DE19516936A1 - Metal housing mfr. for electrical devices e.g. hybrid thick-film acceleration or pressure sensors for automobiles - Google Patents
Metal housing mfr. for electrical devices e.g. hybrid thick-film acceleration or pressure sensors for automobilesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus mehreren Ge häuseteilen bestehenden Metallgehäuses mit einer Steckerbuchse zur Auf nahme einer elektrische Bauelemente tragenden Trägerplatte, wobei die Steckerbuchse einen aus Kunststoff bestehenden Steckerkörper aufweist.The invention relates to a method for producing a Ge from several existing parts of the metal housing with a plug socket on took a carrier plate carrying electrical components, the Plug socket has a plug body made of plastic.
Es ist bekannt, Sensoren, wie beispielsweise Beschleunigungs-, Druck- oder Temperatursensoren in einem Metallgehäuse unterzubringen. Als Sensoren werden in der Regel mikromechanisch-piezoresistive oder kapazitive Sensor elemente verwendet, die zusammen mit Signalaufbereitung, Temperatur kompensation und Eingangsschutzbeschaltung in Hybrid-Dickschichttechnik auf einem Keramiksubstrat aufgebaut und in einem hermetisch dichten Me tallgehäuse untergebracht sind.It is known to use sensors such as acceleration, pressure or To house temperature sensors in a metal housing. As sensors are usually micromechanical-piezoresistive or capacitive sensors elements used together with signal conditioning, temperature compensation and input protection circuit in hybrid thick-film technology built on a ceramic substrate and in a hermetically sealed me tall housing are housed.
Fig. 3 zeigt einen solchen Beschleunigungssensor, der aus dem schon be schriebenen Metallgehäuse 13 und einem dieses Metallgehäuse 13 aufneh menden Kunststoffgehäuse, bestehend aus den Teilen 17a und 17b, besteht. Zur elektrischen Verbindung des in dem Metallgehäuse 13 untergebrachten Keramiksubstrates stellen Steckerpins 14, die durch das Metallgehäuse 13 ge führt werden, die Verbindung nach außen her. Dies erfolgt durch den Ein satz von Glasdurchführungen 15, die jedoch relativ teuer in der Herstellung sind und gleichzeitig die Auswahl des verwendeten Metalls für das Gehäuse 13 einschränken. Daher sind auch viele Materialien für die Herstellung der Glasdurchführungen nicht geeignet. Nach Fig. 3 wird dieses Metallgehäuse 13 mit den Steckerpins 14 in dem haubenförmigen Kunststoffgehäuseteil 17a mit integriertem Steckerkörper 16 untergebracht, so daß die Stecker pins 14 in die richtige Lage in bezug dieses Steckerkörpers 16 gelangen. Das Gehäuse wird schließlich mittels einer Grundplatte 17b oder durch einen Ver guß vervollständigt. Fig. 3 shows such an acceleration sensor, which consists of the already described metal housing 13 and a metal housing 13 receiving this plastic housing, consisting of the parts 17 a and 17 b. For electrically connecting the accommodated in the metal housing 13 provide the ceramic substrate plug pins 14, the ge by the metal case 13 leads to the connection to the outside. This is done through the use of glass bushings 15 , which are relatively expensive to manufacture and at the same time restrict the selection of the metal used for the housing 13 . Therefore, many materials are not suitable for the production of the glass bushings. According to FIG. 3 of this metal case is a 13 accommodated with the plug pins 14 in the hood-shaped plastic housing part 17 with an integrated plug body 16 so that the plug pins 14 move into the correct position in respect of this plug body 16. The housing is finally completed by means of a base plate 17 b or by a casting.
Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Gehäuses besteht darin, daß neben dem Metallgehäuse 13 ein weiteres Kunststoffgehäuse 17 mit integriertem Steckerkörper 16 erforderlich ist, da eine in das Metallgehäuse 13 integrierte Steckerbuchse aufgrund der Bruchempfindlichkeit des für die Glasdurchfüh rungen verwendeten Materials nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand zu realisieren ist.Another disadvantage of this known housing is that in addition to the metal housing 13, a further plastic housing 17 with an integrated plug body 16 is required, since an integrated socket in the metal housing 13 due to the fragility of the materials used for the glass lead-throughs not or only with very great effort is to be realized.
Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Metallgehäuses mit einer Steckerbuchse der eingangs genannten Art anzugeben, das zu einem einfachen Aufbau führt und kostengünstig her stellbar ist. Dabei soll die Dichtigkeit des Gehäuses die im Kfz-Bereich übli chen Anforderungen erfüllen, also insbesondere motorraumtauglich sein, d. h., die von dem Gehäuse aufgenommenen elektrischen Bauelemente sol len vor den im Betrieb des Kraftfahrzeuges auftretenden Belastungen, vor allem durch Umwelteinflüsse, wie Feuchtigkeit, Schmutz, Staub und Tempe raturwechsel, ausreichend geschützt werden.The object of the invention is therefore a method for the production a metal housing with a socket of the type mentioned specify that leads to a simple structure and inexpensive forth is adjustable. The tightness of the housing should be usual in the automotive sector meet requirements, in particular being suitable for the engine compartment, d. that is, the electrical components received by the housing sol len before the loads occurring in the operation of the motor vehicle all due to environmental influences such as moisture, dirt, dust and temperature change of nature, be adequately protected.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspru ches 1 gelöst, wonach zunächst in einem ebenen Bereich eines Gehäuseteils eine Öffnung hergestellt wird und im Bereich dieser Öffnung die Stecker buchse derart montiert wird, daß der Steckerkörper formschlüssig mit dem diese Öffnung umgebenden Bereich des Gehäuseteils dicht verbunden ist und die Steckerpins in das Innere des Gehäuses ragen. Anschließend erfolgt die mechanische Befestigung der die elektrischen Bauelemente tragenden Trägerplatte sowie deren elektrische Verbindung mit den Steckerpins der Steckerbuchse. Zum Schluß erfolgt die Vervollständigung des Gehäuses mit den verbleibenden Gehäuseteilen.This object is achieved with the characterizing features of the patent claim ches 1 solved, after which in a flat area of a housing part an opening is made and the plug in the area of this opening Socket is mounted so that the connector body with the this opening surrounding area of the housing part is tightly connected and the connector pins protrude into the interior of the housing. Then follows the mechanical fastening of the electrical components Carrier plate and its electrical connection with the connector pins of the Plug socket. Finally, the housing is completed with the remaining housing parts.
Das nach diesem Verfahren hergestellte Gehäuse weist einen sehr einfachen Aufbau auf. Insbesondere erfordert es zur Sicherstellung der Dichtigkeit kei ne Glasdurchführungen. Diese Dichtigkeit wird einerseits dadurch erzielt, daß der Steckerkörper sowohl formschlüssig mit einem Gehäuseteil verbun den ist als auch die Steckerpins formschlüssig in den Steckerkörper einge spritzt sind und andererseits dadurch, daß die Durchdringung mit Feuchtig keit durch Minimierung der die Öffnung verschließenden Kunststofffläche im wesentlichen verhindert wird. Die Montage der die elektronischen Bau teile tragenden Trägerplatte und deren Verbindung mit der Steckerbuchse erfolgt auf der Innenseite des die Steckerbuchse tragenden Gehäuseteils, wobei die elektrische Verbindung über die Steckerpins der Steckerbuchse zu der Trägerplatte hergestellt wird.The housing produced by this method is very simple Building on. In particular, it does not require kei to ensure tightness ne glass bushings. This tightness is achieved on the one hand by that the connector body is both positively connected to a housing part it is also inserted into the connector body in a form-fitting manner are splashed and on the other hand in that the penetration with moisture speed by minimizing the plastic surface that closes the opening is essentially prevented. The assembly of the electronic construction parts supporting carrier plate and their connection to the socket takes place on the inside of the housing part carrying the plug socket, the electrical connection via the plug pins of the plug socket the carrier plate is produced.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt somit zu einem Gehäuse, das die Vor teile von metallischen Gehäusen mit denen von Kunststoffgehäusen kombi niert. Da sind einmal die Abdichtung des Innenraums durch das metallische Gehäuse und zum andern die flexible Gestaltung von Anschlüssen nach au ßen, da je nach Anforderungen verschiedene Ausführungen von Stecker buchsen verwendet werden können.The inventive method thus leads to a housing that the front parts of metallic housings combined with those of plastic housings kidney. First there is the sealing of the interior by the metallic Housing and on the other hand the flexible design of connections to the outside due to different types of connector depending on the requirements sockets can be used.
