DE102014222853A1

DE102014222853A1 - Protective device for an electronic component, sensor component and method for its production

Info

Publication number: DE102014222853A1
Application number: DE102014222853.0A
Authority: DE
Inventors: Markus Wuetherich; Timo Lindemann; Andreas Maier; Daniel PANTEL; Lutz Mueller; Frederik ANTE; Nicola Mingirulli; Ingo HENKEL; Fabian Henrici
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2014-11-10
Publication date: 2016-05-12

Abstract

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Schutzvorrichtung (3) für zumindest ein elektronisches Bauelement (2) eines Sensorbauteils (1) zur Anordnung innerhalb eines ein Elektrolytmedium aufweisenden elektrochemischen Energiespeichers bereitgestellt, die eine zumindest partiell flexible Hülle (31), ein Gehäuse (32) mit zumindest einer Aussparung (321) zur Aufnahme des elektronischen Bauelements (2) und ein in der Aussparung (321) vorgesehenes inkompressibles Medium (4) aufweist, das das elektronische Bauelement (2) umgibt, wobei das Gehäuse (32) von der Hülle (31) umgeben und mit dieser so verbunden ist, dass die Hülle (31) und das inkompressible Medium (4) im Bereich der Aussparung (321) direkt miteinander in Verbindung stehen. Ferner werden ein Sensorbauteil (1) mit einer derartigen Schutzvorrichtung (3) sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitgestellt. According to the present invention, there is provided a protective device (3) for at least one electronic component (2) of a sensor component (1) for placement within an electrochemical energy store having an electrolyte medium, comprising an at least partially flexible sheath (31), a housing (32) at least one recess (321) for receiving the electronic component (2) and an incompressible medium (4) provided in the recess (321) surrounding the electronic component (2), the housing (32) being separated from the shell (31 ) is surrounded and connected to it so that the sheath (31) and the incompressible medium (4) in the region of the recess (321) are directly in communication. Furthermore, a sensor component (1) with such a protective device (3) and a method for its production are provided.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung für ein elektronisches Bauelement, insbesondere für einen Drucksensor, sowie auf ein Sensorbauteil mit einem elektronischen Bauelement und einer derartigen Schutzvorrichtung, das vorzugsweise der Überwachung von elektrochemischen Energiespeichern in der Form von Batterien und Batteriezellen, insbesondere Lithium-Schwefel- und Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge dient. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sensorbauteils. The present invention relates to a protective device for an electronic component, in particular for a pressure sensor, and to a sensor component with an electronic component and such a protective device, preferably the monitoring of electrochemical energy storage in the form of batteries and battery cells, in particular lithium-sulfur - and lithium-ion batteries for electric vehicles. The present invention further relates to a method of manufacturing such a sensor component.

Auf dem technischen Gebiet der Batterietechnik ist es derzeit bekannt, eine Überwachung eines Betriebszustandes einer galvanischen Zelle, besser bekannt als Batteriezelle, beispielsweise auf Lithium-Ionen-Basis insbesondere für Elektrofahrzeuge, anhand der Messung von verschiedenen extern erfassbaren Kenngrößen der Batteriezelle durchzuführen. Als extern erfassbare Kenngrößen können beispielsweise die Spannung der Batteriezelle und deren Temperatur anhand von an der zu überwachenden Batteriezelle angebrachten Sensoren gemessen werden. Im Rahmen der fortschreitenden Entwicklung von Batterien wird es nun immer wichtiger, die Messgenauigkeit derartiger Kenngrößen zu erhöhen sowie bisher noch nicht näher erfassbare Kenngrößen in die Überwachung der Batteriezelle mit einzubeziehen, wie zum Beispiel die Messung von internen Kenngrößen wie Spannung, Temperatur, Druck oder dergleichen, die im Inneren der zu überwachenden Batteriezelle vorliegen. Dabei sind die Bedingungen innerhalb einer Batteriezelle insbesondere angesichts der vermehrten Verwendung von kritischen Medien wie zum Beispiel aggressiven Elektrolyten jedoch für die üblicherweise für entsprechendes Messequipment verwendeten Verpackungsmaterialien wie Moldmasse, PCB, Klebstoffe, Gele und dergleichen nicht unbedingt problemlos geeignet. Dabei kann insbesondere ein Einbringen ungeeigneter Materialien in eine Batteriezelle, beispielsweise durch Einsetzen eines herkömmlichen Drucksensors in die Batteriezelle, aufgrund möglicher unerwünschter chemischer Reaktionen mit dem verwendeten Elektrolyten die Zellstabilität der Batteriezelle stark gefährden. Außerdem kann die Sensorfunktion durch chemische Reaktionen der Sensormaterialien mit dem Elektrolyten der Batteriezelle beeinträchtigt werden, bis hin zum vollständigen Ausfall des Sensors. Als Beispiel für den Aufbau einer derartigen Batteriezelle kann diese unter anderem in Form einer sogenannten Pouch-Zelle vorliegen, bei der zumindest ein Batteriemodul zusammen mit dem entsprechenden Elektrolyt von einer flexiblen Hülle vollständig umhüllt ist, wobei die Batteriekontaktierung aus der Hülle fluiddicht herausgeführt wird. Typische bekannte medienbeständige Sensorkonzepte, wie sie zum Beispiel aus der Fahrzeugtechnik im Bereich des Abgasstrangs oder in einem Getriebeölkreislauf Verwendung finden, sind aufgrund der deutlich abweichenden Chemie eines Batterieelektrolyten in der Regel ungeeignet sowie darüber hinaus mit hohen Kosten verbunden. In the technical field of battery technology, it is currently known to carry out a monitoring of an operating state of a galvanic cell, better known as a battery cell, for example on lithium-ion basis, especially for electric vehicles, based on the measurement of various externally detectable characteristics of the battery cell. As externally detectable parameters, for example, the voltage of the battery cell and its temperature can be measured by means of sensors attached to the battery cell to be monitored. In the context of the progressive development of batteries, it is now increasingly important to increase the measurement accuracy of such characteristics as well as not yet comprehensible characteristics in the monitoring of the battery cell to include, such as the measurement of internal characteristics such as voltage, temperature, pressure or the like which are present inside the battery cell to be monitored. However, the conditions within a battery cell, especially in view of the increased use of critical media such as aggressive electrolytes but for the commonly used for appropriate measuring equipment packaging materials such as molding compound, PCB, adhesives, gels and the like are not necessarily suitable. In particular, introducing unsuitable materials into a battery cell, for example by inserting a conventional pressure sensor into the battery cell, can greatly endanger the cell stability of the battery cell due to possible undesired chemical reactions with the electrolyte used. In addition, the sensor function can be affected by chemical reactions of the sensor materials with the electrolyte of the battery cell, up to the complete failure of the sensor. As an example of the construction of such a battery cell, it may be present, inter alia, in the form of a so-called pouch cell, in which at least one battery module is completely enveloped by a flexible sheath together with the corresponding electrolyte, the battery contacting being led out of the sheath in a fluid-tight manner. Typical known media-resistant sensor concepts, such as those used for example in automotive engineering in the area of the exhaust gas line or in a transmission oil circuit, are generally unsuitable owing to the distinctly different chemistry of a battery electrolyte and, moreover, are associated with high costs.

