CN117129119A - 一种基于玻璃熔合技术的mcs压力传感器及其制做方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及压力传感器技术领域，具体公开了一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器及其制做方法，一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器，包括弹性基体、熔合层与导电膜层，所述导电膜层上蚀刻有形成桥路的单元图案；所述导电膜层通过熔合层粘接在弹性基体上；所述熔合层由玻璃绝缘材料制得。本申请制备的压力传感器可在高温环境中长期使用，具有高的稳定性与精度。
Description
技术领域
本申请涉及压力传感器技术领域，特别涉及一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器及其制做方法。
背景技术
压力是工业生产过程中重要的工艺参数之一，正确的测量压力是保证工业生产过程良好运行，达到高产优质低耗及安全生产的重要环节。压力检测方法根据不同的工作原理，分为重力平衡方法、弹性力平衡方法、机械力平衡方法以及物性测量方法，其中弹性力平衡方法利用弹性元件受压力作用发生弹性形变而产生的弹性力与被测压力相平衡，测出被测压力的方法的应用最为广泛。利用此种方法制备的压力传感器称为应变式压力传感器，应变式压力传感器主要包括弹性元件、应变片、支撑结构、电阻桥路等部分，当外界施加压力时，传感器内部的弹性元件发生形变，形变量与压力大小成正比，同时内部安装的应变片也发生应变，应变片的电阻值随应变量的变化而发生变化，通过测量应变片的电阻值变化，就可以测得压力大小。
多金属融合系统（MCS，Metals Coalesce System），是通过两种或多种不同金属材料，整片通过不同融合材料和不同融合工艺，融合形成复合体，其中“融合”包涵“熔合”的含义。经光刻、蚀刻、机械分割、精密机械加工后，达成不同数量压力传感器的系统工艺方法。
当前技术中，通过在弹性元件上载覆一层或多层同种或不同种绝缘介质用于粘接弹性元件与应变片，使用的绝缘介质一般为有机硅、环氧树脂等有机材料制得的粘接胶，在弹性元件受到压力时，将压力通过粘接胶层传递至应变片，但这些有机材料制得的粘接胶与弹性元件的热膨胀系数相差较大，由于热膨胀系数的不匹配，在粘接处产生应力，从而影响压力传感器的稳定性与测量精度，且由于有机材料的耐温有限，不能在高温下使用。
发明内容
为了提高压力传感器在高温环境中使用的稳定性与精度，本申请提供一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器及其制做方法。
第一方面，本申请提供一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器，采用如下的技术方案：
一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器，包括弹性基体、熔合层、导电膜层与绝缘保护层，弹性基体用于作为传感器内部的发生形变的弹性元件载体，导电膜层用于测量随着弹性元件载体发生弹性形变后引发的电阻值变化导致的电压变化，熔合层用于热融合粘接所述弹性基体与导电膜层，熔合层还用于使弹性基体与导电膜层绝缘，所述导电膜层通过熔合层粘接在弹性基体上；所述导电膜层表面蚀刻有电阻桥路；所述绝缘保护层涂覆在导电膜层蚀刻有电阻桥路的表面；所述熔合层由玻璃绝缘材料制得；弹性基体和玻璃绝缘材料的熔合温度为：450℃～650℃；已有玻璃熔合层的弹性基体和导电膜层的再熔合条件为：温度为：450℃～650℃，压力为：0.2MPa～3MPa。
通过采用上述技术方案，玻璃绝缘材料的热膨胀系数接近于弹性基体及导电膜层，能比较好的和弹性基体及导电膜层匹配，且玻璃绝缘材料和弹性基体、导电膜层之间为化学键合，当温度发生变化时，能够保持较好的稳定性，不会因温度变化产生的应力导致玻璃绝缘材料形成的熔合层发生变形甚至损坏，保证压力传感器测量的精度与稳定性。
