ES2263739T3 - Procedimiento de fabricacion de dispositivos de deteccion de deformacion. - Google Patents
Procedimiento de fabricacion de dispositivos de deteccion de deformacion.Info
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Abstract
Procedimiento de fabricación de dispositivos de detección de deformación (SG), caracterizado porque el procedimiento comprende las etapas siguientes: situar de forma fija, en posiciones predeterminadas una placa de fijación (10), una pluralidad de sustratos cilíndricos (8) presentando cada uno de los cuales un extremo cerrado por un diafragma (8b), un marcador de posicionamiento (13) previamente formado en una posición determinada de la placa de fijación; montar la placa de fijación que presenta los sustratos en la plantilla (11), cuyas superficies superiores definen una posición de referencia (12), para hacer que la plantilla sostenga los sustratos de modo que una superficie externa del diafragma de cada sustrato se mantenga al mismo nivel por encima de una altura predeterminada de dicha posición de referencia (12); posicionar todos los sustratos de modo que las superficies superiores de todos los diafragmas se sitúen en la dirección del plano de la placa de fijación con referencia al marcador de posicionamiento; y formar simultáneamente una parte de medidor de deformación (9) sobre cada uno de los diafragmas.
Description
Procedimiento de fabricación de dispositivos de
detección de deformación.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de fabricación de dispositivos de detección de
deformación.
deformación.
Los elementos para detectar una deformación se
clasifican en una variedad de tipos de elementos. Un tipo de
dispositivo de detección de deformación utiliza un diafragma en el
que se dispone un medidor de la deformación. El diafragma responde
al estímulo dado, y el medidor de deformación detecta el estímulo
basándose en cambios físicos en el diafragma. Para fabricar este
tipo de dispositivos de detección de deformación se han empleado
varios tipos de
procedimientos.
procedimientos.
En referencia a las figuras 1 y 2 ahora se
describirá un tipo de procedimiento de fabricación. Tal como se
muestra en las mismas se usa una plantilla 1 formada por placas 1a y
1b, superior e inferior. Esta plantilla 1 está realizada para
presentar muchos orificios 3 formados en posiciones dadas de la
misma. Los orificios 3 se encargan de sostener los sustratos 2 de
los dispositivos de detección de deformación con precisión en
cuanto a sus tamaños y pasos. Existe el mismo número de orificios 3
que de sustratos 2. Una gran cantidad de sustratos 2 (de decenas de
piezas a varios cientos de piezas) está incluida en una única
plan-
tilla 1.
tilla 1.
Cada sustrato 2 está formado en un cuerpo
cilíndrico del cual un extremo está cerrado por un diafragma 4
(remítase a la figura 2). Las dimensiones, tales como el diámetro
externo, de cada sustrato 2 están acabadas con una precisión
superior porque es preciso que cada sustrato 2 encaje en cada
orificio 3 de la plantilla 1 sin que se afloje. Tal como se muestra
en las figuras 1 y 2, tras encajar los sustratos 2 en la plantilla
1, todos los sustratos 2 se posicionan de tal forma que las
superficies superiores de todos los diafragmas 4 están a la misma
posición en altura. Esta altura se determina tomando la superficie
superior de la placa superior 1a como posición de referencia. Así,
las superficies superiores de todos lo diafragmas 4 constituyen el
mismo plano.
A continuación la plantilla 1 que sostiene los
sustratos 2 se envía a la siguiente etapa en la que se forma una
parte de medidor de deformación en cada diafragma 4. En esta etapa,
en primer lugar, se forman tanto una capa aislante como una capa
del medidor de deformación sucesivamente sobre la superficie
superior de cada diafragma 4. Partiendo de unos orificios de
referencia 5 trabajados de manera precisa formados en posiciones
dadas de la plantilla 1, se lleva a cabo un diseño de un medidor de
deformación usando un proceso de fotolitografía de modo que se
forma un medidor de deformación simultáneamente sobre todos los
diafragmas 4. Se disponen máscaras sobre la plantilla 1 con
referencia a los orificios de referencia 5, y se realiza un proceso
de deposición física en fase de vapor para formar electrodos y una
capa de protección del medidor de deformación sobre los medidores de
deformación sucesivamente.
Una vez completada la parte del medidor de
deformación, los sustratos 2 se separan de la plantilla 1. Los
sustratos separados 2, sobre los que se forman individualmente las
partes del medidor de deformación, se usan como dispositivos de
detección de deformación.
En el documento JP 4015533 se proporciona un
segundo tipo de procedimiento de fabricación de dispositivos de
detección de deformación que puede mostrarse de forma ilustrativa en
las figuras 3 y 4. Tal como se muestra en las mismas, se emplea una
plantilla 7 sobre la que se construye una pluralidad de clavijas 6.
Cada sustrato 2 se coloca sobre cada clavija 6 de tal manera que la
clavija 6 se introduce a presión dentro de una abertura inferior
formada en el sustrato 2. La parte inferior de la abertura funciona
como un diafragma 4. Las superficies superiores de todos los
diafragmas 4 se mantienen incluidas en el mismo plano. Entonces se
forman varias capas delgadas sucesivamente sobre cada diafragma 4.
