Titel

Sensorgehäuse und Verfahren zum Vergießen eines offenen Aufnahmeraums eines Sensorgehäuses

Die Erfindung geht aus von einem Sensorgehäuse nach Gattung des unabhängi gen Patentanspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Vergießen eines offenen Aufnahmeraums eines solchen Sensor gehäuses.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, elektronische Komponenten mit Dichtmassen, wie beispielsweise Epoxide, Silikone, zum Schutz vor Feuchtigkeit, Korrosion und elektrischem Nebenschluss zu vergießen. So ist es eine gängige Technik einen offenen Aufnahmeraum in einem Sensorgehäuse, welcher elektro nische Komponenten des Sensors aufnimmt, zum Schutz vor Feuchtigkeit, Kor rosion, elektrischen Nebenschlüssen usw. mit einem Epoxidharzverguss oder ei nem Silikonverguss aufzufüllen.

Insbesondere bei kleinbauenden Sensoren, wie beispielsweise einem Dreh zahlsensor, kann die Kombination aus der Kapillarität von kleinen Dimensionen, einer komplexen Geometrie und/oder von konkaven Kanten und einem hydrophi len Benetzungsverhalten zum Auslaufen der Vergussmasse während des Ver gussprozesses führen. In Folge kann eine Kontamination der Produkte und Anla gen mit Vergussmasse entstehen.

Aus der DE 102008 042 489 B4 ist ein Werkstückverbund für einen Drucksensor bekannt. Der Werkstückverbund umfasst einen Vorformling und ein Gel, das in einer Ausnehmung im Vorformling aufgenommen ist. Die Ausnehmung ist von mindestens einer Kante als Kriechbarriere umschlossen, um ein Ausbreiten des Gels zu verhindern. Zumindest eine durch die Kante abgeschlossene Fläche ist in einem an die Kante angrenzenden Bereich mit einer Beschichtung aus einem oleophoben Material versehen. Die Beschichtung aus einem oleophoben Material verhindert ein Kriechen des Gels auf dieser Fläche.

Offenbarung der Erfindung

Das Sensorgehäuse mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass die umlaufende Kante geeignet ist, die Vergussmasse im definierten Bereich zu halten. So verhindert die umlaufende Kante durch die nach außen abfallende Schräge ein Auslaufen der Vergussmasse und eine Kontami nation von Produkt und Anlage. Zudem ermöglicht eine erlaubte temporäre Über füllung des Aufnahmeraums einen stabilen und robusten Vergussprozess mit schnelleren Zykluszeiten.

Des Weiteren weisen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Sensorge häuses im Bereich des offenen Aufnahmeraums eine einfache Geometrie auf, welche einfach auf verschiedene Design-Varianten übertragbar ist, welche sich beispielsweise in Sensorlänge, Sensorbreite, Anzahl der elektronischen Kompo nenten unterscheiden können. Zudem ist das Sensorgehäuse als frei fallendes Spritzgussteil herstellbar.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Sensorgehäuse mit einem offenen Aufnahmeraum zur Verfügung, welcher am offenen Ende eine umlaufende Kante als Kriechbarriere aufweist. Der Aufnahmeraum ist mit einer Vergussmasse gefüllt, wobei die ausgehärtete Vergussmasse eine konkave Oberfläche zur umlaufenden Kante ausbildet. Hierbei weist die umlaufende Kante eine nach außen abfallende Schräge auf, welche während eines Verguss prozesses eine temporäre Überfüllung des Aufnahmeraums unter Ausbildung ei ner stabilen konvexen Vergussmassenoberfläche erlaubt.

Zudem wird ein Verfahren zum Vergießen eines offenen Aufnahmeraums eines solchen Sensorgehäuses vorgeschlagen. Hierbei wird Vergussmasse solange in den Aufnahmeraum eingefüllt, bis sich an einer umlaufende Kante des offenen Endes eine stabile konvexe Vergussmassenoberfläche ausbildet. Anschließend wird die eingefüllte Vergussmasse ausgehärtet. Ausführungsformen des Sensorgehäuses können vorzugsweise bei kleinbauen den Drehzahlsensoren eingesetzt werden. Selbstverständlich können Ausfüh rungsformen des Sensorgehäuses auch für andere kleinbauende Sensoren ver wendet werden.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiter bildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentan spruch 1 angegebenen Sensorgehäuses möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass Kanten des Aufnahmeraums in Steigrichtung als Verrundung ausgeführt werden können. So kann der der Aufnahmeraum bei spielsweise eine rechteckige Grundfläche mit runden bzw. konkaven Eckberei chen aufweisen. Zudem kann der Aufnahmeraum mindestens eine abgerundete bzw. konkave Einbuchtung oder mindestens eine abgerundete bzw. konkave Ausbuchtung aufweisen. Durch die in Steigrichtung der Vergussmasse ausgebil deten Verrundungen werden scharfe Kanten vermieden, welche ein Auslaufen der Vergussmasse während des Vergussprozesses begünstigen können.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Sensorgehäuses kann die nach außen abfal lende Schräge beispielsweise einen Neigungswinkel im Bereich von 20° bis 70° vorzugsweise einen Neigungswinkel von 45° aufweisen. Zudem kann die umlau fende Kante eine Höhe im Bereich von 0,1 bis 1mm aufweisen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Sensorgehäuses kann der Aufnahme raum mindestens eine elektronische Komponente eines Sensors aufnehmen, welche durch die ausgehärtete Vergussmasse geschützt werden kann. Die min destens eine elektronische Komponente kann beispielsweise als ASIC-Bauteil (ASIC: Anwendungsspezifische integrierte Schaltung) ausgeführt sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und wer den in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung be zeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausschnitts ei nes ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sensorgehäuses ohne in einen Aufnahmeraum eingefüllt Vergussmasse.