可选的，本申请提供一种用于制得熔合层的玻璃绝缘材料，包括如下质量百分比的原料： Bi2O3：18-23%、B2O3：2.4-3.8%、ZnO：13.0-14.2%、Sb2O3：1.3-1.9%、P2O5：50-54%、ZrO2：1.6-2.6%、BaO：6.4-6.8%。
通过采用上述技术方案，得到的玻璃绝缘材料与常见做压力传感器弹性基体材料的热膨胀系数匹配性好，能够耐高温，具有适宜的弹性模量，耐冲击性强，对应变力和应变的关系具有好的传递性。用来做熔合层不仅与弹性基体及导电膜层热膨胀系数具有好的相适应性，还能与弹性基体、导电膜层形成化学键，结合更牢固；制得的传感器精度高、长期稳定性好，循环寿命高，且可在高温下稳定工作。
可选的，所述一种玻璃绝缘材料由各原料在950℃-1100℃下熔制，水淬、过滤，将得到的固体物磨成粉末后得到。
通过采用上述技术方案，将玻璃绝缘材料各原料成分在950℃-1100℃下熔制水淬后得到玻璃绝缘材料，研磨成粉末状，有利于各原料组分充分反应制得结构紧密，均匀，抗拉、抗压强度好的玻璃绝缘材料。
可选的，所述弹性基体的材质为不锈钢、Ti合金材料中的任意一种。
可选的，所述不锈钢包括17-4PH不锈钢、17-7PH不锈钢、2Cr13不锈钢、30CrMo(4130X)钢与316L不锈钢等。
通过采用上述技术方案，不锈钢以及钛合金材料做弹性元件，具有较好的强度、弹性恢复能力，且其均具有良好的耐高温性能及耐环境能力，根据不同的需求选择最适合的材料，适用于高温环境下、高精度、高稳定性的测量。
可选的，所述导电膜层的材质为康铜箔、镍铬箔中的任意一种。
通过采用上述技术方案，康铜箔与镍铬箔是导电性的金属箔，康铜箔具有优异的电性能和稳定性，不会随温度变化改变性质，镍铬箔具有良好的耐腐蚀和高温稳定性，可以提供较高的电阻率，康铜箔和镍铬箔作为导电膜层的选择，可以确保压力传感器具有良好的电性能、稳定性与高的精确度。
可选的，所述弹性基体的厚度范围为0.05mm～50mm，所述熔合层厚度范围为2μm～100μm，所述导电膜层厚度范围为2μm～20μm。
通过采用上述技术方案，根据不同应用场景选择合适厚度范围的弹性基体、熔合层与导电膜层以满足不同情况下的压力测量，确保导电膜层与弹性基体之间的牢固结合，使压力传感器具有较好的精度与稳定性。
第二方面，本申请提供一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器的制做方法，采用如下的技术方案：
一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器的制做方法，包括如下步骤：
（1）弹性基体热处理、表面处理；
（2）在弹性基体表面载覆上述所述的玻璃绝缘材料，将玻璃绝缘材料与弹性基体加热，玻璃绝缘材料形成熔合层；
（3）将经过热处理与表面处理的导电膜层铺放在熔合层上，加热加压条件下继续熔合，形成多层复合体，在多层复合体的导电膜层上蚀刻形成桥路的单元图案。
可选的，所述步骤（2）中加热温度为450-650℃，加热时间30-60min，所述步骤（3）中加热温度为450-650℃，加热时间2-30min，施加压力为0.2MPa～3MPa。
通过采用上述技术方案，将玻璃绝缘材料载覆在弹性基体表面，加热到450-650℃，达到玻璃软化点之后，使玻璃绝缘材料熔化，保持在最佳粘结条件粘接弹性基体与导电膜层；低于450℃导致玻璃绝缘材料不能很好的软化粘接，超出650℃温度过高可能导致弹性基体出现软化的情况，影响压力传感器测试的精度。
可选的，所述步骤（2）中在弹性基体表面载覆玻璃绝缘材料的方法包括磁控溅射、热喷涂、等离子喷涂、丝网印刷、3D打印方法等。
