RU2118871C1 - Чувствительный элемент матричного тактильного датчика - Google Patents
Чувствительный элемент матричного тактильного датчика Download PDFInfo
- Publication number
- RU2118871C1 RU2118871C1 RU96117020A RU96117020A RU2118871C1 RU 2118871 C1 RU2118871 C1 RU 2118871C1 RU 96117020 A RU96117020 A RU 96117020A RU 96117020 A RU96117020 A RU 96117020A RU 2118871 C1 RU2118871 C1 RU 2118871C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- matrix
- base
- film
- polymer film
- sensing element
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
Использование: в измерительной технике. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности за счет увеличения сцепления между пленкой с поверхностью матрицы сенсоров. Сущность: чувствительный элемент (ЧЭ) содержит основание, матрицу сенсоров давления, которая размещена на основании, и полимерную пленку поверх матрицы. Полимерная пленка закреплена по периметру матрицы на основании, и объем, образуемый полимерной пленкой и основанием, заполнен газовой средой с пониженной концентрацией газов. При условии работы ЧЭ в нормальных условиях оптимальная концентрация газов находится в диапазоне от 2,5•1015 м-3 до 2,5•1025 м-3. 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к матричным тактильным датчикам (МТД), и может использоваться как в интегральных МТД, так и в МТД, изготовленных на основе гибридной технологии.
Известна конструкция чувствительного элемента (ЧЭ) для МТД [1], содержащая в качестве основы интегральную схему с матрицей алюминиевых электродов, слой натурального каучука поверх матрицы, слой проводящей резины поверх слоя натурального каучука и защитный слой поверх слоя проводящей резины. Действие ЧЭ заключается в изменении толщины слоя каучука под нагрузкой, которое приводит к изменению емкости между слоем проводящей резины и алюминиевыми электродами. Недостатками такой конструкции ЧЭ являются низкое пространственное разрешение из-за большой площади электродов и корреляция сигналов в ячейках из-за общего чувствительного слоя.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является конструкция ЧЭ для МТД [2], содержащая основание с нанесенными металлическими шинами, матрицу сенсоров давления в виде балок из монокристаллического кремния, размещенную на основании, и тонкую (<25 мкм) полимерную пленку поверх матрицы чувствительных элементов, закрепленную по периметру матрицы. Пленка имеет слой нанесенного алюминия (500 А) для экранирования передающих сигнал проводящих монокристаллических шин. Такая конструкция ЧЭ имеет высокое пространственное разрешение и в ней отсутствует корреляция сигналов ячеек, однако она обладает низкой надежностью, так как из-за недостаточного сцепления между пленкой и матрицей сенсоров давления при нагрузках с большой величиной тангенциальной составляющей может происходить смещение пленки по поверхности матрицы, приводящее к повреждению сенсоров давления.
Задачей данного изобретения является повышение надежности ЧЭ за счет увеличения сцепления полимерной пленки с поверхностью матрицы сенсоров давления.
Сущность изобретения заключается в следующем. ЧЭ содержит основание, матрицу сенсоров давления, которая размещена на основании, и полимерную пленку поверх матрицы. Полимерная пленка закреплена по периметру матрицы на основании, и объем, образуемый полимерной пленкой и основанием, заполнен газовой средой с пониженной концентрацией газов.
При условии работы ЧЭ в нормальных условиях оптимальная концентрация газов находится в диапазоне от 2,5•1015 м-3 до 2,5•1025 м-3. Конструкция ЧЭ показана на фиг. 1. Цифрами на фиг. 1 обозначены: основание ЧЭ 1, матрица сенсоров давления 2, полимерная пленка 3, место крепления пленки 4.
На фиг. 2 (а, б) показаны основные этапы первого способа формирования ЧЭ с полимерной пленкой для интегрального МТД. После изготовления кристалла МТД полимерную пленку 3 накладывают до разделения пластины на кристаллы на всю пластину 5, в пленке делают сквозной разрез 6, не выходящий за пределы центрального реперного модуля пластины 7, на разрез помещают круговой груз 8, создающий небольшое давление, затем пленку герметично прижимают зажимом 9 по краю пластины, пластину помещают в барокамеру с требуемой величиной давления, выносят из нее, термокомпрессионным способом с помощью рамки 10 с нагревательной спиралью 11 пленку приваривают к каждому кристаллу в специально отведенной для этого замкнутой области, затем по внешнему периметру этой области на каждом кристалле в пленке механическим способом или с использованием лазера производят сквозной разрез 12 пленки и неиспользуемую часть пленки удаляют со всей пластины, после чего пластину разделяют на кристаллы.
Второй способ отличается тем, что полимерную пленку 3 накладывают до разделения пластины на кристаллы на всю пластину 5, пластину помещают в барокамеру, производят откачку барокамеры до требуемого давления, в барокамере термокомпрессионным способом с помощью рамки 10 с нагревательной спиралью 11 пленку приваривают к каждому кристаллу в специально отведенной для этого замкнутой области, затем по внешнему периметру области приваривания на каждом кристалле в пленке механическим способом или с использованием лазера производят сквозной разрез 12 пленки и неиспользуемую часть пленки удаляют со всей пластины, после чего пластину разделяют на кристаллы.
На полимерную пленку могут быть нанесены металлические и другие слои, существенно не меняющие ее толщину и гибкость. Давление, оказываемое полимерной пленкой на матрицу сенсоров давления, компенсируется изменением конструкции сенсора или аппаратным путем.
