RU1783334C - Способ изготовлени емкостного датчика давлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измеритедь- нойтехнике и может быть использовано при изготовлении емкостных датчиков, пред- назначенных дл  измерени  давлени  в услови х воздействи  повышенных температур. Цель изобретени : повышение технологичности. Сущность изобретени : на диэлектриках упругого элемента и пластины формируюттонкопленочныетокопро- вод щие электроды с контактными площадками и дополнительные изолированные площадки, размещают выводные проводники на контактных площадках между пластиной и упругим элементом, прижимают пластину к упругому элементу усилием Ohp, где N - количество выводных проводников; S - площадь части контакта, заключенного между упругим элементом и пластиной; иьр минимальное значение предела пропорциональности дл  материалов выводного проводника и диэлектрика при максимальной рабочей температуре датчика, закрепл ют пластину на упругом элементе, прекращают действие усили , ва- куумируют, герметизируют электронно-лучевой сваркой и нагревают датчик до максимальной рабочей температуры. (Л

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к емкостным датчикам , предназначенным дл  использовани  в различных област х науки и техники, св занных с измерением давлени  в услови х воздействи  повышенных температур.

Известен способ изготовлени  емкостного датчика, заключающийс  в формирова- нии на упругом элементе и пластине тонкопленочных металлических электродов с контактными площадками, размещении выводных проводников на контактных площадках , жестком закреплении пластины на упругом элементе, вакуумировании и герметизации межэлектродного объема.

Недостатком известного способа изготовлени  емкостного датчика давлени   вл етс  сравнительно низкий уровень технологичности, св занный со сложностью автоматизации и ограниченности выхода годных узлов вследствие наличи  систематического брака.

Известен способ изготовлени  емкостного датчика давлени , заключающийс  в формировании на диэлектриках упругого элемента и пластины тонкопленочных токо- провод щих электродов с контактными площадками , размещении выводных проводников на контактных площадках между пластиной и упругим элементом, при- жатаи пластины к упругому элементу, жестком закреплении пластины на упругом элементе , вакуумировании полости датчика при нагревании его до максимальной рабочей температуры и герметизации датчика при этих услови х.

Недостатком известного способа изготовлени  емкостного датчика  вл етс  сравнительно невысокийуровень технологичности, св занный с необходимостью использовани  специфического техно- логического оборудовани , необходимого дл  нагревани  датчика до максимал ьной рабочей температуры при его вакуумировании и герметизации.

Цель изобретени  - повышение техно- логичности за счет использовани  дл  изготовлени  датчиков только стандартного оборудовани .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе изготовлени  емкостного датчика давлени , заключающемс  в формировании на диэлектриках упругого элемента и пластины тонкопленочных токопровод щих электродов с контактными площадками и дополнительных изолированных площадок, размещении выводных проводников на контактных площадках между пластинами и упругим элементом, прижатии пластины к упругому элементу, жестком закреплении пластины на упругом элементе вакуумиро- вании и герметизации датчика, в соответствии с предполагаемым изобретением прижимают пластину к упругому элементу усилием,величиной, определенной по соотношению сгпр, где N - количество вы- водных проводников; S - площадь части контакта, заключенного между упругим элементом и пластиной; апр - минимальное значение предела пропорциональности материала вы водного проводника или диэлек- трика при максимальной рабочей температуре датчика. Закрепл ют пластину на упругом элементе, прекращают действи  усили , вакуумируют и герметизируют электронно-лучевой сваркой и нагревают датчик до максимальной рабочей температуры.

За вл емый способ реализуетс  следующим образом.

Формируют на упругом элементе и пластине тонкопленочные металлические элек- троды с контактными площадками. Формируют на упругом элементе и пластине в област х, противолежащих контактным площадкам пластины и упругого элемента соответственно, электрические изолиро- ванные контактные площадки, толщиной равной толщине электродов. Формирование контактных площадок целесообразно проводить в едином технологическом цикле

