CN107702788A - 一种陶瓷高温振动传感器及其制备方法 - Google Patents
一种陶瓷高温振动传感器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107702788A CN107702788A CN201711166472.4A CN201711166472A CN107702788A CN 107702788 A CN107702788 A CN 107702788A CN 201711166472 A CN201711166472 A CN 201711166472A CN 107702788 A CN107702788 A CN 107702788A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- potsherd
- hole
- high temperature
- inductance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 210000002615 epidermis Anatomy 0.000 claims abstract description 23
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 11
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 8
- SWPMTVXRLXPNDP-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxy-2,6,6-trimethylcyclohexene-1-carbaldehyde Chemical compound CC1=C(C=O)C(C)(C)CC(O)C1 SWPMTVXRLXPNDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 4
- 238000010344 co-firing Methods 0.000 claims description 3
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000008450 motivation Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H13/00—Measuring resonant frequency
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/40—Structural combinations of fixed capacitors with other electric elements, the structure mainly consisting of a capacitor, e.g. RC combinations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Abstract
本发明公开了一种陶瓷高温振动传感器,该传感器由上表层、支撑层以及下表层通过层压烧结成型固化而成的形;上表层由四层陶瓷片层压而成,最上层的陶瓷片上表面印刷有电感,最下层的陶瓷片下表面印刷有电容上极板,且四层陶瓷片中心处均开设有第一通孔;支撑层由三层陶瓷片层压而成;所述下表层由三层陶瓷片层压而成,最下层的陶瓷片的外表面上印刷有电容下极板;上表层、支撑层以及下表层中的所有陶瓷片右侧均开设有第二通孔,电感与电容上极板通过第一通孔内的铂浆层相连,电感与电容下极板通过第二通孔内的铂浆层相连。本发明的陶瓷高温振动传感器既能够在常温下工作又能够在高温环境下工作,而且其结构简单,工艺简便,易于实现工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及高温振动传感器的技术领域,尤其涉及一种陶瓷高温振动传感器及其制备方法。
背景技术
在涡轮发动机、冶炼高炉、压缩机和燃气轮机等大型机械设备中,工作温度范围通常为600-1000℃,对于此类设备的零部件制造、检测和动态参数的测量等提出了迫切需求和严峻挑战。在飞行器的发动机中,对振动的检测有助于控制燃烧气体和燃料的混合以调整飞行姿态、降低失控风险。由于受制作材料和***结构的制约,目前已有的振动传感器无法在此类高温恶劣环境下工作。因此,需要研制出一种用于高温环境的振动传感器,提高发动机、飞行器等大型设备的运行安全性和测试准确性。
发明内容
本发明针对现有的高温恶劣环境中振动传感器,提供了一种可工作于高温环境下的陶瓷高温振动传感器及其制备方法。
本发明采用如下的技术方案实现:
一种陶瓷高温振动传感器,该传感器由上表层、支撑层以及下表层通过层压烧结成型固化而成的形;
所述上表层由四层陶瓷片层压而成,最上层的陶瓷片上表面印刷有电感,最下层的陶瓷片下表面印刷有电容上极板,且四层陶瓷片中心处均开设有第一通孔;
所述支撑层由三层陶瓷片层压而成;所述下表层由三层陶瓷片层压而成,最下层的陶瓷片的外表面上印刷有电容下极板;
所述上表层、支撑层以及下表层中的所有陶瓷片右侧均开设有第二通孔,所述电感与电容上极板通过第一通孔内的铂浆层相连,所述电感与电容下极板通过第二通孔内的铂浆层相连。
优选地,所述陶瓷片采用HTCC低温共烧陶瓷材料,该材料是一种氧化铝陶瓷材料,该材料继承了传统陶瓷材料的特点,高温下机械性能稳定,抗腐蚀,成本较低,工艺成熟。电感和电容极板印刷浆料均采用铂浆。
优选地,所述电感为平面方形螺旋电感。
优选地,所述第一通孔布设在电感线圈的中心环心垂直方向上。
优选地,所述第二通孔布设在电感线圈末端环心的垂直方向上。
优选地,所述电感线圈的一端通过第一通孔内的铂浆层与电容上极板相连接,末端通过第二通孔内的铂浆层与电容下极板相连连接。
本发明还提供了上述的陶瓷高温振动传感器的制备方法,包括如下步骤:
