DE2902242C2

DE2902242C2 - Dehnungsmeßstreifen

Info

Publication number: DE2902242C2
Application number: DE2902242A
Authority: DE
Inventors: Hans-Ullrich 6450 Hanau Fuchs; Norbert Dipl.-Phys. Dr. 8757 Karlstein Rücker; Michael Dipl.-Phys. Dr. 6454 Bruchköbel Sellschopp
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1979-01-20
Filing date: 1979-01-20
Publication date: 1981-03-26
Also published as: US4310823A; JPS5599005A; DE2902242B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Dehnungsmeßstreifen, die auf einem Kunststoff-Träger ein Meßgitter aufweisen. Solche Dehnungsmeßstreifen weisen auf dem Kunststoff-Träger ein aufgedampftes oder aufgestäubtes Meßgitter auf. Das Meßgitter kann beispielsweise auch aufgeklebt sein.

Dehnungsmeßstreifen der vorerwähnten Art werden üblicherweise auf den zu untersuchenden Körper direkt aufgeklebt oder auf einen Zwischenträger aufgeklebt, der seinerseits auf den zu untersuchenden Körper aufgeschweißt wird. Beim Aufkleben des Dehnungsmeßstreifens treten unerwünschte Kriecheffekte auf, während zum Schweißen hohe Temperaturen notwendig sind, die mr Zerstörung des Trägers des Dehnungsmeßstreifens oder auch zur Veränderung des Meßgitters führen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Dehnungsmeßstreifen zu schaffen, der ohne Auftreten der genannten Nachteile an einem Meßkörper befestigt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe für den Dehnungsmeßstreifen mit einem Meßgiiter auf einem temperaturbeständigen Kunststoffträger erfindungsgemäß dadurch, daß auf der dem Meßgitter abgekehrten Seite des Kunststoff-Trägers eine lötfähige Schicht angeordnet ist.

Die lötfähige Schicht besteht vorteilhafterweise aus folgenden drei Schichten:

a) Die unmittelbar am Träger anliegende Schicht besteht aus einer 200 bis 800 A dicken Chrom-Nickel- oder einer Eisen-Chrom-Nickel-Legierungsschicht;

b) als zweite Schicht ist eine mindestens 500 A dicke Nickelschicht aufgetragen;

c) als dritte Schicht ist eine 400 bis 1000 A dicke Goldschicht aufgebracht.

Für die Chrom-Nickel-Legierungsschicht haben sich Legierung^ bewährt, die abgesehen von unvermeidbaren Verunreinigungen aus 20Gew.-^ Chrom, Rest Nickel, bestehen. Für die Eisen-Nickel-Chrom-Legierungsschicht hat sich eine Legierung bewährt, die abgesehen von unvermeidbaren Verunreinigungen aus 50 Gew.-Of Eisen. 49 Gew.-¹^ Nickel und 1 Gew.-'f Chrom besteht. Die Dicke der Chrom-Nikkei-oder Eisen-Nickel-Chrom-Legierungsschicht beträgt vorteilhafterweise 400 A.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Dehnungsmeßstreifens ergeben sich erhebliche Vorteile. Die Tauchlötfähigkeit ist wesentlich langer als 3 Minuten, nämlich etwa 5 Minuten. Es werden Abreißfestigkeiten von über 300 p/mm², teilweise sogar mehr als 500 p/mm erreicht. Nicht nur die Teilschichten der lötfähigen erfindungsgemäßen Schichten haften untereinander gut, sondern auch durch die Nickel-Chrom- oder Eisen-Nickcl-Chrom-Legierungsschicht wird eine gute Haftung an dem Kunststoff-Trägermaterial sichergestellt. Die äußere Goldschicht gewährleistet einen Korrosionsschutz.

Ein Beispiel für die Herstellung erfindungsgemäßer Dehnungsmeßstreifen ist nachstehend angegeben:

Ein temperaturbeständiger Kunststoff (bis mindestens etwa i50° C) in Form einer Folie, z. B. aus einem Polyimid od. dgl., dient als Träger für das aufgestäubte oder aufgedampfte Meßgitter. Dieses Meßgitter besteht aus einer Edelmetalllegierung mit geringen Unedelmetallzusätzen und wird durch photolithographisches Verfahren strukturiert. Zur Abdeckung dient eine organische Deckfolie, z. B. ein Abdecklack. Die Trägerfolie soll keine all zu große Rauhtiefe haben. Sie wird zunächst mit Benzin cider Toluol gereinigt.

