Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bewegungssensor und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sensors anzugeben, welche einerseits einen geringeren Fertigungsaufwand verursachen und andererseits einen kleineren Einbauraum beanspruchen. Dies wird erreicht durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 15.

Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Grundbaustein als oberflächlich metallisiertes Spritzgussteil auszubilden, aus dessen Metallisierung mindestens eine Leiterbahn durch Laserstrukturierung (Laserablation) herausgearbeitet oder durch stromlose Metallisierung einer von zwei zur Herstellung des Spritzgussteils verwendeten Kunststoffkomponenten hergestellt ist. Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des Grundbausteins sieht vor, diesen mit heiß aufgeprägten Leiterbahnen, vorzugsweise in Form einer Metallisierung aus Cu mit Beimengungen von Pt, Al, Au Ag und/oder Ni auf einer Kunststofffolie zu versehen, welche beim Heißprägen mit dem Kunststoff des Grundbausteins verbunden wird.

Ein Dauermagnet, welcher Teil der Messwertgebervorrichtung ist, wird vorzugsweise in den Grundbaustein mit eingegossen, wodurch sich eine exakte und sichere Positionierung des Dauermagneten ergibt. Andererseits kann dieser Dauermagnet jedoch auch nachträglich in eine vorgeformte Aussparung in dem Grundbaustein eingefügt, vorzugsweise eingeklebt, oder oberflächlich an der Stirnseite des Grundbausteins gehalten werden, zweckmäßigerweise unter Einfügung einer ferromagnetischen Homogenisierungsscheibe zwischen dem Dauermagnet und der integrierten Schaltung. Im Falle der seitlichen Abtastung einer Bewegung kann der Dauermagnet auch seitlich ausgerichtet mit dem Grundbaustein verbunden werden. Der Dauermagnet kann dabei auch nachträglich nach dem Einfügen in den Grundbaustein oder nach der Fertigstellung des Sensors aufmagnetisiert werden.

Die integrierte Schaltung ist vorzugsweise als sogenannter Nacktchip in Flip-Chip-Technik ausgebildet und mit der Stirnseite des Grundbausteins verbunden, wobei Kontakthügel der integrierten Schaltung mit Anschlussstellen der Leiterbahnen kontaktiert sind und zwischen der integrierten Schaltung und dem Grundbaustein eine Unterfüllung aus wärmehärtbarem Kunststoff eingebracht ist, um eine sichere und dauerhafte Verbindung der integrierten Schaltung mit dem Grundbaustein zu gewährleisten.

Der Grundbaustein ist aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere aus Polyamid oder aus LCP (Liquid Cristal Polymer) -Kunststoffen durch Spritzgießen hergestellt, ebenso wie ein äußerer Verguss, welcher die Gesamtanordnung mit Ausnahme des Bereichs der integrierten Schaltung und des den Dauermagneten aufnehmenden Abschnittes des Grundbausteins umgibt. Dieser Teil des Sensors ist zweckmäßigerweise von einer vorgefertigten, becherförmigen Kunststoffabdeckung umhüllt, welche zumindest mit ihrem Öffnungsrand in den äußeren Verguss des Sensors hineinreicht und darin gehalten ist. Die Verwendung einer derartigen becherförmigen Kunststoffabdeckung mit dünner Wandstärke hat den Vorteil, dass bei kompakter Bauweise und kleinem Luftspalt zum Dauermagnet der IC vor Umwelteinflüssen und während der Montage gut geschützt ist und kein Druck und keine Verspannung an dem IC entstehen.

Das elektrische Anschlusskabel des Bewegungssensors ist zweckmäßigerweise durch eine Crimpvorrichtung kontaktiert und gehalten, welche beim Spritzgießen des Grundbausteines in diesen integriert wird. Hierdurch ist in Verbindung mit dem abschließenden äußeren Verguss des Sensors, welcher die Enden des Anschlusskabels überdeckt, eine sichere, dauerhafte und dichte Verbindung des Anschlusskabels mit dem Sensor gewährleistet. Statt einer Crimpvorrichtung kann jedoch auch eine Lötverbindung oder eine andere Kaltkontaktiertechnik, beispielsweise ein Stecker, zur Verbindung des Anschlusskabels mit den Leiterbahnen des Grundbausteins verwendet werden.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele.