В предлагаемой конструкции ЧЭ увеличено сцепление между полимерной пленкой и матрицей сенсоров давления. Это обусловлено разностью концентраций газов, т. е. давлений, вне пленки и в пространстве под ней, за счет которой происходит прижатие пленки к поверхности матрицы. Увеличение сцепления между пленкой и поверхностью матрицы приводит к повышению устойчивости пленки к сдвигу при тангенциальных нагрузках на ЧЭ. Сила сдвига Fс, действующая на полимерную пленку с одинаковым давлением в объеме, образуемом пленкой и основанием, и вне его при воздействии нагрузки с нормальной составляющей Fн и тангенциальной составляющей Fт, равна
Fс = Fн•k-Fт,
где
k - коэффициент трения между пленкой и поверхностью матрицы.
Fс = Fн•k-Fт,
где
k - коэффициент трения между пленкой и поверхностью матрицы.
В случае превышения внешнего давления P над внутренним давлением p сила сдвига равна
Fс = (Fн+S•(P-p))•k-Fт,
где
S - площадь, на которой действует сила.
Fс = (Fн+S•(P-p))•k-Fт,
где
S - площадь, на которой действует сила.
Таким образом, увеличивается величина Fт, при которой Fс становится равной нулю и начинается движение полимерной пленки по поверхности матрицы, что приводит к повышению надежности ЧЭ.
Источники, использованные при составлении заявки:
1. R.Woffenbuttel and P.Regtien, Integrated tactile imager with an intrinsic contour detection option, Sensors and Actuators, V.16 (1989) pp. 141-153.
1. R.Woffenbuttel and P.Regtien, Integrated tactile imager with an intrinsic contour detection option, Sensors and Actuators, V.16 (1989) pp. 141-153.
2. K. Suzuki, K.Najafi, and K.D.Wise, A 1024-element high- performance silicon tactile imager, IEEE Transaction on Electron Devices, V. 17 (1990), pp. 1852-1859.
Claims (1)
- Чувствительный элемент матричного тактильного датчика, содержащий основание, матрицу сенсоров давления, размещенную на основании, полимерную пленку поверх матрицы, закрепленную по периметру матрицы на основании, объем, образуемый полимерной пленкой и основанием, заполненный газовой средой, отличающийся тем, что при работе в нормальных условиях концентрация газов в объеме, образуемом полимерной пленкой и основанием, находится в диапазоне от 2,5 • 1015 до 2,5 • 1025 м-3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96117020A RU2118871C1 (ru) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | Чувствительный элемент матричного тактильного датчика |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96117020A RU2118871C1 (ru) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | Чувствительный элемент матричного тактильного датчика |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2118871C1 true RU2118871C1 (ru) | 1998-09-10 |
RU96117020A RU96117020A (ru) | 1998-11-20 |
Family
ID=20184739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96117020A RU2118871C1 (ru) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | Чувствительный элемент матричного тактильного датчика |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2118871C1 (ru) |
-
1996
- 1996-08-21 RU RU96117020A patent/RU2118871C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. R. Woffenbuttel and P. Regtien, Integrated tactile Cmager with an intrinsic contour detection option, Sensors and Actuators, V. 16 (1989), pp. 141 - 153. 2. K. Suruki, K. Najafi. and K.D. Wise, A 1024-element high-performance Silicon tactile image, IEEE Transaction on Electron Devices, v. 17, (1990) pp. 1852 - 1859. 3. * |
A1, 1977. 5. Ваганов В.И. Интегральные тензопреобразователи. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 111. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5447076A (en) | Capacitive force sensor | |
US4314226A (en) | Pressure sensor | |
US7150195B2 (en) | Sealed capacitive sensor for physical measurements | |
JPS61500633A (ja) | 圧力変換器 | |
US7183620B2 (en) | Moisture resistant differential pressure sensors | |
KR20030086228A (ko) | 압력 센서 | |
CN85108071A (zh) | 采用脆性薄膜的压力检测单元 | |
CN1131460A (zh) | 悬浮隔膜式压力传感器 | |
US4531267A (en) | Method for forming a pressure sensor | |
JPH0823564B2 (ja) | 微細機構を有する加速度計およびその製造方法 | |
EP0557219B1 (fr) | Micro-capteur capacitif à capacité parasite réduite et procédé de fabrication | |
EP0667532B1 (en) | Thin film sensor element and method of manufacturing the same | |
CN1035892A (zh) | 热电式红外探测仪及其制造方法 | |
EP0557216B1 (fr) | Micro-capteur de pression | |
RU2118871C1 (ru) | Чувствительный элемент матричного тактильного датчика | |
KR20010074906A (ko) | 마이크로 기계 부품 및 그의 제조 방법 | |
JP3382030B2 (ja) | フルモールド実装型加速度センサ | |
EP0783676B1 (fr) | Micro-capteur capacitif a faible capacite parasite | |
JPH11281509A (ja) | 半導体圧力センサ及びその製造方法 | |
JPH08261832A (ja) | 赤外線センサ及びその製造方法 | |
RU2251087C2 (ru) | Емкостной датчик давления | |
RU210879U1 (ru) | Высокотемпературный преобразователь давления с повышенной прочностью | |
JPH03229470A (ja) | 半導体圧力センサ | |
JP3371829B2 (ja) | 半導体圧力センサ | |
RU2055334C1 (ru) | Емкостный датчик давления и способ его сборки |