CN108169286A - 一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法及产品 - Google Patents

一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法及产品 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法及产品，属于传感器技术领域，所述制备方法通过利用厚膜工艺在陶瓷基底上印刷金属层作为极板电极，使用金属铜条固定极板，整个探头结构均采用陶瓷与金属材料制作，导线采用聚酰亚胺漆包铜线，未引入不耐受三氯乙烯溶剂的材料，当用于三氯乙烯溶剂电导率测试时，能够很好地避免因三氯乙烯溶剂对探头的腐蚀导致探头无法正常工作的缺陷。同时，通过在陶瓷基板上制备金属化通孔将两极板内侧正对的电极连通至基板背面，避免了极板电极引出时引线干扰极板间微小间隙的问题。因此，由本方法制备的电导率探头能够耐受三氯乙烯溶剂的浸泡并能够长期稳定的工作。

Description

一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法及产品
技术领域
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法及产品。
背景技术
三氯乙烯作为电子行业常用的有机清洗溶剂，对助焊剂、油污等具有良好的溶解能力。其纯净溶剂为非电解质，本身不导电，但在使用过程中会因混入空气中的水分以及溶解清洗工件上的各类电解质杂质(如助焊剂中的各类有机酸、卤素)而产生微弱的导电性，上述混合溶剂的电导率随着溶剂中的杂质含量的上升而增加，因此可通过测试三氯乙烯溶剂的电导率来表征溶剂的污染程度，从而及时更换新溶剂保证清洗效果。
电导率测试的原理是使被测物质充盈在相对而放且距离固定的两块金属极板间，然后给两极板加上一定的电压，再通过电阻测试仪测量极板间的电阻后换算出电导率，其电导率K的表征公式为：
K＝1/R×L/A
其中R为实测电阻值，L为极板间距，A为极板正对面积。由上述电导率表征公式可知，探头的极板正对面积越大，极板间距越小则能够测量的电导率就越小。
目前市售的电导率探头多是用于水基溶剂电导率的测量，由于水基溶剂的导电能力远大三氯乙烯杂质溶剂，电导率数值较高容易测量，故探头的电极极板放置间距往往设计得较大而正对面积设计得较小，测量精度无法满足三氯乙烯溶剂微弱的导电性的测量要求，并且由于市售探头不同程度的采用了塑料部件及有机胶体固定金属极板，在三氯乙烯溶剂中使用会发生溶解或溶胀效应，从而导致探头极板脱落或间距发生改变，无法再正常工作。因此，急需一种适用于测定三氯乙烯溶剂电导率的测试探头。
发明内容
有鉴于此，为了满足对三氯乙烯溶剂电导率进行测试的要求，本发明通过选择能够耐受三氯乙烯溶剂长期浸泡的材料来制备测试探头，并同时通过设置适当的极板间距与极板正对面积来实现对三氯乙烯溶剂电导率的测量，提供一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法及使用该方法制备的三氯乙烯溶剂电导率测试探头。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)选用陶瓷基板，切割出两块矩形基板；
(2)在步骤(1)中两块矩形基板的中部及四角钻通孔；
(3)在经步骤(2)处理后的两块矩形基板中部通孔内填充银浆料后固化；
(4)在经步骤(3)处理后的两块矩形基板的A面上除四角通孔处外整版印刷银钯浆料后固化；
(5)在经步骤(4)处理后的两块矩形基板的B面上中部通孔处及四角通孔周围印刷银钯浆料后固化；
(6)将经步骤(5)处理后的两块矩形基板的A面相对而放，同时将金属薄片夹于所述两块矩形基板的A面之间，然后将四根金属铜条穿过所述两块矩形基板四角的通孔，并在所述两块矩形基板的B面焊接固定，最后抽出所述金属薄片；
(7)在经步骤(6)处理后的两块矩形基板上装配电极引出线。
进一步，步骤(1)中，所述陶瓷基板的材质为氧化铝、氧化铍或氮化铝中的一种。
