專利名稱：用于機(jī)電傳感器的防潮保護(hù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)變片，該應(yīng)變片(strain gauge)具有設(shè)置在載體基底上的應(yīng)變敏感的電阻器軌道(track)以及用于接觸電阻器軌道的連接器電極，其中該應(yīng)變片設(shè)置有由無(wú)機(jī)物材料組成的保護(hù)覆蓋物。本發(fā)明也涉及設(shè)置成一排或在一個(gè)區(qū)域上的多個(gè)應(yīng)變片的陣列，其中所述多個(gè)應(yīng)變片具有設(shè)置在載體基底上的應(yīng)變敏感的電阻器軌道以及覆蓋電阻器軌道和載體基底至少一部分的無(wú)機(jī)物材料覆蓋物。本發(fā)明還涉及一種測(cè)力裝置，該測(cè)力裝置具有一形變體以及具有設(shè)置在該形變體上的至少一個(gè)應(yīng)變片，以及本發(fā)明也涉及一種在應(yīng)變片或者應(yīng)變片之單排陣列或二維陣列上、或者在裝備有應(yīng)變片的測(cè)力裝置上形成保護(hù)覆蓋物的方法。
背景技術(shù)：
應(yīng)變片具有設(shè)置在載體基底上的金屬電阻器軌道，其優(yōu)選地借助于已知的化學(xué)蝕刻方法做成彎曲(meandering)結(jié)構(gòu)形狀。用于接觸該電阻器軌道的連接器電極也設(shè)置在載體基底上。連接器電極通常與電阻器軌道一起在一個(gè)工藝操作中制成，以及因此它們?cè)诖蟛糠智闆r中由相同的材料組成。電絕緣材料用作應(yīng)變片的載體基底。取決于應(yīng)用場(chǎng)合，人們發(fā)現(xiàn)了由玻璃、陶瓷材料、在許多情況中聚合物、玻璃纖維加固聚合物、或者復(fù)合材料做成的載體基底。應(yīng)變片是測(cè)量元件，其中機(jī)械形變引起電阻的變化，并且因此應(yīng)變片被用來(lái)測(cè)量產(chǎn)生形變的力。
在稱量技術(shù)領(lǐng)域中，舉例來(lái)說(shuō)，作用在形變體上的力引起形變，該形變借助于應(yīng)變片被轉(zhuǎn)換成一個(gè)電信號(hào)。在根據(jù)此原理工作的測(cè)力裝置中，負(fù)載產(chǎn)生的力作用于負(fù)載接收裝置上或者(例如在稱量應(yīng)用中)作用于連接到負(fù)載接收裝置的稱量盤上，該力使得垂直可移動(dòng)的負(fù)載接收部分相對(duì)于形變體之空間規(guī)則部分產(chǎn)生一個(gè)位移。在優(yōu)選實(shí)施例中，測(cè)力裝置中使用的形變體具有由位于平行四邊形四個(gè)角處的薄材料部分形成的四個(gè)彈性彎曲區(qū)域，使得負(fù)載接收部分被設(shè)置作為平行四邊形的一個(gè)垂直可移動(dòng)的腿，其與優(yōu)選地規(guī)則到外殼的規(guī)則的、類似的垂直四邊形的腿相對(duì)。借助于安裝在彎曲區(qū)域其中之一上的至少一個(gè)應(yīng)變片，大部分情況中，借助于電絕緣粘合層，來(lái)測(cè)量發(fā)生在薄彎曲區(qū)域之變形的大小，作為電阻變化。
由于它們的彈性特性，對(duì)于在稱量技術(shù)領(lǐng)域中所使用的應(yīng)變片，聚合物基底材料是優(yōu)選的選擇，尤其是聚酰亞胺，還有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺以及酮。聚合物載體基底具有低硬度的優(yōu)勢(shì)，使得它們的形狀可以很容易地與形變體一致。這尤其減小了粘合層中的機(jī)械應(yīng)力。利用聚合物基底，通常很少發(fā)現(xiàn)當(dāng)硬質(zhì)基底粘合到形變體時(shí)發(fā)生的滯后效應(yīng)(hysteresis effect)或粘合層的破壞。此外，帶有彎曲圖樣電阻器軌道的應(yīng)變片的聚合物基底通過(guò)已知的方法提供了補(bǔ)償負(fù)載信號(hào)之漂移的可能性，該已知方法是以合理選擇的形狀，設(shè)計(jì)電阻器軌道的曲折回路(return loop)。此外，帶有聚合物載體基底的應(yīng)變片易于處理，并且可以更有效的成本進(jìn)行生產(chǎn)。
然而，聚合物具有的缺點(diǎn)在于對(duì)水以及對(duì)溶劑具有相對(duì)高的吸收能力，從而包圍負(fù)載裝置的周圍空氣的濕度，以及尤其是相對(duì)濕度的變化對(duì)測(cè)量結(jié)果有持久影響。例如靈敏度、零點(diǎn)的穩(wěn)定性以及蠕變特性(即所謂的負(fù)載偏移)是在基于應(yīng)變片傳感器原理的側(cè)力裝置中被與水和溶劑相關(guān)的潮濕所影響的參量。在10℃到40℃之間的常用溫度范圍內(nèi)，在其中包圍測(cè)力裝置的周圍空氣的濕度從大約30％r.H.逐漸增加到85％r.H.的測(cè)量中，發(fā)現(xiàn)該環(huán)境參量的變化引起稱量結(jié)果發(fā)生滿量程(滿負(fù)載信號(hào))數(shù)十或數(shù)百ppm(百萬(wàn)分比)數(shù)量級(jí)的變化。
以物理術(shù)語(yǔ)，理解和解釋稱量結(jié)果之變化的某些原因。第一，未受保護(hù)應(yīng)變片的基底材料吸收潮濕，并且因此膨脹，由此增加了從電阻器軌道到彎曲區(qū)域的距離，并且小量地改變了由電阻器上的彎曲區(qū)域引起的形變。作為第二因素，吸收的潮濕改變了基底材料的彈性特性，并且由此改變了電阻器軌道的形變參量。作為第三要素，基底材料中增加數(shù)量的潮濕可以引起在彎曲形狀電阻器軌道的相鄰部分之間或者甚至電阻器軌道與金屬形變體之間的泄漏電流。雖然正如上述測(cè)量所顯示的，這些影響與滿量程信號(hào)相比很小，但是它們對(duì)測(cè)力裝置的測(cè)量信號(hào)的影響仍然很大，其中它們對(duì)測(cè)力裝置的測(cè)量信號(hào)的影響必須滿足最高準(zhǔn)確性的要求。因此，為了獲得不受周圍環(huán)境條件很大影響的測(cè)量信號(hào)，特別是為了獲取不受作用于基底材料和/或電阻器軌道上的潮濕所影響的測(cè)量信號(hào)，需要有保護(hù)裝置和/或保護(hù)措施。
已知的現(xiàn)有技術(shù)提供了應(yīng)變片對(duì)引起測(cè)量信號(hào)變化之潮濕的保護(hù)措施。例如DE2728916A1描述了安裝在測(cè)量傳感器上的應(yīng)變片的覆蓋物。首先，施加電絕緣層，例如樹脂，或者將應(yīng)變片嵌入到該層中，使得包圍應(yīng)變片的傳感器體的一部分也被覆蓋。金屬層設(shè)置在電絕緣層的上部，并且也覆蓋該傳感器體的一部分。這樣，可以將已經(jīng)安裝在傳感器上的應(yīng)變片密封，以防止潮濕影響。
US5631622公開(kāi)了保護(hù)應(yīng)變片防止?jié)駳獾脑恚渲须娊^緣聚合物覆蓋物被施加到應(yīng)變片中，以及在以在薄片上陣列形式制造多個(gè)應(yīng)變片之后，并且在薄片被切開(kāi)成單個(gè)應(yīng)變片之前，在覆蓋物上碾壓一層金屬箔，作為附加的覆蓋物。在分離步驟之后，金屬箔依然為每個(gè)單個(gè)應(yīng)變片提供大面積的防濕氣保護(hù)覆蓋物。