4 zeigt eine bekannte, der DE 10 2012 216 563 A1 entnommene Lösung zu dem vorhergehend beschriebenen Problem. Darin ist eine Sensorvorrichtung 9 gezeigt, bei der ein Drucksensor 91 in einer offenen Ausnehmung 921 eines Sensorgehäuses 92 eingebaut ist. Ein typisches Messprinzip von derartigen Drucksensoren ist die Messung der Auslenkung einer druckerfassenden Membran, die beispielsweise aus Silizium besteht und durch die eine hermetisch abgeriegelte Kavität (mit einem ovalen Kreis in dem Drucksensor 91 in 4 dargestellt) bereitgestellt wird. Der Drucksensor 91 ist über elektrische Kontakte 911 mit einer elektrischen Leitung 912 gekoppelt, über die das Drucksignal nach außen geführt wird. In der Ausnehmung 921 befindet sich neben dem Drucksensor 91 ein Fluid 93, beispielsweise in der Form eines inkompressiblen Gels, das den Drucksensor 91 zum Schutz vor Partikeln oder Ablagerungen umgibt und die Ausnehmung 921 vollständig ausfüllt, so dass die Membran des Drucksensors 91 zum Schutz vor Partikeln oder Ablagerungen mit dem inkompressiblen Gel überdeckt wird. Die Ausnehmung 921 ist ferner mit einer flexiblen Folie 94 fluiddicht abgeschlossen, so dass kein weiteres Medium zwischen dem Fluid 93 und der flexiblen Folie 94 vorliegt. Die fluiddichte Verbindung zwischen dem Sensorgehäuse 92 und der flexiblen Folie 94 kann dabei durch Laserschweißen, Siegeln beziehungsweise thermisches Fügen oder Kleben erfolgen. Mit einem derartigen Abschluss der Ausnehmung 921 kann dabei erreicht werden, dass weder der Sensor 91 noch die elektrischen Kontakte 91 Wechselwirkungen mit einem Elektrolyten einer galvanischen Zelle eingehen, in der die Sensorvorrichtung 9 zum Einsatz kommt. Die flexible Folie 94 dient dabei dazu um den Drucksensor 91 mit einer Außenumgebung der Sensorvorrichtung 9 zur Übertragung der Messgröße zu koppeln und kann dazu zumindest teilweise ein Material aufweisen, das säureresistent oder lösungsmittelresistent ist. Aufgrund der Flexibilität der flexiblen Folie 94 kann der Druckübertrag in das Sensorgehäuse 92 bei gleichzeitiger Abschirmung des Sensors 91 und der elektrischen Kontakte 911 vor Umwelteinflüssen gewährleistet werden. Durch das Verpacken des Drucksensors 91 mittels der flexiblen Folie 94 in das Sensorgehäuse 92 darf kein kompressibles Medium, wie zum Beispiel Luft, zwischen der flexiblen Folie 94 und der druckerfassenden Membran des Drucksensors 91 vorhanden sein. Das Anbringen der flexiblen Folie 94 sollte also unter Vakuum stattfinden, beziehungsweise der Bereich zwischen der flexiblen Folie 92 und dem Drucksensor 91 sollte evakuiert werden. Die flexible Folie 94 stellt in diesem Fall neben der druckerfassenden Membran des Drucksensors 91 eine Art zweite Membran dar, die mit der druckerfassenden Membran über das inkompressible Fluid 93 gekoppelt ist. 4 shows a known, the DE 10 2012 216 563 A1 taken solution to the problem described above. Therein is a sensor device 9 shown in which a pressure sensor 91 in an open recess 921 a sensor housing 92 is installed. A typical measuring principle of such pressure sensors is the measurement of the deflection of a pressure-detecting membrane, which consists for example of silicon and through which a hermetically sealed cavity (with an oval circle in the pressure sensor 91 in 4 shown) is provided. The pressure sensor 91 is via electrical contacts 911 with an electric cable 912 coupled, over which the pressure signal is passed to the outside. In the recess 921 located next to the pressure sensor 91 a fluid 93 , for example in the form of an incompressible gel containing the pressure sensor 91 for protection from particles or deposits surrounding and the recess 921 completely fills, leaving the diaphragm of the pressure sensor 91 To protect against particles or deposits with the incompressible gel is covered. The recess 921 is also with a flexible film 94 fluid-tight, leaving no other medium between the fluid 93 and the flexible film 94 is present. The fluid-tight connection between the sensor housing 92 and the flexible film 94 can be done by laser welding, sealing or thermal joining or gluing. With such a conclusion of the recess 921 can be achieved that neither the sensor 91 still the electrical contacts 91 Interactions with an electrolyte of a galvanic cell enter, in which the sensor device 9 is used. The flexible foil 94 serves to the pressure sensor 91 with an external environment of the sensor device 9 to couple to the transmission of the measured variable and may at least partially have a material that is acid resistant or solvent resistant. Due to the flexibility of the flexible film 94 can the pressure transfer into the sensor housing 92 with simultaneous shielding of the sensor 91 and the electrical contacts 911 be guaranteed against environmental influences. By packing the pressure sensor 91 by means of the flexible foil 94 into the sensor housing 92 Do not allow a compressible medium, such as air, between the flexible film 94 and the pressure sensing diaphragm of the pressure sensor 91 to be available. Attaching the flexible film 94 should therefore take place under vacuum, or the area between the flexible film 92 and the pressure sensor 91 should be evacuated. The flexible foil 94 In this case, this is adjacent to the pressure-sensing diaphragm of the pressure sensor 91 a kind of second membrane that communicates with the pressure sensing membrane via the incompressible fluid 93 is coupled.