S1、按所需尺寸将生瓷带切割成生瓷片,并放入烘干炉中进行预加热;
S2、通过打孔装置在完成预加热的上表层的四层陶瓷片中心处以及上表层、支撑层以及下表层中的所有陶瓷片的右侧开设通孔;
S3、打孔完成以后,采用顶层抽吸的方法使用铂浆对通孔进行填充,并在加热炉中进行烘干加热实现其金属化;
S4、将印刷网版放置在印刷机上,调整网版与生瓷片的位置使两者居中对齐,然后加入铂浆,通过丝网印刷技术在上表层的最上层的陶瓷片上表面上将印制所需的电路图形,形成电感;重复上述步骤完成上表层的最下层的陶瓷片下表面、下表层的最下层的陶瓷片上的电容极板的印刷;
S5、将印刷好的生瓷片置于烘干炉内进行烘干处理,使铂浆干结,通过叠片机将印刷好的各部分生瓷片按按上述的层次和次序叠加在一起;
S6、将叠片完成后的多层基板进行真空密封并放入层压机中进行层压,在一定的温度和压力(45℃,5MPa)环境下,使每层瓷片紧密粘合在一起,形成一个完整的生瓷胚体,并将其放入高温烧结炉内进行高温共烧,使其固化成型。
本发明中电感线圈和电容极板采用的是与HTCC生瓷片相匹配的耐高温铂浆,与生瓷片能够很好的粘合,不会出现分层、剥离等现象。
本发明具有以下有益效果:
本发明采用HTCC技术通过切割、打孔、填孔、印刷、叠片、层压、烧结形成一种陶瓷高温振动传感器,该传感器具有耐高温性、结构合理、性能可靠、工作时间长等优点。该传感器不仅能够在常温下将振动信号转换成频率信号传送给测试设备,而且在高温的环境下也可以实现长时间的稳定测量,工作温度可达800℃以上,灵敏度高、稳定性好;设计结构巧妙、工艺操作简单可行、易于产业化发展,在航空航天、汽车电子、生物工程等领域具有应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例陶瓷高温振动传感器的整体结构示意图
图2为本发明实施例中传感器的电感线圈示意图
图3为本发明实施例中传感器的电容极板示意图。
具体实施方式
结合附图对发明的具体实施方式做详尽的说明。
如图1-图3所示,本发明实施例提供了一种陶瓷高温振动传感器,该传感器由上表层、支撑层以及下表层通过层压烧结成型固化而成的形;所述上表层由四层陶瓷片层压而成,最上层的陶瓷片上表面印刷有电感,最下层的陶瓷片下表面印刷有电容上极板,且四层陶瓷片中心处均开设有第一通孔;所述支撑层由三层陶瓷片层压而成;所述下表层由三层陶瓷片层压而成,最下层的陶瓷片的外表面上印刷有电容下极板;所述上表层、支撑层以及下表层中的所有陶瓷片右侧均开设有第二通孔,所述电感与电容上极板通过第一通孔内的铂浆层相连,所述电感与电容下极板通过第二通孔内的铂浆层相连。当外界发生振动时,电容极板之间的间距会发生变化,电容值即会变化,使得传感器的LC 电路谐振频率随之变化。
所述陶瓷片采用HTCC高温共烧陶瓷材料,该材料是一种氧化铝陶瓷材料,该材料继承了传统陶瓷材料的特点,高温下机械性能稳定,抗腐蚀,成本较低,工艺成熟。电感和电容极板印刷浆料均采用铂浆,所述电感为平面方形螺旋电感。所述第一通孔布设在电感线圈的中心环心垂直方向上。
所述第二通孔布设在电感线圈末端环心的垂直方向上。所述电感线圈的一端通过第一通孔内的铂浆层与电容上极板相连接,末端通过第二通孔内的铂浆层与电容下极板相连连接。
本发明实施例还提供了一种陶瓷高温振动传感器的制备方法,包括如下步骤:
S1、按尺寸将HTCC生瓷带切割成所需大小的生瓷片,放入烘干炉中进行预加热
S2、通过打孔装置在完成预加热的上表层的四层陶瓷片中心处以及上表层、支撑层以及下表层中的所有陶瓷片的右侧开设通孔;
S3、打孔完成以后,采用顶层抽吸的方法使用铂浆对通孔进行填充,并在加热炉中进行烘干加热实现其金属化;
S4、将印刷网版放置在印刷机上,调整网版与生瓷片的位置使两者居中对齐,然后加入铂浆,通过丝网印刷技术在上表层的最上层的陶瓷片上表面上将印制所需的电路图形,形成电感;重复上述步骤完成上表层的最下层的陶瓷片下表面、下表层的最下层的陶瓷片上的电容极板的印刷;
S5、将印刷好的生瓷片置于烘干炉内进行烘干处理,使铂浆干结,通过叠片机将印刷好的各部分生瓷片按按上述的层次和次序叠加在一起;
S6、将叠片完成后的多层基板进行真空密封并放入层压机中进行层压,在一定的温度和压力(45℃,5MPa)环境下,使每层瓷片紧密粘合在一起,形成一个完整的生瓷胚体,并将其放入高温烧结炉内进行高温共烧,使其固化成型。
本具体实施的陶瓷高温振动传感器结构巧妙、制作工艺简单、生产成本较低、易于实现工业化的生产,在涡轮发动机、冶炼高炉、压缩机和燃气轮机等大型机械设备中具有较高的使用价值。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种陶瓷高温振动传感器,其特征在于:该传感器由上表层、支撑层以及下表层通过层压烧结成型固化而成的形;
所述上表层由四层陶瓷片层压而成,最上层的陶瓷片上表面印刷有电感,最下层的陶瓷片下表面印刷有电容上极板,且四层陶瓷片中心处均开设有第一通孔;
所述支撑层由三层陶瓷片层压而成;所述下表层由三层陶瓷片层压而成,最下层的陶瓷片的外表面上印刷有电容下极板;
所述上表层、支撑层以及下表层中的所有陶瓷片右侧均开设有第二通孔,所述电感与电容上极板通过第一通孔内的铂浆层相连,所述电感与电容下极板通过第二通孔内的铂浆层相连。
2.如权利要求1所述的一种陶瓷高温振动传感器,其特征在于:所述陶瓷片采用HTCC高温共烧陶瓷材料,电感和电容极板印刷浆料均采用铂浆。
3.如权利要求1所述的一种陶瓷高温振动传感器,其特征在于:所述电感为平面方形螺旋电感。
4.如权利要求1所述的一种陶瓷高温振动传感器,其特征在于:所述第一通孔布设在电感线圈的中心环心垂直方向上。
5.如权利要求1所述的一种陶瓷高温振动传感器,其特征在于:所述第二通孔布设在电感线圈末端环心的垂直方向上。
6.如权利要求1所述的一种陶瓷高温振动传感器,其特征在于:所述电感线圈的一端通过第一通孔内的铂浆层与电容上极板相连接,末端通过第二通孔内的铂浆层与电容下极板相连连接。
