CN109987577A - 一种压力传感器的陶瓷绝缘层及其制备方法 - Google Patents

一种压力传感器的陶瓷绝缘层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种压力传感器陶瓷绝缘层及其制备方法，通过对弹性不锈钢的表面进行预处理；将第一预定厚度的粘稠状陶瓷涂覆在所述弹性不锈钢的一表面上，形成陶瓷涂层；将第二预定厚度的粘接胶涂覆在康铜箔的一表面上，形成粘接胶涂层，且在预设条件下半固化所述粘接胶涂层；将所述陶瓷涂层与所述粘接胶涂层压接在一起；在第一温度与第一压强的真空条件下完成半固化的粘接胶融化到固化，且将所述复合体中的康铜箔、所述陶瓷涂层和所述弹性不锈钢固定粘结。解决了涂胶层厚度对压力传感器绝缘强度、迟滞、蠕变、时间漂移的影响，实现了压力传感器的绝缘强度达500MΩ@500VAC以上，可耐高温也可耐低温，达到稳定性高，精度高的技术效果。

Description

一种压力传感器的陶瓷绝缘层及其制备方法
技术领域
本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种压力传感器的陶瓷绝缘层及其制备方法。
背景技术
目前为了使压力传感器具有绝缘性，在压力传感器的弹性体和应变片之间涂一层或多层胶把弹性体和应变计粘接在一起，利用胶的绝缘性使得应变计和弹性体不导通。但胶层涂的太薄，压力传感器的绝缘强度指标就会降低，胶层涂的太厚，压力传感器的绝缘强度指标得到提高，但是压力传感器的迟滞、蠕变、时间漂移又会增大，从而无法实现一个绝缘强度高，迟滞、蠕变和时间漂移比较小的压力传感器。
但现有技术至少存在如下技术问题：
现有技术中涂胶层的厚度会影响压力传感器的绝缘强度、迟滞、蠕变、重复性、时漂等参数，涂胶层太薄造成压力传感器的绝缘强度低，涂胶层太厚则造成压力传感器的迟滞、蠕变、时间漂移等参数变大的技术问题。
发明内容
本申请实施例通过提供一种压力传感器的陶瓷绝缘层及其制备方法，用以解决现有技术中涂胶层的厚度会影响压力传感器的绝缘强度、迟滞、蠕变、重复性、时漂等缺陷。涂胶层太薄造成压力传感器的绝缘强度低，涂胶层太厚则造成压力传感器的迟滞、蠕变、时间漂移等参数变大的技术问题。通过将陶瓷涂覆在弹性不锈钢的表面，将粘接胶涂覆在康铜箔的表面，并将陶瓷涂层与粘接胶涂层压接，使弹性不锈钢、陶瓷与康铜箔粘结在一起，实现了生产绝缘强度500MΩ@500V以上的高压、超高压力传感器，达到了既可耐高温也可以耐低温，稳定性好，精度高，可实现大批量生产，降低成本的技术效果。
为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种压力传感器的陶瓷绝缘层及其制备方法。
第一方面，本申请实施例提供了一种压力传感器的陶瓷绝缘层的制备方法，所述方法包括：对弹性不锈钢的表面进行平面磨与电抛光的预处理，经所述预处理的所述弹性不锈钢的表面粗糙度小于0.8μm；将第一预定厚度的粘稠状陶瓷涂覆在所述弹性不锈钢的一表面上，形成陶瓷涂层；将第二预定厚度的粘接胶涂覆在康铜箔的一表面上，形成粘接胶涂层，且在预设条件下半固化所述粘接胶涂层；将所述陶瓷涂层与所述粘接胶涂层压接在一起，形成一复合体；在第一温度与第一压强的真空条件下将所述复合体保持第一时间后，使半固化的所述粘接胶涂层融化，且在第二时间内将所述第一温度降低到第二温度，在第三时间内将所述第二温度降低到第三温度，完成融化的所述粘接胶涂层固化将所述复合体中的康铜箔、所述陶瓷涂层和所述弹性不锈钢固定粘结。
优选地，所述粘稠状陶瓷的第一预定厚度范围为2μm～25μm。