进一步，步骤(1)中，所述矩形基板的长为25.4～101.6mm，宽为25.4～101.6mm，厚度为0.635mm。
进一步，所述矩形基板的长为50.8mm，宽为50.8mm，厚度为0.635mm。
进一步，步骤(2)中，所述中部通孔的孔径为0.1～0.5mm，四角通孔的孔径为0.8～1.2mm。
进一步，步骤(2)中，通过激光加工方式进行钻孔。
进一步，步骤(3)中，所述中部通孔内填充银浆料的具体方法如下：
制备填充中部通孔用的印刷网框，然后将所述印刷网框安装至印刷机上，设定印刷角度为30°～50°，印刷压力为30～70N，印刷速度为30～50mm/s，印刷间隙为1～1.5mm，将搅拌均匀的银浆料放至印刷网框上，校准好基板位置后，开启印刷，反复印刷至所述通孔被填满。
进一步，步骤(4)中，所述A面上除四角通孔处外整版印刷银钯浆料的具体方法如下：
制备印刷A面用的印刷网框，然后将所述印刷网框安装至印刷机上，设定印刷角度为30°～50°，印刷压力为30～70N，印刷速度为30～50mm/s，印刷间隙为1～1.5mm，将搅拌均匀的银浆料放至印刷网框上，校准好基板位置后，开启印刷，印刷后的膜层厚度为40～50μm。
进一步，步骤(5)中，所述B面上中部通孔处及四角通孔周围印刷银钯浆料的具体方法如下：
制备印刷B面用的印刷网框，然后将所述印刷网框安装至印刷机上，设定印刷角度为30°～50°，印刷压力为30～70N，印刷速度为30～50mm/s，印刷间隙为1～1.5mm，将搅拌均匀的银浆料放至印刷网框上，校准好基板位置后，开启印刷，印刷后的膜层厚度为40～50μm。
进一步，步骤(3)-(5)中，所述固化的具体方法如下：
将完成平流后烘干的基板放入烧结炉中，在排胶期的升温速率1℃/s，烧成区的温度为860±2℃，保温时间15±2min，冷却区的降温速率为0.8～1℃/s，整个烧结过程在100℃以上的烧结时间为45～60min，600℃以上的烧结时间为30～35min，800℃以上的烧结时间为20～23min。
进一步，步骤(6)中，所述金属薄片的厚度为0.3～3mm。
进一步，所述金属薄片的厚度为1mm。
进一步，骤(7)中，所述装配电极引出线的具体方法如下：
分别在两块矩形基板B面上中部通孔处印刷银钯浆料区域内任一点焊接电极引出线。
进一步，所述电极引出线为聚酰亚胺漆包铜线或聚四氟乙烯绝缘电线。
2、由所述的一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法制备的用于三氯乙烯溶剂电导率测试的探头。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法及产品，所述制备方法通过利用厚膜工艺在陶瓷基底上印刷金属层作为极板电极，使用金属铜条固定极板，整个探头结构均采用陶瓷与金属材料制作，导线采用聚酰亚胺漆包铜线，未引入不耐受三氯乙烯溶剂的材料，当用于三氯乙烯溶剂电导率测试时，能够很好地避免因三氯乙烯溶剂对探头的腐蚀导致探头无法正常工作的缺陷。同时，通过在陶瓷基板上制备金属化通孔将两极板内侧正对的电极连通至基板背面，避免了极板电极引出时引线干扰极板间微小间隙的问题。因此，由本方法制备的电导率探头能够耐受三氯乙烯溶剂的浸泡并能够长期稳定的工作。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明中制备的矩形基板A面的俯视图；
图2为本发明中制备的矩形基板B面的俯视图；
图3为本发明中制备的矩形基板的侧面剖视图；
图4为本发明中制备的探头的俯视图；
图5为本发明中制备的探头的侧视图。
附图标记说明：1矩形基板；2矩形基板四角的通孔；3矩形基板A面上的银钯金属层；4矩形基板B面上中部通孔处银钯金属层；5矩形基板中部通孔中银钯金属固化体；6矩形基板B面上四角通孔周围银钯金属层；7用于连接两块矩形基板的金属铜条；8电极引出线
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
制备用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头，具体步骤如下：
