УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЖАТИЯ ТОКОПРОВОДЯЩИХ СЛОЕВ КОНТАКТНЫХ ПЛЕНОЧНЫХ ДАТЧИКОВ

Полезная модель относится к области приборостроения, а именно, к технологии изготовления многослойных контактных пленочных датчиков порогового давления и может быть использована при изготовлении контактных пленочных датчиков, закрепляемых на поверхности измеряемых объектов.
Известен способ изготовления датчика, включающий выполнение 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 металлорезины (патент РФ №2166740 MПК G01L 7/08 от 10.05.2001 г.).
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.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является способ изготовления многослойного контактного датчика в виде слоистой пленки (патент №2411473 MПК G01L 7/08 от 10.02.2011 г.), который включает в себя две прессовые подушки, состоящие из термопластичного полимера - полиэтилена, проложенного между термореактивным полимером - полиимидной пленкой.
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.
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.
Данная задача решается за счет того, что заявленное устройство для обжатия токопроводящих слоев контактных пленочных датчиков содержит пакет чередующихся слоев из токопроводящих и диэлектрических материалов, причем последние состоят из термореактивного полимера, ламинированного термопластичным полимером, причем с одной стороны пакета расположена металлическая сетка, проложенная с двух сторон пленкой из термореактивного полимера, при этом, со стороны, обратной пакету перед пленкой из термореактивного полимера расположена пленка из термопластичного полимера.
Кроме того, металлическая сетка имеет размеры ячеек 0,2-0,4 мм, а толщину нити - 0,1-0,2 мм.
Кроме того, в качестве термопластичного полимера, расположенного перед пленкой из термореактивного полимера, используется полиэтилен.
Кроме того, в качестве термореактивного полимера, окружающего металлическую сетку, используется термостатированный полиимид.
Кроме того, количество слоев термореактивного полимера, окружающего металлическую сетку со стороны пакета, находится в пределах от 1 до N, где N - целые числа.
На фиг.1 изображено устройство для обжатия токопроводящих слоев контактных пленочных датчиков.
Устройство состоит из металлических пластин 1, расположенных между плитами пресса 2 для обжатия токопроводящих слоев контактных пленочных датчиков из алюминиевой фольги 3, проложенных между собой пленкой 4 из термореактивного полимера - полиимида, ламинированного с двух сторон термопластичным полимером - фторопластом. Снаружи токопроводящие слои 3 окружены с двух сторон пленкой 5 из термореактивного полимера - полиимида, ламинированного со стороны токопроводящих слоев 3 термопластичным полимером - фторопластом. С одной стороны датчика, противоположной стороне, которая крепится на измеряемый объект, расположена металлическая сетка 6 ячеистой структуры, проложенная с обеих сторон пленкой 7 из термореактивного полимера - полиимида, подвергнутого термостатированию, причем, со стороны, обратной пакету, перед пленкой 7 из термореактивного полимера - полиимида размещена пленка 8 из термопластичного полимера - полиэтилена.
Размеры ячеек сетки - 0,2-0,4 мм с толщиной нити 0,1-0,2 мм выбраны экспериментально, как максимально обеспечивающие решение поставленной задачи. В качестве материала сетки выбрана нержавеющая сталь, как материал, не изменяющий свои физические свойства при термокомпрессионном воздействии.
Полиэтиленовая пленка выбрана в качестве материала, передающего давление на проводящие слои пленочных датчиков, из-за своей низкой температуры размягчения (80-120°C), что обеспечивает в условиях термокомпрессии равномерное распределение давления по всей поверхности пленочных датчиков.
Термостатированный полиимид выбран в качестве материала, окружающего металлическую сетку, так как обработанный при высокой температуре (150°C) в течение 30 минут полиимид обладает низкой усадкой.
Также экспериментально установлено, что количество слоев пленки 7 из термореактивного полимера - полиимида, окружающей металлическую сетку 6 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 оптимальным является три слоя пленки; при увеличении количества слоев пленки эффект обжатия сеткой 6 токопроводящих слоев 3 снижается, а при уменьшении количества слоев пленки возможно появление вмятин от сетки на токопроводящих слоях 3, что недопустимо конструкторской документацией на пленочные датчики.
Устройство для обжатия токопроводящих слоев контактных пленочных датчиков работает следующим образом.
Формируется пакет из токопроводящих слоев 3 с проложенным между ними термореактивным полимером - полиимидом, ламинированным с двух сторон термопластичным полимером - фторопластом 4, и окруженными с двух сторон термореактивным полимером - полиимидом, ламинированным только со стороны токопроводящих слоев 3 термопластичным полимером - фторопластом 5. Далее, со стороны датчика, где требуется обжатие токопроводящих слоев 3 с помощью металлической сетки, прокладываются следующие слои: термореактивный полимер - полиимидная пленка 7, металлическая сетка 6, затем снова термореактивный полимер - полиимидная пленка 7, термопластичный полимер - полиэтилен 8 и снова термореактивный полимер - полиимидная пленка 7. Сложенный пакет с двух сторон окружают металлическими пластинами 1 для передачи давления на пакет пленочных датчиков и, собственно, самими плитами пресса 2.
Далее собранный пакет подвергают термокомпрессионной сварке при температурах, выше температуры расплавления пленки из термопластичного полимера - полиэтилена 8. При этом, полиэтиленовая пленка 8, расплавляясь и равномерно распределяясь по нижележащему слою полиимида 7 осуществляет равномерное давление через полиимидную пленку 7 на металлическую сетку 6, а та, в свою очередь, через полиимидную пленку 5 - на токопроводящие слои 3, обеспечивая, таким образом, решение поставленной задачи.
После обжатия пакет пленочных датчиков освобождают от технологических слоев - полиимидной пленки 7 с проложенными между ее слоями металлической сеткой 6 и перешедшей в твердое состояние полиэтиленовой пленкой 8, при этом металлическая сетка 6 может использоваться многократно.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обжатие токопроводящего рисунка, ламинированного термореактивным полимером, в процессе термокомпрессионной сварки с одной стороны и обеспечение гладкой поверхности с другой стороны, что позволяет избежать таких нежелательных эффектов, как скручивание, коробление и смещение токопроводящего рисунка на разных слоях датчика относительно друг друга.
Предлагаемое устройство для обжатия токопроводящих слоев контактных пленочных датчиков внедрено в серийном производстве.