FI78784C - Tryckgivarkonstruktion och foerfarande foer framstaellning daerav. - Google Patents

Description

78784

Paineanturirakenne ja menetelmä sen valmistamiseksi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen paineanturirakenne.

Keksinnön kohteena on myös menetelmä paineanturirakenteen valmistamiseksi.

US-patenttijulkaisusta 4 597 027 ja US-patenttijulkaisusta 4 609 966 on tunnettu pii- ja lasirakenteinen kapasitiivinen paineanturikonstruktio, jossa piikappale, jonka keskiosa on ohennettu muodostaen kalvon, on liitetty toisen piikappaleen pinnalle valmistettuun lasikerrokseen anodisella bondausme-netelmällä, niin että näiden kahden kappaleen väliin jää matala hermeettisesti suljettu rakomainen tila. Lasin pinnalla raossa on anturin kiinteä kondensaattorilevy, joka on johtavassa yhteydessä toiseen piikappaleeseen. Ohennettu piikalvo toimii toisena, paineen vaikutuksesta liikuvana kondensaattori levynä.

Tunnettuun rakenteeseen liittyy seuraavia ongelmia: 1. Kappaleiden laitosalueilla syntyy lasikerroksen yli hajakapasitanssi, joka tulee mitattavan anturikapa-sitanssin rinnalle.

2. Anodista bondausta suoritettaessa kytketään piikap-paleiden välille satojen volttien jännite. Sama jännite vaikuttaa myös kaikkien kiekolla olevien antu-riaihioiden kondensaattorilevyjen välissä. Koska välin leveys on vain muutama um, on läpilyönnin mahdollisuus suuri. Pinnat on sen vuoksi pidettävä äärimmäisen puhtaina ja sileinä.

3. Anturin kontaktointi voidaan tehdä kätevästi ainoastaan lasin pinnalla. Tilan säästön tai kontaktien suojauksen vuoksi kontaktointi toisinaan haluttaisiin tehdä anturin alapinnalla.

2 78784 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatussa tekniikassa esiintyvät haitat ja saada aikaan aivan uudentyyppinen paineanturirakenne ja menetelmä sen toteuttamiseksi .

Keksintö perustuu siihen, että anturin alustana toimiva piirunko on jaettu galvaanisesti toisistaan erotettuihin osa-alueisiin siten, että kiinteän kondensaattorilevyn kohdalla on tähän galvaanisesti kytketty kontaktialue ja tämän ympärillä eristekerroksella erotettu kiinnitysalue, johon kiin-nitysjännite on anodisessa bondauksessa kytkettävissä.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle paineanturira-kenteelle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 4 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

Keksinnön mukaisella rakenteella vältetään liitosalueiden hajakapasitanssit, koska alustan kontaktialue pystytään muodostamaan pieneksi. Anodisessa bondauksessa puolestaan korkea jännite kondensaattorilevyjen välillä pystytään myös välttämään järjestämällä alustan kiinnitysalue kondensaatto-rialueesta galvaanisesti erilleen. Myös anturin kontaktointi on mahdollista järjestää anturirakenteen toiselle puolelle.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten piirustusten mukaisten sovellutusesimerkkien avulla.

Kuvio la esittää sivuleikkauskuvantona yhtä keksinnön mukaista anturirakennetta.

Kuvio Ib esittää leikkausta A - A kuvion 1 mukaisesta antu-rirakenteesta.

3 78784

Kuvio 2 esittää alakuvantona toista keksinnön mukaista antu-rirakennetta.

Kuvio 3a esittää osittain halkileikattuna yläkuvantona kolmatta keksinnön mukaista anturirakennetta.

Kuvio 3b esittää alakuvantona kuvion 3a mukaista anturirakennetta .

Kuvio 3c esittää leikkausta B - B kuvion 3a mukaisesta antu-rirakenteesta.

Kuvio 4a esittää alakuvantona neljättä keksinnön mukaista anturirakennetta.

Kuvio 4b esittää leikkausta C - C kuvion 4a mukaisesta antu-rirakenteesta.

Kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen anturirakenteen yhtä valmistusvaihetta.

Kuvio 6 esittää toisen keksinnön mukaisen anturirakenteen yhtä valmistusvaihetta.