(1)将厚度为0.635mm的氧化铝陶瓷基片置于激光加工设备工作台面，调节好激光能量，切割出长为32mm，宽为26mm的两块矩形基板，同时在两块矩形基板的中部钻出孔径为0.3mm的通孔，四角钻出1mm的通孔；
(2)在经步骤(1)处理后的两块矩形基板的中部通孔内填充银浆料后固化，首先，制备填充中部通孔用的印刷网框，然后将所述印刷网框安装至印刷机上，设定印刷角度为30°，印刷压力为50N，印刷速度为40mm/s，印刷间隙为1.5mm，将搅拌均匀的银浆料放至印刷网框上，校准好基板位置后，开启印刷，反复印刷至所述通孔被填满，最后将完成平流后烘干的基板放入烧结炉中，在排胶期的升温速率1℃/s，烧成区的温度为858℃，保温时间15min，冷却区的降温速率为0.9℃/s，整个烧结过程在100℃以上的烧结时间为45min，600℃以上的烧结时间为32min，800℃以上的烧结时间为23min。
(3)在经步骤(2)处理后的两块矩形基板的A面上除四角通孔处外整版印刷银钯浆料后固化，首先制备印刷A面用的印刷网框，印刷方法及固化方法如步骤(2)，所得矩形基板A面的俯视图如图1所示；
(4)在经步骤(3)处理后的两块矩形基板的B面上中部通孔处及四角通孔周围印刷银钯浆料后固化，首先，制备印刷B面用的印刷网框，印刷方法及固化方法如步骤(2)，所得矩形基板B面的俯视图如图2所示，所述矩形基板的侧面剖视图如图3所示；
(5)将经步骤(4)处理后的两块矩形基板的A面相对而放，同时将厚度为1.0mm的金属薄片夹于所述两块矩形基板的A面之间，然后将四根镀锡金属铜条穿过所述两块矩形基板四角的通孔，采用Sn63/Pb37焊锡将铜条焊接至与所述两块矩形基板的B面上四角通孔周围的银钯金属层固定，最后抽出所述金属薄片，清洁掉基板表面在焊接时引入的沾污物；
(6)去除直径为0.63mm的聚酰亚胺漆包线上5mm长的漆皮，露出铜线，随后采用Sn63/Pb37焊锡将露出的铜线焊接至步骤(5)中两块矩形基板B面上中部通孔处印刷银钯浆料区域内任一点从而完成极板电极的引出，制得用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头，所述探头的俯视图如图4所示，侧视图如图5所示。
实施例2
制备用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头，具体步骤如下：
(1)将厚度为0.635mm的氧化铝陶瓷基片置于激光加工设备工作台面，调节好激光能量，切割出长为58mm，宽为40mm的两块矩形基板，同时在两块矩形基板的中部钻出孔径为0.3mm的通孔，四角钻出1mm的通孔；
(2)在经步骤(1)处理后的两块矩形基板的中部通孔内填充银浆料后固化，首先，制备填充中部通孔用的印刷网框，然后将所述印刷网框安装至印刷机上，设定印刷角度为40°，印刷压力为70N，印刷速度为30mm/s，印刷间隙为1.2mm，将搅拌均匀的银浆料放至印刷网框上，校准好基板位置后，开启印刷，反复印刷至所述通孔被填满，最后将完成平流后烘干的基板放入烧结炉中，在排胶期的升温速率1℃/s，烧成区的温度为862℃，保温时间13min，冷却区的降温速率为1℃/s，整个烧结过程在100℃以上的烧结时间为55min，600℃以上的烧结时间为30min，800℃以上的烧结时间为20min。
(3)在经步骤(2)处理后的两块矩形基板的A面上除四角通孔处外整版印刷银钯浆料后固化，首先制备印刷A面用的印刷网框，印刷方法及固化方法如步骤(2)，所得矩形基板A面的俯视图如图1所示；
(4)在经步骤(3)处理后的两块矩形基板的B面上中部通孔处及四角通孔周围印刷银钯浆料后固化，首先，制备印刷B面用的印刷网框，印刷方法及固化方法如步骤(2)，所得矩形基板B面的俯视图如图2所示，所述矩形基板的侧面剖视图如图3所示；
(5)将经步骤(4)处理后的两块矩形基板的A面相对而放，同时将厚度为0.5mm的金属薄片夹于所述两块矩形基板的A面之间，然后将四根镀锡金属铜条穿过所述两块矩形基板四角的通孔，采用Sn63/Pb37焊锡将铜条焊接至与所述两块矩形基板的B面上四角通孔周围的银钯金属层固定，最后抽出所述金属薄片，清洁掉基板表面在焊接时引入的沾污物；
