一种耐高温、高密封结构的石英挠性加速度传感器的制作方法

本实用新型一般涉及高精度测量仪器技术领域，具体涉及一种耐高温、高密封结构的石英挠性加速度传感器。

背景技术：

随着惯性系统低成本化的发展，在20世纪60年代中期开始出现新型的非液浮的所谓干式加速度计。由于这种仪表采用挠性支承技术，所以称为石英挠性加速度计，且其结构与工艺大大简化。

石英挠性加速度计用于航空、航天、航海等领域的各种捷联惯导系统或平台系统测量中的初始对准、飞行姿态测量、导航控制、油井钻探平台测量，但在现有技术中，由于石英挠性加速度计内部通常采用胶粘技术来连接各个部件，因此存在气密性较差，耐高温性太差，机械强度不够以及防腐蚀能力不强等问题。

技术实现要素：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种耐高温、高密封结构的石英挠性加速度传感器。

一种耐高温、高密封结构的石英挠性加速度传感器，包括表头与混合集成电路，表头与混合集成电路通过细导线电气连接在一起，所述表头的不锈钢壳体和混合集成电路的混合集成电路不锈钢壳体通过激光焊接在一起形成整机；

所述表头包括全密封的不锈钢壳体和表芯，所述表芯胶粘固定于不锈钢壳体内；所述表芯包括上力矩器、下力矩器和石英挠性摆组件；

其中，下力矩器包括：内接线柱、第一封接玻璃和下轭铁，其特征在于：采用金属-玻璃封接技术将内接线柱和下轭铁由第一封接玻璃介质在800℃-1000℃的含氢气大于2％小于10％氮氢混合气体气氛高温融合粘接在一起。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述混合集成电路包括半导体集成电路和混合集成电路不锈钢壳体，半导体集成电路固定连接在混合集成电路不锈钢壳体内部，有数根外接线柱从上端贯穿所述混合集成电路不锈钢壳体且有一部分从上端伸出，用金属-玻璃封接技术将混合集成电路不锈钢壳体和外接线柱的下端由第二封接玻璃介质在800℃-1000℃的含氢气大于2％小于10％氮氢混合气体气氛高温融合粘接在一起。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述石英挠性摆组件置于上力矩器和下力矩器之间，所述上力矩器和所述下力矩器通过石英挠性摆组件连接在一起且贴合固定在全密封的不锈钢壳体内。

综上所述，本申请的上述技术方案给出了一种耐高温、高密封结构的石英挠性加速度传感器，由于采用金属-玻璃封接技术，将内接线柱和下轭铁由第一封接玻璃介质在800℃-1000℃的含氢气大于2％小于10％氮氢混合气体气氛高温融合粘接在一起，构成下力矩器来保证加速度传感器表头内部腔体高度密封、全天候耐高温；而全密封的不锈钢壳体具有较好的机械强度、较强的防腐蚀能力。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为耐高温、高密封结构的石英挠性加速度传感器的整体结构示意图；

图2为耐高温、高密封结构的石英挠性加速度传感器的放大下力矩器部分结构示意图；

图3为耐高温、高密封结构的石英挠性加速度传感器的放大混合集成电路部分结构示意图；

图4为现有技术中，石英挠性加速度传感器的工作原理示意图。

图中标号：1、表头；2、混合集成电路；11、不锈钢壳体；12、表芯；121、上力矩器；122、下力矩器；123、石英挠性摆组件；1221、内接线柱；1222、第一封接玻璃；1223、下轭铁；21、半导体集成电路；22、混合集成电路不锈钢壳体；222、第二封接玻璃；223、外接线柱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图所公开的一种耐高温、高密封结构的石英挠性加速度传感器：

一种耐高温、高密封结构的石英挠性加速度传感器,包括表头1与混合集成电路2，表头1与混合集成电路2通过细导线电气连接在一起，所述表头1的不锈钢壳体11和混合集成电路2的混合集成电路不锈钢壳体22通过激光焊接在一起形成整机；

所述表头1包括全密封的不锈钢壳体11和表芯12，所述表芯12胶粘固定于不锈钢壳体11内；所述表芯12包括上力矩器121、下力矩器122和石英挠性摆组件123；

其中，下力矩器122包括：接线柱1221、第一封接玻璃1222和下轭铁1223，其特征在于：采用金属-玻璃封接技术将接线柱1221和下轭铁1223由第一封接玻璃1222介质在800℃-1000℃的含氢气大于2％小于10％氮氢混合气体气氛高温融合粘接在一起。

