專利名稱：壓力傳感器的陶瓷復合彈性體的制備方法及原料混合裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種壓力傳感器，具體是指一種陶瓷壓力傳感器。
背景技術：
目前，國內外陶瓷壓力傳感器滿度輸出幅度較低，當傳感器激勵電壓5V/DC時，一 般在IOmV左右。雖然壓阻式陶瓷壓力傳感器具有優(yōu)良的耐腐蝕性和溫度穩(wěn)定性，替代擴散 硅壓力傳感器也已成必然趨勢，但其靈敏度要比擴散硅壓力傳感器低(一般傳感器激勵電 壓5V/DC時，滿量程輸出達20mV左右)。為進一步發(fā)揮壓阻式陶瓷壓力傳感器的性能和價 格優(yōu)勢，在市場競爭中特別在傳感網和工業(yè)自動化領域里保持優(yōu)勢，研發(fā)高靈敏度微納陶 瓷壓力傳感器勢在必行。研發(fā)高敏度陶瓷壓力傳感器另一重要目的是提高傳感器的靈敏度，對于其和信號 調理電路的匹配極為有利。因為國際上各集成電路壓力變送器信號調理電路基本上都是按 擴散硅壓力傳感器的輸出靈敏度設計的，如果陶瓷壓力傳感器直接接入集成電路輸入端就 顯得信號幅度過低，信噪比變差，必須加一個前置放大器將傳感器輸出信號放大后再輸入 到變送器信號調理電路中去。由于一體化壓阻式陶瓷壓力傳感器是近幾年才發(fā)展起來的新 型壓力傳感器，對于集成電路芯片制造商來說還有一個整合過程，而且提高前置信號調理 IC芯片可變增益的放大器部分的空間已不大，因此提高陶瓷壓力傳感器靈敏度非常必要。目前研制和使用的陶瓷壓力傳感器的種類很多，大多數制造工藝復雜，原料混合 不均；材料成本高，不耐高溫，不耐化學腐蝕，不適合在惡劣環(huán)境下使用，而且價格高昂 ’靈 敏度低，無法適應現代產業(yè)需要。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是克服現有陶瓷壓力傳感器的靈敏度低缺陷，提供了一 種高靈敏度壓力傳感器的陶瓷復合彈性體的氣相混合制備方法，和該方法專用的原料混合
直ο為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了如下的技術方案陶瓷壓力傳感器的陶瓷復合彈性體的制備方法，將預混合的微米級二氧化鋯和微 米級三氧化二鋁經氣相混合，以均勻噴霧的形式輸出，得陶瓷復合彈性體的原料粉，燒制即 可；所述微米級二氧化鋯和微米級三氧化二鋁的質量比為1 0.25 7. 5。進一步地，所 述微米級二氧化鋯和微米級三氧化二鋁的質量比為1 0.25 4. 5。為實現陶瓷壓力傳感器的高靈敏度、高可靠性，本發(fā)明采用復合彈性體增韌技術， 氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷，簡稱復合陶瓷，其應變系數大，性能穩(wěn)定，電阻率適中，溫度系數 小。運用絲網印刷、燒結、調阻等工藝將應變電阻直接燒結在增韌的Al2O3陶瓷復合彈性體 上，應變電阻與承壓片為一體化結構，蠕變小、性能穩(wěn)定。所述的陶瓷復合彈性體的制備方法專用的原料混合裝置，其預混料倉通過管道 (52)與三通負壓發(fā)生器連接，三通負壓發(fā)生器還通過管道(51)、(53)分別與集料倉、壓縮空氣發(fā)生裝置連接。進一步地，管道(51)的位于集料倉內的輸出端設混料柵孔盒。所謂三通負壓發(fā)生器實際上是一個三通或三通的改裝產品，其之所以被稱為三通 負壓發(fā)生器是因為壓縮空氣經由管道(53)、(51)流向集料倉，在壓縮空氣作用下(5 6MPa)，三通的另一端即與預混料倉的連接端產生一個穩(wěn)定的負壓，該負壓將預混合的微米 級二氧化鋯和微米級三氧化二鋁粉體充分吸入三通管，然后在壓縮空氣作用下以均勻噴霧 的形式輸到集料倉中。采用獨有的二氧化鋯和三氧化二鋁粉體氣相混合技術，使兩種材料充分混合，其 混合效果遠遠高于傳統(tǒng)工藝(即陶瓷干粉冷壓、燒結、研磨等，球磨過程中微米級的兩種粉 體很容易粘結到球面上，反而起不到均勻混合目的)。微米級二氧化鋯和三氧化二鋁粉體的配比和混合均勻性對傳感器彈性增韌效果 即提高傳感器的靈敏度影響非常大，最終配比主要靠測試彈性體過載壓力(Over Load)和 制作傳感器實測傳感器滿量程輸出來確認。本發(fā)明技術的陶瓷復合彈性體制備方法和裝 置適應了傳感網和工業(yè)自動化控制對高靈敏度和高可靠性壓力傳感器的需要，制造工藝簡 單，成本低，能實現大批量生產，性能價格比高，具有廣泛的應用前景和強大的市場競爭力。