Es zeigen : Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Kunststoffgrundkörpers eines erfindungsgemäßen Bewegungssensors, Figur 2 die Gestaltung zweier auf den Kunststoffgrundkörper gemäß Figur 1 aufzubringender Leiterbahnen, Figur 3a eine perspektivische Darstellung einer ersten metallisierbaren Spritzgusskomponente im Falle der Herstellung des Kunststoffgrundkörpers des Sensor- Grundbausteins aus zwei verschiedenen Kunststoffkomponenten, Figur 3b eine perspektivische Darstellung der zweiten Spritzgusskomponente des Kunststoffgrundkörpers des Sensor- Grundbausteins, Figur 3c eine perspektivische Darstellung des Kunststoffgrundkörpers des Sensor-Grundbausteins nach dem stromlosen Aufbringen einer Metallisierung auf die erste Kunststoffkomponente, Figur 4 eine Darstellung eines fertig bestückten Grundbausteins des Bewegungssensors mit integrierter Schaltung, einem in den Kunststoffgrundkörper eingespritzten Dauermageten, einem die Leiterbahnen überbrückenden Kondensator und einem Anschlusskabel, Figur 5 eine Darstellung eines Grundbausteins mit einer becherförmigen Abdeckung über der integrierten Schaltung und dem den Dauermagneten aufnehmenden Vorderteil des Grundbausteins, Figur 6 eine Darstellung eines fertigen Bewegungssensors mit den Konturen des äußeren Vergusses vor dem Abtrennen und Auftrennen der Crimpleiste und Figur 7 eine perspektivische Darstellung eines fertig vergossenen Bewegungssensors mit einem Geberrad.

In Figur 1 ist mit 10 ein Grundbaustein für einen Drehzahlsensor zur Ermittlung der Raddrehung eines Kraftfahrzeuges bezeichnet. Der Grundbaustein weist in dieser Ausführungsform einen durch Spritzgießen aus Polyamid hergestellten Kunststoffgrundkörper 12 auf, in dem am rechten Ende eine Crimpvorrichtung 14 und am gegenüberliegenden linken Ende ein Dauermagnet 16 eingespritzt sind. Die Crimpvorrichtung 14 ist Teil einer Crimpleiste 18 und mit ihren Kontaktenden 20 durch die Vergussmasse hindurch bis zur Oberfläche des Kunststoffgrundkörpers 12 geführt, während ihre Crimpenden 22 für die Verklemmung mit den abisolierten Enden der Litzen eines Anschlusskabels 24 aus dem Kunststoffkörper 12 stirnseitig herausragen. Die Crimpleiste 18 dient dabei lediglich dem Zusammenhalt der Crimpvorrichtung 14 während des Vergusses, die Teile der Crimpleiste 18 zwischen den Crimpenden 22 werden vor dem abschließenden Verguss entfernt.

Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführung sind der Dauermagnet 16 und die Crimpvorrichtung 14 vor dem Spritzen des Kunststoffgrundkörpers 12 als Einlegeteile in die Spritzgießform eingebracht und somit nach der Fertigstellung des Kunststoffgrundkörpers 12 in diesem geschützt und korrekt positioniert gehalten. Der Durchmesser und die Länge des Dauermagneten 16 bestimmen dabei im Wesentlichen die Form des sensierenden Endes 26 des Grundbausteins 10, wobei insbesondere für diesen Teil des Sensors eine Minimierung der Abmessungen angestrebt wird, um den benötigten Einbauraum klein zu halten. Der Dauermagnet 16 könnte auch in eine Aussparung im Kunststoffgrundkörper 12 nachträglich eingefügt werden oder bei der Herstellung des abschließenden äußeren Vergusses 42 des Sensors in diesen eingespritzt oder in anderer Form daran gehalten und gesichert werden.

Figur 2 zeigt die Gestaltung und den Verlauf von zwei Leiterbahnen 28 und 30 auf im Wesentlichen mit Kupfer beschichtete Kunststofffolie, welche in der dargestellten Form auf den Kunststoffgrundkörper 12 heiß aufgeprägt werden. Hierbei verbindet sich die Kunststofffolie der Leiterbahnen 28 und 30 dauerhaft mit dem Kunststoffgrundkörper 12, wobei im Bereich der Kontaktenden 20 der Crimpvorrichtung 14 die Kupferbeschichtung der Leiterbahnen 28 und 30 direkt mit den Kontaktenden 20 der Crimpvorrichtung 14 durch Prägen, Kleben oder Löten verbunden wird.

