RU2577915C1 - Method of making multilayer film contact sensor - Google Patents
Method of making multilayer film contact sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2577915C1 RU2577915C1 RU2014137890/28A RU2014137890A RU2577915C1 RU 2577915 C1 RU2577915 C1 RU 2577915C1 RU 2014137890/28 A RU2014137890/28 A RU 2014137890/28A RU 2014137890 A RU2014137890 A RU 2014137890A RU 2577915 C1 RU2577915 C1 RU 2577915C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- film
- thermoplastic polymer
- layers
- thermosetting polymer
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims abstract description 35
- 239000004634 thermosetting polymer Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 26
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 11
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 10
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 6
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 6
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229920001967 Metal rubber Polymers 0.000 description 2
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технологии изготовления многослойных пленочных контактных датчиков порогового давления, и может быть использовано при изготовлении пленочных контактных датчиков, закрепляемых на поверхности измеряемых объектов.The invention relates to the field of instrumentation, and in particular to the manufacturing technology of multilayer film contact sensors of threshold pressure, and can be used in the manufacture of film contact sensors fixed on the surface of the measured objects.
Известен способ изготовления контактного датчика, включающий выполнение по меньшей мере двух слоев, каждый из которых содержит первый слой, выполненный из гибкого диэлектрического материала, чувствительного к давлению, на котором формируют второй слой токопроводящего элемента заданного контура, последующую сборку элемента датчика с получением пакета из чередующихся первого и второго слоев, формирование двух диэлектрических слоев в качестве стенок корпуса датчика, ламинированных только с одной стороны, прилегающей к пакету, с использованием двух вспомогательных упругих элементов, по крайней мере один из которых выполнен из из металлорезины (патент RU №2166740, МПК G01L 7/08 от 10.05.2001 г.).A known method of manufacturing a contact sensor, including the implementation of at least two layers, each of which contains a first layer made of flexible dielectric material, pressure-sensitive, on which a second layer of a conductive element of a given circuit is formed, the subsequent assembly of the sensor element with obtaining a packet of alternating the first and second layers, the formation of two dielectric layers as the walls of the sensor housing, laminated on only one side adjacent to the package, using two two auxiliary elastic elements, at least one of which is made of metal rubber (patent RU No. 2166740, IPC G01L 7/08 of 05/10/2001).
Недостатком технического решения является невысокая стойкость датчика к ударным и вибрационным воздействиям при его эксплуатации в связи с тем, что датчик со стороны установки на измеряемый объект имеет рифленую поверхность за счет применения для обжатия сборки слоя из металлорезины, и, следовательно, прочность связи датчика с измеряемой поверхностью не является высокой.The disadvantage of the technical solution is the low resistance of the sensor to shock and vibration during its operation due to the fact that the sensor on the installation side of the measured object has a corrugated surface due to the use of a layer of metal rubber for crimping the assembly, and, therefore, the bond strength of the sensor with the measured surface is not high.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является способ изготовления многослойного контактного датчика в виде слоистой пленки (патент RU №2411473, MПK G01L 7/08 от 10.02.2011 г.), включающий выполнение, по крайней мере, двух слоев, один из которых изготовлен из гибкого диэлектрического материала, чувствительного к давлению и представляющего собой термореактивный полимер, ламинированный с двух сторон термопластичным полимером, на котором формируют второй слой из токопроводящего элемента, последующую сборку элемента датчика с получением пакета из чередующихся диэлектрических и токопроводящих слоев, соединение элементов в пакет в условиях термокомпрессионной сварки с предварительным помещением пакета между двумя диэлектрическими слоями из термореактивного полимера - полиимидной пленки, проложенной со стороны пакета термопластичным полимером - полиэтиленом.The closest analogue to the claimed technical solution is a method of manufacturing a multilayer contact sensor in the form of a layered film (patent RU No. 2411473, MPK G01L 7/08 of 02/10/2011), comprising the implementation of at least two layers, one of which is made from a flexible dielectric material that is sensitive to pressure and is a thermosetting polymer laminated on both sides with a thermoplastic polymer on which a second layer of a conductive element is formed, followed by assembly of the sensor element with the floor the study of a package of alternating dielectric and conductive layers, the connection of elements in a package under thermocompression welding with the preliminary placement of the package between two dielectric layers of a thermosetting polymer - a polyimide film, laid on the side of the package with a thermoplastic polymer - polyethylene.
