DE10255158B4 - Connection method for a substrate having a housing element and a housing element corresponding thereto - Google Patents
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Abstract
Verbindungsverfahren
für ein
Substrat (7), auf dem ein elektronischer Drucksensor (8) angeordnet
ist, der eine druckempfindliche Fläche (9) aufweist, die dem Substrat
(7) zugewandt und durch eine Substrataussparung (10) hindurch zugänglich ist,
mit einem Gehäuseelement
(1), mit folgenden Schritten:
– das Gehäuseelement (1) wird mit einer
Gehäuseelementaussparung
(5) auf eine Unterlage (2) aufgesetzt, die einen Positionier- und
Zentrierstift (3) (Stift 3) aufweist, der in seinem unteren Bereich
eine mit der Gehäuseelementaussparung
(5) korrespondierende Kontur mit gleichbleibenden Querschnitt aufweist,
sich nach oben hin verjüngt
und nach unten gegen eine Federkraft axial verschiebbar ist,
– auf das
Gehäuseelement
(1) wird Kleber (6) aufgetragen,
– das Substrat (7) wird mit
der Substrataussparung (10) auf den Stift (3) aufgesetzt, so dass
der Stift (3) die Substrataussparung (10) abdichtend verschließt,
– das Substrat
(7) wird an das Gehäuseelement
(1) angedrückt,
so dass der Kleber (6) eine zwischen dem Substrat (7) und...Connection method for a substrate (7), on which an electronic pressure sensor (8) is arranged, which has a pressure-sensitive surface (9) facing the substrate (7) and accessible through a substrate recess (10), with a housing element (FIG. 1), with the following steps:
- The housing element (1) is mounted with a housing element recess (5) on a base (2) having a positioning and centering pin (3) (pin 3), in its lower region with the housing element recess (5) corresponding contour having a constant cross-section, tapers towards the top and is axially displaceable downwards against a spring force,
- on the housing element (1) adhesive (6) is applied,
- The substrate (7) is placed with the substrate recess (10) on the pin (3), so that the pin (3), the substrate recess (10) sealingly closes,
- The substrate (7) is pressed against the housing element (1), so that the adhesive (6) between the substrate (7) and ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungsverfahren für ein Substrat, auf dem ein elektronischer Drucksensor angeordnet ist, der eine druckempfindliche Fläche aufweist, die dem Substrat zugewandt und durch eine Substrataussparung hindurch zugänglich ist, mit einem Gehäuseelement. Sie betrifft ferner ein hiermit korrespondierendes Gehäuseelement.The The present invention relates to a bonding method for a substrate. on which an electronic pressure sensor is arranged, the one pressure-sensitive surface which faces the substrate and through a substrate recess accessible through is, with a housing element. It further relates to a housing element corresponding thereto.
Bei Automatikgetrieben ist es – neben anderen Funktionen – Aufgabe der Getriebesteuerung, Drücke zu messen, einstellen und nachzuregeln. Im Stand der Technik wird der Druck mittels elektronischer Drucksensoren gemessen. Ein den erfassten Druck repräsentierendes elektrisches Signal wird dann an eine auf einem Substrat angeordnete Regelschaltung übermittelt, mittels derer der im Innenraum herrschende Druck regelbar ist. Das Substrat mit der Regelschaltung ist auf ein Element des Getriebegehäuses aufgeklebt. Der verwendete Kleber wird dabei im flüssigen Zustand auf das Element aufgebracht. Bei dem Element kann es sich gegebenenfalls um das oben erwähnte Gehäuseelement handeln.at Automatic transmissions it is - beside other functions - task the transmission control, pressures to measure, adjust and readjust. In the prior art is the pressure measured by electronic pressure sensors. A the representing detected pressure electrical signal is then applied to a substrate Control circuit transmitted, by means of which the pressure prevailing in the interior pressure can be regulated. The Substrate with the control circuit is adhered to an element of the transmission housing. The adhesive used is in the liquid state on the element applied. The element may possibly be the mentioned above housing element act.
Es wäre wünschenswert, den Drucksensor auf dem Substrat anzuordnen. Bei diesem Fertigungsverfahren muss die Druckbeaufschlagung von der Unterseite, also von der unbestückten Seite des Substrats, erfolgen. Dies kann durch Aussparungen im Gehäuseelement und im Substrat realisiert werden.It would be desirable to arrange the pressure sensor on the substrate. In this manufacturing process must be pressurized from the bottom, so from the unpopulated side of the substrate. This can be done by recesses in the housing element and realized in the substrate.