Die entgegengesetzten Enden der Leiterbahnen 28 und 30 bilden abgewinkelte Anschlussstellen 34 und 36 für den späteren Anschluss einer integrierten Schaltung 32.

In den folgenden Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in den Figuren 1 und 2.

In Figur 3 ist eine andere Gestaltung des Grundbausteins 10 dargestellt. Dieser ist hierbei ohne Crimpvorrichtung als Zweikomponenten-Spritzgussteil mit aufmetallisierten Leiterbahnen 28,30 und mit metallisierten Aussparungen 15 für die Aufnahme der anzulötenden Enden des nicht dargestellten Anschlusskabels ausgebildet.

Hierbei wird zunächst gemäß Figur 3a ein inneres Spritzgussteil 11 aus einer stromlos metallisierbaren ersten Kunststoffkomponente hergestellt mit Rippen 27 und 29 entsprechend den später durch die Metallisierung aufzubringenden Leiterbahnen 28 und 30 sowie mit metallisierbaren Aussparungen 15 zur Aufnahme der Enden des Anschlusskabels 24. Die stromlos abgeschiedene Metallschicht kann gegebenenfalls noch galvanisch verstärkt werden.

In einem zweiten Spritzgießschritt wird dann gemäß Figur 3b der Kunststoffgrundkörper 12 mit der zweiten, nicht metallisierbaren Kunststoffkomponente in seiner endgültigen Form unter Einschluss des Dauermagneten 16 hergestellt. Der nicht sichtbare Dauermagnet ist dabei in das sensierende Ende 26 des Spritzgussteils eingegossen.

Figur 3c zeigt den fertigen Grundbaustein 10 nach der Metallisierung des Kunststoffgrundkörpers 12 mit den Leiterbahnen 28 und 30 und deren Anschlussstellen 34 und 36 für die integrierte Schaltung 32 sowie den metallisierten Aussparungen 15 zum Einlöten der Kabelenden.

In Figur 4 ist ein Grundbaustein 10 mit durch Heißprägen aufgebrachten. Leiterbahnen 28 und 30 dargestellt, deren Kontaktfahnen 31 mit den Kontaktenden 20 der Crimpvorrichtung 14 verbunden sind. Die Crimpenden 22 werden mit den Enden zweier Litzen des Anschlusskabels 24 oder den Kontaktenden eines Steckers verbunden.

Anstelle von heiß aufgeprägten Leiterbahnen 28,30 können diese auch dadurch hergestellt werden, dass das Spritzgussteil zunächst auf seiner gesamten Oberfläche eine Metallisierung erhält, aus welcher die Leiterbahnen 28 und 30 durch Laserablation herausgearbeitet sind. Hierbei ist es grundsätzlich ausreichend, eine der beiden Leiterbahnen 28 oder 30 frei zu legen, die zweite Leiterbahn wird dann von der verbleibenden Metallisierung gebildet. Als Werkstoff für das Spritzgussteil 12 können wiederum Polyamid oder LCP- (Liquid Crystal Polymer) Werkstoffe verwendet werden.

Hierbei ist es auch möglich, die Enden des Anschlusskabels 24 direkt an die Kontaktfahnen 31 der Leiterbahnen 28 und 30 anzulöten oder Anschlussstifte eines Steckers oder einer Crimpvorrichtung 14 durch Einpressen in Löcher im Kunststoffgrundkörper 12 mit den Kontaktfahnen 31 zu verbinden.

Am entgegengesetzten, sensierenden Ende 26 des Grundbausteins 10 ist eine integrierte Schaltung 32 mit Gold-Anschlusshöckern 37 auf ihrer in der Figur nicht sichtbaren Innenseite mit den Anschlussstellen 34 und 36 der Leiterbahnen 28 und 30 verbunden. Außerdem sind die Leiterbahnen 28 und 30 zwischen dem Anschluss der integrierten Schaltung 32 und der Crimpvorrichtung 14 durch einen Kondensator 38 überbrückt, welcher eventuell über das Anschlusskabel 24 eindringende hochfrequente Störungen von der integrierten Schaltung 32 fernhält. Diese ist in bekannter Weise mit wenigstens einem Hallelement bestückt, welches auf das durch äußere ferromagnetische Teile veränderliche Magnetfeld des Dauermagneten 16 mit einer veränderlichen Hallspannung reagiert.. Bei der bevorzugten Anwendung des erfindungsgemäßen Bewegungssensor als Drehzahlsensor für die Raddrehung eines Kraftfahrzeuges ist das sensierende Ende 26 des Bewegungssensors einem als Zahnkranz 47 ausgebildeten, sich mit dem Rad des Kraftfahrzeuges drehenden ferromagnetischen Teil benachbart, wobei das durch den Wechsel von Zähnen und Zahnlücken veränderliche Magnetfeld des Dauermagneten 16 die Ausgangsspannung des Bewegungssensors bestimmt. Der Dauermagnet 16 ist hierbei Teil der Messwertgebervorrichtung. Diese kann jedoch auch durch ein äußeres magnetisches Impulsrad oder dergleichen angeregt werden, der Dauermagnet als Teil der Messwertgebervorrichtung entfällt dann.

