DE102006043015A1 - Method for producing a component and component - Google Patents

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DE102006043015A1
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Wilfried Ihl
Markus Muzic
Kai Garnier
Horst Callies
Ralf Miessner
Andre Zimmermann
Armin Kech
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, ein Folienmodul (21), bei dem eine Folie aus einem Funktionswerkstoff in einen Isolierstoff eingebettet ist, und einen Polymerträger (23) umfassend, wobei das Folienmodul (21) mit dem Polymerträger (23) verbunden wird. Das Folienmodul (21) wird direkt in den Polymerträger (23) eingebettet. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Bauteil, umfassend ein Folienmodul (21), bei dem eine Folie aus einem Funktionswerkstoff in einen Isolierstoff eingebettet ist, sowie einen Polymerträger (23), mit welchem das Folienmodul (21) verbunden ist. Das Folienmodul (21) ist in den Polymerträger (23) eingebettet.The invention relates to a method for producing a component, to a film module (21), in which a film of a functional material is embedded in an insulating material, and comprising a polymer carrier (23), wherein the film module (21) is connected to the polymer carrier (23) becomes. The film module (21) is embedded directly in the polymer carrier (23). Furthermore, the invention relates to a component comprising a film module (21), in which a film of a functional material is embedded in an insulating material, and a polymer carrier (23), with which the film module (21) is connected. The film module (21) is embedded in the polymer carrier (23).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.The The invention relates to a method for producing a component according to the generic term of claim 1 and a component according to the preamble of the claim 8th.

Wenn in Bauteilen Aktoren oder Sensoren eingesetzt werden, die eine vorgegebene Bauhöhe nicht überschreiten dürfen, werden im Allgemeinen als Folienmodule ausgebildete Aktoren oder Sensoren verwendet. Derartige Folienmodule sind kommerziell erhältlich und aus einem Funktionswerkstoff, der in einen Isolierstoff mit Hilfe eines Laminierverfahrens eingebettet ist, aufgebaut. Der Funktionswerkstoff ist z.B. eine piezoelektrische Keramik, der Isolierstoff eine Polymerfolie. Zwischen dem Isolierstoff und dem Funktionswerkstoff sind Elektroden in Form flächiger Elektroden oder Interdigitalelektroden ausgebildet, die nach außen hin kontaktiert sind.If be used in components actuators or sensors that a predetermined Do not exceed the height allowed to, are generally designed as film modules actuators or Sensors used. Such film modules are commercially available and made of a functional material that helps in an insulating material embedded in a laminating process. The functional material is e.g. a piezoelectric ceramic, the insulating material a polymer film. Between the insulating material and the functional material are electrodes in the form of flat Electrodes or interdigital electrodes are formed outwardly are contacted.

Derzeit werden die Folienmodule im Allgemeinen mit Hilfe eines Klebemittels an ein Bauteil fixiert. Durch die Klebstoffschicht werden zusätzliche innere Grenzflächen angebracht, die die Lebensdauer der Verbindung zwischen dem Folienmodul und dem Bauteil, an welchem das Folienmodul fixiert ist, durch teilweise oder vollständige Delamination beeinträchtigen können. Neben dem Einfluss auf die Lebensdauer kann eine Verklebung des Folienmoduls mit dem Bauteil auch die Effektivität der aktuatorischen oder sensorischen Funktion beeinträchtigen, da die Klebeschicht eine räumliche Trennung zwischen dem Folienmodul und dem Bauteil, in welchem das Folienmodul fixiert ist, herbeiführt und die Funktionalität somit von dem Verhalten der Klebeschicht beeinflusst werden kann.Currently The film modules are generally made with the aid of an adhesive fixed to a component. Through the adhesive layer are additional inner interfaces attached the life of the connection between the film module and the component to which the film module is fixed by partially or complete Deleterious effect can. In addition to the influence on the life can be a bonding of the Film module with the component also the effectiveness of actuatory or sensory Impair function, since the adhesive layer is a spatial one Separation between the film module and the component in which the Foil module is fixed, brought about and the functionality thus can be influenced by the behavior of the adhesive layer.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, das ein Folienmodul, bei dem eine Folie aus einem Funktionswerkstoff in einen Isolierstoff eingebettet ist, und einen Polymerträger umfasst, wird das Folienmodul mit dem Polymerträger verbunden, wobei das Folienmodul direkt in den Polymerträger eingebettet wird. Durch das Einbetten des Folienmoduls direkt in den Polymerträger kann auf eine Zwischenschicht verzichtet werden. Eine derartige Zwischenschicht ist z.B. die Klebstoffschicht bei Verkleben des Folienmoduls mit dem Polymerträger des Bauteils. Durch die direkte Verbindung des Folienmoduls mit dem Polymerträger kann die Lebensdauer der Verbindung von Folienmodul mit Polymerträger erhöht werden, da weniger Grenzflächen vorhanden sind, an denen eine Delamination von Folienmodul und Polymerträger erfolgen kann. Auch wird durch das Fehlen der zusätzlichen Klebeschicht die Effektivität der aktuatorischen und/oder der sensorischen Funktion des Folienmoduls verbessert, da eine Klebeschicht ein komplexes dynamisch-mechanisches Verhalten aufweist und die elektrisch mechanische Kopplung zwischen Aktuator bzw. Sensor und Substrat verschlechtert.at the method according to the invention for producing a component comprising a film module in which a Foil made of a functional material embedded in an insulating material is, and a polymer carrier comprises, the film module is connected to the polymer carrier, wherein the film module directly into the polymer carrier is embedded. By embedding the foil module directly in the polymer carrier can to be dispensed with an intermediate layer. Such an intermediate layer is e.g. the adhesive layer when gluing the film module with the polymer carrier of the component. Due to the direct connection of the foil module with the polymer carrier the life of the compound can be increased by polymer module film module, because there are fewer interfaces are present, where a delamination of film module and polymer carrier done can. Also, due to the lack of the additional adhesive layer, the effectiveness of the actuatory and / or the sensory function of the film module, because an adhesive layer has a complex dynamic-mechanical behavior and the electrically mechanical coupling between the actuator or Sensor and substrate deteriorated.