Ein Sensorgehäuse, wie es der oben genannten Lösung entnommen werden kann, kann jedoch ebenfalls ungeeignete Materialien umfassen, wie zum Beispiel teil- oder vollelastische Kunststoffe oder dergleichen, die bei einem Einbringen des Sensors samt Sensorgehäuse in die Batteriezelle dennoch zu den unerwünschten chemischen Reaktionen führen können. Darüber hinaus ist die Grenzfläche zwischen Metall und Kunststoff bei der Durchführung üblicherweise nicht fluiddicht. Um dem entgegenzuwirken ist es unter anderem aus der DE 10 2012 209 09 A1 bekannt, ein elektronisches Bauelement wie zum Beispiel einen Drucksensor in einer flexiblen Hülle anzuordnen, die als Schutzvorrichtung für das elektronische Bauelement dient und ausgebildet ist, um das elektronische Bauelement vollständig fluiddicht einzuhüllen, wobei dessen Kontaktierung fluiddicht aus der flexiblen Hülle herausgeführt wird. Der Drucksensor ist dabei innerhalb der Hülle von einem inkompressiblen Gel umgeben, um dieses vor Partikel oder Ablagerungen zu schützen. Wird das elektronische Bauelement nun in der Hülle platziert und das inkompressible Gel eingefüllt, sollte möglichst kein kompressibles Medium, wie zum Beispiel Luft, zwischen der Hülle und dem inkompressiblen Gel beziehungsweise der druckerfassenden Membran des Drucksensors vorhanden sein, um eine möglichst genaue Druckmessung zu erzielen. Auch wenn gewährleistet ist, dass kein kompressibles Medium zwischen der Hülle und dem Drucksensor vorliegt, beispielsweise indem die Hülle vor einen Verschließen evakuiert wird, kann der Einfluss der Beschaffenheit der Hülle auf die Druckmessung unter Umständen nicht vernachlässigbar sein, insbesondere unter der Annahme, dass die typische Dicke bereits der Aluminiumschicht einer als Hülle verwendeten Folie von 20 bis 40µm für eine ausreichende Barrierewirkung notwendig ist. Der Folienbereich direkt über der druckerfassenden Membran des Drucksensors stellt in diesem Fall die zweite Membran dar, die mit der druckerfassenden Membran über das inkompressible Gel gekoppelt ist und dadurch ein Membransystem ausbildet, das modellhaft als Parallelschaltung von zwei Federn betrachtet werden kann. Liegt nun ein äußerer Druck an der Hülle an, werden entsprechend beide Membranen ausgelenkt. Ist dabei jedoch die „Federkonstante" der zweiten Membran nicht vernachlässigbar gegenüber der „Federkonstante" der ersten Membran, muss dieser Unterschied bei der Auswertung des Drucksensorsignals berücksichtigt werden, um eine möglichst akkurate Druckmessung zu erreichen.However, a sensor housing, as can be taken from the abovementioned solution, can also comprise unsuitable materials, such as partially or fully elastic plastics or the like, which nevertheless can lead to undesirable chemical reactions when the sensor and sensor housing are introduced into the battery cell , In addition, the interface between metal and plastic in the implementation is usually not fluid-tight. To counteract this, it is among others from the DE 10 2012 209 09 A1 It is known to arrange an electronic component such as a pressure sensor in a flexible shell, which serves as a protective device for the electronic component and is designed to envelop the electronic component completely fluid-tight, wherein the contact fluid-tight is led out of the flexible sheath. The pressure sensor is surrounded within the envelope by an incompressible gel in order to protect it from particles or deposits. If the electronic component is now placed in the shell and the incompressible gel filled, as far as possible no compressible medium, such as air, should be present between the shell and the incompressible gel or the pressure-sensing membrane of the pressure sensor in order to achieve the most accurate pressure measurement possible. Although it is ensured that there is no compressible medium between the envelope and the pressure sensor, for example by evacuating the envelope prior to closure, the influence of the nature of the envelope on the pressure measurement may not be negligible, in particular under the assumption that typical thickness of the aluminum layer of a film used as a shell of 20 to 40 microns is necessary for a sufficient barrier effect. The film region directly above the pressure-sensing membrane of the pressure sensor in this case represents the second membrane, which is coupled to the pressure sensing membrane via the incompressible gel and thereby forms a membrane system that can be modeled as a parallel circuit of two springs. If there is an external pressure on the shell, both membranes are deflected accordingly. If, however, the "spring constant" of the second membrane is not negligible compared with the "spring constant" of the first membrane, this difference must be taken into account in the evaluation of the pressure sensor signal in order to achieve the most accurate pressure measurement possible.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben in Versuchen mit der oben beschriebenen Lösung der DE 10 2012 209 09 A1 festgestellt, dass nicht nur die „Federkonstante“ der durch die Hülle ausgebildeten Membran, auch Hüllmembran genannt, sondern auch mechanische Spannungen in der Hüllmembran die Druckmessungen erheblich verfälschen können. Derartige mechanische Spannungen können unter anderem durch einen Faltenwurf der Hüllmembran bei der Evakuierung und bei der Straffung der Hülle auftreten. Zudem kann der Druckübertrag durch mechanische Veränderung der Hüllmembran beispielsweise bei einer Handhabung des beschriebenen Drucksensorsystems stark beeinflusst werden. Entsprechend kann bei der vorhergehend beschriebenen Lösung davon ausgegangen werden, dass die auf diese Weise bereitgestellte Hüllmembran nicht eindeutig definierbar ist, wodurch eine robuste und reproduzierbare Druckmessung mit dem beschriebenen System nicht verlässlich erzielt werden kann. The inventors of the present invention have, in experiments with the solution described above, the DE 10 2012 209 09 A1 found that not only the "spring constant" of the membrane formed by the envelope, also called envelope membrane, but also mechanical stresses in the envelope membrane can significantly distort the pressure measurements. Such mechanical stresses can occur inter alia by a drape of the envelope membrane during evacuation and in the tightening of the envelope. In addition, the pressure transfer can be greatly influenced by mechanical change of the envelope membrane, for example when handling the described pressure sensor system. Accordingly, it can be assumed in the solution described above that the enveloping membrane provided in this way can not be clearly defined, as a result of which a robust and reproducible pressure measurement can not be reliably achieved with the described system.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor dem vorhergehend genannten Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Schutzvorrichtung für zumindest ein elektronisches Bauelement eines Sensorbauteils zur Anordnung innerhalb eines ein Elektrolytmedium aufweisenden elektrochemischen Energiespeichers, ein verbessertes Sensorbauteil zur Anordnung innerhalb eines ein Elektrolytmedium aufweisenden elektrochemischen Energiespeichers sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Sensorbauteils zur Anordnung innerhalb eines ein Elektrolytmedium aufweisenden elektrochemischen Energiespeichers bereitgestellt. Das Elektrolytmedium stellt dabei ein aggressives Medium dar, vor dem das Sensorbauteil geschützt werden soll. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against the foregoing background, the present invention provides an improved protection device for at least one electronic component of a sensor component for placement within an electrolyte storage electrochemical energy store, an improved sensor component for placement within an electrolyte medium-containing electrochemical energy store, and an improved method of manufacturing a sensor component provided for placement within an electrochemical energy store having an electrolyte medium. The electrolyte medium is an aggressive medium in front of which the sensor component is to be protected. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Erfindungsgemäß stellt die vorliegende Erfindung unter anderem eine Schutzvorrichtung für zumindest ein elektronisches Bauelement eines Sensorbauteils zur Anordnung innerhalb eines ein Elektrolytmedium aufweisenden elektrochemischen Energiespeichers bereit. Die Schutzvorrichtung hat dabei eine zumindest partiell flexible Hülle, ein Gehäuse mit zumindest einer Aussparung zur Aufnahme des elektronischen Bauelements und optional einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung („ASIC“), sowie ein in der Aussparung vorgesehenes inkompressibles Medium, beispielsweise in der Form eines inkompressiblen Gels, Silikonöls oder dergleichen, das das elektronische Bauelement umgibt, also dieses vollständig in sich aufnehmen kann. Das Gehäuse der Schutzvorrichtung ist ferner von der Hülle umgeben, das heißt vollständig durch diese eingeschlossen, und mit dieser verbunden, wodurch die Hülle und das inkompressible Medium im Bereich der Aussparung direkt miteinander in Verbindung stehen. Die direkte Verbindung zwischen der Hülle und dem inkompressiblen Medium bedeutet, dass kein kompressibles Medium zwischen der Hülle und dem inkompressiblen Medium zumindest in dem Bereich der Aussparung vorliegt, insbesondere keine Luft, die eine Übertragung des Drucks in dem Bereich der Aussparung auf das inkompressible Medium verfälschen oder vollständig verhindern würde. Ein elektronisches Bauelement, das insbesondere Teil einer elektrischen beziehungsweise elektronischen Schaltung sein kann, kann entsprechend durch die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung insbesondere durch die Hülle vor einer Wechselwirkung mit einem umgebenden Medium geschützt werden. Der mit dem Gehäuse verbundene Hüllenabschnitt legt dabei eine sogenannte Hüllmembran fest, die mit dem inkompressiblen Medium in Kontakt steht. Mit der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung kann es entsprechend erreicht werden, den Einfluss der Resthülle, das heißt den Einfluss der Abschnitte der Hülle außerhalb der Hüllmembran sowie den Einfluss von Bewegungen und mechanischen Spannungen der Abschnitte der Hülle außerhalb der Hüllmembran, auf die Druckmessung zu minimieren und zu kontrollieren.According to the invention, the present invention provides inter alia a protective device for at least one electronic component of a sensor component for arrangement within an electrochemical energy store having an electrolyte medium. The protective device has an at least partially flexible casing, a housing with at least one recess for receiving the electronic component and optionally an application-specific integrated circuit ("ASIC"), and an incompressible medium provided in the recess, for example in the form of an incompressible gel, Silicone oil or the like, which surrounds the electronic component, so this can absorb completely in itself. The housing of the protective device is further surrounded by the shell, that is completely enclosed by this, and connected to it, whereby the shell and the incompressible medium in the recess directly communicate with each other. The direct connection between the shell and the incompressible medium means that there is no compressible medium between the shell and the incompressible medium at least in the region of the recess, in particular no air, which falsify a transmission of the pressure in the region of the recess on the incompressible medium or completely prevent it. An electronic component, which in particular may be part of an electrical or electronic circuit, can accordingly be protected by the protective device according to the invention, in particular by the sleeve, from interacting with a surrounding medium. The shell portion connected to the housing defines a so-called envelope membrane, which is in contact with the incompressible medium. With the protective device according to the invention it can be achieved accordingly to minimize the influence of the residual shell, that is, the influence of the portions of the shell outside the enveloping membrane as well as the influence of movements and mechanical stresses of the portions of the shell outside the enveloping membrane to the pressure measurement and control ,

Bei dem elektrochemischen Energiespeicher kann es sich um eine Batterie, eine Batteriezelle beziehungsweise galvanische Zelle oder dergleichen, insbesondere in Gestalt einer elektrochemischen Sekundärzelle, als eine alleinstehende Einheit oder als eine Untereinheit beispielsweise eines sogenannten Batteriepacks oder dergleichen handeln. Der elektrochemische Energiespeicher kann beispielsweise für ein Elektrofahrzeug, Hybridelektrofahrzeug oder dergleichen vorgesehen sein. The electrochemical energy store can be a battery, a battery cell or galvanic cell or the like, in particular in the form of a secondary electrochemical cell, as a stand-alone unit or as a subunit, for example a so-called battery pack or the like. The electrochemical energy store may be provided for example for an electric vehicle, hybrid electric vehicle or the like.

