本发明涉及一种用于对构件进行液体防护并用于其通气的装置。
本发明也涉及一种用于对构件进行液体防护并用于其通气的方法。
尽管可应用于任意液体，但本发明参照液体水进行阐释。
背景技术：
已知的可透空气的水密膜片局限于低于确定的最大压力的压力范围。在达到最大压力之后，膜片变得可透过并且水侵入穿过膜片。这种膜片尤其应用于纺织品但也应用于工艺中。在那里使用防水膜片，以便例如给带有电子电路或电路板的壳体通气并同时保护其防止被水侵入。
技术实现要素：
在一实施方式中，本发明提供一种用于对构件、壳体和类似的进行液体防护并用于其通气的装置，该装置包括：至少一个第一层，其中，第一层构造为膜片并且该第一层具有第一区域，其中，第一区域构造为在低于第一液体压力的情况下是透气和液密的；和，至少一个第二层，其中，第二层至少部分与第一层压力密封(druckdicht)连接并具有第二区域，该第二区域构造为，使得在大于或等于第一液体压力的液体压力的情况下第一区域和第二区域共同作用用于针对液体进行密闭。
在另一实施方式中，本发明提供一种用于对构件、壳体和类似的进行液体防护并用于其通气的方法，其中，构造为膜片的第一层——该第一层至少部分与第二层压力密封连接——的第一区域构造为在低于第一液体压力的情况下是透气和液密的，该第一区域与第二层的第二区域在大于或等于第一液体压力的液体压力的情况下共同作用用于针对液体进行密闭。
在另一实施方式中，本发明提供一种用于制造按权利要求1至8之一所述的装置的方法，包括以下步骤：
-制造第一层，
-制造第二层，
-将这两个层借助层压方法和/或胶粘方法和/或借助焊接来部分地固定在彼此上。
换言之，提供具有至少两个层的装置，该装置确保持久的水密性，其方式是，在流体的压力提高的情况下，在多孔区域基于压力变得对流体可透过之前，第一层的多孔区域被挤压到第二区域上并从而确保液密性。
由此获得的其中一个优点是，除了构件的通气之外在大的压力范围上确保针对液体的持久的密封性。直至达到第一临界压力为止，第一区域对于气体可透过并且对于液体是密封的。布置在第一区域下的构件或壳体可由此被通气。在到达临界压力的情况下，装置则针对液体持久密封，其方式是，第一区域和第二区域挤压在彼此上并且位于其下的构件被针对流体进行密闭。
本发明的另外的优点、扩展方案和实施方式在后面描述或可通过其公开：
根据有利的扩展方案，第一层在不与第二层连接的区域中构造为能尤其是以可逆的方式弹性变形。通过该方式，第一层能以简单的方式适配于外部液体压力并且在达到临界压力的情况下在与第二区域的共同作用中提供针对液体的密闭。
根据另一有利的扩展方案，第二区域具有平坦的表面。由此获得的其中一个优点是，第二区域可特别简单和成本有利地制造。
根据另一有利的扩展方案，第二区域具有隆起部，隆起部的相互间的间距大于第一区域的直径并且这样与第一区域相对置地布置，使得在等于或大于第一液体压力的液体压力的情况下第一区域是布置在隆起部之间。由此获得的其中一个优点是：由此实现更好的密闭。换言之，例如呈膜片形式的第一层的本就密封的区域在第二区域上密闭。
根据另一有利的扩展方案，隆起部构造用于面贴靠第一层，尤其是其中，隆起部的对应表面的直径基本上至少相应于第一区域的直径的一半。通过该方式可实现将第一层的密封的第一区域的大面积密闭并且为密闭所需的表面力较小。第一层和所述装置的使用寿命在整体上提高。
根据另一有利的扩展方案，隆起部的在贴靠第一层的区域中的边沿倒圆地构造。这同样提高了装置的使用寿命，因为避免了边沿被压入到第一层中。
根据另一有利的扩展方案，布置有多列隆起部。这使得能实现特别可靠的密闭。根据另一有利的扩展方案，两个层在两个区域中尤其是以材料锁合的方式相互连接，第一区域和第二区域基本上布置在两个区域之间的中间处。通过该方式使得能实现第一层的尽可能均匀的压入，这将装置的使用寿命在整体上提高。
根据另一有利的扩展方案，第二区域的在结构上的构造能适配于第一层的材料。因而装置的关于各种材料和各种应用领域的灵活性显著提高。
本发明同样可在微机械构件——如用于介质传感机构、压力传感机构、气体传感机构、湿度传感机构或麦克风的微机械地产生的传感器元件——的范畴中使用。为此，第一层或者说膜片借助mems工艺——如半导体基层的取向生长、牺牲层蚀刻或多孔蚀刻产生，如尤其是在de10036035al中关于中间产生n格栅所述的那样。在此，在该膜片层中，第一区域可通过附加的微机械处理这样处理或结构化，使得其具有根据本发明的特性。在此，示例性地参照多孔化或将牺牲层材料加到第一层中并接着将牺牲层材料蚀刻掉。第二层在此可以是半导体衬底，膜片层已被施加在其上。部分地位于膜片下方的空隙同样可借助牺牲层技术或产生多孔半导体材料以及接着的热重构产生。第二区域或者说隆起部的结构化也可借助微机械工艺进行。在此同样可设想掩膜技术或其他微机械结构化方法。
