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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Sensorkomponente, insbesondere für einen Drucksensor mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs sowie einen Drucksensor mit einer Sensorkomponente.
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Aus der
DE 103 15 405 A1 ist ein Drucksensor mit einer Druckmesszelle aus Edelstahl bekannt, bei der ein Drucksensorelement an einem Einschraubstutzen festgelegt ist. Der Einschraubstutzen mit dem Drucksensorelement ragt durch ein Gehäuseteil hindurch und ist am Gehäuseteil mittels einer Schweißverbindung befestigt. Auf dem Gehäuseteil ist ein Schaltungsträger mit einer Öffnung derart aufgeklebt, dass der Schaltungsträger den Drucksensor umgibt. Weiterhin ist ein weiteres Gehäuseteil mittels einer Schweißverbindung an dem Gehäuseteil derart festgelegt, dass das erste Gehäuseteil und das weitere Gehäuseteil einen Gehäuseinnenraum bilden, welcher den Schaltungsträger und das Drucksensorelement umgibt. Der Schaltungsträger ist einerseits mit dem Drucksensorelement elektrisch verbunden und andererseits mit elektrischen Kontaktelementen, welche im weiteren Gehäuseteil angeordnet sind. Das Gehäuseteil mit dem aufgeklebten Schaltungsträger bildet eine Sensorkomponente des Drucksensors.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Gegenüber dem Stand der Technik weist die Sensorkomponente, insbesondere für einen Drucksensor, mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 den Vorteil auf, dass durch die Schweißprozesse an den Gehäuseteilen unvermeidbar entstehende metallische oder elektrisch leitfähige Partikel im Gehäuseinnenraum durch das wenigstens bereichsweise über den äußeren Rand des Schaltungsträgers herausragende wenigstens eine Klebemittel zuverlässig und dauerhaft mechanisch fixiert werden, so dass diese Partikel sich nicht am Schaltungsträger anlagern ader auf den Schaltungsträger gelangen können. Dadurch wird vorteilhaft einem elektrischen Kurzschluss zwischen dem Schaltungsträger und dem Gehäuseteil oder einer ungewollten elektrischen Verbindung zwischen Komponenten auf dem Schaltungsträger entgegengewirkt.
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Erfindungsgemäß wird dazu eine Sensorkomponente, insbesondere für einen Drucksensor, vorgeschlagen, welche folgende Komponenten umfasst: ein Gehäuseteil, wenigstens ein auf dem Gehäuseteil angeordnetes Klebemittel und einen mittels des wenigstens einen Klebemittels auf dem Gehäuseteil befestigten Schaltungsträger mit einem äußeren Rand. Erfindungsgemäß ragt das wenigstens eine Klebemittel wenigstens bereichsweise über den äußeren Rand des Schaltungsträgers heraus.
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Vorteilhafte Ausbildungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen ermöglicht.
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Dadurch, dass das wenigstens eine Klebemittel umlaufend über den äußeren Rand des Schaltungsträgers herausragt, wird vorteilhaft erreicht, dass metallische und/oder elektrisch leitfähige Partikel besonders zuverlässig, sicher und dauerhaft von dem Schaltungsträger ferngehalten werden. Derart wird besonders sicher einer ungewollten elektrischen Verbindung zwischen dem Schaltungsträger und dem Gehäuseteil beziehungsweise zwischen Komponenten auf dem Schaltungsträger entgegengewirkt.