7.如权利要求1所述的一种陶瓷高温振动传感器的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1、按所需尺寸将生瓷带切割成生瓷片,并放入烘干炉中进行预加热;
S2、通过打孔装置在完成预加热的上表层的四层陶瓷片中心处以及上表层、支撑层以及下表层中的所有陶瓷片的右侧开设通孔;
S3、打孔完成以后,采用顶层抽吸的方法使用铂浆对通孔进行填充,并在加热炉中进行烘干加热实现其金属化;
S4、将印刷网版放置在印刷机上,调整网版与生瓷片的位置使两者居中对齐,然后加入铂浆,通过丝网印刷技术在上表层的最上层的陶瓷片上表面上将印制所需的电路图形,形成电感;重复上述步骤完成上表层的最下层的陶瓷片下表面、下表层的最下层的陶瓷片上的电容极板的印刷;
S5、将印刷好的生瓷片置于烘干炉内进行烘干处理,使铂浆干结,通过叠片机将印刷好的各部分生瓷片按权利要求1-6任一项所述的层次和次序叠加在一起;
S6、将叠片完成后的多层基板进行真空密封并放入层压机中进行层压,在温度为45℃、压力为5MPa的环境下,使每层瓷片紧密粘合在一起,形成一个完整的生瓷胚体,并将其放入高温烧结炉内进行高温共烧,使其固化成型。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711166472.4A CN107702788B (zh) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | 一种陶瓷高温振动传感器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711166472.4A CN107702788B (zh) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | 一种陶瓷高温振动传感器及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107702788A true CN107702788A (zh) | 2018-02-16 |
CN107702788B CN107702788B (zh) | 2019-10-01 |
Family
ID=61185261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711166472.4A Active CN107702788B (zh) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | 一种陶瓷高温振动传感器及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107702788B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110360919A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-22 | 中国电子科技集团公司第四十九研究所 | 一种超高温位移传感器 |
CN110542455A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-12-06 | 中北大学 | 一种压力/振动同步测量的htcc复合微传感器及其制备方法 |
CN110542459A (zh) * | 2018-05-28 | 2019-12-06 | 深圳研勤达科技有限公司 | 一种小孔径电容式电磁流量传感器 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6037706A (en) * | 1997-10-24 | 2000-03-14 | Nec Corporation | Piezoelectric transformer having a high energy-conversion efficiency and high reliability |
CN103017945A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-04-03 | 中北大学 | 高温环境下压力测试用高温陶瓷压力传感器及其加工方法 |
CN103115704A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-05-22 | 中北大学 | 高温压力传感器及其制备方法 |
CN103887068A (zh) * | 2012-12-20 | 2014-06-25 | 三星电机株式会社 | 多层陶瓷电容器及用于安装该多层陶瓷电容器的板 |
CN207779545U (zh) * | 2017-11-21 | 2018-08-28 | 中北大学 | 一种陶瓷高温振动传感器 |
-
2017
- 2017-11-21 CN CN201711166472.4A patent/CN107702788B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6037706A (en) * | 1997-10-24 | 2000-03-14 | Nec Corporation | Piezoelectric transformer having a high energy-conversion efficiency and high reliability |
CN103017945A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-04-03 | 中北大学 | 高温环境下压力测试用高温陶瓷压力传感器及其加工方法 |
CN103887068A (zh) * | 2012-12-20 | 2014-06-25 | 三星电机株式会社 | 多层陶瓷电容器及用于安装该多层陶瓷电容器的板 |