优选地，所述粘接胶的第二预定厚度范围为2μm～10μm。
优选地，所述弹性不锈钢的厚度范围为0.1mm～100mm。
优选地，所述康铜箔的厚度范围为2.5μm～5μm。
优选地，所述在预设条件下半固化所述粘接胶涂层，包括：在270℃～285℃的温度下，将所述粘接胶涂层放置30min～40min完成半固化所述粘接胶涂层。
优选地，所述第一温度为185℃～195℃，所述第一压强为2MPa～3MPa。
优选地，所述第二温度为120℃～125℃，所述第三温度为20℃～25℃。
优选地，所述第一时间为470min～490min，所述第二时间为230min～250min，所述第三时间为110min～130min。
第二方面，本申请实施例提供了一种压力传感器的陶瓷绝缘层，所述陶瓷绝缘层包括：
弹性不锈钢；陶瓷涂层，所述陶瓷涂层涂覆在所述弹性不锈钢的上表面，其中，所述陶瓷涂层的厚度范围为2μm～25μm；康铜箔，所述康铜箔的下表面具有一粘接胶涂层，其中所述粘接胶涂层与所述陶瓷涂层粘接，且所述粘接胶涂层的厚度范围为2μm～10μm。
本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本申请实施例通过提供一种压力传感器的陶瓷绝缘层及其制备方法，通过对弹性不锈钢的表面进行平面磨与电抛光的预处理，经所述预处理的所述弹性不锈钢的表面粗糙度小于0.8μm；将第一预定厚度的粘稠状陶瓷涂覆在所述弹性不锈钢的一表面上，形成陶瓷涂层；将第二预定厚度的粘接胶涂覆在康铜箔的一表面上，形成粘接胶涂层，且在预设条件下半固化所述粘接胶涂层；将所述陶瓷涂层与所述粘接胶涂层压接在一起，形成一复合体；在第一温度与第一压强的真空条件下将所述复合体保持第一时间后，使半固化的所述粘接胶涂层融化，且在第二时间内将所述第一温度降低到第二温度，在第三时间内将所述第二温度降低到第三温度，完成融化的所述粘接胶涂层固化将所述复合体中的康铜箔、所述陶瓷涂层和所述弹性不锈钢固定粘结。用以解决现有技术中涂胶层的厚度会影响压力传感器的绝缘强度、迟滞、蠕变、重复性、时漂等缺陷，涂胶层太薄造成压力传感器的绝缘强度低，涂胶层太厚则造成压力传感器的迟滞、蠕变、时间漂移等参数变大的技术问题，通过将陶瓷涂覆在弹性不锈钢的表面，将粘接胶涂覆在康铜箔的表面，并将陶瓷涂层与粘接胶涂层压接，对粘接胶进行熔化-固化处理，使弹性不锈钢、陶瓷与康铜箔粘结在一起，实现了生产绝缘强度500MΩ@500V以上的高压、超高压压力传感器，达到了既可耐高温也可以耐低温，稳定性好，精度高，可实现大批量生产，降低成本的技术效果。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
图1为本发明实施例中一种压力传感器的陶瓷绝缘层的制备方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中一种压力传感器的陶瓷绝缘层的结构示意图。
附图标记说明：弹性不锈钢1，陶瓷涂层2，粘接胶涂层3，康铜箔4。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种压力传感器的陶瓷绝缘层及其制备方法，用以解决现有技术中涂胶层的厚度会影响压力传感器的绝缘强度、迟滞、蠕变、重复性、时漂等缺陷，涂胶层太薄造成压力传感器的绝缘强度低，涂胶层太厚则造成压力传感器的迟滞、蠕变、时间漂移的技术问题。
