一种基于htcc技术的无源压力敏感头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是压力传感器技术领域，具体涉及一种工作在800°C以上I个大气压以下高温环境中的基于HTCC技术的无源压力敏感头。
【背景技术】
[0002]高温环境常常使得压力敏感结构性能退化，例如，广泛应用于工业领域的微机械硅压力传感器设计是基于可形变的硅薄膜的压力敏感单元，与压阻或是电容结构结合处理电路完成对数据的采集，但是，MEMS硅压力传感器的外界环境受制于压阻结构的温度敏感性和材料本身的耐高温极限，譬如，在涡轮燃气机的压缩机内，就需要传感器具有可靠的高温稳定性，因此，稳定性是考验传感器在高温条件下使用的关键性问题。
[0003]传统传感器与外界需要通过引线完成数据的传输工作，这样数据引线必然经受高温环境的考验，其稳定性难以长期保证，另一方面，电引线和硅传感器的欧姆接触也会在600°C时发生不可逆变化，以目前对金属-半导体欧姆接触的研究成果来看，超过600°C的欧姆接触是难以完成的，如果进一步再通过水冷和隔热方式降低传感器温度，那么将极大增加传感器的复杂性和可靠性，同样，传感器自身的封装问题也将考验着设计人员，较有前途的耐高温材料比如碳化硅、陶瓷材料已经用于制作高温传感器，碳化硅传感器采用柔性薄膜借助压阻方式测量压力数值，这种技术在高温领域显示出较大的应用前途，但是在制作工艺上缺乏像硅那样成熟的封装技术，目前，高温共烧陶瓷技术应用于电路基板制造，在汽车制造、通讯基站和移动电话中的传感器和集成电路等应用方面发展很快。
[0004]为了解决压敏结构高温退性能化和电引线接触不良的技术问题，设计一种新型的基于HTCC技术的无源压力敏感头还是很有必要的。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提供了一种基于HTCC技术的无源压力敏感头，结构简单，设计合理，稳定性好，灵敏度高，保证了压敏结构在高温环境的性能，可靠性高，实用性强。
[0006]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:
一种基于HTCC技术的无源压力敏感头，包括读取电路储存室、耐高温隔热层、无源压敏微结构和封盖，耐高温隔热层的前端安装有无源压敏微结构，耐高温隔热层的后端安装有读取电路储存室，读取电路储存室中设置有可检测无源压敏微结构中谐振频率变化的天线接收电路，无源压敏微结构的前端设置有封盖，读取电路储存室、耐高温隔热层、无源压敏微结构集成于一个敏感头中，可以小型化压力敏感器件，减少其占用空间便于扩大其使用场合。
[0007]优选的，所述的无源压敏微结构自上而下设置有七层，第一层为压力敏感层，压力敏感层的正中央为受力形变区域，压力敏感层的下方印刷有电容上级板，电容上级板与环形电感线圈相连；无源压敏微结构的第二层下表面印刷有环形电感线圈，第二层与第一层的环形电感线圈之间通过通孔浆料互联；无源压敏微结构的第三层上表面印刷有电容下级板，下表面印刷电感线圈，第二层与第三层流延片正中央冲孔形成有内埋空腔结构，空腔结构与第一层表面的抽真空口相通；无源压敏微结构的第四层至第六层下表面均印刷有电感线圈，第四层与第三层、第六层与第五层之间的电感线圈均通过通孔浆料互联；所述的电容上级板、电容下级板与多层互联的电感线圈两端连接，电容上级板、电感线圈、电容下级板组成LC谐振电路；所述无源压敏微结构的第四层至第七层通过冲孔形成凹形结构，凹形结构中设置有增强电磁场方向性的耐高温钐钴磁性铁芯；无源压敏微结构采用了多层互联电感线圈以及耐高温钐钴磁性铁芯，极大增强了电感线圈的电感值，并且使得电感线圈发射的电磁波更具方向性，最终可以克服隔热层的阻挡被后端读取电路储存室中的天线所接受；所述无源压敏微结构通过以下步骤制备:
51、对氧化铝流延带切片，切成2X2cm2的正方形；
52、按照上述设计要求对七层流延片分别进行冲孔工艺；
53、在第二层空腔中填入牺牲层流延带作为支撑物用以保持上放压力敏感膜的平整，避免在层压时出现塌陷；
54、在1500°C下空气氛围中对氧化铝陶瓷和铂金进行高温共烧。
[0008]优选的，所述的电容上级板、电容下级板与多层互联的电感线圈的两端连接，电容上级板、电感线圈、电容下级板组成LC谐振电路。
[0009]优选的，所述的耐高温隔热层采用氧化铝陶瓷隔热层。
[0010]优选的，所述的耐高温隔热层的厚度为2cm。
[0011]优选的，所述无源压敏微结构采用氧化铝高温共烧陶瓷流延带结合厚膜印刷技术构建的压敏微结构，无源压敏微结构的无源电路采用厚膜印刷铂金浆料完成。
[0012]本发明具有以下有益效果:
无源压力敏感头可以工作在高于800°C、低于I个大气压的高温低压的极端环境，架构工作原理简单，稳定性好，可靠性高，压敏结构本身采用高熔点、高强度的材料来制备，在高温环境下具有鲁棒性，同时兼具可加工性、易封装性，并解决高温下高温退性能化和欧姆接触失效的问题，稳定性好，灵敏度高，可靠性高。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明无源压敏微结构的结构示意图；
图3为本发明的原理图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0015]一种基于HTCC技术的无源压力敏感头，包括读取电路储存室1、耐高温隔热层2、无源压敏微结构3和封盖4，耐高温隔热层2的前端安装有无源压敏微结构3，耐高温隔热层2的后端安装有读取电路储存室1，读取电路储存室I中设置有可检测无源压敏微结构3中谐振频率变化的天线接收电路，无源压敏微结构3的前端设置有封盖4，读取电路储存室1、耐高温隔热层2、无源压敏微结构3集成于一个敏感头中，可以小型化压力敏感器件，减少其占用空间便于扩大其使用场合。
[0016]值得注意的是，所述的无源压敏微结构3采用氧化铝高温共烧陶瓷流延带结合厚膜印刷技术构建的压敏微结构，无源压敏微结构3的无源电路采用厚膜印刷铂金浆料完成，由于氧化铝陶瓷属于高温共烧陶瓷，其烧结温度高达1500°C，一般使用的银浆料无法与其共烧，因此必须使用耐高温的惰性金属浆料，包括妈、猛、铂金，其中妈、锰的电阻值太大，将会导致电路的品质因数Q减小，不利于LC无源电路与读取电路无线耦合性能的提升，相比之下，铂金电阻较小且耐高温特性良好，最高使用温度高于1500°C，通过将氧化铝流延带与铂金浆料共烧结，可以实现多种埋层结构，由于铂金具有较高的熔点和惰性，使得LC谐振电路在高温下依然不会氧化并正常导通。
[0017]此外，所述的耐高温隔热层2采用耐高温氧化铝陶瓷隔热层，其导热系数为7.8W/m.Κ，耐高温隔热层2的厚度保持在最大2厘米左右，既能保证对前端流入的高温气体有效的阻挡，又能让电磁波信号可以通过隔热层被后端的读取电路天线接收，利用陶瓷粉体成型工艺制备，通过制模脱模工艺得到压力敏感头的外层壳体，用于固定前端的无源压敏微结构3和后端的读取电路储存室I。
[0018]本【具体实施方式】无源压敏微结构3自上而下设置有七层，第一层为压力敏感层，压力敏感层的正中央为受力形变区域，压力敏感层的下方印刷有电容上级板301，电容上级板301与环