优选地，混合集成电路2包括半导体集成电路21和混合集成电路不锈钢壳体22，半导体集成电路21固定连接在混合集成电路不锈钢壳体22内部，有数根接线柱223从上端贯穿所述混合集成电路不锈钢壳体22且有一部分从上端伸出，用金属-玻璃封接技术将混合集成电路不锈钢壳体22和接线柱223的下端由第二封接玻璃222介质在800℃-1000℃的含氢气大于2％小于10％氮氢混合气体气氛高温融合粘接在一起。

优选地，所述石英挠性摆组件123置于上力矩器121和下力矩器122之间，所述上力矩器121和所述下力矩器122通过石英挠性摆组件123连接在一起且贴合固定在全密封的不锈钢壳体11内。

其中：

所述一种耐高温、高密封结构的石英挠性加速度传感器,包括表头1与混合集成电路2，表头1与混合集成电路2通过细导线电气连接在一起，所述表头1的不锈钢壳体11和混合集成电路2的混合集成电路不锈钢壳体22通过激光焊接在一起形成整机；

所述表头1包括全密封的不锈钢壳体11和表芯12，所述表芯12胶粘固定于壳体11内；所述表芯12包括上力矩器121、下力矩器122和石英挠性摆组件123；

其中，下力矩器122包括：接线柱1221、第一封接玻璃1222和下轭铁1223，其特征在于：采用金属-玻璃封接技术将接线柱1221和下轭铁1223由第一封接玻璃1222介质在800℃-1000℃的含氢气大于2％小于10％氮氢混合气体气氛高温融合粘接在一起；

图4为石英挠性加速度传感器的工作原理图。当外界加速度沿石英挠性加速度传感器的输入轴作用，由此产生的惯性力作用于石英挠性摆组件33上，导致其发生移动。由于石英挠性摆组件33在差动电容传感器6的电容的两极板之间，从而引起差动电容传感器6的电容值发生变化，差动电容传感器6与混合集成电路1通过连线连接在一起，差动电容传感器6产生的电容值变化会反馈给混合集成电路1，利用混合集成电路1中的差动电容检测器检测这一电容值的变化，将其变换成相应的电流反馈至与其连接的电磁力矩器5，从而使电磁力矩器5产生电磁力矩，由于电磁力矩器5与石英挠性摆组件33连接在一起，使得石英挠性摆组件33重新回到平衡状态，在力平衡状态下，作用于石英挠性摆组件上的惯性力与电磁力矩器的电磁力平衡，通过测量流过采样电阻的电压即可得到外界加速度的大小；在现有技术中，通常采用普通的胶粘来连接上、下力矩器以及接线柱和下轭铁，导致传感器的气密性不好且不耐高温。

由上述可知，表头是石英挠性加速度传感器的主要工作部件，在本技术方案中，由于采用金属-玻璃封接技术，力矩器构成的表芯内部腔体高度密封，使表芯的氦质谱检漏漏率小于10^-11量级。环境温度不变时外部压强不影响内部腔体相对压强，从而保证内部腔体气压固定，从而减少表头1阻尼和压强分布稳定测量误差；在用于航空、航天、航海等领域的各种捷联惯导系统或平台系统测量中的初始对准、飞行姿态测量、导航控制、油井钻探平台测量时，全密封的不锈钢壳体11保证加速度在高空、高温、低压、恶劣环境中内部腔体相对阻尼和压强不变，具有较好的机械强度、较强的防腐蚀能力；混合集成电路2密封在壳体11中具有较强抗干扰能力、保证加速度在环境较高的反馈精度。

混合集成电路2包括半导体集成电路21和混合集成电路不锈钢壳体22，半导体集成电路21固定连接在混合集成电路不锈钢壳体22内部，有数根接线柱223从上端贯穿所述混合集成电路不锈钢壳体22且有一部分从上端伸出，用金属-玻璃封接技术将混合集成电路不锈钢壳体22和接线柱223的下端由第二封接玻璃222介质在800℃-1000℃的含氢气大于2％小于10％氮氢混合气体气氛高温融合粘接在一起；这样的结构和连接保证传感器混合集成电路部分内部腔体高度密封、全天候耐高温。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的但不限于具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。