CN106908190A - 一种高可靠的压力传感器隔离墙气密性电气穿墙封接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高可靠的压力传感器隔离墙气密性电气穿墙封接工艺，利用高温将陶瓷胎体烧制成陶瓷体，微孔涂敷浆料烧制得到微孔表面金属化的陶瓷体，用针处理微孔，在高温条件下，用焊圈将导电针和微孔表面的金属焊接密封得到隔离墙，微孔在高温下采用钼‑锰法金属化，以及在高温下与可伐合金导电针采用金属钎焊丝的钎焊封接，使陶瓷体与可伐合金导电针之间钎焊成一体，具有高强度的高可靠的完美气密性，解决了特种低温玻璃粘贴技术易开裂、抗压力冲击性能差等技术缺陷。

Description

一种高可靠的压力传感器隔离墙气密性电气穿墙封接工艺
技术领域
本发明涉及压力传感器技术领域，尤其涉及一种高可靠的压力传感器隔离墙气密性电气穿墙封接工艺。
背景技术
随着微电子技术的发展，硅杯型压力传感器芯片批量生产工艺的革命性创新，以及直接电信号输出的优势，压力类传感器越来越多的采用硅杯型压力电子测量技术。
在压力传感器的整体设计方案中，必须确保被测介质的不可泄漏，压力传感器需要采用二腔室结构，一般分为压力腔和常压腔，二腔室间需要采用高可靠气密性的刚性隔离墙执行隔断功能。并且要求隔离墙材料能耐候耐压力冲击，甚至耐油耐酸耐碱等。
在硅杯型传感器中，绝大部分的方案需要把硅杯芯片放置在压力腔室内直接感知压力变化，硅杯芯片的电气连接又必须用导电材料且彼此间绝缘的穿过隔离墙，输送到常压腔室，完成测量信号的传送。
因此，导电材料与墙体彼此间绝缘的穿过隔离墙，完成隔离墙两端的电气连接，且具有高可靠的气密性封接的技术方案，是传感器整体设计的关键点之一，决定了隔离墙材料的选择，以及决定传感器的整体设计方案。
目前，为了完成上述设计诉求，传感器设计利用可伐合金与特种低温玻璃的物理热膨胀系数相近特性，采用可伐合金材料制做导电针，带微孔的可伐合金板作隔离墙，把特种低温玻璃微粒加热熔化，用熔化的微粒粘接可伐合金的导电针与隔离墙，玻璃微粒完成气密性粘接和电气绝缘功能。
因此，目前的传感器产品普遍选用可伐(铁镍)合金作为隔离墙和电气连接的材料，玻璃微粒完成气密性粘接和电气绝缘功能。
在实际应用中该技术方案的缺点是：
1.技术复杂，生产自动化程度低，生产成本高。
2.结构耐候稳定性差，不能满足高可靠气密性的要求。可伐合金的各元素含量以及特种低温玻璃的微量添加成份和均匀度等等，都会影响到两者的物理线性热膨胀系数的匹配，若不完美匹配，两种材料间有应力产生，长期耐候使用会导致玻璃产生裂纹，失去气密性。玻璃材料在冷热变化气候中也存在自然开裂的比例，因此耐候稳定性差，可靠等级低。
3.抗压力冲击性能差。玻璃只是完成了粘贴，而没有与可伐形成共熔性质的物理接合，粘贴强度较低，以及粘贴强度还会受界面状态的不良影响，压力大会有脱粘风险。
4.产品售后质量风险可控性很低。目前还没有很有效的技术方案，可以在产品出厂前，检查筛选上述潜在的质量缺陷，无法评估产品在实际使用中的失效概率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高可靠的压力传感器隔离墙气密性电气穿墙封接工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高可靠的压力传感器隔离墙气密性电气穿墙封接工艺，包括以下步骤：
S1：用模具成型的方式制作带微孔的陶瓷胎体，并利用高温将陶瓷胎体烧制成陶瓷体；
S2：调制陶瓷金属化的浆料，用针沾取浆料分别涂敷于微孔的正反面并晾干；
S3：检查微孔，并用直径为0.5mm的针疏通被浆料堵塞的微孔，使得浆料均匀地敷于微孔周边及内壁。
S4：取微孔涂敷浆料后的陶瓷体，置于湿氢或氢与氮的混合气体中，高温烧结，高温下浆料与陶瓷发生化学反应交链成一体，得微孔表面金属化的陶瓷体；
S5：将微孔采用电镀工艺电镀厚度为0.8-1.2微米的金属NI；
S6：制作带适应金丝球焊焊点的可伐合金导电针，并采用电镀工艺电镀厚度为0.8-1.2微米的金属NI，得到镀NI的导电针；
S7：制作纯银或银铜合金钎焊丝，用钎焊丝制作上下焊圈；
S8：取上焊圈套接于导电针上，并将上焊圈置于焊点端；再将导电针穿插于金属化的微孔中，取下焊圈套接于导电针下部；
S9：用上焊圈和下焊圈将微孔和导电针高温钎焊，得到高可靠的气密性封接隔离墙。
优选的，所述S1中的微孔数量为4个，且微孔的直径为0.6mm。
优选的，所述S2中浆料为含有钼、锰粉的浆料。
本发明提供的一种高可靠的压力传感器隔离墙气密性电气穿墙封接工艺，有如下优点：
1.微孔在高温下采用钼-锰法金属化，以及在高温下与可伐合金导电针采用金属钎焊丝的钎焊封接，使陶瓷体与可伐合金导电针之间钎焊成一体，具有高强度的高可靠的完美气密性，解决了特种低温玻璃粘贴技术易开裂、抗压力冲击性能差等技术缺陷。
2.本技术方案仅涉及使用金属和陶瓷材料，金属和陶瓷材料的高稳定性能，而具有优异的耐候稳定性，能达到高可靠封接的标准要求。