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Dadurch, dass das wenigstens eine Klebemittel eine beidseitig klebende Klebefolie ist, wird vorteilhaft bewirkt, dass die Sensorkomponente besonders einfach herstellbar ist. Vorteilhaft lässt sich dadurch besonders einfach die Breite des Überstandrandes des Klebemittels über den äußeren Rand des Schaltungsträgers gezielt einstellen, so dass eine besonders hohe Fertigungssicherheit erzielt wird.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ragt das wenigstens eine Klebemittel zumindest an einigen Stellen um 1 mm oder mehr über den äußeren Rand des Schaltungsträgers heraus. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Fläche des über den äußeren Rand des Schaltungsträgers herausragenden Klebemittel ausreichend groß ist, um über die Betriebsdauer die Mehrzahl oder alle metallischen oder elektrisch leitfähigen Partikel im Gehäuseinnenraum auf dem den äußeren Rand des Schaltungsträgers überragenden Bereich des Klebemittels zu binden. Somit wird besonders zuverlässig einem ungewollten Kurzschluss zwischen der dem Schaltungsträger und dem Gehäuseteil oder ungewollten elektrischen Verbindungen auf dem Schaltungsträger entgegengewirkt.
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Dadurch, dass das wenigstens eine Klebemittel elektrisch leitfähig ist und insbesondere einen spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 15 Ωcm aufweist, wird vorteilhaft bewirkt, dass der Schaltungsträger elektrisch mit dem Gehäuseteil verbunden ist. Besonders vorteilhaft lässt sich dadurch erreichen, dass das Gehäuseteil und der Schaltungsträger auf demselben Potenzial, z.B. dem Erdpotenzial, liegen.
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Dadurch, das das wenigstens eine Klebemittel elektrisch nicht leitfähig ist und insbesondere einen spezifischen elektrischen Widerstand von mehr als 1 × 1013 Ωcm aufweist, wird vorteilhaft bewirkt, dass das Gehäuseteil und der Schaltungsträger zuverlässig voneinander elektrisch isoliert sind.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Klebemittel in wenigstens einem Bereich elektrisch leitfähig, insbesondere mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 15 Ωcm, ist und in wenigstens einem anderen Bereich elektrisch nicht leitfähig, insbesondere mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von mehr als 1 × 1013 Ωcm, ist. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass der Schaltungsträger mittels des in wenigstens einem Bereich elektrisch leitfähigen Klebemittels elektrisch mit dem Gehäuseteil an wohldefinierten Stellen verbunden ist und mit dem Gehäuseteil auf demselben elektrischen Potenzial liegt, während mittels des in wenigstens einem anderen Bereich elektrisch nicht leitfähigen Klebemittels einer elektrischen Verbindung zwischen dem Gehäuseteil und dem Schaltungsträger wirksam entgegengewirkt wird. In diesen elektrisch nicht leitfähigen Bereichen wird somit ein elektrischer Kurzschluss zwischen Leiterbahnen vermieden, welche auf der dem Gehäuseteil zugewandten Seite des Schaltungsträgers angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist dabei der über den äußeren Rand des Schaltungsträgers herausragende Bereich des Klebemittels elektrisch nicht leitfähig. Werden in diesem Bereich metallische oder elektrisch leitfähige Partikel auf dem Klebemittel gebunden und immobilisiert, so wird dadurch ein ungewollter elektrischer Kurzschluss zwischen dem Schaltungsträger und dem Gehäuseteil unterbunden.
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Dadurch, das das wenigstens eine Klebemittel einen Klebstoff aufweist, welcher auf Acrylatbasis, Silikonbasis, Epoxidharzbasis, Polyurethanbasis, Polyimidbasis oder auf Methylmethacrylatbasis gefertigt ist oder ein PSA-Klebesysteme (PSA = „pressure sensitive adhesive“) ist, wird vorteilhaft bewirkt, dass das Klebemittel an die verschiedenen Einsatzbedingungen der Sensorkomponente angepasst werden kann. Besonders vorteilhaft lässt sich dadurch gezielt die Partikelbindefähigkeit des Klebemittels einstellen. Dies gelingt, indem der Bereich des Klebemittels, welcher über den äußeren Rand des Schaltungsträgers herausragt, dauerhaft eine Klebrigkeit, d.h. eine Adhäsionskraft aufweist. Dadurch erlaubt das Klebemittel, auch nach längerer Betriebsdauer noch metallische oder elektrisch leitfähige Partikel sicher und zuverlässig zu binden bzw. zu immobilisieren und schützt somit vor einer unkontrollierten Deposition dieser Partikel an unvorteilhaften Stellen im Gehäuseinnenraum.