作為一種用于保護(hù)應(yīng)變片防止侵蝕以提高測(cè)量特性的手段，在JP7113697A中提出通過(guò)將薄的無(wú)機(jī)薄膜(例如厚度為大約100納米(nm)的二氧化硅)施加到應(yīng)變片的表面作為一種防濕氣的屏障來(lái)阻止潮濕進(jìn)入。隨后，施加無(wú)機(jī)絕緣薄膜(例如厚度為大約10微米(μm)的聚酰亞胺)，其用作堵塞無(wú)機(jī)薄膜中細(xì)微小孔或破裂，即所謂的針孔，其中潮濕可以通過(guò)所謂的針孔滲透。通過(guò)這種雙層覆蓋物所實(shí)現(xiàn)的保護(hù)總是不那么令人滿意，尤其是在被設(shè)計(jì)用于較小負(fù)載的高靈敏測(cè)力裝置中。
在DE4015666C2中公開(kāi)了一種帶有應(yīng)變片的壓力傳感器，其中，二氧化硅或者碳化硅的氣相淀積的擴(kuò)散密封的電絕緣覆蓋物(優(yōu)選地為2到4微米厚)被施加到應(yīng)變片以及載體基底的相鄰部分。另一個(gè)實(shí)施例也可以使金屬層(優(yōu)選地為一層鎳)覆蓋的底部具有一層二氧化硅的覆蓋物。
先前描述的方案所遇到的問(wèn)題在于形成在整個(gè)應(yīng)變片上的覆蓋物的保護(hù)覆蓋物或保護(hù)箔，尤其是具有強(qiáng)阻擋效果的無(wú)機(jī)覆蓋物或箔具有相對(duì)大的質(zhì)量以及高的硬度，使得它們也引起由應(yīng)變片所產(chǎn)生的測(cè)量結(jié)果的變化。不管防護(hù)層是直接用于已經(jīng)安裝在測(cè)量傳感器上的應(yīng)變片或者在其制造之后將覆蓋物同時(shí)施加到大量應(yīng)變片上，都存在這個(gè)問(wèn)題。如現(xiàn)有技術(shù)中所公開(kāi)的那樣，利用幾微米數(shù)量級(jí)的相對(duì)較厚的覆蓋物或箔覆蓋應(yīng)變片所產(chǎn)生的所謂分力(bypass force))引起了測(cè)量誤差。金屬覆蓋物或尤其箔在測(cè)量上導(dǎo)致分力，因?yàn)橛捕认喈?dāng)高，盡管它們厚度僅僅為幾微米(μm)。例如因?yàn)楹竦臒o(wú)機(jī)保護(hù)覆蓋物具有自身高的硬度，所以常常發(fā)生分力，并且這樣明顯地導(dǎo)致了形變體的上述的彎曲區(qū)域的總硬度。這些問(wèn)題尤其出現(xiàn)在用于測(cè)量較小力的測(cè)力裝置中，因?yàn)樵谶@種情況中，彎曲區(qū)域非常薄，以便提供高的靈敏度。因而，保護(hù)覆蓋物的彈性特性所不期望的變化(例如彈性后效應(yīng)(稱為蠕變)、高的無(wú)彈性部件、尤其是應(yīng)變滯后)引起了不可再生的測(cè)量誤差，并且因此不能用于基于軟件的彌補(bǔ)技術(shù)。
另一方面，毫無(wú)疑問(wèn)，需要防止用作尤其可以在非常薄的潮濕阻擋覆蓋物中產(chǎn)生的潮濕的通道，如JP 7113697A中描述的所謂的針孔，或者需要至少最大程度的減小它們的影響。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于或者可以用于設(shè)置在測(cè)力裝置之形變體上的應(yīng)變片的保護(hù)覆蓋物，其一方面可以阻止潮濕進(jìn)入，以及另一方面能避免或者至少明顯地減少分力。
根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的特征，提出用于剛才所述的目的的一種技術(shù)方案。
具有設(shè)置在載體基底上的應(yīng)變敏感的電阻器軌道以及用于接觸該電阻器軌道的連接器電極的應(yīng)變片設(shè)置有一種由無(wú)機(jī)物材料組成的保護(hù)覆蓋物，用于覆蓋載體基底的和/或電阻器軌道的和/或連接器電極的至少一部分。在整個(gè)覆蓋物厚度范圍內(nèi)的保護(hù)覆蓋物的組成結(jié)構(gòu)是不均質(zhì)的，以及介于應(yīng)變片和保護(hù)覆蓋物之間的是一表面平整的聚合物層，該聚合物層平整待覆蓋區(qū)域的粗糙表面部分。表面平整層的層厚度至少等于保護(hù)覆蓋物的厚度。
本發(fā)明利用了無(wú)機(jī)物材料中發(fā)現(xiàn)的良好的阻擋特性，通過(guò)使用非常薄的阻擋覆蓋物，減少了與現(xiàn)有技術(shù)結(jié)合的厚的無(wú)機(jī)物覆蓋物的高硬度。為了避免先前描述的分力(bypass force)，必須選擇一個(gè)主要在亞微米范圍內(nèi)的覆蓋物厚度，因?yàn)?，眾所周知，無(wú)機(jī)物材料的彈性系數(shù)比例如用于載體基底的所使用的那種聚合物材料的彈性系數(shù)大10到100倍。利用小的厚度，可以減小保護(hù)覆蓋物的硬度，眾所周知，保護(hù)覆蓋物的硬度取決于材料的彈性系數(shù)，以及取決于由材料做成的覆蓋物的厚度。
該厚度上的限制在相同程度上，不適用于底部的表面平整層，該表面平整層設(shè)置在保護(hù)覆蓋物下面，以及該表面平整層由電絕緣聚合物，尤其是丙烯酸脂聚合物或無(wú)機(jī)物-有機(jī)物混合聚合物組成(在DE38 28 098 A1以及DE 43 03 570 A1中描述了后者的材料)。表面平整層執(zhí)行的功能是平整載體基底以及電阻器軌道之表面的粗糙區(qū)域，以及圓滑(round)邊緣，以及減小電阻器軌道的側(cè)面陡度(flanksteepness)。因?yàn)閺椥缘娜彳浘酆衔飳颖认嗤穸鹊臒o(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物產(chǎn)生的分力小，毫無(wú)疑問(wèn)，可以選擇下面的表面平整層厚度大于保護(hù)覆蓋物選擇的厚度。然而，為了經(jīng)濟(jì)地使用材料，表面平整層之厚度應(yīng)該限定在與期望的平整度一致的數(shù)量。但是，實(shí)現(xiàn)期望的平整度的層厚度根據(jù)所使用的聚合物材料而變化。通常，介于一微米和三微米之間的層厚度達(dá)到了滿意的效果，但是在特殊情況中，層厚度也可以在亞微米范圍內(nèi)。最后，表面平整層之厚度也取決于淀積在它上面的保護(hù)覆蓋物，尤其對(duì)于用于低負(fù)載范圍使用的靈敏度高的負(fù)載單元的應(yīng)變片，保護(hù)覆蓋物的總厚度應(yīng)該在亞微米范圍內(nèi)。
除了平整下部基底表面，尤其是對(duì)于應(yīng)變片之表面的粗糙區(qū)域，已經(jīng)證明表面平整聚合物層，具體地?zé)o機(jī)物-有機(jī)混合聚合物層，對(duì)于隨后設(shè)置的層，能夠提高粘附效果，使得保護(hù)覆蓋物不發(fā)生分層。另外，例如無(wú)機(jī)物-有機(jī)混合聚合物層的表面平整層便于應(yīng)用，例如，利用刷子、滾筒、通過(guò)噴霧、或者借助于電鍍方法。有機(jī)酸酯聚合物層也可以利用相同的方法。
優(yōu)先地，表面平整聚合物層之成分在層厚度范圍內(nèi)是均質(zhì)的。
