DE4107660C2 - Verfahren zur Montage von Silizium-Plättchen auf metallischen Montageflächen - Google Patents
Verfahren zur Montage von Silizium-Plättchen auf metallischen MontageflächenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Montage von
Silizium-Plättchen nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der US-PS 4 647 013 ist bereits bekannt, in Verbindung mit
einem makromechanischen Ventilkörper strukturierte Silizium-Plättchen
zur Benzineinspritzung zu benutzen, die Bestandteil
eines mikromechanischen Ventils sind.
Die erfindungsgemäße
Aufgabe besteht darin,
eine zugleich mechanisch
feste und spannungsfreie
Verbindung des Silizium-Plättchens
an dem
Ventilkörper
bereitzustellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Montage von Silizium-Plättchen
mit den Merkmalen des Hauptanspruchs
stellt eine vorteilhafte Möglichkeit zur Ankopplung von
mikromechanischen Siliziumstrukturen, wie zum Beispiel
Lochplatten oder auch Ventilen an nach klassischen Verfahren
der Feinmechanik gefertigte Ventilkörper dar. Die besonders
spannungsfreie Montage des Silizium-Plättchens ist durch einen
Zwischenträger realisiert, der wie eine Klemme geformt ist,
die das Silizium-Plättchen gegen den Ventilkörper drücken
könnte. Das Silizium-Plättchen wird jedoch bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren gegen den Zwischenträger gelötet,
also mit diesem fest verbunden. Anschließend wird der
Zwischenträger in einem Bereich um das Silizium-Plättchen mit
dem Ventilkörper verbunden. Durch die dabei entstehende
Anordnung ist das Silizium-Plättchen bezüglich des
Ventilkörpers zwar fixiert aber nicht mit diesem direkt verbunden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 4
dargestellt und in der Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
die Fig. 1 und 2 jeweils mit einem Ventilkörper direkt
verbundene Silizium-Plättchen und die Fig. 3 und 4
Realisierungsmöglichkeiten der Montage eines Silizium-Plättchens
über Zwischenträger auf einem Ventilkörper.
In Fig. 1 ist mit 20 ein Ventilkörper bezeichnet mit einer
Bohrung 21. Dieser Ventilkörper ist üblicherweise aus einem
Metall feinmechanisch gefertigt, kann aber auch aus einem
anderen Material, wie
zum Beispiel Kunststoff, hergestellt sein. Wesentlich ist, daß der
Ventilkörper 20 eine metallische Montagefläche aufweist, auf die ein
Silizium-Plättchen 10 aufgebracht wird. Das Silizium-Plättchen 10 in
diesem und in allen weiteren hier beschriebenen Beispielen ist
strukturiert und dient als Lochplatte des Ventilaufbaus. Das erfin
dungsgemäße Verfahren ist aber auch auf Silizium-Plättchen mit
anderer Struktur und Funktion anwendbar. Das Silizium-Plättchen 10
weist auf der mit dem Ventilkörper 20 zu verbindenden Hauptober
fläche eine Metallisierung 11 auf. Diese Metallisierung 11 kann bei
spielsweise durch Aufbringen einer Chromschicht, einer Nickelschicht
und einer Goldschicht erzeugt werden. Das Silizium-Plättchen wird
mit der metallisierten Hauptoberfläche gegen die Montagefläche des
Ventilkörpers gelötet. Dabei entsteht eine Lotschicht 15 zwischen
dem Silizium-Plättchen 10 und dem Ventilkörper 20. In dem in Fig. 1
dargestellten Beispiel ist neben dem Silizium-Plättchen 10 ein Lot
rahmen 17 auf die Oberfläche des Ventilkörpers 20 aufgebracht.
Dieser Lotrahmen 17 dient als Positionierungshilfe für das Sili
zium-Plättchen 10, das justiert mit dem Ventilkörper 20 verbunden
ist, so daß das Durchgangsloch des Silizium-Plättchens 10 und die
Bohrung 21 im Ventilkörper 20 zentriert gegeneinander ausgerichtet
sind.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt eines Ventilaufbaus entsprechend Fig.