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Dadurch, dass das Gehäuseteil als Einschraub-Sechskant ausgebildet ist, wird vorteilhaft erreicht, dass die Sensorkomponente besonders einfach an ihrem Verwendungsort verbaubar ist.
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Ein Drucksensor mit der erfindungsgemäßen Sensorkomponente weist den Vorteil auf, dass die beim Schweißen entstehenden Metallpartikel durch das über den äußeren Rand des Schaltungsträgers herausragende wenigstens eine Klebemittel zuverlässig gebunden werden. Dadurch werden elektrische Kurzschlüsse verhindert, wodurch der Fertigungsausschuss reduziert werden kann. Erfindungsgemäß weist ein Drucksensor mit einer Sensorkomponente zusätzlich zu der Sensorkomponente wenigstens ein mit wenigstens einem elektrischen Anschluss versehenes weiteres Gehäuseteil auf, das zusammen mit dem Gehäuseteil einen Gehäuseinnenraum umgibt, wobei ein in dem Gehäuseinnenraum angeordnetes Drucksensorelement vorgesehen ist.
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Dadurch, das das Drucksensorelement an einem in das Gehäuseteil hineinragenden Druckstutzen festgelegt ist, wobei der Druckstutzen an dem Gehäuseteil mittels einer Schweißverbindung festgelegt ist, wird vorteilhaft bewirkt, dass der Druckstutzen und die Sensorkomponente mit dem Gehäuseteil besonders dauerhaft und dicht miteinander verbunden sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen der Erfindung
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Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Explosionszeichnung eines erfindungsgemäßen Drucksensors mit einer Sensorkomponente,
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2a eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Sensorkomponente gemäß einer ersten Ausführungsform,
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2b eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Sensorkomponente gemäß einer zweiten Ausführungsform,
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2c eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Sensorkomponente gemäß einer dritten Ausführungsform.
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1 zeigt einen Drucksensor 100, welcher insbesondere zur Erfassung von Drücken in Hochdruckanwendungen, wie z.B. der Druckmessung im Einspritzsystem von modernen Diesel-Kraftfahrzeugen geeignet ist. Der Drucksensor 100 umfasst eine Sensorkomponente 200, sowie einen Druckstutzen 310 mit einem den Druckstutzen 310 abschließenden Drucksensorelement 300. An dem Druckstutzen 310 ist bevorzugt ein Außengewinde 320 angeordnet. Die Sensorkomponente 200 umfasst ein Gehäuseteil 210, welches bevorzugt als Einschraub-Sechskant 212 ausgebildet ist und welches bevorzugt eine zentrisch angeordnete im Wesentlichen runde Öffnung 219 aufweist. Weiterhin umfasst die Sensorkomponente 200 einen Schaltungsträger 230. Dieser Schaltungsträger 230 wird mittels eines in 1 nicht dargestellten Klebemittels 220 auf dem Gehäuseteil 210 befestigt. Der Schaltungsträger 230 weist eine bevorzugt zentrisch angeordnete Schaltungsträgeröffnung 239 auf, welche besonders bevorzugt koaxial zur Öffnung 219 im Gehäuseteil 210 angeordnet ist. Auf der vom Gehäuseteil 210 abgewandten Seite des Schaltungsträgers 230 sind auf dem Schaltungsträger 230 bevorzugt elektronische Schaltungen 236 (z.B. eine anwenderspezifische integrierte Schaltung, ASIC), passive Bauelemente 237 (z.B. Widerstände, Spulen, Kondensatoren) und elektrische Kontaktelemente 238 angeordnet. 1 zeigt ein weiteres Gehäuseteil 240. Dieses weitere Gehäuseteil 240 wird bevorzugt mit dem Gehäuseteil 210 mittels einer Schweißverbindung dicht verbunden und umschließt mit dem Gehäuseteil 220 einen Gehäuseinnenraum 204. Auf dem weiteren Gehäuseteil 240 ist ein Steckerteil 250 angeordnet. In dem Steckerteil 250 sind (hier nicht dargestellte) Steckerelemente angeordnet, welche durch das weitere Gehäuseteil 240 hindurch elektrisch mit den elektrischen Kontaktelementen 238 des Schaltungsträgers 230 verbunden sind, um den Schaltungsträger 230 beispielsweise mit elektrischer Energie zu versorgen oder elektrische Signale aus dem Schaltungsträger 230 abzugreifen.