保護(hù)覆蓋物，尤其保護(hù)覆蓋物之單層的特定的特性在于覆蓋物在淀積過(guò)程中，尤其在PEVCD(等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積)的過(guò)程中，以敷形方式(conformal way)形成在下部的表面，例如，所謂的敷形涂覆。這意味著表面受到基本上規(guī)則厚度的覆蓋，而與單個(gè)表面位置的方向相對(duì)于淀積表面(淀積平面)之總?cè)∠虻慕嵌葻o(wú)關(guān)。換句話說(shuō)，即使是凸出部分或者基本上以直角延伸到淀積平面的部分(例如電阻器軌道的側(cè)面)也都會(huì)被保護(hù)覆蓋物覆蓋。結(jié)合用作下部基底的表面平整層，實(shí)現(xiàn)防止潮氣滲透的最佳保護(hù)。在保護(hù)覆蓋物下部用作內(nèi)涂層的聚合物層的具有平整粗糙表面區(qū)域以及圓滑邊緣的效果，其中在粗糙表面區(qū)域以及圓滑邊緣，無(wú)機(jī)保護(hù)性覆蓋物由于局部集中應(yīng)力，尤其是熱應(yīng)力，而容易出現(xiàn)前面所提的微孔或者微小裂縫，或者細(xì)微裂縫，以及其中另一方面，存在這些微孔或者細(xì)微裂縫附著在一起的趨勢(shì)。因此，預(yù)先減少了保護(hù)覆蓋物中出現(xiàn)的微孔或微破裂，以及雖然邊緣依然具有不規(guī)則度，但是由于敷形涂覆到下部表面，所以它們也被保護(hù)覆蓋物覆蓋。因此，應(yīng)變片的表面區(qū)域被保護(hù)覆蓋物完全地以及均勻地覆蓋，并且不存在潮濕可以滲透的虛點(diǎn)(weak spot)。除了前面提到的完全覆蓋電阻器軌道之外，在應(yīng)變片應(yīng)用到測(cè)力裝置以及隨后進(jìn)行覆蓋情況中，或者應(yīng)變片的單排陣列或二維陣列中，沒(méi)有虛點(diǎn)也是優(yōu)勢(shì)，在單排陣列或二維陣列中，應(yīng)變片的載體基板的邊界表面被狹長(zhǎng)切口暴露，狹長(zhǎng)切口形成成陣列，使得邊界表面在覆蓋過(guò)程中被覆蓋。
無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物之厚度的增加不一定會(huì)增大防止潮氣滲透的阻擋效果，本發(fā)明之上下文中，該在阻擋效果一般應(yīng)該理解為一種不僅防止潮濕進(jìn)入而且防止溶劑和/或氣體進(jìn)入的保護(hù)效果。一旦微孔或者微裂縫都打開(kāi)，他們就有穿透主要的均勻無(wú)機(jī)物覆蓋物之整個(gè)厚度而擴(kuò)散其本身的趨勢(shì)。
因此，將保護(hù)覆蓋物設(shè)置成不均質(zhì)的配置是一種實(shí)用的并且明智的實(shí)踐，通過(guò)合理地選擇組合在保護(hù)覆蓋物中不均質(zhì)的配置的材料，以及特別通過(guò)覆蓋物參量的合理變化，可以封閉微孔或微裂縫形式的開(kāi)放通道。
在特定實(shí)施例中，保護(hù)覆蓋物是一種多層覆蓋物，該多層覆蓋物具有不同無(wú)機(jī)物材料層的交替序列、和/或由至少兩種成分組成的不同化學(xué)計(jì)量成分的無(wú)機(jī)物材料的交替序列，和/或無(wú)機(jī)物材料之結(jié)構(gòu)參量變化的交替序列。
保護(hù)覆蓋物尤其可以配置有二氧化硅層和氮化硅層的序列。在WO 03/050894中公布了這種類型的保護(hù)覆蓋物，其用作一種覆蓋電子設(shè)備的裝置，尤其是例如發(fā)光器件或液晶顯示器的指示設(shè)備。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，保護(hù)覆蓋物配置有在覆蓋物厚度范圍上一個(gè)或多個(gè)參量的連續(xù)變化，參量尤其包括覆蓋物材料的化學(xué)成分。
該連續(xù)的變化一方面可以發(fā)生在多層覆蓋物中作為各個(gè)層(例如，覆蓋參量不會(huì)發(fā)生突變)之間的平緩過(guò)渡，例如，覆蓋參量不會(huì)突變，而且它們的輪廓是一個(gè)連續(xù)的周期函數(shù)，類似于正弦函數(shù)。另一方面，不均質(zhì)性可以發(fā)生在覆蓋物之整個(gè)厚度的連續(xù)過(guò)渡中，作為一個(gè)或多個(gè)覆蓋物材料參量的梯度。這種連續(xù)變化的形式尤其優(yōu)選地用于產(chǎn)生極薄的保護(hù)覆蓋物，該極薄的覆蓋物在用于靈敏度高以及負(fù)載容量低的測(cè)力裝置的應(yīng)變片上使用。
在一種可指定為用于產(chǎn)生帶有連續(xù)變化的參量的覆蓋物的例子的方法中，源在淀積期間改變它的材料成分，或者覆蓋物從兩個(gè)源來(lái)淀積，兩個(gè)源的淀積速率不同，例如，一個(gè)源的速率隨著時(shí)間增大，同時(shí)，另一個(gè)源的速率減小，和/或反之亦然。
一個(gè)或多個(gè)參量連續(xù)變化(無(wú)論連續(xù)變化是梯度的形式還是保護(hù)覆蓋物之多個(gè)層之間的連續(xù)交替的形式)的不均質(zhì)保護(hù)覆蓋物的優(yōu)勢(shì)在于進(jìn)一步減少了內(nèi)應(yīng)力，另外，如果在多層覆蓋物中參量有很大差異的多個(gè)層突然相互連接，在所有的情況下，內(nèi)應(yīng)力就會(huì)導(dǎo)致不能排除各個(gè)層被分層的風(fēng)險(xiǎn)。
因此，參量連續(xù)變化的保護(hù)覆蓋物之優(yōu)勢(shì)在于減小了分層的風(fēng)險(xiǎn)。相比之下，具有層間突然過(guò)渡的保護(hù)覆蓋物之優(yōu)勢(shì)在于如果在第一層(例如，阻擋層)后面直接設(shè)置與第一層的參量不同的第二層，例如，中間層，則第一層的微孔和微裂縫幾乎全部被覆蓋，以此來(lái)達(dá)到提高阻擋效應(yīng)。
在上下文中，應(yīng)該指出的是，無(wú)機(jī)物保護(hù)層在介于大約80℃與130℃之間的相對(duì)低的溫度下，優(yōu)選地借助于例如PECVD(等離子體增強(qiáng)型氣相淀積)的化學(xué)氣相淀積來(lái)淀積，因?yàn)閼?yīng)變片的載體材料和表面平整層應(yīng)該盡可能小的受影響。因而，這些保護(hù)覆蓋物的結(jié)構(gòu)經(jīng)常偏離嚴(yán)格的結(jié)晶性，以及尤其在利用無(wú)機(jī)物絕緣材料時(shí)，該保護(hù)覆蓋物以非晶形的形式產(chǎn)生。結(jié)果使這些保護(hù)覆蓋物的結(jié)構(gòu)常常偏離嚴(yán)格的晶體形狀，尤其對(duì)于無(wú)機(jī)絕緣材料，保護(hù)覆蓋物以非晶形式產(chǎn)生。