1 dargestellt mit einer zusätzlichen Positionierungshilfe, die in
einer Mantelung 27 des Ventilkörpers 20 besteht und über die
Montagefläche des Ventilkörpers 20 hinaus ragt, so daß der Lotrahmen
17 einfach in die Mantelung 27 eingepaßt werden kann. Diese
Mantelung 27 kann beispielsweise in Form eines Aluminiumröhrchens
realisiert sein.
Für den in Fig. 3 dargestellten Aufbau wurde das Silizium-Plättchen
10 zunächst mit seiner metallisierten Hauptoberfläche gegen die
metallische Montagefläche eines Zwischenträgers 25 gelötet, auf die
auch ein Lötrahmen 17 zur Positionierung des Silizium-Plättchens 10
aufgebracht ist. Erst dann wurde der Zwischenträger 25 mit dem
Ventilkörper 20 verbunden, was beispielsweise durch bereichsweises
Laserschweißen erfolgen kann. Das Material des Zwischenträgers wird
vorteilhafterweise so gewählt, daß es im Falle von Temperatur
schwankungen einen Ausgleich zwischen der thermischen Ausdehnung des
Silizium-Plättchens 10 und des Ventilkörpers 20 herstellt und so
mechanische Spannungen zwischen dem Silizium-Plättchen 10 und dem
Ventilkörper 20 vermindert. Bei einem Stahl-Ventilkörper 20 eignet
sich beispielsweise Kovar als Material für den Zwischenträger 25.
Der in Fig. 4 dargestellte, erfindungsgemäße Aufbau weist ebenfalls einen Zwischen
träger 25 auf, der aber im Gegensatz zu dem plattenförmigen
Zwischenträger 25 in Fig. 3 über dem Ventilkörper aufgewölbt ist
mit einer dem Ventilkörper zugewandten metallischen Montagefläche,
gegen die die dem Ventilkörper 20 abgewandte, metallisierte Haupt
oberfläche des Silizium-Plättchens 10 gelötet ist. Der Zwischen
träger 25 ist dann in einem Bereich um das Silizium-Plättchen 10 mit
dem Ventilkörper 20 verbunden. Das Silizium-Plättchen 10 ist also
zwischen dem Ventilkörper 20 und dem Zwischenträger 25 angeordnet,
mit dem Zwischenträger 25 fest verbunden nicht jedoch mit dem
Ventilkörper 20. Aufgrund der Verbindung des Zwischenträgers 25 mit
dem Ventilkörper 20 ist die Position des Silizium-Plättchens 10
bezüglich des Ventilkörpers 20 fixiert. Dieser Aufbau ist besonders
spannungsarm, da keine unmittelbare, feste Verbindung zwischen dem
Silizium-Plättchen 10 und dem Ventilkörper 20 besteht, sondern nur
eine mittelbare über den Zwischenträger 25.
Bei allen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Lötver
bindung zwischen Silizium-Plättchen 10 und metallischer Montage
fläche ganzflächig oder bereichsweise hergestellt werden.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung eines Ventils, bestehend aus einem
Silizium-Plättchen (10) mit mindestens einem Durchgangsloch und
einem metallischen Ventilkörper (20) mit mindestens einer
Bohrung (21), dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest eine Hauptoberfläche des Silizium-Plättchens
(10) mit einer Metallisierung (11) für eine Lotverbindung
versehen wird, daß ein Zwischenträger verwendet wird, der
dermaßen geformt ist, daß er über dieselbe Hauptoberfläche,
gegen die das Silizium-Plättchens (10) gelötet wird, mit dem
Ventilkörper (20) verbunden wird, so daß das Silizium-Plättchen
(10) zwischen dem Ventilkörper (20) und dem
Zwischenträger (25) angeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Positionierung des Silizium-Plättchen (10) auf der
Montagefläche Positionierungshilfen, insbesondere ein auf die
Montagefläche aufgebrachter Lotrahmen (17) und/oder eine über
die Montagefläche hinausragende Mantelung (27) des
Ventilkörpers (20), verwendet werden.
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