ES2263739T3

ES2263739T3 - Procedimiento de fabricacion de dispositivos de deteccion de deformacion.

Info

Publication number: ES2263739T3
Application number: ES02102399T
Authority: ES
Inventors: Yukihiko Hata; Kunihiro Yamaura; Hiroshi Nagasaka
Original assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Current assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2006-12-16
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: DE60210911D1; EP1318390A2; JP2003139637A; DE60210911T2; JP4073199B2; EP1318390B1; US20030079551A1; EP1318390A3; US6865799B2

Abstract

Procedimiento de fabricación de dispositivos de detección de deformación (SG), caracterizado porque el procedimiento comprende las etapas siguientes: situar de forma fija, en posiciones predeterminadas una placa de fijación (10), una pluralidad de sustratos cilíndricos (8) presentando cada uno de los cuales un extremo cerrado por un diafragma (8b), un marcador de posicionamiento (13) previamente formado en una posición determinada de la placa de fijación; montar la placa de fijación que presenta los sustratos en la plantilla (11), cuyas superficies superiores definen una posición de referencia (12), para hacer que la plantilla sostenga los sustratos de modo que una superficie externa del diafragma de cada sustrato se mantenga al mismo nivel por encima de una altura predeterminada de dicha posición de referencia (12); posicionar todos los sustratos de modo que las superficies superiores de todos los diafragmas se sitúen en la dirección del plano de la placa de fijación con referencia al marcador de posicionamiento; y formar simultáneamente una parte de medidor de deformación (9) sobre cada uno de los diafragmas.

Description

Procedimiento de fabricación de dispositivos de detección de deformación.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de dispositivos de detección de
deformación.

Los elementos para detectar una deformación se clasifican en una variedad de tipos de elementos. Un tipo de dispositivo de detección de deformación utiliza un diafragma en el que se dispone un medidor de la deformación. El diafragma responde al estímulo dado, y el medidor de deformación detecta el estímulo basándose en cambios físicos en el diafragma. Para fabricar este tipo de dispositivos de detección de deformación se han empleado varios tipos de
procedimientos.

En referencia a las figuras 1 y 2 ahora se describirá un tipo de procedimiento de fabricación. Tal como se muestra en las mismas se usa una plantilla 1 formada por placas 1a y 1b, superior e inferior. Esta plantilla 1 está realizada para presentar muchos orificios 3 formados en posiciones dadas de la misma. Los orificios 3 se encargan de sostener los sustratos 2 de los dispositivos de detección de deformación con precisión en cuanto a sus tamaños y pasos. Existe el mismo número de orificios 3 que de sustratos 2. Una gran cantidad de sustratos 2 (de decenas de piezas a varios cientos de piezas) está incluida en una única plan-
tilla 1.

Cada sustrato 2 está formado en un cuerpo cilíndrico del cual un extremo está cerrado por un diafragma 4 (remítase a la figura 2). Las dimensiones, tales como el diámetro externo, de cada sustrato 2 están acabadas con una precisión superior porque es preciso que cada sustrato 2 encaje en cada orificio 3 de la plantilla 1 sin que se afloje. Tal como se muestra en las figuras 1 y 2, tras encajar los sustratos 2 en la plantilla 1, todos los sustratos 2 se posicionan de tal forma que las superficies superiores de todos los diafragmas 4 están a la misma posición en altura. Esta altura se determina tomando la superficie superior de la placa superior 1a como posición de referencia. Así, las superficies superiores de todos lo diafragmas 4 constituyen el mismo plano.

A continuación la plantilla 1 que sostiene los sustratos 2 se envía a la siguiente etapa en la que se forma una parte de medidor de deformación en cada diafragma 4. En esta etapa, en primer lugar, se forman tanto una capa aislante como una capa del medidor de deformación sucesivamente sobre la superficie superior de cada diafragma 4. Partiendo de unos orificios de referencia 5 trabajados de manera precisa formados en posiciones dadas de la plantilla 1, se lleva a cabo un diseño de un medidor de deformación usando un proceso de fotolitografía de modo que se forma un medidor de deformación simultáneamente sobre todos los diafragmas 4. Se disponen máscaras sobre la plantilla 1 con referencia a los orificios de referencia 5, y se realiza un proceso de deposición física en fase de vapor para formar electrodos y una capa de protección del medidor de deformación sobre los medidores de deformación sucesivamente.

Una vez completada la parte del medidor de deformación, los sustratos 2 se separan de la plantilla 1. Los sustratos separados 2, sobre los que se forman individualmente las partes del medidor de deformación, se usan como dispositivos de detección de deformación.