Das Gehäuse der Schutzvorrichtung kann beispielsweise eine Standardverpackung wie zum Beispiel ein Mold- oder Premold-Gehäuse sein. Die Hülle der vorliegenden Erfindung kann dabei aus einem Material bestehen, das keine wesentliche Wechselwirkung mit beispielsweise dem Elektrolyten einer Batterie zulässt und das ferner eine elektrisch isolierte Durchführung mindestens eines elektrischen Leiters zur Ankontaktierung des elektronischen Bauelements durch die Hülle ermöglichen kann. Das Material der Hülle der Schutzvorrichtung kann chemisch beständig bezüglich des Elektrolytmediums sein. Dabei kann das Material der Hülle, das in Kontakt mit dem Elektrolytmedium chemisch wechselwirkungsarm oder wechselwirkungsfrei ist, zumindest eine Außenoberfläche der Hülle bilden. Die Hülle kann partiell oder vollständig flexibel sein oder beispielsweise an einem oder mehreren Randbereichen starr und sonst flexibel sein. Ein starrer Randbereich kann beispielsweise dadurch entstehen, dass zwei Abschnitte der Hülle aneinandergefügt, beispielsweise aneinandergeschweißt sind. Auch kann die Hülle eine starre Nahtstelle aufweisen. Indem die Hülle zumindest partiell flexibel ausgeführt ist, kann die Hülle aufgrund von Druckschwankungen innerhalb des elektrochemischen Energiespeichers verformt werden. Die Hülle kann aus einem folienartigen Material hergestellt sein. Insbesondere kann die Hülle aus einer Folie bestehen oder eine Folie aufweisen. Somit kann durch die Hülle ein folienartiger Beutel gebildet sein, in dem das Gehäuse zusammen mit dem elektronischen Bauteil und dem inkompressiblen Medium aufgenommen werden kann. Bei der Folie kann es sich beispielsweise um eine Kunststofffolie oder eine Metallfolie handeln. Es kann sich um eine beschichtete Folie handeln, vorzugsweise um eine speziell beschichtete Aluminiumfolie, die in ähnlicher Weise für die äußere Verpackung von Batterien verwendet wird. Die Folie kann dabei eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von 20–40µm aufweisen, die für die Barrierewirkung für Elektrolytbestandteile beziehungsweise Wasser notwendig sind, und kann ferner mit elektrolytbeständigen thermisch siegelfähigen Materialien mit einer Dicke von 40–80µm beschichtet sein, wobei zwischen den siegelfähigen Materialien und der Aluminiumschicht ein Klebematerial mit einer Dicke von ca. 1µm vorliegt. Beispielsweise kann die Folie dabei eine kunststoffbeschichtete Metallfolie sein, wobei die Metallfolie einseitig oder beidseitig kunststoffbeschichtet sein kann. Dies bietet den Vorteil, dass die Hülle eine chemische Beständigkeit gegenüber dem Elektrolyten, eine gute Formanpassung, gute mechanische Eigenschaften sowie eine elektrisch isolierende Eigenschaft aufweist. Zur Ausbildung der Hülle kann die Folie einmal umgeklappt sein und aufeinanderliegende Ränder der Folie können miteinander verbunden sein. The housing of the protective device may be, for example, a standard packaging such as a mold or premold housing. The sheath of the present invention may consist of a material that does not allow a significant interaction with, for example, the electrolyte of a battery and further may allow electrically insulated passage of at least one electrical conductor for contacting the electronic component through the shell. The material of the sheath of the protective device may be chemically resistant to the electrolyte medium. In this case, the material of the shell, which is chemically low-interaction or interaction-free in contact with the electrolyte medium, form at least one outer surface of the shell. The sheath may be partially or completely flexible or, for example, rigid at one or more edge regions and otherwise flexible. A rigid edge region may arise, for example, in that two sections of the sleeve are joined together, for example, welded together. Also, the shell may have a rigid seam. By making the shell at least partially flexible, the shell can be deformed due to pressure fluctuations within the electrochemical energy store. The shell may be made of a sheet-like material. In particular, the sheath may consist of a foil or have a foil. Thus, a film-like bag may be formed by the sheath, in which the housing can be received together with the electronic component and the incompressible medium. The film may be, for example, a plastic film or a metal foil. It may be a coated film, preferably a specially coated aluminum foil, which is similarly used for external packaging of batteries. The film may have an aluminum layer with a thickness of 20-40 microns, which are necessary for the barrier effect for electrolyte components or water, and may also be coated with electrolyte-resistant thermally sealable materials having a thickness of 40-80μm, wherein between the sealable materials and the aluminum layer is an adhesive material having a thickness of about 1 micron. For example, the film may be a plastic-coated metal foil, wherein the metal foil may be plastic-coated on one or both sides. This has the advantage that the shell has a chemical resistance to the electrolyte, a good shape matching, good mechanical properties and an electrically insulating property. To form the shell, the film can be folded once and superimposed edges of the film can be connected to each other.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Hülle im Bereich der Aussparung mit einem die Aussparung umgebenden Gehäuserand zumindest partiell, vorzugsweise durchgehend, verbunden sein. Das Gehäuse, das vorzugsweise eine einseitig offene Aussparung mit rechteckigem Grundriss, das heißt eine rechteckige Vertiefung, aufweist, hat entsprechend einen Gehäuserand, der die Aussparung umgibt. Dieser Gehäuserand, der eine Aussparungsumrandung darstellt, ist mit der Hülle derart verbunden, dass eine möglichst durchgehende Verbindungsnaht zwischen der Hülle und dem Gehäuserand vorliegt. Vorzugsweise ist dabei die Verbindung zwischen Gehäuse und Hülle, also die Verbindungsnaht zwischen Hülle und Gehäuserand von dem inkompressiblen Medium beabstandet, um einen Kontakt zwischen Verbindungsnaht und inkompressiblem Medium zu verhindern. Ein entsprechender Abstand beträgt vorzugweise zwischen 0,5 und 3mm. Die rechteckige Form der Vertiefung dient unter anderem dazu, den Aufbau der Sensoren zu vereinfachen und um eine einheitliche Orientierung auch bei runder Gehäuseform zu ermöglichen.According to a preferred embodiment of the invention, the sheath in the region of the recess with a housing edge surrounding the recess at least partially, preferably continuously connected. The housing, which preferably has a unilaterally open recess with a rectangular plan, that is, a rectangular recess has, corresponding to a housing edge surrounding the recess. This housing edge, which represents a Aussparungsumrandung is connected to the shell in such a way that as continuous as possible connecting seam between the shell and the edge of the housing is present. Preferably, the connection between the housing and shell, so the connection seam between the shell and the edge of the housing from the incompressible medium spaced to prevent contact between the connecting seam and incompressible medium. An appropriate distance is preferably between 0.5 and 3mm. The rectangular shape of the recess serves, among other things, to simplify the construction of the sensors and to enable a uniform orientation even with a round housing shape.

Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung eine Kante an dem Gehäuse vorgesehen sein, die die Aussparung umgibt und die die Verbindung zwischen Hülle und Gehäuse von dem inkompressiblen Medium trennt. Eine derartige Kante kann in Form einer Stufe vorliegen, die von der Aussparung weg abwärts ausgebildet ist, so dass eine Verbindung zwischen der Hülle und dem Gehäuse beziehungsweise dem Gehäuserand auf der abgesenkten Stufe vorgesehen ist und dadurch die Verbindung von dem inkompressiblen Medium getrennt ist, um einen Kontakt zwischen einer bei der Verbindung zwischen der Hülle und dem Gehäuse entstehenden Verbindungsnaht und inkompressiblem Medium zu unterbinden. Die Kante ist dabei vorzugsweise eine umlaufende Kante zur Trennung von Verbindungsnaht und inkompressiblem Medium, sodass während eines Verbindungsprozesses keine Vermischung von Medium und Verbindungsnaht stattfindet. Eine Verbindung zwischen Hülle und Gehäuse, also ein Ausbilden einer entsprechenden Verbindungsnaht, kann vorzugsweise durch Heißsiegelung, unter anderem mittels Wärmeintrag erfolgen, wobei Heißsiegellacke, das heißt Dispersion aus Lösungsmittel und Kunststoffpartikeln, ein thermisches Fügen eines thermoplastischen Materials mit einem weiteren Material ermöglicht, welches mit dem Heißsiegellack, wie z.B. Degalan^® PM666 der Firma Evonik, beschichtet wird und mit diesem eine Verbindung eingeht. Das thermische Fügen erzielt dabei eine fluidisch dichte Verbindung zwischen den beiden Materialien, die aber nicht zwingend gegenüber einem Elektrolyten chemisch beständig ist. Eine typische Anwendung einer derartigen Heißsiegellackverbindung ist beispielsweise die Verbindung eines Aluminiumdeckels und eines thermoplastischen Joghurtbechers oder aber die Verbindung der Teile einer Blisterverpackung. Alternativ dazu kann bei einer Kombination aus einem thermoplastischen Materials für das Gehäuse und einer entsprechenden Folie als Hülle auf einen Siegellack verzichtet werden, da die Verbindung der Hülle mit dem Gehäuse, also die vorhergehend genannte Verbindungsnaht, auch direkt durch reinen Wärmeeintrag erzielt werden kann. Ein Beispiel für eine mögliche Paarung ist dabei Polypropylen als Siegelmaterial auf der Folie und ein Gehäuse aus Polypropylen. Die Verbindungsnaht, beispielweise erzeugt durch einen vor Einhüllung mit Elektrolytschutzfolie aufgebrachten Siegellack am oberen Gehäuserand, legt dabei die durch die Hülle auszubildende Fläche der Hüllmembran fest, wodurch der Einfluss der Hülle außerhalb der Hüllmembranfläche auf diese minimiert wird. Furthermore, in the protective device according to the invention, an edge may be provided on the housing which surrounds the recess and which separates the connection between the housing and the housing from the incompressible medium. Such an edge may be in the form of a step formed downwardly from the recess such that a connection between the shell and the housing is provided on the lowered step and thereby the connection is separated from the incompressible medium To prevent contact between a resulting in the connection between the shell and the housing connecting seam and incompressible medium. The edge is preferably a peripheral edge for the separation of connecting seam and incompressible medium, so that no mixing of medium and seam occurs during a connection process. A connection between the casing and the casing, that is to say forming a corresponding connecting seam, can preferably be effected by heat sealing, inter alia by means of heat input, where heat sealing lacquers, that is to say dispersion of solvent and plastic particles, enables a thermal joining of a thermoplastic material with a further material, which with the heat-sealing lacquer, such as Degalan ^® PM666 Evonik, is coated and enters into a connection with this. The thermal joining achieves a fluid-tight connection between the two materials, which is not necessarily chemically resistant to an electrolyte. A typical application of such a heat sealing lacquer compound is, for example, the connection of an aluminum lid and a thermoplastic yogurt cup or the connection of the parts of a blister pack. Alternatively, can be dispensed with a sealing wax in a combination of a thermoplastic material for the housing and a corresponding film as a shell, since the connection of the shell with the housing, so the aforementioned connection seam, can also be achieved directly by pure heat input. An example of a possible pairing is polypropylene as a sealing material on the film and a housing made of polypropylene. The connecting seam, for example produced by a sealing lacquer applied to the upper edge of the housing before it has been covered with an electrolyte protective film, defines the surface of the enveloping membrane to be formed by the shell, thereby minimizing the influence of the shell outside the shell membrane surface on it.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können zusätzlich oder alternativ bei dem Gehäuse der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung die Ecken und/oder Ränder des Gehäuses abgerundet sein, insbesondere bei zylindersymmetrischer, kubischer oder quaderförmiger Form des Gehäuses. Das bedeutet, dass die außen liegenden Ecken und/oder Ränder des Gehäuses zumindest teilweise abgerundet sein können, wobei die in der Aussparung liegenden Ecken und/oder Ränder davon ausgenommen sind. Eine derartige Abrundung der Außenecken und/oder Außenränder des Gehäuses dient dabei dazu, die Verspannungen der Hülle bei einem Einhüllen des elektronischen Bauelements in die Schutzvorrichtung an sich zu minimieren, da abgerundete Ecken und/oder Ränder zu geringerem Faltenwurf führen und damit weniger mechanische Spannungen in der Hülle erzeugen. Ferner kann durch eine nahezu ideale Anpassung der Hülle an die Form des Gehäuses eine Reduktion von Hohlräumen beziehungsweise eine nahezu vollständige Vermeidung von Hohlräumen erreicht werden, die mitunter ursächlich für unkontrollierte mechanische Verspannungen in dem Hüllbereich über dem elektronischen Bauelement sein können. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform erfährt die Querschnittsgestalt des Gehäuses dadurch im Extremfall eine Linsenform, das heißt eine ovale Ellipsenform, entweder in zylindersymmetrischer Form oder nur in einer Dimension, die entsprechend die vorhergehend genannten Vorteile optimal umsetzt. Das bedeutet, dass bei der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung mit linsenförmigem Gehäuse die Hülle zumindest größtenteils faltenfrei an dem Gehäuse anliegt. Gemäß einer Weiterbildung kann die Hülle eine Prägung aufweisen, die in diese im Vorfeld eingebracht ist und die der Gehäuseform folgt beziehungsweise dieser entspricht. Auch hier ist eine runde Gehäuseform vorteilhaft, da dadurch bei der Prägung der Hülle keine scharfen Ränder vorgesehen werden müssen, wodurch übermäßige Abdünnungen beziehungsweise Ausdünnungen der Hülle an den Stellen vermieden werden können, die den Rändern entsprechen. Eine Prägung der Hülle kann dieser höhere Stabilität verleihen sowie eine faltenfreie Anbringung der Hülle an dem Gehäuse erleichtern.According to a further preferred embodiment, the corners and / or edges of the housing may additionally or alternatively be rounded in the case of the protective device according to the invention, in particular in cylindrically symmetrical, cubic or cuboidal shape of the housing. This means that the outer corners and / or edges of the housing may be at least partially rounded, with the lying in the recess corners and / or edges thereof are excluded. Such a rounding of the outer corners and / or outer edges of the housing serves to minimize the tension of the shell in a wrapping of the electronic component in the protection itself, as rounded corners and / or edges lead to less drape and thus less mechanical stresses in create the shell. Furthermore, by a nearly ideal adaptation of the shell to the shape of the housing, a reduction of voids or an almost complete avoidance of cavities can be achieved, which can sometimes be the cause of uncontrolled mechanical stresses in the enveloping region above the electronic component. According to a preferred embodiment of this embodiment, the cross-sectional shape of the housing in extreme cases undergoes a lens shape, that is an oval elliptical shape, either in cylindrically symmetrical shape or only in one dimension, which optimally converts the aforementioned advantages accordingly. This means that in the case of the protective device according to the invention with a lenticular housing, the envelope rests on the housing, at least for the most part, wrinkle-free. According to a development, the shell may have an embossment which is introduced into it in advance and which follows or corresponds to the housing shape. Again, a round housing shape is advantageous, as this no sharp edges must be provided when embossing the shell, whereby excessive thinning or thinning of the shell can be avoided at the points corresponding to the edges. An embossing of the shell can give this higher stability and facilitate a wrinkle-free attachment of the shell to the housing.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Sensorbauteil zur Anordnung innerhalb eines ein Elektrolytmedium aufweisenden elektrochemischen Energiespeichers bereitgestellt, das zumindest ein elektronisches Bauelement und eine vorhergehend beschriebene Schutzvorrichtung aufweist, wobei die Schutzvorrichtung das elektronische Bauelement fluiddicht nach außen abdichtet und ein Bereich der Hülle über dem elektronischen Bauelement über das inkompressible Medium mit dem elektronischen Bauelement gekoppelt ist. Das elektronische Bauelement ist dabei vorzugsweise ein Drucksensor, bei dem eine Messung des zu erfassenden Drucks durch die Auslenkung einer druckerfassenden Membran erfolgt, die beispielsweise aus Silizium besteht und durch die eine hermetisch abgeriegelte Kavität bereitgestellt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Sensorbauteil ist entsprechend die Hüllmembran, die durch den mit dem Gehäuse verbundenen Hüllabschnitt direkt über der druckerfassenden Membran des Drucksensors angeordnet ist, mit der druckerfassenden Membran über das inkompressible Gel gekoppelt, wodurch ein Membransystem ausgebildet wird, das im Sinne einer Parallelschaltung von zwei Federn betrachtet werden kann. Liegt nun ein äußerer Druck an der Hülle an, wird entsprechend erst die Hüllmembran ausgelenkt, wobei die Auslenkung über das inkompressible Medium an die druckerfassende Membran des Drucksensors übermittelt wird. Da im vorliegenden Fall kein kompressibles Medium zwischen dem inkompressiblen Medium und der Hülle vorliegt, wird die Auslenkung der Hüllmembran unmittelbar an die druckerfassenden Membran übermittelt, wobei lediglich die Materialeigenschaften der Hüllmembran mit einbezogen werden müssen, unter anderem dadurch, dass mechanische Spannungen in der Hüllmembran vermieden werden, die durch Bewegungen der Hülle außerhalb der Verbindungsnaht zwischen Hülle und Gehäuse entstehen können, beispielweise durch ein Handling des Sensorbauteils bei einem Einbau des Sensorbauteils in einen elektrochemischen Energiespeicher. According to another aspect of the present invention, there is provided a sensor component for placement within an electrolyte storage electrochemical energy store comprising at least one electronic component and a previously described protection device, said protection device sealing the electronic component fluid tightly to the outside and a portion of the shell overlying electronic component is coupled via the incompressible medium to the electronic component. The electronic component is preferably a pressure sensor, in which a measurement of the pressure to be detected by the deflection of a pressure sensing membrane is made, for example, consists of silicon and through which a hermetically sealed cavity is provided. In the case of the sensor component according to the invention, the sheath membrane corresponding to that with the housing is accordingly connected envelope portion is disposed directly over the pressure sensing membrane of the pressure sensor, coupled to the pressure sensing membrane via the incompressible gel, whereby a membrane system is formed, which can be viewed in the sense of a parallel connection of two springs. If there is now an external pressure on the envelope, the envelope membrane is first deflected accordingly, the deflection being transmitted via the incompressible medium to the pressure-detecting membrane of the pressure sensor. Since there is no compressible medium between the incompressible medium and the shell in the present case, the deflection of the enveloping membrane is transmitted directly to the pressure sensing membrane, wherein only the material properties of the enveloping membrane must be included, among other things by avoiding mechanical stresses in the enveloping membrane be caused by movements of the shell outside the seam between the shell and housing, for example, by handling the sensor component in an installation of the sensor component in an electrochemical energy storage.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Sensorbauteils zur Anordnung innerhalb eines ein Elektrolytmedium aufweisenden elektrochemischen Energiespeichers bereitgestellt, das die folgenden Verfahrensschritte aufweist: Bereitstellen zumindest eines elektronischen Bauelements in einer Aussparung in einem Gehäuse; Einbringen eines inkompressiblen Mediums in die Aussparung, das das elektronische Bauelement umgibt; Vorsehen einer Hülle, die das Gehäuse mit elektronischem Bauelement und inkompressiblen Medium umgibt; Evakuierung der Hülle; Spannen der Hülle, und Verbinden der Hülle mit dem Gehäuse so dass die Hülle und das inkompressible Medium im Bereich der Aussparung direkt miteinander in Verbindung stehen. Vorzugsweise erfolgt dabei der Schritt des Verbindens zwischen Hülle und Gehäuse durch Wärmeeintrag und/oder Heißsiegelung, vorzugsweise mittels Heißsiegellack. Das erfindungsgemäße Verfahren wird ferner vorzugsweise unter Vakuum durchgeführt, um sicherzustellen, dass keine Luft bei einem Evakuieren der Hülle zwischen dem inkompressiblen Medium und der Hülle vorliegt. Durch ein derartiges Verfahren kann ein Sensorbauteil mit einem elektronischen Bauelement und einer Schutzvorrichtung wie oben beschrieben hergestellt werden, wobei die vorhergehend erfolgten Erklärungen zu Begriffen, verwendeten Materialien etc. entsprechend Anwendung finden.According to another aspect of the present invention, there is further provided a method of making a sensor device for placement within an electrochemical energy store having an electrolyte medium, comprising the steps of: providing at least one electronic device in a recess in a housing; Introducing an incompressible medium into the recess surrounding the electronic component; Providing a shell which surrounds the housing with electronic component and incompressible medium; Evacuation of the shell; Clamping the shell, and connecting the shell to the housing so that the shell and the incompressible medium in the region of the recess directly communicate with each other. Preferably, the step of connecting between the shell and the housing takes place by heat input and / or heat sealing, preferably by means of heat sealing lacquer. The method of the invention is also preferably conducted under vacuum to ensure that there is no air in evacuating the envelope between the incompressible medium and the envelope. Such a method can be used to produce a sensor component with an electronic component and a protective device as described above, with the previously explained explanations of terms, materials used, etc. correspondingly being applied.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner den Schritt des Verschließens der Hülle aufweisen, der bei einem Durchführen des Verfahrens unter Vakuum vor dem Spannen der Hülle über das Gehäuse und dem Verbinden der Hülle mit dem Gehäuse erfolgen kann, oder aber im Anschluss an diese Schritte erfolgt, wobei der Schritt des Verschließens der Hülle vorzugsweise durch Wärmeeintrag und/oder Heißsiegelung erfolgt, vorzugsweise mittels Heißsiegellack.The method according to the invention may further comprise the step of closing the envelope, which may be carried out under vacuum prior to stretching the envelope over the housing and connecting the envelope to the housing, or following these steps the step of closing the sheath is preferably effected by heat input and / or heat sealing, preferably by means of heat sealing lacquer.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Mit der vorhergehend beschriebenen verbesserten Schutzvorrichtung, dem verbesserten Sensorbauteil sowie dem verbessertes Verfahren zur Herstellung dieses Sensorbauteils ist es möglich, den Einfluss der Hülle, also der einhüllenden Folie auf die Druckmessung zu minimieren und zu kontrollieren beziehungsweise im Idealfall ganz zu vermeiden. Die definierte Verbindung der Hülle mit dem Gehäuserand, beispielsweise durch den Heißsiegellack, führt zu einer mechanischen Entkopplung der Hüllmembran von deren Außenbereiche sowie zu einer genauen Definition der Hüllmembranfläche. Die Verwendung einer möglichst dünnen Folie für die Hülle bei einem Aufrechterhalten der notwendigen Barrierewirkung gegenüber dem Elektrolyt minimiert den Einfluss der Hüllmembran auf die Druckmessung ebenfalls indem dadurch die „Federkonstante“ der Hüllmembran reduziert werden kann.With the above-described improved protection device, the improved sensor component and the improved method for producing this sensor component, it is possible to minimize the influence of the envelope, ie the enveloping film on the pressure measurement and control or ideally avoided altogether. The defined connection of the shell with the edge of the shell, for example through the heat seal lacquer, leads to a mechanical decoupling of the shell membrane from its outer regions as well as to a precise definition of the shell membrane surface. The use of a film as thin as possible for the shell while maintaining the necessary barrier effect against the electrolyte minimizes the influence of the shell membrane on the pressure measurement also by thereby the "spring constant" of the shell membrane can be reduced.