為了描述根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)變片的使用方法，具有一形變體的測(cè)力裝置包含至少一個(gè)設(shè)置在形變體上的應(yīng)變片，該應(yīng)變片載體基底上設(shè)置有一應(yīng)變敏感的電阻器軌道。作為防止潮濕滲透的保護(hù)措施，保護(hù)覆蓋物的一部分，以及表面平整聚合物內(nèi)涂層的一部分延伸到該至少一個(gè)應(yīng)變片之外，以及至少覆蓋形變體的一部分，尤其是靠近應(yīng)變片的形變體的表面部分。產(chǎn)生了在厚度范圍不均質(zhì)的保護(hù)覆蓋物。表面平整聚合物層尤其由丙烯酸脂聚合物或無(wú)機(jī)物-有機(jī)物混合聚合物組成。表面平整聚合物層的層厚度至少相當(dāng)于不均質(zhì)的無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物之層厚度。
在本發(fā)明的有明顯優(yōu)勢(shì)的實(shí)施例中，具有不均質(zhì)的無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物以及下面的表面平整聚合物層的應(yīng)變片在無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物上部覆蓋有一聚合物材料或硅樹脂覆蓋層。由于硅樹脂特別柔軟，所以它不會(huì)產(chǎn)生在上文中描述的分力(force bypass)的問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明，在單個(gè)應(yīng)變片上或在應(yīng)變片之單列陣列或二維陣列上產(chǎn)生一保護(hù)覆蓋物步驟包括在載體基底的至少一部分和/或電阻器軌道以及形變體上淀積一表面平整聚合物層，以及在該表面平整聚合物層上淀積一薄無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物，其中淀積處理參量不同，使得形成在厚度范圍上不均質(zhì)的無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物。
電鍍是施加表面平整聚合物層的優(yōu)選方法，借助于化學(xué)氣相淀積方法(CVD)，尤其是等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積方法(PECVD)來(lái)方便地產(chǎn)生保護(hù)覆蓋物。
在本發(fā)明之有明顯優(yōu)勢(shì)的實(shí)施例中，應(yīng)變片的表面和/或表面平整聚合物層都在淀積之前借助于化學(xué)或物理清洗方法進(jìn)行預(yù)處理，尤其借助于等離子體清洗方法。
根據(jù)本發(fā)明，在具有設(shè)置至少一個(gè)應(yīng)變片的形變體的測(cè)力裝置上產(chǎn)生保護(hù)覆蓋物的方法之步驟包括在載體基底的至少一部分和/或電阻器軌道以及形變體上淀積一表面平整聚合物層，以及在該聚合物層上淀積一薄無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物，其中淀積處理參量不同，使得形成在覆蓋物厚度上不均質(zhì)的無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物。
可以借助于先前所述方法，可優(yōu)選地在已經(jīng)設(shè)置在測(cè)力裝置上的應(yīng)變片上執(zhí)行這種應(yīng)變片的覆蓋物處理。
以下將通過(guò)參考簡(jiǎn)化的示意附圖，借助于典型實(shí)施例，來(lái)進(jìn)一步詳細(xì)解釋本發(fā)明，其中


圖1表示具有多層覆蓋物形式的保護(hù)覆蓋物之單個(gè)應(yīng)變片的立體圖，多層覆蓋物下面設(shè)置有一表面平整層；圖2表示具有多層覆蓋物形式的保護(hù)覆蓋物之單個(gè)應(yīng)變片的截面圖，多層覆蓋物下面設(shè)置有一表面平整層；圖3表示具有單個(gè)不均質(zhì)層形式的保護(hù)覆蓋物的單個(gè)應(yīng)變片的立體圖，多層覆蓋物下面設(shè)置有一表面平整層；圖4表示具有單個(gè)不均質(zhì)層形式的保護(hù)覆蓋物的單個(gè)應(yīng)變片的截面圖，多層覆蓋物下面設(shè)置有一表面平整層；圖5描述了具有狹長(zhǎng)切口的設(shè)置成一排的應(yīng)變片的陣列，其中狹長(zhǎng)切口處于相鄰應(yīng)變片之間的載體材料上；
圖6描述了具有狹長(zhǎng)切口的設(shè)置在二維平面上的應(yīng)變片的陣列，其中狹長(zhǎng)切口位于相鄰應(yīng)變片之間的載體材料上；圖7表示帶有設(shè)置在形成彎曲樞軸的薄材料部分上的應(yīng)變片的稱量單元之形變體的立體圖；以及圖8表示由圖7中的圓A所包圍的形變體的一部分的放大立體圖，該部分裝載提供有多層覆蓋物的應(yīng)變片。
參考標(biāo)記列表1、應(yīng)變片2、多層覆蓋物，具有多層的保護(hù)覆蓋物3、表面平整聚合物層4、電阻器軌道5、載體基底6、保護(hù)覆蓋物的第一層7、保護(hù)覆蓋物的第二層8、連接器電極12 梯度層，具有一或者多個(gè)參量之連續(xù)變化的保護(hù)覆蓋物21.形變體22.彎曲區(qū)域23.加寬端部的彎曲輪廓24.開(kāi)口25.負(fù)載接收裝置26.螺孔
27.固定部分28.形變體的上部29.粘合層30.應(yīng)變片的單排陣列31.單排陣列的載體基底32.狹長(zhǎng)切口33.連接部分34.狹長(zhǎng)切口35.應(yīng)變片的二維陣列36.二維陣列的載體基底37.連接部分具體實(shí)施方式
圖1是一種設(shè)置有多層覆蓋物2形式的保護(hù)覆蓋物的單個(gè)應(yīng)變片1的立體視圖，該多層覆蓋物用于防止潮濕的滲入，尤其是水蒸氣以及溶劑蒸氣的滲入，以及例如氧氣的氣體的滲入。應(yīng)變片1具有應(yīng)變敏感的電阻器軌道4，該電阻器軌道4優(yōu)選地以彎曲形狀設(shè)置在載體基底5上，并且與連接器電極8連接。應(yīng)變片1例如是已經(jīng)完成涂覆處理之后從應(yīng)變片的二維陣列切割而來(lái)的應(yīng)變片。為了明晰起見(jiàn)，由層6、7之規(guī)則序列組成的多層覆蓋物2被顯示為透明的形式，并且在一側(cè)切開(kāi)。多層覆蓋物2的層6、7是不同的無(wú)機(jī)物材料、或者是由至少兩種成分組成的無(wú)機(jī)物材料的不同化學(xué)計(jì)量成分、或者是無(wú)機(jī)物材料之結(jié)構(gòu)參量變化的交替序列。取決于淀積處理，單層6、7的厚度一般在5到200納米之間。在個(gè)別情況中，尤其如果應(yīng)變片1用于高容量的測(cè)力裝置時(shí)，或者如果覆蓋物材料的彈力系數(shù)較低時(shí)，層厚也可以等于500納米。
保護(hù)覆蓋物下面設(shè)置有一聚合物表面平整聚合物層3，例如丙烯酸脂或甲基丙烯酸酯聚合物層，這種類型的層3平整應(yīng)變片1的表面，尤其平整邊緣區(qū)域，例如電阻器軌道4的邊緣處，由此減少了它們側(cè)面的陡度(steepness)。此外，內(nèi)涂層3位于電阻器軌道4和載體基底5上。它平整了表面的不規(guī)則，或者甚至平整了電阻器軌道4或載體基底5上的裂縫或雜質(zhì)，并且平滑了它們。表面平整聚合物層3尤其減小了在表面平整層3上部淀積的無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物2中產(chǎn)生或者連接的微孔或毛細(xì)裂縫的概率。結(jié)果，此條件有利于在表面平整層3上設(shè)置一種具有良好的密封特性的多層無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物2。
