一种高温电学连接结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种高温电学连接结构及其制备方法，涉及传感器技术领域。所述高温电学连接结构包括：高温导线、绝缘保护陶瓷、导电陶瓷、传感器引线和陶瓷基底；绝缘保护陶瓷覆盖于导电陶瓷表面；高温导线的一端穿过绝缘保护陶瓷进入导电陶瓷内部；传感器相对于高温导线设置，并使传感器的一端同样穿过绝缘保护陶瓷进入导电陶瓷内部；高温导线和传感器引线在导电陶瓷中实现电学连接；高温导线、绝缘保护陶瓷、导电陶瓷和传感器引线形成电学连接结构；电学连接结构覆盖于陶瓷基底上。本发明专利技术能够实现高温下的电学连接，不限于薄膜传感器的连接结构，能够用于分立导线的高温连接，提高制备效率及应用范围。效率及应用范围。效率及应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种高温电学连接结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，特别是涉及一种高温电学连接结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着航空航天以及化工等的高温传感器测试需要，高温电学互联越来越多的被关注。特别是针对高温传感器的信号引出，常规方法采用如高温银浆、铂浆等导电浆料制备焊点，将传感器信号引出，该方法成本较高、结构尺寸较大；直接埋入式引线与传感器相连，对结构表面进行了破坏，可能会造成应力集中。
[0003]采用前驱体陶瓷浆料可以制备耐温高、成本低的高温连接结构，但是前驱体陶瓷浆料收缩较大，容易开裂和脱落，较难控制，前驱体陶瓷薄膜存在一个临界厚度，超过临界厚度，薄膜会开裂；一般情况下，未填充填料的前驱体陶瓷薄膜的临界厚度在1～10微米之间，通过填料，前驱体陶瓷薄膜的临界厚度可以达到10微米以上。因此，采用前驱体陶瓷浆料制备高温连接结构要制备成薄膜状。
[0004]专利CN 110957294 A公开了一种薄膜传感器的连接结构和制备方法，首先将陶瓷片开槽，铂丝嵌入小槽，然后采用填料的前驱体液作为粘结剂，将陶瓷片嵌有铂丝那一面粘结到薄膜传感器的薄膜导线上，然后夹紧陶瓷片和薄膜传感器，再在160℃至200℃的环境下进行加热固化一段时间，最后在惰性氛围下高温烧结和退火。该方法本质上，将填料前驱体浆料用压力压成薄膜状，黏结两个陶瓷片，形成电学连接，涉及到陶瓷片的开槽、铂丝的嵌入，陶瓷片与薄膜传感器的夹紧，结构和工艺均复杂；开槽陶瓷片与铂金丝之间的热膨胀系数差异较大，在高温下容易产生微裂纹，从而容易氧化；需要对氧化铝开槽，而且需要在惰性氛围热解，增加了成本，因此制备成本较高；涉及到陶瓷片开槽、铂丝与开槽陶瓷片的相连、夹紧固化等，制备效率较低；该方法仅适用于薄膜传感器的连接结构，不能用于分立导线的高温连接，应用范围较窄。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种高温电学连接结构及其制备方法，能够实现高温下的电学连接，提高制备效率及应用范围。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种高温电学连接结构，包括：高温导线、绝缘保护陶瓷、导电陶瓷、传感器引线和陶瓷基底；
[0008]所述绝缘保护陶瓷覆盖于所述导电陶瓷表面；所述高温导线的一端穿过所述绝缘保护陶瓷进入所述导电陶瓷内部；所述传感器相对于所述高温导线设置，并使所述传感器的一端同样穿过所述绝缘保护陶瓷进入所述导电陶瓷内部；所述高温导线和所述传感器引线在所述导电陶瓷中实现电学连接；