Mit der vorhergehend beschriebenen verbesserten Schutzvorrichtung, insbesondere mit bei der Schutzvorrichtung mit einem Gehäuse mit abgerundeten Ecken und/oder Rändern kann ein verschwindend geringer Faltenwurf der Hülle und damit weniger mechanische Spannungen in der Hüllfolie erzielt werden. Zudem führt dies zu einer nahezu idealen Anpassung der Hülle an die Form des Gehäuses und damit zu einer Reduktion beziehungsweise vollständigen Vermeidung von potentiellen Hohlräumen, die mitunter ursächlich für unkontrollierte mechanische Verspannungen in der Hülle und insbesondere in der Hüllmembran sind.With the improved protection device described above, in particular with the protective device having a housing with rounded corners and / or edges, a vanishingly small drape of the cover and thus less mechanical tension in the cover film can be achieved. In addition, this leads to a nearly ideal adaptation of the shell to the shape of the housing and thus to a reduction or complete avoidance of potential cavities, which are sometimes the cause of uncontrolled mechanical tension in the shell and in particular in the shell membrane.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt ein Sensorbauteil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 1 shows a sensor component according to an embodiment of the invention;

2a–2f zeigen verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Sensorbauteils; 2a - 2f show various design options of the sensor component according to the invention;

3 zeigt ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren des in 1 gezeigten Sensorbauteils; und 3 shows a production method according to the invention of 1 shown sensor components; and

4 zeigt eine Sensorvorrichtung des Stands der Technik. 4 shows a sensor device of the prior art.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

1 zeigt ein Sensorbauteil 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das Sensorbauteil 1 weist einen Drucksensor als elektronisches Bauelement 2, der eine Kavität 21 und eine durch diese definierte druckerfassende Membran 22 hat, eine Schutzvorrichtung 3 sowie ein inkompressibles Medium 4 in der Form eines Gels auf. Die Schutzvorrichtung 3 besteht aus einer folienartigen Hülle 31 und einem Gehäuse 32, wobei die Hülle 31 faltenfrei um das Gehäuse 32 herum angelegt ist. Das Gehäuse 32 weist eine einseitig offene Aussparung 321 mit rechteckigem Grundriss auf, auf deren Boden das elektronische Bauelement 2 sowie ein ASIC 5 angeordnet sind. Eine Kontaktierung des elektronischen Bauelements 2 sowie des ASIC 5 ist aus dem genannten Stand der Technik bekannt und zur Vereinfachung in 1 weggelassen. 1 shows a sensor component 1 according to a preferred embodiment of the invention. The sensor component 1 has a pressure sensor as an electronic component 2 that a cavity 21 and a pressure sensing membrane defined thereby 22 has, a fender 3 as well as an incompressible medium 4 in the form of a gel. The protection device 3 consists of a foil-like shell 31 and a housing 32 , where the shell 31 wrinkle-free around the housing 32 is created around. The housing 32 has a recess open on one side 321 with a rectangular floor plan, on the bottom of which the electronic component 2 as well as an ASIC 5 are arranged. A contacting of the electronic component 2 and the ASIC 5 is known from the cited prior art and for simplicity in 1 omitted.

Um nun eine Übertragung eines Drucks, der auf die Hülle 31 von außen wirkt, durch das elektronische Bauelement 2 möglichst genau erfassen zu können, steht das inkompressible Medium 4 direkt mit der druckerfassenden Membran 22 und einer Hüllmembran 311 der Hülle 31 in Verbindung, ohne dass zwischen diesen ein kompressibles Medium vorliegt. Die Hüllmembran 311 der Hülle 31 ist der Bereich der Hülle 31, der mit dem inkompressiblen Medium 4 in Verbindung steht und über dem elektronischen Bauelement 2 angeordnet ist. Die Hüllmembran 311 liegt bei der vorliegenden Ausführungsform auf einem Gehäuserand 322 auf, der die Aussparung 321 umgibt. Genauer gesagt weist der Gehäuserand 322 eine umlaufende Kante 323 und eine dahinter verlaufende Abstufung oder abgesenkte Stufe auf, wobei die Hüllmembran 311 auf der Kante 323 aufliegt und damit das inkompressible Medium 4 von der Stufe abtrennt. Die Stufe hinter der Kante 323 dient dazu, eine Verbindung 6 zwischen der Hülle 31 und dem Gehäuse 32 in Form einer Heißsiegelnaht aufzunehmen. Dadurch kann die Hüllmembran 311 definiert bleiben, ohne dass Einwirkungen von außerhalb der Hüllmembran 311 wie zum Beispiel Bewegungen der Hülle 31 außerhalb der Hüllmembran 311 einen Einfluss auf die Hüllmembran 311 haben. Order now a transfer of a print on the cover 31 from the outside, by the electronic component 2 To capture as accurately as possible, is the incompressible medium 4 directly with the pressure-detecting membrane 22 and an envelope membrane 311 the shell 31 in connection, without there being a compressible medium between them. The envelope membrane 311 the shell 31 is the area of the shell 31 that with the incompressible medium 4 communicates and over the electronic component 2 is arranged. The envelope membrane 311 lies in the present embodiment on a housing edge 322 on top of the recess 321 surrounds. More specifically, the casing edge points 322 a circumferential edge 323 and an underlying step or lowered step, wherein the envelope membrane 311 on the edge 323 rests and thus the incompressible medium 4 separated from the step. The step behind the edge 323 serves to connect 6 between the shell 31 and the housing 32 in the form of a heat seal. This allows the envelope membrane 311 remain defined without any impact from outside the envelope membrane 311 such as movements of the shell 31 outside the envelope membrane 311 an influence on the envelope membrane 311 to have.