Kuvioissa la ja Ib on esitetty yksi mahdollinen anturirat-kaisu. Siinä on piitä oleva runkokappale 1, 2 jaettu hylsy-mäisellä lasieristeellä 3 kahteen osaan, nimittäin kiinni-tysosaan 1 ja lieriömäiseen kontaktiosaan 2. Osien 1 ja 2 toisella puolella on lasikerros 4. Kontaktiosa 2 on yhteydessä lasieristeen 4 päällä olevaan kiinteään kondensaatto-rilevyyn 9 piinystyn 10 kautta. Anodinen bondaus on tehty lasikerrokseen 4 niillä alueilla, joilla lasikerros 4 on kiinnitysosan 1 päällä. Anturin kapasitanssi mitataan kon--taktiosan 2 ja piitä olevan runko-osan 5 väliltä. Kiinnitys-osa 1 yhdistetään maapotentiaaliin, jolloin sopivalla mittausmenetelmällä lasikerroksen 4 yli oleva hajakapasitanssi ei vaikuta mittaustulokseen. Valmistusvaiheessa anodisen bondauksen vaatima jännite tuodaan kiinnitysosan 1 ja runko-osan 5 välille, jolloin se ei vaikuta kondensaattorilevyjen 6 ja 9 välissä. Kondensaattorileyjen 6 ja 9 väliin muodostuu hermeettisesti suljettu kammio 25.

4 78784

Osat 1 ja 2 eristävä lasi 3 voi olla kuvion 2 mukaisesti esimerkiksi toisensa leikkaavien tasojen rajoittama tai muun muotoinen. Kuvion 2 mukaisessa ratkaisussa kontaktiosa 2 muodostuu paralleelipipedimäiseksi. Eristysaineen muotoon vaikuttaa pääasiassa valmistusmenetelmä. Piialueen 2 koko voi myös vaihdella.

Kolmatta mahdollista anturirakennetta on kuvattu hieman yksityiskohtaisemmin kuvioissa 3a - 3c. Kuvion 3c mukaisesti kontaktialueena toimiva piialue 2 on pitkien pystysuuntaisten lasikerrosten 3 rajoittama pylväs, joka on yhteydessä kiinteään kondensaattorilevyyn 9. Lasikerrokset rajoittavat myös kahdeksaa muuta piialuetta 1, 16 ja 16'. Piialue 16' on yhdistetty piialueeseen 2 anturin alapinnalle valmistetulla ohuella metallikalvolla 13. Muut piialueet on yhdistetty toisiinsa niinikään metallikalvoilla 12. Sähköiset kontaktit tuodaan anturin yläpinnalle lasikerroksen 4 läpi nystyillä 26. Metallialue 11 maadoitetaan ja anturin kapasitanssi mitataan metallialueiden 17 ja 18 välistä.

Kuvioissa 4a ja 4b on esitetty anturirakenne, jossa sähköiset kontaktialueet tuodaan anturin alapinnalle. Kuvio 4b esittää alaspäin käännettyä leikkausta C - C kuvion 4a mukaisesta anturirakenteesta. Esitetyssä ratkaisussa käytetään kontaktialueen 2 lisäksi toista eristettyä piialuetta 20, joka on lasikerroksen 4 läpi ulottuvan piinystyn 21 välityksellä johtavassa yhteydessä piikappaleeseen 5 ja edelleen toisena kondensaattorilevynä toimivaan piikalvoon 6. Anturin alapuolelle valmistetaan ohuesta metallikalvosta alueet 22, 23 ja 24, joihin voi liittää johtimet juottamalla, hitsaamalla tms. menetelmällä. Alue 22 on yhteydessä piialueeseen 2, alue 23 piialueeseen 20 ja alufe 24 muihin piialueisiin. Anturin kapasitanssi on mitattavissa alueiden 22 ja 23 väliltä alueiden 24 ollessa kytkettynä mittauselektroniikan maapotentiaaliin.

Lasikerroksen 3 paksuus voi olla 10...500 pm, sopivimmin 150 pm. Lasikerroksen 4 paksuus voi olla 1...150 jm, sopivimmin 30 pm.

s 78784

Esimerkeissä kuvattu rakenne voidaan kuvion 5 mukaisesti valmistaa seuraavasti: syövytetään tai muuten työstetään piin pinta, niin että syntyvät nystyt 10, joiden halutaan ulottuvan lasikerroksen 4 läpi; työstetään piihin syvät, kapeat urat 3, jotka lähes erottavat piialueet toisistaan. Alueet jäävät kiinni toisiinsa piikappaleen pohjasta kannaksilla 19. Alueiden ja urien muoto ja koko riippuvat menetelmästä, jolla urat 3 valmistetaan. Sopivia menetelmiä ovat mm. poraaminen putkimaisella terällä, syövyttäminen, lasertyöstö, kipinätyöstö ja sahaaminen. Kolme viimeksi mainittua ovat erityisen käyttökelpoisia. Sahaamalla saadaan helposti kapeita uria, mutta ne pilkkovat kiekon tarpeettoman moniin osiin. Laser-työstössä on oltava tarkka syvyyskontrollin kanssa; levitetään piin päälle lasijauhetta 7 ja sulatetaan, niin että lasi täyttää työstetyt urat; hiotaan lasin pinta esimerkiksi tasolle D niin, että piinystyjen paikat paljastuvat, mutta muualle jää haluttu lasikerros 4; hiotaan kiekon alapuolelta pois piitä esimerkiksi tasolle E niin, että kannas 19 poistuu ja piiosat erkanevat toisistaan; kiillotetaan lasin pinta.