(6)去除直径为0.63mm的聚酰亚胺漆包线上5mm长的漆皮，露出铜线，随后采用Sn63/Pb37焊锡将露出的铜线焊接至步骤(5)中两块矩形基板B面上中部通孔处印刷银钯浆料区域内任一点从而完成极板电极的引出，制得用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头，所述探头的俯视图如图4所示，侧视图如图5所示。
实施例3
制备用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头，具体步骤如下：
(1)将厚度为0.635mm的氧化铝陶瓷基片置于激光加工设备工作台面，调节好激光能量，切割出长为100mm，宽为80mm的两块矩形基板，同时在两块矩形基板的中部钻出孔径为0.5mm的通孔，四角钻出1mm的通孔；
(2)在经步骤(1)处理后的两块矩形基板的中部通孔内填充银浆料后固化，首先，制备填充中部通孔用的印刷网框，然后将所述印刷网框安装至印刷机上，设定印刷角度为50°，印刷压力为30N，印刷速度为50mm/s，印刷间隙为1mm，将搅拌均匀的银浆料放至印刷网框上，校准好基板位置后，开启印刷，反复印刷至所述通孔被填满，最后将完成平流后烘干的基板放入烧结炉中，在排胶期的升温速率1℃/s，烧成区的温度为860℃，保温时间17min，冷却区的降温速率为0.8℃/s，整个烧结过程在100℃以上的烧结时间为60min，600℃以上的烧结时间为35min，800℃以上的烧结时间为20min。
(3)在经步骤(2)处理后的两块矩形基板的A面上除四角通孔处外整版印刷银钯浆料后固化，首先制备印刷A面用的印刷网框，印刷方法及固化方法如步骤(2)，所得矩形基板A面的俯视图如图1所示；
(4)在经步骤(3)处理后的两块矩形基板的B面上中部通孔处及四角通孔周围印刷银钯浆料后固化，首先，制备印刷B面用的印刷网框，印刷方法及固化方法如步骤(2)，所得矩形基板B面的俯视图如图2所示，所述矩形基板的侧面剖视图如图3所示；
(5)将经步骤(4)处理后的两块矩形基板的A面相对而放，同时将厚度为3mm的金属薄片夹于所述两块矩形基板的A面之间，然后将四根镀锡金属铜条穿过所述两块矩形基板四角的通孔，采用Sn63/Pb37焊锡将铜条焊接至与所述两块矩形基板的B面上四角通孔周围的银钯金属层固定，最后抽出所述金属薄片，清洁掉基板表面在焊接时引入的沾污物；
(6)去除直径为0.63mm的聚酰亚胺漆包线上5mm长的漆皮，露出铜线，随后采用Sn63/Pb37焊锡将露出的铜线焊接至步骤(5)中两块矩形基板B面上中部通孔处印刷银钯浆料区域内任一点从而完成极板电极的引出，制得用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头，所述探头的俯视图如图4所示，侧视图如图5所示。
实施例4
制备用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头，具体步骤如下：
(1)将厚度为0.635mm的氧化铝陶瓷基片置于激光加工设备工作台面，调节好激光能量，切割出长为50.8mm，宽为50.8mm的两块矩形基板，同时在两块矩形基板的中部钻出孔径为0.3mm的通孔，四角钻出0.5mm的通孔；
(2)～(6)参见实施例1。
实施例5
以实施例4中制备的探头为例，将探头接入绝缘电阻测试仪，并浸没在温度为26℃、松香含量为0.003g/L的三氯乙烯杂质溶液中，设定绝缘电阻测试仪测试电压为500v，静置片刻待溶液稳定后读取测试仪显示的电阻值，约为500±10MΩ。将所得电阻值R与极板正对面积A、极板间距L带入电导率K的表征公式K＝1/R×L/A，即可得出该温度及杂质浓度下三氯乙烯溶液的电导率。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)选用陶瓷基板，切割出两块矩形基板；
(2)在步骤(1)中两块矩形基板的中部及四角钻通孔；
