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Press Release | 15. Nov 2017

Kleben von Sensoren in Autos

Heutzutage können bis zu 100 Sensoren in einem einzigen Fahrzeug verwendet werden - ein Trend, der weiter zunimmt. Ob sie nun Sicherheitsfunktionen ermöglichen, den Fahrerkomfort verbessern oder eine Schlüsselkomponente des Antriebsstrangs sind, sie haben eine Vielzahl von Funktionen. Viele dieser Sensoren haben Komponenten, die mit Klebstoffen befestigt und mit Vergussmassen geschützt sind.

Sensoren sind in der Regel überall im Auto zu finden, wo physikalische Größen wie Temperatur, Druck, Position oder Geschwindigkeit erfasst werden müssen. Damit diese Signale anschließend in Steuergeräten und Schnittstellen korrekt dekodiert werden können, müssen diese Sensoren zuverlässig gegen aggressive Medien abgedichtet sein. Sensoren, die in rauen Umgebungsbedingungen eingesetzt werden, z.B. zur Überwachung von Ölstand oder Druck, müssen aus robusten Materialien bestehen. Vergussmassen und Klebstoffe, die besonders temperaturbeständig sind und über gute chemische Eigenschaften verfügen, eignen sich besonders für solche Anwendungen.

In den folgenden Abschnitten wird darauf eingegangen:

  • Ansaugkrümmer-Sensoren
  • Reifendrucksensoren
  • Hall-Sensoren
  • Ultraschall-Parksensoren und
  • RADAR-Sensoren

Genau die richtige Mischung

Luftmassenmesser (MAF) und Temperatur-Krümmer-Absolutdruck-Sensoren (TMAP) tragen zur Verringerung der Emissionen bei und befinden sich im Motorraum, genauer gesagt im Luftansaugsystem. MAF-Sensoren haben die Hauptaufgabe, dem Motorsteuergerät die einströmende Luftmasse mitzuteilen. Dies ist sowohl bei Benzin- als auch bei Dieselmotoren erforderlich, um verschiedene Parameter zu berechnen. MAF-Sensoren sind etwas präziser als TMAP-Sensoren. Ein TMAP-Sensor misst sowohl den Druck als auch die Ansaugtemperatur und verwendet diese Daten zur Bestimmung der Luftmasse.

Zum Schutz der Sensoren werden äußerst zuverlässige Epoxidharze aus dem DELO MONOPOX- und DELO-DUOPOX-Portfolio eingesetzt, die alle automobiltypischen Tests bestehen. Sie sind beständig gegen Öl, Gas sowie Getriebe- und Bremsflüssigkeit und überstehen Temperaturen zwischen -40 °C und +155 °C. Ist der Sensor einmal vergossen, zeigen diese Harze bei Lagerung bei diesen Temperaturen keine Spannungsrisse.

Unter Druck

Sensoren werden auch eingesetzt, um den Fahrer bei niedrigem Reifendruck zu warnen. Sie sind daher im Hinblick auf Sicherheit, Kraftstoffeffizienz und Verschleiß sehr wichtig. Das Fahren mit falschem Reifendruck kann ein großes Unfallrisiko darstellen, da sich der Bremsweg erheblich verlängert oder die Stabilität in Kurven beeinträchtigt wird.

Für das Befestigen, Abdichten und Verkleben von Werkzeugen werden vorzugsweise die heißhärtenden DELO-MONOPOX-Epoxidharze eingesetzt, für den großvolumigen Leiterplattenverguss die 2K-Materialien der DELO-DUOPOX-Reihe. Beide sind besonders beständig und widerstandsfähig gegen Medien wie Motoröl und andere Kfz-Flüssigkeiten, aber auch gegen Salzsprühnebel und Reinigungslösungen. Auch bei Temperaturschock-, Feuchtigkeitslager-, Vibrations- und Falltests zeigen sie beeindruckende Ergebnisse. Um sicherzustellen, dass die Druckmessung immer korrekt funktioniert, wird bei einem typischen Druck von 7 bar im Langzeit- und 9,5 bar im Kurzzeitbetrieb geprüft, wie fest der Sensor am Gehäuse befestigt ist.