In einer Ausführungsform erfolgt das Einbetten des Folienmoduls in den Polymerträger durch einen Spritzgussprozess, wobei das Folienmodul zunächst in einem Werkzeug fixiert und anschließend von dem Polymerträger umspritzt wird. Durch das Fixieren des Folienmoduls im Werkzeug ist es möglich, das Folienmodul mit dem Polymerträger zu umspritzen, ohne dass sich das Folienmodul aufgrund des Einspritzdrucks des Polymerträgers verformt. Das Folienmodul kann dabei z.B. durch Anlegen eines Unterdrucks und/oder durch einen mechanischen Niederhalter im Werkzeug fixiert werden. Hierzu ist es z.B. möglich, im Wergzeug eine Vertiefung auszubilden, die an die Form des Folienmoduls angepasst ist. Als mechanische Niederhalter zum Fixieren des Folienmoduls eignen sich z.B. Niederhalter, mit denen das Folienmodul in der an die Form des Folienmoduls angepassten Vertiefung gehalten wird.In an embodiment the embedding of the film module in the polymer carrier is done by an injection molding process, wherein the film module initially in fixed a tool and then encapsulated by the polymer carrier becomes. By fixing the film module in the tool, it is possible that Foil module with the polymer carrier to overmold without the film module due to the injection pressure of the polymer carrier deformed. The film module may be e.g. by applying a negative pressure and / or fixed by a mechanical hold-down in the tool become. For this it is e.g. possible, to form a depression in the tool that corresponds to the shape of the film module is adjusted. As a mechanical hold-down for fixing the film module are suitable e.g. Downholder with which the film module in the is held to the shape of the film module adapted recess.

Wenn das Fixieren des Folienmoduls im Werkzeug durch Anlegen eines Unterdrucks erfolgt, so sind im Werkzeug vorzugsweise an den Positionen, an denen das Folienmodul aufliegt, Öffnungen ausgebildet, die mit einer Vakuumpumpe verbunden sind. Bei Betrieb der Vakuumpumpe wird ein Unterdruck an den Öffnungen im Werkzeug erzeugt und das Folienmodul wird durch den Unterdruck an die Wandung des Werkzeugs angesaugt. Das Folienmodul ist im Werkzeug fixiert.If fixing the film module in the tool by applying a negative pressure takes place, so are in the tool preferably at the positions on which the foil module rests, openings are formed, which are connected to a vacuum pump. When operating the vacuum pump is a negative pressure at the openings generated in the tool and the film module is due to the negative pressure sucked on the wall of the tool. The foil module is in the tool fixed.

Neben der mechanischen Fixierung des Folienmoduls im Werkzeug und der Fixierung des Folienmoduls im Werkzeug durch Anlegen eines Unterdrucks ist es auch möglich, dass das Folienmodul allein durch die Wirkung der Schwerkraft im Werkzeug gehalten wird. Hierzu wird das Folienmodul auf der dem Boden zugewandten Seite des Werkzeugs eingelegt. Anschließend wird das Folienmodul mit dem Polymer überspritzt. Weiterhin ist auch jede andere, dem Fachmann bekannte Vorrichtung geeignet, mit der das Folienmodul im Spritzgusswerkzeug fixiert werden kann.Next the mechanical fixation of the film module in the tool and the Fixation of the foil module in the tool by applying a negative pressure it is also possible that the film module alone by the action of gravity in the Tool is held. For this purpose, the film module on the Bottom facing side of the tool inserted. Subsequently, will the film module over-injected with the polymer. Furthermore, any other, known in the art device suitable with which the film module are fixed in the injection mold can.

Um das Folienmodul an allen Seiten mit dem Polymer zu bedecken, ist es möglich, einen mehrstufigen Spritzgießprozess durchzuführen. Durch das Anlegen des Folienmoduls an der Werkzeugwandung durch Anlegen des Unterdrucks oder mit Hilfe der Niederhalter ist das Folienmodul an der werkzeugzugewandten Seite nicht mit Polymer bedeckt. Um auch diese Seite mit einer Polymerschicht zu bedecken, wird z.B. in einem mehrstufigen Spritzgießprozess das bereits einseitig in den Polymerträger eingebettete Folienmodul in ein weiteres Werkzeug eingelegt und auf der nicht durch den Polymerträger bedeckten Seite mit dem gleichen oder einem anderen Polymer überspritzt. Anstelle des Umlegens des einseitig mit dem Polymer überspritzten Folienmoduls ist es auch möglich, das Werkzeug so auszubilden, dass eine Zwischenwandung, auf welcher das Folienmodul gelegen hat, entfernt wird und dann anschließend in den hierdurch entstandenen Freiraum das Polymer eingespritzt wird.In order to cover the film module with the polymer on all sides, it is possible to carry out a multi-stage injection molding process. By applying the film module to the tool wall by applying the negative pressure or with the help of the hold-down the film module is not covered on the tool side facing with polymer. To be also this side with a polymer layer cover, for example, in a multi-step injection molding the already embedded on one side of the polymer support film module is placed in another tool and over-injected on the not covered by the polymer carrier side with the same or another polymer. Instead of flipping over the film module which is overmoulded with the polymer on one side, it is also possible to design the tool such that an intermediate wall on which the film module has been located is removed and then the polymer is subsequently injected into the free space created thereby.

