CN109158753A - 一种单晶硅挠性加速度计的密封方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种单晶硅挠性加速度计的密封方法，包括首先将加速度计的壳体和伺服电路模块焊接为一体，再将小圆片焊接在伺服电路模块上，之后通过利用小圆片上的充气孔充入氦气，将充气孔封死后，利用氦质谱检漏仪对最终状态的加速度计进行检漏。采用本发明的方法对加速度计进行密封，密封快速便捷、可靠性高，并通过充氦气利用惰性气体的特性保证了加速度计内部的稳定且提高了导热率，最后通过快速检漏将不合格的产品进行有效拦截，大大减少了加速度计交付后的故障率，本发明能够显著提升加速度计的环境适应性和长期重复性。

Description

一种单晶硅挠性加速度计的密封方法

技术领域

本发明涉及加速度计密封技术领域，具体涉及一种单晶硅挠性加速度计的密封方法。

背景技术

加速度计是惯性导航系统的核心元件，是要求具有反应灵敏、高精度、长期稳定性高、高可靠性的传感器，加速度计的性能对惯性导航系统的稳定工作有重要的影响。为了使加速度计在长时间内保持较高精度，且在低气压、湿热等恶劣环境中保持正常工作，需要对加速度计进行密封处理，加速度计的密封性能直接决定了加速度计的环境适应性和长期重复性，是必须引起高度重视的。

单晶硅挠性加速度计气密性封装结构的组成包括壳体、伺服电路模块以及小圆片三部分，这三部分之间的密封通常采用灌胶密封或者橡胶圈密封两种方式。灌胶密封效果不佳，且密封后难以拆卸；橡胶圈密封虽方便拆卸，但是密封效果及密封寿命较差。两种密封方式都无法保证加速度计长期稳定使用，尤其是在低气压、湿热等环境中，经常会造成加速度计输出异常，因此寻求一种高可靠性、高寿命的密封方式，对加速度计而言十分重要。此外，上述两种密封方式均只能起到最简单的隔绝外部空气进入的作用，而忽略了内部空气对加速度计零件造成的影响，且上述两种密封方式缺乏快速、直观的检验方法，不能及早发现加速度计漏气等现象。

当前随着加速度计精度的不断提升，和加速度计在众多先进武器装备中的广泛使用，亟需推广一种高可靠性、高寿命的密封方式，为加速度计的长期稳定使用保驾护航。

发明内容

本发明的目的是：为单晶硅挠性加速度计提供一种密封方法，实现加速度计密封的高可靠性和高寿命。进一步地，所述方法可完整地完成激光焊密封、充氦气和快速检漏。

本发明的上述目的是利用以下的技术方案实现的：

一种单晶硅挠性加速度计的密封方法，所述单晶硅挠性加速度计包括加速度计壳体、带圆孔的伺服电路模块、和与所述圆孔配合的小圆片，小圆片上设有充气孔，所述方法包括：利用激光焊，将加速度计壳体与伺服电路模块焊接，之后将小圆片放入圆孔中，通过激光焊将小圆片焊接在伺服电路模块上；

透过小圆片上的气孔对加速度计内部进行充氦气，置换加速度计内部的空气，等到氦气充入充分时，利用激光束将充气孔封死，完成密封。

进一步地，所述方法还包括利用氦质谱检漏仪对密封好的加速度计进行检漏，如果加速度计的密封存在漏气孔，那么加速度计内部的氦气就会被抽出并检测到。

其中，伺服电路模块的圆孔可为2个，相应的，小圆片为2个，其中一个小圆片设有充气孔。

激光焊接时，要根据加速度计壳体、伺服电路模块以及小圆片的壁厚控制焊宽、焊深的参数，保证焊缝宽1-1.2mm，焊缝深度0.25-0.4mm。

充氦气时，要通过小圆片上的充气孔，对加速度计内部进行反复的洗气、充气，保证加速度计内部的空气全部被置换出来，并将纯净的氦气充入其中。

本发明的方法采用激光焊接对加速度计进行密封，密封快速便捷、可靠性高，并通过充氦气利用惰性气体的特性保证了加速度计内部的稳定且提高了导热率，最后通过快速检漏将不合格的产品进行有效拦截，大大减少了加速度计交付后的故障率，本发明能够显著提升加速度计的环境适应性和长期重复性。