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Sen sorgehäuses aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des erfindungsgemä ßen Sensorgehäuses aus Fig. 1 mit einer in den Aufnahmeraum eingefüllten Ver gussmasse.

Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Sen sorgehäuses aus Fig. 3.

Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sensorgehäuses ohne in einen Aufnahmeraum eingefüllt Vergussmasse.

Fig. 6 bis Fig. 8 zeigen jeweils eine schematische Schnittdarstellung eines Aus schnitts eines Aufnahmeraums mit einer herkömmlichen aus dem Stand der Technik bekannten umlaufenden Kante und eingefüllter Vergussmasse.

Ausführungsformen der Erfindung

Wie aus Fig. 1 bis 5 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbei spiele eines erfindungsgemäßen Sensorgehäuses 1, 1A, 1B jeweils einen offe nen Aufnahmeraum 3, 3A, 3B. Der Aufnahmeraum 3, 3A, 3B weist an einem of fenen Ende eine umlaufende Kante 10, 10A, 10B als Kriechbarriere für eine ein gefüllte Vergussmasse 16 auf. Hierbei weist die umlaufende Kante 10, 10A, 10B eine nach außen abfallende Schräge 12 auf, welche während eines Vergusspro zesses eine temporäre Überfüllung des Aufnahmeraums 3, 3A, 3B mit Verguss masse 16 unter Ausbildung einer stabilen konvexen Vergussmassenoberfläche 16A erlaubt. Fig. 1 und 2 zeigen den Aufnahmeraum 3, 3A, 3B vor dem Vergussprozess bzw. vor dem Befüllen mit Vergussmasse 16.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Vergießen eines offenen Auf nahmeraums 3, 3A, 3B eines solchen Sensorgehäuses 1, 1A, 1B wird die Ver gussmasse 16 solange in den Aufnahmeraum 3, 3A, 3B eingefüllt, bis sich an der umlaufenden Kante 10, 10A, 10B des offenen Endes eine in Fig. 3 und 4 darge stellte stabile konvexe Vergussmassenoberfläche 16A ausbildet. Anschließend wird die in den Aufnahmeraum 3, 3A, 3B eingefüllte Vergussmasse 16 ausgehär tet. Während des Aushärteprozesses verteilt sich die eingefüllte Vergussmasse 16 im Aufnahmeraum 3, 3A, 3B und fließt auch in nicht dargestellte Hohlräume und Hinterschnitte im Aufnahmeraum 3, 3A, 3B. Nach dem Aushärtevorgang bil det die ausgehärtete Vergussmasse 16 im Aufnahmeraum 3, 3A, 3B eine kon kave Oberfläche zur umlaufenden Kante 10, 10A, 10B aus.