En el documento JP 4015533 se proporciona un segundo tipo de procedimiento de fabricación de dispositivos de detección de deformación que puede mostrarse de forma ilustrativa en las figuras 3 y 4. Tal como se muestra en las mismas, se emplea una plantilla 7 sobre la que se construye una pluralidad de clavijas 6. Cada sustrato 2 se coloca sobre cada clavija 6 de tal manera que la clavija 6 se introduce a presión dentro de una abertura inferior formada en el sustrato 2. La parte inferior de la abertura funciona como un diafragma 4. Las superficies superiores de todos los diafragmas 4 se mantienen incluidas en el mismo plano. Entonces se forman varias capas delgadas sucesivamente sobre cada diafragma 4. Las capas delgadas sobre los diafragmas individuales 4 se someten entonces a una micro fabricación y a otros trabajos necesarios. Por lo tanto, al mismo tiempo se fabrica una pluralidad de dispositivos de detección de deformación.

No obstante, los procedimientos de fabricación convencionales anteriores se han enfrentado a varios problemas.

En el procedimiento de fabricación anterior mostrado en las figuras 1 y 2, un primer problema se deriva de la forma de cada sustrato 2. El sustrato 2 puede resumirse como cilíndrico, pudiendo así rotar alrededor de su eje central incluso cuando está sujeto por la plantilla 1. Por tanto es difícil situar cada sustrato 2 en su dirección de rotación.

Un segundo problema resulta de un hueco entre cada sustrato 2 y la plantilla 1. Este hueco provoca que cada uno de los sustratos 2 se desplace contra la plantilla 1 en la dirección del plano a lo largo del que se extiende la plantilla 1 (es decir, las placas 1a y 1b) (es decir, la dirección X-Y en la figura 1). Este desplazamiento estropeará el posicionamiento entre los diseños de indicadores para los medidores de deformación y los diseños de máscara para los electrodos y una capa de protección. Es decir, los medidores de deformación no pueden situarse en su lugar sobre cada diafragma 4, dando como resultado un dispositivo defectuoso.

Para evitar la fabricación de tales dispositivos defectuosos, tanto los sustratos 2 como la plantilla 1 deberían situarse de forma precisa entre sí. Para lograr este requisito, sería necesario que la plantilla 1 así como los sustratos 2 se acabasen con una mayor precisión. Un tercer problema es por tanto que el coste para fabricar dispositivos de detección de deformación ha sido elevado, debido a los superiores grados de precisión en el acabado tanto de la plantilla 1 como de los sustratos 2.

Por otro lado, el segundo procedimiento de fabricación anterior representado en las figuras 3 y 4 también va acompañado de varios problemas. Un primer problema se refiere también al coste de fabricación. Los diafragmas 4 de todos los sustratos 2 encajados en la plantilla 7 deberían estar a la misma altura para formar el mismo plano. Si se cumple esta condición pueden minimizarse los errores dimensionales de los diseños de la capa delgada. Para realizar la configuración con el mismo plano, tanto las posiciones de referencia para el posicionamiento de los sustratos 2 en la plantilla 7 como los intervalos de los orificios en los que se insertan las clavijas 6, respectivamente, deberían acabarse con una precisión superior. Una precisión superior de acabado conllevará un incremento en la fabricación de dispositivos de detección de
deformación.

Un segundo problema resulta del hecho de que cada clavija 6 se introduce por presión en la abertura (cavidad) inferior de cada plantilla 7. Hay algunos casos en los que la introducción por presión de la clavija 6 en la abertura daña la superficie de la abertura, disminuyendo así la fiabilidad de los propios dispositivos. Si tales dispositivos de detección de deformación dañados se aplican, por ejemplo, a recipientes a presión, la fiabilidad de los propios recipientes a presión también se estropeará. Además, a medida que aumenta el número de utilizaciones de la plantilla 7, las clavijas 6 se desgastan. Además, durante la etapa de formación de la parte del medidor de deformación, las clavijas 6 se exponen a una atmósfera de temperatura elevada. En consecuencia, la elasticidad de cada clavija 6 se degrada, debilitando de este modo una fuerza para sostener el sustrato 2. Estos inconvenientes también llevarán a factores inestables en la mejora de la fiabilidad.

Además, un tercer problema está provocado por la configuración en la que cada clavija 6 se introduce por presión dentro de la abertura inferior de cada sustrato 2. Debido a esta configuración, varios tipos de fluido, como por ejemplo fluido de limpieza, fluido de revelado, fluido de enjuague, y un agente de separación protector, que han fluido a la abertura inferior de cada sustrato 2 durante una etapa de limpieza y las etapas de micro fabricación de capa delgada, son aptos para permanecer allí, incluso tras completar tales etapas. El residuo de tales fluidos a menudo provoca un problema de contaminación en las diversas etapas posteriores de fabricación de dispositivos de detección de deformación.

Sumario de la invención

La presente invención se ha realizado con vistas a las circunstancias anteriores, y, por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de fabricación de dispositivos de detección de deformación, que sea capaz de situar con precisión los sustratos sobre una plantilla, permitiendo así la formación de diseños de medidores de una forma muy precisa sobre el diafragma de cada sustrato, con un coste de fabricación aún así suprimido.

Un segundo objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de fabricación de dispositivos de detección de deformación que sea capaz de proporcionar dispositivos de detección de deformación cuya fiabilidad se mejore en gran medida, además de realizar el primer objetivo anterior.