为了解决上述技术问题，本申请提供的技术方案总体思路如下：对弹性不锈钢的表面进行平面磨与电抛光的预处理，经所述预处理的所述弹性不锈钢的表面粗糙度小于0.8μm；将第一预定厚度的粘稠状陶瓷涂覆在所述弹性不锈钢的一表面上，形成陶瓷涂层；将第二预定厚度的粘接胶涂覆在康铜箔的一表面上，形成粘接胶涂层，且在预设条件下半固化所述粘接胶涂层；将所述陶瓷涂层与所述粘接胶涂层压接在一起，形成一复合体；在第一温度与第一压强的真空条件下将所述复合体保持第一时间后，使半固化的所述粘接胶涂层融化，且在第二时间内将所述第一温度降低到第二温度，在第三时间内将所述第二温度降低到第三温度，完成融化的所述粘接胶涂层固化将所述复合体中的康铜箔、所述陶瓷涂层和所述弹性不锈钢固定粘结。用以解决现有技术中涂胶层的厚度会影响压力传感器的绝缘强度、迟滞、蠕变、重复性、时漂等缺陷，涂胶层太薄造成压力传感器的绝缘强度低，涂胶层太厚则造成压力传感器的迟滞、蠕变、时间漂移等参数变大的技术问题，实现了生产绝缘强度500MΩ@500V以上的高压、超高压压力传感器，达到了既可耐高温也可以耐低温，稳定性好，精度高，可实现大批量生产，降低成本的技术效果。
下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
实施例一
本发明实施例提供了一种压力传感器的陶瓷绝缘层的制备方法，请参考图1，所述方法包括S110～S150：
S110：对弹性不锈钢1的表面进行平面磨与电抛光的预处理，经所述预处理的所述弹性不锈钢1的表面粗糙度小于0.8μm。
S120：将第一预定厚度的粘稠状陶瓷涂覆在所述弹性不锈钢1的一表面上，形成陶瓷涂层2。
进一步的，所述粘稠状陶瓷的第一预定厚度范围为2μm～25μm。
进一步的，所述弹性不锈钢的厚度范围为0.1mm～100mm。
具体而言，本申请实施例中的压力传感器的陶瓷绝缘层的制备方法，通过将陶瓷涂覆在弹性不锈钢的表面，将粘接胶涂覆在康铜箔的表面，并将陶瓷涂层与粘接胶涂层压接，对粘接胶进行熔化-固化处理，使弹性不锈钢(17-4PH)、陶瓷(AI2O3)与康铜箔(Constantan)粘结在一起形成复合体，即陶瓷绝缘层。首先，对厚度范围为0.1mm～100mm所述弹性不锈钢1的表面进行平面磨与电抛光的预处理，使经过平面磨、电抛光的所述弹性不锈钢1的表面粗糙度小于0.8μm，便于向所述弹性不锈钢1的表面涂覆粘稠状陶瓷，其中弹性不锈钢1的厚度可根据压力传感器里程大小选择。完成涂覆前对所述弹性不锈钢1的预处理工作后，将厚度范围为2μm～25μm的粘稠状陶瓷涂覆在所述弹性不锈钢1的上表面上，形成陶瓷涂层2，所述陶瓷涂层2可使压力传感器的绝缘强度超过500MΩ@500V。
S130：将第二预定厚度的粘接胶涂覆在康铜箔4的一表面上，形成粘接胶涂层3，且在预设条件下半固化所述粘接胶涂层3。
S140：将所述陶瓷涂层2与所述粘接胶涂层3压接在一起，形成一复合体。
进一步的，所述粘接胶的第二预定厚度范围为2μm～10μm。进一步的，所述康铜箔的厚度范围为2.5μm～5μm。
进一步的，所述在预设条件下半固化所述粘接胶涂层3，包括：在270℃～285℃的温度下，将所述粘接胶涂层3放置30min～40min完成半固化所述粘接胶涂层3。
具体而言，将厚度范围为2μm～10μm的粘接胶涂覆在厚度范围为2.5μm～5μm的康铜箔4的下表面上，形成粘接胶涂层3，并将涂覆所述粘接胶涂层3的康铜箔4放置在270℃～285℃的温度下，放置30min～40min使所述粘接胶涂层3半固化。其中，所述康铜箔4是以铜镍为主要成份的电阻合金，具有较低的电阻温度系数，较宽的使用温度范围(480℃以下)，加工性能良好，具有良好的焊接性能，故由康铜做成的压力传感器比同类压力传感器稳定性高出一个到二个数量级。将所述弹性不锈钢1涂覆所述陶瓷涂层2的表面与所述康铜箔4涂覆所述粘接胶涂层3的表面压接在一起，形成一复合体。