Ein weiterer Vorteil liegt auch darin, daß die Glasdurchführungen im Stand der Technik durch Kunststoff ersetzt werden, wodurch die Wahl des verwen deten Metalls nicht in dem Maße beschränkt wird, wie es bei solchen Glas durchführungen der Fall ist.Another advantage is that the glass bushings in the stand the technology can be replaced by plastic, making the choice of metal is not restricted to the extent that it is with such glass implementations is the case.
Durch den Wegfall eines weiteren Kunststoffgehäuses, wie es im Stand der Technik gemäß Fig. 3 gezeigt ist, erhält man bei gleicher Baugröße ein grö ßeres Einbauvolumen, d. h., daß sich die Packungsdichte erhöhen läßt.By eliminating a further plastic housing, as shown in the prior art according to FIG. 3, a larger installation volume is obtained with the same size, ie the packing density can be increased.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Verbindung des Steckerkörpers mit dem Gehäuse durch Anspritzen des Steckerkörpers zusammen mit den Steckerpins an das die Öffnung auf weisende Gehäuseteil realisiert. Ferner kann die Qualität der Verbindung zwi schen Kunststoff und Metall dadurch verbessert werden, daß im Bereich der Öffnung Ankerglieder vorgesehen sind, die zusammen mit dem Steckerkör per umspritzt werden. Damit wird eine hohe Lebensdauer erreicht, ohne daß sich Spalten zwischen dem Metall und dem Kunststoff aufgrund der un terschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten bilden können. Vielmehr bewir ken diese unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten eine Verbesserung der Abdichtung zwischen dem Steckerkörper und dem metallischen Gehäu seteil. In an advantageous development of the method according to the invention is the connection of the connector body with the housing by injection molding of the connector body together with the connector pins on the opening pointing housing part realized. Furthermore, the quality of the connection between Plastic and metal are improved by the fact that in the area of Opening anchor links are provided, which together with the plug body be overmolded. This ensures a long service life without that there are gaps between the metal and the plastic due to the un can form different expansion coefficients. Rather cause these different expansion coefficients have an improvement the seal between the connector body and the metallic housing seteil.
Vorzugsweise kann das Ankerglied einstückig mit dem den Steckerkörper tragenden Gehäuseteil hergestellt werden, indem hierzu das zur Herstellung der Öffnung zu entfernende Material verwendet wird. Insbesondere braucht lediglich das zu entfernende Material aus der Ebene der Öffnung in Richtung der Außenseite des Gehäuses gebogen zu werden, so daß ein die Öffnung umlaufender Flansch entsteht.The anchor member can preferably be made in one piece with the connector body load-bearing housing part are produced by doing this for the production material to be removed from the opening is used. In particular needs only the material to be removed from the plane of the opening in the direction the outside of the case to be bent so that an the opening circumferential flange is created.
Ferner kann zur Erhöhung der Dichtigkeit zwischen der Steckerbuchse und dem Innenraum des Gehäuses zwischen der Trägerplatte und dem die Steckerbuchse tragenden Gehäuseteil eine Dichtungsschicht, vorzugsweise aus Silikon, eingebaut werden.Furthermore, to increase the tightness between the socket and the interior of the housing between the support plate and the Housing part with a sealing layer, preferably made of silicone.
