Si-DMS, geklebt auf federharten Messingkörper; Anwendung Kraftmessung
Für Präzisionskraftmessungen hat das CiS Forschungsinstitut aus Erfurt miniaturisierte Silizium-Dehnmessstreifen (Si-DMS) mit integrierter Messbrücke entwickelt. Die piezoresistiven Widerstände sind monolithisch in einkristallinem Silizium integriert (K-Faktor = 80) und liegen als Doppel-Dehnungselement und als Vollbrücke vor. Durch die Verwendung von Halbleitertechnologien wird eine höhere Langzeitstabilität, Präzision und Messsicherheit im Vergleich zu duktilen Metall-DMS erreicht.
Der Temperaturkoeffizient der Brücke beträgt 0,70 % / 10 K. Der Widerstand der Brücke bei 30 °C liegt bei 5000 Ω.
Die nur 1,0 mm x 0,5 mm x 0,015 mm großen Si-DMS werden mit Hilfe innovativer Fügetechniken mit dem elastischen Verformungskörper verbunden.
Klassische Klebeverfahren sind für anspruchsvolle Anwendungen, wie Industriesensorik und Medizintechnik häufig nicht nutzbar, da die dafür verwendeten Fügematerialien temperatur- und feuchteempfindlich sind und somit die Stabilität des elektrischen Signals beeinflussen.
Montagetechnologien, wie das Aufglasen, das Silber-Sintern oder Fügen auf Basis von reaktiven Multischichtsystemen sind hier wegweisend. Die Auswahl des geeigneten Verfahrens hängt von den Anforderungen an das Messsystem und den Bedingungen am Messort ab. Das CiS führt Untersuchungen zum thermischen Verhalten der Materialkomponenten und der Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität des Si-DMS auf Federkörpern aus Edelstahl, Kovar, Aluminium und weiteren Metallen durch. Technologische Ergebnisse und erste Prototypen der Silizium-Dehnmessstreifen werden 2016 erstmalig präsentiert.
Projektpräsentationen zur:
Hannover Messe, 25.-29. April 2016, Hannover, Halle 4 Stand F34
SENSOR+TEST, 10.-12. Mai 2016, Nürnberg, Halle 5 Stand 5-364
Silizium-Dehnmessstreifen als Vollbrücke auf Glaslot