2a bis 2f zeigen verschiedene Ausführungen des erfindungsgemäßen Sensorbauteils 1. 2a zeigt einen Querschnitt eines Sensorbauteils 1, bei dem die Ecken des Gehäuses 32 abgerundet sind. Dadurch wird ein faltenfreies Anlegen der Hülle 31 an das Gehäuse 32 begünstigt. Die Aussparung 321 behält dabei seinen rechteckigen Grundriss bei, so dass sich an dem Einbau des elektronischen Bauelements 2 nichts gegenüber dem im 1 gezeigten Sensorbauteil 1 ändert. 2b zeigt demgegenüber eine perspektivische Ansicht einer Ausführung des Sensorbauteils 1 in Übereinstimmung mit dem in 1 gezeigten Sensorbauteil 1 mit nicht abgerundeten Ecken oder Rändern. 2c zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Sensorbauteils 1, bei dem sowohl die Innenrändern der Aussparung 321 als auch die Außenkränder des Gehäuses 32 vollständig abgerundet sind, so dass sowohl die Außenwandfläche des Gehäuses 32 als auch die Innenwandfläche der Aussparung 321 eine zylindrische Gestalt annehmen. 2d zeigt einen Querschnitt eines Sensorbauteils 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform, bei der die Ecken des Gehäuses 32 soweit abgerundet sind, dass die Gestalt des Gehäuses 32 eine Linsenform annimmt, wodurch ein faltenfreies Anlegen der Hülle 31 an das Gehäuse 32 weiter begünstigt wird. Die Aussparung 321 behält im Wesentlichen ihren rechteckigen Grundriss bei. 2e zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Sensorbauteils 1 mit linsenförmigem Gehäuse 32 und rechteckiger Aussparung 321, bei der die Linsenform nur in einer Dimension vorliegt, und 2f zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels eines Sensorbauteils 1 mit linsenförmigem Gehäuse 32 und linsenförmiger Aussparung 321, bei der die Linsenform in zwei Dimensionen vorliegt, wodurch ein faltenfreies Anlegen der Hülle 31 an das Gehäuse 32 noch weiter begünstigt wird. 2a to 2f show various embodiments of the sensor component according to the invention 1 , 2a shows a cross section of a sensor component 1 where the corners of the case 32 are rounded. This results in a wrinkle-free application of the shell 31 to the housing 32 favored. The recess 321 maintains its rectangular floor plan, so that the installation of the electronic component 2 nothing compared to the im 1 shown sensor component 1 changes. 2 B on the other hand shows a perspective view of an embodiment of the sensor component 1 in accordance with the in 1 shown sensor component 1 with not rounded corners or edges. 2c shows a perspective view of another embodiment of the sensor component according to the invention 1 in which both the inner edges of the recess 321 as well as the outer edges of the housing 32 are completely rounded, so that both the outer wall surface of the housing 32 as well as the inner wall surface of the recess 321 assume a cylindrical shape. 2d shows a cross section of a sensor component 1 according to another embodiment, wherein the corners of the housing 32 As far as are rounded, that the shape of the housing 32 assumes a lens shape, whereby a wrinkle-free application of the shell 31 to the housing 32 is favored further. The recess 321 essentially retains its rectangular layout. 2e shows a perspective view of an example of a sensor component 1 with lenticular housing 32 and rectangular recess 321 , in which the lens shape is present in only one dimension, and 2f shows a perspective view of another example of a sensor component 1 with lenticular housing 32 and lenticular recess 321 , in which the lens shape is in two dimensions, whereby a wrinkle-free application of the shell 31 to the housing 32 is further favored.

3 zeigt ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Sensorbauteils 1, wie es 1 entnommen werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt mit Schritt S1, bei dem das elektronische Bauelement 2 in Form des Drucksensors sowie die ASIC 5 in die Aussparung 321 des Gehäuses 32 platziert werden. Im nachfolgenden Schritt S2 wird die Aussparung 321 bis zum Gehäuserand 322 mit dem inkompressiblen Medium 4 aufgefüllt, vorzugsweise ein Gel, das das elektronische Bauelement 2 und die ASIC 5 vollständig umgibt. Anschließend wird in Schritt S3 eine Verbindung 6 in Form eines Heißsiegellacks auf die Stufe hinter der Kante 323 des Gehäuserands 322 aufgebracht. Der Gehäuserand 322 ist dabei so gestaltet, dass bei ausreichender Breite der Siegelstelle ein hinreichender Abstand der Siegelstelle zum inkompressiblen Medium 4 besteht. Die umlaufende Kante 323 ist zudem dafür vorgesehen, dass die Siegelnaht von dem inkompressiblen Medium 4 getrennt ist, um keine chemische Reaktion zwischen diesen hervorzurufen. Im nachfolgenden Schritt S4 werden zwei Folien auf beiden Seiten des Gehäuses 32 angelegt und anschließend zu der Hülle 31 verbunden, die demnach wie eine Tasche um das Gehäuse 32 angeordnet ist. Anschließend wird im Schritt S5 das Innere der taschenförmigen Hülle 31 evakuiert, um jedes kompressible Medium zwischen der Hülle 31 und dem inkompressiblen Medium 4 zu verhindern. Dabei ist es vorzuziehen, dass das gesamte in 3 gezeigte Verfahren unter Vakuum durchgeführt wird. Im nachfolgenden Schritt S6 wird die Hülle 31 an ihren Außennähten versiegelt, um eine durchgehende Hülle 31 auszubilden, die eine äußere Siegelnaht aufweist. Schließlich wird in Schritt S7 die Hülle 31 definiert gespannt, so dass die Hüllmembran 311 unter einer definierten Spannung steht, die als „Federkonstante“ in die Druckmessung eingeht, und letztendlich die Hülle 31 durch die Verbindung 6 mittels lokaler Erhitzung an dem Gehäuserand 322 mit dem Gehäuse 32 verbunden. Die für die Hülle 31 verwendete Folie kann dabei eine möglichst mechanisch flexible Folie sein. Beispielsweise kann die Dicke eines Aluminiumkerns der Folie reduziert werden, so weit es die Funktion des Schutzes vor dem Elektrolyt zulässt. Der Schritt S6 kann alternativ zu der vorhergehend beschriebenen Reihenfolge auch im Anschluss an Schritt S7 durchgeführt werden. 3 shows a flowchart of a method for producing a sensor component according to the invention 1 , like it 1 can be removed. The inventive method begins with step S1, in which the electronic component 2 in the form of the pressure sensor as well as the ASIC 5 in the recess 321 of the housing 32 to be placed. In the following step S2, the recess 321 to the edge of the case 322 with the incompressible medium 4 padded, preferably a gel containing the electronic component 2 and the ASIC 5 completely surrounds. Subsequently, in step S3, a connection 6 in the form of a heat sealing lacquer on the step behind the edge 323 of the housing edge 322 applied. The casing edge 322 is designed so that with sufficient width of the seal a sufficient distance of the seal to the incompressible medium 4 consists. The circumferential edge 323 is also intended to ensure that the sealed seam of the incompressible medium 4 is separated to cause no chemical reaction between them. In the following step S4, two foils are formed on both sides of the housing 32 created and then to the shell 31 Accordingly, the like a bag around the case 32 is arranged. Subsequently, in step S5, the interior of the bag-shaped envelope 31 evacuated to any compressible medium between the shell 31 and the incompressible medium 4 to prevent. It is preferable that the whole in 3 shown method is carried out under vacuum. In the subsequent step S6, the envelope 31 Sealed at their sutures to a continuous shell 31 form, which has an outer sealed seam. Finally, in step S7, the envelope 31 strained, so that the envelope membrane 311 is under a defined voltage, which is used as the "spring constant" in the pressure measurement, and ultimately the shell 31 through the connection 6 by means of local heating on the edge of the case 322 with the housing 32 connected. The one for the shell 31 used foil can be a possible mechanically flexible film. For example, the thickness of an aluminum core of the film can be reduced as far as it allows the function of protection from the electrolyte. The step S6 may alternatively be performed following the above-described order also following the step S7.