本发明的另外的重要特征和优点可由从属权利要求、附图和根据附图的相应的附图描述得到。
显然，前面提到的和后面还会举出的特征不仅能以举出的各组合使用，而且也能以其他组合使用或独立使用，而不会离开本发明的范畴。
附图说明
本发明的优选实施方案和实施方式在附图中示出并且在后面的描述中详细解释，其中，相同的附图标记涉及相同的或类似的或功能上相同的构件或元件。
在此以示意图和横剖图示出：
图1根据本发明的第一实施方式的装置；
图2在存在液体压力时图1的装置；
图3根据本发明的第二实施方式的装置；和
图4根据本发明的第三实施方式的装置。
具体实施方式
图1示出根据本发明的第一实施方式的装置，而图2示出在存在液体压力时图1的装置。
在图1中，装置1以横剖图示出。装置1在此具有呈膜片形式的第一层2和一位于其下的第二层3。膜片2在其侧向区域2c——即图1及图2中在左边和右边——处借助层压方法固定在第二层3的表面上。膜片2还构造为液体和气体不可透过(区域2a)并且在其中间m处具有透气地构造的多孔区域2b。
膜片2将第二层3在该第二层的上侧上封闭，第二层具有多个压力通道4，压力通道例如为了压力/气体交换而与位于其下的容积，例如壳体、电子模块、传感器、mems元件或类似的，连接。在中间m处，第二层3具有贴靠区域5，贴靠区域的表面5b平坦地构造并且贴靠区域与膜片2的多孔区域2b相对应或者说在侧向、即在左边和右边超过多孔区域2b突出。在存在低于临界膜片压力的压力7的情况下，气体可透过膜片2的多孔区域2b，使得由此确保膜片2的上侧和下侧、即尤其是第二层3中的通道4之间的压力补偿。如已经在上面实施的那样，尤其是当压力低于临界压力时，液体不能透过膜片2。在低于临界压力的情况下，两个区域2b，5并不共同作用用于密闭，即第一层的区域2b并不贴靠或并不完全贴靠在第二层3的区域5上。如果膜片2上的压力7进一步提高，则膜片通过压力7被拉伸、变形以及压入并且从临界压力pkrit——该临界压力低于膜片2对液体变得可透过时的压力——起，多孔区域2b被压抵第二层3、尤其是第二层的贴靠区域5，使得膜片2的多孔区域2b基于贴靠到第二区域5上而完全密闭以防液体侵入。
图3示出根据本发明的第二实施方式的装置。
在图3中基本上示出根据图1和2的装置。与图2的装置1不同，图3的装置1的区别在于：第二层3的贴靠区域5具有隆起部5a，隆起部之间的间距100大于膜片2的第一区域2b的直径101。密闭由此并不在膜片2的多孔区域2b中进行，而是在本就密封的膜片2的区域2a、即图3中在多孔区域2b的左边和右边进行。第二层3的贴靠区域5的隆起部5a在此构型为，使得如图3所示，多孔区域2b在相应高的在外部存在的压力7的情况下被挤压到第二层3的贴靠区域5的两个隆起部5a之间并从而提供相对于液体和/或气体的密闭。
图4示出根据本发明的第三实施方式的装置。
在图4中基本上示出图3的装置1。与图3的装置1不同，在图4的装置1的情况下，两个隆起部5a面式地构造，使得膜片2在其液密和气密的区域2a中面贴靠在两个隆起部上。密闭因而在贴靠区域5的隆起部5a的边沿和/或在较小的面上进行，由此为密闭所需的表面力较小。在此将所谓的死点容积——即在膜片2的多孔区域2b之下在隆起部5a之间的容积——实施得尽可能小，以便限制进入到隆起部之间的液体的量。如果液体压力变大，则液体透过多孔区域2b并从而进入到第二层的隆起部5a之间。相同的压力将膜片2压抵隆起部5a并且将隆起部5a之间的区域相对于通道4等密闭。
膜片2在边沿上密闭、即贴靠在边沿上，在所有的实施方式中，所述边沿倒圆地实施，以防止边沿被压入到膜片2中。这将膜片2并从而装置的使用寿命在整体上提高。隆起部5a在此被示例性说明。隆起部通常可根据膜片及第二层3的材料适配或者说确定。在此也可设想其他结构，例如隆起部5a的边缘或贴靠区域在整体上可抛物线形、正圆形、椭圆形地构型。隆起部也可呈多个列布置或以交替的顺序三维地(例如具有中断或类似的)布置。
综上所述，本发明的至少一个实施方式具有以下优点中的至少一个优点：
-将构件和/或壳体相对于液体可靠地密闭，
-可简单地制成，
-可成本有利地制成，
-执行简单，
-在能可逆变形地构造的情况下的高使用寿命，
-在不同的应用领域方面的高灵活性，尤其例如适合于将壳体、电子组件、传感器、麦克风和类似的密闭。
尽管已经根据优选实施例描述了本发明，但本发明并不局限于此，而是能以多种方式改型。
技术特征：
1.一种用于对构件、壳体和类似的进行液体防护并用于其通气的装置(1)，包括：