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Die Sensorkomponente 200 wird dadurch hergestellt, dass der Schaltungsträger 230 mittels des Klebemittels 220 an dem Gehäuseteil 210 derart befestigt, dass die Öffnung 219 des Gehäuseteils 210 mit der Schaltungsträgeröffnung 239 fluchtet. Beim Zusammenbau eines Drucksensors wird der Druckstutzen 310 mit dem Drucksensorelement 300 durch die mit der Öffnung 219 fluchtenden Schaltungsträgeröffnung 239 hindurch gesteckt und mit dem Gehäuseteil 210 verschweißt. Anschließend werden das Drucksensorelement 300 und der Schaltungsträger 230 elektrisch miteinander verbunden, beispielsweise durch Bonddraht-Verbindungen. Schließlich wird das weitere Gehäuseteil 240 auf das Gehäuseteil 210 aufgesetzt und mit dem Gehäuseteil 210 verschweißt. Dadurch wird vom Gehäuseteil 210 und dem weiteren Gehäuseteil 240 der Gehäuseinnenraum 204 gebildet, in welchem das Drucksensorelement 300 und der Schaltungsträger 230 aufgenommen sind. Mittels des Steckerteils 250 und den darin angeordneten (hier nicht dargestellten) Steckerelementen kann der Drucksensor 100 mit einer Applikation elektrisch verbunden werden.
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Beim Herstellen des Drucksensors 100 besteht insbesondere beim Verschweißen des weiteren Gehäuseteils 240 mit dem Gehäuseteil 210 das Risiko, dass metallische Schweißspritzer entstehen oder dass sich metallische oder elektrisch leitfähige Restschmutzpartikel lösen. Derartige Schweißpartikel oder metallische oder elektrisch leitfähige Partikel können sich auch im Gehäuseinnenraum 204 befinden.
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2a zeigt eine erfindungsgemäße erste Ausführungsform der Sensorkomponente 200. Dabei ist als Ausschnitt der Sensorkomponente 200 das Gehäuseteil 210 in Form eines Einschraub-Sechskants 212 dargestellt. Auf dem Gehäuseteil 210 ist ein Klebemittel 220 angeordnet, auf welchem der Schaltungsträger 230, beispielsweise eine Leiterplatte oder ein PCB (Printed Circuit Board) 231 oder ein Keramiksubstrat 232 befestigt ist. Das Klebemittel 220 kann als Flüssigklebstoff ausgeführt sein, welches auf das Gehäuseteil 210 dispenst wird. Bevorzugt ist das Klebemittel 220 als doppelseitig klebende Klebefolie ausgebildet. Das Klebemittel 220 kann als elektrisch leitfähiges Klebemittel 222 ausgebildet sein, insbesondere mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 15 Ωcm. Es kann sich jedoch auch um ein elektrisch nicht leitfähiges Klebemittel 224 handeln, welches insbesondere einen spezifischen elektrischen Widerstand von mehr als 1 × 1013 Ωcm aufweist.
