DE3231345A1 - Verfahren zur herstellung einer messsonde - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer messsonde

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DE3231345A1 DE19823231345 DE3231345A DE3231345A1 DE 3231345 A1 DE3231345 A1 DE 3231345A1 DE 19823231345 DE19823231345 DE 19823231345 DE 3231345 A DE3231345 A DE 3231345A DE 3231345 A1 DE3231345 A1 DE 3231345A1
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Description

26.5·1982 Rs/Le
η. 1?35
ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1
Verfahren zur Herstellung
einer Meßsonde
Stand der Technik
D.ie Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer Meßsonde nach der Gattung des Hauptanspruchs * Ein derartiges Verfahren ist bereits vorgeschlagen voi*deti (DE-OS 29 19 ij-33), wobei zwei gleichartige Kuns-tstöfffolien miteinander verschweißt wurden. Die so erhaltene Meßsonde ist nicht selbsttragend und bedarf daher1 eines Rahmens zur Halterung und Festigung. Weiterhin ist ein. folienartiges Substrat mechanisch nur schwach belastbar und vor allen Dingen wenig haltbar bei mechanischen Beanspruchungen .
Vorteile der Erfindung
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Me ß·*- sonde hat den Vorteil, daß sich eine selbsttragende Anordnung ergibt mit hoher mechanischer Stabilität und iennoch sehr guten Sensor eigenschaften, d.h. mit rascher Anpassung an veränderte Umgebungsbedingungen. Die Sonde kann
i / %) D Π
sowohl Widerstands-Sensoren wie auch Schaltungs-Hybride mit Dünnschichtelementen und diskreten Bauelementen enthalten, welch letztere nachträglich auf nicht von der Folie belegte Bereiche des Trägers aufgebracht werden. Bei der zu schützenden Schicht kann es sich um eine Dünnschichtoder um eine Dickschicht struktur handeln. Als besonders vorteilhaft in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht hat es sich bewährt, die Mqßsonden nicht einzeln herzustellen sondern die Schutzfolie zunächst auf ein großflächiges Substrat aufzubringen, welches anschließend - vorzugsweise mittels eines Laserstrahls - zu den Einzel-Sonden zerteilt wird. Bei diesem Trennvorgang erfolgt zusätzlich ein Rand-Verschweißen der Schutzfolie mit dem Trägermaterial und hierdurch eine besonders sichere Abdichtung der Randbereiche. Gegenüber anderen Schutzbeschichtungen hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß die Schichtdicke exakt reproduzierbar ist, so daß sich keine Schwankungen beim Ansprechen der Meßsonden aufgrund unterschiedlicher Schutzschichtdicken ergeben. Dies ist besonders wichtig bei Temperatursensoren, wo die Ansprechzeit auf allen Gebieten der einzelnen Meßsonde und bei den verschiedenen Meßsonden untereinander gleich.sein muß. Die Schutzschichtdicke ist wählbar durch die Verwendung einer entsprechend dicken Folie, wobei vorzugsweise Folien mit einer Schichtdicke = 12 ,um verarbeitet werden. Die erhaltene Schutzschicht ist sehr beständig gegen Feuchtigkeit und oxidative Zersetzung und sie besitzt auch eine sehr gute chemische Beständigkeit. Die Schutzschicht ist bei geeigneter Wahl der Schutzfolie, ζ. Β. bei Verwendung einer vorzugsweise beschichteten PoIyimid-Folie, einsetzbar in Temperaturbereichen zwischen -200 C und +250 C. Die Verbindung zwischen dem Träger und der Schutzfolie ist nach Art einer Heißsiegelung durch gleichzeitige Anwendung von Wärme und Druck einfach und sicher herstellbar bei geringen Fertigungskosten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Besdhreibung näher erläutert. Es aeigen Figur 1 einen Träger1 mit An1· schlußleiterbahnen und zwei Widerstandsstrukturen, Figur" 2 eine Schutzfolie aus Plyimid mit einer FEP-Beschichtung' (TEFLON, Tetrafluoräthylen), Figur 3 einen mit einer ädhutzfolie beschichteten Träger mit Aussparungen aus der Sc! hut ifolie im Bereich der Anschlußleiterbahnen, Figur h ein^il grOB^· flächigen, beschichteten Träger vor dem Zerteilen in öinselne Meßsonden und Figur 5 einen Schnitt durch einen Träger mit Dünnschichtstruktur und Schutzfolie.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles
In den Figuren ist mit 10 ein Träger bezeichnet, auf den eine Dünnschichtstruktur 11 und hierauf eine Schutzfolie 12 aufge* bracht sind. Diese Anordnung bildet eine Meßsonde» welche durch ihren Oberflächenschutz gut geeignet ist zum Einsatz in einer korrosionsintensiven Umgebung wie z.B* im Ansaug1-kanal oder im Auspuff eines Kraftfahrzeuges oder außerhalb der Kraftfahrzeugkarosserie, wo insbesondere im Wißt el1 erhebliche Korrosionseinflüsse auftreten. Die dargestellte Meßsonde kann beispielsweise -benutzt werden zur Bestimmung der Masse und/oder Temperatur eines strömenden Mediumsi welches insbesondere von der Seite der Schutzfolie 12 aus auf das Dünnschicht system 11 einwirkt.