In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Einbetten des Folienmoduls in den Polymerträger durch einen drucklosen Gießprozess eines Reaktivharzes mit nachfolgender Härtung des Harzes. Auch hier wird das Folienmodul zunächst in ein Werkzeug eingelegt und anschließend mit dem Reaktivharz umgossen. Das Fixieren des Folienmoduls kann wie beim Spritzgießprozess durch Einwirken der Schwerkraft, durch mechanische Niederhalter oder durch Anlegen eines Unterdrucks erfolgen. Aufgrund des drucklosen Eingießens des Reaktivharzes in das Werkzeug ist es im Allgemeinen ausreichend, das Folienmodul in das Werkzeug einzulegen. Auf ein zusätzliches Fixieren durch einen mechanischen Niederhalter und/oder durch Anlegen eines Unterdrucks kann verzichtet werden.In a further embodiment the embedding of the film module in the polymer carrier is done by a pressureless casting process a reactive resin with subsequent curing of the resin. Here too the film module is first placed in a tool and then encapsulated with the reactive resin. The fixing of the film module can, as in the injection molding process by the action of gravity, by mechanical hold-downs or by applying a negative pressure. Due to the unpressurized pouring of the reactive resin in the tool, it is generally sufficient that Insert foil module into the tool. On an additional Fixing by a mechanical hold-down and / or by applying a negative pressure can be dispensed with.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform erfolgt das Einbetten des Folienmoduls in den Polymerträger durch einen Laminierprozess mehrerer Lagen aus polymeren Verbundwerkstoffen in einer geschichteten Anordnung. Hierbei ist zumindest ein Teil der Lagen nicht vollständig ausgehärtet.In a further alternative embodiment the embedding of the film module in the polymer carrier is done by a lamination process of multiple layers of polymeric composites in a layered arrangement. This is at least a part the layers are not complete hardened.

Durch das Laminierverfahren lässt sich das Folienmodul z.B. in Leiterplatten oder auch in anderen polymeren Verbunden aus Reaktionsharzen mit Verstärkungselementen einbetten.By the lamination process leaves if the film module is e.g. in printed circuit boards or in others polymeric composites of reaction resins with reinforcing elements embed.

Geeignete Verstärkungselemente sind z.B. Fasern, Fasergelege oder Platelets. Zum Laminieren werden die nicht vollständig ausgehärteten Lagen und gegebenenfalls auch die ausgehärteten Lagen der polymeren Verbundwerkstoffe in geeigneter Geometrie sowie das Folienmodul in ein Werkzeug eingelegt und unter Anwendung von mechanischem Druck und/oder durch Erwärmung dauerhaft miteinander verbunden.suitable reinforcing elements are e.g. Fibers, fiber fabrics or platelets. For lamination which is not complete cured Layers and possibly also the cured layers of the polymeric Composite materials in suitable geometry and the film module placed in a tool and using mechanical pressure and / or by heating permanently connected.

Geeignete Polymere für Polymerträger, in die die Einbettung des Folienmoduls durch den Spritzgussprozess erfolgt, sind z.B. Thermoplaste oder andere spritzgießbare Polymere oder Precursoren von Polymerträgern. Geeignete Thermoplaste sind zum Beispiel teilaromatische oder aliphatische Polyamide, Polyester, vorzugsweise Polybutadienterephthalat (PBT) oder Polyethylenterephthalat (PET), Polyolefine, vorzugsweise Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE), Polyetherimide, Polyoximethylen, flüssigkristalline Polymere (LCP), Polycarbonat, Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und Polytetrafluorethylen (PTFE). Derartige Precursoren sind z.B. Monomere von Reaktivharzen, die in der Spritzgießmaschine zusammengemischt und anschließend in das Werkzeug eingespritzt werden. Die Aushärtung zu Duroplasten, vorzugsweise Epoxidharzen, Polyestern oder Phenolharzen, erfolgt dann im Werkzeug. Auch können die Precursoren bereits teilvernetzt sein und erst die vollständige Vernetzung erfolgt im Spritzgießwerkzeug. Weitere geeignete Polymere sind alle faserverstärkten oder mineralienverstärkten Polymere, zum Beispiel glasfaserverstärkte oder kohlenstofffaserverstärkte Polymere, sowie Polymerblends. Die Verarbeitung der Polymere zu Polymerträgern erfolgt vorzugsweise durch Spritzgießen.suitable Polymers for Polymer carrier, in which the embedding of the film module by the injection molding process takes place, are e.g. Thermoplastics or other injection moldable polymers or precursors of polymer carriers. Suitable thermoplastics are, for example, partially aromatic or aliphatic polyamides, Polyester, preferably polybutadiene terephthalate (PBT) or polyethylene terephthalate (PET), polyolefins, preferably polypropylene (PP) or polyethylene (PE), polyetherimides, polyoxymethylene, liquid crystalline polymers (LCP), Polycarbonate, acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and polytetrafluoroethylene (PTFE). Such precursors are e.g. Monomers of reactive resins, in the injection molding machine mixed together and then be injected into the tool. Curing to thermosets, preferably Epoxy resins, polyesters or phenolic resins, then done in the tool. Also can the precursors are already partially crosslinked and only complete crosslinking takes place in the injection mold. Further suitable polymers are all fiber-reinforced or mineral-reinforced polymers, for example glass fiber reinforced or carbon fiber reinforced Polymers, as well as polymer blends. The processing of the polymers too polymer supports preferably by injection molding.