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發(fā)明的實 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖1是本發(fā)明氣相混合裝置的結構示意圖；圖2是本發(fā)明壓力傳感器的結構示意圖；圖3是圖2的壓力傳感器的電路設計圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實 施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例1如圖1所示，制備陶瓷復合彈性體專用的混料裝置，其預混料倉1通過管道52與 三通負壓發(fā)生器4連接，三通負壓發(fā)生器4還通過管道51、53分別與集料倉2、壓縮空氣發(fā) 生裝置3 (本實施例為空壓機)連接。管道51的位于集料倉內的輸出端設混料柵孔盒6。所述微米級二氧化鋯和微米級三氧化二鋁的質量比為1 0. 25 7. 5，優(yōu)選的比 例為 1 0. 25 4. 5。 經測試的陶瓷壓力傳感器之一采用上述陶瓷復合彈性體，按照專利 ZL200420054149. X的方法制作，其基于Hybrid (混合微電子)技術和壓力傳感器測試技術。 如圖2所示，該陶瓷壓力傳感器包括陶瓷基座71，陶瓷基座71上表面為平面且設有復合陶 瓷復合彈性體72，復合陶瓷彈性體膜片72表面設有應變電橋電路73 (其布局如圖3所示)。 傳感器橋路設計和零位修調電阻設計確保了壓力傳感器優(yōu)良的線性精度和輸出靈敏度。不同質量比的微米級二氧化鋯和微米級三氧化二鋁的陶瓷復合彈性體制備的壓 力傳感器的滿度輸出如下表1所示表1 不同質量比的原料制備的陶瓷壓力傳感器的滿度輸出結果
量程IObar；激勵電壓 5V/DC。質量比為1 4的原料制備的陶瓷壓力傳感器的測試結果如表2所示表2 質量比為1 4的原料制備的陶瓷壓力傳感器的測試結果 可見，在激勵電壓5V/DC時，本發(fā)明技術制備的陶瓷壓力傳感器的輸出靈敏度達 4 8mV/V，即滿度輸出達20 40mV。最后應說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可 以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的 保護范圍之內。
權利要求
壓力傳感器的陶瓷復合彈性體的制備方法，將預混合的微米級二氧化鋯和微米級三氧化二鋁經氣相混合，以均勻噴霧的形式輸出，得陶瓷復合彈性體的原料粉，燒制即可；所述微米級二氧化鋯和微米級三氧化二鋁的質量比為1∶0.25～7.5。
2.根據權利要求1所述的壓力傳感器的陶瓷復合彈性體的制備方法，其特征在于所 述微米級二氧化鋯和微米級三氧化二鋁的質量比為1 0.25 4. 5。
3.權利要求1所述的陶瓷復合彈性體的制備方法的原料混合裝置，其預混料倉(1)通 過管道(52)與三通負壓發(fā)生器(4)連接，三通負壓發(fā)生器(4)還通過管道(51)、(53)分別 與集料倉(2)、壓縮空氣發(fā)生裝置(3)連接。
4.根據權利要求3所述的陶瓷復合彈性體的制備方法的原料混合裝置，其特征在于 所述管道(51)的位于集料倉內的輸出端設混料柵孔盒(6)。
全文摘要
壓力傳感器的陶瓷復合彈性體的制備方法及其原料混合裝置，方法是將預混合的微米級二氧化鋯和微米級三氧化二鋁經氣相混合，以均勻噴霧的形式輸出，得陶瓷復合彈性體的原料粉，燒制即可；所述微米級二氧化鋯和微米級三氧化二鋁的質量比為1∶0.25～7.5?；旌涎b置的預混料倉通過管道(52)與三通負壓發(fā)生器連接，三通負壓發(fā)生器還通過管道(51)、(53)分別與集料倉、壓縮空氣發(fā)生裝置連接。本發(fā)明技術的陶瓷復合彈性體制備方法和裝置適應了傳感網和工業(yè)自動化控制對高靈敏度和高可靠性壓力傳感器的需要。
文檔編號C04B35/48GK101928140SQ20101020852
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權日2010年6月24日
發(fā)明者徐興才, 徐雷 申請人:無錫市中昊微電子有限公司