通过采用上述技术方案，在弹性基体表面形成均匀、致密的玻璃涂层，能够使玻璃绝缘材料与弹性基体及导电膜层具有较好的附着强度，保证玻璃绝缘材料载覆的均匀性，避免应变力传递出现偏差导致压力传感器检测精度变差。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请提供了一种玻璃绝缘材料用做压力传感器的熔合层，可以匹配不同的弹性基体，玻璃绝缘材料的热膨胀系数与不锈钢、钛合金弹性基体的热膨胀系数相近，与导电膜层也有良好的匹配性，当温度升高时，熔合层保持较好的稳定性，并且本申请所述的玻璃绝缘材料具有好的粘接强度、耐高温性与耐久性，长久多次使用不影响弹性基体与导电膜层之间的粘接强度，压力传感器仍具有好的测量精度。
2、本申请中优选采用玻璃绝缘材料配合一定时间、一定温度、压力的制备工艺，制得精确度高、稳定性好的压力传感器，通过此方法制备的压力传感器其熔合层与弹性基体及导电膜层间具有良好的粘接特性，克服了当前压力传感器在高温下或多次使用导致胶层脱离、破损，从而影响压力传感器测量精度的缺陷，制得的压力传感器稳定性好、精度高，能在高温下正常工作。
附图说明
图1是本申请制备的压力传感器结构示意图；
图2是本申请实施例1制备的传感器形成应变式压力传感器桥路的单元图案，（a）为应变式压力传感器桥路的一种单元图案的图形。
其中，1、弹性基体；2、熔合层；3、导电膜层；4、绝缘保护层。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本实施方式中的钛合金型号为TA2、有机硅耐高温树脂型号为ELINBOND S103，不锈钢型号包括：17-4PH不锈钢、17-7PH不锈钢、2Cr13不锈钢、30CrMo(4130X)钢与316L不锈钢。
一种玻璃绝缘材料的制备例
制备例1
一种玻璃绝缘材料，包括如下质量百分比的原料 ：Bi2O3：21%、B2O3：3.1%、ZnO：13.6%、Sb2O3：1.6%、P2O5：52%、ZrO2：2.1%、BaO：6.6%；制备包括以下步骤：将上述原料在1000℃下熔制，待各原料充分熔化混合后，放入水中水淬，待温度降至常温后，过滤，得到固体物，将固体物研磨成300目以上的粉末，得到所述玻璃绝缘材料。
制备例2
一种玻璃绝缘材料，包括如下质量百分比的原料 ：Bi2O3：18%、B2O3：3.8%、ZnO：14.2%、Sb2O3：1.3%、P2O5：54%、ZrO2：2.3%、BaO：6.4%；制备包括以下步骤：将上述原料在950℃下熔制，待各原料充分熔化混合后，放入水中水淬，待温度降至常温后，过滤，得到固体物，将固体物研磨成300目以上的粉末，得到所述玻璃绝缘材料。
制备例3
一种玻璃绝缘材料，与实施例1的不同之处在于，本实施例中玻璃绝缘材料，包括如下质量百分比的原料 ：Bi2O3：23%、B2O3：2.4%、ZnO：13.3%、Sb2O3：1.9%、P2O5：50%、ZrO2：2.6%、BaO：6.8%；制备包括以下步骤：将上述原料在980℃下熔制，待各原料充分熔化混合后，放入水中水淬，待温度降至常温后，过滤，得到固体物，将固体物研磨成300目以上的粉末，得到所述玻璃绝缘材料。
性能检测
热膨胀系数检测：依据GB/T 4339-2008《金属材料热膨胀特征参数的测定》测定弹性基体以及玻璃绝缘材料的线性热膨胀系数，该标准适用于在-180℃-900℃温度范围内，检测金属材料试样的线性热膨胀，也适用于对陶瓷、耐火材料、玻璃、岩石等具有刚性固体特征的试样的线性热膨胀的检测。
将已测量原始长度的试样装入石英膨胀计中，装配好膨胀测量系统后放入恒温器中，测试温度范围-55-250℃，以缓慢恒速变温的方式（5℃/min）对温度进行控制，在试样温度与恒温浴温度平衡，测量长度变化的仪器指示值稳定后，记录读数，计算得到试样的线膨胀系数。取制备例制备好的玻璃绝缘材料制成标准试样，测试制备例制得的玻璃材料的热膨胀系数；17-4PH不锈钢和钛合金的试样规格为标准试样。
表1 热膨胀系数检测结果