Las capas delgadas sobre los diafragmas individuales 4 se someten
entonces a una micro fabricación y a otros trabajos necesarios. Por
lo tanto, al mismo tiempo se fabrica una pluralidad de dispositivos
de detección de deformación.
No obstante, los procedimientos de fabricación
convencionales anteriores se han enfrentado a varios problemas.
En el procedimiento de fabricación anterior
mostrado en las figuras 1 y 2, un primer problema se deriva de la
forma de cada sustrato 2. El sustrato 2 puede resumirse como
cilíndrico, pudiendo así rotar alrededor de su eje central incluso
cuando está sujeto por la plantilla 1. Por tanto es difícil situar
cada sustrato 2 en su dirección de rotación.
Un segundo problema resulta de un hueco entre
cada sustrato 2 y la plantilla 1. Este hueco provoca que cada uno
de los sustratos 2 se desplace contra la plantilla 1 en la dirección
del plano a lo largo del que se extiende la plantilla 1 (es decir,
las placas 1a y 1b) (es decir, la dirección X-Y en
la figura 1). Este desplazamiento estropeará el posicionamiento
entre los diseños de indicadores para los medidores de deformación y
los diseños de máscara para los electrodos y una capa de protección.
Es decir, los medidores de deformación no pueden situarse en su
lugar sobre cada diafragma 4, dando como resultado un dispositivo
defectuoso.
Para evitar la fabricación de tales dispositivos
defectuosos, tanto los sustratos 2 como la plantilla 1 deberían
situarse de forma precisa entre sí. Para lograr este requisito,
sería necesario que la plantilla 1 así como los sustratos 2 se
acabasen con una mayor precisión. Un tercer problema es por tanto
que el coste para fabricar dispositivos de detección de deformación
ha sido elevado, debido a los superiores grados de precisión en el
acabado tanto de la plantilla 1 como de los sustratos 2.
Por otro lado, el segundo procedimiento de
fabricación anterior representado en las figuras 3 y 4 también va
acompañado de varios problemas. Un primer problema se refiere
también al coste de fabricación. Los diafragmas 4 de todos los
sustratos 2 encajados en la plantilla 7 deberían estar a la misma
altura para formar el mismo plano. Si se cumple esta condición
pueden minimizarse los errores dimensionales de los diseños de la
capa delgada. Para realizar la configuración con el mismo plano,
tanto las posiciones de referencia para el posicionamiento de los
sustratos 2 en la plantilla 7 como los intervalos de los orificios
en los que se insertan las clavijas 6, respectivamente, deberían
acabarse con una precisión superior. Una precisión superior de
acabado conllevará un incremento en la fabricación de dispositivos
de detección de
deformación.
deformación.
Un segundo problema resulta del hecho de que
cada clavija 6 se introduce por presión en la abertura (cavidad)
inferior de cada plantilla 7. Hay algunos casos en los que la
introducción por presión de la clavija 6 en la abertura daña la
superficie de la abertura, disminuyendo así la fiabilidad de los
propios dispositivos. Si tales dispositivos de detección de
deformación dañados se aplican, por ejemplo, a recipientes a
presión, la fiabilidad de los propios recipientes a presión también
se estropeará. Además, a medida que aumenta el número de
utilizaciones de la plantilla 7, las clavijas 6 se desgastan.
Además, durante la etapa de formación de la parte del medidor de
deformación, las clavijas 6 se exponen a una atmósfera de
temperatura elevada. En consecuencia, la elasticidad de cada
clavija 6 se degrada, debilitando de este modo una fuerza para
sostener el sustrato 2. Estos inconvenientes también llevarán a
factores inestables en la mejora de la fiabilidad.
Además, un tercer problema está provocado por la
configuración en la que cada clavija 6 se introduce por presión
dentro de la abertura inferior de cada sustrato 2. Debido a esta
configuración, varios tipos de fluido, como por ejemplo fluido de
limpieza, fluido de revelado, fluido de enjuague, y un agente de
separación protector, que han fluido a la abertura inferior de cada
sustrato 2 durante una etapa de limpieza y las etapas de micro
fabricación de capa delgada, son aptos para permanecer allí, incluso
tras completar tales etapas. El residuo de tales fluidos a menudo
provoca un problema de contaminación en las diversas etapas
posteriores de fabricación de dispositivos de detección de
deformación.
La presente invención se ha realizado con vistas
a las circunstancias anteriores, y, por lo tanto, un objetivo de la
presente invención es proporcionar un procedimiento de fabricación
de dispositivos de detección de deformación, que sea capaz de
situar con precisión los sustratos sobre una plantilla, permitiendo
así la formación de diseños de medidores de una forma muy precisa
sobre el diafragma de cada sustrato, con un coste de fabricación aún
así suprimido.
Un segundo objetivo de la presente invención es
proporcionar un procedimiento de fabricación de dispositivos de
detección de deformación que sea capaz de proporcionar dispositivos
de detección de deformación cuya fiabilidad se mejore en gran
medida, además de realizar el primer objetivo anterior.