Daran schließt sich ein Verglimmen in Argon-Atmosphäre mit 2 X 10~^: Torr (ca. 2 bis 3 Pa) bei einer Glimmleistung von 0,1 μπι A/cnr in einer Glimmzeit von 10 bis 30 Minuten pn. Zum Beglimmen wird eine Kathode höchster Oberflächenreinheit verwendet. Danach wird eine Chrom-Nickel-Legierungsschicht bzw. Eisen-Nickel-Chrom-Legjierungsschicht aus einem Wolfram-Schiffchen verdampft bei einem Druck von2 XlO"⁵ bis HT⁶Torr (ca. 2 X 10"³ bis 10"⁴ Pa) mit einer Geschwindigkeit von 1000 bis 2000 A/min. Daran schließt sich ein Aufdampfen von Nickel mit einer Elektrodenstrahlkanone bei einem Druck von 2 X ΙΟ"⁵ bis 2 X 10⁶ Torr (ca. 2 X 10~³ bis ΙΟ"⁴ Pa) mit einer Geschwindigkeit von 500 bis 2000 A/min an. Dann wird Gold aus einem Wolfram-Schiffchen bei 2 x 10"⁵ bis 1 X 10"" (ca. 2 x 10"^J bis 10~⁴ Pa) mit einer Geschwindigkeit von 500 bis 2000 A/min aufgedampft.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung rein schematisch dargestellt.

Mit 1 ist die Trägerfolie aus temperaturbeständigern Kunststoff wie Polyimid als Bahn, Band oder Streifen bezeichnet. Auf der Folie 1 ist einerseits das Meßgitter 2 aufgebracht, welches von einer organischen Deckfolie 3 umhüllt ist. Auf der dem Meßgitter 2 abgekehrten Seite der Trägerfolie 1 ist die Löt-" schicht 4 (bestehend aus den vorerwähnten Teilschichten) die gesamte Oberfläche bedeckend aufgebracht. Abwandlungen der Erfindung können vorgenommen werden, ohne hieidurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Zusammenfassung

Die Erfindung betrifft einen Dehnungsmeßstreifen mit auf der dem Meßgitter abgekehrten Oberfläche aufgebrachter lötfähiger Schicht, insbesondere in -'" nachstehender Reihenfolge:

1. einer Schicht aus einer Chron Wickel-Legierung bzw. Eisen-Nickei-Chrom-Legie- ung,

2. einer Schicht aus Nickel,

3. einer Schicht aus Gold.

- · Aufdampfen oder Aufstäuben. Auch galvanisches Aufbringen einzelner Teilschichten der Lötschicht ist möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dehnungsmeßstreifen mit einem Meßgitter auf einem temperaturbeständigen Kunststoff-Träger,dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Meßgitter abgekehrten Seite des Kunststoff-Trägers eine lötfähige Schicht angeordnet ist.

2. Dehnungsmeßstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lötfähige Schicht aus folgenden drei Schichten besteht:

a) die unmittelbar am Träger anliegende Schicht besteht aus einer 200 bis 800 A dikken Chrom-Nickel- oder einer Eisen-Chrom-Nickel-Legierungsschicht;

b) als zweite Schicht ist eine mindestens 500 A dicke Nickel-Schicht aufgetragen;

c) als dritte Schicht ist eine 400 bis 1000 A dicke Goldschicht aufgebracht.

3. Dehnungsmeßstreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Chrom-Nickel-Legierungsschicht aus einer 20 Gew.-% Cr enthaltenden Legierung besteht.

4. Dehnungsmeßstreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisen-Nickel-Chrom Legierungsschicht aus einer Legierung aus 50 Gew.-% Eisen, 49 Gew.-% Nickel und 1 Gew.-% Chrom besteht.

5. Dehnungsmeßstreifen nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Chrom-Nickel- oder die Eisen-Nickel-Chro: i-Legierungsschicht 400 A,

b) die Nickel-Scbicht 75O A und

c) die Gold-Schicht 70(1 A dick sind.

6. Verfahren zur Herstellung eines Dehnungsmeßstreifens, der auf einem temperaturbeständigen Kunststoff-Träger ein Meßgitter besitzt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) die dem Meßgitter abgekehrte Oberfläche des Kunststoff-Trägers wird mit einem flüssigen Mittel gereinigt;

b) danach wird die Oberfläche abgeglimmt;

c) anschließend wird unter einem Vakuum von etwa 10 ' bis K) "Torr (ca. 10 ' bis 10"⁴ Pa) und mit einer Geschwindigkeit im Bereich von lOOO bis 2000 A/min die Chrom-Nickel-Legierungsschicht bzw. Eisen-Nikkel-Chrom-Legierungsschicht aufgebracht;

d) anschließend erfolgt mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 500 bis 2000 A/min das Aufdampfen der Nickel-Schicht und

e) nachfolgend mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Nickel-Schicht das Aufdampfen der Goldschicht.

7. Verfahren nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Chrom-Legierungsschicht bzw. Hisen-Nickel-Chrom-Legierungs-Schicht und die Goldschicht, wie bekannt, aus einem WHIframschiffchen durch Widerstandsbeheizung und das Nickel mittels Elektronenbeschuß verdampft werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung mittels Benzin oder Toluol erfolgt.

⁽>. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgltmmung unter Argon-Atmosphäre von 2 x 10"' Torr (ca. 2 bis 3 Pa) mit einer Glimmleistung von etwa 0,1 MiI-liampere/cnr durchgeführt wird.