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In der dargestellten Ausführungsform von 2a ragt das wenigstens eine Klebemittel 220 umlaufend über einen äußeren Rand 234 des Schaltungsträgers 230 hinaus. Bevorzugt ragt das wenigstens eine Klebemittel 220 wenigstens 1 mm oder mehr an allen Stellen über den äußeren Rand 234 des Schaltungsträgers hinaus. Der über den äußeren Rand 234 des Schaltungsträgers 230 herausragende Bereich des wenigstens einen Klebemittels 220 ist dabei geeignet, Partikel, die sich im Gehäuseinnenraum 204 befinden, sicher zu binden. Die Partikel, insbesondere Schweißspritzer, Restschmutzpartikel oder andere metallische oder elektrisch leitfähige Partikel, bleiben nach einem Kontakt mit dem wenigstens einen Klebemittel 220 an der Oberfläche des wenigstens einen Klebemittels 220 haften bzw. kleben und werden dadurch immobilisiert. D.h., die Partikel können sich nicht frei im Gehäuseinnenraum 204 herumbewegen und an anderen Stellen ablagern. Dadurch wird unerwünschten elektrischen Verbindungen zwischen dem Schaltungsträger 230 und dem Gehäuseteil 210 oder zwischen Bauteilen und/oder Komponenten auf dem Schaltungsträger 230 entgegengewirkt. Besonders bevorzugt ist dabei der Bereich des wenigstens einen Klebemittels 220, welcher über den äußeren Rand 234 des Schaltungsträgers 230 herausragt, elektrisch nicht leitfähig. Dadurch wird verhindert, dass Partikel, welche nahe dem äußeren Rand 234 oder in Berührung mit dem äußeren Rand 234 am wenigstens einen Klebemittel 220 gebunden werden, keine elektrische Verbindung zwischen dem Schaltungsträger 230 und dem Gehäuseteil 210 herstellen können.
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2b zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorkomponente 200. In dieser Ausführungsform ist der Schaltungsträger 230 mittels zweier unterschiedlicher Klebemittel 220 an dem Gehäuseteil 210 festgeklebt. Bevorzugt sind beide Klebemittel 220 als doppelseitig klebende Klebefolien ausgebildet. Eines der Klebemittel 220 ist als elektrisch nicht leitendes Klebemittel 224 ausgeführt, wobei dessen spezifischer elektrischer Widerstand bevorzugt mehr als als 1 × 1013 Ωcm aufweist. Das andere Klebemittel 220 ist bevorzugt als elektrisch leitfähiges Klebemittel 222 ausgeführt, wobei dessen spezifischer elektrischer Widerstand bevorzugt weniger als 15 Ωcm beträgt. Beide Klebemittel 222, 224 ragen bereichsweise über den äußeren Rand 234 des Schaltungsträgers 230 hinaus. Dabei ragen in dieser Ausführungsform Bereiche des elektrisch leitfähigen Klebemittels 222 und/oder des elektrisch nicht leitfähigen Klebemittels 224 annähernd am gesamten äußeren Rand 234 über den äußeren Rand 234 des Schaltungsträgers 230 hinaus.
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2c zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorkomponente. In dieser Ausführungsform ragt nur ein kleiner Bereich des wenigstens einen Klebemittels 220 über den äußeren Rand 234 des Schaltungsträgers 230 hinaus. Das wenigstens eine Klebemittel 220 kann dabei als elektrisch leitfähiges Klebemittel 222 oder als elektrisch nicht leitfähiges Klebemittel 224 ausgebildet sein. Bevorzugt ragt das wenigstens eine Klebemittel 220 in dem Bereich des Schaltungsträgers 230 über den äußeren Rand des Schaltungsträgers 230 hinaus, in welchem eine unerwünschte elektrische Verbindung (Kurzschluss) zwischen dem Schaltungsträger 230 und dem Gehäuseteil 210 bzw. zwischen Komponenten auf dem Schaltungsträger 230 untereinander besonders schädlich wäre.
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Derartige Sensorkomponenten oder mit derartigen Sensorkomponenten versehene Drucksensoren eignen sich bevorzugt zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, Klimageräten, Waschmaschinen, Konsumelektronik oder allgemein in Anwendungen in welchen Restschmutz oder elektrisch leitfähige Partikel auftreten können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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