CN114130929A - 一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及特种连接领域，公开了一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法，通过喷涂工艺在薄膜与引线的连接处制备固定防护薄膜，实现了对薄膜电极与引线无损伤的连接，在连接处形成150微米以上的固定防护涂层，该固定涂层与基体之间的结合强度为20‑40MPa，所述的基体可以为金属、陶瓷或高分子基体。本发明采用喷涂工艺将陶瓷粉末加热到半熔融状态，并喷涂在薄膜与引线的连接处，形成的连接涂层结合强度高，克服了高温焊接对厚度尺度较小的薄膜及引线的破坏。该方法经济环保、连接处结合强度高，性能优异，适宜产线连续操作，在航空航天、电子电气、船舶工程等领域有着广泛的应用前景。

Description

一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法
技术领域
本发明属于引线固定领域，具体涉及一种利用喷涂工艺连接厚度尺度为微米级别的薄膜和直径尺度为毫米级别的引线的方法。
背景技术
为实现薄膜传感器探测信号的引出，需要在传感器尾端采用引线或补偿导线与传感器敏感层薄膜形成良好的电接触，将电信号引出而引线及其连接点在实际工况条件下极易受到高速气流的冲刷而断裂，导致薄膜传感器失效。因此，引线保护及信号引出也是薄膜传感器获得实际应用的重要技术。传统的薄膜信号引线通常采用热压焊、高温无机胶涂覆、高温导电银浆涂覆等方法。
热压焊最突出的优点是保证了引线接线处的材料的一致性，不引入第三种材料，也不改变材料的组分，引线连接处不产生接触电势。但热压焊连接技术的连接效果差，引线容易脱落，另外连接时太过耗时，效率低下，另外对于不规则曲面部位薄膜电极与引线的焊接，采用热压焊技术实施起来难度更大。
高温无机胶连接技术可以有效解决热压焊连接方式存在曲面无法连接的问题，但是引线与薄膜连接导电性能欠佳，存在连接后接触电阻偏高的情况。
高温导电银浆涂覆虽然可以在800℃保持一定的连接强度，但涂覆时的厚度和表面平整度难以保证，因此在实际使用过程中会造成由于厚度不均匀在气流冲刷下而引发连接断裂。
发明内容
为解决薄膜与引线连接耐温能力差、不牢固、传输信号不稳定等问题，发明了一种用于薄膜与引线跨尺度连接，特别是用于曲面部位连接的引线固定技术。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种喷涂工艺固定薄膜与引线的结构及制备方法，其作用是在于解决高温环境下跨尺度薄膜电极与引线的连接，稳定传输电信号。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法，包括以下步骤：
步骤1：对基体表面薄膜电极进行清洁处理；
步骤2：将圆柱形的引线端头压制成扁平状，并打磨引线端头部位去掉表面氧化层，处理完毕后将引线端头搭接至薄膜电极上；
步骤3：将耐高温导电浆料涂覆至薄膜电极与耐高温引线上；
步骤4：打磨固化后的导电浆料表面以及电连接处的基体表面；
步骤5：在处理后的导电浆料表面及电连接处的基体表面整体喷涂氧化物陶瓷材料作为固定防护层；
所述步骤1)的清洁处理采用等离子体清洁处理方法，所采用的气氛为空气，可以在大气条件下进行处理。
步骤4)中耐高温导电浆料固化后的厚度为50μm到150μm。
步骤5)中固定防护层厚度为150～200μm。
氧化物陶瓷材料为Al2O3-TiO2。
基体材料包括陶瓷、金属以及高分子材料。
导电浆料的涂覆面积大于引线端头与薄膜电极搭接处面积。
本发明具有以下优点及技术优势：(1)引线连接固定可靠，能够在高温环境下长时间稳定传输信号；(2)连接节点平缓且厚度微小，对流场的干扰基本为无；(3)不采用开孔等方式，对基体强度无损伤；(4)不引入异种材料，且不改变原有材料组分，连接处不产生接触电势；(5)整个引线连接过程不对薄膜电极进行破坏，对实际测量中不产生影响。(6)当薄膜厚度尺度与引线直径尺度差别较大时，可以实现可靠连接；(7)在不规则曲面上实现可靠连接，耐高温和气流冲刷。
附图说明
图1为实施例中利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法具体实施流程示意图；
图2为实施例中薄膜电极与引线连接处的具体结构示意图。
其中，1-基体，2-薄膜电极，3-薄膜电极与引线连接处，4-导电浆料，5-引线，6-固定防护层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：
如图1所示，一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法，包括以下步骤：
步骤1：对基体表面薄膜电极进行等离子体清洁处理；所采用的气氛为空气，可以在大气条件下进行处理。
步骤2：将圆柱形的引线端头压制成扁平状，并打磨引线端头部位去掉表面氧化层，处理完毕后将引线端头搭接至薄膜电极上；
步骤3：将耐高温导电浆料涂覆至薄膜电极与耐高温引线上，实现薄膜电极与引线的电连接；
步骤4：打磨固化后的导电浆料表面以及电连接处的基体表面；耐高温导电浆料固化后的厚度为50μm到150μm。
步骤5：在处理后的导电浆料表面及电连接处的基体表面整体喷涂氧化物陶瓷材料作为固定防护层，提高薄膜电极与引线的连接强度，同时对电连接处进行防护；固定防护层厚度为150～200μm。
氧化物陶瓷材料为Al2O3-TiO2；基体材料包括陶瓷、金属以及高分子材料；导电浆料的涂覆面积大于引线端头与薄膜电极搭接处面积。
以下实施例如图2所示：
实施例1
本发明的一个实施案例为一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法。
其具体的结构为：在平面型的陶瓷基体表面(1)有薄膜热电偶，其底部存在薄膜电极(2)，薄膜电极与引线连接处(3)由内至外依次为：导电浆料(4)、直径为2mm的铜引线(5)、厚度为160μm固定防护层(6)，其中铜引线的端头使用前压成扁平状，固定防护层使用等离子体喷涂技术制备。上述一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法，包括如下步骤：
步骤1：利用等离子体对基体表面薄膜电极进行清洁处理，等离子体操作参数为；
步骤2：将Φ2mm的引线端头压制成扁平状，并打磨引线端头部位去掉表面氧化层，处理完毕后将引线端头搭接至薄膜电极上；
步骤3：将耐高温导电浆料涂覆至薄膜电极与耐高温引线上，涂覆厚度为100μm，将步骤2中压好的扁平状引线端头与薄膜电极搭接，常温静置8小时，120℃静置2小时，以此实现薄膜电极与引线的电连接；
步骤4：使用600目的砂纸打磨固化后的导电浆料表面以及电连接处的基体表面，使其平整且具有一定粗糙性；
步骤5：在处理后的导电浆料表面及电连接处的基体表面采用等离子体喷涂技术制备固定防护层；固定防护层其制备工艺参数为送粉气体压力为6.2Bar，氩气流量126SCFH，喷涂距离80mm。通过此步骤可提高薄膜电极与引线的连接强度，同时对电连接处进行防护。
实施例2
本发明的一个实施案例为一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法。
其具体的结构为：在Φ15mm的圆柱形陶瓷基体表面(1)有薄膜热电偶，其底部存在薄膜电极(2)，薄膜电极与引线连接处(3)由内至外依次为：导电浆料(4)、直径为4mm的铜引线(5)、厚度为200μm固定防护层(6)，其中铜引线的端头使用前压成扁平状，固定层防护层使用等离子体喷涂技术制备。
上述一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法，包括如下步骤：
步骤1：利用等离子体对基体表面薄膜电极进行清洁处理，等离子体操作参数为；
步骤2：将Φ4mm的引线端头压制成扁平状，并打磨引线端头部位去掉表面氧化层，处理完毕后将引线端头搭接至薄膜电极上；
步骤3：将耐高温导电浆料涂覆至薄膜电极与耐高温引线上，涂覆厚度为100μm，将步骤2中压好的扁平状引线端头与薄膜电极搭接，常温静置8小时，120℃静置2小时，以此实现薄膜电极与引线的电连接；
步骤4：使用600目的砂纸打磨固化后的导电浆料表面以及电连接处的基体表面，使其平整且具有一定粗糙性；
步骤5：在处理后的导电浆料表面及电连接处的基体表面采用等离子体喷涂技术依次制备固定防护层；固定防护层其制备工艺参数为送粉气体压力为6.9Bar，通过氩气流量140SCFH，喷涂距离88mm。通过此步骤可提高薄膜电极与引线的连接强度，同时对电连接处进行防护。

