Hukx薄膜式热流传感器采用一体式金属蚀刻电镀工艺制作热电堆线路。市面同类产品多采用金属浆料印刷工艺制作线路。本厂测试发现，金属浆料制成的传感器存在性能波动问题。性能不稳的设备，难以保障检测数据的一致性与复测效果。用户可通过监测传感器内阻，判断设备性能是否出现异常。
概述
热流传感器依托薄层材料两侧温差完成测算，核心部件为热电堆，由两种不同合金导体交错排布构成。
图1 热流传感器基础原理：内部热电堆由两类合金导体交替排布组成
柔性印刷线路工艺
柔性印刷线路应用场景广泛，线路导电浆料以高分子基材混合铜、镍、银等导电微粒制成。借助带通孔的线路基板，分别填入两种导电浆料，即可构成热电堆结构，相关设计参考美国专利10393598。
图2 印刷工艺热电堆局部特写，两种金属导电浆料填充于通孔内成型
蚀刻电镀工艺
该工艺以金属箔片为基底，通过蚀刻去除多余材质，再局部电镀异种金属，组合形成热电堆结构。
图3 蚀刻电镀工艺热电堆局部特写，完整金属线路经局部电镀处理，嵌合在传感器塑料基材中
工艺差异：设备稳定性
两项试验对比两类工艺产品，核验灵敏度参数的变化情况。
- 高温环境耐受稳定性
- 弯折形变耐受稳定性
设备性能持续波动，会逐步降低使用可靠性，出厂标定的灵敏度参数也会失去参考价值。本次参试设备标定误差均为5%，小幅参数波动也会对检测结果产生明显影响。
测试说明
分别完成半径25毫米管道单次弯折、24小时高温静置试验后，在20摄氏度环境下检测设备灵敏度。试验升温阶段依次设置120摄氏度、150摄氏度工况。150摄氏度超出印刷型设备额定使用区间，用于参考设备长期处于120摄氏度额定区间内的状态变化。所有参数变化均以初始20摄氏度检测数据为参照，检测平台保持平整。参数复测偏差约1%，可有效甄别3%及以上的数值变动，本次试验不考量绝对测量精度。
表1 两种工艺热流传感器灵敏度与内阻稳定性测试。测试节点包含高温静置前后、弯折形变前后。所有设备标称长期适用温度上限120摄氏度，厂商标注可适配最小弯折半径1.25毫米。参数变化对比初始数值，正数代表测试后参数数值上升。
| 传感器工艺类型 | 测试项目 | 灵敏度永久变化值 | 电阻永久变化值 |
|---|---|---|---|
| 蚀刻电镀工艺 | 弯折半径 25 毫米 | 无明显变化（小于 3%） | 小于 2% |
| 浆料印刷工艺 | 弯折半径 25 毫米 | -7% | +11% |
| 蚀刻电镀工艺 | 120 摄氏度高温测试 | 无明显变化（小于 3%） | 小于 2% |
| 浆料印刷工艺 | 120 摄氏度高温测试 | +6% | +250% |
| 蚀刻电镀工艺 | 150 摄氏度高温测试 | 无明显变化（小于 3%） | 小于 2% |
| 浆料印刷工艺 | 150 摄氏度高温测试 | +16% | +1200% |
试验结论
- 蚀刻电镀工艺传感器，在额定工况内经受弯折与高温环境，参数表现稳定。
- 金属浆料印刷工艺传感器使用时需谨慎操作，常规工况下也易出现性能波动。
- 印刷工艺设备在弯折、高温工况下的损耗形式存在区别；试验中设备内阻均出现上升，灵敏度则有升有降。
