失配应力，导致密封界面开裂、泄漏，并引起插针接触电阻的显著漂移，使得传感器在极端低温环境下应用的可靠性降低。

2、现有技术中通常采用以下方式提高传感器在低温环境下应用的可靠性：（1）采用研发低收缩率、高弹性的密封材料或采用低熔点玻璃、焊料等硬质密封手段；（2）在结构设计上引入弹簧、缓冲层等被动组件以吸收形变，但是这些方式中通过材料改性的成本高昂且性能提升有限，而且被动结构的设计增加了整体封装结构的体积与复杂度。

技术实现思路

1、本技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本技术的目的在于提供传感器与电连接器封装工艺，以改善现有的传感器与电连接器在极端低温环境下应用的可靠性问题。

2、为了实现上述目的，本技术所采取的技术方案是：

3、一种传感器与电连接器的封装工艺，包括：

4、在所述传感器的外壳上开设密封槽，并对所述密封槽进行预处理；

5、将所述传感器与所述电连接器进行预装配，并向所述密封槽内填充未固化的密封材料，在所述密封材料上安装压紧件；

6、对所述压紧件施加恒定预紧力，所述压紧件将所述预紧力传递至所述密封材料，以使所述密封材料与所述密封槽贴合；

7、对所述密封材料进行加热，以进入第一固化阶段，使得密封材料内部初步形成交联网络，随后对密封材料进行降温以进入第二固化阶段，对初步形成的所述交联网络进行定型，以完成所述传感器与电连接器的封装。

8、根据本技术的一些实施例，所述对所述密封材料进行加热，以进入第一固化阶段，使得密封材料内部初步形成交联网络，包括：

9、将所述密封材料加热至第一温度，所述第一温度高于所述密封材料的相变温度，使所述密封材料处于液态；

10、同时压紧件将预紧力转化为作用于所述密封材料上的压力，促使所述密封材料内部初步形成交联网络，以使所述密封材料具备形状保持能力。

11、根据本技术的一些实施例，所述随后对密封材料进行降温以进入第二固化阶段，对初步形成的所述交联网络进行定型，包括：

12、按照预设的降温速率将所述密封材料冷却至第二温度，所述第二温度低于所述密封材料的相变温度，使所述密封材料由液态转变为固态；

13、在降温过程中，通过压紧件持续向所述密封材料施加压力，促使初步形成的所述交联网络沿抵消预设低温收缩的方向伸展，以在所述密封材料中构建应力补偿结构；

14、待所述密封材料完全转变为固态后，在所述第二温度下保持预设时间，以对所述应力补偿结构进行定型。

15、根据本技术的一些实施例，所述预紧力以及所述降温速率，与所述密封材料的相变温度tp相互匹配，包括：

16、当tp<-60℃时，所述预紧力的取值范围为5.0mpa～6.0mpa，所述降温速率的取值范围为0.2℃/min～0.5℃/min；

17、当-60℃≤tp<-50℃时，所述预紧力的取值范围为4.0mpa～5.0mpa，所述降温速率的取值范围为0.5℃/min～0.8℃/min；

18、当-50℃≤tp<-40℃时，所述预紧力的取值范围为3.0mpa～4.0mpa，所述降温速率的取值范围为0.8℃/min～1.2℃/min；

19、当tp≥-40℃时，所述预紧力的取值范围为1.0mpa～3.0mpa，所述降温速率的取值范围为1.2℃/min～1.5℃/min。

20、根据本技术的一些实施例，在所述降温过程中的温度变化区间包括所述密封材料的相变窗口期，所述相变窗口期为所述密封材料在降温过程中储能模量下降至初始值50%以下，且所述密封材料的损耗因子达到峰值的温度区间。

21、根据本技术的一些实施例，所述降温过程中通过所述相变窗口期的时间t，由所述密封材料的相变温度tp决定，

22、当tp<-60℃时，90min＜t＜min；

23、当-60℃≤tp≤-50℃时，60min＜t＜90min；

24、当tp>-50℃时，30min＜t≤60min。

25、根据本技术的一些实施例，在所述传感器的外壳上开设密封槽，并对所述密封槽进行预处理，包括：

26、对所述密封槽进行物理粗化处理，以使密封槽的表面粗糙度ra取值范围为3.2μm～12.5μm；

27、对所述密封槽进行化学活化处理，以使所述密封槽的表面上形成化学过渡层，所述化学过渡层厚度的取值范围为10～50。

28、根据本技术的一些实施例，所述电连接器包括插针组件，所述密封槽的底部开设有通孔，所述将所述传感器与所述电连接器进行预装配，并向所述密封槽内填充未固化的密封材料，在所述密封材料上安装压紧件，包括：

29、所述插针组件的一端贯穿所述通孔并与所述传感器的内部连接，所述插针组件的另一端与所述电连接器连接；

30、采用精密点胶设备向所述密封槽中注入未固化的密封材料，且所述密封材料在所述密封槽内的液面低于所述插针组件位于密封槽内且未被所述密封材料覆盖的部分的顶端，所述顶端为所述插针组件靠近所述电连接器一侧的端面；

31、将所述压紧件套设于所述插针组件的外周，并压接于所述密封材料的上表面。

32、根据本技术的一些实施例，所述封装工艺还包括：

33、移除所述压紧件；

34、对所述传感器与电连接器封装后的结构进行电连续性测试和密封性测试。

35、根据本技术的一些实施例，所述对所述传感器与电连接器封装后的结构进行电连续性测试和密封性测试，包括：

36、在测试温度ttest≤-60℃的条件下，对所述封装后的结构进行电连续性测试，测试时间≥100h；

37、在室温条件下，对所述封装后的结构进行氦质谱检漏；

38、在真空腔体内，对所述封装后的结构进行低温真空压力衰减测试。

39、本技术的有益效果是：

40、本技术通过先对密封槽进行预处理，能够防止低温应力下密封材料与密封槽连接界面发生脱黏失效；在此基础上对密封材料施加预紧力，使得密封材料与密封槽，以及插针组件和通孔的缝隙紧密贴合，并在维持恒定预紧力的同时对密封材料进行程序化温度循环，使得密封材料内部形成交联网络并完成定型，进而实现传感器与电连接器的封装，增强了密封材料在热应力下的结合能力与抗脱粘能力，降低传感器与电连接器的封装结构在极端低温环境下出现开裂与泄漏的风险，确保封装结构在极端低温环境下具备优异的密封性能与应用的可靠性。

41、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。