Die Schutzfolie 12 überdeckt das Dünnschichtsysten 11 absolut dicht, da durch die Anwendung von Hitze und Drucü nach Art einer Heißsiegelung geschmolzenes Material der Schutzfolie 12 fest auf der Oberfläche des Trägers 10 haftet*
In den Figuren 1 - 5 sind die Einzelheiten des Verfahrens1 anhand der jeweiligen Anordnungen näher erläutert. Figur4 1 zeigt den mit einem Muster aus zwei Widerstandsstrukturen
!3 und je zwei Anschlußleiterbahnen "\h versehenen Träger Hierauf wird die mit einer Aussparung 15 versehene Schutzfolie 12 aufgebracht, welche aus einer Polyimid-Folie 16 und einer untenliegenden FEP-Beschichtung 17 ('IEFLON, Tetrafluoräthylen) besteht. Die Schutzfolie 12 wird durch Schneiden, Stanzen oder ein ähnliches Trennverfahren in der gezeichneten Geometrie hergestellt, in der später der Träger 10 abgedeckt sein soll.
Figur 3 zeigt den mit der Schutzfolie 12 beschichteten Träger 10. Im Bereich der Aussparung 15 liegen die zu ko.ntaktierenden Enden der Anschlußleiterbahnen 1h. Die Schutzfolie 12 ist mit der FEP-Schicht 17 auf den Träger 10 aufgelegt und justiert worden. Mittels einer nicht dargestellten bekannten Siegelungsvorrichtung werden der Träger 10 und die Schutzfolie 12 unter Erhitzung auf ca. 300 C nun zusammengepreßt, wobei die Versiegelung der FEP-Beschichtung mit dem Träger 10 erfolgt. Die FEP-Beschichtung
17 schmilzt und dringt teilweise in den oberen Bereich des Trägers 10 ein, während die Polyimid-Folie 16 nicht plastifiziert wird und eine gleichmäßig dicke Schutzschicht bildet.
Die Fertigung von Meßsonden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird besonders rationell und gewährleistet absolute Dichtheit der Ränder wenn die Schutzfolie 12 gemäß Figur h zunächst auf einen großflächen Träger 10 aufgebracht wird, welcher anschließend unter Verwendung eines Laserstrahls in einzelne Meßsonden zerteilt wird, wie dies in Figur 5 gezeigt ist. Hierbei tritt eine Verschweißung der Ränder
18 der Schutzfolie 12 und des Träger 10 ein, so daß die besonders gefährdeten Randbereiche absolut dicht sind. Als Träger 10 eignen sich insbesondere Glas und Keramik, jedoch können auch temperaturbeständige Kunstoff-Träger oder Metallsubstrate mit einer Isolierstoffbeschichtung verwendet werden. Zur Isolation der Metallsubstrate können
sowohl Dünnschichtisolations.schichten wie ζ. B* SiO^t Si S^, Al 0 als auch Dicks chi chtisolationsschi chteri wiö siebgedrucktes Glas oder Oxyd—gefüllte Kunststoffe in Frage. Auch Kombinationsschichten aus den unterschiedlichsten Isolationen sind einsetzbar.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es möglich* in besonders wirtschaftlicher Weise Meßsonden her zustelleni welche unempfindlich gegen Korrosionseinflüsse sind und einen einfachen und sicheren Einbau gestatten. Selbst bei Verwendung1 an so korrosionsintensiven Orten wie beispielsweise im Auspuff eines Kraftfahrzeuges ist eine lange Lebensdauer gewährleistet. Die Dünnschicht systeme j welche beispielsweise metallische Widerstands-Schichtsysteme 13 sein können» sind mit einer hermetisch dichten Schutzschicht 12 versehen» welche jede Einwirkung des agressiven Umgebungsmediums Verhindert ι Hierdurch wird erreicht, daß keine Meßfehler