Geeignete Reaktivharze, die mit dem Folienmodul verbunden werden können, sind z.B. Epoxidharze, Phenolharze, Cyanatester, Polyesterimide, Polyimide, Bismaleinimide und Bismaleinimidtriacine. Bevorzugte Epoxidharze sind Bisphenol A, Bisphenol F, Cycloaliphatische Epoxidharze und mehrfunktionelle Expoxidharze. Die Reaktivharze werden vorzugsweise durch Gießen oder Laminieren verarbeitet.suitable Reactive resins that can be connected to the film module are e.g. Epoxy resins, phenolic resins, cyanate esters, polyester imides, polyimides, Bismaleimides and bismaleimide triacines. Preferred epoxy resins are bisphenol A, bisphenol F, cycloaliphatic epoxy resins and multifunctional epoxy resins. The reactive resins are preferably by pouring or lamination processed.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Oberflächen des Folienmoduls vor dem Einbetten in den Polymerträger durch eine Plasmabehandlung gereinigt und gegebenenfalls aktiviert. Durch die Plasmabehandlung werden Fremdstoffe von der Oberfläche des Folienmoduls entfernt, die einen negativen Einfluss auf die Haftung des Folienmoduls im Polymerträger haben können. Gegebenenfalls vorhandene Keimstellen, an denen sich das Folienmodul aus dem Polymerträger lösen könnte, werden so entfernt.In a preferred embodiment become the surfaces of the film module before embedding in the polymer carrier a plasma treatment cleaned and optionally activated. By The plasma treatment will be foreign matter from the surface of the Film module removes that have a negative impact on adhesion of the film module in the polymer carrier can have. Optionally existing nucleation sites where the foil module from the polymer carrier could be solved so removed.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bauteil, welches ein Folienmodul, bei dem eine Folie aus einem Funktionswerkstoff in einen Isolierstoff eingebettet ist, sowie einen Polymerträger, mit welchem das Folienmodul verbunden ist, umfasst, und bei dem das Folienmodul in den Polymerträger eingebettet ist. Durch das Einbetten des Folienmoduls in den Polymerträger wird die Lebensdauer des Bauteils erhöht, da keine Klebeschicht enthalten ist, die altern kann und dadurch zu einer Ablösung des Folienmoduls vom Bauteil führen kann. Auch wird durch das Fehlen der Klebeschicht die Effektivität der aktuatorischen und/oder sensorischen Funktion des Folienmoduls verbessert.The Invention further relates to a component which comprises a film module, in which a film of a functional material in an insulating material embedded, as well as a polymer carrier, with which the film module and in which the film module is embedded in the polymer carrier is. By embedding the film module in the polymer carrier is increases the life of the component because no adhesive layer is included, which can age and thereby a replacement of the film module lead from the component can. Also, due to the lack of the adhesive layer, the effectiveness of the actuator and / or improved sensory function of the film module.

In einer ersten Ausführungsform ist das Folienmodul vollständig von dem Polymerträger umschlossen. Hierdurch ist das Folienmodul vollständig in Polymerträger eingebettet und eine Ablösung des Folienmoduls vom Polymerträger kann nicht mehr erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform ist es jedoch auch möglich, dass das Folienmodul an mindestens einer Seite nicht von dem Polymerträger bedeckt ist. Hierbei ist es möglich, dass das Folienmodul teilweise aus dem das Folienmodul umgebenden Polymerträger herausragt oder dass das Folienmodul und der das Folienmodul umgebende Polymerträger eine ebene Oberfläche bilden. Eine solche freie Oberfläche kann z.B. dann erforderlich sein, wenn das im Polymerträger eingebettete Folienmodul ein weiteres Bauteil direkt kontaktieren muss.In a first embodiment, the film module is completely enclosed by the polymer carrier. As a result, the film module is completely embedded in polymer carrier and a replacement of the Foil module from the polymer carrier can no longer be done. In a further embodiment, however, it is also possible that the film module is not covered on at least one side of the polymer carrier. In this case, it is possible that the film module protrudes partially from the polymer carrier surrounding the film module or that the film module and the polymer carrier surrounding the film module form a flat surface. Such a free surface may be required, for example, when the film module embedded in the polymer carrier has to contact another component directly.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explained.

Es zeigenIt demonstrate

1 ein mit einem Polymerträger verbundenes Folienmodul gemäß dem Stand der Technik, 1 a polymer module associated with a polymer carrier according to the prior art,

2 ein mit einem Polymerträger verbundenes Folienmodul in einer ersten Ausführungsform, 2 a film module connected to a polymer carrier in a first embodiment,

3 ein mit einem Polymerträger verbundenes Folienmodul in einer zweiten Ausführungsform. 3 a film module connected to a polymer carrier in a second embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Folienmodul, welches mit einem Polymerträger verbunden ist, gemäß dem Stand der Technik. 1 shows a film module, which is connected to a polymer carrier, according to the prior art.

Ein Bauteil 1 umfasst einen Polymerträger 3, der mit einem Folienmodul 5 verbunden ist. Die Verbindung des Polymerträgers 3 mit dem Folienmodul 5 erfolgt mittels einer Klebe schicht 7. Für die Klebeschicht 7 kann jeder beliebige, dem Fachmann bekannte Klebstoff, mit dem sich Polymerträger verbinden lassen, verwendet werden.A component 1 includes a polymer carrier 3 that with a slide module 5 connected is. The compound of the polymer carrier 3 with the foil module 5 done by means of an adhesive layer 7 , For the adhesive layer 7 Any suitable adhesive known to a person skilled in the art, with which polymer support can be bonded, can be used.

Das Folienmodul 5 umfasst im Allgemeinen einen Funktionswerkstoff, z.B. eine piezoelektrische Keramik, und einen Isolierstoff, z.B. eine Polymerfolie. Für das Folienmodul 5 wird der Funktionswerkstoff in den Isolierstoff eingebettet.The foil module 5 generally comprises a functional material, eg a piezoelectric ceramic, and an insulating material, eg a polymer film. For the foil module 5 the functional material is embedded in the insulating material.