Недостатком прототипа является невозможность обжатия токопроводящего рисунка, ламинированного термореактивной пленкой с одной стороны, и обеспечение гладкой поверхности обратной стороны датчика, а также смещение токопроводящего рисунка на разных слоях датчика относительно друг друга.The disadvantage of the prototype is the impossibility of crimping the conductive pattern laminated with a thermosetting film on one side, and ensuring a smooth surface on the back of the sensor, as well as the offset of the conductive pattern on different layers of the sensor relative to each other.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание такого устройства, которое бы обеспечило обжатие токопроводящего рисунка, ламинированного термореактивным полимером в процессе термокомпрессионной сварки с одной стороны, формирование гладкой поверхности с другой стороны, а также позволило бы избежать таких нежелательных эффектов, как скручивание, коробление и смещение токопроводящего рисунка на разных слоях датчика относительно друг друга.The problem to which the claimed technical solution is directed is to create such a device that would provide compression of the conductive pattern laminated with a thermosetting polymer during thermocompression welding on the one hand, the formation of a smooth surface on the other hand, and would also avoid undesirable effects such as twisting, warping and shifting the conductive pattern on different layers of the sensor relative to each other.
Решение поставленной задачи заключается в том, что способ изготовления многослойного контактного датчика, включающий выполнение, по крайней мере, двух слоев, один из которых изготовлен из гибкого диэлектрического материала, чувствительного к давлению и представляющего собой термореактивный полимер, ламинированный с двух сторон термопластичным полимером, на котором формируют второй слой из токопроводящего элемента методом фотохимического травления с использованием комплекта фотошаблонов, последующую сборку элемента датчика с получением пакета из чередующихся диэлектрических и токопроводящих слоев, соединение элементов в пакет в условиях термокомпрессионной сварки с предварительным помещением пакета между двумя диэлектрическими слоями из термореактивного полимера, используемыми в качестве стенок корпуса, ламинированными термопластичным полимером только со стороны, прилегающей к пакету, при этом для обжатия сборки используют два вспомогательных упругих элемента, которые после снятия давления удаляют и окончательно формируют контур датчика, соответствующий конфигурации измеряемого объекта, причем в качестве одного из вспомогательных упругих элементов используют металлическую сетку, проложенную с двух сторон пленкой из термореактивного полимера, причем со стороны, обратной пакету, перед пленкой из термореактивного полимера располагают пленку из термопластичного полимера, кроме того, для изоляции контактов на токопроводящих слоях разных уровней датчика используют термопластичный полимер, который прокладывается между термореактивными пленками, ламинированными термопластичным полимером, перед термокомпрессионной сваркой и удаляется перед окончательным формированием контура датчика.The solution to this problem lies in the fact that the method of manufacturing a multilayer contact sensor, comprising performing at least two layers, one of which is made of a flexible dielectric material that is pressure sensitive and is a thermosetting polymer laminated on both sides with a thermoplastic polymer, which form the second layer of the conductive element by photochemical etching using a set of photomasks, the subsequent assembly of the sensor element with the package of alternating dielectric and conductive layers, the connection of elements in a package under conditions of thermocompression welding with the preliminary placement of the package between two dielectric layers of thermosetting polymer used as the walls of the housing, laminated with a thermoplastic polymer only from the side adjacent to the package, while for compression the assemblies use two auxiliary elastic elements, which, after relieving the pressure, remove and finally form the sensor circuit corresponding to the configuration of the measured object, moreover, as one of the auxiliary elastic elements, a metal mesh is used, laid on both sides with a film of a thermosetting polymer, and on the side opposite the package, a film of a thermoplastic polymer is placed in front of the film of a thermosetting polymer, in addition, to isolate the contacts on conductive layers of different levels of the sensor use a thermoplastic polymer that is laid between thermoset films laminated with thermoplastic polymer m, before thermocompression welding and is removed before the final formation of the sensor circuit.