Wie aus Fig. 6 bis 8 weiter ersichtlich ist, weist der dargestellte Aufnahmeraum 3 eine herkömmliche aus dem Stand der Technik bekannte umlaufende Kante 5 ohne eine nach außen abfallende Schräge 12 auf. Hierbei zeigt Fig. 6 einen stabilen Zustand, bei welchem die eingefüllte Vergussmasse 16 eine konkave Vergussmassenoberfläche 16B zur umlaufenden herkömmlichen Kante 5 ausbil det. Wie aus Fig. 7 weiter ersichtlich ist, bildet die in den Aufnahmeraum 3 einge füllte Vergussmasse 16 bei Überfüllung eine instabile konvexe Vergussmassen oberfläche 16A aus, welche bei einer Überschreitung eines materialbedingten Kontaktwinkels über die herkömmliche Kante 5 auf die benachbarte Fläche des Aufnahmeraums 3 ausläuft, wie aus Fig. 8 ersichtlich ist. Das Auslaufen der Ver gussmasse 16 ermöglicht die Rückkehr in einen stabilen Zustand und die Ausbil dung der konkaven Vergussmassenoberfläche 16B zur umlaufenden herkömmli chen Kante 5. Eine Flüssigkeitsfront bzw. die überstehende Vergussmasse 16 bleibt so lange stehen, bis der materialbedingte Kontaktwinkel gegenüber der nächsten Fläche hier der benachbarten Fläche des Aufnahmeraums erfüllt ist. Das bedeutet, dass die herkömmliche umlaufende einfach Kante 5 mit einem Winkel von 90° zur benachbarten Fläche, die Vergussmasse 16 nur im Inneren des Aufnahmeraums 3 hält, solange der Aufnahmeraum 3 nicht überfüllt wird. Wie aus Fig. 3 und 4 weiter ersichtlich ist, weist die umlaufende Kante 10A des erfindungsgemäßen Sensorgehäuses 1A im Unterschied zur herkömmlichen Kante 5 aus Fig. 6 bis 8 durch die nach außen abfallende Schräge 12 einen Nei gungswinkel a im Bereich von 20° bis 70° zur nächsten Fläche, hier der Schräge 12 auf. Dies ermöglicht eine Überfüllung des Aufnahmeraums 3A, 3B und die Ausbildung der stabilen konvexen Vergussoberfläche 16A während des Verguss prozesses, ohne dass die Vergussmasse 18 aus dem Aufnahmeraum 3A aus läuft.

Wie aus Fig. 1 bis 3 und 5 ersichtlich ist, sind Kanten des Aufnahmeraums 3, 3A, 3B in Steigrichtung als Verrundung 14 ausgeführt. Dadurch werden im Aufnah meraum 3, 3A, 3B scharfe Kanten vermieden, welche das Ausströmen der Ver gussmasse 16 aus dem Aufnahmeraum 3, 3A, 3B während des Vergussprozes ses begünstigen.

Wie aus Fig. 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, weist der Aufnahmeraum 3A im darge stellten ersten Ausführungsbeispiel des Sensorgehäuses 1A eine rechteckige Grundfläche mit runden Eckbereichen auf. Das bedeutet, dass die vier Eckberei che des Aufnahmeraums 3A als Verrundungen ausgeführt sind.

Wie aus Fig. 5 weiter ersichtlich ist, weist der Aufnahmeraum 3B im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des Sensorgehäuses 1B neben der rechteckigen Grundfläche an einer Stirnseite eine abgerundete Einbuchtung 18 auf. Durch Verrundung 14 weist auch die Einbuchtung 18 in Steigrichtung keine scharfen Kanten auf.

Bei einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsge mäßen Sensorgehäuses 1 weist der Aufnahmeraum 3 mindestens eine abgerun dete Ausbuchtung auf.

Wie aus Fig. 1 bis 5 weiter ersichtlich ist, weist die nach außen abfallende Schräge 12 der umlaufenden Kante 10, 10A, 10B in den dargestellten Ausfüh rungsbeispielen des Sensorgehäuses 1, 1A, 1B beispielhaft einen Neigungswin kel a von 45° auf. Die Höhe der umlaufenden Kante 10, 10A, 10B weist in Abhän gigkeit von den anderen Abmessungen des Sensorgehäuses 1, 1A, 1B bzw. den Abmessungen des Aufnahmeraums 3, 3A, 3B eine Höhe im Bereich von 0,1 bis 1mm auf. Im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Sensorgehäuses 1A weist die umlaufende Kante 10A beispielhaft eine Höhe von 0,5mm auf. Im dar gestellten zweiten Ausführungsbeispiel des Sensorgehäuses 1A weist die umlau- fende Kante 10B beispielhaft eine Höhe von 0,15mm auf.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele des Sensorgehäuses 1, 1A, 1B werden vorzugsweise für einen Drehzahlsensor verwendet. Hierbei nimmt der Aufnahme raum 3, 3A, 3B mindestens eine elektronische Komponente des Drehzahlsensors auf, welche durch die ausgehärtete Vergussmasse 16 geschützt ist. Hierbei kann das in Fig. 1 bis 4 dargestellte erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä ßen Sensorgehäuses 1A beispielsweise eine als ASIC-Bauteil (AS IC: Anwen dungsspezifische integrierte Schaltung) ausgeführte elektronische Komponente aufnehmen. Das in Fig. 5 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des erfin- dungsgemäßen Sensorgehäuses 1B kann beispielsweise zwei als ASIC-Bauteile

(ASIC: Anwendungsspezifische integrierte Schaltung) ausgeführte elektronische Komponenten aufnehmen.