Der Polymerträger 3 ist z.B. ein beliebiger Thermoplast oder ein Reaktivharz. Weiterhin kann der Polymerträger 3 Fasern, Fasergelege oder Platelets enthalten.The polymer carrier 3 is for example an arbitrary thermoplastic or a reactive resin. Furthermore, the polymer carrier 3 Contain fibers, fiber fabric or platelets.

Durch die Verbindung des Folienmoduls 5 mit dem Polymerträger 3 mit Hilfe der Klebeschicht 7 bildet sich eine erste Grenzschicht 9 zwischen der Klebeschicht 7 und dem Polymerträger 3 und eine zweite Grenzschicht 11 zwischen dem Folienmodul 5 und der Klebeschicht 7 aus.Through the connection of the foil module 5 with the polymer carrier 3 with the help of the adhesive layer 7 a first boundary layer forms 9 between the adhesive layer 7 and the polymer carrier 3 and a second boundary layer 11 between the film module 5 and the adhesive layer 7 out.

Nachteil des Bauteils 1 gemäß dem Stand der Technik, wie es in 1 dargestellt ist, ist, dass durch die Klebeschicht 7 zwei zusätzliche Grenzschichten 9, 11 ausgebildet werden, an denen sich das Folienmodul 5 vom Polymerträger 3 lösen kann. Zudem besteht kein direkter Kontakt zwischen dem Folienmodul 5 und dem Polymerträger 3, so dass z.B. bei Spannungsmessungen mit dem Folienmodul 5 dadurch Fehler auftreten können, dass sich das Folienmodul 5 aufgrund der Klebeschicht 7 auf dem Polymerträger 3 verschiebt.Disadvantage of the component 1 according to the prior art, as in 1 is shown that is through the adhesive layer 7 two additional boundary layers 9 . 11 be formed, where the film module 5 from the polymer carrier 3 can solve. In addition, there is no direct contact between the film module 5 and the polymer carrier 3 , so that eg in voltage measurements with the film module 5 This can cause errors to occur in the slide module 5 due to the adhesive layer 7 on the polymer carrier 3 shifts.

Das Bauteil 1, den Polymerträger 3 mit dem daran befestigten Folienmodul 5 umfassend, ist in der in 1 dargestellten Ausführungsform mit einem Träger 13 verbunden. Der Träger 13 kann aus jedem beliebigen Werkstoff gefertigt sein. Die Verbindung des Trägers 13 mit dem Polymerträger 3 erfolgt im Allgemeinen durch ein formschlüssiges oder ein kraftschlüssiges Verbindungsverfahren. So kann der Träger 13 mit dem Polymerträger 3 z.B. durch Verkleben oder Verschweißen verbunden sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Träger 13 und der Polymerträger 3 durch Verschrauben oder Vernieten miteinander verbunden sind.The component 1 , the polymer carrier 3 with the attached film module 5 is comprehensive in the in 1 illustrated embodiment with a carrier 13 connected. The carrier 13 can be made of any material. The connection of the carrier 13 with the polymer carrier 3 is generally done by a positive or a non-positive connection method. So can the carrier 13 with the polymer carrier 3 eg be connected by gluing or welding. However, it is also conceivable that the carrier 13 and the polymer carrier 3 are connected by screwing or riveting together.

Ebenso kann sich an das Bauteil 1 auf der Seite, auf der das Folienmodul 5 angebracht ist, ein weiteres Bauteil 15 anschließen. Das weitere Bauteil 15 kann ebenso wie der Träger 13 aus jedem beliebigen Werkstoff gefertigt sein und durch ein beliebiges formschlüssiges oder kraftschlüssiges Verbindungsverfahren mit dem Polymerträger 3 verbunden sein. Weiterhin ist es auch möglich, dass anstelle des Trägers 13 und des weiteren Bauteils 15 der Polymerträger 3 mit dem daran angebrachten Folienmodul 5 von einem beliebigen anderen Medium umgeben ist. Ein derartiges Medium kann z.B. flüssig oder gasförmig sein.Likewise, the component can 1 on the side on which the foil module 5 is attached, another component 15 connect. The other component 15 can as well as the wearer 13 be made of any material and by any positive or non-positive connection method with the polymer carrier 3 be connected. Furthermore, it is also possible that instead of the carrier 13 and the other component 15 the polymer carrier 3 with the attached foil module 5 surrounded by any other medium. Such a medium may be, for example, liquid or gaseous.

In 2 ist ein erfindungsgemäß ausgebildetes Bauteil, einen Polymerträger mit daran befestigtem Folienmodul umfassend, in einer ersten Ausführungsform dargestellt.In 2 is a component designed according to the invention, comprising a polymer carrier with film module attached thereto, shown in a first embodiment.

Bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Bauteil 20 ist ein Folienmodul 21 in einem Polymerträger 23 eingebettet. Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform ist das Folienmodul 21 so im Polymerträger 23 eingebettet, dass eine Oberfläche 25 des Folienmoduls 21 nicht von dem Polymerträger 23 bedeckt ist. In der hier dargestellten Ausführungsform ist das Folienmodul 21 so im Polymerträger 23 eingebettet, dass der Polymerträger 23 und das Folienmodul 21 eine gleichmäßige Oberfläche ausbilden.In an inventively designed component 20 is a foil module 21 in a polymer carrier 23 embedded. At the in 2 illustrated embodiment is the film module 21 so in the polymer carrier 23 embedded that a surface 25 of the foil module 21 not from the polymer carrier 23 is covered. In the embodiment shown here is the film module 21 so in the polymer carrier 23 embedded that the polymer carrier 23 and the foil module 21 form a uniform surface.

