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一种制造高温凤凰平台注册很好的材料


发布日期:[2018-08-23]    作者:凤凰平台凤凰平台注册


氧化铝陶瓷是一种很有前途的材料用于制造高温凤凰平台注册。在本文中,一种制作氧化铝陶瓷敏感腔直接键合方法。氧化铝陶瓷基板的粘合在一起,形成高温高压环境敏感腔。该设备可以检测压力参数在高温下。为了验证在高温环境下的制造方法的灵敏度性能,一个电感和电容集成与制造敏感腔陶瓷基板形成无线无源LC凤凰平台注册厚膜集成技术。最后,该传感器是使用系统测试平台测试。实验结果表明,该传感器可以实现压力测量以上900°C,确认制作敏感腔具有优异的密封性能。因此,直接键合的方法有可能用于开发所有的陶瓷高温凤凰平台注册在恶劣环境中的应用。

1。简介

最近,出现了一个实时、精确的需求的增加,在高温环境下的现场压力测量,如内燃机,地热井,核反应堆,和空间。例如,用于战斗机的喷气发动机,温度通常在800–1450°C [范围],在火山熔岩的研究,通常表现出非牛顿流动状态之间的800和1120°C 。传统的凤凰平台注册是基于硅或硅绝缘体技术,不能高于450°C 。基于SiC在恶劣环境中的应用凤凰平台注册得到了广泛的发展,并–4H SiC压阻式凤凰平台注册已可运行在高达800°C 。然而,他们的制作工艺不发达,硅和碳化硅衬底很贵。此外,凤凰平台注册是基于压阻效应,而不能用于无线无源高温传感器的应用。陶瓷是一个非常有前途的高温传感器材料由于其优异的电学、力学、化学性能,如强度、硬度、耐磨。最近,基于陶瓷的高温凤凰平台注册已被证明,但对这些传感器的制备方法是复杂的,和传感器性能差。例如,LC无源凤凰平台注册是采用低温共烧陶瓷或高温共烧陶瓷技术(包括干燥、切割绿色带、丝网印刷、复膜、切割、高温烧结)。这些凤凰平台注册的制作工艺有缺点,尤其是敏感腔的制备。敏感腔可以制作只有通过与碳膜和层压用绿色胶带填充,其制造工艺复杂。腔容易破碎或层压和共同烧制过程中坍塌,从而降低成品传感器产量。重要的是,制造工艺限制敏感腔结构的尺寸,从而影响传感器的灵敏度特性。此外,敏感的容腔可以只使用一定的绿色磁带制造(如杜邦951或铁),并与收缩速度一样银导电浆料,这意味着在高温环境下工作的传感器不能
在这项研究中,凤凰平台开发了一个基于氧化铝陶瓷高温凤凰平台注册应用敏感型腔的制作方法。这是在热压烧结制备环境氧化铝陶瓷的直接结合,可用于大腔结构。电容和电感元件集成在制作敏感腔基于氧化铝陶瓷采用厚膜集成技术的无源LC传感器的制备。的无线无源LC凤凰平台注册敏感腔的结构示图1。最后,高温、高压测试平台的建立,并对传感器的压力灵敏度的特点是在高温环境下压力的函数。因此,对制作的密封腔的灵敏度性能进行了验证。
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图1的无线无源LC凤凰平台注册与敏感腔结构。(一)的三维结构设计原理图;(B的横截面视图)的无源LC凤凰平台注册。

2。实验程序

因为敏感腔是无源LC凤凰平台注册的核心,它的制作是非常重要的。完成对氧化铝基电容元件的敏感腔的制作,凤凰平台使用了一个三层氧化铝陶瓷基片。特别是本节所描述的实验过程。

2.1。氧化铝陶瓷板预处理

因为有一个表面是平整可能获得最佳粘结陶瓷基板是很重要的。首先,三氧化铝陶瓷层选取的敏感腔的制备。陶瓷板切成4厘米4厘米××0.2毫米,和性能表现表1。方腔被切断,在陶瓷板中间的第二层,和腔体的尺寸约为2厘米,2厘米,0.2毫米××。然后,在基板的表面进行研磨和抛光以去除任何残留的底物(如氧化薄膜)和瘢痕体质。研磨和抛光后,对氧化铝陶瓷表面的油脂是利用超声振动的方法除去。一个清洁的表面,使陶瓷基板更强的债券。然后,清洗后的氧化铝陶瓷基板放入烘箱干燥。表面干燥后,陶瓷基板放置和层压在一起,在设计阶石墨夹,其中2层与腔的中间层,如图所示图2A.石墨夹,平坦的表面最好的结合形式。然后,层压基板被放置在一个高温高压真空热压烧结,如图2B.
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图2(一)基于氧化铝陶瓷敏感腔的制造工艺;(B热压炉;()C)的氧化铝陶瓷专用连接过程。
表1陶瓷板的特性
Table

2.2。热压烧结

在制备完成后,热压炉加热真空条件下形成的真空腔。对氧化铝陶瓷的表面原子在热压烧结环境激活形成键的键合界面,实现在氧化铝陶瓷的相互扩散。当温度达到1500°C,样品保持在热20分钟,使之受热均匀、活性原子在表面的粘接。然后,结合样品冷却至室温,在炉。确保材料之间良好的接触,凤凰平台施加的压力约5 MPa的键合过程中。热压烧结后,氧化铝陶瓷基板贴合紧密,与氧化铝陶瓷基敏感腔的形成。氧化铝陶瓷的特殊连接过程中显示图2C.

