一种陶瓷传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷传感器及其制备方法，所述陶瓷传感器包括形成为一体结构的陶瓷弾性薄片、陶瓷底座和导电通道，陶瓷弾性薄片和陶瓷底座之间形成有空腔，陶瓷弾性薄片的厚度小于陶瓷底座的厚度；陶瓷弾性薄片的底面上具有公共电极，陶瓷底座的顶面的中心区域上具有感压电极和参考电极，导电通道设置在陶瓷底座上，由通道孔和填满通道孔的导电电极组成，包括与公共电极连接的第一导电通道、与感压电极连接的第二导电通道以及与参考电极连接的第三导电通道，各导电电极贯穿出陶瓷底座的底部而具有引出端。本发明专利技术的陶瓷传感器可有效地解决现有陶瓷传感器气密性良率过低，可靠性较差等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷传感器及其制备方法
本专利技术涉及传感器领域，特别是涉及一种陶瓷传感器及其制备方法。
技术介绍
现有的陶瓷传感器，如陶瓷电容压力传感器，是在陶瓷弹性薄片和陶瓷底座的相对表面分别设置电极，并通过封接材料(如玻璃浆)将陶瓷弹性薄片和陶瓷底座进行封接，以此在它们的相对表面之间形成空腔结构，此外，在陶瓷底座上预留有通孔，通过在通孔中插针的方式来将内部电极引出。现在的陶瓷电容压力传感器存在密封性不好的问题，进而存在可靠性差等问题。
技术实现思路
为了弥补上述现有技术的不足，本专利技术提出一种陶瓷传感器及其制备方法。本专利技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决：一种陶瓷传感器，包括陶瓷弾性薄片、陶瓷底座和导电通道；所述陶瓷弾性薄片的底面的中部区域和所述陶瓷底座的顶面的中部区域之间形成有空腔，所述陶瓷弾性薄片的厚度小于所述陶瓷底座的厚度；所述空腔对应的所述陶瓷弾性薄片的底面上具有公共电极，所述空腔对应的所述陶瓷底座的顶面的中心区域上具有感压电极和参考电极，所述参考电极呈环形，与所述感压电极同心并环绕在所述感压电极的外面与所述感压电极间隔开；所述公共电极在所述空腔对应的所述陶瓷底座的顶面上的投影完全覆盖所述感压电极和所述参考电极两者；所述导电通道设置在所述陶瓷底座上，由通道孔和填满所述通道孔的导电电极组成，包括与所述公共电极连接的第一导电通道、与所述感压电极连接的第二导电通道以及与所述参考电极连接的第三导电通道，各导电电极贯穿出所述陶瓷底座的底部而具有引出端；所述陶瓷弾性薄片、所述陶瓷底座和所述导电通道经烧结后形成为一体结构。优选地，还包括感温电极，所述感温电极形成在所述陶瓷底座内，所述导电通道还包括与所述感温电极连接的第四导电通道和第五导电通道。优选地，各导电电极的引出端进行电镀处理后分别形成有一焊接层。优选地，所述感压电极和所述参考电极的间隔为0.1mm～0.8mm。一种陶瓷传感器的制备方法，包括如下步骤：(1)制备若干条第一生带、一条第二生带、若干条第三生带和一条第四生带，且在每条第三生带上开孔以形成所述导电通道的通道孔；其中，所述若干条第一生带和所述若干条第三生带均由第一陶瓷浆料进行流延和烘干得到，所述第二生带是在其中一条第一生带的表面的中部区域印刷所述公共电极后得到；其中，所述第四生带的形成包括如下步骤：A、在其中一条第三生带的表面的中部区域印刷所述参考电极和所述感压电极；B、在步骤A形成的生带的有所述参考电极和所述感压电极的表面上，除了所述通道孔和所述中部区域外的位置印刷第二陶瓷浆料；C、在步骤B形成的生带上的所述中部区域上印刷在中低温下可分解的浆料，得到所述第四生带，其中，所述步骤B和所述步骤C的印刷厚度相同；(2)将导电浆料填满至每条所述第三生带和所述第四生带中的各个通道孔中并烘干；(3)将所述第一生带、所述第二生带、所述第四生带和所述第三生带依次叠压形成坯体，其中，所述第二生带上设有所述