| 制备例1 | 制备例2 | 制备例3 | 17-4PH不锈钢 | 钛合金TA2 | |
| 热膨胀系数/℃ | 10.2×10-6 | 9.69×10-6 | 10.71×10-6 | 10.16×10-6 | 8.6×10-6 |
结合制备例1～3与表1可以看出，依据本申请方案制备的玻璃绝缘材料的热膨胀系数与不锈钢以及钛合金材料的热膨胀系数相近，缩小了熔合层与弹性基体热膨胀系数间的差异，当压力传感器的弹性基体为不锈钢或钛合金时，选择本发明制备的玻璃绝缘材料做熔合层，其热膨胀系数差值在±15％之间，远远小于使用胶层粘接的4-6倍。
一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器的实施例
一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器，包括弹性基体1、熔合层2、导电膜层3与绝缘保护层4，所述导电膜层3通过熔合层2粘接在弹性基体1上；所述导电膜层3（背离弹性基体1）表面蚀刻有电阻桥路；所述绝缘保护层4涂覆在导电膜层3蚀刻有电阻桥路的表面；所述熔合层2由玻璃绝缘材料制得，结构图见附图1。
本实施例中，玻璃绝缘材料包括如下质量百分比的原料 :Bi2O3：18-23%、B2O3：2.4-3.8%、ZnO：13.0-14.2%、Sb2O3：1.3-1.9%、P2O5：50-54%、ZrO2：1.6-2.6%、BaO：6.4-6.8%。
本实施例中，弹性基体的材质为17-4PH不锈钢与Ti合金中的任意一种。
本实施例中，导电膜层的材质为康铜箔、镍铬箔中的任意一种。
首先使用磁控溅射（适用于10μm以下熔合层）、热喷涂、等离子喷涂、丝网印刷、3D打印中任一种或多种方法将玻璃绝缘材料涂覆到弹性基体上，弹性基体采用17-4PH不锈钢、17-7PH不锈钢、2Cr13不锈钢、30CrMo(4130X)钢与316L不锈钢与Ti合金中的任意一种，厚度范围0.05mm～50mm，导电膜层采用康铜箔、镍铬箔中的任意一种，厚度范围2μm～20μm，将玻璃绝缘材料涂覆到弹性基体上后加热到450-650℃熔融形成熔合层，熔合层厚度范围为2μm～100μm，将导电膜层覆盖在熔合层上，继续在450-650℃下加热加压形成多层复合体，在多层复合体导电膜层的表面上蚀刻电阻桥路，利用零位调整的方法对电阻桥路进行调整，将引出线焊接在所述电阻桥路上，最后在电阻桥路上表面涂覆绝缘层，形成所述压力传感器。
优选的，另一实施例中，选择17-4PH不锈钢做弹性基体厚度为8mm，导电膜层为康铜箔厚度为5μm，熔合层厚度为20μm。
另一实施例中，选择钛合金做弹性基体厚度为8mm，导电膜层为康铜箔厚度为5μm，熔合层厚度为20μm。
另一实施例中，选择17-7PH不锈钢做弹性基体厚度为10mm，导电膜层为镍铬箔厚度为5μm，熔合层厚度为30μm。
另一实施例中，选择2Cr13不锈钢做弹性基体厚度为7mm，导电膜层为镍铬箔厚度为5μm，熔合层厚度为20μm。
另一实施例中，选择30CrMo(4130X)钢做弹性基体厚度为9mm，导电膜层为镍铬箔厚度为5μm，熔合层厚度为30μm。
实施例1
一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器，包括17-4PH不锈钢弹性基体、玻璃绝缘材料以及康铜箔导电膜层，当弹性基体为17-4PH不锈钢时，选择制备例1制备的玻璃绝缘涂料，制备步骤如下：
（1）取一块200mm×100mm×8mm的17-4PH不锈钢在1040℃下固溶45min，经水淬，降温至-80℃以下储存4h后回温，再在480℃时效保温3h，并经机加工后备用；
（2）在上述经过处理的17-4PH不锈钢表面通过3D打印方法将玻璃绝缘材料均匀载覆，在500℃下加热30min使制得的玻璃绝缘材料与弹性基体表面熔合形成光滑、平整、厚度均匀的玻璃融合层，形成20μm的熔合层；
