[发明专利]蓝宝石超高温压力传感器原型样机及其制备方法

权利要求书

1.蓝宝石超高温压力传感器原型样机，其特征在于，包括蓝宝石无源耐高温压敏元件、远距离无线传输模块，特征信号无线读取存储模块，该蓝宝石超高温压力传感器原型样机通过以下步骤制备所得：

S1、蓝宝石密封空腔的制备

S11、试样预处理：

选用直径为2英寸厚度为0.6 mm的蓝宝石单抛片及双抛片，使用飞秒激光器在蓝宝石双抛片中间加工出1 cm*1 cm大小的方形电容空腔；通过丙酮试剂对蓝宝石单抛片进行去污处理，并通过超声波对其表面的杂质进行清洗，清洗完成后，将蓝宝石基片置于烘干箱中待用；

S12、中间层制备

取厚度为50μm的99氧化铝生带，在其上切割6cm*6cm方形孔；

S13、扩散焊接

将所得的蓝宝石单抛片、中间切割有电容空腔的蓝宝石双抛片，以及中间切割有方形孔的氧化铝生带，按单抛片-氧化铝生带-蓝宝石双抛片-氧化铝生带-单抛片的顺序组装后，置于高温加热炉中，在其上盖一块直径为6cm的刚玉块；关上炉门，打开烧结炉开关，调节烧结炉工艺参数曲线使得组合式样按设定的温度参数曲线逐渐升温；

初次烧结完成后，挑选出中间焊接层没有发生形变的蓝宝石组合式样，将其水平的放入已经抽真空并充入氮气作为保护气体的真空热压炉中，然后，打开加热开关，按照设定的焊接工艺参数来对炉子进行升温、恒温及加压处理，实现各层基片之间的扩散焊接；

S2、蓝宝石无源耐高温压敏元件的制备

首先，使用丙酮试剂对具有密封空腔的蓝宝石基片进行油污清洁处理，并通过超声波对其表面的杂质进行清洗；然后，以蓝宝石基片的切割面作为丝网印刷层，通过丝网印刷—烘干—高温烧结—丝网印刷—烘干—高温烧结的两印两烧的厚膜集成工艺技术，将铂电容极板及铂电感元件集成于具有密封空腔的蓝宝石基片上，进而实现了以铂为导电材料，蓝宝石为衬底材料的蓝宝石无源耐高温压敏元件的制备；

S3、蓝宝石超高温压力传感器原型样机的封装

完成蓝宝石超高温压力传感器原型样机上的蓝宝石无源耐高温压敏元件的安装，并对蓝宝石超高温压力传感器原型样机的防热震材料、远距离传输线圈以及耐高温测试天线进行安装，最后使用陶瓷螺钉将防热冲击板与散热板紧密的固定在陶瓷结构上实现蓝宝石超高温压力传感器原型样机的封装，最终完成蓝宝石超高温压力传感器原型样机的制备；其中，蓝宝石超高温压力传感器原型样机外侧一端安装有防热冲击板，另一端安装有散热板，蓝宝石超高温压力传感器原型样机内部一侧安装有蓝宝石无源耐高温压敏元件，蓝宝石无源耐高温压敏元件由耐高温敏感电容及高温无线传输电感线圈组成，且蓝宝石无源耐高温压敏元件与远距离无线传输模块之间设有耐高温隔热材料层，特征信号无线读取存储模块中安装有耐高温测试天线，且所述耐高温测试天线与远距离传输线圈之间安装有隔热材料，所述蓝宝石无源耐高温压敏元件内设有敏感密封空腔，所述蓝宝石无源耐高温压敏元件、远距离传输线圈及耐高温测试天线通过电感间的互感耦合进行信号传输。

2.如权利要求1所述的蓝宝石超高温压力传感器原型样机，其特征在于，所述蓝宝石无源耐高温压敏元件与特征信号无线读取存储模块之间设有一远距离无线传输模块。

3.如权利要求1所述的蓝宝石超高温压力传感器原型样机，其特征在于，所述特征信号无线读取存储模块用于实现传感器特征频率信号的远距离无源遥测及参数数据的记录存储。

4.如权利要求1所述的蓝宝石超高温压力传感器原型样机，其特征在于，所述散热板通过螺钉与蓝宝石无源耐高温压敏元件紧密组合在一起。

5.如权利要求1所述的蓝宝石超高温压力传感器原型样机，其特征在于，所述耐高温测试天线通过绕制钨杆制作而成。

6. 如权利要求1所述的蓝宝石超高温压力传感器原型样机，其特征在于，所述步骤S13中，所述的焊接工艺参数的温度工艺参数为：室温-1100℃升温速率为20℃/min，恒温时间20 min；1100℃-1500℃升温的速率约为15℃/min 恒温时间为20 min；1500℃-1680℃升温速率约为5℃/min，恒温时间大于为3 h；1680℃-800℃降温速率为5℃/min；待炉温降至800℃之后，则可以关闭加热使其随炉温自然冷却。