附图说明

图1为本发明实施例中的单晶硅挠性加速度计封装结构的立体示意图；

图2为本发明实施例中的单晶硅挠性加速度计密封壳体的示意图；

图3为本发明实施例中的单晶硅挠性加速度计伺服电路模块的示意图；

图4为本发明实施例中的单晶硅挠性加速度计小圆片的示意图；

其中，1-密封壳体、2-伺服电路模块、3-小圆片、4-充气孔、5-壳体基座、6-管壳结构、7-壳体翻边结构、8-伺服电路模块翻边结构、9-圆孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。当然，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。

在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

参见图1到图4，单晶硅挠性加速度计的密封结构包括密封壳体1、伺服电路模块2和两个小圆片3(其中一个小圆片带有充气孔4)，进行密封时，需要将这几部分用激光焊焊接为一个整体，密封壳体1包括壳体基座5和管壳结构6。

密封壳体1的管壳结构6外径为25mm，它的上部有一圈高度为1.2mm的翻边结构7，其外径为24.3mm，伺服电路模块2的翻边结构8的内径为24.3mm，与密封壳体1的翻边结构7属于滑配合，外径为25mm，与密封壳体1的管壳结构6的外径相同，安装后二者之间仅存在一条极窄的缝隙。伺服电路模块2的两个圆孔9的直径为6.4mm，加速度计壳体需要利用金丝通过这两个圆孔9连接到伺服电路模块2上，小圆片3的直径为6.4mm，与伺服电路模块上两个小圆孔9之间属于滑配合，其中一个小圆片3上留有一个充气孔4，充气孔4的直径为1mm。

进行密封时，首先将壳体基座5固定在激光焊设备上，并使用模块夹具将伺服电路模块2暂时固定在密封壳体1上，将激光束对准密封壳体1和伺服电路模块2之间的缝隙每隔120度焊一个点将二者固联，之后取下模块夹具，匀速旋转密封壳体1并使用激光焊设备均匀焊接密封壳体1和伺服电路模块2，焊缝宽约1mm，焊缝深度约为0.25mm。伺服电路模块2焊接完成并利用金丝通过圆孔9与密封壳体1内部的表芯连接后，将两个小圆片3分别放入两个圆孔9，再通过激光焊设备将两个小圆片3焊接在伺服电路模块2上。

接下来对加速度计进行充氦气。充氦气时，要通过小圆片上的充气孔，对加速度计内部进行反复的洗气、充气，保证加速度计内部的空气全部被置换出来，并将纯净的氦气充入其中。具体地，将焊接好的加速度计固定在充气罩中，对整个充气罩进行抽气6小时，抽至0.9个大气压，然后充0.5小时的氦气，此时关闭设备，进行洗气4小时让充气罩内的氦气和空气充分混合，之后再进行抽气2个小时，将充气罩内抽至0.5个大气压，此时再向充气罩内注入纯净的氦气0.5个小时，充至0.8个大气压。经过这一系列工序，氦气通过小圆片3上的充气孔4进入加速度计，将加速度计内部的空气置换出来，使得加速度计内部充满纯净的氦气。此时，利用激光束透过充氦气设备的玻璃将小圆片3上的充气孔4进行焊封，完成密封。

充气完毕后，在半小时内将充好氦气的加速度计放置于氦质谱检漏仪夹具内，并将夹具内抽至真空状态，氦质谱检漏仪的分辨率可以达到10-10Pa·m3/s量级，如果加速度计的密封存在漏气孔，那么加速度计内部的氦气就会被抽出并被检测到，以此达到检漏的目的。

Claims (4)

1.一种单晶硅挠性加速度计的密封方法，所述单晶硅挠性加速度计包括加速度计壳体、带圆孔的伺服电路模块、和与所述圆孔配合的小圆片，小圆片上设有充气孔，所述方法包括：利用激光焊，将加速度计壳体与伺服电路模块焊接，之后将小圆片放入圆孔中，通过激光焊将小圆片焊接在伺服电路模块上；

透过小圆片上的气孔对加速度计内部进行充氦气，置换加速度计内部的空气，等到氦气充入充分时，利用激光束将充气孔封死，完成密封。

2.按照权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括利用氦质谱检漏仪对密封好的加速度计进行检漏。

3.按照权利要求1所述的方法，其中所述伺服电路模块的圆孔为2个，相应地，所述小圆片为2个，其中一个小圆片设有充气孔。

4.按照权利要求1所述的方法，其中充氦气时，通过小圆片上的充气孔，对加速度计内部进行反复的洗气、充气。