Die elektrische Verbindung der Trägerplatte mit den Steckerpins kann mit tels Steckerkontakte hergestellt werden, so daß hierdurch eine sehr einfa che Montage möglich ist. Alternativ kann die elektrische Verbindung über gelötete, geklebte oder gebondete Kontakte erfolgen.The electrical connection of the carrier plate with the plug pins can be done with Means plug contacts are made, so that this makes a very simple che assembly is possible. Alternatively, the electrical connection can be made via soldered, glued or bonded contacts.
In vorteilhafter Weise kann den metallischen Teilen des Gehäuses eine einfa che Gestaltung gegeben werden, um hierdurch eine rationelle Herstellung zu ermöglichen. So kann beispielsweise das die Steckerbuchse tragende Ge häuseteil als haubenförmiges Tiefziehteil hergestellt werden, wobei ledig lich zur Vervollständigung des Gehäuses eine ebene Gehäuseplatte erforder lich ist. Hierzu werden diese beiden Teile miteinander verschweißt oder ver klebt, so daß eine dichte Verbindung entsteht.Advantageously, the metallic parts of the housing can be simple che design can be given to thereby rational production to enable. For example, the Ge carrying the plug socket housing part are produced as a hood-shaped deep-drawn part, single A flat housing plate is required to complete the housing is. For this purpose, these two parts are welded together or ver sticks so that a tight connection is created.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Metallgehäuses im Zusammenhang mit den Zeich nungen dargestellt und erläutert werden. Es zeigen:In the following, the invention is intended to be based on one according to the invention Process manufactured metal housing in connection with the drawing are presented and explained. Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines mit dem erfindungsge mäßen Verfahren hergestellten Gehäuses, Fig. 1 is a perspective view of a package manufactured with the method erfindungsge MAESSEN,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Gehäuses nach Fig. 1 und Fig. 2 is a sectional view of the housing of Fig. 1 and
Fig. 3 ein Gehäuse nach dem Stand der Technik. Fig. 3 shows a housing according to the prior art.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Metallgehäuse 1 ist aus einem wan nenförmigen Deckel 2a und einer Grundplatte 2b aufgebaut. Eine herme tisch dichte Verbindung zwischen diesen beiden Teilen wird mittels einer Schweißnaht oder einer Klebeverbindung mittels eines geeigneten Klebers sichergestellt.The metal housing 1 shown in Figs. 1 and 2 is made of a wan nenförmigen lid 2a and a base plate 2 configured b. A hermetically sealed connection between these two parts is ensured by means of a weld seam or an adhesive connection using a suitable adhesive.
Dieser Deckel 2a enthält eine rechteckförmige oder quadratische Öffnung 6, an deren Rand ein umlaufender Flansch als Ankerglied 7 angeformt ist. Die ses Ankerglied 7 wird mit dem zur Herstellung der Öffnung 6 erforderlichen, zu entfernenden Material einstückig mit dem Deckel 2a hergestellt. Dieses Ankerglied 7 steht hakenförmig aus der Ebene der Öffnung heraus, so daß die Steckerbuchse 3 durch Anspritzen des Steckerkörpers 3a zusammen mit den Steckerpins 8 an den Deckel 2a entsteht. Durch das Anspritzen des Kunststoffes zur Bildung des Steckerkörpers 3a wird ein dichter Anschluß zwischen dem Stecker 3 und dem Deckel 2a erreicht. Die Qualität dieser Ver bindung wird dadurch erhöht, daß dieses Ankerglied 7 in den Steckerkörper 3 hineinragt. Der Anspritzvorgang stellt auch die Dichtigkeit zwischen den Steckerpins 8 und dem Steckerkörper 3 sicher. Diese Dichtigkeit stellt sich dadurch ein, daß das Anspritzen