Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Isolationsbeschichtung
für ein elektrisch leitfähiges Substrat nach der Gattung
des Hauptanspruches. Eine derartige Beschichtung ist be
kannt aus der DE-OS 31 13 745 für die Verwendung bei einem
Dünnschicht-Dehnungsmeßstreifen. Die bekannte Isolations
schicht besteht aus einer porenfreien, dünnen, hochohmigen
Glasisolationsschicht, welche unmittelbar auf eine CuBe-
Federplatte aufgebracht ist und an ihrer Oberfläche in
Dünnschichttechnik aufgebrachte Dehnungsmeßstreifen trägt.
Eine derartige Isolationsschicht hat eine hohe elektrische
Durchschlagsfestigkeit und eine geringe Rauheit bei guter
Haftfestigkeit, jedoch besteht beim Erhitzen der Glas
schicht während des Härteprozesses die Gefahr, daß sich
in der Glasschicht Gasblasen bilden, welche während der
Abkühlphase nicht mehr vollständig verschwinden können.
Derartige Gasblasen in einer 20 µm dicken Isolations
schicht können eine Größe von bis zu 5 µm aufweisen.
The invention is based on an insulation coating
for an electrically conductive substrate of the type
of the main claim. Such a coating is
knows from DE-OS 31 13 745 for use with a
Thin-film strain gauges. The well-known insulation
layer consists of a non-porous, thin, high-resistance
Glass insulation layer, which directly on a CuBe-
Spring plate is applied and in its surface
Strain gauge applied thin-film technology.
Such an insulation layer has a high electrical
Dielectric strength and low roughness with good
Adhesive strength, however, exists when the glass is heated
layer during the hardening process that
form gas bubbles in the glass layer, which during the
Cooling phase can no longer completely disappear.
Such gas bubbles in a 20 µm thick insulation
layers can have a size of up to 5 µm.
Sie bilden Schwachstellen in der elektrischen Isolation,
insbesondere dann, wenn das Substrat im Bereich einer
Blase einer punktuellen Druckbeanspruchung ausgesetzt
wird.They form weak points in the electrical insulation,
especially when the substrate is in the region of a
Bladder exposed to selective pressure
becomes.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Isolationsbeschichtung mit den kenn
zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber
den Vorteil, daß eine Isolationsschicht mit hoher elek
trischer Durchschlagfestigkeit bei geringer Oberflächen
rauheit und hoher Haftfestigkeit entsteht, welche nicht
mehr zur Blasenbildung während des Härteprozesses ten
diert. Isolationsschäden aufgrund von Beschädigungen der
Glasschicht im Bereich von Blasen treten praktisch nicht
mehr auf.The insulation coating according to the invention with the kenn
drawing features of the main claim has in contrast
the advantage that an insulation layer with high elec
dielectric strength with small surfaces
roughness and high adhesive strength arise, which are not
more about blistering during the hardening process
dated. Insulation damage due to damage to the
Glass layer in the area of bubbles practically does not occur
more on.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der
im Hauptanspruch angegebenen Isolationsbeschichtung mög
lich. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen,
der Glasschicht als Pigment TiO2 und/oder Al2O3 beizu
mengen. Diese beiden Pigmente dienen einerseits zur An
passung des Ausdehnungskoeffizienten und andererseits zur
Aktivierung der Bindungskräfte zum Substrat sowie zur Än
derung der Oberflächenspannung, so daß ein Verlaufen in
der flüssigen Phase ohne Bläschenbildung ermöglicht wird.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the insulation coating specified in the main claim are possible. It has proven to be particularly expedient to add TiO 2 and / or Al 2 O 3 to the glass layer as a pigment. These two pigments serve on the one hand to adjust the coefficient of expansion and on the other hand to activate the binding forces to the substrate and to change the surface tension, so that a run in the liquid phase is made possible without bubbles.
Hinsichtlich der Auswahl der Pigmente ist es weiterhin
vorteilhaft, wenn diese sehr feinkörnig sind und vorzugs
weise eine durchschnittliche Korngröße von ca. 1 µm auf
weisen. Das Pigment soll mit einem Anteil von 5 bis
40 Gew.%, vorzugsweise mit einem Anteil von ca. 20 Gew.%
bei Verwendung von TiO2 in der Glasschicht enthalten
sein, die Dicke der Glasschicht liegt zweckmäßigerweise
im Bereich zwischen 5 und 45 µm, vorzugsweise bei ca.
20 µm.With regard to the selection of the pigments, it is also advantageous if they are very fine-grained and preferably have an average grain size of approximately 1 μm. The pigment should be present in the glass layer in a proportion of 5 to 40% by weight, preferably in a proportion of approximately 20% by weight, when using TiO 2 ; the thickness of the glass layer is advantageously in the range between 5 and 45 μm. preferably around 20 µm.
