[發明專利]一種基于氧化鋁陶瓷的超高溫燃氣壓力傳感器封裝工藝方法

有效

• 申請號: 202011297256.5
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN112729623B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 李晨;熊繼軍;洪應平;薛亞楠;孫博山
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14;G01L9/12
• 代理公司: 北京彭麗芳知識產權代理有限公司 11407
• 代理人: 彭麗芳

1.一種基于氧化鋁陶瓷的超高溫燃氣壓力傳感器封裝工藝方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、耐高溫陶瓷壓敏元件的制備

S11、將氧化鋁生瓷帶切割成所需的形狀與尺寸，其中，第二層生瓷片、第三層生瓷片、第四層生瓷片的形狀為T形，第一層生瓷片、第五層生瓷片的形狀為矩形；

S12、利用打孔機在3層T形生瓷片右側的相同位置打出過孔并在第三層生瓷片上的左側打出預定尺寸大小的電容孔腔；

S13、將金屬鉑漿料填充在3層T形生瓷片的過孔里以實現螺旋電感與電容下極板的連接，填充完成后，將生瓷片置于150-200℃的烘干機上，進行15-20min的烘干處理；

S14、制備兩個絲網印刷網版，其中一個網版繪制電容上極板與電感圖形，另一個網版繪制電容下極板圖形，將兩個網印刷網版分別置于絲網印刷臺上固定，利用酒精將第二生瓷片和第四生瓷片擦拭干凈后，將第二層生瓷片和第四層生瓷片分別與第一個絲網印刷網版和第二個絲網印刷網版上的電路圖形對準，利用刮刀使金屬鉑漿料通過網版均勻地印刷在生瓷片上，使壓敏LC回路的矩形螺旋電感線圈、電容上極板和電容下極板分別位于第二層生瓷片上表面側、第二層生瓷片上表面左側及第四層生瓷片上表面左側，將絲網印刷后的兩層生瓷片置于烘干爐15-20min進行烘干處理；

S15、將第五層生瓷片、第四層生瓷片、第三層生瓷片、第二層生瓷片、第一層生瓷片從下往上依次放入疊片機中進行疊片處理，得生瓷片疊層，其中，在第三層生瓷片放入疊片機后，需在其壓敏電容空腔內填充與空腔大小相同的碳膜；

S16、對生瓷片疊層進行真空處理后，進行層壓處理；

S17、將層壓完成后的生瓷片疊層，置于設定好升溫曲線的馬弗爐中，進行升溫燒結，其中，燒結的峰值溫度設定為1500℃，保溫30min，升溫完成后，關閉馬弗爐電源與加熱按鈕，使生瓷片自然降溫，燒結過程可以使碳膜排出；

S2、耐高溫陶瓷樣機封裝管殼的制備

S21、采用陶瓷注漿成型法制備出所需初始的實心氧化鋁陶瓷坯件，經激光打孔機在陶瓷坯件的上方、左側及右側分別打出氣流孔、壓敏元件安裝槽、耐高溫天線安裝槽；

S22、對打孔后的陶瓷坯件的表面進行研磨與拋光以去除多余的毛坯；

S23、利用焊接工藝將螺紋焊接在陶瓷坯件的表面，其中，螺紋是由高溫合金制備而成，完成最終耐高溫陶瓷樣機封裝管殼的制備；

S3、耐高溫陶瓷讀取天線的制備

S31、選取3片切好的氧化鋁陶瓷生瓷片，其中，兩片為矩形，一片為T形；利用酒精擦拭氧化鋁陶瓷生瓷片后，在T形生瓷片上表面的右側采用絲網印刷工藝印刷矩形螺旋電感結構；

S32、在疊片機中依序放入生瓷片進行疊片，其中，T形生瓷片位于中間，兩矩形生瓷片與T形生瓷片的左側對齊；

S33、對疊片完成的生瓷片進行真空處理后，進行層壓處理；

S34、層壓結束后，利用馬弗爐對生瓷片進行升溫燒結，升溫結束后，關閉馬弗爐電源與加熱按鈕，進行自然降溫，燒結結束后，耐高溫陶瓷讀取天線制備而成；

S4、氧化鋁陶瓷超高溫壓力傳感器的封裝工藝

S41、將制備所得的耐高溫陶瓷壓敏元件安裝在耐高溫陶瓷樣機封裝管殼一側，然后在耐高溫陶瓷壓敏元件的上表面與下表面分別放置耐高溫防熱防震棉；

S42、在耐高溫陶瓷樣機封裝管殼的另一側安裝耐高溫陶瓷測試天線；

S43、利用陶瓷焊接工藝分別將讀取天線、耐高溫陶瓷壓敏元件與耐高溫陶瓷樣機管殼的連接處進行封接，實現氧化鋁陶瓷超高溫壓力傳感器樣機的密封封裝。

2.如權利要求1所述的一種基于氧化鋁陶瓷的超高溫燃氣壓力傳感器封裝工藝方法，其特征在于，所述步驟S34中，燒結的峰值溫度設定為1500℃，保溫30min。