3.可伐合金与已金属化陶瓷间的高温钎焊，在钎焊部位有焊圈形成，钎焊质量可采用显微镜目视检查筛选，使产品处于受控状态，消除了产品在实际使用中潜在的非可控的质量风险。
4.陶瓷材料制作压力传感器隔离墙，利用陶瓷的耐酸耐碱性能有效的拓展压力传感器的应用领域。
5.陶瓷隔离墙的模具成型可以批量生产，使产品的尺寸精度能满足后续工艺的自动化生产要求，能大幅度提高压力传感器的生产效率，有效降低产品生产成本。
附图说明
图1为本发明主视图；
图2为本发明侧视图；
图3为本发明俯视图。
图中：1陶瓷体、2导电针、3上焊圈、4下焊圈。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
请参阅图1-3，一种高可靠的压力传感器隔离墙气密性电气穿墙封接工艺，包括以下步骤：
S1：用模具成型的方式制作带微孔的陶瓷胎体，并利用高温将陶瓷胎体烧制成陶瓷体1，微孔数量为4个，且微孔的直径为0.6mm；
S2：调制陶瓷金属化的浆料，用针沾取浆料分别涂敷于微孔的正反面并晾干，浆料为含有钼、锰粉的浆料；
S3：检查微孔，并用直径为0.5mm的针疏通被浆料堵塞的微孔，使得浆料均匀地敷于微孔周边及内壁。
S4：取微孔涂敷浆料后的陶瓷体1，置于湿氢或氢与氮的混合气体中，高温烧结，高温下浆料与陶瓷发生化学反应交链成一体，得微孔表面金属化的陶瓷体1；
S5：将微孔采用电镀工艺电镀厚度为1微米的金属NI；
S6：制作带适应金丝球焊焊点的可伐合金导电针2，并采用电镀工艺电镀厚度为1微米的金属NI，得到镀NI的导电针2；
S7：制作纯银或银铜合金钎焊丝，用钎焊丝制作上下焊圈3、4；
S8：取上焊圈3套接于导电针上，并将上焊圈3置于焊点端；再将导电针2穿插于金属化的微孔中，取下焊圈4套接于导电针2下部；
S9：用上焊圈3和下焊圈4将微孔和导电针高温钎焊，得到高可靠的气密性封接隔离墙。
实施例2
请参阅图1-3，一种高可靠的压力传感器隔离墙气密性电气穿墙封接工艺，包括以下步骤：
S1：用模具成型的方式制作带微孔的陶瓷胎体，并利用高温将陶瓷胎体烧制成陶瓷体1，微孔数量为4个，且微孔的直径为0.6mm；
S2：调制陶瓷金属化的浆料，用针沾取浆料分别涂敷于微孔的正反面并晾干，浆料为含有钼、锰粉的浆料；
S3：检查微孔，并用直径为0.5mm的针疏通被浆料堵塞的微孔，使得浆料均匀地敷于微孔周边及内壁。
S4：取微孔涂敷浆料后的陶瓷体1，置于湿氢或氢与氮的混合气体中，高温烧结，高温下浆料与陶瓷发生化学反应交链成一体，得微孔表面金属化的陶瓷体1；
S5：将微孔采用电镀工艺电镀厚度为0.9微米的金属NI；
S6：制作带适应金丝球焊焊点的可伐合金导电针2，并采用电镀工艺电镀厚度为0.9微米的金属NI，得到镀NI的导电针2；
S7：制作纯银或银铜合金钎焊丝，用钎焊丝制作上下焊圈3、4；
S8：取上焊圈3套接于导电针2上，并将上焊圈3置于焊点端；再将导电针2穿插于金属化的微孔中，取下焊圈4套接于导电针2下部；
S9：用上焊圈3和下焊圈4将微孔和导电针高温钎焊，得到高可靠的气密性封接隔离墙。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高可靠的压力传感器隔离墙气密性电气穿墙封接工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：用模具成型的方式制作带微孔的陶瓷胎体，并利用高温将陶瓷胎体烧制成陶瓷体(1)；
S2：调制陶瓷金属化的浆料，用针沾取浆料分别涂敷于微孔的正反面并晾干；
S3：检查微孔，并用直径为0.5mm的针疏通被浆料堵塞的微孔，使得浆料均匀地敷于微孔周边及内壁。
S4：取微孔涂敷浆料后的陶瓷体(1)，置于湿氢或氢与氮的混合气体中，高温烧结，高温下浆料与陶瓷发生化学反应交链成一体，得微孔表面金属化的陶瓷体(1)；
S5：将微孔采用电镀工艺电镀厚度为0.8-1.2微米的金属NI；
S6：制作带适应金丝球焊焊点的可伐合金导电针(2)，并采用电镀工艺电镀厚度为0.8-1.2微米的金属NI，得到镀NI的导电针(2)；
S7：制作纯银或银铜合金钎焊丝，用钎焊丝制作上下焊圈(3、4)；
S8：取上焊圈(3)套接于导电针(2)上，并将上焊圈置于焊点端；再将导电针(2)穿插于金属化的微孔中，取下焊圈(4)套接于导电针(2)下部；
S9：用上焊圈(3)和下焊圈(4)将微孔和导电针(2)高温钎焊，得到高可靠的气密性封接隔离墙。
2.根据权利要求书1中所述的一种高可靠的压力传感器隔离墙气密性电气穿墙封接工艺，其特征在于：所述S1中的微孔数量为4个，且微孔的直径为0.6mm。
3.根据权利要求书1中所述的一种高可靠的压力传感器隔离墙气密性电气穿墙封接工艺，其特征在于：所述S2中浆料为含有钼、锰粉的浆料。
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