可以用作表面平整聚合物層3的另一類材料是無(wú)機(jī)物-有機(jī)物混合聚合物，例如商品為“ORMOCER”。在DE3828098A1以及DE4303570A1中公開(kāi)的這些材料具有良好的彈性，以及甚至具有防止潮濕滲透的阻擋效果。然而，該阻擋效果并不足以使這些材料適用于作為應(yīng)變片的保護(hù)覆蓋物，特別是用作測(cè)力裝置的應(yīng)變片的保護(hù)覆蓋物。無(wú)機(jī)物-有機(jī)物混合聚合物材料的特別優(yōu)勢(shì)在于它們可以在空氣中施加，例如通過(guò)噴霧、離心過(guò)濾、或電鍍。
一方面為了獲得足夠的平坦和平整效果，同時(shí)另一方面盡可能避免結(jié)合(雖然小)的分力(force bypass)，優(yōu)選地，使用厚度大約為1到3微米的表面平整聚合物層3，其中層厚度最終取決于所使用的材料，并且在個(gè)別情況中可以在亞微米范圍內(nèi)。為了達(dá)到足夠平整效果，表面平整聚合物層3的厚度至少要與保護(hù)覆蓋物2的總厚度相配置。優(yōu)選地，表面平整聚合物層3的材料成分在層厚度上是均勻的。
多層保護(hù)覆蓋物2的層6、7的優(yōu)選材料(如果層6、7由不同的無(wú)機(jī)物材料組成)是無(wú)機(jī)絕緣材料，例如，氮化硅和二氧化硅薄層的序列，其中，100到200納米的氮化硅(第一層6)、100納米的二氧化硅(第二層7)、100納米的氮化硅(再次第一層6)、可選的100納米的二氧化硅(另一個(gè)第二層7)、以及可選的100納米的氮化硅(另一個(gè)第一層6)的序列代表了優(yōu)選的配置，這是因?yàn)橐驗(yàn)榈栌绕鋵?duì)于防止潮濕滲入是很有效的。二氧化硅層(盡管這種材料也被確信具有阻攔特性)的主要功能是用來(lái)堵塞氮化硅層中可能出現(xiàn)的微孔和細(xì)微裂縫。多層覆蓋物2由至少三層無(wú)機(jī)物材料組成，優(yōu)選地為五層。
多層保護(hù)覆蓋物2的層6、7也可以由一種無(wú)機(jī)物材料組成，該無(wú)機(jī)物材料由至少兩種成分組成，其中，成分的化學(xué)計(jì)量比率根據(jù)不同的層而變化。人們可以指定氮氧化硅作為適用于具有不同化學(xué)計(jì)量成分的層6、7之交替序列的多層覆蓋物2的材料的例子，其中氮氧與硅的相應(yīng)比例根據(jù)不同的層而不同。
圖2描述了多層覆蓋物2中各個(gè)層的配置以及優(yōu)選序列，并顯示由總共5個(gè)薄的單層組成的多層覆蓋物2施加到其上的應(yīng)變片1的截面圖。然而，該圖在很大程度上是示意性的，載體基底5、電阻器軌道4、設(shè)置在多層保護(hù)覆蓋物2與應(yīng)變片1之間的表面平整聚合物層3、以及多層保護(hù)覆蓋物2的單層6、7的厚度并沒(méi)有按比例繪出。
多層覆蓋物2可以由例如厚度相等的單層6、7的規(guī)則序列組成，或者該覆蓋物可以由這些層的不規(guī)則序列組成。在后者的情況下，存在對(duì)于使用材料的大量不同的選擇層厚度、各個(gè)層的化學(xué)計(jì)量和/或結(jié)構(gòu)。然而，優(yōu)先選擇由若干層的規(guī)則序列組成，尤其是上述氮化硅與二氧化硅的交替序列，其中各個(gè)層的厚度大約是100納米，并且多層覆蓋物的總厚度通常不超過(guò)一微米。
圖3給出了單個(gè)應(yīng)變片1的立體圖，應(yīng)變片1首先設(shè)置有以上在圖1和2的上下文中所描述類型的表面平整聚合物層3。該表面平整聚合物層隨后設(shè)置具有一種以梯度層(gradient layer)形式的無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物12，該梯度層通過(guò)在層厚度范圍上的至少一個(gè)參量(例如一個(gè)與材料成分或材料結(jié)構(gòu)相關(guān)的參量)的連續(xù)增大或減小的不均質(zhì)性(inhomogeneity)來(lái)區(qū)別，舉例說(shuō)明一個(gè)保護(hù)覆蓋物12的不均質(zhì)之材料成分的例子。該保護(hù)覆蓋物12具有由借助于PECVD淀積的氮氧化硅層組成的梯度層，其中，高比例的氮或者甚至一個(gè)純氮化硅區(qū)域存在于表面平整層附近。沿著該層的厚度前進(jìn)，氧的比例逐漸增大，氮的比例逐漸減少，直到到達(dá)在接近到環(huán)境空間的邊界表面附近的一個(gè)純氧化硅區(qū)域或者至少具有高比例氧的氮氧化硅區(qū)域。隨后將通過(guò)例子來(lái)解釋這種類型的氮氧化硅層的制造過(guò)程。
可以通過(guò)類似的方式產(chǎn)生一種結(jié)構(gòu)參量連續(xù)變化的保護(hù)覆蓋物12，正如，在許多情況中，結(jié)構(gòu)變化與成分變化一起進(jìn)行。作為另一個(gè)可以在層厚度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)參量的變化的可用方法，例如多晶物層的粒度(除非它們以非晶連續(xù)性生長(zhǎng))，通過(guò)整體上改變?cè)吹臏囟?、基底的溫度、淀積室的溫度、或者淀積速度，可以改變淀積參數(shù)。
圖4是表示具有圖3所示保護(hù)覆蓋物12的相同應(yīng)變片1的截面圖，其中不均質(zhì)性或參量的梯度由逐漸變色的灰色調(diào)示意性地表示。
在可能會(huì)經(jīng)受很粗礪的機(jī)械磨損的情況下，在具有多個(gè)層或者一個(gè)或多個(gè)參量的連續(xù)變化的保護(hù)覆蓋物2、12上設(shè)置一覆蓋層(沒(méi)有顯示)是很有用的，該覆蓋層保護(hù)保護(hù)覆蓋物2、12防止可能的外在機(jī)械影響(例如擦傷)，以及同時(shí)穩(wěn)定保護(hù)覆蓋物2、12。硅已被證實(shí)能夠適合于這種類型的覆蓋層。厚度為幾微米的硅層是不會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題的，因?yàn)楣璺浅Ｈ彳?，以及由此不?huì)產(chǎn)生分力。
用于保護(hù)覆蓋物2、12的材料，可以從大量可用于不同的淀積處理的已知無(wú)機(jī)物絕緣材料中選擇。這里所要提及的例子是氧化物、氮化物、氟化物、碳化物、硼化物、或它們的組合物，尤其是氧氮化物，或者陶瓷混合物。例如二氧化硅、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋁、氮化硅以及氮化鈦都被證實(shí)是適用的材料。所謂的“類金剛碳”也可以用作保護(hù)覆蓋物2、12。由于他們良好的阻擋特性，所以使用氮化硅作為無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物以及使他們與氧化物(例如氧化硅，氧化鈦，氧化鋁)或氟化物層(例如，氟化鈦，或這些材料的混合物)交替時(shí)尤其具有優(yōu)勢(shì)。