Bislang scheiterte die Umsetzung der Direktmontage von Drucksensoren auf dem Substrat an der Montagetechnik, da die Aufbau- und Verbindungstechnik verschiedenen, sich teilweise widersprechenden Anforderungen entsprechen muss. Insbesondere müssen einerseits eine hinreichende mechanische Festigkeit und thermische Anbindung gegeben sein und andererseits die Öffnungen im Substrat und im Gehäuseelement von Kleber frei gehalten werden.So far failed to implement the direct assembly of pressure sensors the substrate to the assembly technique, since the assembly and connection technology different, partially conflicting requirements got to. In particular, need on the one hand a sufficient mechanical strength and thermal Be given connection and on the other hand, the openings in the substrate and in the housing element be kept free of adhesive.
Bei dem Kleber handelt es sich beispielsweise um Wärmeleitkleber auf Silikonbasis, der im Fertigungsprozess im flüssigen Zustand auf das Gehäuseelement aufgetragen und anschließend nach dem Aufsetzen und Andrücken des Substrats ausgehärtet wird. Das Problem besteht darin, dass sich der Verlauf der Kleberfront in der Nähe der Substrat- und Gehäuseelementaussparung nur mit einer Toleranz von ca. 1 bis 2 mm steuern lässt. Um z. B. eine kleberfreie Aussparung von 1 mm Durchmesser im Gehäuseelement zu garantieren, muss in der Fertigung eine Bohrung von 5 mm Durchmesser realisiert werden, damit auch im ungünstigsten Fall (Verringerung um 2 mm links und 2 mm rechts) eine kleberfreie Aussparung von 1 mm verbleibt.at the adhesive is, for example, silicone-based thermal adhesive, in the manufacturing process in the liquid Condition on the housing element applied and then after putting on and pressing of the substrate is cured. The problem is that the course of the adhesive front near the substrate and housing element recess can only be controlled with a tolerance of approx. 1 to 2 mm. Around z. B. a glue-free recess of 1 mm diameter in the housing element to guarantee, in the production a bore of 5 mm diameter must be realized, so even in the worst case (reduction to 2 mm left and 2 mm right) a glue-free recess of 1 mm remains.
Die auf das Substrat wirkende Kraft steigt mit der Fläche, die dem Druck ausgesetzt ist. Im ungünstigsten Fall (5 mm + je 2 mm links und rechts) wirkt daher auf das Substrat eine erheblich größere Kraft, als wenn tatsächlich nur eine Öffnung von 1 mm Durchmesser verbliebe.The force acting on the substrate increases with the area that is exposed to pressure. In the worst case Fall (5 mm + 2 mm left and right) therefore acts on the substrate a considerably greater force than if indeed only one opening of 1 mm diameter.
Um die Kraft nur auf den Drucksensor und nicht auch auf das Substrat wirken zu lassen, muss die Gehäuseelementaussparung daher an die Substrataussparung angepasst werden. Aufgrund der mangelnden Kontrollierbarkeit des Verlaufs der sich ergebenden Kleberaussparung führt dies aber entweder dazu, dass es (bei zu geringem Kleberauftrag) druckbedingt zum Ausfall im Betrieb kommt, weil das Substrat vom Gehäuseelement abgesprengt wird, oder aber (bei zu großem Kleberauftrag) die Substrataussparung von Kleber verschlossen wird, so dass der Drucksensor den im Innenraum des Gehäuseelements herrschenden Druck nicht mehr korrekt erfassen kann.Around the force only on the pressure sensor and not on the substrate must be effective, the housing element recess therefore be adapted to the substrate recess. Due to the lack of Controllability of the course of the resulting adhesive recess does this but either that it (due to low adhesive application) due to pressure comes to failure during operation, because the substrate from the housing element is blown off, or (if too much adhesive application) the substrate recess closed by adhesive, so that the pressure sensor in the interior of the housing element can no longer grasp the prevailing pressure correctly.
Es ist bekannt, den Kleberverlauf durch das Vorsehen von Ablaufrinnen zu steuern. Es ist daher denkbar, auch im Gehäuse element im Bereich der Gehäuseelementaussparung derartige Ablaufrinnen vorzusehen. Auch mit derartigen Ablaufrinnen kann die Toleranz aber nur auf etwa die Hälfte reduziert werden. Die oben stehend beschriebenen Fehlerquellen können daher zwar reduziert, aber nicht beseitigt werden.It is known, the adhesive profile by the provision of gutters to control. It is therefore conceivable, even in the housing element in the region of the housing element recess to provide such gutters. Even with such gutters However, the tolerance can only be reduced to about half. The Although the sources of error described above can therefore be reduced, but not eliminated.
Aus
der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, mittels eines geeigneten Verfahrens ein Gehäuseelement herzustellen, bei dem die Probleme des Standes der Technik gelöst werden.The The object of the present invention is, by means of a suitable method, a housing element in which the problems of the prior art are solved.