[0009]所述高温导线、所述绝缘保护陶瓷、所述导电陶瓷和所述传感器引线形成电学连接结构；所述电学连接结构覆盖于所述陶瓷基底上。
[0010]可选地，所述高温导线采用铂丝或镍铬丝；所述传感器引线采用铂金丝、镍铬丝或陶瓷导电薄膜。
[0011]本专利技术还提供了一种高温电学连接结构的制备方法，基于上述的高温电学连接结构，其特征在于，包括：
[0012]步骤一、将65wt％～80wt％的TiB2纳米粉末加入20wt％～35wt％的SiCN或SiCO或SiC前驱体陶瓷溶液中，进行磁力搅拌，转速200～300转/min，30分钟以上；
[0013]步骤二、将1根长5cm左右、直径0.1mm～0.3mm的高温导线的一端放置在传感器引线的一端，轴线对齐，端点接触，将步骤一制备的浆料通过丝网印刷或直写3D打印在高温导线和传感器引线接触处，制作圆柱形的浆料图形，直径小于等于3mm，厚度控制在0.5mm以下；
[0014]步骤三、将陶瓷衬底连同高温连接结构放到管式炉中，在大气氛围下，以3～5℃/min的升温速率加热到800～1300℃，保温1小时，再以3～5℃/min的降温速率降温到室温，形成高温连接结构。
[0015]本专利技术还提供了一种高温电学连接结构的制备方法，基于上述的高温电学连接结构，其特征在于，包括：
[0016]步骤一、将65wt％～80wt％的TiB2纳米粉末加入20wt％～35wt％的SiCN或SiCO或SiC前驱体陶瓷溶液中，进行磁力搅拌30分钟以上；
[0017]步骤二、将1根长5cm、直径0.2mm左右的高温导线放置到氯化钠晶体衬底上，将步骤一得到的浆料通过丝网印刷或直写3D打印在高温导线位置处制作圆柱形的浆料图形，直径小于等于5mm，厚度控制在5mm以下；
[0018]步骤三、将步骤二得到的结构放置在空气中2～3小时，固化浆料；
[0019]步骤四、将步骤三得到的结构放到水中几秒钟，氯化钠晶体溶于水，得到连在一起的导线和固体陶瓷前驱体，80℃烘干；
[0020]步骤五、将步骤四得到的结构放在管式炉中，在大气氛围下，以3～5℃/min的升温速率加热到800～1300℃，保温1小时，再以3～5℃/min的降温速率降温到室温，这样就形成了内部为导电陶瓷外部为绝缘保护陶瓷的双层高温连接结构；
[0021]步骤六、采用打磨等方式将步骤五得到的圆柱陶瓷的其中一个底面的绝缘层去除，然后将步骤一得到的浆料涂到需要连接的传感器引线处，然后将圆柱陶瓷去除绝缘保护层那一面压到浆料处，放到放在管式炉中，在大气氛围下，以3～5℃/min的升温速率加热到800～1300℃，保温1小时，再以3～5℃/min的降温速率降温到室温，得到高温导线和传感器引线的连接结构。
[0022]本专利技术还提供了一种高温电学连接结构，包括：高温导线、绝缘保护陶瓷、导电陶瓷和传感器引线；
[0023]所述绝缘保护陶瓷覆盖于所述导电陶瓷表面；所述高温导线的一端穿过所述绝缘保护陶瓷进入所述导电陶瓷内部；所述传感器相对于所述高温导线设置，并使所述传感器的一端同样穿过所述绝缘保护陶瓷进入所述导电陶瓷内部；所述高温导线和所述传感器引线在所述导电陶瓷中实现电学连接。
[0024]本专利技术还提供了一种高温电学连接结构的制备方法，基于上述的高温电学连接结构，其特征在于，包括：
[0025]步骤一、将65wt％～80wt％的TiB2纳米粉末加入20wt％～35wt％的SiCN或SiCO或SiC前驱体陶瓷溶液中，进行磁力搅拌30分钟以上；