（3）取一片200mm×100mm×0.005mm的导电膜层经过350℃加热处理12h后铺在熔合层上，与弹性基体对齐放入工装中，500℃，1MPa下加热加压继续熔合5min，形成多层复合体，对多层复合体上的导电膜层康铜箔进行蚀刻，形成应变式压力传感器桥路的单元图案，参见图2；通过对已经过蚀刻加工的多层复合体进行匹配的分割、机加工、调整，在桥路单元图案对应位置上涂覆一层有机硅耐高温树脂进行绝缘保护，制得一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器。
实施例2
一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器，包括17-4PH不锈钢弹性基体、玻璃绝缘材料以及康铜箔导电膜层，当弹性基体为17-4PH不锈钢时，选择制备例2制备的玻璃绝缘涂料，制备步骤如下：
（1）取一块200mm×100mm×8mm的17-4PH不锈钢在1040℃下固溶45min，经水淬，降温至-80℃以下储存4h后回温，再在480℃时效保温3h，并经机加工后备用；
（2）在上述经过处理的17-4PH不锈钢表面通过3D打印方法将玻璃绝缘材料均匀载覆，在450℃下加热60min使制得的玻璃绝缘材料与弹性基体表面熔合形成光滑、平整、厚度均匀的玻璃融合层，形成20μm的熔合层；
（3）取一片200mm×100mm×0.005mm的导电膜层经过350℃加热处理12h后铺在熔合层上，与弹性基体对齐放入工装中，450℃，1MPa下加热加压继续熔合5min，形成多层复合体，对多层复合体上的导电膜层康铜箔进行蚀刻，形成应变式压力传感器桥路的单元图案，参见图2；通过对已经过蚀刻加工的多层复合体进行匹配的分割、机加工、调整，在桥路单元图案对应位置上涂覆一层有机硅耐高温树脂进行绝缘保护，制得一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器。
实施例3
一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器，包括17-4PH不锈钢弹性基体、玻璃绝缘材料以及康铜箔导电膜层，当弹性基体为17-4PH不锈钢时，选择制备例3制备的玻璃绝缘涂料，制备步骤如下：
（1）取一块200mm×100mm×8mm的17-4PH不锈钢在1040℃下固溶45min，经水淬，降温至-80℃以下储存4h后回温，再在480℃时效保温3h，并经机加工后备用；
（2）在上述经过处理的17-4PH不锈钢表面通过3D打印方法将玻璃绝缘材料均匀载覆，在650℃下加热45min使制得的玻璃绝缘材料与弹性基体表面熔合形成光滑、平整、厚度均匀的玻璃融合层，形成20μm的熔合层；
（3）取一片200mm×100mm×0.005mm的导电膜层经过350℃加热处理12h后铺在熔合层上，与弹性基体对齐放入工装中，650℃，0.5MPa下加热加压继续熔合5min，形成多层复合体，对多层复合体上的导电膜层康铜箔进行蚀刻，形成应变式压力传感器桥路的单元图案，参见图2；通过对已经过蚀刻加工的多层复合体进行匹配的分割、机加工、调整，在桥路单元图案对应位置上涂覆一层有机硅耐高温树脂进行绝缘保护，制得一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器。
实施例4
一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器，与实施例1的不同之处在于，本实施例中使用的弹性基体为钛合金。
实施例5
一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器，与实施例1的不同之处在于，本实施例中制备步骤（2）中加热温度为700℃，步骤（3）中加热温度为500℃。
实施例6
一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器，与实施例1的不同之处在于，本实施例中制备步骤（2）中加热温度为400℃，步骤（3）中加热温度为500℃。