Als Werkstoff für den Polymerträger 23 eignen sich die Leichtwerkstoffe, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. So kann der Polymerträger 23 z.B. aus einem thermoplastischen Werkstoff oder einem Reaktivharz gefertigt sein. Dabei ist jeder dem Fachmann bekannte Thermoplast und jedes dem Fachmann bekannte Reaktivharz geeignet. Bevorzugte Thermoplaste sind zum Beispiel teilaromatische oder aliphatische Polyamide, Polyester, vorzugsweise Polybutadienterephthalat (PBT) oder Polyethylenterephthalat (PET), Polyolefine, vorzugsweise Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE), Polyetherimide, Polyoximethylen, flüssigkristalline Polymere (LCP), Polycarbonat, Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und Polytetrafluorethylen (PTFE). Bevorzugte Reaktivharze sind Epoxidharze, Phenolharze Cyanatester, Polyesterimide, Polyimide, Bismaleinimide und Bismaleinimidtriacine. Bevorzugte Epoxidharze sind Bisphenol A, Bisphenol F, Cyclo-aliphatische Epoxidharze und mehrfunktionelle Expoxidharze.As a material for the polymer carrier 23 are the lightweight materials, as they are known in the art. So can the polymer carrier 23 For example, be made of a thermoplastic material or a reactive resin. Any thermoplastic material known to the person skilled in the art and any reactive resin known to the person skilled in the art are suitable for this purpose. Preferred thermoplastics are, for example, partially aromatic or aliphatic polyamides, polyesters, preferably polybutadiene terephthalate (PBT) or polyethylene terephthalate (PET), polyolefins, preferably polypropylene (PP) or polyethylene (PE), polyetherimides, polyoxymethylene, liquid crystalline polymers (LCP), polycarbonate, acrylonitrile butadiene styrene ( ABS) and polytetrafluoroethylene (PTFE). Preferred reactive resins are epoxy resins, phenolic resins, cyanate esters, polyesterimides, polyimides, bismaleimides and bismaleimide triacines. Preferred epoxy resins are bisphenol A, bisphenol F, cycloaliphatic epoxy resins and polyfunctional epoxy resins.

Weiterhin kann der Polymerträger 23 auch ein Verbundmaterial sein und Fasern, Fasergelege oder Platelets enthalten. Geeignete Fasern oder Fasergelege sind z.B. Glasfasern oder Kohlenstofffasern.Furthermore, the polymer carrier 23 also be a composite material and contain fibers, fiber fabric or platelets. Suitable fibers or fiber fabrics are, for example, glass fibers or carbon fibers.

Um das Folienmodul 21 in den Polymerträger 23 einzubetten, wird z.B. das Folienmodul 21 in einem Spritzgusswerkzeug fixiert und anschließend mit dem Polymer des Polymerträgers 23 umspritzt. Das Fixieren des Folienmoduls 21 im Spritzgusswerkzeug erfolgt z.B. mit Hilfe mechanischer Niederhalter oder durch Anlegen eines Unterdrucks. Auch ist es möglich, das Folienmodul 21 z.B. in eine entsprechend geformte Vertiefung im Spritzgusswerkzeug einzulegen und anschließend mit dem Polymer zu umspritzen. In diesem Fall erfolgt die Positionierung des Folienmoduls 21 und seine Positionierung im Spritzgusswerkzeug allein aufgrund der Schwerkraft. Wenn das Folienmodul 21 mit mechanischen Niederhaltern im Spritzgusswerkzeug gehalten wird, so wird im Allgemeinen in ei fern ersten Schritt das Folienmodul 21 teilumspritzt, dann die mechanischen Niederhalter entfernt. Daran anschließend erfolgt das vollständige Umspritzen des Folienmoduls 21.To the foil module 21 in the polymer carrier 23 embed, for example, the film module 21 fixed in an injection mold and then with the polymer of the polymer carrier 23 molded. Fixing the foil module 21 In the injection mold, for example, using mechanical hold-down or by applying a negative pressure. It is also possible to use the foil module 21 For example, insert in a correspondingly shaped recess in the injection mold and then to overmold with the polymer. In this case, the positioning of the film module takes place 21 and its positioning in the injection mold solely by gravity. When the slide module 21 is held with mechanical hold down in the injection mold, then generally in ei fern first step, the film module 21 partially molded, then removed the mechanical hold-down. This is followed by the complete encapsulation of the film module 21 ,

Neben dem Einbetten des Folienmoduls 21 in den Polymerträger 23 durch ein Spritzgussverfahren ist es auch möglich, den Polymerträger 23 durch ein Laminierverfahren zu erzeugen, wobei das Folienmodul 21 während des Laminierverfahrens in den Polymerträger 23 eingebracht wird. Bei der Herstellung des Bauteils 20 durch ein Laminierverfahren werden Verbunde aus einem Polymermaterial, im Allgemeinen einem Reaktionsharz, wie Epoxydharz oder Phenolharz und Verstärkungselementen wie Fasern, Fasergelegen oder Platelets in nicht vollständig ausgehärteten Lagen beschichtet und anschließend unter Anwendung von mechanischem Druck und/oder von Erwärmung dauerhaft miteinander verbunden. Zwischen den einzelnen nicht vollständig ausgehärteten Lagen können sich auch vollständig ausgehärtete Lagen befinden, die dann ebenfalls an die nicht vollständig ausgehärteten Lage anhaften.In addition to embedding the foil module 21 in the polymer carrier 23 by an injection molding process it is also possible to use the polymer carrier 23 by a lamination process, wherein the film module 21 during the lamination process in the polymer carrier 23 is introduced. In the manufacture of the component 20 A laminating process coats composites of a polymeric material, generally a reaction resin such as epoxy resin or phenolic resin and reinforcing elements such as fibers, fibrous webs or platelets in incompletely cured layers and then permanently bonding them together using mechanical pressure and / or heating. Completely hardened layers may also be present between the individual incompletely cured layers, which then likewise adhere to the incompletely cured layer.