bei der Fließtemperatur des anzuspritzen den Kunststoffes, also bei einer hohen Temperatur von beispielsweise 240°C durchgeführt wird. Die sich daran anschließende Abkühlung des angespritz ten Kunststoffes bewirkt einen Schrumpfeffekt, der insbesondere auf das Ankerglied in Richtung des Mittelpunktes der Öffnung wirkt. Da unter Be triebsbedingung die Fließtemperatur des Kunststoffes nicht mehr erreicht wird, bleibt die Dichtigkeit auch bei Temperaturschwankungen erhalten. Eine weitere Erhöhung der Dichtigkeit wird auch dadurch erreicht, daß um das Ankerglied 7 ein Dichtring 11 miteingespritzt wird.This cover 2 a contains a rectangular or square opening 6 , on the edge of which a circumferential flange is formed as an anchor member 7 . Ses anchor member 7 is made in one piece with the cover 2 a with the material to be removed to produce the opening 6 . This anchor member 7 is hook-shaped out of the plane of the opening, so that the plug socket 3 is formed by molding the plug body 3 a together with the plug pins 8 on the lid 2 a. By injection molding the plastic to form the plug body 3 a, a tight connection between the plug 3 and the cover 2 a is achieved. The quality of this connection is increased by the fact that this anchor member 7 projects into the plug body 3 . The injection process also ensures the tightness between the connector pins 8 and the connector body 3 . This tightness is achieved in that the injection is carried out at the flow temperature of the plastic to be molded, that is to say at a high temperature of, for example, 240 ° C. The subsequent cooling of the molded plastic causes a shrinkage effect, which acts in particular on the anchor member in the direction of the center of the opening. Since the flow temperature of the plastic is no longer reached under operating conditions, the tightness is maintained even with temperature fluctuations. A further increase in tightness is also achieved in that a sealing ring 11 is also injected around the anchor member 7 .
Die Öffnung 6 kann in Abweichung von der Form nach Fig. 1 auch kreis rund ausgebildet werden, so daß als Ankerglied 7 ein die kreisrunde Öffnung 6 umlaufender ringförmiger Flansch entsteht, der in bezug auf die Öffnung 6 auch als Trichter bezeichnet werden könnte.The opening 6 can, in deviation from the shape according to FIG. 1, also be made circular, so that an anchor flange 7 forms a circular flange 6 surrounding the circular opening 6 , which flange could also be referred to as a funnel with respect to the opening 6 .
Eine weitere Ausgestaltung des Ankergliedes 7 ergibt sich dadurch, daß der Flansch die Öffnung 6 nicht durchgängig umläuft, sondern aus mehreren Fingern besteht, die über dem Rand der Öffnung 6 verteilt sind. Another embodiment of the anchor member 7 results from the fact that the flange does not run all the way around the opening 6 , but consists of several fingers which are distributed over the edge of the opening 6 .
Die vorgeschlagene Verwendung eines Ankergliedes führt auch zu einer sehr wirksamen Zugentlastung beim Lösen der Steckverbindung. Auch die wäh rend des Kfz-Betriebes auftretenden Vibrationen führen an der Steckerver bindung zu Kräften, die von der Steckerbuchse aufgefangen werden müs sen. Durch die Verankerung des Steckerkörpers mittels des Ankergliedes ist dies in nahezu idealer Weise gelöst.The proposed use of an anchor link also leads to a very effective strain relief when loosening the connector. That too Vibrations occurring during vehicle operation lead to the connector binding to forces that must be absorbed by the socket sen. By anchoring the connector body by means of the anchor member solved this in an almost ideal way.