Según la presente invención, se proporciona un procedimiento de fabricación de dispositivos de detección de deformación, caracterizado porque el procedimiento comprende las etapas siguientes:

situar de forma fija, en posiciones predeterminadas de una placa de fijación, una pluralidad de sustratos cilíndricos cada uno de los cuales presenta un extremo cerrado por un diafragma, estando formado previamente un marcador de posicionamiento en una posición dada de la placa de fijación;

montar la placa de fijación que presenta los sustratos en la plantilla, cuyas superficies superiores definen una posición de referencia, para hacer que la plantilla sostenga los sustratos de modo que una superficie exterior del diafragma de cada sustrato se mantenga al mismo nivel por encima de una altura predeterminada desde dicha posición de referencia;

posicionar todos los sustratos de modo que las superficies superiores de todos los diafragmas se posicionen en la dirección del plano de la placa de fijación con referencia al marcador de posicionamiento; y

simultáneamente, formar una parte de medidor de deformación sobre cada uno de los diafragmas.

Según la configuración anterior, una pluralidad de sustratos se sitúan cada uno de forma fija en posiciones predeterminadas de la placa de fijación, y entonces la propia placa de fijación, que presenta los sustratos, se monta sobre la plantilla. De este modo es posible mantener las superficies exteriores de todos los diafragmas a la misma altura predeterminada de modo que se forma el mismo plano con una precisión de posición superior y sin aflojamiento. Además, porque el marcador de posicionamiento previamente formado en una posición dada de la placa de fijación se usa para posicionar todos los diafragmas en la dirección del plano de la placa de fijación. Por tanto no se requiere un posicionamiento de precisión superior entre la plantilla y los sustratos en la dirección del plano de la placa de fijación. Esto significa que, cuando la placa de fijación se monta en la plantilla, tampoco se requiere un posicionamiento de precisión superior como en la dirección del plano de la placa de fijación. Esto llevará a una reducción en los costes de fabricación de los dispositivos. Además, los diversos sustratos pueden tratarse como una unidad junto con la placa de fijación, de forma que pueden realizarse varios tipos de trabajos, tales como el cambio de plantillas y el posicionamiento de los sustratos, rápidamente y con facilidad durante las etapas de formación de una parte de medidor de deformación sobre los diafragmas.

Preferentemente, la etapa de montaje incluye una etapa de conexión de cada sustrato a un elemento elástico dispuesto previamente en cada una de las posiciones predeterminadas de la placa de fijación, siendo el elemento elástico elásticamente deformable en una dirección de espesor de la placa de fijación. Por tanto, en los casos en los que los sustratos se encajan en la plantilla con la ayuda de la placa de fijación, los sustratos pueden conectarse elásticamente con la plantilla. Esto hace que el mantenimiento de la superficie de todos los diafragmas al mismo nivel sea más fácil y suave, que es más elevado en una altura predeterminada desde la posición de referencia.

También se prefiere que una pluralidad de orificios pasantes, cada uno de los cuales acepta a cada sustrato, esté formada en cada una de las posiciones predeterminadas de la placa de fijación y que el elemento elástico esté dispuesto sobre una superficie del orificio pasante. Por tanto, al insertar cada sustrato en cada orificio pasante, los sustratos pueden fijarse a la placa de fijación de una manera más fácil y segura. Los orificios pasantes también son útiles para descargar hacia el exterior los diversos tipos de sustratos de los agentes químicos empleados durante la formación de una parte de medidor de deformación en cada diafragma. Por tanto, se reduce considerablemente el residuo de tales agentes químicos, por lo que no presentan apenas influencia sobre las etapas de postproducción. Además, resulta ventajoso que tanto los orificios pasantes como los elementos elásticos puedan formarse a un coste relativamente bajo, pero con precisión, mediante la combinación de procesos de fotolitografía y grabado químico.

También se prefiere que cada sustrato presente una protuberancia anular formada íntegramente sobre una superficie cilíndrica externa del mismo y conectada a la placa de fijación. Por tanto, no se produce ningún daño a la superficie interior de cada sustrato, incluyendo la superficie interior del diafragma. La fiabilidad del propio dispositivo aumenta y el dispositivo es adecuado para usarlo, por ejemplo, en recipientes a presión.

Se prefiere también que el elemento elástico presente una parte en resalte formada íntegramente en el mismo y conectada a la protuberancia anular de cada sustrato. En consecuencia, los sustratos pueden conectarse fácilmente a la placa de fijación soldando la protuberancia anular a la parte en resalte. Un punto para soldar se encuentra en la parte en resalte, asegurando que la soldadura se lleve a cabo de forma regular, sin usar un electrodo de soldadura cuya punta se fabrica fina.