[0026]步骤二、将一根高温导线和一根传感器引线放置到氯化钠晶体衬底上方0.2mm～0.5mm，轴线处于同一直线，对齐，导线最近端点相距0.2mm～3mm，将步骤一得到的浆料通过丝网印刷或直写3D打印在高温导线和传感器引线最近位置处制作圆柱形的浆料图形，使高温导线和传感器引线分别进入浆料图案至少0.2mm，圆柱形浆料直径小于等于5mm，厚度控制在5mm以下；
[0027]步骤三、将步骤二得到的结构放置在空气中2～3小时，固化浆料；
[0028]步骤四、将步骤三得到的结构放到水中几秒钟，氯化钠晶体溶于水，得到连在一起的高温导线、传感器引线和固体陶瓷前驱体，80℃烘干；
[0029]步骤五、将步骤四得到的结构放在管式炉中，在大气氛围下，以3～5℃/min的升温速率加热到800～1300℃，保温1小时，再以3～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温电学连接结构，其特征在于，包括：高温导线、绝缘保护陶瓷、导电陶瓷、传感器引线和陶瓷基底；所述绝缘保护陶瓷覆盖于所述导电陶瓷表面；所述高温导线的一端穿过所述绝缘保护陶瓷进入所述导电陶瓷内部；所述传感器相对于所述高温导线设置，并使所述传感器的一端同样穿过所述绝缘保护陶瓷进入所述导电陶瓷内部；所述高温导线和所述传感器引线在所述导电陶瓷中实现电学连接；所述高温导线、所述绝缘保护陶瓷、所述导电陶瓷和所述传感器引线形成电学连接结构；所述电学连接结构覆盖于所述陶瓷基底上。2.根据权利要求1所述的高温电学连接结构，其特征在于，所述高温导线采用铂丝或镍铬丝；所述传感器引线采用铂金丝、镍铬丝或陶瓷导电薄膜。3.一种高温电学连接结构的制备方法，基于权利要求1
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2任一项所述的高温电学连接结构，其特征在于，包括：步骤一、将65wt％～80wt％的TiB2纳米粉末加入20wt％～35wt％的SiCN或SiCO或SiC前驱体陶瓷溶液中，进行磁力搅拌，转速200～300转/min，30分钟以上；步骤二、将1根长5cm左右、直径0.1mm～0.3mm的高温导线的一端放置在传感器引线的一端，轴线对齐，端点接触，将步骤一制备的浆料通过丝网印刷或直写3D打印在高温导线和传感器引线接触处，制作圆柱形的浆料图形，直径小于等于3mm，厚度控制在0.5mm以下；步骤三、将陶瓷衬底连同高温连接结构放到管式炉中，在大气氛围下，以3～5℃/min的升温速率加热到800～1300℃，保温1小时，再以3～5℃/min的降温速率降温到室温，形成高温连接结构。4.一种高温电学连接结构的制备方法，基于权利要求1
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2任一项所述的高温电学连接结构，其特征在于，包括：步骤一、将65wt％～80wt％的TiB2纳米粉末加入20wt％～35wt％的SiCN或SiCO或SiC前驱体陶瓷溶液中，进行磁力搅拌30分钟以上；步骤二、将1根长5cm、直径0.2mm左右的高温导线放置到氯化钠晶体衬底上，将步骤一得到的浆料通过丝网印刷或直写3D打印在高温导线位置处制作圆柱形的浆料图形，直径小于等于5mm，厚度控制在5mm以下；步骤三、将步骤二得到的结构放置在空气中2～3小时，固化浆料；步骤四、将步骤三得到的结构放到水中几秒钟，氯化钠晶体溶于水，得到连在一起的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔在甫，吕信翰，陆振国，梁海权，冯波，段文锦，毛鼎云，缑博怀，陈小军，李鑫，隋广洲，
申请(专利权)人：岭南师范学院，
类型：发明
国别省市：