Кроме того, металлическая сетка имеет размеры ячеек 0,2-0,4 мм, а толщину нити - 0,1-0,2 мм.In addition, the metal mesh has a mesh size of 0.2-0.4 mm and a thread thickness of 0.1-0.2 mm.
Кроме того, в качестве термореактивного полимера, окружающего металлическую сетку, используется термостатированный полиимид.In addition, thermostated polyimide is used as the thermosetting polymer surrounding the metal mesh.
Кроме того, в качестве термопластичного полимера, расположенного перед пленкой из термореактивного полимера, используется полиэтилен.In addition, polyethylene is used as the thermoplastic polymer located in front of the thermosetting polymer film.
Кроме того, количество слоев термореактивного полимера, окружающего металлическую сетку со стороны пакета, находится в пределах от 1 до N, где N - целые числа.In addition, the number of layers of the thermosetting polymer surrounding the metal mesh on the side of the bag is in the range from 1 to N, where N is an integer.
Кроме того, все пленки из термореактивного полимера, используемые при изготовлении датчика, подвергают термостатированию при 150°С в течение 30 мин.In addition, all films of thermosetting polymer used in the manufacture of the sensor are subjected to temperature control at 150 ° C for 30 minutes
Кроме того, в качестве термопластичного полимера, изолирующего контакты токопроводящих слоев разных уровней датчика перед термокомпрессионной сваркой, используется фторопласт.In addition, fluoroplastic is used as a thermoplastic polymer that insulates the contacts of the conductive layers of different levels of the sensor before thermocompression welding.
Кроме того, в качестве термореактивного полимера, ламинированного термопластичным полимером, используется полиимид.In addition, a polyimide is used as a thermosetting polymer laminated with a thermoplastic polymer.
В процессе изготовления многослойного пленочного контактного датчика два токопроводящих слоя 1 через термореактивную пленку 2 из полиимида, ламинированную с двух сторон термопластичной пленкой из фторопласта, подвергают термокомпрессионной сварке, которую проводят в вакуумном прессе (не показано) под действием температуры и давления (фиг. 1). После этого, на токопроводящих слоях формируют рисунок элементов датчика методом фотохимического травления с использованием комплекта фотошаблонов. После получения рисунка заготовку повторно подвергают термокомпрессионной сварке между термореактивными пленками 3 из полиимида, ламинированными термопластичной пленкой из фторопласта только со стороны, прилегающей к заготовке датчика, также в вакуумном прессе под действием температуры и давления. После термокомпрессионной сварки датчик обрезают по необходимым размерам при помощи лазерной установки.In the process of manufacturing a multilayer film contact sensor, two
В отличие от прототипа, в процессе повторной термокомпрессионной сварки используется устройство прессовых подушек для обжатия токопроводящих слоев пленочных контактных датчиков, включающее в себя:Unlike the prototype, in the process of repeated thermocompression welding, a press pad device is used to compress the conductive layers of film contact sensors, including:
- термопластичную пленку 4 из полиэтилена, которая служит средой для передачи давления и в процессе термокомпрессионной сварки пленочного датчика переходит в термопластичное состояние, что способствует обжатию токопроводящего рисунка;-
- металлическую сетку 5 с размером ячеек сетки - 0,2-0,4 мм и толщиной нити - 0,1-0,2 мм, которая обеспечивает равномерное распределение давления по поверхности датчика и препятствует растяжению диэлектрического слоя из термореактивной пленки 2, что позволяет избежать скручивания готового датчика, кроме того, металлическая сетка 5 препятствует смещению токопроводящего рисунка на разных слоях относительно друг друга;- a
- термореактивную пленку 6 из полиимида, проложенную с двух сторон металлической сетки 5, которая выдерживает высокие температуры термокомпрессионной сварки и препятствует вытеканию и прилипанию термопластичной пленки 6 из полиэтилена, находящейся в процессе сварки в расплавленном состоянии.-
Размеры ячеек сетки выбраны экспериментально, как максимально обеспечивающие решение поставленной задачи, а в качестве материала сетки выбрана нержавеющая сталь, как материал, не изменяющий свои физические свойства при термокомпрессионной сваркеThe dimensions of the mesh cells were chosen experimentally, as maximally ensuring the solution of the problem, and stainless steel was chosen as the mesh material, as the material that does not change its physical properties during thermocompression welding
Полиэтиленовая пленка выбрана в качестве материала, передающего давление на проводящие слои пленочных датчиков, из-за своей низкой температуры размягчения (80-120°С), что обеспечивает в условиях термокомпрессии равномерное распределение давления по всей поверхности пленочных датчиков.The polyethylene film is selected as the material that transfers pressure to the conductive layers of the film sensors, due to its low softening temperature (80-120 ° C), which ensures uniform pressure distribution over the entire surface of the film sensors under thermal compression conditions.
