Способ изготовления пьезоэлектрических датчиков давления

Способ изготовления пьезоэлектрических датчиков давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технологии изготовления пьезоэлектрических датчиков давления и направлено на повышение чувствительности и расширение диапазона рабочих температур. I Способ изготовления включает заливку герметикой предварительно полученного пьезоэлектрического чувствительного элемента с электрическими выводами , причем перед заливкой герметика на поверхности чувствительного элемента, подвергающиеся воздействию контролируемого усилия, наносят пленку сублимирующего клея, в процессе заливки оставляют в герметике отверстия , потом осуществляют нагрев до температуры сублимации клея, после чего герметизируют указанные отверстия и окончательно термообрабатывают сборку до полного отверждения герметика , 6 ил о SS

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ю: !

1ОС ДАРСТ ЕНН Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4688743/! 0 (22) 11 .05.89 (46) 07,05,9.1. Бюл. М .17 (72) А.Л.Шамраков, П.Г.Михайлов и В.И.Бутов (53) 531 .787(088.8) (56) Патент Франции 3"- 2548457, кл. Н 0! 1 41/22, 1985. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТГИЧЕСКИХ. ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ (57 ) Изобретение отно снтся к технологии изготовления пьезоэлектрических датчиков давления и направлено на повышение чувствительности и расширение диапазона рабочих температур, Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при конструировании и производстве миниатюрных датчиков быстропеременных, ударных н пульсаций давлений,.

Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение диапазона рабочих температур получаемых датчиков

На фиг.1-6 дана схема устройства, реализующего способ изготовления пьезоэлектрических датчиков давлеI ния.

Изготовление измерительных модулей

Ф дпя датчиков быстропереиенных давлений осуществляется следующим образом.

На пьезоэлектрический чувствительный элемент (ЧЭ) 1, изготовленный из

„„Я0„„1647311 А 1 (g1)g G 01 L 23/10, Н 0! 1 41/22

Способ изготовления включает заливку герметиком предварительно получен; ного пьезоэлектрического чувствительного элемента с электрическими выводами, причем перед заливкой герметика на поверхности чувствительного элемента, подвергающиеся воздействию контролируемого усилия, наносят пленку сублимирующего клея, в процессе заливки оставляют в герметике отверстия, потом осуществляют нагрев до температуры сублимации клея, после чего герметизнруют укаэанные отверстия и окончательно термообрабатывают сборку до полного отверждения герметика. 6 ил. пьезочувствительного материала (пьезокерамика, ниобат лития, кварц и т .д.} со стороны электрических выводов 2 наносится пленка 3 сублимнрующего клея. При этом торцовая поверхность

4 ЧЭ выбирается таким образом, чтобы перпендикуляр, опущенньп на указанную поверхность, бып ортогонален направлению 5 воздействия измеряемого давления, силы ипи ударной нагрузки.

Далее ЧЭ перемещается в форму 7, в которую заливается герметизирующий материал 6 (например, стекло, керамика, эмаль), которьп, по возмож" . ности, должен иметь близкий с матетриалами ЧЭ коэффициент теплового расширения.

В заливочной массе герметика 6 проделываются сквозные, доходящие

164731! до клеевого слоя 3 отверстия 8, например, прокалыванием, Залитый герметиком ЧЭ нагревают нагревателем 9, например, в муфель- ной печи до температуры сублимации клея. Клей испаряется, продукты испа" рения свободно выходят через отверс» тия 8„

В результате нагрева герметизирую- 30 щий материал также подсушивается (если это керамика и стекло), что приводит к удалению растворителя из объема герметика. После этого отверстия 8 заливаются аналогичными герметизированным материалом 1 О, После сублимации клея между его торцовой поверхностью 4 и герметизирующим материалом 6 возникает зазор 11, который позволяет деформироваться

ЧЭ 1 под действием измеряемой величины. Далее загерметизированный ЧЭ подвергается окончательной. термообработке в камере 1 2 печи. При этом.в зависимости от материала герметика 25 термообработка может" проводиться как на воздухе, так и в контролируемой атмосфере, например в азоте.

Температура термообработки выбирается исходя из конкретного материала пьезоэлемента, однако верхняя грани ца термообработки не должна превышать точки Кюри пьезоэлектрического материала. Термообработка позволяет провести кристаллизацию и обжиг (в случае керамики}, снятие внутренних напряжений (стекло) и остекловаться (эмали) .

В результате такого изготовления получается герметичный измерительный 40 модуль 13, на который при измерениях воздействует быстропеременное давление 14.

П р.и м е р, На серийно изготавлн" . ваемый пьезоэлектрический модуль

ПМ8 со стороны электрических выводов наносился слой сублимирующего клея

КС-1, прн этом пьезомодуль преварительио подогревается до температуры

68-75 С. Цалее пьезомодуль помещался в пресс-форму, в которую под давлени-, ем нагнетался керамический шликер, состоящий из порошковой керамики ВК

94»1, перемешанной с растворителемолеиновой кислотой, и пластифнкато ром — парафином, После подсушки при комнатной температуре в сырой керамической массе проделывались отверстия диаметром

0,5-2 мм, доходящие до клеевого слоя, а пьезомодуль, опрессованный керамикой, нагревался до температуры о

110-125 С в муфельной печи и после выдержки в течение 10-15 мин сборки вынимались из печи. Отверстия для выхода газов заделывались стеклоцементом СЦН-52 и пьезомодулн проходили окончательную термообработку при температуре (700+100) С в течение

4-5 ч, Термообработка проводилась в вакуумной печи СВН при вакууме не ниже 10 мм рт.ст.

В результате применения описанного способа изготовления датчиков быстропеременных давлений повышена в 1,5-2 раза чувствительность, s

3 раза - частотный диапазон, в 3-4 раза - диапазон рабочих температур, уменьшаются в 2 раза габариты, более чем на порядок повышена эксплуатационная надежность. Кроме того, датчики в случае применения в качестве герметизирующего материала керамики могут работать практически во всех агрессивных средах.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ изготовления пьезоэлектрических датчиков давления, включающий изготовление пьезоэлектрического чувствительного элемента с электрическими выводами н заливку его герметиком, о т л и ч а .ю щ н и с я тем, что, с целью повышения чувствительности . и расширения рабочих температур датчиков, перед заливкой герметика на тор-. цовые поверхности чувствительного элемента со стороны, нерпендикулярной к направлению воздействия давления, наносят пленку сублимирующего клея, производят заливку чувствительного элемента герметизирующмк материалом, . оставляя в герметике отверстия, доходящие до клеевого слоя„ нагревают сборку до температуры сублимации клея,: затем герметизируют указанные отверстия и проводят окончательную термообработку сборки до полного отверждения герметизирующего материала.

1б47311 (Риг5

Составитель И.Невский

Техред С.иигунова Корректор Н.Ревская

Редактор Л.Гратилло

Заказ 1391 Тйраж 361 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101