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Alternative Passivierungsverfahren für Drucksensorchips mit eingeschränkter Medienverträglichkeit

Schuchert, Jürgen (1998):
Alternative Passivierungsverfahren für Drucksensorchips mit eingeschränkter Medienverträglichkeit.
Technische Universität Darmstadt, [Seminar paper (Midterm)]

Abstract

Zusammenfassung:

Bisher werden piezoresistive Drucksensoren zum Schutz vor Korrosion nach herkömmlicher Methode mit einer Trennmembran und einer Gehäusung aus Edelstahl versehen. Als Druckübertragungsmedium wird in das Gehäuse ein Siliconöl gefüllt, das den Druck von der Trennmembran auf den Primärsensor weiterleitet.

In dieser Arbeit wurden alternative Passivierungsverfahren, die die genannten Eigenschaften am Primärsensor realisieren, untersucht. In Frage kamen weiche Elastomere, wie Siliconkautschuke und -gele, die nach ihren Schrumpfungseigenschaften geprüft wurden. Ein weiterer Punkt war die einfache Handhabung und Anwendung der Applikationsprozesse für die Passivierungsmaterialien. Hierbei wurde auf die Viskosität und das Ausgasen von Luftblasen aus den Vergußmassen Wert gelegt. Zum ersten sollen sich die Gebinde leicht auf der Sensoroberfläche ausbreiten, ohne die Bonddrähte zu beschädigen, zum zweiten müssen sie luftblasenfrei sein, damit sich nicht bei der temperaturabhängigen Polymerisationsvernetzung die Passivierungseigenschaften verschlechtern.

Mittels statischer und dynamischer Druckmessungen an Sensoren mit und ohne Passivierungen konnten Vergleiche zwischen den Meßergebnissen angestellt werden.

Dauerbelastungsprüfungen sollten die Belastbarkeit der Drucksensoren von Passivierungsmaterialen auf Bonddrähte und Sensormembran aufzeigen.

Silicongele und -kautschuke kleiner 25 Shore-A-Härte beeinflussen kaum die Temperaturabhängigkeit der Nennsignale.

Die Nullsignale im Temperaturbereich -20°C bis 120°C weichen für kondensationsaushärtende Siliconkautschuke ab. Dies liegt an den Driftvorgängen, die durch die Reaktionsmechanismen bei der Polymerisationsvernetzung verursacht werden.

Bei Silicongelen bestehen sehr geringe Abweichungen zwischen den Nullsignalen der Sensoren ohne Passivierung.

Nachteilig wirken sich die geringe Abrasionbeständigkeit und der Klebeeffekt aus. Durch eine zweite Schicht auf das Silicongel können diese Effekte beseitigt werden. Es sollte jedoch ein Passivierungsmaterial gewählt werden, das geringe Vulkanisationszeiten und Volumenänderungen kleiner 0,5% vorweist. Eingeschränkte Driftvorgänge wirken sich weniger auf die Temperaturabhängigkeit der Nullsignale aus.

Bei Dauerbelastbarkeittests an 10 passivierten Sensoren mit Siliconkautchuke und -gele ergab sich ein defekter Sensor. Schädigende Wirkungen bestehen nicht an den Bonddrähten oder der Siliziummembran. Die Passivierungen haben je nach Füllvolumen einen Einfluß auf die Trägheit der Sensormembran. Dies zeigte sich ebenfalls bei Temperaturen von -20°C, da das Material spröder wurde, aber nicht an Kompressibilität verlor.

Item Type: Seminar paper (Midterm)
Erschienen: 1998
Creators: Schuchert, Jürgen
Title: Alternative Passivierungsverfahren für Drucksensorchips mit eingeschränkter Medienverträglichkeit
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Bisher werden piezoresistive Drucksensoren zum Schutz vor Korrosion nach herkömmlicher Methode mit einer Trennmembran und einer Gehäusung aus Edelstahl versehen. Als Druckübertragungsmedium wird in das Gehäuse ein Siliconöl gefüllt, das den Druck von der Trennmembran auf den Primärsensor weiterleitet.

In dieser Arbeit wurden alternative Passivierungsverfahren, die die genannten Eigenschaften am Primärsensor realisieren, untersucht. In Frage kamen weiche Elastomere, wie Siliconkautschuke und -gele, die nach ihren Schrumpfungseigenschaften geprüft wurden. Ein weiterer Punkt war die einfache Handhabung und Anwendung der Applikationsprozesse für die Passivierungsmaterialien. Hierbei wurde auf die Viskosität und das Ausgasen von Luftblasen aus den Vergußmassen Wert gelegt. Zum ersten sollen sich die Gebinde leicht auf der Sensoroberfläche ausbreiten, ohne die Bonddrähte zu beschädigen, zum zweiten müssen sie luftblasenfrei sein, damit sich nicht bei der temperaturabhängigen Polymerisationsvernetzung die Passivierungseigenschaften verschlechtern.

Mittels statischer und dynamischer Druckmessungen an Sensoren mit und ohne Passivierungen konnten Vergleiche zwischen den Meßergebnissen angestellt werden.

Dauerbelastungsprüfungen sollten die Belastbarkeit der Drucksensoren von Passivierungsmaterialen auf Bonddrähte und Sensormembran aufzeigen.

Silicongele und -kautschuke kleiner 25 Shore-A-Härte beeinflussen kaum die Temperaturabhängigkeit der Nennsignale.

Die Nullsignale im Temperaturbereich -20°C bis 120°C weichen für kondensationsaushärtende Siliconkautschuke ab. Dies liegt an den Driftvorgängen, die durch die Reaktionsmechanismen bei der Polymerisationsvernetzung verursacht werden.

Bei Silicongelen bestehen sehr geringe Abweichungen zwischen den Nullsignalen der Sensoren ohne Passivierung.

Nachteilig wirken sich die geringe Abrasionbeständigkeit und der Klebeeffekt aus. Durch eine zweite Schicht auf das Silicongel können diese Effekte beseitigt werden. Es sollte jedoch ein Passivierungsmaterial gewählt werden, das geringe Vulkanisationszeiten und Volumenänderungen kleiner 0,5% vorweist. Eingeschränkte Driftvorgänge wirken sich weniger auf die Temperaturabhängigkeit der Nullsignale aus.

Bei Dauerbelastbarkeittests an 10 passivierten Sensoren mit Siliconkautchuke und -gele ergab sich ein defekter Sensor. Schädigende Wirkungen bestehen nicht an den Bonddrähten oder der Siliziummembran. Die Passivierungen haben je nach Füllvolumen einen Einfluß auf die Trägheit der Sensormembran. Dies zeigte sich ebenfalls bei Temperaturen von -20°C, da das Material spröder wurde, aber nicht an Kompressibilität verlor.

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Drucksensoren Piezoresistiv, Korrosionsschutz, Shore-A-Härte, Silikonkautschuk Anwendung, Temperaturverhalten Drucksensor
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Measurement and Sensor Technology
Date Deposited: 12 Sep 2011 14:30
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1395

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 10-11-1997

Ende Datum: 04-08-1998

Querverweis: 17/24 EMKS 1361

Studiengang: Elektrotechnik (ET)

Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (EMK)

Abschluss: Diplom (EMK)

Identification Number: 17/24 EMKS 1395
Referees: Hohlfeld, Dipl.-Ing. Olaf and Werthschützky, Prof. Dr.- Roland
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