Die Steckerpins 8 werden derart mit dem Steckerkörper 3a eingespritzt, daß diese in den Innenraum des Gehäuses 1 ragen. Somit kann eine elektrische Bauteile 5 tragende Trägerplatte 4, beispielsweise ein Keramiksubstrat oder Leiterplatte mittels einer Verbindungsschicht 10 so in den Deckel 2a mon tiert werden, daß die elektrische Verbindung über diese Steckerpins 8 er folgt und die mechanische Verbindung über diese Verbindungsschicht 10. Die Verbindung zu diesen Steckerpins 8 erfolgt entweder über in der Träger platte 4 angeordnete Steckerkontakte 9 oder über gelötete, geklebte oder gebondete Kontakte. Somit besteht zwischen der Trägerplatte 4 und dem Gehäuseteil 2a über die Verbindungsschicht 10 eine mechanische Verbin dung. Diese Verbindungsschicht 10 dient gleichzeitig zur Erhöhung der Dich tigkeit des Innenraums des durch die beiden Gehäuseteile 2a und 2b gebil deten Gehäuses 1 und besteht beispielsweise aus Silikon.The plug pins 8 are injected with the plug body 3 a such that they protrude into the interior of the housing 1 . Thus, an electrical component 5 supporting carrier plate 4 , for example a ceramic substrate or printed circuit board by means of a connecting layer 10 in the lid 2 a mon that the electrical connection via these connector pins 8 he follows and the mechanical connection via this connecting layer 10th The connection to these connector pins 8 is made either via plate 4 arranged in the carrier plug contacts 9 or via soldered, glued or bonded contacts. Thus, there is a mechanical connec tion between the carrier plate 4 and the housing part 2 a via the connection layer 10 . This connecting layer 10 serves at the same time to increase the activity of the interior of the housing 1 formed by the two housing parts 2 a and 2 b and is composed, for example, of silicone.
Nach der Montage dieser Trägerplatte 4 wird das Gehäuse 1 mittels der Bo denplatte 2b vervollständigt. Zur Befestigung des Gehäuses 1 dienen zwei in der Bodenplatte 2b angeordnete Bohrungen 12.After mounting this carrier plate 4 , the housing 1 is completed by means of the Bo denplatte 2 b. Two bores 12 arranged in the base plate 2 b serve to fasten the housing 1 .
Das Metallgehäuse 1 bietet eine sehr gute Abschirmung sowohl gegen aus tretende elektromagnetische Strahlung als auch gegen von außen eintreten de Strahlung.The metal housing 1 offers very good shielding both from electromagnetic radiation emerging and from outside radiation.
Das erfindungsgemäße Gehäuse kann mit Vorteil überall dort eingesetzt wer den, wo ein hermetisch dichter Innenraum erforderlich ist. Dies trifft vor al lem zu für Sensoren, beispielsweise für Beschleunigungs-, Druck-, Ölstand- und Temperatursensoren.The housing according to the invention can advantageously be used anywhere there where a hermetically sealed interior is required. This applies above all lem for sensors, e.g. for acceleration, pressure, oil level and temperature sensors.
Claims (10)
- a) Herstellen einer Öffnung (6) in einem ebenen Bereich eines Gehäuse teils,
- b) Montage der Steckerbuchse (3), indem der Steckerkörper (3a) form schlüssig mit dem die Öffnung (6) umgebenden Bereich des Gehäuse teils (2a) dicht verbunden wird, so daß die Steckerpins (8) der Stecker buchse (3) in das Innere des Gehäuses (1) ragen,
- c) mechanische Befestigung der Trägerplatte (4) in dem Gehäuse (1) so wie deren elektrische Verbindung mit den Steckerpins (8) der Stecker buchse (3) und
- d) Vervollständigung des Gehäuses mit den verbleibenden Gehäusetei len (2b).
- a) making an opening ( 6 ) in a flat area of a housing part,
- b) assembly of the plug socket ( 3 ) by the plug body ( 3 a) form-fittingly with the opening ( 6 ) surrounding area of the housing part ( 2 a) is tightly connected so that the plug pins ( 8 ) of the plug socket ( 3 ) protrude into the interior of the housing ( 1 ),
- c) mechanical fastening of the carrier plate ( 4 ) in the housing ( 1 ) as well as its electrical connection with the plug pins ( 8 ) of the plug socket ( 3 ) and
- d) Completion of the housing with the remaining housing parts ( 2 b).
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|---|---|---|---|
| DE1995116936 DE19516936C2 (en) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | Method of manufacturing a metal housing with a plug socket |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE1995116936 DE19516936C2 (en) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | Method of manufacturing a metal housing with a plug socket |
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