用于玻璃陶瓷阻挡涂层的系统和方法技术方案

提供了用于玻璃陶瓷阻挡涂层的系统和方法。在某些实施例中，一种传感器包括传感器主体，该传感器主体在一定容积内包围期望的环境，其中，该传感器主体由玻璃陶瓷制造；以及阻挡涂层，在传感器主体的至少一个表面上形成，其中，阻挡涂层将容积内的期望环境从容积外部的环境真空密封。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
技术介绍
当制造环状激光陀螺仪、原子钟及其它类似传感器时，期望传感器主体内的真空密封环境。例如，当制造冷原子钟时，可向密封真空中引入铷。并且，当制造环状激光陀螺仪时，将氦密封在传感器主体内。为了随时间推移而正确地操作，用来制造传感器主体的真空密封和材料在传感器主体内保持期望的环境。为了保持真空密封环境，可使用玻璃和被使用玻璃料附着到硼硅酸盐玻璃(或其它类型的玻璃)的光学件来制造传感器主体的部件。然而，用玻璃来制造传感器主体并不是没有挑战。特别地，对玻璃进行加工是昂贵的且遭受可生产性问题。例如，玻璃对加工过程期间的损坏敏感，常常要求化学蚀刻来去除微损坏，玻璃易于破损，并且在被置于张力下时对故障敏感。此外，需要特殊的玻璃加工工具，并且还可发生加工后组装、工具接触和搬运损坏。在某些实施方式中，在制造传感器主体时可以使用玻璃陶瓷来代替玻璃。通过使用玻璃陶瓷，可以避免玻璃的加工、搬运以及组装的许多昂贵的问题。例如，在紧密度容限内使用普通金工工具来容易地且准确地加工诸如MAC0R之类的玻璃陶瓷。然而，玻璃陶瓷比玻璃更加可渗透，并且在产品的操作和储存寿命期间吸收传感器主体内的内含物。并且，玻璃陶瓷可允许外来材料从传感器的外部环境渗透到传感器主体中。此外，玻璃陶瓷可将传感器主体的内含物释放到外部环境中。内含物的吸收、外来材料的渗透或者在传感器主体内或通过传感器主体的内含物释放消极地影响传感器的操作。
技术实现思路
提供了。在某些实施例中，一种传感器包括传感器主体，该传感器主体在一定容积内包围期望的环境，其中，该传感器主体由玻璃陶瓷制造；以及阻挡涂层，在所述传感器主体的至少一个表面上形成，其中，阻挡涂层将容积内的期望环境从容积外部的环境真空密封。【附图说明】应理解的是附图仅仅描述示例性实施例，并且因此不应认为在范围方面是限制性的，将通过使用附图以附加的特殊性和细节来描述示例性实施例，在所述附图中: 图1是在本公开中描述的一个实施例中的具有阻挡涂层的传感器的截面图； 图2A和2B是在本公开中描述的某些实施例中的具有涂有阻挡涂层的内表面的传感器的截面图； 图2C是在本公开中描述的一个实施例中的具有涂有阻挡涂层的外表面的传感器的截面图；以及 图3是在本公开中描述的一个实施例中的用于制造具有阻挡涂层的传感器的方法的流程图。根据一般惯例，各种所述特征并未按比例描绘，而是为了强调与示例性实施例有关的特定特征而描绘。【具体实施方式】在以下详细描述中，对形成其一部分的附图进行参考，并且在附图中以图示的方式示出了特定说明性实施例。然而，应理解的是可利用其它实施例，并且可进行逻辑、机械以及电气改变。此外，不应将在附图和说明书中提出的方法解释为限制其中可执行单个步骤的顺序。因此不应在限制性意义上理解以下详细描述。在某些实施例中，使用玻璃陶瓷来制造传感器主体，除其它类型的传感器之外还诸如原子钟和环状激光陀螺仪。玻璃陶瓷的使用促进传感器主体的加工，因为玻璃陶瓷对制造期间的损坏更加有抵抗力，并且用一般工具可加工。此外，由于玻璃陶瓷可能易于允许材料通过玻璃陶瓷传感器主体并改变传感器主体内的期望环境，所以用阻挡涂层涂敷玻璃陶瓷的暴露表面。例如，可通过浸渍(dipping)、喷涂、原子层沉积等在传感器主体的制造期间将阻挡涂层施加于玻璃陶瓷的暴露表面。玻璃陶瓷的表面上的阻挡涂层的创建防止玻璃陶瓷吸收传感器主体的内含物或者防止传感器主体外部的外部气体进入传感器主体。传感器主体内部的期望环境的保持延长传感器的操作寿命。在某些实施例中，术语“玻璃陶瓷”指的是通过基础玻璃的受控结晶而产生的多晶材料。如名称所表示的，玻璃陶瓷材料具有玻璃和陶瓷两者的许多相同性质。玻璃陶瓷具有玻璃的制造优点，并且可以定制成具有多个期望性质。