实施例7
一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器，与实施例1的不同之处在于，本实施例中制备步骤（2）中加热温度为500℃，步骤（3）中加热温度为700℃。
实施例8
一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器，与实施例1的不同之处在于，本实施例中制备步骤（2）中加热温度为500℃，步骤（3）中加热温度为400℃。
对比例
对比例1
一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器，与实施例1的不同之处在于本对比例中的熔合层为H-610胶粘剂，拉伸剪切强度28-33MPa，涂覆厚度为20μm。
对比例2
一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器，与对比例1的不同之处在于本对比例中使用的弹性基体为钛合金。
性能检测试验
检测方法
压力传感器测试方法：依据GB/T15478-2015《压力传感器性能试验方法》、GB/T18806-2002《电阻应变式压力传感器总规范》测试压力传感器的非线性、迟滞性与重复性以表示压力传感器的测试精度，测试零点稳定性、热满量程输出漂移以及循环寿命表示压力传感器的稳定性；
工作温度：经测试得到，使用本申请玻璃绝缘材料制备的压力传感器工作温度范围在-55-250℃，在该范围内压力传感器能够稳定工作，且综合精度在2‰以内；对比例1中使用胶粘制备的压力传感器工作温度范围在-55-90℃，且精度较差。
表2 试验检测结果
| 线性 | 滞性 | 重复性 | 综合精度 | 零点稳定性 | 热满量程输出漂移 | 循环寿命 | |
| 实施例1 | 0.10％FS | 0.005％FS | 0.02％FS | 0.12％FS | 0.10％FS/年 | ≤500ppm/15min | ≥108循环 |
| 实施例2 | 0.12％FS | 0.008％FS | 0.03％FS | 0.15％FS | 0.10％FS/年 | ≤500ppm/15min | ≥108循环 |
| 实施例3 | 0.13％FS | 0.006％FS | 0.02％FS | 0.15％FS | 0.10％FS/年 | ≤500ppm/15min | ≥108循环 |
| 实施例4 | 0.11％FS | 0.007％FS | 0.03％FS | 0.14％FS | 0.10％FS/年 | ≤500ppm/15min | ≥108循环 |
| 对比例1 | 0.52％FS | 0.23％FS | 0.10％FS | 0.62％FS | 1.10％FS/年 | ≤1000ppm/15min | ≥107循环 |
| 对比例2 | 0.45％FS | 0.18％FS | 0.12％FS | 0.57％FS | 1.10％FS/年 | ≤1000ppm/15min | ≥107循环 |
结合实施例1-3和对比例1并结合表2可以看出，实施例1-3的各项实验数据均优于对比例1，说明使用本申请方法制备的压力传感器具有更好的稳定性与精度，根据本发明的玻璃绝缘材料配方匹配不锈钢基体，弹性基体与熔合层的热膨胀系数接近，避免了因温度变化产生的应力导致熔合层损坏影响压力传感器的测量精度，在应力传递时具有好的灵敏性，保证压力传感器测试的稳定性与精度，提高压力传感器循环寿命。
结合实施例1、实施例4与对比例2并结合表2可以看出，实施例4的各项实验数据优于对比例2，说明当弹性基体为钛合金时，使用本发明制备的玻璃绝缘材料做熔合层，制备的压力传感器具有比使用胶粘接制备的压力传感器更好的精度与稳定性，本发明提供的玻璃绝缘材料与不锈钢以及钛合金都具有良好的适配性，制得的压力传感器各项性能较好。