A modo de ejemplo, el elemento elástico está constituido por una pluralidad de elementos elásticos dispuestos sobre la superficie de cada orificio pasante. Es decir, cada sustrato está sostenido por una pluralidad de elementos elásticos, de modo que los sustratos se mantienen en la placa de fijación sin desplazamientos en la dirección de la placa de la placa de fijación. Esto mejora la precisión en el posicionamiento en la dirección del plano.

Se prefiere que el procedimiento comprenda además la etapa de desmontar la placa de fijación de la plantilla, que incluye una etapa de separación de cada sustrato de la placa de fijación cortando los elementos elásticos después de formar las partes de medidor de deformación. Sólo el corte de los elementos elásticos permite la separación de los sustratos, que funcionan como dispositivos de detección de deformación, de la placa de fijación de una manera más sencilla.

Breve descripción de los dibujos

Otros objetivos y aspectos de la presente invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción y las formas de realización siguientes haciendo referencia a los dibujos adjuntos en los que:

la figura 1 es una vista en planta que muestra una plantilla en la que se montan sustratos según un procedimiento de fabricación convencional de dispositivos de detección de deformación;

la figura 2 muestra una sección transversal cortada parcialmente a lo largo de una línea II-II de la figura 1;

la figura 3 es una vista en perspectiva que muestra una plantilla en la que se montan sustratos según un segundo procedimiento de fabricación convencional de dispositivos de detección de deformación;

la figura 4 muestra una sección transversal en perpendicular de parte de la plantilla mostrada en la figura 3;

la figura 5 muestra una sección longitudinal de uno de los dispositivos de detección de deformación que va a fabricarse en base al procedimiento de fabricación según la presente realización;

la figura 6 muestra un sección longitudinal de un sustrato empleado por un dispositivo de detección de deformación;

la figura 7 es una vista en perspectiva parcialmente cortada que muestra una pluralidad de sustratos (uno de los cuales se muestra en la figura 6) dispuestos de forma fija en posiciones dadas de una placa de
fijación;

la figura 8 es una vista en perspectiva aumentada de un sustrato parcialmente cortado de la figura 7;

la figura 9 es una vista en planta que muestra la placa de fijación;

la figura 10 es una vista en planta aumentada cortada a lo largo de un círculo mostrado por una flecha X en la figura 9;

la figura 11 ilustra una sección parcialmente cortada a lo largo de una línea XI-XI;

la figura 12 ilustra una vista en perspectiva local desde atrás de la placa de fijación mostrada en la figura 10;

la figura 13 ilustra una vista en planta que muestra los sustratos montados en una plantilla empleada también por el procedimiento de fabricación según la presente realización;

la figura 14 muestra una sección transversal parcialmente cortada a lo largo de una línea XIV-XIV de la figura 13; y

la figura 15 resume un diagrama de flujo que muestra las diversas etapas para la formación de una parte de medidor de deformación sobre cada uno de los sustratos.

Descripción detallada de la realización preferida

Ahora se describirá una forma de realización preferida según la presente invención haciendo referencia a las figuras 5 a 15.

En primer lugar, se ejemplificarán los dispositivos de detección de deformación fabricados por un procedimiento de fabricación de la presente invención.

La figura 5 ejemplifica un dispositivo de detección de deformación SG que está equipado con un sustrato 8 y una parte de medidor de deformación 9 formada sobre el sustrato 8.

El sustrato 8, que está formado en un único cuerpo rígido realizado a partir de un material de metal dado, presenta un pilar cilíndrico 8a que presenta los dos extremos en su dirección axial. Tal como se muestra en las figuras 5 y 6, un extremo está cerrado íntegramente con una placa delgada, mientras que el otro extremo está abierto. La parte de la placa delgada funciona como un diafragma 8b.

Además, una cavidad (abertura inferior) 8d con una abertura en un extremo está formada en el pilar cilíndrico 8a. Cuando se alimenta fluido a la cavidad 8d, tal como ilustra una flecha A en la figura 5, la presión del fluido actúa sobre la parte posterior del diafragma 8b, provocando así que el diafragma 8b se deforme. Una protuberancia anular 8c está formada íntegramente hacia fuera desde el lado externo del pilar cilíndrico 8a.

La parte de medidor de deformación 9 incluye una capa aislante 9a laminada sobre la superficie externa del diafragma 8b, unos medidores de deformación 9b, unos electrodos 9c y una capa protectora 9d para proteger los medidores de deformación 9b. En consecuencia, cuando se aplica presión al dispositivo de detección de deformación mediante la alimentación de fluido a la cavidad 8d, el diafragma 8b, que sirve como parte de recepción de la presión, se deforma. La parte de medidor de deformación 9 detecta la deformación provocada debido a la deformación, y emite una señal indicativa de la intensidad de la
deformación.

El dispositivo de detección de deformación, que está configurado según lo anterior, se fabrica en una producción a gran escala mediante las siguientes etapas. Así, pueden fabricarse al mismo tiempo un gran número de dispositivos de detección de deformación SG.