S150：在第一温度与第一压强的真空条件下将所述复合体保持第一时间后，使半固化的所述粘接胶涂层3融化，且在第二时间内将所述第一温度降低到第二温度，在第三时间内将所述第二温度降低到第三温度，完成融化的所述粘接胶涂层3固化将所述复合体中的康铜箔4、所述陶瓷涂层3和所述弹性不锈钢1固定粘结。
进一步的，所述第一温度为185℃～195℃，所述第一压强为2MPa～3MPa。
进一步的，所述第二温度为120℃～125℃，所述第三温度为20℃～25℃。
进一步的，所述第一时间为470min～490min，所述第二时间为230min～250min，所述第三时间为110min～130min。
具体而言，在所述第一温度为185℃～195℃，所述第一压强为2MPa～3MPa的真空条件下将所述复合体保持470min～490min，使半固化的所述粘接胶涂层3融化。并且在所述粘接胶涂层3融化后，在所述真空条件下，用230min～250min的时间将所述第一温度185℃～195℃降低到所述第二温度为120℃～125℃，再用110min～130min的时间将所述第二温度为120℃～125℃降低到20℃～25℃，使融化的所述粘接胶涂层3固化，且将所述复合体中的康铜箔4、所述陶瓷涂层3和所述弹性不锈钢1固定粘结在一起，形成陶瓷绝缘层，达到了既可耐高温也可以耐低温，稳定性好，精度高，可实现大批量生产，降低成本。
实施例二
本发明实施例提供了一种压力传感器的陶瓷绝缘层，请参考图2，所述陶瓷绝缘层包括：
弹性不锈钢1；陶瓷涂层2，所述陶瓷涂层2涂覆在所述弹性不锈钢1的上表面，其中，所述陶瓷涂层2的厚度范围为2μm～25μm；康铜箔4，所述康铜箔4的下表面具有一粘接胶涂层3，其中所述粘接胶涂层3与所述陶瓷涂层2粘接，且所述粘接胶涂层3的厚度范围为2μm～10μm。
具体而言，将2μm～25μm厚度的所述陶瓷涂覆在所述弹性不锈钢的上表面形成陶瓷涂层，将2μm～10μm厚度的所述粘接胶涂覆在所述康铜箔的下表面形成粘接胶涂层，将所述粘接胶涂层与所述陶瓷涂层压住粘接在一起，其中，经过对所述粘接胶涂层半固化，熔化到固化的过程，形成固定粘结的弹性不锈钢、陶瓷、粘接胶与康铜箔的复合体，即陶瓷绝缘层，实现绝缘强度500MΩ@500V以上的高压、超高压压力传感器的生产。同时采用所述陶瓷绝缘层生产的压力传感器既可以耐高温也可以耐低温。因康铜自身的特性，由其做成的压力传感器比同类压力传感器稳定性高出一个到二个数量级。达到了容易实现压力传感器大批量生产，所有原材料和生产过程仪器设备均可容易实现国产化，可以大幅度地降低高温、高压、高精度压力传感器的成本。
本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本申请实施例通过提供一种压力传感器的陶瓷绝缘层及其制备方法，对弹性不锈钢的表面进行平面磨与电抛光的预处理，经所述预处理的所述弹性不锈钢的表面粗糙度小于0.8μm；将第一预定厚度的粘稠状陶瓷涂覆在所述弹性不锈钢的一表面上，形成陶瓷涂层；将第二预定厚度的粘接胶涂覆在康铜箔的一表面上，形成粘接胶涂层，且在预设条件下半固化所述粘接胶涂层；将所述陶瓷涂层与所述粘接胶涂层压接在一起，形成一复合体；在第一温度与第一压强的真空条件下将所述复合体保持第一时间后，使半固化的所述粘接胶涂层融化，且在第二时间内将所述第一温度降低到第二温度，在第三时间内将所述第二温度降低到第三温度，完成融化的所述粘接胶涂层固化将所述复合体中的康铜箔、所述陶瓷涂层和所述弹性不锈钢固定粘结。