161170. lajstromszámú szabadalom • Profilos fémmembránok lineáris nyomásmérés céljára piezoellenállás útján, különösen kis nyomások számára

161170 lemzi, hogy a membránházzal határos tartományuk, vagyis a peremzónájuk sík felületű, a profilos tartománnyal közös síkú és piezoellenállás rétegekkel van ellátva. Előnyösen ez a piezoellenállás réteg olyan vezető struktúra, amely a membrán peremzónájára szigetelő közbenső réteggel van felvivő A vezető struktúra főleg a sugárirányú nyúlás irányába biztosítja az áramirányt. Adott esetben a vezető struktúra védelmére egy lezáró szigetelő réteg lehet felvive. A piezoellenállás rétegek a membrán peremzónája felett és alatt helyezkedhetnek el és több részből is állhatnak, különösen egy-egy oldalon kétszer lehetnek jelen teljes hídkapcsolások felépítésére. Továbbá a membrán piezoelljenállás réteggel bevont oldalai védő folyadékban helyezhetők el, előnyösen nyomáskülönbség-méréseknél, nagy abszolút nyomások mellett. A találmány műszaki és gazdasági kihatása abban áll, hogy egyszerű és robosztus felépítésű membránt és piezoellenállást kapunk, amelynél jó a linearitás a nyomás és a megfelelő villamos kimenő jel között. Az egyszerű felépítés azon alapul, hogy nincs szükség a nyúlásmérő bélyegeknél járulékos tartókra, illetőleg tartó elemekre a szabadon kifeszített huzalok tartására a villamos nyúlásmérés céljára, míg a robosztus felépítés alapját az képezi, hogy a megfelelő rétegek pl. rágőzöléssel, nem pedig ragasztással vannak felvive, ezáltal az ún. kúszást elkerüljük. Emellett a rétegek igen vékonyak lehetnek. Ez azt jelenti, hogy vékony szigetelő rétegekkel biztosítani lehet a vezető anyag jó hőelvezetését. A sugárirányú pozitív +{ és negatív — £ nyúlásokat, amelyek a membránfelület felső oldalán és alsó oldalán jönnek létre, a peremzóna felületi síkjaiban optimálisan vivődnek át a vezető struktúrára. A vezető struktúrának csekély rétegvastagsága, valamint meander alakú kiképzése viszonylag nagy belső ellenállást jelent. Ezáltal növekszik a mérés hatásfoka. A vezető struktúrák villamos terhelése megfelelő nagy értékű lehet, erre a célra a nagy belső ellenállás miatt viszonylag nagy tápfeszültségek alkalmazhatók. A felvitt vezető rétegek nagy abszolút nyomásokkal terhelhetők. A találmány tárgyát példakénti kiviteli alak kapcsán, rajz alapján ismerhetjük részletesebben. •*• Az 1. ábra a membrán profilt mutatja. A 2. ábra a peremzónán levő vezető struktúrát szemlélteti. A 3. ábra a vezető struktúra felépítését ábrázolja, a 4- ábra egy vezető struktúra kiképzését szemlélteti. Amint az 1. ábrán látható, a találmány szerinti profilos 4 fémmembrán az 1 és 2 házrészek közé van befogva. A membrán profilozása a sík 5 peremzónáig terjed, amelynek középsíkja megegyezik a 4 membrán 3 középsíkjával. 5 Különleges profil alaknak itt nincs különösebb jelentősége, a mértékadó a profil magassága. Az 5 peremzóna viszonylag keskeny. A membrán profilossága nyomásnál a 3 középsík olyan deformálását okozza, amely a peremzónánál 10 viszonylag csekély görbületi sugarat okoz, ennek következtében nagy nyúlási értékek adódnak csekély linearitás-hiba mellett. A profilosság messzemenően megakadályozza a húzófeszültségek kialakulását, amelyek mértékadóak 15 a linearitás-hibára nézve. A 2. ábra az 5 peremzónán levő 6 vezető struktúrákat mutatja. A 6 vezető struktúrák végei 7 csatlakozással vannak ellátva és a villamos vezetékeket nyomásálló szigetelő átveze-20 téseken keresztül vezetjük ki az 1, 2 házból. A 3. ábra a piezoellenállást alkotó 6 vezető struktúra felépítését mutatja. A 4 membrán 5 peremzónáját egyik oldalán vagy mindkét oldalán, először vékony 8 szigetelő réteggel von-25 juk be, majd ezt követően ugyancsak vékony 6 vezető réteget viszünk fel. A vezető struktúra védelmére további 9 védőréteg vihető fel. A 4. ábra a 6 vezető struktúra meander alakú 30 kiképzését mutatja. Az ilyen kiképzés ugyanúgy, mint a csekély rétegvastagság, a nagy ellenállás megvalósítására szolgál. Szabadalmi igénypontok 35 1. Profilos fémmembrán, lineáris nyomásmérések céljára, piezoellenállás útján, különösen kis nyomások mérésére, azzal jellemezve, hogy a membránnak (4) közvetlenül a ház (1, 2) 40 melletti tartománya, azaz a peremzóna (5) sík felület és a membrán (4) profilos részéhez tartozó középsík (3) folytatását képezi és ez a peremzóna (5) piezoellenállás réteggel (6) van bevonva. 45 2. Az 1. igénypont szerinti profilos fémmembrán kiviteli alakja, azzal jellemezv e, hogy a piezoellenállás réteg (6) a membrán (4) peremzónájára (5) szigetelő réteg (8) közbeiktatásával van felvive és szükség esetén védoré-50 teggel (9) van ellátva. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti profilos fémmembrán kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a piezoellenállás rétegek (6) a membrán (4) peremzónája (5) fölött és/vagy alatt 55 helyezkednek el és hogy a piezoellenállás rétegek több részből előnyösen oldalanként két részből állnak. 4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti profilos fémmembrán kiviteli alakja, azzal 60 jellemezve, hogy a membrán (4) réteggel bevont oldalai védőfolyadékban helyezkednek el. 2 db rajz '2