Según la presente invención, se proporciona un
procedimiento de fabricación de dispositivos de detección de
deformación, caracterizado porque el procedimiento comprende las
etapas siguientes:
situar de forma fija, en posiciones
predeterminadas de una placa de fijación, una pluralidad de
sustratos cilíndricos cada uno de los cuales presenta un extremo
cerrado por un diafragma, estando formado previamente un marcador
de posicionamiento en una posición dada de la placa de fijación;
montar la placa de fijación que presenta los
sustratos en la plantilla, cuyas superficies superiores definen una
posición de referencia, para hacer que la plantilla sostenga los
sustratos de modo que una superficie exterior del diafragma de cada
sustrato se mantenga al mismo nivel por encima de una altura
predeterminada desde dicha posición de referencia;
posicionar todos los sustratos de modo que las
superficies superiores de todos los diafragmas se posicionen en la
dirección del plano de la placa de fijación con referencia al
marcador de posicionamiento; y
simultáneamente, formar una parte de medidor de
deformación sobre cada uno de los diafragmas.
Según la configuración anterior, una pluralidad
de sustratos se sitúan cada uno de forma fija en posiciones
predeterminadas de la placa de fijación, y entonces la propia placa
de fijación, que presenta los sustratos, se monta sobre la
plantilla. De este modo es posible mantener las superficies
exteriores de todos los diafragmas a la misma altura predeterminada
de modo que se forma el mismo plano con una precisión de posición
superior y sin aflojamiento. Además, porque el marcador de
posicionamiento previamente formado en una posición dada de la
placa de fijación se usa para posicionar todos los diafragmas en la
dirección del plano de la placa de fijación. Por tanto no se
requiere un posicionamiento de precisión superior entre la plantilla
y los sustratos en la dirección del plano de la placa de fijación.
Esto significa que, cuando la placa de fijación se monta en la
plantilla, tampoco se requiere un posicionamiento de precisión
superior como en la dirección del plano de la placa de fijación.
Esto llevará a una reducción en los costes de fabricación de los
dispositivos. Además, los diversos sustratos pueden tratarse como
una unidad junto con la placa de fijación, de forma que pueden
realizarse varios tipos de trabajos, tales como el cambio de
plantillas y el posicionamiento de los sustratos, rápidamente y con
facilidad durante las etapas de formación de una parte de medidor de
deformación sobre los diafragmas.
Preferentemente, la etapa de montaje incluye una
etapa de conexión de cada sustrato a un elemento elástico dispuesto
previamente en cada una de las posiciones predeterminadas de la
placa de fijación, siendo el elemento elástico elásticamente
deformable en una dirección de espesor de la placa de fijación. Por
tanto, en los casos en los que los sustratos se encajan en la
plantilla con la ayuda de la placa de fijación, los sustratos pueden
conectarse elásticamente con la plantilla. Esto hace que el
mantenimiento de la superficie de todos los diafragmas al mismo
nivel sea más fácil y suave, que es más elevado en una altura
predeterminada desde la posición de referencia.
También se prefiere que una pluralidad de
orificios pasantes, cada uno de los cuales acepta a cada sustrato,
esté formada en cada una de las posiciones predeterminadas de la
placa de fijación y que el elemento elástico esté dispuesto sobre
una superficie del orificio pasante. Por tanto, al insertar cada
sustrato en cada orificio pasante, los sustratos pueden fijarse a
la placa de fijación de una manera más fácil y segura. Los orificios
pasantes también son útiles para descargar hacia el exterior los
diversos tipos de sustratos de los agentes químicos empleados
durante la formación de una parte de medidor de deformación en cada
diafragma. Por tanto, se reduce considerablemente el residuo de
tales agentes químicos, por lo que no presentan apenas influencia
sobre las etapas de postproducción. Además, resulta ventajoso que
tanto los orificios pasantes como los elementos elásticos puedan
formarse a un coste relativamente bajo, pero con precisión, mediante
la combinación de procesos de fotolitografía y grabado químico.
También se prefiere que cada sustrato presente
una protuberancia anular formada íntegramente sobre una superficie
cilíndrica externa del mismo y conectada a la placa de fijación. Por
tanto, no se produce ningún daño a la superficie interior de cada
sustrato, incluyendo la superficie interior del diafragma. La
fiabilidad del propio dispositivo aumenta y el dispositivo es
adecuado para usarlo, por ejemplo, en recipientes a presión.
Se prefiere también que el elemento elástico
presente una parte en resalte formada íntegramente en el mismo y
conectada a la protuberancia anular de cada sustrato. En
consecuencia, los sustratos pueden conectarse fácilmente a la placa
de fijación soldando la protuberancia anular a la parte en resalte.
Un punto para soldar se encuentra en la parte en resalte,
asegurando que la soldadura se lleve a cabo de forma regular, sin
usar un electrodo de soldadura cuya punta se fabrica fina.
A modo de ejemplo, el elemento elástico está
constituido por una pluralidad de elementos elásticos dispuestos
sobre la superficie de cada orificio pasante. Es decir, cada
sustrato está sostenido por una pluralidad de elementos elásticos,
de modo que los sustratos se mantienen en la placa de fijación sin
desplazamientos en la dirección de la placa de la placa de
fijación. Esto mejora la precisión en el posicionamiento en la
dirección del plano.
