1 Ãberblick über die Sensorik
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Seite 88<br />
174 4.1 Resistive Kraft- und Drucksensoren 4.1.5 Federkörper für resistive Drucksensoren 175<br />
Tab. 4.1.5-1 gibt einen Überblick über Werkstoffe, <strong>die</strong> sich für <strong>die</strong> Herstellung von<br />
Federkörpern eignen. In der Drucksensortechnik werden als metallische Federwerkstoffe<br />
bevorzugt Spezialstähle und Kupferlegierungen (z.B. Kupfer-Beryllium, auch<br />
Berylliumbronze genannt) eingesetzt, weiterhin Aluminiumlegierungen.<br />
Bei einer Druckmessung über Dehnungsmeßstreifen auf metallischen Federkörpern<br />
ist immer eine elektrische Isolation erforderlich, <strong>die</strong>se kann durch organische Folien<br />
oder aufgebrachte Isolier-Dünnschichten (Band 2, Abschnitt 8.2.2) hergestellt werden.<br />
Um <strong>die</strong>sen teilweise aufwendigen und störanfälligen Fertigungsschritt zu vermeiden,<br />
werden auch Federkörper aus Isolatorkeramiken [4.5] und Gläsern untersucht.<br />
Problematisch kann hierbei <strong>die</strong> Sprödigkeit <strong>die</strong>ser Werkstoffe, sowie ein unelastisches<br />
Verhalten und Langzeitkriechen sein [4.20]. Im Prinzip können auch<br />
Schichttechniken zur Herstellung von Drucksensorkörpern angewendet werden (Bild<br />
4.1.5-14).<br />
Bild 4.1.5-12<br />
Drucksensor mit Kreisringmembran: Dilatations- und Kompressionsgebiete treten<br />
auf an den Stegverbindungen zwischen dem innneren und dem äußeren Kreisring<br />
(nach [4.18])<br />
Bild 4.1.5-14 Drucksensorkörper mit Glasmembran (nach [4.21]):<br />
Auf <strong>die</strong> 110 µm dicke Glasmembranplatte werden zunächst <strong>die</strong> Dehnungsmeßstreifen<br />
und deren Kontaktierung aufgebracht. Anschließend wird auf der Rückseite<br />
der Glasmembran über eine Dünnschichttechnik zunächst ein Cr/Au-Ring<br />
erzeugt, der anschließend galvanisch so weit verstärkt wird, daß er als Abstandsring<br />
zwischen Membran und Substrat wirkt.<br />
Bei der Herstellung von Federkörpern aus Halbleiterwerkstoffen, insbesondere Silizium,<br />
lassen sich mit großen fertigungstechnischen Vorteilen <strong>die</strong> Verfahren der Mikromechanik<br />
(Band 1, Abschnitt 3.4) anwenden. Die entsprechenden Drucksensoren<br />
werden im Abschnitt 4.2.6 ausführlich diskutiert.<br />
Bild 4.1.5-13<br />
Brückenschaltung aus Dehnungsmeßstreifen für eine Kreisringmembran (nach<br />
[4.2])<br />
H. Schaumburg: Band 3 – Sensoren 1.5.2007 1.5.2007 H. Schaumburg: Band 3 – Sensoren
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