对于实施例5-8，在制作多层复合体过程中，由于熔合条件不合适，制作的多层复合体缺陷较多（存在泡、表面不平整，弹性体硬度下降等问题）；说明在制备压力传感器的过程中加热温度在450-650℃之间时，玻璃涂层材料能很好与弹性基体粘接，不会影响弹性基体的性能，保证压力传感器测试的精度与稳定度。在实施例5与实施例7制备压力传感器过程中形成熔合层与多层复合体时，加热温度超过了最高值650℃，弹性基体硬度降低较大，导致多层复合体不合格；实施例6与实施例8制备压力传感器过程中形成熔合层与多层复合体时，加热温度低于最低值450℃，导致玻璃绝缘材料不能很好的软化粘接，粘接不牢固，表面有泡、不平整，导致多层复合体不合格。
实施例1-4制作的传感器，熔合材料采用玻璃绝缘材料，使用温度范围为：-55-250℃。
对比例1-2制作的传感器，熔合材料为有机材料，使用温度范围为：-55-90℃。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器，其特征在于，包括弹性基体、熔合层、导电膜层与绝缘保护层；所述弹性基体用于作为传感器内部的发生形变的弹性元件载体，所述导电膜层用于测量随着弹性元件载体发生弹性形变后引发的电阻值变化导致的电压变化，所述熔合层用于热融合粘接所述弹性基体与所述导电膜层，所述熔合层还用于使弹性基体与导电膜层绝缘，所述导电膜层通过熔合层粘接在弹性基体上；所述导电膜层表面蚀刻有电阻桥路，所述绝缘保护层涂覆在导电膜层蚀刻有电阻桥路的表面；所述熔合层由玻璃绝缘材料制得；弹性基体和玻璃绝缘材料的熔合温度为：450℃～650℃；已有玻璃熔合层的弹性基体和导电膜层的再熔合条件为：温度为：450℃～650℃，压力为：0.2MPa～3MPa。
2.根据权利要求1所述的MCS压力传感器，其特征在于，所述玻璃绝缘材料，包括如下质量百分比的原料：
Bi2O3 18-23%、B2O3 2.4-3.8%、ZnO 13.0-14.2%、Sb2O3 1.3-1.9%、P2O5 50-54%、ZrO21.6-2.6%、BaO 6.4-6.8%。
3.根据权利要求2所述的MCS压力传感器，其特征在于，所述玻璃绝缘材料由各原料在950℃-1100℃下熔制，水淬、过滤，将得到的固体物磨成粉末后得到。
4.根据权利要求1所述的MCS压力传感器，其特征在于，所述弹性基体的材质为不锈钢、Ti合金材料中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的MCS压力传感器，其特征在于，所述导电膜层的材质为康铜箔、镍铬箔中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的MCS压力传感器，其特征在于，所述弹性基体的厚度范围为0.05mm～50mm，所述熔合层的厚度范围为2μm～100μm，所述导电膜层的厚度范围为2μm～20μm。
7.一种用于上述权利要求1-6中任一项所述的基于玻璃熔合技术的MCS压力传感器的制做方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）弹性基体热处理、表面处理；
（2）在弹性基体表面载覆玻璃绝缘材料，对玻璃绝缘材料与弹性基体加热熔融形成熔合层；
（3）将经过热处理与表面处理的导电膜层铺放在熔合层上，在加热加压条件下再熔合，形成多层复合体，在多层复合体的导电膜层上蚀刻电阻桥路。
8.根据权利要求7所述的制做方法，其特征在于，所述步骤（2）中加热温度为450℃-650℃，加热时间30-60min，所述步骤（3）中加热温度为450℃-650℃，加热时间2-30min，施加压力为0.2MPa～3MPa。
9.根据权利要求7所述的制做方法，其特征在于，所述步骤（2）中在弹性基体表面载覆玻璃绝缘材料的方法包括以下任一种或多种：磁控溅射、热喷涂、等离子喷涂、丝网印刷、3D打印方法。
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