公共电极的一面与所述第四生带上印刷有所述中低温下可分解的浆料的一面紧挨，所述第一生带和所述第二生带叠压后形成所述陶瓷弾性薄片，所述第三生带和所述第四生带叠压后形成所述陶瓷底座；(4)将步骤(3)形成的坯体进行等静压处理，然后进行切割形成传感器生坯；(5)将步骤(4)形成的传感器生坯进行排胶烧结，排胶烧结过程中，所述中低温下可分解的浆料首先全部分解以形成所述空腔，然后继续烧结后，导电浆料形成为填满所述通道孔的导电电极，且所述导电电极在所述陶瓷底座的底面具有引出端，所述陶瓷弾性薄片、所述陶瓷底座和所述导电通道成为一体结构。优选地，还包括形成感温电极的步骤：在任意一条所述第三生带上，或者在所述第四生带上，印刷感温电极，并在所述陶瓷底座上形成对应所述感温电极的导电通道。优选地，还包括步骤(6)：对步骤(5)的各导电电极的引出端分别进行电镀，以形成焊接层。优选地，印刷形成所述感温电极的浆料为TCR＞2000ppm/℃，方阻＞20mΩ/□，烧结温度＞1500℃的金属浆料，印刷厚度为5～20μm。优选地，所述通道孔的孔径为50～1000μm；所述公共电极、所述参考电极和所述感压电极的印刷厚度各自独立地为1～5μm；步骤B中，第二陶瓷浆料的印刷厚度为20～100μm；所述步骤C中所述在中低温下可分解的浆料的印刷厚度为20～100μm。优选地，所述第一陶瓷浆料包括如下质量分数的各组分：主粉体45％～60％、助烧剂0.5％～5％、流延用有机溶剂20％～35％、分散剂0.5％～2％和粘合剂5％～15％；所述第二陶瓷浆料包括如下质量分数的各组分：主粉体55％～75％、助烧剂0.5％～6％、印刷用有机溶剂8％～20％、表面活性剂1％～5％和粘合剂5％～15％；所述在中低温下可分解的浆料包括如下质量分数的各组分：碳粉60％～80％、有机溶剂8％～20％、粘结剂5％～15％和表面活性剂1％～5％。本专利技术与现有技术对比的有益效果包括：本专利技术的陶瓷传感器将陶瓷弾性薄片、陶瓷底座和导电通道形成为一体结构，保证了瓷弾性薄片和陶瓷底座的密封连接，也保证了导电通道与各电极之间的密封良好连接，后续进一步可以通过在导电通道中的导电电极的引出端电镀焊接层，以后续与外置电路进行有效焊接，由于导电通道是在形成陶瓷传感器的过程中就形成，且与各电极形成直接的接触连接，后续无需再通过插针进行连接，解决了现有陶瓷传感器因封接、插针不良导致的气密性差、可靠性不良的问题，极大地提高了陶瓷传感器的密封性和可靠性，提高了传感器的使用寿命。进一步地，将感温电极也集成在陶瓷传感器中，使得陶瓷传感器在不增加体积的基础上能同时用于压力和温度的检测。附图说明图1是本专利技术实施例中的陶瓷电容压力及温度传感器的截面示意图；图2是本专利技术实施例中的陶瓷电容压力及温度传感器的陶瓷底座的顶面的示意图；图3是本专利技术实施例中的陶瓷电容压力及温度传感器的陶瓷弾性薄片的底面的示意图；图4是本专利技术实施例中的陶瓷电容压力及温度传感器制备方法的步骤(7)的示意图；图5是本专利技术实施例中的陶瓷电容压力及温度传感器的阻值R与温度T的输出关系图；图6是本专利技术实施例中的陶瓷电容压力及温度传感器的压力与电容的输出关系图。具体实施方式下面对照附图并结合优选的实施方式对本专利技术作进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念，或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。