Die elektrische Kontaktierung der integrierten Schaltung 32 mit den Anschlussstellen 34,36 der Leiterbahnen 28,30 und ihre Befestigung auf der Stirnseite des Grundbausteins 10 erfolgen durch Flip-Chip-Technik, wobei aus Gold bestehende Anschlusshöcker 37 des IC-Bauelements 32 drahtlos mit den Anschlussstellen 34 und 36 verbunden werden. Diese Verbindung kann entweder direkt oder unter Einfügung eines isotrop elektrisch leitenden Klebstoffs erfolgen. Die aktive Seite der integrierten Schaltung zeigt bei der Flip-Chip- Kontaktierung zu den Anschlussstellen 34,36 hin und wird zusätzlich durch dünnflüssigen, wärmehärtbaren Kunststoff, einen sogenannten Underfiller, mit der Stirnseite des Grundbausteins 10 mechanisch verbunden.

Figur 5 zeigt den fertig bestückten Grundbaustein 10, wobei die integrierte Schaltung 32 und das den Dauermagneten 16 aufnehmende sensierende Ende 26 des Grundbausteins 10 von einer vorgefertigten, becherförmigen, dünnwandigen Kunststoffabdeckung 40 aus Polyamid umhüllt sind.

Die Figuren 6 und 7 zeigen schließlich die Fertigstellung des Bewegungssensors durch einen äußeren Spritzverguss 42 aus Polyamid, welcher den Rand 41 am offenen Ende der becherförmigen Kunststoffabdeckung 40 sowie das Ende des Anschlusskabels 24 überdeckt. Hierbei sind in Figur 6 lediglich die Konturen des abschließenden Vergusses dargestellt, während in Figur 7 die endgültige Gestalt des Bewegungssensors mit dem äußeren Verguss 42 sichtbar ist, welche zusätzlich eine Anschlusslasche 44 mit einer Befestigungsbuchse 46 für die Montage des Sensors aufweist.

Mit dem erfindungsgemäßen Bewegungssensor und dem Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sensors, insbesondere eines Drehzahlsensors für die Raddrehung eines Kraftfahrzeuges, erzielt man eine kompakte, robuste und dauerhaft geschützte Anordnung, welche den hohen Qualitätsanforderungen für Sensoren genügt und nur einen sehr geringen Einbauraum benötigt, so dass beispielsweise der Einbau im Bereich des Radlagers eines Kraftfahrzeugrades ohne Schwierigkeiten möglich wird. Das als Messelement verwendete Hallelement ist Teil der integrierten Schaltung 32 und somit ebenfalls gut geschützt in der becherförmigen Kunststoffabdeckung 40 untergebracht Der für die Erzeugung des veränderlichen Magnetfeldes verwendete Dauermagnet 16 kann mit geringer Luftspaltweite in unmittelbarer Nähe eines ferromagnetischen, beispielsweise als Zahnkranz 47 ausgebildeten Geberteils angeordnet werden. Das oder die Hallelemente in der integrierten Schaltung 32 reagieren auf die entstehenden Magnetfeldänderungen und wandeln diese in elektrische Signale um, welche über das Anschlusskabel 24 zu angeschlossenen Steuereinheiten gelangen. Als Geberteil kann an Stelle eines Impulsrades selbstverständlich auch ein Linearelement dienen, an Stelle von Hallelementen sind zum Beispiel magnetoresistive Elemente verwendbar. Die Messsignale können zur Bestimmung der Geschwindigkeit, der Beschleunigung, des Beschleunigungsgradienten und/oder eines Verdrehwinkels dienen. Die Form des äußeren Vergusses 42 des Sensors ist in der Regel durch den Anbauort bestimmt.