用以解决现有技术中涂胶层的厚度会影响压力传感器的绝缘强度、迟滞、蠕变、重复性、时漂等缺陷，涂胶层太薄造成压力传感器的绝缘强度低，涂胶层太厚则造成压力传感器的迟滞、蠕变、时间漂移的技术问题，通过将陶瓷涂覆在弹性不锈钢的表面，将粘接胶涂覆在康铜箔的表面，并将陶瓷涂层与粘接胶涂层压接，对粘接胶进行熔化-固化处理，使弹性不锈钢、陶瓷与康铜箔粘结在一起，实现了生产绝缘强度500MΩ@500V以上的高压、超高压的压力传感器，达到了既可耐高温也可以耐低温，稳定性好，精度高，可实现大批量生产，降低成本的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种压力传感器陶瓷绝缘层的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
对弹性不锈钢的表面进行平面磨与电抛光的预处理，经所述预处理的所述弹性不锈钢的表面粗糙度小于0.8μm；
将第一预定厚度的粘稠状陶瓷涂覆在所述弹性不锈钢的一表面上，形成陶瓷涂层；
将第二预定厚度的粘接胶涂覆在康铜箔的一表面上，形成粘接胶涂层，且在预设条件下半固化所述粘接胶涂层；
将所述陶瓷涂层与所述粘接胶涂层压接在一起，形成一复合体；
在第一温度与第一压强的真空条件下将所述复合体保持第一时间后，使半固化的所述粘接胶涂层融化，且在第二时间内将所述第一温度降低到第二温度，在第三时间内将所述第二温度降低到第三温度，完成融化的所述粘接胶涂层固化将所述复合体中的康铜箔、所述陶瓷涂层和所述弹性不锈钢固定粘结。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘稠状陶瓷的第一预定厚度范围为2μm～25μm。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘接胶的第二预定厚度范围为2μm～15μm。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弹性不锈钢的厚度范围为0.1mm～100mm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述康铜箔的厚度范围为2.5μm～5μm。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在预设条件下半固化所述粘接胶涂层，包括：
在270℃～285℃的温度下，将所述粘接胶涂层放置30～40min完成半固化所述粘接胶涂层。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一温度为185℃～195℃，所述第一压强为2MPa～3MPa。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二温度为120℃～125℃，所述第三温度为20℃～25℃。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一时间为470min～490min，所述第二时间为230min～250min，所述第三时间为110min～130min。
10.一种压力传感器的陶瓷绝缘层，其特征在于，所述陶瓷绝缘层包括：
弹性不锈钢；
陶瓷涂层，所述陶瓷涂层涂覆在所述弹性不锈钢的上表面，其中，所述陶瓷涂层的厚度范围为2μm～25μm；
康铜箔，所述康铜箔的下表面具有一粘接胶涂层，其中所述粘接胶涂层与所述陶瓷涂层粘接，且所述粘接胶涂层的厚度范围为2μm～15μm。
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