Das vorhergehend beschriebene Verfahren kann bei allen Drucksensoren oder generell bei allen Sensoren zur Anwendung in aggressiven Medien Anwendung finden, die mit einer siegelbaren Hülle geschützt werden können. The method described above can be used with all pressure sensors or in general with all sensors for use in aggressive media, which can be protected with a sealable shell.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsformen können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann eine Ausführungsform durch Merkmale einer weiteren Ausführungsform ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden, solange das Endergebnis des Verfahrens nicht grundlegend verändert wird.The described and shown in the figures embodiments are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined with each other completely or with respect to individual features. Also, an embodiment may be supplemented by features of another embodiment. Furthermore, method steps according to the invention may be repeated and carried out in a sequence other than that described, as long as the end result of the method is not fundamentally changed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012216563 A1 [0003] DE 102012216563 A1 [0003]
DE 10201220909 A1 [0004, 0005] DE 10201220909 A1 [0004, 0005]

Claims

Schutzvorrichtung (3) für zumindest ein elektronisches Bauelement (2) eines Sensorbauteils (1) zur Anordnung innerhalb eines ein Elektrolytmedium aufweisenden elektrochemischen Energiespeichers, dadurch gekennzeichnet dass die Schutzvorrichtung (3) eine zumindest partiell flexible Hülle (31), ein Gehäuse (32) mit zumindest einer Aussparung (321) zur Aufnahme des elektronischen Bauelements (2) und ein in der Aussparung (321) vorgesehenes inkompressibles Medium (4) aufweist, das das elektronische Bauelement (2) zumindest teilweise umgibt, wobei das Gehäuse (32) von der Hülle (31) umgeben und mit dieser durch eine Verbindung (6) so verbunden ist, dass die Hülle (31) und das inkompressible Medium (4) im Bereich der Aussparung (321) direkt miteinander in Verbindung stehen. Protection device ( 3 ) for at least one electronic component ( 2 ) of a sensor component ( 1 ) for arrangement within an electrolyte medium having an electrochemical energy store, characterized in that the protective device ( 3 ) an at least partially flexible envelope ( 31 ), a housing ( 32 ) with at least one recess ( 321 ) for receiving the electronic component ( 2 ) and one in the recess ( 321 ) incompressible medium ( 4 ) comprising the electronic component ( 2 ) at least partially surrounds, wherein the housing ( 32 ) from the shell ( 31 ) and with this by a connection ( 6 ) is connected so that the envelope ( 31 ) and the incompressible medium ( 4 ) in the region of the recess ( 321 ) communicate directly with each other.

Schutzvorrichtung (3) nach Anspruch 1, wobei die Hülle (31) im Bereich der Aussparung (321) mit einem die Aussparung (321) umgebenden Gehäuserand (322) zumindest partiell, vorzugsweise durchgehend, verbunden ist.Protection device ( 3 ) according to claim 1, wherein the envelope ( 31 ) in the region of the recess ( 321 ) with a recess ( 321 ) surrounding housing edge ( 322 ) is connected at least partially, preferably continuously.

Schutzvorrichtung (3) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Kante (323) an dem Gehäuse (32) vorgesehen ist, die die Aussparung (321) umgibt und die die Verbindung (6) zwischen Hülle (31) und Gehäuse (32) von dem inkompressiblen Medium (4) trennt.Protection device ( 3 ) according to claim 1 or 2, wherein an edge ( 323 ) on the housing ( 32 ) is provided, the recess ( 321 ) and the connection ( 6 ) between shell ( 31 ) and housing ( 32 ) of the incompressible medium ( 4 ) separates.

Schutzvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verbindung (6) zwischen Hülle (31) und Gehäuse (32) von dem inkompressiblen Medium (4) beabstandet ist, vorzugsweise mit einem Abstand von 0,5 bis 3mm. Protection device ( 3 ) according to any one of the preceding claims, wherein the compound ( 6 ) between shell ( 31 ) and housing ( 32 ) of the incompressible medium ( 4 ), preferably at a distance of 0.5 to 3mm.

Schutzvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verbindung (6) zwischen Hülle (31) und Gehäuse (32) durch Wärmeeintrag und/oder Heißsiegelung erfolgt, vorzugsweise mittels Heißsiegellack.Protection device ( 3 ) according to any one of the preceding claims, wherein the compound ( 6 ) between shell ( 31 ) and housing ( 32 ) by heat input and / or heat sealing, preferably by means of heat sealing lacquer.

Schutzvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hülle (31) aus einer Folie besteht, vorzugsweise einer beschichteten Aluminiumfolie.Protection device ( 3 ) according to any one of the preceding claims, wherein the envelope ( 31 ) consists of a film, preferably a coated aluminum foil.

Schutzvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ecken und/oder Ränder des Gehäuses (32) abgerundet sind, wobei die Querschnittsgestalt des Gehäuses (32) vorzugsweise eine Linsenform annimmt. Protection device ( 3 ) according to one of the preceding claims, wherein the corners and / or edges of the housing ( 32 ) are rounded, wherein the cross-sectional shape of the housing ( 32 ) preferably assumes a lens shape.

Schutzvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hülle (31) zumindest größtenteils faltenfrei an dem Gehäuse (32) anliegt.Protection device ( 3 ) according to any one of the preceding claims, wherein the envelope ( 31 ) at least for the most part wrinkle-free on the housing ( 32 ) is present.

Schutzvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Aussparung (321) in dem Gehäuse (32) einen rechteckigen Grundriss aufweist. Protection device ( 3 ) according to one of the preceding claims, wherein the recess ( 321 ) in the housing ( 32 ) has a rectangular floor plan.

Schutzvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hülle (31) eine Prägung aufweist, die der Form des Gehäuses (32) entspricht.Protection device ( 3 ) according to any one of the preceding claims, wherein the envelope ( 31 ) has an embossing which corresponds to the shape of the housing ( 32 ) corresponds.

Sensorbauteil (1) zur Anordnung innerhalb eines ein Elektrolytmedium aufweisenden elektrochemischen Energiespeichers, mit zumindest einem elektronischen Bauelement (2), und einer Schutzvorrichtung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schutzvorrichtung (3) das elektronische Bauelement (2) fluiddicht nach außen abdichtet und ein Bereich (311) der Hülle (31) über dem elektronischen Bauelement (2) über das inkompressible Medium (4) mit dem elektronischen Bauelement (2) gekoppelt ist. Sensor component ( 1 ) for arrangement within an electrolyte medium having an electrochemical energy store, with at least one electronic component ( 2 ), and a protective device ( 3 ) according to one of the preceding claims, wherein the protective device ( 3 ) the electronic component ( 2 ) seals fluid-tight to the outside and an area ( 311 ) of the envelope ( 31 ) over the electronic component ( 2 ) via the incompressible medium ( 4 ) with the electronic component ( 2 ) is coupled.

Sensorbauteil (1) nach Anspruch 11, wobei das elektronische Bauelement (2) ein Drucksensor ist.Sensor component ( 1 ) according to claim 11, wherein the electronic component ( 2 ) is a pressure sensor.

Verfahren zur Herstellung eines Sensorbauteils (1) zur Anordnung innerhalb eines ein Elektrolytmedium aufweisenden elektrochemischen Energiespeichers, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen zumindest eines elektronischen Bauelements (2) in einer Aussparung (321) in einem Gehäuse (32) (S1); Einbringen eines inkompressiblen Mediums (4) in die Aussparung (321), das das elektronische Bauelement (2) umgibt (S2); Vorsehen einer Hülle (31), die das Gehäuse (32) mit elektronischem Bauelement (2) und inkompressiblen Medium (4) umgibt (S4); Evakuierung der Hülle (31) (S5); Spannen der Hülle (31), und Verbinden der Hülle (31) mit dem Gehäuse (32) so dass die Hülle (31) und das inkompressible Medium (4) im Bereich der Aussparung (321) direkt miteinander in Verbindung stehen (S7).Method for producing a sensor component ( 1 ) for arrangement within an electrochemical energy store having an electrolyte medium, comprising the following steps: providing at least one electronic component ( 2 ) in a recess ( 321 ) in a housing ( 32 ) (S1); Introduction of an incompressible medium ( 4 ) in the recess ( 321 ), which is the electronic component ( 2 surrounds (S2); Providing a shell ( 31 ), the housing ( 32 ) with electronic component ( 2 ) and incompressible medium ( 4 ) surrounds (S4); Evacuation of the envelope ( 31 ) (S5); Clamping the envelope ( 31 ), and connecting the envelope ( 31 ) with the housing ( 32 ) so that the envelope ( 31 ) and the incompressible medium ( 4 ) in the region of the recess ( 321 ) communicate directly with each other (S7).

Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Verbindens zwischen Hülle (31) und Gehäuse (32) (S7) durch Wärmeeintrag und/oder Heißsiegelung erfolgt, vorzugsweise mittels Heißsiegellack.The method of claim 13, wherein the step of bonding between shell ( 31 ) and housing ( 32 ) (S7) by heat input and / or heat sealing, preferably by means of heat sealing lacquer.

Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Verfahren den Schritt des Verschließens der Hülle (31) (S6) umfasst, entweder vor dem Spannen der Hülle (31) und Verbinden der Hülle (31) mit dem Gehäuse (32) oder im Anschluss daran, wobei der Schritt des Verschließens der Hülle (31) (S6) vorzugsweise durch Wärmeeintrag und/oder Heißsiegelung erfolgt, vorzugsweise mittels Heißsiegellack.A method according to claim 13 or 14, wherein the method comprises the step of closing the envelope ( 31 ) (S6), either before stretching the envelope ( 31 ) and connecting the shell ( 31 ) with the housing ( 32 ) or subsequently, the step of closing the envelope ( 31 ) (S6) is preferably carried out by heat input and / or heat sealing, preferably by means of heat sealing lacquer.

Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Verfahren unter Vakuum durchgeführt wird. A method according to any one of claims 13 to 15, wherein the process is carried out under vacuum.