Kuvatusta rakenteesta ja menetelmästä voi helposti keksiä monia variaatioita. Oleellista on, että samasta levymäisestä materiaalista valmistetaan levy, jossa on toisistaan eristettyjä osia. Valmistuksessa on oleellista, että levyn osat lähes irroitetaan toisistaan, sitten sulatetaan lasi ja ir- 6 78784 roitus viedään loppuun. Näin säilytetään alkuperääisen levyn tasomaisuus ja osien sijainnin mittatarkkuus. Voidaan myös ajatella, että alkuperäinen levy kiinnitetään vahvasti toiseen tukilevyyn 27 kuvion 6 mukaisesti, jolloin urat voidaan työstää levyn läpi. Sulatuksen ja lasin hionnan jälkeen tu-kilevy poistetaan.

Valmiissa paineanturirakenteessa toisistaan eristettyjä levyn osia voidaan käyttää läpivientirakenteina hyvin monella tavalla. Tästä kuvioissa 3a - 3c esitetty anturi on eräs esimerkki.

Claims (9)

1. Kapasitiivinen paineanturirakenne, joka käsittää - alustan (1, 2, 4), joka koostuu levymäisestä, sähköä johtavasta piikerroksesta (1, 2) ja tämän päälle sen kanssa kiinteästi yhteenliitetystä, eristävää ainetta, esim. lasia, olevasta levymäisestä välikerroksesta (4), joka on piikerrosta (1, 2) olennaisesti ohuempi, - alustan (1, 2, 4) päälle sovitetun kiinteän konden-saattorilevyn (9), ja - piistä valmistetun, liikkuvan kondensaattorikalvon (6), joka on samaa kappaletta sitä ympäröivän, olennaisesti paksumman runko-osan (5) kanssa ja joka on sovitettu ainakin osittain kohdakkain kiinteän kon-densaattorilevyn (9) kanssa välimatkan päähän tästä niin, että kondensaattorilevyn (9) ja kondensaattorikalvon (6) välille jää hermeettisesti suljettu kammio (25), tunnettu siitä, että - alusta (1, 2, 4) on normaalinsa suunnassa jaettu toisistaan galvaanisesti erotettuihin alueisiin (1, 2), nimittäin kiinteän kondensaattorilevyn (9) kohdalla olevaan, tähän galvaanisesti kytkettyyn ja pinta-alaltaan korkeintaan tämän suuruiseen kontak-tialueeseen (2) ja vähintään yhteen kontaktialueesta (2) eristekerroksella (3) erotettuun kiinnitysaluee-seen (1), johon kiinnitysjännite on anodisessa bon-dauksessa kytkettävissä alustan yhdistämiseksi kondensaattorikalvon runko-osaan (5).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paineanturirakenne, tunnettu siitä, että kontaktialue (2) on sylinteri- 8 78784 mainen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paineanturirakenne, tunnettu siitä, että kontaktialue (2) on paralleeli-pipedimäinen.

4. Menetelmä kapasitiivisen paineanturirakenteen johtavan piialustan jakamiseksi toisistaan galvaanisesti erotettuihin osa-alueisiin (1, 2), tunnettu siitä, että - muodostetaan piialustaan syvyyssuuntaiset, yhtenäiset osa-alueet (1, 2) määrittelevät urat (3), jotka ulottuvat lopullisen alustarakenteen alapinnan (E) alapuolelle, - täytetään urat eristemateriaalilla (7), esimerkiksi lasilla, - saatetaan eristemateriaali (7) esimerkiksi lämmittämällä sellaiseen muotoon, että eristemateriaali (7) kiinnittyy sitä ympäröivään alustamateriaaliin, ja - työstetään alustarakenteen alapinta ennalta määrätylle tasolle (E).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että urat (3) muodostetaan poraamalla putkimaisella terällä.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että urat (3) muodostetaan lasertyöstöilä.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että urat (3) muodostetaan sahaamalla.

7 78784

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen urien (3) muodostamista alustarakenne kiinnitetään erilliseen tukilevyyn (27) (kuvio 6).

9 78784