Weiterhin ist es auch noch möglich, den Polymerträger 23 mit dem darin eingebetteten Folienmodul 21 durch einen Gießprozess herzustellen, bei dem Reaktivharze in ein Gießwerkzeug eingegossen werden, in welches das Folienmodul 21 platziert wurde. Nach dem Eingießen des Reaktivharzes erfolgt eine Aushärtung des Harzes zur Erzeugung des Polymerträgers 23.Furthermore, it is also possible, the polymer carrier 23 with the embedded film module 21 to produce by a casting process in which reactive resins are poured into a casting mold, in which the film module 21 was placed. After pouring the reactive resin, the resin is cured to produce the polymer carrier 23 ,

Wie das in 1 dargestellte und aus dem Stand der Technik bekannte Bauteil 1 kann auch das erfindungsgemäße Bauteil 20 mit einem Träger 27 und einem weiteren Bauteil 29 verbunden sein. Auch hier erfolgt die Verbindung mit dem Träger 27 bzw. dem weiteren Bauteil 29, wie aus dem Stand der Technik bekannt, durch eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung. Geeignete formschlüssige Verbindungen sind z.B. Verkleben oder Verschweißen und geeignete kraftschlüssige Verbindungen sind z.B. Verschrauben oder Vernieten. Auch ist es möglich, dass das Bauteil 20 in ein weiteres Bauteil integriert ist. In diesem Fall kann das weitere Bauteil das Bauteil 20 vollständig umschließen oder auch nur an einer Seite am Bauteil 20 anliegen. Neben der Verbindung mit einem weiteren Bauteil oder wie in 2 dargestellt mit einem Träger 27 und einem weiteren Bauteil 29 ist es auch möglich, dass das Bauteil 20 von einem flüssigen oder gasförmigen Medium umgeben ist. In diesem Fall ist der Werkstoff für den Polymerträger 23 sowie für das Folienmodul 21 so auszuwählen, dass dieses gegenüber dem Folienmodul 21 und dem Polymerträger 23 inert ist.Like that in 1 represented and known from the prior art component 1 can also be the component of the invention 20 with a carrier 27 and another component 29 be connected. Again, the connection is made with the carrier 27 or the other component 29 as known from the prior art, by a non-positive or positive connection. Suitable form-fitting connections are, for example, gluing or welding and suitable non-positive connections are, for example, screwing or riveting. It is also possible that the component 20 is integrated into another component. In this case, the other component may be the component 20 completely enclose or only on one side of the component 20 issue. In addition to the connection with another component or as in 2 represented with a carrier 27 and another component 29 it is also possible that the component 20 surrounded by a liquid or gaseous medium. In this case, the material is for the polymer carrier 23 as well as for the foil module 21 to select so that this opposite the film module 21 and the polymer carrier 23 is inert.

3 zeigt ein erfindungsgemäßes Bauteil, einen Polymerträger und ein Folienmodul umfassend, in einer zweiten Ausführungsform. 3 shows an inventive component comprising a polymer carrier and a film module, in a second embodiment.

Die in 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur dargestellten Ausführungsform dadurch, dass das Folienmodul 21 vollständig im Polymerträger 23 eingebettet ist, so dass keine Oberfläche des Folienmoduls 21 aus dem Polymerträger 23 herausragt. Um das Bauteil 20 in der Ausführungsform, wie sie in 3 dargestellt ist, herzustellen, wird z.B. zunächst das Bauteil, wie in 2 dargestellt, erzeugt und anschließend in einen weiteren Herstellungsschritt an der freien Oberfläche 25 des Folienmoduls 21 mit einem Polymer beschichtet. Das Polymer ist dabei z.B. das gleiche Polymer, wie das, aus dem der Polymerträger 23 gefertigt ist. Es ist jedoch auch möglich, hier ein anderes Polymer einzusetzen, so dass der Polymerträger 23 aus zwei unterschiedlichen Polymeren gefertigt ist. So ist es z.B. möglich, zuerst ein Bauteil, wie es in 2 dargestellt ist, durch einen Spritzgussprozess herzustellen, anschließend dieses Bauteil in ein weiteres Spritzgusswerkzeug einzulegen und in einem zweiten Spritzgussprozess an der freien Oberseite 25 des Folienmoduls 21 mit dem Polymer des Polymerträgers 23 zu überspritzen. Auch ist es möglich, zunächst das Bauteil 20, wie es in 2 dargestellt ist, durch ein Laminierverfahren zu erzeugen und anschließend das so hergestellte Laminat durch einen Gießprozess mit einem Reaktivharz zu verschließen. Bei einem Laminierprozess ist es jedoch auch möglich, sofort ein Bauteil 20, wie es in 3 dargestellt ist, herzustellen. Hierzu wird vor dem Verbinden der einzelnen Lagen durch Anwendung von mechanischem Druck und/oder durch Erwärmung auf das Folienmodul 21 mindestens eine weitere Lage aus einem nicht vollständig ausgehärteten Reaktivharz, die gegebenenfalls auch Verstärkungselemente wie Fasern, Fasergelege oder Platelets enthält, aufgeschichtet.In the 3 illustrated embodiment differs from the embodiment shown in Figure in that the film module 21 completely in the polymer carrier 23 is embedded, leaving no surface of the film module 21 from the polymer carrier 23 protrudes. To the component 20 in the embodiment as shown in 3 is shown, for example, first the component, as in 2 represented, produced and then in a further production step on the free surface 25 of the foil module 21 coated with a polymer. The polymer is, for example, the same polymer as that from which the polymer carrier 23 is made. However, it is also possible to use a different polymer here, so that the polymer carrier 23 made of two different polymers. So it is possible, for example, first a component, as in 2 is is made to produce by an injection molding process, then insert this component in another injection mold and in a second injection molding process on the free top 25 of the foil module 21 with the polymer of the polymer carrier 23 to overspray. It is also possible, first, the component 20 as it is in 2 is shown to produce by a lamination process and then to close the thus produced laminate by a casting process with a reactive resin. In a lamination process, however, it is also possible immediately a component 20 as it is in 3 is shown to produce. For this purpose, before connecting the individual layers by application of mechanical pressure and / or by heating to the film module 21 at least one further layer of a not fully cured reactive resin, which optionally also contains reinforcing elements such as fibers, fiber fabric or platelets layered.