本专利技术提供一种陶瓷传感器，其包括陶瓷弾性薄片、陶瓷底座和导电通道；所述陶瓷弾性薄片的底面的中部区域和所述陶瓷底座的顶面的中部区域之间形成有空腔，所述陶瓷弾性薄片的厚度小于所述陶瓷底座的厚度；所述空腔对应的所述陶瓷弾性薄片的底面上具有公共电极，所述空腔对应的所述陶瓷底座的顶面的中心区域上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷传感器，其特征在于，包括陶瓷弾性薄片、陶瓷底座和导电通道；/n所述陶瓷弾性薄片的底面的中部区域和所述陶瓷底座的顶面的中部区域之间形成有空腔，所述陶瓷弾性薄片的厚度小于所述陶瓷底座的厚度；/n所述空腔对应的所述陶瓷弾性薄片的底面上具有公共电极，所述空腔对应的所述陶瓷底座的顶面的中心区域上具有感压电极和参考电极，所述参考电极呈环形，与所述感压电极同心并环绕在所述感压电极的外面与所述感压电极间隔开；所述公共电极在所述空腔对应的所述陶瓷底座的顶面上的投影完全覆盖所述感压电极和所述参考电极两者；/n所述导电通道设置在所述陶瓷底座上，由通道孔和填满所述通道孔的导电电极组成，包括与所述公共电极连接的第一导电通道、与所述感压电极连接的第二导电通道以及与所述参考电极连接的第三导电通道，各导电电极贯穿出所述陶瓷底座的底部而具有引出端；/n所述陶瓷弾性薄片、所述陶瓷底座和所述导电通道经烧结后形成为一体结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷传感器，其特征在于，包括陶瓷弾性薄片、陶瓷底座和导电通道；
所述陶瓷弾性薄片的底面的中部区域和所述陶瓷底座的顶面的中部区域之间形成有空腔，所述陶瓷弾性薄片的厚度小于所述陶瓷底座的厚度；
所述空腔对应的所述陶瓷弾性薄片的底面上具有公共电极，所述空腔对应的所述陶瓷底座的顶面的中心区域上具有感压电极和参考电极，所述参考电极呈环形，与所述感压电极同心并环绕在所述感压电极的外面与所述感压电极间隔开；所述公共电极在所述空腔对应的所述陶瓷底座的顶面上的投影完全覆盖所述感压电极和所述参考电极两者；
所述导电通道设置在所述陶瓷底座上，由通道孔和填满所述通道孔的导电电极组成，包括与所述公共电极连接的第一导电通道、与所述感压电极连接的第二导电通道以及与所述参考电极连接的第三导电通道，各导电电极贯穿出所述陶瓷底座的底部而具有引出端；
所述陶瓷弾性薄片、所述陶瓷底座和所述导电通道经烧结后形成为一体结构。


2.如权利要求1所述的陶瓷传感器，其特征在于：还包括感温电极，所述感温电极形成在所述陶瓷底座内，所述导电通道还包括与所述感温电极连接的第四导电通道和第五导电通道。


3.如权利要求1或2所述的陶瓷传感器，其特征在于：各导电电极的引出端进行电镀处理后分别形成有一焊接层。


4.如权利要求1所述的陶瓷传感器，其特征在于：所述感压电极和所述参考电极的间隔为0.1mm～0.8mm。


5.一种权利要求1所述的陶瓷传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备若干条第一生带、一条第二生带、若干条第三生带和一条第四生带，且在每条第三生带上开孔以形成所述导电通道的通道孔；
其中，所述若干条第一生带和所述若干条第三生带均由第一陶瓷浆料进行流延和烘干得到，所述第二生带是在其中一条第一生带的表面的中部区域印刷所述公共电极后得到；
其中，所述第四生带的形成包括如下步骤：
A、在其中一条第三生带的表面的中部区域印刷所述参考电极和所述感压电极；
B、在步骤A形成的生带的有所述参考电极和所述感压电极的表面上，除了所述通道孔和所述中部区域外的位置印刷第二陶瓷浆料；
C、在步骤B形成的生带上的所述中部区域上印刷在中低温下可分解的浆料，得到所述第四生带，其中，所述步骤B和所述步骤C的印刷厚度相同；
(2)将导电浆料填满至每条所述第三生带和所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏财能，谭凯夫，毛海波，
申请(专利权)人：深圳顺络电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44