durch etwaige elektrische Leitfähigkeit des abgelagerten Umgebungsmediums entsteht, daß die Widerstandsschicht 13 sich riieht du^ch Korrosion in ihrem Aufbau verändert und daß eine galvanische Zersetzung der Schicht nicht auftreten kann. Trotz der absoluten Dichtheit ist es möglich, diese verhältnismäßig dünn auszubilden, so daß eine einwandfreie und rasche Funktion des Sensors gewährleistet ist. Der Wärmeübergang bei einem Temperatursensor zwischen dem umgebenden Medium und der Widerstandsschicht 13 wird durch die geringe Dicke der Schutzfolie 12 nur wenig behindert, so daß der Sensor schnell auf Temperaturänderungen anspricht. Als Folie eignet sich PoIyimid-Folie, welche zusätzlich mit Flurkohlenwasserstoffen beschichtet sein kann. Das beschriebene Vefahren ist anwendbar sowohl zur Herstellung von Meßsonden mit Dünnädhichtwie auch mit Dickschichtstruktureti, da sich an den 'Jber·- gängen zwischen dem Träger 10 und dem Schichtsystein 11 keine Undichtheiten einstellen können. Arbeitsgänge wie das Verzinnen von Anschlußleiterbahnen 1U oder das Einlöten bsw/ Einkleben von Bauteilen erfolgen nach dem Aufbringen der1 Schutzfolie 12 auf der Meßsonde. Hierzu werden Lot*- oder Klebe-
17
stellen vor dem Aufbringen aus der Schutzfolie 12 ausgespart, so daß die folgenden Arbeitsgänge nicht beeinträchtigt sind. Unter Fertigungsgesichtspunkten werden vorzugsweise Folien ab einer Dicke von 12 ,um verwendet. Die Dicken der Schutzfolien 12 sind bei handelsüblichen Folien sehr konstant und ergeben damit auch gleichbleibende Dicken der Schutzschichten. Das Aufbringen der Schutzfolie 12 nach Art einer Heißsiegelung ist bekannt und braucht im Vorliegenden nicht näher erörtert werden.
Leerseite

Claims (4)

  1. V:: ;::;; : y 3.23TJU5
    η. 1 7 i? ο Ο
    26.5.1982 Rs/Le
    ROBERT BOSCH GMBH5 7OOO STUTTGART 1
    Ansprüche
    1 .) Verfahren zur Herstellung einer Meßsonde züüi Einsatz in einer korrosionsintensiven Umgebung wie Ansaugkanal oder Auspuff eines Kraftfahrzeuges oder außerhalb der Kraftfahrzeug-Karosserie, insbesondere zur Messung der Masse und/oder Temperatur eines strömenden Mediums* mit einem Träger, einem auf den Träger aufgebrachten Schicht-" system und eine das Schichtsystem dicht überdeckenden Schutzfolie, insbesondere nach Patent ... (Patentanmeldung P 29 19 U33.O), dadurch gekennzeichnet, daß auf den Trägei1 (10) eine Kunststoffolie (12) unter Anwendung von Druck und Hitze nach Art einer Heißsiegelung aufgebracht wirdl
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet4 daß die Schutzfolie (12) auf einen großflächigen träger (10j Fig. k) aufgebracht wird, welcher nachträglich in einzelne Meßsonden (Fig. 3) zerteilt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnetί daß der beschichtete großflächige Träger (10) mittels eines Laserstrahls unter gleichzeitiger Verschweißung der1 Ränder von Schutzfolie (12) und Einzel-Träger (10) in die Meßsonden zerteilt wird.
    Ί""7 fl Γ" /Uh
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzfolie (12) auf einen Träger (10) aus Glas, Keramik, Kunstoff oder aus einem mit einer Isolierschicht versehenen Metallsutstrat aufgebracht werden.
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