Bei Herstellung des Polymerträgers 23 durch einen Gießprozess mit einem Reaktivharz ist es ebenso wie beim Spritzgießprozess erforderlich, zunächst ein Bauteil, wie es in 2 dargestellt ist, herzustellen und anschließend die freie Oberfläche 25 in einem weiteren Schritt mit dem Reaktivharz zu bedecken.When preparing the polymer carrier 23 by a casting process with a reactive resin, it is necessary, as in the injection molding process, first a component, as in 2 is shown, and then produce the free surface 25 in a further step with the reactive resin to cover.

Das erfindungsgemäß hergestellte Bauteil 20 kann z.B. in Sensoren wie Drehratensensoren oder in Steuergeräten, z.B. Pumpensteuergeräten, eingesetzt werden. Bei derartigen Sensoren oder Steuergeräten können Funktionsbeeinträchtigungen oder Schädigungen der Elektronik aufgrund von thermomechanischer oder mechanischer Beanspruchung auftreten. Zudem ist ein Einsatz des erfindungsgemäßen Bauteils 20 auch in allen weiteren Bauteilen denkbar, die teilweise oder vollständig aus Polymerwerkstoffen gefertigt sind und bei denen Aktoren oder Sensoren in flacher Bauform verwendet werden.The component produced according to the invention 20 For example, it can be used in sensors such as yaw rate sensors or in control units such as pump control units. With such sensors or control devices, functional impairments or damage to the electronics may occur due to thermomechanical or mechanical stress. In addition, an insert of the component according to the invention 20 also conceivable in all other components that are made partially or completely of polymer materials and in which actuators or sensors are used in a flat design.

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, ein Folienmodul (21), bei dem eine Folie aus einem Funktionswerkstoff in einen Isolierstoff eingebettet ist, und einen Polymerträger (23) umfassend, wobei das Folienmodul (21) mit dem Polymerträger (23) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienmodul (21) direkt in den Polymerträger (23) eingebettet wird.Method for producing a component, a foil module ( 21 ), in which a film of a functional material is embedded in an insulating material, and a polymer carrier ( 23 ), wherein the film module ( 21 ) with the polymer carrier ( 23 ), characterized in that the film module ( 21 ) directly into the polymer carrier ( 23 ) is embedded. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbetten des Folienmoduls (21) in den Polymerträger (23) durch einen Spritzgussprozess erfolgt, wobei das Folienmodul (21) zunächst in einem Werkzeug fixiert und anschließend zur Herstellung des Polymerträgers (23) von einem Polymer umspritzt wird.A method according to claim 1, characterized in that the embedding of the film module ( 21 ) in the polymer carrier ( 23 ) by an injection molding process, wherein the film module ( 21 ) first fixed in a tool and then for the preparation of the polymer carrier ( 23 ) is encapsulated by a polymer. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienmodul (21) im Werkzeug durch Anlegen eines Unterdruckes und/oder durch einen mechanischen Niederhalter fixiert wird.Method according to claim 2, characterized in that the film module ( 21 ) is fixed in the tool by applying a negative pressure and / or by a mechanical hold-down. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbetten des Folienmoduls (21) in den Polymerträger (23) durch einen drucklosen Gießprozess eines Reaktivharzes mit nachfolgender Härtung des Harzes erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the embedding of the film module ( 21 ) in the polymer carrier ( 23 ) Is carried out by a non-pressurized casting process of a reactive resin with subsequent curing of the resin. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbetten des Folienmoduls (21) in den Polymerträger (23) durch einen Laminierprozess mehrerer Lagen aus polymerem Verbundwerkstoff einer geschichteten Anordnung erfolgt, wobei zumindest ein Teil der Lagen nicht vollständig ausgehärtet ist.A method according to claim 1, characterized in that the embedding of the film module ( 21 ) in the polymer carrier ( 23 ) is carried out by a laminating process of several layers of polymeric composite material of a layered arrangement, wherein at least a part of the layers is not completely cured. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Folienmoduls (21) vor dem Einbetten in den Polymerträger (23) durch eine Plasmabehandlung gereinigt und gegebenenfalls aktiviert wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the surface of the film module ( 21 ) before embedding in the polymer carrier ( 23 ) is purified by a plasma treatment and optionally activated. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmabehandlung mit einem Sauerstoff- oder Argon-Plasma durchgeführt wird.Method according to Claim 6, characterized that the plasma treatment with an oxygen or argon plasma carried out becomes. Bauteil, umfassend ein Folienmodul (21), bei dem eine Folie aus einem Funktionswerkstoff in einen Isolierstoff eingebettet ist, sowie einen Polymerträger (23), mit welchem das Folienmodul (21) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienmodul (21) in den Polymerträger (23) eingebettet ist.Component comprising a foil module ( 21 ), in which a film of a functional material is embedded in an insulating material, as well as a polymer carrier ( 23 ), with which the film module ( 21 ), characterized in that the film module ( 21 ) in the polymer carrier ( 23 ) is embedded. Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienmodul (21) vollständig von dem Polymerträger (23) umschlossen ist.Component according to claim 8, characterized in that the foil module ( 21 ) completely from the polymer carrier ( 23 ) is enclosed. Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienmodul (21) an mindestens einer Seite nicht von dem Polymerträger (23) bedeckt ist.Component according to claim 8, characterized in that the foil module ( 21 ) on at least one side of the polymer carrier ( 23 ) is covered.
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