Hinsichtlich der elektrischen Isolation und zur Erreichung
einer besonders glatten Oberfläche hat es sich als zweck
mäßig erwiesen, wenn auf die pigmentierte Glasschicht
eine weitere, nichtpigmentierte Glasschicht aufgebracht
ist. Beide Glasschichten werden vorzugsweise unter Ver
wendung eines handelsüblichen Glaslotes, welches z. B.
unter der Bezeichnung 4011C von der Firma Electro Science
Laboratories, Inc., (ESL), USA erhältlich ist und vorzugs
weise im Siebdruckverfahren aufgebracht wird.Regarding electrical insulation and achievement
a particularly smooth surface has been the purpose
Moderately proven when applied to the pigmented glass layer
another, unpigmented glass layer applied
is. Both glass layers are preferably under Ver
use a commercially available glass solder, which e.g. B.
under the designation 4011C from the company Electro Science
Laboratories, Inc., (ESL), USA is available and preferred
is applied in a screen printing process.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.An embodiment of the invention is in the drawing
shown and in the description below
explained.
Beschreibung des AusführungsbeispielesDescription of the embodiment
In der Figur ist mit 10 ein Substrat bezeichnet, wobei es
sich vorzugsweise um ein blattfederartiges Metallteil han
delt. Auf das Substrat 10 wird eine Isolationsbeschichtung
aufgebracht aus einer ersten pigmentierten Glasschicht 11
und einer zweiten, die erste Schicht 11 überdeckenden
zweiten Glasschicht 12, welche kein Pigment enthält und
eine besonders glatte Oberfläche bildet. Auf der zweiten
Glasschicht 12 können in Dünnschicht- oder in Dickschicht
technik elektrische Leiterbahnen 13 aufgebracht werden.
In the figure, 10 denotes a substrate, it preferably being a leaf-spring-like metal part. An insulation coating is applied to the substrate 10 from a first pigmented glass layer 11 and a second, second glass layer 12 covering the first layer 11 , which contains no pigment and forms a particularly smooth surface. Electrical conductor tracks 13 can be applied to the second glass layer 12 using thin-film or thick-film technology.
Die erfindungsgemäße Isolationsbeschichtung eignet sich
insbesondere für auf Biegung beanspruchte, blattfeder
artige Sensoren, welche elektrisch leitfähig sind und
mit einer haftfesten Isolationsbeschichtung versehen
werden müssen. Die erfindungsgemäße Isolationsbeschich
tung hat weiterhin eine hohe elektrische Durchschlags
festigkeit und insbesondere beim Aufbringen einer zu
sätzlichen, nichtpigmentierten Glasschicht 12 eine be
sonders geringe Oberflächenrauhigkeit, so daß sie sich
auch besonders gut eignet zum Aufbringen elektrischer
Leiterbahnen in Dünnschichttechnik.The insulation coating according to the invention is particularly suitable for leaf spring-like sensors which are subjected to bending and which are electrically conductive and must be provided with an adhesive insulation coating. The Isolationsbeschich device according to the invention also has a high dielectric strength and, in particular when applying an additional, unpigmented glass layer 12, a particularly low surface roughness, so that it is also particularly suitable for applying electrical conductor tracks in thin-film technology.
Die bei bekannten Glasisolationen während des Härte
prozesses auftretende Bildung von Gasblasen in der
Glasschicht konnte durch den erfindungsgemäßen Schicht
aufbau, insbesondere durch die erfindungsgemäße Pig
mentierung der Glasschicht, vermieden werden. Ober
flächenrauhigkeit und Haftung der Isolationsbeschich
tung können durch die Wahl der Pigmentgröße und des
Füllgrades in den angegebenen Bereichen ohne Schwie
rigkeiten mit geringem Versuchsaufwand optimal einge
stellt werden, je nach den Abmessungen und der spezi
ellen Beanspruchung der Isolationsschicht. Als Pigmen
tierungsstoffe für die pigmentierte Glasschicht 11
haben sich insbesondere TiO2 und/oder Al2O3 als vor
teilhaft erwiesen, jedoch eignen sich auch andere
nichtleitende Pigmente in sehr feiner Körnung, welche
keine störenden Oberflächenrauhigkeiten hervorrufen.
Die gewünschte Isolationswirkung und die hohe Haft
festigkeit liefert bereits die erste, pigmentierte
Glasschicht 11, durch die darüberliegende, nichtpig
mentierte Glasschicht 12 wird die Oberflächenrauhig
keit, welche in geringem Maße durch die Pigmente ent
stehen kann, auf ein Minimum verringert. Man erhält also
insgesamt eine blasenfreie Isolationsbeschichtung mit der
Möglichkeit zur definierten Einstellung von Rauheit und
Haftfestigkeit bei gleichzeitig erhöhter Isolationswir
kung.The formation of gas bubbles in the glass layer which occurs in known glass insulation during the hardening process could be avoided by the layer according to the invention, in particular by the pigmentation of the glass layer according to the invention. The surface roughness and adhesion of the insulation coating can be optimally adjusted by the choice of pigment size and the degree of filling in the specified areas without difficulty with little experimentation, depending on the dimensions and the specific stress of the insulation layer. As pigments for the pigmented glass layer 11 , TiO 2 and / or Al 2 O 3 in particular have proven to be advantageous, but other non-conductive pigments in very fine grain size are also suitable, which do not cause any disturbing surface roughness. The desired insulating effect and the high adhesive strength already provides the first, pigmented glass layer 11 , by the overlying, non-pigmented glass layer 12 , the surface roughness, which can arise to a small extent through the pigments, is reduced to a minimum. Overall, you get a bubble-free insulation coating with the possibility of a defined setting of roughness and adhesive strength with increased insulation effect.