Tal como se muestra en las figuras 7 y 8, un gran número de sustratos 8 se fijan individualmente en posiciones predeterminadas sobre una placa de fijación 10. Entonces, tal como se muestra en las figuras 13 y 14, los sustratos 8 se soportan por una plantilla 11 con la placa de fijación 10 enganchada a la plantilla 11, de modo que las superficies externas de todos los diafragmas 8b se posicionan al mismo nivel por encima de una posición de referencia 12 de la plantilla 11 (remítase a la figura 13). La posición de referencia está asignada a la posición de una placa superior que se describirá posteriormente de la plantilla 11.

A continuación, usando como referencia un marcador de posicionamiento 13 previamente formado a través de la placa de fijación 10, tal como se muestra en la figura 9, los sustratos 8 se someten a un posicionamiento en la dirección del plano (es decir, en la dirección X-Y) de la placa de fijación 10, de modo que las superficies externas de todos los diafragmas 8b se posicionan en su lugar. A continuación todos los diafragmas 8b se someten a una etapa de producción simultánea de las partes de medidor de deformación 9.

Ahora se detallarán las etapas anteriores. En primer lugar, se preparan tanto el sustrato 8 mostrado en la figura 6 como la placa de fijación 10 mostrada en la figura 9.

Cada sustrato 8 se mecaniza con una precisión superior para presentar la misma forma mostrada en la figura 6.

La placa de fijación 10 está realizada en una placa de metal para presentar un espesor uniforme que va desde 0,1 hasta 0,2 mm. Tal como se muestra en las figuras 9 y 10, se forma en el lugar un gran número de orificios pasantes 14 que presentan el mismo diámetro a través de la placa de fijación 10. El diámetro de cada orificio pasante 14 y un paso entre los orificios pasantes 14 se acaban con una precisión superior. A modo de ejemplo, los orificios pasantes 14 pueden taladrarse usando un proceso de fotolitografía combinada con un grabado químico. En caso de usar este proceso, la placa de fijación 10 puede dotarse de una precisión superior, pero a un coste de producción relativamente inferior.

Cada orificio pasante 14 está formado, a modo de ejemplo, en un simple orificio redondo en el que se inserta el pilar cilíndrico 8a de cada sustrato 8. Preferentemente, tal como se muestra en las figuras 10 a 12, se fijan unos elementos elásticos 15 a la superficie interior de cada orificio pasante 14 (por ejemplo, orificio redondo). Aunque el elemento elástico 15 individual todavía satisface un requisito, aún se prefiere formar una pluralidad de elementos elásticos 15 (por ejemplo, tres piezas) en paralelo con la perforación del orificio redondo a través del proceso de fotolitografía combinado con una grabación
química.

Cada elemento elástico 15 está compuesto por una pieza de arco 15a que se extiende a lo largo de la dirección circunferencial de la superficie interna del orificio redondo y una protuberancia 15b que sobresale forma la punta de la pieza de arco 15a hacia el centro del orificio redondo. El extremo opuesto de cada elemento elástico 15 con respecto a la punta está fijado íntegramente en la superficie interna del orifico redondo. Dado que cada elemento elástico 15 presenta la pieza de arco 15a, es probable que el elemento elástico 15 se deforme elásticamente en la dirección del espesor de la placa de fijación 10, mientras que aún se resiste a deformarse en la dirección del plano de la placa de fijación 10. Cada protuberancia 15b presenta una punta 15c orientada hacia el centro del orificio redondo. La punta 15c está acabada con un grado de precisión dimensional superior para que presente una forma que coincida con la superficie externa del pilar cilíndrico 8a del sustrato 8.

Por otro lado, para obtener una deformación más sencilla en la dirección del espesor de la placa de fijación 10, la pieza de arco 15a se fabrica más delgada que el espesor de la placa de fijación 10 sometiendo, a modo de ejemplo, la superficie inferior de la pieza de arco 15a a un grabado químico. La protuberancia 15b está formada para presentar el mismo espesor que la placa de fijación 10, estando dotada de este modo para presentar una parte en resalte hacia abajo 15d, tal como se muestra en la figura 11. Las protuberancias 15b, si se miden en todas las partes en resalte 15d, presentan el mismo espesor que la placa de fijación 10.

Además, tal como se ilustra en la figura 9, en posiciones predeterminadas en los lados de los extremos de la placa de fijación 10, se forman unos orificios de ajuste 16 para encajar la placa de fijación 10 sobre una plantilla 11 que se describirá más adelante, y marcadores de posicionamiento 13 (que son orificios) para usar durante la etapa del proceso para la parte de medidor de deformación 9. Estos orificios de ajuste 16 y unos orificios de posicionamiento 13 se taladran durante la formación de los orificios pasantes 14.

La siguiente etapa la ilustran las figuras 7 y 8, en las que los sustratos 8 están montados de forma fija en la placa de fijación 10. En la práctica, cada sustrato 8 se inserta en cada orificio pasante 14 de la placa de fijación desde debajo de la placa, de tal manera que el diafragma 8b se sitúa por encima de la placa de fijación 10 y la protuberancia anular 8c entra en contacto con las partes en resalte 15d de los elementos elásticos 15 para la conexión.