Термостатированный полиимид выбран в качестве материала, окружающего металлическую сетку, так как обработанный при температуре 150°С в течение 30 минут полиимид обладает низкой усадкой.Thermostated polyimide is selected as the material surrounding the metal mesh, since the polyimide treated at a temperature of 150 ° C for 30 minutes has low shrinkage.
Также экспериментально установлено, что количество слоев пленки 8 из термореактивного полимера - полиимида, окружающей металлическую сетку 7 со стороны пакета пленочных датчиков, зависит от размеров ячейки сетки, так для сетки с размером ячейки - 0,2 мм оптимальным является один слой пленки, а для сетки с размером ячейки - 0,4 мм оптимальными являются три слоя пленки; при увеличении количества слоев пленки эффект обжатия сеткой 7 токопроводящих слоев 1 снижается, а при уменьшении количества слоев пленки возможно появление вмятин от сетки 7 на токопроводящих слоях 1, что недопустимо конструкторской документацией на пленочные датчики.It was also experimentally established that the number of layers of a film 8 of a thermosetting polymer - polyimide surrounding the metal grid 7 on the side of the film sensor pack depends on the size of the mesh cell, so for a mesh with a cell size of 0.2 mm, one film layer is optimal, and for mesh with a mesh size of 0.4 mm, three layers of film are optimal; with an increase in the number of film layers, the effect of compression of the
При данном способе изготовления устройство прессовых подушек используется только со стороны, на которой токопроводящий рисунок датчика, ламинированный термореактивным полимером, должен быть обжат, при этом вторая сторона датчика, также ламинированная термореактивным полимером, формируется в виде гладкой поверхности, результатом использования устройства прессовых подушек является отсутствие скручивания при окончательном формировании контура датчика.With this manufacturing method, the device of the press pillows is used only on the side on which the conductive pattern of the sensor laminated with a thermosetting polymer must be crimped, while the second side of the sensor, also laminated with a thermosetting polymer, is formed as a smooth surface, the result of using the device of press pillows is the absence twisting during the final formation of the sensor circuit.
Металлическая сетка при этом может быть использована многократно, так как не утрачивает свои первоначальные свойства.The metal mesh can be used repeatedly, as it does not lose its original properties.
Таким образом, техническим результатом предлагаемого способа изготовления многослойного пленочного контактного датчика с использованием устройства прессовых подушек, содержащего металлическую сетку, является обжатие токопроводящего рисунка, ламинированного термореактивным полимером, в процессе термокомпрессионной сварки с одной стороны и обеспечение гладкой поверхности с другой, что позволяет избежать таких нежелательных эффектов, как скручивание, коробление и смещение токопроводящего рисунка на разных слоях датчика относительно друг друга.Thus, the technical result of the proposed method for manufacturing a multilayer film contact sensor using a press pad device containing a metal mesh is the compression of a conductive pattern laminated with a thermosetting polymer during thermocompression welding on the one hand and providing a smooth surface on the other, which avoids such undesirable effects like twisting, warping, and shifting the conductive pattern on different layers of the sensor but each other.