(3)在经步骤(2)处理后的两块矩形基板中部通孔内填充银浆料后固化；
(4)在经步骤(3)处理后的两块矩形基板的A面上除四角通孔处外整版印刷银钯浆料后固化；
(5)在经步骤(4)处理后的两块矩形基板的B面上中部通孔处及四角通孔周围印刷银钯浆料后固化；
(6)将经步骤(5)处理后的两块矩形基板的A面相对而放，同时将金属薄片夹于所述两块矩形基板的A面之间，然后将四根金属铜条穿过所述两块矩形基板四角的通孔，并在所述两块矩形基板的B面焊接固定，最后抽出所述金属薄片；
(7)在经步骤(6)处理后的两块矩形基板上装配电极引出线。
2.根据权利要求1所述的一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述矩形基板的长为25.4～101.6mm，宽为25.4～101.6mm，厚度为0.635mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，通过激光加工方式进行钻孔。
4.根据权利要求1所述的一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述中部通孔内填充银浆料的具体方法如下：
制备填充中部通孔用的印刷网框，然后将所述印刷网框安装至印刷机上，设定印刷角度为30°～50°，印刷压力为30～70N，印刷速度为30～50mm/s，印刷间隙为1～1.5mm，将搅拌均匀的银浆料放至印刷网框上，校准好基板位置后，开启印刷，反复印刷至所述通孔被填满。
5.根据权利要求1所述的一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述A面上除四角通孔处外整版印刷银钯浆料的具体方法如下：
制备印刷A面用的印刷网框，然后将所述印刷网框安装至印刷机上，设定印刷角度为30°～50°，印刷压力为30～70N，印刷速度为30～50mm/s，印刷间隙为1～1.5mm，将搅拌均匀的银浆料放至印刷网框上，校准好基板位置后，开启印刷，印刷后的膜层厚度为40～50μm。
6.根据权利要求1所述的一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述B面上中部通孔处及四角通孔周围印刷银钯浆料的具体方法如下：
制备印刷B面用的印刷网框，然后将所述印刷网框安装至印刷机上，设定印刷角度为30°～50°，印刷压力为30～70N，印刷速度为30～50mm/s，印刷间隙为1～1.5mm，将搅拌均匀的银浆料放至印刷网框上，校准好基板位置后，开启印刷，印刷后的膜层厚度为40～50μm。
7.根据权利要求1所述的一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法，其特征在于，步骤(3)-(5)中，所述固化的具体方法如下：
将完成平流后烘干的基板放入烧结炉中，在排胶期的升温速率1℃/s，烧成区的温度为860±2℃，保温时间15±2min，冷却区的降温速率为0.8～1℃/s，整个烧结过程在100℃以上的烧结时间为45～60min，600℃以上的烧结时间为30～35min，800℃以上的烧结时间为20～23min。
8.根据权利要求1所述的一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，所述金属薄片的厚度为0.3～3mm。
9.根据权利要求1所述的一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法，其特征在于，步骤(7)中，所述装配电极引出线的具体方法如下：
分别在两块矩形基板B面上中部通孔处印刷银钯浆料区域内任一点焊接电极引出线。
10.由权利要求1-9任一项所述的一种用于三氯乙烯溶剂电导率测试探头的制备方法制备的用于三氯乙烯溶剂电导率测试的探头。
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Citations (14)

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