Das richtige Gleichgewicht finden

Wenn Position oder Geschwindigkeit erfasst werden müssen, sind Hallsensoren eine sichere Lösung. Diese Sensoren befinden sich oft direkt an der Felge oder sogar an der Radnabe. Von dort aus liefern sie genaue Informationen darüber, wie häufig sich das Rad dreht. Für ihre Montage sind dualhärtende (licht- und anaerobhärtende) Klebstoffe besonders geeignet, da sie beim ersten Auftragen hochintensivem Licht ausgesetzt werden und den Magneten, die Magnethalterung und den Hall-Sensor schnell fixieren. Danach erfolgt die endgültige Aushärtung, auch in schattigen Bereichen, durch Sauerstoffentzug. Diese Klebstoffe sind zudem sehr beständig gegen Medien wie Öl, Benzin oder sogar Bremsflüssigkeit und bestehen auch Salzsprühtests, Reflow-Tests (JEDEC), Vibrationstests und Falltests mit Bravour.

Sicheres Parken leicht gemacht

Bei Ultraschall-Parksensoren ist es wichtig, dass sich der Fahrer auf ihre Genauigkeit verlassen kann. Wenn der Sensor ausfällt, kann die Reparatur des Fahrzeugs eine teure Angelegenheit werden. Daher ist es besonders wichtig, dass der verwendete Klebstoff neben der mechanischen Funktionalität auch gute akustische Eigenschaften wie Schwingungsverhalten aufweist, damit das Ultraschallsignal ohne Unterbrechung übertragen wird.

Parksensoren haben aufgrund ihrer Position im Stoßfänger eher moderate Temperaturanforderungen. Die Klebstoffe sollten in einem Temperaturbereich von - 40 °C bis +85 °C einsetzbar sein. Darüber hinaus müssen sie spezielle Automotive-Tests wie Temperatur- und Salzsprühtests bestehen. Lichthärtende DELO-KATIOBOND-Epoxidharze erfüllen genau diese Anforderungen und ermöglichen Inline-Prozesse und kurze Taktzeiten in der Serienfertigung, wobei auch Schattenbereiche durch Voraktivierung zuverlässig ausgehärtet werden können.

Klebstoffe in der Praxis

RADAR-Sensoren hingegen haben eine Vielzahl von Klebeanwendungen. Ihre Baugruppen können in vier grundlegende Schichten unterteilt werden: das Radom, die Antenne, die Leiterplatte (PCB) und das Gehäuse. In jeder dieser Schichten ist oft mehr als ein Klebeverfahren erforderlich.

Die Antennen werden zum Beispiel durch Antennenkleben auf der Leiterplatte befestigt. Bei bestimmten Antennendesigns können die Lagen durch dünne Klebelinien aus Dual-Initiator-Klebstoff verbunden werden, mit oder ohne elektrische Kontaktierung oder EMI-Abschirmung. In der Zwischenzeit verfügt die Leiterplatte über ihre eigenen funktionellen Anwendungen durch EMI-Abschirmung oder thermisch leitfähige Klebstoffe. Noch mehr Klebeaufgaben kommen mit fortschrittlichen Verpackungslösungen für Leiterplatten, wie Verguss- oder Stiftabdichtungsanwendungen. Die Leiterplatte wird dann in das Gehäuse geklebt, gefolgt vom Verkleben des Gehäuses und des Radoms, um die endgültige Baugruppe zu erstellen.

Bei jeder dieser Teilanwendungen sind die allgemeinen Anforderungen an den Klebstoff ähnlich wie bei Ultraschallsensoren, einschließlich des Bestehens von Haltbarkeitstests, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten.

Fazit

Wie diese Beispiele zeigen, hängt die Bestimmung des idealen Klebstoffs für einen bestimmten Sensor sehr stark von dessen thermischen, mechanischen und chemischen Anforderungen ab. Selbst für den Bereich der Hochzuverlässigkeit gibt es geeignete Klebstoffe und Vergussmassen, die eine dauerhafte Funktion unter härtesten Umweltbedingungen ermöglichen.

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Über DELO: DELO ist ein führender Anbieter von Hightech-Klebstoffen und bietet seit über 25 Jahren Lösungen für die Automobil-, Elektronik- und Halbleiterindustrie. Unsere innovativen Technologien setzen Branchenstandards. Unternehmen wie Bosch, Huawei und Siemens vertrauen auf die überlegenen Klebstofftechnologien von DELO.