[發明專利]SiCN陶瓷無線無源諧振腔式壓力傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201711376686.4
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108088590A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 余煜璽;劉熠新;余洪哿
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14;G01L1/26
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

1.SiCN陶瓷無線無源諧振腔式壓力傳感器，其特征在于設有非晶態SiCN陶瓷壓力片、非晶態SiCN陶瓷環片、非晶態SiCN陶瓷底座、貼片天線、耦合槽天線和空氣諧振腔；

所述非晶態SiCN陶瓷壓力片、非晶態SiCN陶瓷底座表面和非晶態SiCN陶瓷環片內表面涂有金屬層，金屬層形成諧振腔，貼片天線設在非晶態SiCN陶瓷壓力片頂部，耦合槽天線設在諧振腔上表面，諧振腔通過耦合槽天線與貼片天線耦合，貼片天線與共面波導線耦合。

2.如權利要求1所述SiCN陶瓷無線無源諧振腔式壓力傳感器，其特征在于所述圓柱形非晶態SiCN陶瓷傳感元件的直徑為10～16mm，厚度為2～5mm。

3.如權利要求1所述SiCN陶瓷無線無源諧振腔式壓力傳感器，其特征在于所述金屬層采用耐高溫金屬層，所述耐高溫金屬層的材料熔點大于1000℃，所述耐高溫金屬層的厚度為20～50μm。

4.如權利要求1～3所述SiCN陶瓷無線無源諧振腔式壓力傳感器的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)制備圓柱形非晶態SiCN陶瓷傳感元件

(1)制備SiCN陶瓷素坯：

a.將先驅體聚硅氮烷與光引發劑混合后，放入模具中進行紫外預交聯，得到淡黃色SiCN陶瓷素坯；或

b.將先驅體聚硅氮烷進行熱交聯，使其由液態的聚硅氮烷變為淡黃色固態的聚硅氮烷，球磨成粉末并經過壓制、等靜壓得到SiCN陶瓷素坯；或

c.將先驅體聚硅氮烷與光引發劑混合后，進行紫外交聯，球磨成粉末后，經過壓制、等靜壓得到SiCN陶瓷素坯；

(2)將SiCN陶瓷素坯在惰性氣體保護下熱解，再退火處理后，得到非晶態SiCN陶瓷傳感元件；

2)對非晶態SiCN陶瓷傳感元件進行處理，使其表面光滑且尺寸達到規定要求；

3)在非晶態SiCN陶瓷壓力片底座耦合槽天線位置處，貼上與耦合槽尺寸一致的聚酰亞胺膠帶后，涂上金屬漿料構成耦合槽天線，在非晶態SiCN陶瓷壓力片的頂部貼片天線位置處，用聚酰亞胺膠帶保護后，涂上金屬漿料構成貼片天線；在非晶態SiCN陶瓷底座上表面涂上金屬層漿料；在非晶態SiCN陶瓷環片內表面涂上金屬層漿料，非晶態SiCN陶瓷壓力片、非晶態SiCN陶瓷底座和非晶態SiCN陶瓷環片共同形成了諧振腔；然后再除掉聚酰亞胺膠帶，即得到有耦合槽天線、貼片天線的諧振腔；

4)完成金屬漿料的金屬化，并選用合適的粘結劑完成三個部分的粘結，最終得到非晶態SiCN陶瓷無線無源諧振腔式壓力傳感器。

5.如權利要求4所述SiCN陶瓷無線無源諧振腔式壓力傳感器的制備方法，其特征在于在步驟1)第(1)部分的a中，所述光引發劑為I819光引發劑；所述先驅體聚硅氮烷與I819光引發劑的混合比例，按質量比可為1︰(0.005～0.1)；所述模具為聚二甲基硅氧烷模具，模具的直徑可為10～18mm，模具的高度可為3～6mm；所述紫外交聯的條件可為：紫外燈光照射下直接交聯，紫外燈的功率為250W，紫外光的中心波長為326nm，紫外交聯的時間可為0.25～2h。

6.如權利要求4所述SiCN陶瓷無線無源諧振腔式壓力傳感器的制備方法，其特征在于在步驟1)第(1)部分的b中，所述熱交聯的溫度為80～450℃，熱交聯的時間為0.5～4.5h；所述粉末的粒徑可為0.1～2μm；所述壓制成型的壓力可為4～6MPa，保壓時間可為2min；所述等靜壓的壓力可為20～25MPa，保壓時間可為0.5h。

7.如權利要求4所述SiCN陶瓷無線無源諧振腔式壓力傳感器的制備方法，其特征在于在步驟1)第(2)部分中，所述惰性氣體采用氮氣或氬氣；所述熱解的溫度可為800～1000℃，熱解的時間可為1～8h；所述退火處理的溫度可為1000～1500℃，退火處理的時間可為1～8h；所制得的非晶態SiCN陶瓷傳感元件的密度為1.90～2.25g/cm3。