SU1454799A1 - Способ соединени кварцевых элементов пьезорезонансных датчиков - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технологии производства изделий из кристаллических материалов и может быть использовано при изготовлении пьезорезонансных датчиков на основе кристаллического кварца. Изобретение позвол ет упростить процесс. Способ соединени  кварцевых элементов пьезо- резонансного датчика осуществл ют путем предварительного нагрева кварцевых элементов до температуры 430- 470°С, затем н них размещают волокна из свинецсодержащего стекла с тем-, пературой деформащги 330-360 С и КТР (9,7-10,3) 10 , выдерживают при этой температуре до разм гчени  стекла, охлаждают, собирают датчик, механически поджимают, нагревают до 480-500 С и охлаждают, причем нагрев и охлаждение ведут со ско- ; ростью О,5-25°С/мин в среде азота при давлении З.ю - 510 Па. Погрешность гистерезиса полученного манометрического кварцевого блока составл ет 0,0094-0,011. 3 табл. СЛ

Description

1

Изобретение относитс  к технологии производства изделий из кристаллических материалов и может быть использовано при изготовлении пьезоре- зонансных датчиков на основе кристаллического кварца.

Цель изобретени  - упрощение процесса .

Соедин емые элементы через слой легкоплавкого стекла привод т в соприкосновение друг с другом с механическим поджатием и нагревают с пос- ледукнцим охлаждением. Причем соглас- но изобретению соедин емые элементы со слоем легкоплавкого стекла нагревают до 490+10 С, при этом скорость нагрева и охлаждени  не более 25 с/мин, а нагрев и охлаждение осуществл ют в среде азота при давлении не менее З Ю Па.

Такой способ соединени  кварцевых элементов пьезорезонансных датчиков с помощью легкоплавкого стекла обеспечивает возможность безгистерезис- ного соединени  с высокой механической прочностью и работу датчика в широком температурном диапазоне, а также исключает операцию предварительной обработки стекла, что упрощает технологический процесс.

ел

i( « О

В способе используют легкоплавко свинцовосодержащее стекло, имеющее температуру деформации 345+15°С и температурный коэффициент линейного расширени  oi (10+0,3).10 1/°С. Дл  получени  минимального возможного по толщине сло  легкоплавкого стекла, обеспечивающего безгистерез ность соединени , экспериментально установлена температура нагрева 490+10 С.

Дл  предотвращени  возникновени  предельно допустимых термодеформаций экспериментально установлена скорость нагрева и охлазкдени  не более 25°С/мин, причем процесс осуще-т ствл етс  в среде азота, который исключает пузьфьковые газовключени  в стеклосоединени х и защищает от раз- рушейи  электроды частотозадающих элементов пьезорезонансных.датчиков Осуществл   технологический процесс в среде азота, исключаетс  операци  предварительной обработки стекла , а именно,отжиг в вакууме, котора  необходима дл  исключени  пузырьковых газовключений в стекле. Этим самым упрощаетс  технологический процесс.

Давление азота, обеспечивакацее высококачественное стеклосоединение составл ет не менее 3 -ю Па,

Полученное стеклосоединение обладает хорошей-адгезией по отношению к варцу, а при затвердевании приобретает большую механическую прочность .

Данный способ реализован на примере соединени  с помощью легкоплавкого стекла кварцевого манометричес- коЕо блока.

Кварцевый манометрический блок представл ет собой вакуумированный мембранньш манометрический элемент абсолютного давлени  и состоит из двух кварцевых мембран кварцевого кольца и силочувствительного пьёзо- резонатора, наход щихс  в жестком . соединении между собой с помощью легкоплавкого стекла. Вывод электродов пьезорезонатора на внешнюю поверхность блока осуществлен серебро- содержащей пастой.

Способ осуществл етс  следукнцим образом, о

Вначале производ т очистку кварцевых деталей, предназначенную дл  удалени  с поверхности кварцевых деталей органических загр знений.

частиц абразива, -а также сн ти  дефектного сло  толщиной л-3 мкм.

Затем осуществл ют подготовку мембран к операции соединени . Мембраны нагревают на воздухе до температуры 450+20 С и нанос т на периферийную часть мембран с помощью стекл нных нитей диаметром 1-1,5 мм доQ рожки стекла шириной 2 мм, толщиной 0,3 мм. Б паз мембраны укладываютс  две стекл нные нити длиной 4 мм, диа метром 0,4 мм. Мембраны выдерживаютс  при 450+20 0 в течение 20 мин,

5 затем охлаждаютс  до комнатной температуры . Скорость нагрева и охлаждени  не превышает 25 с/мин.

Подготовленные детали привод т в соприкосновение, при этом дл  юсQ тировки деталей относительно друг друга используют медные оправки.. Механическое поджатие осуществл ют с помощью груза 0,7 кг. Собранную конструкцию кварцевого манометрического

5 блока помещают в вакуумную установку оснащенную нагревательным элементом. Контроль температуры осуществл етс  термопарой хромель-капель с выводом на вольтметр. Процесс соедине-

Q ки  производ т в азотной среде при давлении 3-10 Па. При давлении азота менее 3-10 Па возрастает величина погрешности гистерезиса из-за по влени  пузырьковых газовключений в стекле.

Далее приведены примеры конкретного исполнени  соединени  кварцевых элементов пьезорезонансных датчиков с помощью легкоплавкого стекла. В процессе экспериментальной обработки были изготовлены манометрические кварцевые блоки при вариации температуры спаиваний в диапазоне 480-500 6 и скорости нагрева и охлаладени  0,5-25 С/мин, в среде азота при давлении 5-10 Па.

5

0

В табл. 1 дана ности. гистерезиса

зависимость погреш- J от температуры

В. табл. 2 дана зависимость погрешности гистерезиса Y

нагрева и 490 С,

от скорости

охлаждени  при t c Р 3-10 Па.

Таблица 2

В табл. 3 дана зависимость погрешности гистерезиса f от давлени  среды азота при t С 490 С, V 2,1 с/мин,

Таблица 3

Таким образом, предлагаемый способ соединени  обеспечивает упрощение технологического процесса. Кроме то- го, использование данного способа при изготовлении манометрических блоков обеспечивает механическую прочность, герметичность соединени  и эффектив

5

0

рое снижение погрешности гистерезиса рьезорезонансных датчиков.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Спос об соединени  кварцевых элементов пьезорезонансных датчиков с помощью стеклообразного материала путем механического поджати , нагрева и охлаждени  в защитной среде, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  процесса, кварцевые элементы предварительно нагревают до 430 - , затем размещают на них волокна из свинецсодержащего стекла с температурой деформации 330 - и КТР (9,7 - 10,3) 10 lyc, выдерживают при этой температуре до разм гчени  стекла, охлаждают , собирают датчик и нагревают до 480 - 500°С, ,причем нагрев и ох- лажение ведут со скоростью 0,5 - 25 с/мин в среде азота при давлении 3 Ю - 5 Ю Па.