可用作保護(hù)覆蓋物2、12的其它材料也尤其包括金屬(例如銀、鋁、金、鉻、銅、鎳、鈦)和合金(例如鎳鈷合金)或者金屬間化合物(例如鋁和銅、鎢和銅、或鈦和鋁)。然而，金屬層作為保護(hù)覆蓋物的優(yōu)選度較低，因?yàn)榉浅０嘿F以及淀積過(guò)程也比較復(fù)雜。也不能完全排除連接到電阻器軌道而短路的風(fēng)險(xiǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，在完成應(yīng)變片1制造過(guò)程之后，但它們?nèi)匀灰黄鸶街谝粋€(gè)單排陣列或二維陣列上時(shí)，可以在應(yīng)變片1上應(yīng)用無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物，例如多層覆蓋物2或者具有參量之連續(xù)變化的梯度層12。但是，當(dāng)陣列被切成單個(gè)應(yīng)變片時(shí)，載體箔之邊緣表面尤其保持敞開(kāi)，以及容易被潮濕滲入。即使這樣，利用應(yīng)變片之頂部與側(cè)邊緣表面之間大的表面比率，由無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物2、12提供的保護(hù)依然是相當(dāng)大的。如果應(yīng)變片1必須滿足更嚴(yán)格的要求，例如在高靈敏度的測(cè)力裝置中，也可以在應(yīng)變片1上設(shè)置全面的覆蓋物，由此利用至少仔細(xì)的處理，覆蓋載體基底5的邊緣表面。
參照?qǐng)D5和6，將描述在連成一排或一個(gè)二維陣列的應(yīng)變片1的側(cè)邊緣表面的至少一大部分上施加表面平整層3以及無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物2、12的可能方法。圖5顯示應(yīng)變片1的單列陣列30。在具有連接電極8的電阻器圖樣4之間，單排陣列30的載體基底被窄的狹長(zhǎng)切口32穿孔，窄的狹長(zhǎng)切口32橫向延伸在單列陣列30的縱向維度，狹長(zhǎng)切口的長(zhǎng)度小于單排陣列30之載體基底31的整個(gè)寬度。在設(shè)置好電阻器圖樣4和連接器電極8之后，通過(guò)例如噴射切割、激光切割的不同方法，優(yōu)選地通過(guò)沖模打孔切割，來(lái)產(chǎn)生載體基底31上的狹長(zhǎng)切口。在給單排排列31涂上無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物2、12之前，執(zhí)行上述步驟。結(jié)果，除了載體基底31的連接部分33外，保護(hù)覆蓋物2、12現(xiàn)在也覆蓋了應(yīng)變片的側(cè)面的邊緣表面，其中在覆蓋物處理期間，載體基底31的連接部分被留在適當(dāng)位置，但是在尺寸上盡可能窄，并且其隨后在各個(gè)應(yīng)變片被相互分開(kāi)時(shí)被切開(kāi)。
圖6顯示了應(yīng)變片1的二維陣列35，其中二維排列35的載體基底36在各個(gè)電阻器圖樣4之間被在一個(gè)方向?qū)R的狹長(zhǎng)切口32以及垂直對(duì)齊的狹長(zhǎng)切口34穿孔，各個(gè)電阻器圖樣4具有它們的連接器電極8，使得基底僅僅通過(guò)每個(gè)應(yīng)變片1的邊角的四個(gè)連接部分37結(jié)合在一起。狹長(zhǎng)切口32、34安排在載體基底的各個(gè)應(yīng)變片被相互分開(kāi)時(shí)二維排列隨后斷開(kāi)的位置。然而，狹長(zhǎng)切口的排列可以多種方式改變來(lái)修改，例如，使得具有它們連接電極8的各個(gè)電阻器圖樣4被狹長(zhǎng)切口部分包圍，狹長(zhǎng)切口與每個(gè)應(yīng)變片1周圍的留在原位的基底36的僅僅兩個(gè)或三個(gè)連接部分一起形成直角。當(dāng)然，應(yīng)變片可以經(jīng)由多于四個(gè)連接部分相互連接。
最重要的一點(diǎn)是，使得通過(guò)連接部分33、37將載體基底31、36系在一起的區(qū)域最小化，例如，一方面，使連接部分33、37的表面區(qū)域足夠的小來(lái)使可以由保護(hù)覆蓋物2、12覆蓋的應(yīng)變片1的邊緣部分最大化，另一方面，確保載體基底31、36有足夠的強(qiáng)度附著在一起，使得單列陣列30或二維陣列35可以安全地被處理。已經(jīng)顯示，與現(xiàn)有技術(shù)水平制造的單排和二維陣列的應(yīng)變片相比，剛才描述的方法對(duì)于提高對(duì)潮濕滲入的抵抗性是很有效的，并且確實(shí)提高了根據(jù)本發(fā)明的配備有應(yīng)變片的測(cè)力裝置的靈敏度。
應(yīng)當(dāng)合理地選擇切口32、34的寬度，使得，一方面，在各個(gè)應(yīng)變片1之間沒(méi)有失去太多的基底原料，以及另一方面，在應(yīng)用覆蓋物材料的過(guò)程中，要確保應(yīng)變片1的邊界表面被充分覆蓋?？梢越o出大約0.5mm的寬度，作為一般指導(dǎo)。
在覆蓋過(guò)程開(kāi)始之前，例如，在施加表面平整層3之前，使具有應(yīng)變片1的電阻器軌道4的載體基底5進(jìn)行清洗處理是優(yōu)選的實(shí)施，在清洗處理中，借助于化學(xué)或物理清洗方法對(duì)表面進(jìn)行預(yù)處理，尤其借助于等離子體清洗方法。在表面平整層3淀積之后，以及無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物2、12設(shè)置在合適的位置之前，表面平整層3也應(yīng)用了這種類型的清洗。
圖7描述了稱量單元的形變體21，其具有設(shè)置在平行四邊形的角點(diǎn)處的四個(gè)彈性彎曲區(qū)域22。該彎曲區(qū)域由開(kāi)口24之加寬端部23的曲線輪廓形成，其中開(kāi)口24處于整塊形變體21的中心位置。在圖7左手部分示出的形變體21的負(fù)載接收裝置25是可以垂直移動(dòng)的。如果該測(cè)力裝置在稱量技術(shù)領(lǐng)域中使用，以及將負(fù)載放置在稱量盤(圖中沒(méi)有示出稱量盤，但是其可以借助于多個(gè)螺絲規(guī)則到負(fù)載接收裝置25的螺孔26上)上，當(dāng)彎曲區(qū)域22經(jīng)受形變時(shí)，負(fù)載接收裝置25相對(duì)于形變體21的規(guī)則部分27(顯示在圖中右手部分)垂直向下移動(dòng)。借助于應(yīng)變片1來(lái)測(cè)量形變，其中應(yīng)變片1粘貼結(jié)合到位于彎曲區(qū)域22處的形變體21的頂端28。應(yīng)變片1具有應(yīng)變敏感的電阻器軌道4，該電阻器軌道4優(yōu)選地以彎曲圖樣的形狀設(shè)置在載體基底5上。優(yōu)選地，應(yīng)變片1不僅設(shè)置在形變體21之頂端28的彎曲區(qū)域22處，而且設(shè)置在形變體21之底側(cè)上的彎曲區(qū)域處，這在圖中是不可見(jiàn)的。應(yīng)變片1設(shè)置有多層覆蓋物2、12防止?jié)B入潮濕，例如，水、溶劑或氣體。以上圖1到4的內(nèi)容中解釋了多層覆蓋物2、12的產(chǎn)生過(guò)程和功能。以及為了使應(yīng)變片1清楚可見(jiàn)，在此繪制下面的表面平整聚合物3為透明層。然而，在實(shí)際的實(shí)施例中，覆蓋物層2、3、12不需要是透光的。