Se prefiere que el procedimiento comprenda
además la etapa de desmontar la placa de fijación de la plantilla,
que incluye una etapa de separación de cada sustrato de la placa de
fijación cortando los elementos elásticos después de formar las
partes de medidor de deformación. Sólo el corte de los elementos
elásticos permite la separación de los sustratos, que funcionan
como dispositivos de detección de deformación, de la placa de
fijación de una manera más sencilla.
Otros objetivos y aspectos de la presente
invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la
descripción y las formas de realización siguientes haciendo
referencia a los dibujos adjuntos en los que:
la figura 1 es una vista en planta que muestra
una plantilla en la que se montan sustratos según un procedimiento
de fabricación convencional de dispositivos de detección de
deformación;
la figura 2 muestra una sección transversal
cortada parcialmente a lo largo de una línea II-II
de la figura 1;
la figura 3 es una vista en perspectiva que
muestra una plantilla en la que se montan sustratos según un segundo
procedimiento de fabricación convencional de dispositivos de
detección de deformación;
la figura 4 muestra una sección transversal en
perpendicular de parte de la plantilla mostrada en la figura 3;
la figura 5 muestra una sección longitudinal de
uno de los dispositivos de detección de deformación que va a
fabricarse en base al procedimiento de fabricación según la presente
realización;
la figura 6 muestra un sección longitudinal de
un sustrato empleado por un dispositivo de detección de
deformación;
la figura 7 es una vista en perspectiva
parcialmente cortada que muestra una pluralidad de sustratos (uno de
los cuales se muestra en la figura 6) dispuestos de forma fija en
posiciones dadas de una placa de
fijación;
fijación;
la figura 8 es una vista en perspectiva
aumentada de un sustrato parcialmente cortado de la figura 7;
la figura 9 es una vista en planta que muestra
la placa de fijación;
la figura 10 es una vista en planta aumentada
cortada a lo largo de un círculo mostrado por una flecha X en la
figura 9;
la figura 11 ilustra una sección parcialmente
cortada a lo largo de una línea XI-XI;
la figura 12 ilustra una vista en perspectiva
local desde atrás de la placa de fijación mostrada en la figura
10;
la figura 13 ilustra una vista en planta que
muestra los sustratos montados en una plantilla empleada también
por el procedimiento de fabricación según la presente
realización;
la figura 14 muestra una sección transversal
parcialmente cortada a lo largo de una línea XIV-XIV
de la figura 13; y
la figura 15 resume un diagrama de flujo que
muestra las diversas etapas para la formación de una parte de
medidor de deformación sobre cada uno de los sustratos.
Ahora se describirá una forma de realización
preferida según la presente invención haciendo referencia a las
figuras 5 a 15.
En primer lugar, se ejemplificarán los
dispositivos de detección de deformación fabricados por un
procedimiento de fabricación de la presente invención.
La figura 5 ejemplifica un dispositivo de
detección de deformación SG que está equipado con un sustrato 8 y
una parte de medidor de deformación 9 formada sobre el sustrato
8.
El sustrato 8, que está formado en un único
cuerpo rígido realizado a partir de un material de metal dado,
presenta un pilar cilíndrico 8a que presenta los dos extremos en su
dirección axial. Tal como se muestra en las figuras 5 y 6, un
extremo está cerrado íntegramente con una placa delgada, mientras
que el otro extremo está abierto. La parte de la placa delgada
funciona como un diafragma 8b.
Además, una cavidad (abertura inferior) 8d con
una abertura en un extremo está formada en el pilar cilíndrico 8a.
Cuando se alimenta fluido a la cavidad 8d, tal como ilustra una
flecha A en la figura 5, la presión del fluido actúa sobre la parte
posterior del diafragma 8b, provocando así que el diafragma 8b se
deforme. Una protuberancia anular 8c está formada íntegramente
hacia fuera desde el lado externo del pilar cilíndrico 8a.
La parte de medidor de deformación 9 incluye una
capa aislante 9a laminada sobre la superficie externa del diafragma
8b, unos medidores de deformación 9b, unos electrodos 9c y una capa
protectora 9d para proteger los medidores de deformación 9b. En
consecuencia, cuando se aplica presión al dispositivo de detección
de deformación mediante la alimentación de fluido a la cavidad 8d,
el diafragma 8b, que sirve como parte de recepción de la presión,
se deforma. La parte de medidor de deformación 9 detecta la
deformación provocada debido a la deformación, y emite una señal
indicativa de la intensidad de la
deformación.
deformación.
El dispositivo de detección de deformación, que
está configurado según lo anterior, se fabrica en una producción a
gran escala mediante las siguientes etapas. Así, pueden fabricarse
al mismo tiempo un gran número de dispositivos de detección de
deformación SG.