-至少一个第一层(2)，其中，该第一层(2)构造为膜片并且该第一层具有第一区域(2b)，其中，该第一区域(2b)构造成在低于第一液体压力的情况下是透气和液密的，和
-至少一个第二层(3)，其中，该第二层(3)至少部分地与第一层(2)压力密封连接(2c)，并且，该第二层具有第二区域(5)，该第二区域构造成，使得在大于或等于第一液体压力的液体压力的情况下第一区域(2b)和第二区域(5)共同作用以针对液体进行密闭。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，第一层(2)在不与第二层(3)连接的区域(2a，2b)中能弹性变形，该弹性变形尤其是可逆的。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，第二区域(5)具有平坦的表面(5b)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，第二区域(5)具有隆起部(5a)，所述隆起部相互间的间距(100)大于第一区域(2b)的直径(101)，并且，所述隆起部以如下方式与第一区域相对置地布置：在等于或大于第一液体压力的液体压力的情况下，第一区域布置在隆起部(5a)之间。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述隆起部(5a)构造用于面贴靠第一层(2)，尤其是其中，隆起部(5a)的对应表面的直径基本上至少相应于第一区域(2b)的直径的一半。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其中，所述隆起部(5a)的在贴靠第一层(2)的区域中的边沿是倒圆地构造。
7.根据权利要求4所述的装置，其中，布置有多列隆起部(5a)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中，以上两个层(2，3)在两个区域中相互连接、尤其是材料锁合地相互连接，第一区域和第二区域(2b，5)基本上布置在所述两个区域(2c)之间的中间(m)处。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，第二区域(5)的在结构上的构造能适配于第一层(2b)的材料。
10.一种用于对构件、壳体和类似的进行液体防护并用于其通气的方法，其中，构造为膜片的第一层(2)至少部分地与第二层(3)压力密封连接(2c)并且该第一层的第一区域构造为在低于第一液体压力的情况下是透气和液密的，该第一区域(2b)与第二层(3)的第二区域(5)在大于或等于第一液体压力的液体压力的情况下共同作用以针对液体进行密闭。
11.一种用于制造根据权利要求1至9中任一项所述的装置的方法，包括以下步骤：
-制造第一层，
-制造第二层，
-将这两个层借助层压方法、胶粘方法、借助焊接和/或微机械施加方法部分地固定在彼此上。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，第一层和/或第二层借助微机械方法产生。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，
·第一层(2)构造为膜片并且第一层具有第一区域(2b)，其中，该第一区域(2b)构造为在低于第一液体压力的情况下是透气和液密的，并且
·第二层(3)构造成，该第二层至少部分地与第一层(2)压力密封连接(2c)，并且，该第二层具有第二区域(5)，该第二区域构造成，使得在大于或等于第一液体压力的液体压力的情况下第一区域(2b)和第二区域(5)共同作用以针对液体进行密闭。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在第一层和第二层之间构造有空隙。
技术总结
本发明涉及一种用于对构件、壳体和类似的进行液体防护并用于其通气的装置，包括：至少一个第一层，其中，第一层构造为膜片并且具有第一区域，该第一区域构造为在低于第一液体压力的情况下是透气和液密的；和，至少一个第二层，其中，第二层至少部分与第一层压力密封连接并具有第二区域，该第二区域构造为，使得在大于或等于第一液体压力的液体压力的情况下，第一区域和第二区域共同作用以针对液体进行密封。
技术研发人员：D·豪格;M·克瑙斯;S·舒勒-瓦特金斯
受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司
技术研发日：.05.24
技术公布日：.01.10
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