在圖7所示的實(shí)施例中，在應(yīng)變片1安裝在形變體21上之后，多層覆蓋物2、12直接施加到應(yīng)變片1上。這使得可以在整體上覆蓋應(yīng)變片1，例如，載體基底5以及電阻器軌道4以及甚至形變體21周圍的區(qū)域，并且由此提供完整的密封，來(lái)防止潮濕。具體地，覆蓋物也覆蓋環(huán)氧樹脂，其中環(huán)氧樹脂常常用作粘合劑，并且在這里用來(lái)將應(yīng)變片安裝在形變體上，并少量地延伸到應(yīng)變片之邊界的外側(cè)(看圖8)。這意味著也防止了影響稱量性能的結(jié)合材料的與潮濕相關(guān)的影響。通過(guò)利用多層覆蓋物2、12完全覆蓋應(yīng)變片1的邊界和邊界，也避免了由在邊界和邊角處可能進(jìn)入潮濕而引起的影響。在這種方式下，由周圍大氣中的濕度變化所影響的測(cè)力裝置之上述測(cè)量特性(例如靈敏度、零點(diǎn)的穩(wěn)定型以及儒變特性等)的變化率可以減小102到106倍的數(shù)量。隨后，這些參數(shù)在測(cè)力裝置的整個(gè)壽命期間，幾乎不受周圍大氣濕度的影響。
圖8給出了由圖7中的圓A所包圍的形變體21的一部分的放大立體圖。正如圖7中，描述了安裝在彎曲區(qū)域22處的應(yīng)變片1。另外，圖8顯示了覆蓋應(yīng)變片1以及形變體21之頂端28的一部分的多層無(wú)機(jī)覆蓋物2，以及還尤其覆蓋了上述粘合層21。為了清晰起見(jiàn)，無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物2再次被繪制作為透明覆蓋物，并且切開(kāi)圖中面向右邊的一側(cè)。還能看到彎曲形狀的電阻器軌道的連接器電極8。當(dāng)然，連接器電極8必須保持為可到達(dá)的，以用來(lái)連接傳感橋電路(這里未顯示)，甚至在多層覆蓋物2、12被施加之后。因此，需要采取合理的方法。
在這種情況下，在覆蓋物用于已經(jīng)設(shè)置在測(cè)力裝置之形變體21上的在應(yīng)變片1時(shí)，在空氣中的氣相淀積是優(yōu)選的作為特別劃算的技術(shù)。在這種被認(rèn)為是燃燒化學(xué)氣相淀積(CCVD)的覆蓋方法中，優(yōu)選為溶解狀態(tài)物質(zhì)的蒸氣在氣焰中加熱，在物質(zhì)淀積在位于火焰附近的基底上之前，物質(zhì)經(jīng)歷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)。在本文中應(yīng)當(dāng)描述的其他可用淀積方法包括等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積(PECVD)技術(shù)或等離子感應(yīng)型化學(xué)氣相淀積(PICVD)技術(shù)。
等離子體淀積方法使得可以淀積表面均勻覆蓋物層，也被稱為敷形涂覆，因?yàn)榈入x子到達(dá)被覆蓋的表面區(qū)域的任何地方，而與它們?cè)诘矸e設(shè)備中的方向無(wú)關(guān)。通過(guò)合理地選擇淀積處理參量，尤其是作為時(shí)間函數(shù)的激發(fā)頻率和它的變化，可以產(chǎn)生應(yīng)力發(fā)生率低的保護(hù)覆蓋物2、12或多層覆蓋物2的層6、7，這減小了分層的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是多層覆蓋物2中單個(gè)層6、7的分層。
以下是更具體的描述氮氧化硅保護(hù)覆蓋物12的產(chǎn)生過(guò)程的一個(gè)例子。在借助于電鍍方法施加無(wú)機(jī)物-有機(jī)物混合聚合物的表面平整層3之后，應(yīng)變片被放入覆蓋設(shè)備中，借助于PECVD進(jìn)行覆蓋，PECVD以在SiH2中加入N2、NH3、以及N2O作為處理氣體。SiH4中加入N2和NH3作為處理氣體促進(jìn)了氮化物的形成。通過(guò)N2O的流入量逐漸增大，形成氮氧化硅，因此，在NH3流入量進(jìn)一步增大的同時(shí)，NH3的供應(yīng)量減少。
通過(guò)顛倒該步驟，以及重復(fù)此循環(huán)，可以制造具有層間平緩過(guò)程的多層覆蓋物，同時(shí)利用在N2O的流入量連續(xù)沒(méi)有減少期間突然中止NH3供應(yīng)量的處理，以及相反的處理，可以產(chǎn)生具有幾乎不連續(xù)過(guò)渡的多層覆蓋物。
在優(yōu)選實(shí)施例中，描述了設(shè)置有一不均質(zhì)無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物2、12的應(yīng)變片1，無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物2、12下面設(shè)置有表面平整層3，然而，基于本發(fā)明之教導(dǎo)，相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)實(shí)現(xiàn)更多的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)變片(1)，具有設(shè)置在載體基底(5)上的應(yīng)變敏感的電阻器軌道(4)以及用于接觸該電阻器軌道(4)的若干連接器電極(8)，以及具有由無(wú)機(jī)物材料組成的保護(hù)覆蓋物(2、12)，其中該保護(hù)覆蓋物(2、12)覆蓋該載體基底(5)和/或該電阻器軌道(4)和/或該連接器電極(8)的至少一部分，其特征在于在覆蓋物厚度范圍內(nèi)，該保護(hù)覆蓋物(2、12)的組成結(jié)構(gòu)是不均質(zhì)的，以及該保護(hù)覆蓋物(2、12)下面設(shè)置有一個(gè)表面平整聚合物層(3)，該表面平整聚合物層(3)用于平整待覆蓋區(qū)域的粗糙表面部分，其中該表面平整聚合物層(3)的層厚至少等于該保護(hù)覆蓋物的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的應(yīng)變片，其特征在于該保護(hù)覆蓋物(2、12)作為敷形涂覆被設(shè)置在該表面平整聚合物層(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的應(yīng)變片，其特征在于該保護(hù)