с формированием электродов. Выполн ют выводные проводники толщиной, равной величине межэлектродного зазора. Помещают выводные проводники между упругим элементом и пластиной, размеща  их на контактных площадках таким образом, чтобы они одной поверхностью касались контактной площадки, а другой - электрически изолированной контактной площадки, При этом выводные проводники распредел ют равномерно по периферии упругого элемента . Прижимают пластину к упругому элементу усилием, приложенным к центру пластины. Величина усили  определ етс  в. соответствии с за вл емым соотношением. Жестко закрепл ют пластину на упругом элементе, например, при помощи сварки. Причем зоны закреплени  выполн ют на одинаковом рассто нии от выводных проводников . Прекращают воздействие усили . Далее приступают к операции вакуумирова- ни . Предварительно целесообразно поместить упругий элемент и пластину в корпус с герметизирующим отверстием. Все предыдущие действи  аналогичны действи м при реализации способа по прототипу. По- меа(ают датчик в установку электронно-лучевой сварки ОЗЛЭВ-1, создают в камере вакуум 10 Па. Герметизируют датчик, заваривани  герметизирующее отверстие электронным лучом После герметизации нагревают датчик в стандартной муфельной печи до максимальной рабочей температуры и выдерживают его до полного воспри ти  им этой рабочей температуры. О степени воспри ти  температуры суд т по характеру изменени  величины емкости При полном воспри тии датчиком температуры величина емкости не измен етс . В зависимости от размеров и других конструктивных особенностей врем  воспри ти  температуры составл ет 15-30 мин. При этом происход т следующие процессы В св зи с тем, что закрепление пластины на упругом элементе происходит после предварительного поджати  с заданным усилием и в св зи с предварительным вакуумированием корпуса в момент воздействи  максимальной рабочей температуры создаютс  все предпосылки: сжимающее усилие, вакуум, температура дл  осуществлени  процесса диффузионной сварки в вакууме выводных проводников и контактных площадок электродов. Упругий элемент и пластину выполн ют из сплава 79НХБМЮ. Диэлектрическую пленку выполн ют в виде композиции толщиной 3 мкм. Электроды упругого элемента и пластины выполн ют в виде пленок никел  толщиной 0,2 мкм, полученных термическим испарением. Выводные проводники выполн ют из сплава 75НМ толщиной 40 мкм. Соотношение дл  величины усили , прижимающего пластину к упругому элементу, обосновываетс  следующим образом. Дл  обеспечени  качест- венного контактировани  необходимо, чтобы усилие прижати  выводного проводника к контактной площадке было как можно больше. С другой стороны нежелательно, чтобы это усилие было больше предела уп- ругости диэлектриков или выводных проводников , т.к. в этом случае будет наблюдатьс  изменение усили  прижимающего выводной проводник к контактной площадке с течением времени вследствие по влени  .остаточных деформаций выводных проводников или диэлектриков. Характеристики электродов можно не учитывать вследствие их принципиально меньше толщины , по сравнению с толщиной диэлектри- ка, и в св зи с этим более высокими прочностными характеристиками. Поэтому усилие на один контакт должно быть равно S стпр, где S - площадь части контакта, заключенного между упругим элементом и пластиной, т.к. у контакта и у монолитных пластин фактически деформируютс  учас тки , площадь которых равна площади части выводного проводника, заключенной между упругим элементом и пластиной. Опр - пре- дел пропорциональности материала выводного проводника или диэлектрика при максимальной рабочей температуре датчика , если они близки друг к другу. В случае, если пределы пропорциональности вывод- ных проводников и диэлектриков не равны друг другу, то беретс  значение предела пропорциональности материала, у которого предел пропорциональности имеет наименьшее значение. Дл  площади части кон- такта, заключенного между упругим элементом и пластиной, равной 0,25 мм2, и пределе пропорциональности материала диэлектрика при максимальной рабочей температуре МПа усилие, опреде- ленное в соответствии с за вл емым соотношением равно 75Н. При сравнении за вл емого способа с известным видно, что в за вл емом решении усилие поджати  более, чем на пор док, больше, но зато он позвол ет устранить разогрев датчика до максимальной рабочей температуры при вакуумировании . Отсутствие необходимости разогрева датчика при его вакуумировании позвол ет исключить из технологического процесса нестандартное и весьма сложное оборудование, к которому предъ вл етс  целый р д требований, св занных с необходимостью помещени  этого оборудовани  в вакуумированную камеру установки электронно-лучевой сварки, что существенно повышает технологичность издели .

Claims (1)

1. Таким образом, технико-экономическим преимуществом способа изготовлени  емкостного датчика давлени , по сравнению с известным,  вл етс  повышение технологичности за счет исключени  из технологического процесса нестандартного оборудовани . Другим преимуществом изобретени   вл етс  повышение технологичности за счет возможности совмещени  операции присоединени  выводных проводников с проведением аттестации датчиков , за счет чего сокращаетс  технологические врем  изготовлени  датчика и экономитс  энергоресурсы. Формула изобретени  Способ изготовлени  емкостного датчика давлени , заключающийс  в формировании на диэлектриках упругого элемента и пластины тонкопленочных токопровод щих электродов с контактными площадками и дополнительных изолированных площадок, размещении выводных проводников на контактных площадках между пластиной и упругим элементом, прижатии пластины к упругому элементу, жестком закреплении пластины на упругом элементе, вакуумировании и герметизации датчика, отличающийс  тем, что, с целью повышени  технологичности, прижимают пластину к упругому элементу усилием FHMS 7np, где N - количество выводных проводников, S - площадь части контакта, заключенного между упругим элементом и пластиной, апр - минимальное значение предела пропорциональности дл  материалов выводного проводника и диэлектрика при максимальной рабочей температуре датчика, закрепл ют пластину на упругом элементе, прекращают действие усили , вакуумируют, герметизируют электронно-лучевой сваркой и нагревают датчик до максимальной рабочей температуры.