El trabajo de montaje para los sustratos 8 puede realizarse empleando un sistema de reconocimiento de imágenes. Con referencia a tales orificios como los marcadores de posicionamiento 13 formados en posiciones dadas de la placa de fijación 10 con anterioridad, los sustratos 8 se posicionan de forma precisa en posiciones dadas de la placa de fijación 10. Después de este proceso de posicionamiento, se usa un robot para soldar por resistencia la protuberancia anular 8c con los elementos elásticos 15 por las partes en resalte 15d a cada orificio pasante 14. Así, cada sustrato 8 está conectado a la placa de fijación 10. Alternativamente, pueden usarse adhesivos para conectar los sustratos 8 a la placa de fijación 10.

En esta etapa de montaje, es suficiente con que cualquier parte de cada sustrato 8, distinta del diafragma 8b del mismo, se fije a la placa de fijación 10. Sin embargo, se prefiere que, tal como se explicó anteriormente, la protuberancia anular 8c se conecte a los elementos elásticos 15 en cada orificio pasante 14. Al emplear un proceso de conexión de este tipo, se permite que los sustratos 8 se monten sobre una plantilla 11 que se describirá posteriormente sin ocasionar daños sobre la superficie interna de cada sustrato 8, incluyendo el diafragma 8b. Como resultado, aumentará la fiabilidad cuando al aplicar el dispositivo de detección de deformación a diversos aparatos tales como recipientes de presión.

Durante la etapa de soldadura, la parte en resalte 15d formada en la punta de cada elemento elástico 15 sobresale hacia abajo desde la superficie inferior de la placa de fijación 10, cuando la parte en resalte 15d entra en contacto con cada sustrato 8 de metal. Esto elimina la necesidad de emplear herramientas que incluyen un electrodo de soldadura cuya punta se fabrica fina y que se producen de una forma complicada. También es posible que en la parte en resalte 15d se sitúe fácilmente un punto que va a soldarse para una operación de soldadura uniforme, confiriendo así fiabilidad a la soldadura.

Además, cada sustrato 8 se somete una a soldadura llevada a cabo en una pluralidad de puntos (por ejemplo, tres puntos) adaptados a los elementos elásticos 15, y sostenidos por la placa de fijación 10. Por tanto todos los sustratos 8 se mantienen fijos en posiciones predeterminadas de la placa de fijación 10, de modo que no se desplazan en la dirección del plano de la placa 10. En consecuencia, en la etapa de posicionamiento de los sustratos 8, se mejorará la precisión del posicionamiento en la dirección del plano de la placa 10.

La placa de fijación 10, con la que se conecta un gran número de sustratos 8, se monta entonces sobre una plantilla 11 destinada al proceso de la parte de medidor de deformación 9, tal como se muestra en las figuras 13 y 14.

La plantilla 11 está dotada de una placa superior 11a y de una placa inferior 11b. Un gran número de orificios de plantilla 17 se perforan en posiciones predeterminadas de la placa superior 11a que corresponden a las posiciones de los orificios pasantes 14 de la placa de fijación 10. Además, se forman unos orificios de monitorización 18 en posiciones dadas de la placa superior 11a de tal manera que los orificios 18 coinciden en posición con los marcadores de posicionamiento 13 de la placa de fijación 10.

La superficie superior de la placa superior 11a está acabada para proporcionar una superficie pulida de precisión superior que es capaz de funcionar como una posición de referencia 12 usada cuando se procesa la parte de medidor de deformación 9. La superficie inferior de la placa superior 11a también se somete a un acabado para una superficie pulida de precisión superior, porque la superficie inferior 11b debe servir como una superficie que entra en contacto con la protuberancia anular 8c de cada sustrato 8.

Se aplican unos tornillos de conexión 19 a las posiciones predeterminadas en los dos extremos de la placa superior 11a para el montaje de la placa de fijación 10 sobre la plantilla 11. En otras palabras, los tornillos de conexión 19 penetran a través de los orificios de ajuste 16 de la placa de fijación 10 de modo que se acoplan en la placa inferior 11b. Este acoplamiento permite que la placa superior 11a se conecte de forma fija con la placa inferior 11b con la placa de fijación 10 entremedias.

Por otro lado, en posiciones predeterminadas de la placa inferior 11b se forma un gran número de orificios pasantes 20 que se orientan, cuando están conectados a la placa de fijación 10, hacia la abertura de la cavidad 8d de cada sustrato 8 sostenido por la placa de fijación 10. La superficie superior de la placa inferior 11b está acabada en una superficie pulida porque debe entrar en contacto con los extremos inferiores de todos los sustratos 8 sin huecos durante la conexión.