Tal como se muestra en las figuras 7 y 8, un
gran número de sustratos 8 se fijan individualmente en posiciones
predeterminadas sobre una placa de fijación 10. Entonces, tal como
se muestra en las figuras 13 y 14, los sustratos 8 se soportan por
una plantilla 11 con la placa de fijación 10 enganchada a la
plantilla 11, de modo que las superficies externas de todos los
diafragmas 8b se posicionan al mismo nivel por encima de una
posición de referencia 12 de la plantilla 11 (remítase a la figura
13). La posición de referencia está asignada a la posición de una
placa superior que se describirá posteriormente de la plantilla
11.
A continuación, usando como referencia un
marcador de posicionamiento 13 previamente formado a través de la
placa de fijación 10, tal como se muestra en la figura 9, los
sustratos 8 se someten a un posicionamiento en la dirección del
plano (es decir, en la dirección X-Y) de la placa de
fijación 10, de modo que las superficies externas de todos los
diafragmas 8b se posicionan en su lugar. A continuación todos los
diafragmas 8b se someten a una etapa de producción simultánea de
las partes de medidor de deformación 9.
Ahora se detallarán las etapas anteriores. En
primer lugar, se preparan tanto el sustrato 8 mostrado en la figura
6 como la placa de fijación 10 mostrada en la figura 9.
Cada sustrato 8 se mecaniza con una precisión
superior para presentar la misma forma mostrada en la figura 6.
La placa de fijación 10 está realizada en una
placa de metal para presentar un espesor uniforme que va desde 0,1
hasta 0,2 mm. Tal como se muestra en las figuras 9 y 10, se forma en
el lugar un gran número de orificios pasantes 14 que presentan el
mismo diámetro a través de la placa de fijación 10. El diámetro de
cada orificio pasante 14 y un paso entre los orificios pasantes 14
se acaban con una precisión superior. A modo de ejemplo, los
orificios pasantes 14 pueden taladrarse usando un proceso de
fotolitografía combinada con un grabado químico. En caso de usar
este proceso, la placa de fijación 10 puede dotarse de una precisión
superior, pero a un coste de producción relativamente inferior.
Cada orificio pasante 14 está formado, a modo de
ejemplo, en un simple orificio redondo en el que se inserta el
pilar cilíndrico 8a de cada sustrato 8. Preferentemente, tal como se
muestra en las figuras 10 a 12, se fijan unos elementos elásticos
15 a la superficie interior de cada orificio pasante 14 (por
ejemplo, orificio redondo). Aunque el elemento elástico 15
individual todavía satisface un requisito, aún se prefiere formar
una pluralidad de elementos elásticos 15 (por ejemplo, tres piezas)
en paralelo con la perforación del orificio redondo a través del
proceso de fotolitografía combinado con una grabación
química.
química.
Cada elemento elástico 15 está compuesto por una
pieza de arco 15a que se extiende a lo largo de la dirección
circunferencial de la superficie interna del orificio redondo y una
protuberancia 15b que sobresale forma la punta de la pieza de arco
15a hacia el centro del orificio redondo. El extremo opuesto de cada
elemento elástico 15 con respecto a la punta está fijado
íntegramente en la superficie interna del orifico redondo. Dado que
cada elemento elástico 15 presenta la pieza de arco 15a, es probable
que el elemento elástico 15 se deforme elásticamente en la
dirección del espesor de la placa de fijación 10, mientras que aún
se resiste a deformarse en la dirección del plano de la placa de
fijación 10. Cada protuberancia 15b presenta una punta 15c
orientada hacia el centro del orificio redondo. La punta 15c está
acabada con un grado de precisión dimensional superior para que
presente una forma que coincida con la superficie externa del pilar
cilíndrico 8a del sustrato 8.
Por otro lado, para obtener una deformación más
sencilla en la dirección del espesor de la placa de fijación 10, la
pieza de arco 15a se fabrica más delgada que el espesor de la placa
de fijación 10 sometiendo, a modo de ejemplo, la superficie
inferior de la pieza de arco 15a a un grabado químico. La
protuberancia 15b está formada para presentar el mismo espesor que
la placa de fijación 10, estando dotada de este modo para presentar
una parte en resalte hacia abajo 15d, tal como se muestra en la
figura 11. Las protuberancias 15b, si se miden en todas las partes
en resalte 15d, presentan el mismo espesor que la placa de fijación
10.
Además, tal como se ilustra en la figura 9, en
posiciones predeterminadas en los lados de los extremos de la placa
de fijación 10, se forman unos orificios de ajuste 16 para encajar
la placa de fijación 10 sobre una plantilla 11 que se describirá
más adelante, y marcadores de posicionamiento 13 (que son orificios)
para usar durante la etapa del proceso para la parte de medidor de
deformación 9. Estos orificios de ajuste 16 y unos orificios de
posicionamiento 13 se taladran durante la formación de los orificios
pasantes 14.
La siguiente etapa la ilustran las figuras 7 y
8, en las que los sustratos 8 están montados de forma fija en la
placa de fijación 10. En la práctica, cada sustrato 8 se inserta en
cada orificio pasante 14 de la placa de fijación desde debajo de la
placa, de tal manera que el diafragma 8b se sitúa por encima de la
placa de fijación 10 y la protuberancia anular 8c entra en contacto
con las partes en resalte 15d de los elementos elásticos 15 para la
conexión.