Claims (8)

1.一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：对基体表面薄膜电极进行清洁处理；
步骤2：将圆柱形的引线端头压制成扁平状，并打磨引线端头部位去掉表面氧化层，处理完毕后将引线端头搭接至薄膜电极上；
步骤3：将耐高温导电浆料涂覆至薄膜电极与耐高温引线上；
步骤4：打磨固化后的导电浆料表面以及电连接处的基体表面；
步骤5：在处理后的导电浆料表面及电连接处的基体表面整体喷涂氧化物陶瓷材料作为固定防护层。
2.如权利要求1所述的一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法，其特征在于，所述步骤1)的清洁处理采用等离子体清洁处理方法，所采用的气氛为空气，可以在大气条件下进行处理。
3.如权利要求1所述的一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法，其特征在于，步骤4)中耐高温导电浆料固化后的厚度为50μm到150μm。
4.如权利要求1所述的一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法，其特征在于，步骤5)中固定防护层厚度为150～200μm。
5.如权利要求1所述的一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法，其特征在于，氧化物陶瓷材料为Al2O3-TiO2。
6.如权利要求1所述的一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法，其特征在于，基体材料包括陶瓷、金属以及高分子材料。
7.如权利要求1所述的一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法，其特征在于，导电浆料的涂覆面积大于引线端头与薄膜电极搭接处面积。
8.如权利要求1所述的一种利用喷涂工艺连接薄膜与引线的方法，其特征在于，所述固定防护层其制备工艺参数为送粉气体压力为6.2-6.9Bar，氩气流量126-140SCFH，喷涂距离80-88mm。
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