Die Aufgabe wird durch ein Verbindungsderfahren mit folgenden Schritten gelöst:
- – das Gehäuseelement wird mit einer Gehäuseelementaussparung auf eine Unterlage aufgesetzt, die einen Positionier- und Zentrierstift aufweist, der in seinem unteren Bereich eine mit der Gehäuseelementaussparung korrespondierende Kontur mit gleichbleibenden Querschnitt aufweist, sich nach oben hin verjüngt und nach unten gegen eine Federkraft axial verschiebbar ist,
- – auf das Gehäuseelement wird Kleber aufgetragen,
- – das Substrat wird mit der Substrataussparung auf den Stift aufgesetzt, so dass der Stift die Substrataussparung abdichtend verschließt,
- – das Substrat wird an das Gehäuseelement angedrückt, so dass der Kleber eine zwischen dem Substrat und dem Gehäuseelement angeordnete Kleberschicht bildet,
- – das Andrücken des Substrats an das Gehäuseelement wird beendet,
- – der Kleber wird ausgehärtet und
- – das Gehäuseelement wird von der Unterlage abgehoben.
- - The housing element is placed with a housing element recess on a base, which has a positioning and centering pin, which corresponds in its lower region with a housing element recess Contour having constant cross section, tapers towards the top and is axially displaceable down against a spring force,
- - adhesive is applied to the housing element,
- - The substrate is placed with the substrate recess on the pin, so that the pin sealingly closes the substrate recess,
- The substrate is pressed against the housing element, so that the adhesive forms an adhesive layer arranged between the substrate and the housing element,
- The pressing of the substrate against the housing element is terminated,
- - the glue is cured and
- - The housing element is lifted from the pad.
Das erfindungsgemäße Gehäuseelement ist dadurch gekennzeichnet,
- – dass der Drucksensor auf einem Substrat angeordnet ist, das über eine zwischengeordnete Kleberschicht auf eine Außenseite des Gehäuseelements aufgeklebt ist,
- – dass der Druck von dem Drucksensor über eine im Substrat vorhandene Substrataussparung, eine in der Kleberschicht vorhandene Kleberaussparung und eine im Gehäuseelement vorhandene Gehäuseelementaussparung erfassbar ist,
- – dass das Zentrum der Substrataussparung, das Zentrum der Kleberaussparung und das Zentrum der, Gehäuseelementaussparung im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Achse liegen, die senkrecht zu den Erstreckungsebenen der Substrataussparung, der Kleberaussparung und der Gehäuseelementaussparung verläuft,
- – dass innerhalb jeder die Achse enthaltenden Ebene die Erstreckung der Gehäuseelementaussparung größerer als die Erstreckung der Substrataussparung aber maximal 2 mm, insbesondere maximal 1 mm, größer als die Erstreckung der Substrataussparung ist und
- – dass innerhalb jeder die Achse enthaltenden Ebene die Erstreckung der Kleberaussparung mindestens so groß wie die Erstreckung der Substrataussparung und maximal so groß wie die Erstreckung der Gehäuseelementaussparung ist.
- That the pressure sensor is arranged on a substrate, which is adhesively bonded to an outer side of the housing element via an intermediate adhesive layer,
- The pressure can be detected by the pressure sensor via a substrate recess provided in the substrate, an adhesive recess provided in the adhesive layer and a housing element recess provided in the housing element,
- The center of the substrate recess, the center of the adhesive recess and the center of the housing element recess lie substantially on a common axis which is perpendicular to the extension planes of the substrate recess, the adhesive recess and the housing element recess,
- - That within each plane containing the axis, the extension of the housing element recess is greater than the extension of the substrate recess but not more than 2 mm, in particular at most 1 mm, greater than the extension of the substrate recess and
- - That within each plane containing the axis, the extension of the adhesive recess is at least as large as the extension of the substrate recess and at most as large as the extension of the housing element recess.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.Further advantageous embodiments will become apparent from the other claims.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen in PrinzipdarstellungThe The present invention will be described below with reference to an embodiment explained in more detail. there show in schematic representation
Gemäß
Der
Stift
Der
Stift
Das
Gehäuseelement
Auf
das Gehäuseelement
Sodann
wird gemäß
Die
Substrataussparung
Der
Durchmesser d' der
Substrataussparung
Gemäß den
Die
Menge des aufgetragenen Klebers
In
der Regel reicht die Kleberschicht
Durch
den Stift
Wie
aus den
Gemäß
Schließlich wird
der Kleber
Aufgrund
des oben stehend beschriebenen Herstellungsverfahrens wird die Form
und Ausgestaltung der Kleberschicht
Aufgrund
der Konizität
des Stifts
Ferner
wird, wie bereits erwähnt,
durch das Herstellungsverfahren gewährleistet, dass die Zentren
der Gehäuseelementbohrung
Gemäß
Bei
der oben stehend beschriebenen Ausführungsform sind der Stift
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