2.3 .打薄

热压烧结后,制备的陶瓷基板与密封腔表面变薄减少敏感膜的厚度尽可能。首先,制备的陶瓷基板与密封腔是坚持到平板玻璃,用石蜡,将玻璃固定在抛光机由真空夹具细化研磨盘。最后,该敏感膜的厚度约为0.1毫米。

2.4。火灾后的金属化

基于敏感腔的氧化铝陶瓷制备后,证明压力敏感性能,电气元件均集成在凤凰平台注册制作的敏感腔,如图所示图1的LC无源凤凰平台注册的设计包括一个固定电感线圈和一个灵活的电容器。这些元素连接成串联LC谐振电路,采用厚膜集成技术制作。为保证在高温环境下的传感器的稳定性,凤凰平台用铂浆料的电气性能组件的制造。如图所示图3首先,制作工艺所制作的陶瓷基板具有密封腔的预处理,其中的油脂是利用超声振动的方法除去;下一步是制作电感元件和电容器的顶板,采用丝网印刷技术,然后这些干燥150°C 20分钟;进一步,电容器的底板上集成传感器的下表面;最后,丝网印刷烧结氧化铝陶瓷基板是在高温炉中总共约3小时的发射时间在1500°C峰值温度允许PT油墨固化。顶部和底部的图像传感器图像显示图4
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图三制备氧化铝陶瓷敏感腔火后金属化。
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图4图像传感器。页:1一俯视图;()B底视图)

三.测量结果

图5显示传感器的高温压敏原理。当空气压力在高温应用的敏感腔的变化,传感器的谐振频率;这是由外部阅读器天线的无线检测。然后,在原位压力信号通过传感器和天线的电感元件的高温环境下传输到室温环境。
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图5高温凤凰平台注册的原理。
如图所示图5等效阻抗Z情商)从阅读器天线视可表述为[二十]:
ZEQ=J二问FlR【一 K二(F/FS)一−(F/FS)二 JF/(FSQ)]=F(FS)
(1)
哪里lR是读者天线电感;K是耦合的阅读器天线和传感器之间的有效;Q是品质因数的测量;F是激励频率;和FS是传感器的谐振频率,可表示如下:
FS=一/(二问lSCS−−−−−√)=F(CS)
(二)
哪里lS和CS在传感器的电感和电容,分别。然后,电容CS可以表示如下[十五]:
CS≈e零一二TG (二TM/eR)⋅双曲正切−一((三P一四(一−v二))/(十六E(TM)三(TG (二TM/eR)))−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√)(三P一四(一−v二))/(十六E(TM)三(TG (二TM/eR)))−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√=F(P)
(3)
哪里e零和eR是真空介电常数和氧化铝陶瓷的相对介电常数;一表示电容极板的长度,n代表泊松比;TG和TM代表腔厚度与敏感膜片的厚度,分别;和P在敏感膜片施加的压力。
探讨在高温环境下的腔内压力敏感性的特点,所制作的传感器的灵敏度,使用高温压力测量系统包含一个高温压力罐测量高温压力的函数,一个E4991A阻抗分析仪,和温度–压力控制仪表,如图6。传感器和天线相隔1厘米的保温结构,这是放置在高温压力罐。的阻抗分析仪可以从E4991A测试天线获得阻抗相位及谐振频率的无线读出。温度–压力控制仪可以准确地控制温度和高温压力罐压力和高温压力罐可提供温度–压力环境与900°C最高温度和最大压力3 bar。
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图6该测量系统平台侧视图。
研究高温下制备的腔的敏感性特征,罐内压力变化在0.20和2.80杆之间的600以上°C.改变传感器的谐振频率在不同的温度和压力都施加在传感器上显示图7。此外,在图7,凤凰平台可以看到传感器随压力和温度的增加,共振频率。
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图7传感器的谐振频率为压力和温度的函数。
图8显示几个测量结果在900°C.传感器的谐振频率分别约为27.25和26.60兆赫的0和2.60条的压力方面的传感器,分别。如图所示图8,该传感器的谐振频率直线下降,在900°C施加的压力增加,和凤凰平台注册的灵敏度仅为约−0.25兆赫/酒吧。该传感器的滞后误差和重复性误差分别为9.3和13左右,作为一个功能的压力在900°C.这些测量结果表明该传感器腔是密封的,它可以提高灵敏度在高温环境下的压力,这凤凰平台注册敏感腔的制造方法可以应用在高温环境下的现场压力测量。
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图8谐振频率的传感器作为压力的函数,在900°C.

4 .2 .结论

凤凰平台描述了一种基于氧化铝陶瓷压敏型腔的制作方法,可用于高温凤凰平台注册的制作。该方法具有操作简单,一次成型率高,方便使用。在热压烧结制备氧化铝陶瓷直接键合环境是敏感的腔,和无线无源LC高温凤凰平台注册的基础上制作的敏感腔采用厚膜集成技术制作。实验结果表明,该传感器可在高温环境下的压力测量和现场进行了−0.25兆赫/酒吧好压力灵敏度在900°C。因此,这是一个很有前途的高温环境下的压力测量传感器。本研究可为氧化铝陶瓷高温凤凰平台注册的制作提供了有益的参考,为高温氧化铝陶瓷传感器密封腔的制造新工艺。