Предлагаемый способ изготовления многослойного контактного пленочного датчика внедрен в серийном производстве.The proposed method of manufacturing a multilayer contact film sensor is introduced in mass production.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014137890/28A RU2577915C1 (en) | 2014-09-18 | 2014-09-18 | Method of making multilayer film contact sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014137890/28A RU2577915C1 (en) | 2014-09-18 | 2014-09-18 | Method of making multilayer film contact sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2577915C1 true RU2577915C1 (en) | 2016-03-20 |
Family
ID=55648076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014137890/28A RU2577915C1 (en) | 2014-09-18 | 2014-09-18 | Method of making multilayer film contact sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2577915C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109553061A (en) * | 2018-11-09 | 2019-04-02 | 西北工业大学 | Novel " sandwich " the structural flexibility hotting mask microsensor of one kind and production method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2166740C2 (en) * | 1998-12-17 | 2001-05-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Process of manufacture of contact transducer in the form of stratified film |
| RU2411473C1 (en) * | 2009-06-22 | 2011-02-10 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Уральский электромеханический завод" | Method of making multilayer contact sensor in form of laminated film |
| RU2489693C1 (en) * | 2012-02-27 | 2013-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Manufacturing method of thin-film pressure sensor |
| US8646335B2 (en) * | 2004-11-17 | 2014-02-11 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Contact stress sensor |
-
2014
- 2014-09-18 RU RU2014137890/28A patent/RU2577915C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2166740C2 (en) * | 1998-12-17 | 2001-05-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Process of manufacture of contact transducer in the form of stratified film |
| US8646335B2 (en) * | 2004-11-17 | 2014-02-11 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Contact stress sensor |
| RU2411473C1 (en) * | 2009-06-22 | 2011-02-10 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Уральский электромеханический завод" | Method of making multilayer contact sensor in form of laminated film |
| RU2489693C1 (en) * | 2012-02-27 | 2013-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Manufacturing method of thin-film pressure sensor |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109553061A (en) * | 2018-11-09 | 2019-04-02 | 西北工业大学 | Novel " sandwich " the structural flexibility hotting mask microsensor of one kind and production method |
| CN109553061B (en) * | 2018-11-09 | 2020-10-27 | 西北工业大学 | Novel sandwich-structured flexible hot film micro-sensor and manufacturing method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10228231B2 (en) | Laminated devices of elastic material suitable for dielectric elastomer sensing | |
| US8723320B2 (en) | Power module and manufacturing method thereof | |
| KR101337275B1 (en) | Multilayer ceramic capacitor | |
| CN105264702B (en) | Manufacturing method for reinforced electrolyte membrane and manufacturing equipment for manufacturing reinforced electrolyte membrane | |
| JP2013529884A5 (en) | ||
| JP2016012716A5 (en) | Method for manufacturing thermoelectric conversion element sheet, method for manufacturing thermoelectric conversion device | |
| JP2012093332A5 (en) | Method for manufacturing grid for radiographic imaging | |
| US9967973B2 (en) | Electrode arrangement with 3D structure and fabrication method thereof | |
| TWI595719B (en) | Electrical connection device having porous insulating sheet with through hole and method for manufacturing the same | |
| JP2010287874A5 (en) | ||
| KR101628483B1 (en) | Manufacture method of MEA | |
| TWI570414B (en) | Method of manufacturing inspection sheet and inspection sheet | |
| WO2010094511A3 (en) | Component arrangement and method for production thereof | |
| JP2018092924A5 (en) | ||
| RU2577915C1 (en) | Method of making multilayer film contact sensor | |
| KR101462968B1 (en) | Semiconductor test socket | |
| TWI570825B (en) | Semiconductor test pad using adhesive and stacked thin sheets of metal and manufacturing method thereof | |
| JP2017517837A5 (en) | ||
| KR20200077165A (en) | Test socket | |
| GB2532698A (en) | Fuel cells, electrodes, and method of manufacture | |
| RU145760U1 (en) | DEVICE FOR COMPRESSING CURRENT LAYERS OF CONTACT FILM SENSORS | |
| RU98122985A (en) | METHOD FOR PRODUCING A CONTACT SENSOR AS A LAYERED FILM | |
| RU2411473C1 (en) | Method of making multilayer contact sensor in form of laminated film | |
| GB2451356A (en) | A method for fabricating a sheet-shaped electrode and a sheet-shaped electrode for an electrostatic coalescing device | |
| CN106413293B (en) | Method for using adhesive sheet |