Para montar la placa de fijación 10 en la plantilla 11, la placa de fijación 10 se coloca primero sobre la placa inferior 11b para que los extremos inferiores de todos los sustratos 8 entren con la superficie superior de la placa inferior 11b. La placa superior 11a se coloca entonces sobre la placa de fijación 10 de tal manera que la superficie inferior de la placa superior 11a se lamina sobre la placa de fijación 10 y, al mismo tiempo, el diafragma 8b de cada sustrato 8 sobresale desde cada orificio de plantilla 17 de la placa superior 11a. El borde circunferencial de cada orificio pasante 14 de la placa de fijación 10, incluyendo los elementos elásticos 15, se aprieta por tanto entre el borde circunferencial de cada orificio de plantilla 17 de la placa superior 11a y cada protuberancia anular 8c del sustrato 8. Durante esta operación de apriete, los elementos elásticos 15 pueden deformarse elásticamente en la dirección del espesor de la placa de fijación 10, permitiendo así que los sustratos 8 entren en contacto con la plantilla 11 de forma elástica.

Por lo tanto, se permite que todos los diafragmas 8b estén soportados de forma uniforme de modo que sus superficies superiores se sitúan al mismo nivel, que es superior, en una altura predeterminada, a la posición de referencia 12. En consecuencia, estas superficies superiores forman parte de manera imaginaria del mismo plano.

A continuación tanto la placa superior 11a como la inferior 11b se ponen en contacto entre sí mediante tornillos de conexión 19, montando (ensamblando) así tanto la placa de fijación 10 como los sustratos 8 en la plantilla 11, estando integrados de este modo en un montaje, tal como se muestra en la figura 14. Todos los sustratos 8 están por tanto soportados por la plantilla 11 con la ayuda de la placa de fijación 10, en la que se sitúan de forma precisa las superficies superiores de todos los diafragmas 8b en el mismo nivel predeterminado superior a la posición de referencia 12, sin ningún tipo de aflojamiento.

La parte de medidor de deformación 9 se coloca entonces sobre cada uno de los sustratos 8 montados sobre la plantilla 11. Este proceso de la parte de medidor de deformación 9 se lleva a cabo según las etapas mostradas en la figura 14.

Específicamente, sobre las superficies superiores de los diafragmas 8b de los sustratos 8, que se soportan por la plantilla 11 con la ayuda de la placa de fijación 10, se forman sucesivamente una capa aislante 9a y una capa delgada para los medidores de deformación (etapas S1 y S2 en la figura 15). Entonces se posicionan unas máscaras (no mostradas) con una precisión superior usando como referencia los marcadores de posicionamiento 13 de la placa de fijación 10, y las máscaras se usan para diseñar los dispositivos de medición en un proceso de fotolitografía, proporcionando así los medidores de deformación 9b (etapa S3 en la figura 15). A continuación se forman unos electrodos 9c (etapa S4 en la figura 15) antes de que una capa protectora superficial 9d se deposite sobre los mismos (etapa S5 en la figura 15).

Tal como se ha indicado anteriormente, las superficies superiores de todos los diafragmas 8b están soportadas con una precisión dimensional superior de modo que forman el mismo plano superior en una altura predeterminada a la posición de referencia 12, sin permitir un aflojamiento. Por tanto, el uso de la configuración en un mismo plano hace posible que cada una de las capas, tales como la capa aislante 9a y el medidor de deformación 9b, estén formadas con un espesor específico uniforme. En esta configuración, se prefiere evitar que los elementos elásticos 15 de la placa de fijación 10 interfieran en posición con el borde inferior de cada orificio de plantilla 17 de la placa superior 11a. Cuando se adopta una configuración de este tipo, se permite que los elementos elásticos 15 puedan desplazarse en la dirección de espesor de la placa de fijación 10, proporcionando así los medidores de deformación 9b y otras capas con grados de precisión superiores.

Además, las superficies superiores de todos los diafragmas 8b se sitúan en la dirección del plano de la placa de fijación 10 usando como referencia los marcadores de posicionamiento 13 formados en la placa de fijación 10 previamente. En consecuencia, las capas, tales como la capa aislante 9a y los medidores de deformación 9b, están orientadas de forma adecuada y dispuestas sobre cada diafragma 8b. Es decir, a diferencia de la referencia convencional situada en una posición dada sobre la plantilla, los marcadores de posicionamiento 13 de la placa de fijación 10 pueden usarse como referencias de posición, bajo las que se posicionan las superficies superiores de todos los diafragmas 8b en la dirección del plano de la placa de fijación 10. Esto significa que no se requiere necesariamente una precisión superior en cuanto a la relación de posición en la dirección del plano de la placa de fijación 10 entre la plantilla 11 y los sustratos 8. Como resultado, la plantilla 11 puede producirse con una precisión de posición moderada en la dirección del plano de la placa de fijación 10, haciendo así posible la reducción de un coste de producción de la misma.