El trabajo de montaje para los sustratos 8 puede
realizarse empleando un sistema de reconocimiento de imágenes. Con
referencia a tales orificios como los marcadores de posicionamiento
13 formados en posiciones dadas de la placa de fijación 10 con
anterioridad, los sustratos 8 se posicionan de forma precisa en
posiciones dadas de la placa de fijación 10. Después de este proceso
de posicionamiento, se usa un robot para soldar por resistencia la
protuberancia anular 8c con los elementos elásticos 15 por las
partes en resalte 15d a cada orificio pasante 14. Así, cada
sustrato 8 está conectado a la placa de fijación 10.
Alternativamente, pueden usarse adhesivos para conectar los
sustratos 8 a la placa de fijación 10.
En esta etapa de montaje, es suficiente con que
cualquier parte de cada sustrato 8, distinta del diafragma 8b del
mismo, se fije a la placa de fijación 10. Sin embargo, se prefiere
que, tal como se explicó anteriormente, la protuberancia anular 8c
se conecte a los elementos elásticos 15 en cada orificio pasante 14.
Al emplear un proceso de conexión de este tipo, se permite que los
sustratos 8 se monten sobre una plantilla 11 que se describirá
posteriormente sin ocasionar daños sobre la superficie interna de
cada sustrato 8, incluyendo el diafragma 8b. Como resultado,
aumentará la fiabilidad cuando al aplicar el dispositivo de
detección de deformación a diversos aparatos tales como recipientes
de presión.
Durante la etapa de soldadura, la parte en
resalte 15d formada en la punta de cada elemento elástico 15
sobresale hacia abajo desde la superficie inferior de la placa de
fijación 10, cuando la parte en resalte 15d entra en contacto con
cada sustrato 8 de metal. Esto elimina la necesidad de emplear
herramientas que incluyen un electrodo de soldadura cuya punta se
fabrica fina y que se producen de una forma complicada. También es
posible que en la parte en resalte 15d se sitúe fácilmente un punto
que va a soldarse para una operación de soldadura uniforme,
confiriendo así fiabilidad a la soldadura.
Además, cada sustrato 8 se somete una a
soldadura llevada a cabo en una pluralidad de puntos (por ejemplo,
tres puntos) adaptados a los elementos elásticos 15, y sostenidos
por la placa de fijación 10. Por tanto todos los sustratos 8 se
mantienen fijos en posiciones predeterminadas de la placa de
fijación 10, de modo que no se desplazan en la dirección del plano
de la placa 10. En consecuencia, en la etapa de posicionamiento de
los sustratos 8, se mejorará la precisión del posicionamiento en la
dirección del plano de la placa 10.
La placa de fijación 10, con la que se conecta
un gran número de sustratos 8, se monta entonces sobre una
plantilla 11 destinada al proceso de la parte de medidor de
deformación 9, tal como se muestra en las figuras 13 y 14.
La plantilla 11 está dotada de una placa
superior 11a y de una placa inferior 11b. Un gran número de
orificios de plantilla 17 se perforan en posiciones predeterminadas
de la placa superior 11a que corresponden a las posiciones de los
orificios pasantes 14 de la placa de fijación 10. Además, se forman
unos orificios de monitorización 18 en posiciones dadas de la placa
superior 11a de tal manera que los orificios 18 coinciden en
posición con los marcadores de posicionamiento 13 de la placa de
fijación 10.
La superficie superior de la placa superior 11a
está acabada para proporcionar una superficie pulida de precisión
superior que es capaz de funcionar como una posición de referencia
12 usada cuando se procesa la parte de medidor de deformación 9. La
superficie inferior de la placa superior 11a también se somete a un
acabado para una superficie pulida de precisión superior, porque la
superficie inferior 11b debe servir como una superficie que entra
en contacto con la protuberancia anular 8c de cada sustrato 8.
Se aplican unos tornillos de conexión 19 a las
posiciones predeterminadas en los dos extremos de la placa superior
11a para el montaje de la placa de fijación 10 sobre la plantilla
11. En otras palabras, los tornillos de conexión 19 penetran a
través de los orificios de ajuste 16 de la placa de fijación 10 de
modo que se acoplan en la placa inferior 11b. Este acoplamiento
permite que la placa superior 11a se conecte de forma fija con la
placa inferior 11b con la placa de fijación 10 entremedias.
Por otro lado, en posiciones predeterminadas de
la placa inferior 11b se forma un gran número de orificios pasantes
20 que se orientan, cuando están conectados a la placa de fijación
10, hacia la abertura de la cavidad 8d de cada sustrato 8 sostenido
por la placa de fijación 10. La superficie superior de la placa
inferior 11b está acabada en una superficie pulida porque debe
entrar en contacto con los extremos inferiores de todos los
sustratos 8 sin huecos durante la conexión.
