加载贴片天线的SiCN无线无源温度传感器及制备方法与流程

文档序号:14909138发布日期:2018-07-10 22:54阅读:来源:国知局

技术特征:

1.加载贴片天线的SiCN无线无源温度传感器,其特征在于设有SiCN陶瓷温度敏感元件,在SiCN陶瓷温度敏感元件表面设有金属层并形成谐振腔,在谐振腔上表面金属层设有缝隙,在谐振腔上方设有陶瓷基贴片天线。

2.如权利要求1所述加载贴片天线的SiCN无线无源温度传感器,其特征在于所述SiCN陶瓷温度敏感元件采用圆柱形非晶态陶瓷温度敏感元件,所述金属层可采用耐高温金属层,所述陶瓷基贴片天线可采用耐高温陶瓷基贴片天线。

3.如权利要求1所述加载贴片天线的SiCN无线无源温度传感器,其特征在于所述圆柱形非晶态SiCN陶瓷温度敏感元件的直径为6~18mm,厚度为0.5~5mm;圆柱形非晶态SiCN陶瓷温度敏感元件可通过聚合物先驱体热解法制备,所述SiCN陶瓷温度敏感元件可耐高温1400℃以上。

4.如权利要求1所述加载贴片天线的SiCN无线无源温度传感器,其特征在于所述耐高温金属层是指熔点在1000℃以上的金属层,所述耐高温金属层的厚度为5~50μm;所述耐高温陶瓷基贴片天线的陶瓷基底的直径与谐振腔的直径相等,所述耐高温陶瓷基贴片天线的陶瓷基底和金属贴片耐高温1000℃以上。

5.如权利要求1~4所述加载贴片天线的SiCN陶瓷基无线无源温度传感器的制备方法,其特征在于包括以下步骤:

1)制备圆柱形陶瓷温度敏感元件:

(1)制备SiCN陶瓷素胚,具体方法如下:

方法1,将先驱体聚硅氮烷与热引发剂过氧化二异丙苯混合后,进行热交联,再由液态的聚硅氮烷变为固态的聚硅氮烷,研磨成粉末后,放入模具中热压或冷等静压,得圆柱形SiCN陶瓷素胚;或

方法2,将先驱体聚硅氮烷与光引发剂混合后,放入模具中进行紫外交联,得圆柱形淡黄色SiCN陶瓷素坯;或

方法3,将先驱体聚硅氮烷与光引发剂混合后,进行紫外交联,研磨成粉末后,放入模具中热压或冷等静压,得圆柱形SiCN陶瓷素坯;或

方法4,将先驱体聚硅氮烷进行热交联,再由液态的聚硅氮烷变为淡黄色固态的聚硅氮烷,球磨成粉末后,放入模具中热压或冷等静压,得SiCN陶瓷素坯;或

(2)在惰性气体环境中,将陶瓷素胚热解,再退火处理后得到陶瓷温度敏感元件;

2)制备圆柱形谐振腔:

将温度敏感元件陶瓷体置于模具中,在温度敏感元件陶瓷体表面镀金属层,在陶瓷体上表面预留一个无金属层的缝隙,形成上表面有缝隙的圆柱形谐振腔;

3)制备陶瓷基板贴片天线:

将表面覆有耐高温金属的耐高温陶瓷基板,加工成与圆柱形谐振腔直径相等的圆柱,在陶瓷基板上表面蚀刻出金属贴片,形成贴片天线;

4)制备加载贴片天线的SiCN陶瓷基无线无源温度传感器:

将圆柱形谐振腔的上表面与贴片天线下表面固定在一起,形成加载贴片天线的SiCN陶瓷基无线无源温度传感器。

6.如权利要求5所述加载贴片天线的SiCN陶瓷基无线无源温度传感器的制备方法,其特征在于在步骤1)第(1)部分方法1中,所述聚硅氮烷与热引发剂的质量比为1︰(0~0.1);所述热交联的温度可为120~400℃,热交联的时间可为1~4h;所述粉末的颗粒直径可为0.5~2μm;

在步骤1)第(1)部分方法2中,所述光引发剂可采用I819光引发剂;所述聚硅氮烷与光引发剂的质量比可为1︰(0.005~0.05);所述模具可采用PDMS模具,模具的直径可为4~25mm,模具的高度可为1~5mm;所述紫外交联的条件可为:在紫外灯下照射进行紫外交联,所述紫外灯的功率可为250W,中心波长可为326nm,紫外交联的时间可为0.25~2h;

在步骤1)第(1)部分方法3中,所述光引发剂采用I819光引发剂;所述聚硅氮烷与光引发剂的质量比可为1︰(0.005~0.05);所述紫外交联的条件可为:在紫外灯下照射进行紫外交联,所述紫外灯的功率可为250W,中心波长可为326nm,紫外交联的时间可为0.25~2h;所述粉末的颗粒直径可为0.5~2μm;

在步骤1)第(1)部分方法4中,所述热交联温度可为120~400℃,热交联的时间可为1~4h;所述粉末的颗粒直径可为0.5~2μm。

7.如权利要求5所述加载贴片天线的SiCN陶瓷基无线无源温度传感器的制备方法,其特征在于在步骤1)第(2)部分中,所述惰性气体采用氮气或氩气;所述热解温度可为800~1000℃,热解的时间可为1~4h;

在步骤1)第(2)部分中,所述退火处理的温度为1000~1400℃,退火处理的时间为1~4h;所制得的非晶态SiCN陶瓷温敏元件是一种致密的温敏元件,其密度可为2.6~3.0g/m3

8.如权利要求5所述加载贴片天线的SiCN陶瓷基无线无源温度传感器的制备方法,其特征在于在步骤2)中,所述在温度敏感元件陶瓷表面镀金属层,是通过电镀、光刻,蚀刻或蒸发的方法在温度敏感元件陶瓷表面镀金属层;所述金属层采用铂、铍、钛中的一种;所述金属层的厚度可为5~100μm。

9.如权利要求5所述加载贴片天线的SiCN陶瓷基无线无源温度传感器的制备方法,其特征在于在步骤3)中,所述表面镀有耐高温金属的耐高温陶瓷基板的耐高温金属采用铂、铍、钛中的一种;耐高温陶瓷基板可采用Al2O3或BN;耐高温陶瓷基板厚度可为0.3mm~3mm;耐高温陶瓷基板直径与圆柱谐振腔相等;所述金属贴片可采用矩形金属贴片或圆形金属贴片。

10.如权利要求5所述加载贴片天线的SiCN陶瓷基无线无源温度传感器的制备方法,其特征在于在步骤4)中,所述圆柱谐振腔的上表面与贴片天线下表面固定在一起,采用焊接、一体封装工艺;所述贴片天线指的是赋形在圆柱形谐振腔表面的微带天线;所述贴片天线的中心工作频率与圆柱形谐振腔的谐振频率相同;或圆柱形谐振腔的谐振频率处于贴片天线的工作频带内。

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