En la fabricación de dispositivos de detección de deformación, es normal usar una plantilla diferente en cada etapa o cada varias etapas mostradas en la figura 15. En el caso de usar los procedimientos de fabricación convencionales, se requiere que los sustratos 8 se desmonten de la plantilla antigua y se monten de nuevo en una plantilla nueva, independientemente de qué plantillas se cambien. Sin embargo, en el caso de la presente realización, todos los sustratos 8 están unificados en la placa de fijación 10, y siempre se montan o desmontan en o de una plantilla como una unidad. Por lo tanto, cada vez que una plantilla antigua se sustituye por una nueva, no se crea una desalineación entre los sustratos 8 y las máscaras. Basta con disponer las máscaras con referencia a los marcadores de posicionamiento 13 de la placa de fijación 10, de modo que las máscaras pueden situarse con una precisión superior. Esta colocación enormemente precisa elimina la necesidad de proporcionar un trabajo de precisión superior a las plantillas en sus direcciones del plano, permitiendo así la fabricación de dispositivos de detección de deformación a bajo coste.

Además, se ha afirmado que los orificios pasantes 14 se forman en posiciones predeterminadas de la placa de fijación 10. Los orificios pasantes 14 proporcionan una segunda función como sigue. Aunque la etapa de procesamiento de las partes de medidor de deformación 9 requiere diversos agentes químicos, tales como fluido de limpieza, fluido de revelado, fluido de enjuague y agente de separación protector, los orificios pasantes 14 ayudan a que estos agentes fluyan fácilmente hacia fuera por debajo de la placa de fijación 10 a través de la misma. Por tanto, el residuo de los agentes químicos que queda en los sustratos 8 tras el uso de los agentes químicos puede reducirse enormemente, proporcionando así la ventaja de que las etapas posteriores puede realizarse con mayor
facilidad.

Una vez completado el proceso simultáneo de las partes de medidor de deformación 9 sobre los diafragmas 8b de todos los sustratos 8, los tornillos de conexión 19 se aflojan para desmontar la plantilla 11, antes de desmontar la placa de fijación 10 de la plantilla 11. Los sustratos 8, que se han completado como dispositivos de detección de deformación, se separan entonces de la placa de fijación 10. Es preferible usar una prensa troqueladora para cortar los elementos elásticos 15 situados en cada sustrato 8, de modo que los sustratos 8 con las partes de medidor de deformación 9 (es decir, los dispositivos de detección de deformación SG) se separan fácilmente de la placa de fijación 10. Esta separación también puede lograrse mediante el despegado de las partes soldadas.

La presente invención puede realizarse de otras formas específicas. Las formas de realización y modificaciones anteriores deben considerarse, por tanto, en todos los aspectos a título ilustrativo y no limitativo, estando indicado el alcance de la presente invención por las reivindicaciones adjuntas más que por la descripción anterior, y todos los cambios que entran dentro del significado y el ámbito de equivalencia de las reivindicaciones se consideran por tanto abarcadas por éstas.

Claims

1. Procedimiento de fabricación de dispositivos de detección de deformación (SG), caracterizado porque el procedimiento comprende las etapas
siguientes:

situar de forma fija, en posiciones predeterminadas una placa de fijación (10), una pluralidad de sustratos cilíndricos (8) presentando cada uno de los cuales un extremo cerrado por un diafragma (8b), un marcador de posicionamiento (13) previamente formado en una posición determinada de la placa de fijación;

montar la placa de fijación que presenta los sustratos en la plantilla (11), cuyas superficies superiores definen una posición de referencia (12), para hacer que la plantilla sostenga los sustratos de modo que una superficie externa del diafragma de cada sustrato se mantenga al mismo nivel por encima de una altura predeterminada de dicha posición de referencia (12);

posicionar todos los sustratos de modo que las superficies superiores de todos los diafragmas se sitúen en la dirección del plano de la placa de fijación con referencia al marcador de posicionamiento; y

formar simultáneamente una parte de medidor de deformación (9) sobre cada uno de los diafragmas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de montaje incluye una etapa de conexión de cada sustrato a un elemento elástico (15) previamente dispuesto en cada una las posiciones predeterminadas de la placa de fijación, siendo el elemento elástico elásticamente deformable en una dirección de espesor de la placa de fijación.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se forma una pluralidad de orificios pasantes (14), cada uno de los cuales acepta a cada sustrato, en cada una de las posiciones predeterminadas de la placa de fijación y el elemento elástico se dispone sobre una superficie del orificio pasante.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque cada sustrato presenta una protuberancia anular (8c) formada íntegramente en una superficie cilíndrica externa del mismo y conectada a la placa de fijación.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque el elemento elástico presenta una parte en resalte (15d) formada íntegramente en el mismo y conectada a la protuberancia anular de cada
sustrato.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque el elemento elástico está constituido por una pluralidad de elementos elásticos (15) dispuestos sobre la superficie de cada orificio pasante.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque el procedimiento comprende además la etapa de desmontar la placa de fijación de la plantilla, incluyendo una etapa de separación de cada uno de los sustratos de la placa de fijación cortando los elementos elásticos después de formar las partes de medidor de deformación.

8. Dispositivo de detección de deformación fabricado por el procedimiento de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.