Para montar la placa de fijación 10 en la
plantilla 11, la placa de fijación 10 se coloca primero sobre la
placa inferior 11b para que los extremos inferiores de todos los
sustratos 8 entren con la superficie superior de la placa inferior
11b. La placa superior 11a se coloca entonces sobre la placa de
fijación 10 de tal manera que la superficie inferior de la placa
superior 11a se lamina sobre la placa de fijación 10 y, al mismo
tiempo, el diafragma 8b de cada sustrato 8 sobresale desde cada
orificio de plantilla 17 de la placa superior 11a. El borde
circunferencial de cada orificio pasante 14 de la placa de fijación
10, incluyendo los elementos elásticos 15, se aprieta por tanto
entre el borde circunferencial de cada orificio de plantilla 17 de
la placa superior 11a y cada protuberancia anular 8c del sustrato
8. Durante esta operación de apriete, los elementos elásticos 15
pueden deformarse elásticamente en la dirección del espesor de la
placa de fijación 10, permitiendo así que los sustratos 8 entren en
contacto con la plantilla 11 de forma elástica.
Por lo tanto, se permite que todos los
diafragmas 8b estén soportados de forma uniforme de modo que sus
superficies superiores se sitúan al mismo nivel, que es superior,
en una altura predeterminada, a la posición de referencia 12. En
consecuencia, estas superficies superiores forman parte de manera
imaginaria del mismo plano.
A continuación tanto la placa superior 11a como
la inferior 11b se ponen en contacto entre sí mediante tornillos de
conexión 19, montando (ensamblando) así tanto la placa de fijación
10 como los sustratos 8 en la plantilla 11, estando integrados de
este modo en un montaje, tal como se muestra en la figura 14. Todos
los sustratos 8 están por tanto soportados por la plantilla 11 con
la ayuda de la placa de fijación 10, en la que se sitúan de forma
precisa las superficies superiores de todos los diafragmas 8b en el
mismo nivel predeterminado superior a la posición de referencia 12,
sin ningún tipo de aflojamiento.
La parte de medidor de deformación 9 se coloca
entonces sobre cada uno de los sustratos 8 montados sobre la
plantilla 11. Este proceso de la parte de medidor de deformación 9
se lleva a cabo según las etapas mostradas en la figura 14.
Específicamente, sobre las superficies
superiores de los diafragmas 8b de los sustratos 8, que se soportan
por la plantilla 11 con la ayuda de la placa de fijación 10, se
forman sucesivamente una capa aislante 9a y una capa delgada para
los medidores de deformación (etapas S1 y S2 en la figura 15).
Entonces se posicionan unas máscaras (no mostradas) con una
precisión superior usando como referencia los marcadores de
posicionamiento 13 de la placa de fijación 10, y las máscaras se
usan para diseñar los dispositivos de medición en un proceso de
fotolitografía, proporcionando así los medidores de deformación 9b
(etapa S3 en la figura 15). A continuación se forman unos
electrodos 9c (etapa S4 en la figura 15) antes de que una capa
protectora superficial 9d se deposite sobre los mismos (etapa S5 en
la figura 15).
Tal como se ha indicado anteriormente, las
superficies superiores de todos los diafragmas 8b están soportadas
con una precisión dimensional superior de modo que forman el mismo
plano superior en una altura predeterminada a la posición de
referencia 12, sin permitir un aflojamiento. Por tanto, el uso de la
configuración en un mismo plano hace posible que cada una de las
capas, tales como la capa aislante 9a y el medidor de deformación
9b, estén formadas con un espesor específico uniforme. En esta
configuración, se prefiere evitar que los elementos elásticos 15 de
la placa de fijación 10 interfieran en posición con el borde
inferior de cada orificio de plantilla 17 de la placa superior 11a.
Cuando se adopta una configuración de este tipo, se permite que los
elementos elásticos 15 puedan desplazarse en la dirección de espesor
de la placa de fijación 10, proporcionando así los medidores de
deformación 9b y otras capas con grados de precisión superiores.
Además, las superficies superiores de todos los
diafragmas 8b se sitúan en la dirección del plano de la placa de
fijación 10 usando como referencia los marcadores de posicionamiento
13 formados en la placa de fijación 10 previamente. En
consecuencia, las capas, tales como la capa aislante 9a y los
medidores de deformación 9b, están orientadas de forma adecuada y
dispuestas sobre cada diafragma 8b. Es decir, a diferencia de la
referencia convencional situada en una posición dada sobre la
plantilla, los marcadores de posicionamiento 13 de la placa de
fijación 10 pueden usarse como referencias de posición, bajo las que
se posicionan las superficies superiores de todos los diafragmas 8b
en la dirección del plano de la placa de fijación 10. Esto significa
que no se requiere necesariamente una precisión superior en cuanto
a la relación de posición en la dirección del plano de la placa de
fijación 10 entre la plantilla 11 y los sustratos 8. Como resultado,
la plantilla 11 puede producirse con una precisión de posición
moderada en la dirección del plano de la placa de fijación 10,
haciendo así posible la reducción de un coste de producción de la
misma.