覆蓋物設(shè)置作為多層覆蓋物(2)，其具有若干個(gè)不同無(wú)機(jī)物材料層的交替序列、和/或由兩種組分組成的無(wú)機(jī)物材料之不同化學(xué)計(jì)量成分的交替序列、和/或無(wú)機(jī)物材料之結(jié)構(gòu)參量變化的交替序列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的應(yīng)變片，其特征在于該保護(hù)覆蓋物包括氮化硅層和其它層的序列，其中所述其它層由氧化物、碳化物、氟化物、或它們的混合物組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的應(yīng)變片，其特征在于所述其它層由氧化鈦、氧化鉭、氧化鋯、氧化鉿、氧化鋁、碳化硅、或氟化鈦組成，尤其由二氧化硅組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2的應(yīng)變片，其特征在于該保護(hù)覆蓋物被配置有連續(xù)變化的一個(gè)或多個(gè)參量，其中所述參量尤其包括覆蓋物材料的化學(xué)成分，以及其中所述連續(xù)變化可以是在整個(gè)覆蓋物厚度范圍上的單調(diào)變化或者周期性變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6其中任意一個(gè)的應(yīng)變片，其特征在于該表面平整聚合物層(3)由丙烯酸脂聚合物或無(wú)機(jī)物—有機(jī)混合聚合物組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7其中任意一個(gè)的應(yīng)變片，其特征在于一個(gè)硅覆蓋層或聚合物材料覆蓋層覆蓋該無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物(2、12)。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1到8其中任意一個(gè)的應(yīng)變片(1)的單排陣列(30)或二維陣列(35)，其特征在于通過(guò)若干狹長(zhǎng)切口的配置，穿孔所述單排陣列(30)或二維陣列(35)的載體基底(31、36)，所述狹長(zhǎng)切口允許在所述切口區(qū)域中的載體基底(31、36)的側(cè)邊緣表面也同樣被該表面平整層(3)以及該保護(hù)覆蓋物(2、12)覆蓋。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的單排陣列(30)或二維陣列(35)，其特征在于所述狹長(zhǎng)切口的配置由沿著應(yīng)變片(1)之側(cè)面延伸的多個(gè)狹長(zhǎng)切口(32、34)組成，其中，所述多個(gè)狹長(zhǎng)切口的每一個(gè)延伸在應(yīng)變片(1)之側(cè)面的幾乎整個(gè)長(zhǎng)度上。
11.一種測(cè)力裝置，具有一形變體以及具有設(shè)置在該形變體上的根據(jù)權(quán)利要求1到8其中任意一個(gè)的至少一個(gè)應(yīng)變片(1)，其特征在于該保護(hù)覆蓋物(2、12)以及表面平整聚合物內(nèi)涂層(3)的一部分延伸到所述至少一個(gè)應(yīng)變片(1)之外，以及覆蓋所述形變體(21)的至少一部分，尤其覆蓋靠近所述應(yīng)變片(1)的所述形變體(21)的表面部分。
12.一種在單個(gè)應(yīng)變片(1)上或者在應(yīng)變片(1)之單排陣列(30)或二維陣列(35)上產(chǎn)生保護(hù)覆蓋物的方法，其特征在于將表面平整聚合物層(3)淀積在載體基底(5、31、36)和/或電阻器軌道(4)和/或連接器電極(8)的至少一部分上，以及將一薄的無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物(2、12)淀積在所述表面平整聚合物層(3)上，其中，淀積處理參量以下面的方式變化，即，使得形成無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物(2、12)，其在覆蓋物厚度上是不均質(zhì)的。
13.一種在至少一個(gè)應(yīng)變片(1)上產(chǎn)生保護(hù)覆蓋物的方法，所述至少一個(gè)應(yīng)變片設(shè)置在測(cè)力裝置的形變體(21)上，所述應(yīng)變片(1)具有設(shè)置在載體基底(5)上的應(yīng)變敏感的電阻器軌道(4)以及用于連接該電阻器軌道(4)的若干連接器電極(8)，其特征在于將表面平整聚合物層(3)淀積在載體基底(5)和/或電阻器軌道(4)和/或連接器電極(8)的至少一部分上和形變體(21)上，以及將一薄的無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物(2、12)淀積在所述表面平整聚合物層(3)上，其中，淀積處理參量以下面的方式變化，即，使得形成無(wú)機(jī)物保護(hù)覆蓋物(2、12)，其在覆蓋物厚度上是不均質(zhì)的。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的方法，其特征在于在淀積處理之前，借助于化學(xué)或物理清洗方法，尤其是借助于等離子體清洗方法，對(duì)應(yīng)變片(1)和/或形變體(21)和/或表面平整聚合物層(3)的表面執(zhí)行預(yù)處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)變片(1)，該應(yīng)變片具有設(shè)置在載體基底(5)上的應(yīng)變敏感的電阻器軌道(4)以及用于接觸設(shè)置在載體基底(5)上的電阻器軌道(4)的連接器電極(8)，并且設(shè)置無(wú)機(jī)物材料組成的保護(hù)覆蓋物(2、12)，該保護(hù)覆蓋物(2、12)覆蓋載體基底(5)的和/或電阻器軌道(4)的和/或連接器電極(8)的至少一部分。保護(hù)覆蓋物(2、12)的組成結(jié)構(gòu)在覆蓋物厚度范圍內(nèi)是不均質(zhì)的，以及保護(hù)覆蓋物(2、12)下面施加了一層表面平整聚合物層(3)，用于平整待覆蓋區(qū)域的粗糙表面部分。表面平整聚合物層(3)的層厚度至少等于保護(hù)覆蓋物(2、12)的層厚度。這種類型的應(yīng)變片(1)優(yōu)先地用于測(cè)力裝置，其中在未涂覆的應(yīng)變片(1)被設(shè)置在測(cè)力裝置的形變體上之后，可以淀積表面平整聚合物層(3)以及保護(hù)覆蓋物(2、12)。
文檔編號(hào)G01B7/16GK1648626SQ20051000688
公開(kāi)日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2005年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月27日
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