Caracterização de Extensômetros de Resistência Elétrica
Fabricados por Serigrafia
Valtemar F. Cardoso1, Bruno L. S. Lima2, Ana N. R. Silva1,2, Eliphas W.Simões2, Nilton I. Morimoto2
1. Faculdade de Tecnologia de São Paulo – Fatec – SP
2. Laboratório de Sistemas Integrados Escola Politécnica da USP
[email protected], [email protected]
Figura 2: ERE serigrafado sobre o substrato de aço inox.
Tabela I: Valores obtidos através do ensaio de deformação
para as diferentes pastas.
Pastas Du
Pont
Resistividade
(Ω/□)
Gage
Factor
∆R/∆F
1621
98,20
7,40
0,55
1631
1,01
9,22
0,85
1641
10,10
15,60
3,50
QS873
0,930
8,54
0,525
QS874
10,00
15,20
15,00
Na Figura 3 observa-se a linearidade da pasta Du Pont
1641 e a sua melhor relação na variação da resistência
em função da força aplicada dentre as pastas testadas.
53200
Resistência elétrica (ohms)
1. Introdução
Este trabalho propõe um processo para fabricação de
resistores de filme espesso, também chamados de
extensômetros de resistência elétrica (ERE), através do
processo serigráfico. Este ERE terá aplicação em
células de carga e ou em sensores de pressão. O filme
espesso é obtido através de processo serigráfico usando
pastas com valores de resistência de folha adequados
para a fabricação dos ERE’s.[1]. A escolha da pasta
serigráfica mais adequada é determinada a partir do
cálculo do Gage Factor, parâmetro que determina a
sensibilidade do extensômetro. As pastas estudadas
foram: Du Pont família 1600 [2] de prata/paládio e
Du Pont QS870 [3] de prata/platina. A escolha da
pasta para promover a isolação elétrica do substrato
depende também seu coeficiente de expansão térmica
que deve ser igual ao do aço inox.
2. Procedimento Experimental
O material escolhido como substrato foi o aço inox
316L devido a suas boas propriedades mecânicas e por
mantê-las constantes mesmo após vários ciclos
térmicos.
O aparato de testes utilizado para
determinação do Gage Factor, consiste de uma barra de
aço inox engastada com os ERE impressos, como
mostrado na Figura 1. Na extremidade livre da barra
foram aplicadas forças variando de 0 a 200 g, com um
passo de 10 g.
Pasta 1641
Rf=10.1 Kohms/sq.
53000
52800
52600
52400
0
50
100
150
200
Cargas (gramas)
Figura 3: Resistência elétrica em função da carga aplicada para
pasta Du Pont 1641.
Figura 1: aparato de ensaio
Na Figura 2 pode ser visto o extensômetro fabricado
pelo processo serigráfico com os fios de cobre soldados
sobre os contatos para o ensaio de deformação.
3.Resultados
Os cálculos para o Gage Factor são feitos através da
equação 1, utilizando os dados obtidos na variação da
resistência pela força aplicada à barra conforme
apresentado na Tabela I.
GAGE FACTOR = GF =
dR
R
ε
Eq. 1
4. Conclusões
O extensômetro com o melhor valor de Gage Factor foi
fabricado com a pasta Du Pont 1641 (GF=15,6 e
R=39,11 KΩ).
Estes resultados são promissores e sugerem um potencial
para aplicação destas estruturas em células de carga
comerciais.
5. Bibliografia
[1] Agnew,J. “Thick Film Technology: Fundaments and
Applications in Microelectronics”, Hayden Book Company,
1973.
[2] Datasheet Du Pont 1600.
[3] Datasheet Du Pont QS870.
Agradecimentos
Ao CNPq pelo suporte financeiro. À Zaira Mendes da Rocha
pelas discussões e preparação dos ERE’s.