例如，可将玻璃陶瓷设计成与玻璃相比更加可加工且对开裂具有抵抗力。此外，可将其它部件容易地接合到玻璃陶瓷。此外，可在用玻璃陶瓷制造的传感器主体的表面上印刷电子电路。图1是其中使用玻璃陶瓷来制造传感器主体102的传感器100的图示。如本文所使用的，术语“传感器”指的是在真空密封封装内包含期望环境的传感器。例如，在某些实施方式中，传感器100是原子钟。在某些情况下，当传感器100是冷原子钟时，传感器100包括真空密封封装，其包含诸如铷(Rb)之类的碱金属的蒸气。当原子钟操作时，使用光来获取原子钟内部的原子的谐振频率的测量结果。然后可以使用谐振频率的这些测量结果来提供用于取决于一致的时钟信号的系统的频率标准，比如例如全球定位系统卫星。在其它实施方式中，传感器100是环状激光陀螺仪。可使用环状激光陀螺仪作为用以测量绕旋转轴的旋转速度的导航仪表。环状激光陀螺仪通常包括封闭腔体和被设计成在环路中反射光的至少三个反射镜。光在顺时针和逆时针方向两者上穿过封闭腔体。当环状激光陀螺仪是固定的时，在顺时针方向上穿过腔体的光束具有与在逆时针方向上穿过腔体的光束相同的频率。当环状激光陀螺仪正在旋转时，顺时针光束的频率不同于逆时针光束的频率。利用Sagnac效应，计算在顺时针方向上行进的第一光束与在逆时针方向上行进的第二光束之间的频率差。然后可以使用此频率差来确定包含环状激光陀螺仪的主体的旋转速度。在如上所述的原子钟和环状激光陀螺仪以及其它传感器类型两者的情况下，传感器主体102内的内含物108或环境影响传感器100的操作。如果传感器主体102内的内含物108或期望环境的组成将改变，则传感器100的性能将漂移而远离期望性能。当传感器主体102由玻璃制造时，与玻璃陶瓷相比，传感器主体102 —般地是由内部内的内含物108或由来自传感器主体102外部的气态颗粒更不可渗透的，使得传感器主体102内的环境一般地与当传感器主体102由玻璃制成时保持相同。然而，如上所述，玻璃难以制造，尤其是随着传感器的尺寸减小。例如，随着传感器的尺寸减小，使玻璃传感器主体在制造过程期间或在操作期间经受更大的破损风险。在某些实施方式中，为了克服玻璃的缺点，传感器主体102可由玻璃陶瓷制造。例如，传感器主体102可由类似于MAC0R的玻璃陶瓷或另一适当的玻璃陶瓷材料制造。由于传感器主体102由玻璃陶瓷制造，所以用来制造玻璃陶瓷的材料是使用容易获得的工具可加工的。此外，玻璃陶瓷传感器主体102与玻璃相比对碎裂和开裂是更加有抵抗力的，因为传感器主体102在制造和操作期间被暴露于外力。然而，玻璃陶瓷可吸收包含在传感器主体102内的内含物108，或者允许在传感器主体102外部的颗粒渗透到传感器主体中。因此，当传感器主体102内的环境被暴露于玻璃陶瓷时，传感器主体102内的环境由于颗粒通过玻璃陶瓷的吸收或渗透而随时间推移改变。组成变化还可在传感器100操作上具有不期望的变化。在至少一个实施例中，为了防止传感器主体102中的玻璃陶瓷吸收传感器主体102内的内含物108，用阻挡涂层106涂敷与传感器主体102的内含物108接触的传感器主体102的表面。阻挡涂层106是在制造期间施加于传感器主体102的表面以抑制内含物108被传感器主体102吸收/渗透/释放的材料涂层。例如，阻挡涂层106可以是通过氮化、CERABLAK的施加、薄膜氧化物等形成的氧阻挡的涂层。当制造传感器100时，可使用浸渍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器（100），所述传感器（100）包括：传感器主体（102），该传感器主体（102）在一定容积内包围期望的环境，其中，该传感器主体（102）由玻璃陶瓷制造；以及阻挡涂层（106），在所述传感器主体（102）的至少一个表面上形成，其中，所述阻挡涂层（106）将容积内的期望环境从容积外部的环境真空密封。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CM肖伯，K萨利特，JA韦塞拉，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US