En la fabricación de dispositivos de detección
de deformación, es normal usar una plantilla diferente en cada
etapa o cada varias etapas mostradas en la figura 15. En el caso de
usar los procedimientos de fabricación convencionales, se requiere
que los sustratos 8 se desmonten de la plantilla antigua y se monten
de nuevo en una plantilla nueva, independientemente de qué
plantillas se cambien. Sin embargo, en el caso de la presente
realización, todos los sustratos 8 están unificados en la placa de
fijación 10, y siempre se montan o desmontan en o de una plantilla
como una unidad. Por lo tanto, cada vez que una plantilla antigua se
sustituye por una nueva, no se crea una desalineación entre los
sustratos 8 y las máscaras. Basta con disponer las máscaras con
referencia a los marcadores de posicionamiento 13 de la placa de
fijación 10, de modo que las máscaras pueden situarse con una
precisión superior. Esta colocación enormemente precisa elimina la
necesidad de proporcionar un trabajo de precisión superior a las
plantillas en sus direcciones del plano, permitiendo así la
fabricación de dispositivos de detección de deformación a bajo
coste.
Además, se ha afirmado que los orificios
pasantes 14 se forman en posiciones predeterminadas de la placa de
fijación 10. Los orificios pasantes 14 proporcionan una segunda
función como sigue. Aunque la etapa de procesamiento de las partes
de medidor de deformación 9 requiere diversos agentes químicos,
tales como fluido de limpieza, fluido de revelado, fluido de
enjuague y agente de separación protector, los orificios pasantes 14
ayudan a que estos agentes fluyan fácilmente hacia fuera por debajo
de la placa de fijación 10 a través de la misma. Por tanto, el
residuo de los agentes químicos que queda en los sustratos 8 tras el
uso de los agentes químicos puede reducirse enormemente,
proporcionando así la ventaja de que las etapas posteriores puede
realizarse con mayor
facilidad.
facilidad.
Una vez completado el proceso simultáneo de las
partes de medidor de deformación 9 sobre los diafragmas 8b de todos
los sustratos 8, los tornillos de conexión 19 se aflojan para
desmontar la plantilla 11, antes de desmontar la placa de fijación
10 de la plantilla 11. Los sustratos 8, que se han completado como
dispositivos de detección de deformación, se separan entonces de la
placa de fijación 10. Es preferible usar una prensa troqueladora
para cortar los elementos elásticos 15 situados en cada sustrato 8,
de modo que los sustratos 8 con las partes de medidor de
deformación 9 (es decir, los dispositivos de detección de
deformación SG) se separan fácilmente de la placa de fijación 10.
Esta separación también puede lograrse mediante el despegado de las
partes soldadas.
La presente invención puede realizarse de otras
formas específicas. Las formas de realización y modificaciones
anteriores deben considerarse, por tanto, en todos los aspectos a
título ilustrativo y no limitativo, estando indicado el alcance de
la presente invención por las reivindicaciones adjuntas más que por
la descripción anterior, y todos los cambios que entran dentro del
significado y el ámbito de equivalencia de las reivindicaciones se
consideran por tanto abarcadas por éstas.
Claims (8)
1. Procedimiento de fabricación de dispositivos
de detección de deformación (SG), caracterizado porque el
procedimiento comprende las etapas
siguientes:
siguientes:
situar de forma fija, en posiciones
predeterminadas una placa de fijación (10), una pluralidad de
sustratos cilíndricos (8) presentando cada uno de los cuales un
extremo cerrado por un diafragma (8b), un marcador de
posicionamiento (13) previamente formado en una posición determinada
de la placa de fijación;
montar la placa de fijación que presenta los
sustratos en la plantilla (11), cuyas superficies superiores
definen una posición de referencia (12), para hacer que la plantilla
sostenga los sustratos de modo que una superficie externa del
diafragma de cada sustrato se mantenga al mismo nivel por encima de
una altura predeterminada de dicha posición de referencia (12);
posicionar todos los sustratos de modo que las
superficies superiores de todos los diafragmas se sitúen en la
dirección del plano de la placa de fijación con referencia al
marcador de posicionamiento; y
formar simultáneamente una parte de medidor de
deformación (9) sobre cada uno de los diafragmas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la etapa de montaje incluye una etapa
de conexión de cada sustrato a un elemento elástico (15) previamente
dispuesto en cada una las posiciones predeterminadas de la placa de
fijación, siendo el elemento elástico elásticamente deformable en
una dirección de espesor de la placa de fijación.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque se forma una pluralidad de orificios
pasantes (14), cada uno de los cuales acepta a cada sustrato, en
cada una de las posiciones predeterminadas de la placa de fijación y
el elemento elástico se dispone sobre una superficie del orificio
pasante.
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque cada sustrato
presenta una protuberancia anular (8c) formada íntegramente en una
superficie cilíndrica externa del mismo y conectada a la placa de
fijación.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el elemento elástico presenta una parte
en resalte (15d) formada íntegramente en el mismo y conectada a la
protuberancia anular de cada
sustrato.
sustrato.
6. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque el elemento
elástico está constituido por una pluralidad de elementos elásticos
(15) dispuestos sobre la superficie de cada orificio pasante.
7. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque el procedimiento
comprende además la etapa de desmontar la placa de fijación de la
plantilla, incluyendo una etapa de separación de cada uno de los
sustratos de la placa de fijación cortando los elementos elásticos
después de formar las partes de medidor de deformación.
8. Dispositivo de detección de deformación
fabricado por el procedimiento de fabricación según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 7.
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