CN103115704A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-05-22 | 中北大学 | 高温压力传感器及其制备方法 |
CN207779545U (zh) * | 2017-11-21 | 2018-08-28 | 中北大学 | 一种陶瓷高温振动传感器 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
任重 等: "基于氧化铝陶瓷的耐高温平面螺旋电感的制备及测试", 《电子元件与材料》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110542459A (zh) * | 2018-05-28 | 2019-12-06 | 深圳研勤达科技有限公司 | 一种小孔径电容式电磁流量传感器 |
CN110360919A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-22 | 中国电子科技集团公司第四十九研究所 | 一种超高温位移传感器 |
CN110360919B (zh) * | 2019-08-06 | 2021-04-02 | 中国电子科技集团公司第四十九研究所 | 一种超高温位移传感器 |
CN110542455A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-12-06 | 中北大学 | 一种压力/振动同步测量的htcc复合微传感器及其制备方法 |
CN110542455B (zh) * | 2019-09-16 | 2021-11-05 | 中北大学 | 一种压力/振动同步测量的htcc复合微传感器及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107702788B (zh) | 2019-10-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103115704B (zh) | 高温压力传感器制备方法 | |
CN107702788A (zh) | 一种陶瓷高温振动传感器及其制备方法 | |
CN108507621A (zh) | 基于ltcc的无源无线压力、温度集成传感器及其制备方法 | |
Fonseca et al. | Wireless micromachined ceramic pressure sensor for high-temperature applications | |
CN101156223A (zh) | 嵌入式环形电感器 | |
CN1938794B (zh) | 陶瓷衬底中的嵌入式环芯变压器 | |
Xiong et al. | Measurement of wireless pressure sensors fabricated in high temperature co-fired ceramic MEMS technology | |
Li et al. | An embedded passive resonant sensor using frequency diversity technology for high-temperature wireless measurement | |
English et al. | Wireless micromachined ceramic pressure sensors | |
CN112729623B (zh) | 一种基于氧化铝陶瓷的超高温燃气压力传感器封装工艺方法 | |
TW201105972A (en) | Radio frequency identification based thermal bubble type accelerometer | |
JP2015524036A (ja) | 誘導電力システムを備えた無線遠隔測定システム | |
CN103293337A (zh) | 无线无源电容式加速度计 | |
CN104535228A (zh) | 一种无上下互连电极的lc无线无源压力传感器 | |
CN103017945B (zh) | 高温环境下压力测试用高温陶瓷压力传感器及其加工方法 | |
CN207779545U (zh) | 一种陶瓷高温振动传感器 | |
CN109437863A (zh) | 一种高强度htcc陶瓷材料及其制备方法 | |
CN113103415B (zh) | 一种大尺寸内埋腔体结构ltcc基板的制造方法 | |
JP2006337384A (ja) | 酸素センサ | |
CN105043605B (zh) | 一种基于htcc技术的无源压力敏感头 | |
CN109297621A (zh) | 无线无源lc压力传感器及制造方法 | |
CN110308309A (zh) | 一种耐高温电容式加速度计及其无线测试验证平台 | |
CN205808982U (zh) | 半导体气体传感器芯片及传感器 | |
CN110794023B (zh) | 一种带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器及其制备方法 | |
CN104761258B (zh) | 一种低温烧结锆酸钙微波介质陶瓷的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB03 | Change of inventor or designer information | ||
CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Chen Inventor after: Xiong Jijun Inventor before: Xiong Jijun Inventor before: Li Chen |
|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |