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Title:
SUPPORT FOR AN ELECTRONIC COMPONENT AND A METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/098226
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a support, particularly for a sensor assembly (1), which is provided with a sensor element (3, 7) and with evaluating electronics (3) for processing the electric signal that can be tapped off on the sensor element (3) and is provided with an electrically contactable holding element (2) for the sensor element (3, 7) and for the evaluating electronics (3). The holding element consists of a conductor rail (2) having connecting elements (5, 6) that can be lost, on which the sensor element (3, 7) and the evaluating electronics (3) can be attached, and the conductor rail (2), together with the sensor element (3, 7) and the evaluating electronics (3), can be encapsulated with a plastic by injection molding in order to form a housing (8, 12).

Inventors:
RUPPERT JOERG (DE)
MUELLER JOCHEN (DE)
KALLENBACH ANDREAS (DE)
STEINBRINK RONALD (DE)
FARR PETER (DE)
BOERNER JOERG (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/000925
Publication Date:
November 27, 2003
Filing Date:
March 20, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
RUPPERT JOERG (DE)
MUELLER JOCHEN (DE)
KALLENBACH ANDREAS (DE)
STEINBRINK RONALD (DE)
FARR PETER (DE)
BOERNER JOERG (DE)
International Classes:
B29C45/14; B29C45/16; G01D11/24; G01P1/02; (IPC1-7): G01P1/02; B29C45/14; G01D11/24; H05K5/06
Domestic Patent References:
WO1998053496A11998-11-26
Foreign References:
FR2748105A11997-10-31
DE19640255A11998-04-02
DE19838266A12000-02-24
US6155114A2000-12-05
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Claims:
Patentansprüche
1. 1) Halterung für ein elektrisches Bauteil, mit einer Auswerteelektronik (3) zur Verarbeitung von e lektrischen Signalen und mit einem elektrisch kontak tierbaren Halteelement (2) für die Auswerteelektronik (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement aus einer Stromschiene (2) besteht, auf der die Auswerteelektronik (3) anbringbar ist und dass die Stromschiene (2) mit der Auswerteelektronik (3) mit einem Kunststoff zur Bildung eines Gehäuses (8,12) umpsritzbar ist.
2. Halterung für eine Sensoranordnung (1), mit einem Sensorelement (3,7) und einer Auswerteelektronik (3) zur Verarbeitung des am Sensorelement (3) abnehm baren elektrischen Signals und mit einem elektrisch kontaktierbaren Halteelement (2) für das Sensorelement (3,7) und die Auswerteelektronik (3), dadurch gekenn zeichnet, dass das Halteelement aus einer Stromschiene (2) mit ver lierbaren Verbindungsstegen (5,6) besteht, auf der das Sensorelement (3,7) und die Auswerteelektronik (3) anbringbar ist und dass die Stromschiene (2) mit dem Sensorelement (3,7) und der Auswerteelektronik (3) mit einem Kunststoff zur Bildung eines Gehäuses (8,12) umpsritzbar ist.
3. Halterung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement ein Magnetsensor (3,7) ist, der ei nen Magneten (7) und eine magnetfeldempfindliche Sen sorschicht im Sensorelement (3) aufweist, wobei das hier gebildete Magnetfeld durch die zu sensierende Be wegung eines magnetfeldbeeinflussenden Bauteils verän dert wird.
4. Halterung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, dass nach einer Entfernung der verlierbaren Verbindungsste ge (5,6) nach der Umspritzung an so gebildeten Kontak ten (9,10) ein externer elektrischer Anschluss (11) der Sensoranordnung (1) herstellbar ist.
5. Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass an dem durch die Umspritzung gebildeten Gehäuse (8,12) Befestigungslaschen (13) an unterschiedlichen Stellen des Gehäuses (8,12) anbringbar sind.
6. Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung (1) mit einer Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Arbeitsgang das Sensorelement (3, 7) und die Auswerteelektronik (3) an der Stromschiene (2) mit den verlierbaren Verbindungsstegen (5,6) elekt risch und mechanisch befestigt wird, in einem zweiten Arbeitsgang die Stromschiene (2) mit den an ihr gehaltenen Elementen (3,7) in ein Spritz werkzeug eingelegt und mit Kunststoff umspritzt wer den, in einem dritten Arbeitsgang die verlierbaren Verbin dungsstege (5,6) entfernt werden, in einem vierten Arbeitsgang an den nach dem Entfernen der Verbindungsstege (5,6) hier verbleibenden aus dem Gehäuse herausragenden Enden (9,10) elektrische Ver bindungen (11) angebracht werden und in einem fünften Arbeitsgang die endgültige Geometrie des Gehäuses (8,12) mit mindestens einer Befestigungs lasche (13) durch eine Endumspritzung hergestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Sensorelements und der Auswerte elektronik (3) an der Stromschiene (2) durch Schwei ßen, Löten, Crimpen, oder Kleben hergestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich net, dass die Verbindung der verbleibenden aus dem Gehäuse (8,12) herausragenden Enden (9,10) mit den externen elektrischen Verbindungsleitungen (11) durch Schwei ßen, Löten, Crimpen, oder Kleben hergestellt wird.
Description:
Halterung für ein elektrisches Bauteil und ein Verfahren zu dessen Herstellung Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Halterung für ein elektri- sches Bauteil, insbesondere eine Magnetsensoranordnung zur Bewegungserfassung, nach dem Oberbegriff des Hauptan- spruchs.

Solche Bauteile bzw. Sensoren werden in unterschiedlichen Ausführungsformen beispielsweise in Fahrzeugen bereits angewandt. Je nach Anwendungsfall als Drehzahlfühler an den Rädern für ein Antiblockierbremssystem (ABS), als Drehzahl-und Phasengeber für die Motorsteuerung oder als Lenkwinkelsensoren für sog. Fahrdynamikregelsysteme und für elektrische Lenkhilfen.

Es ist beispielsweise aus der DE 44 41 504 AI eine Anord- nung zur berührungslosen Drehwinkelerfassung bekannt, bei der eine drehbare Welle an ihrem Ende einen Dauermagneten als mitdrehendes Teil trägt. Die magnetischen Feldlinien des Magneten verlaufen hierbei durch ein Gehäuseteil, das eine ortsfeste Sensoranordnung, bestehend aus zwei gegen- einander um 90° versetzten Hallsensoren, trägt. Die Rich- tungskomponenten der Feldlinien verursachen bei der be- kannten Anordnung spezifische Ausgangssignale der beiden Hallsensoren, wodurch sowohl die absolute Drehlage als auch eine Änderung der Drehlage um eine beliebige Winkel- änderung mit einer elektronischen Schaltung ausgewertet werden kann.

Diese Sensoranordnungen sind üblicherweise auch als in- tegrierter Elektronikschaltkreis (IC) mit integrierten Sensorelementen aufgebaut, welche auf ein wechselndes Magnetfeld reagieren und diese Magnetfeldänderungen dann direkt in ein elektrisches Signal umwandeln. Wird diese Magnetfeldänderung durch ein relativ zum Sensorelement bewegtes Impulsrad oder Linearelement erzeugt, so kann der Sensor daraus ein elektrisches Signal zur Ermittlung des relativ zum Sensor zurückgelegten Weg, Geschwindig- keit, Beschleunigung, Beschleunigungsgradienten und/oder Drehwinkel erzeugen.

Der zuvor genannte IC-Schaltkreis wird normalerweise in ein Halteelement eingelegt und dann durch Kleben, Warm- verstemmen oder Verrasten fixiert und mit einem elektri- schen Anschlusskabel oder Steckerstiften zur Herstellung einer elektrischen Steckverbindung durch Löten, Schwei- ßen, Crimpen oder Kleben verbunden. Anschließend kann diese Baugruppe durch eine Umspritzung umschlossen werden um sie vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit zu schützen.

Gleichzeitig stellt diese Umspritzung auch die äußere Form der Sensoranordnung dar, welche in der Regel an den Anbauort und z. B. an ein Impulsrad angepasst ist.

Hierbei muss gegebenenfalls auch die Geometrie des Halte- elements an die äußere Gesamtgeometrie der Sensoranord- nung angepasst werden. Dies bedingt bei vielen unter- schiedlichen aber oft ähnlichen Applikationen, wie sie vom Anwender in der Regel gefordert werden, eine hohe Vielzahl von Halter-und Umspritzungsvarianten, was wie- derum einen hohen Werkzeugaufwand erfordert.

Vorteile der Erfindung Bei einer Weiterbildung einer Halterung der eingangs ge- nannten Art, z. B. mit einem Sensorelement und einer Aus- werteelektronik zur Verarbeitung des am Sensorelement ab- nehmbaren elektrischen Signals und mit einem elektrisch kontaktierbaren Halteelement für das Sensorelement und die Auswerteelektronik, ist erfindungsgemäß in vorteil- hafter Weise die Halterung aus einer Stromschiene, insbe- sondere mit verlierbaren Verbindungsstegen, gebildet. Auf dieser Halterung ist auf einfache Weise das Sensorelement und die Auswerteelektronik anbringbar und dann ist die Stromschiene mit dem Sensorelement und der Auswerteelekt- ronik mit einem Kunststoff zur Bildung eines Gehäuses umpsritzbar.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Sensor- element ein Magnetsensor, der einen Magneten und eine magnetfeldempfindliche Sensorschicht aufweist, wobei das hier gebildete Magnetfeld durch die zu sensierende Bewe- gung eines magnetfeldbeeinflussenden Bauteils verändert wird. Die Erfindung kann somit auf einfache Weise z. B. in. allen Drehzahl-und Winkelsensoren, in denen heute ein IC-Sensorelement wie ein Hallelement oder AMR-bzw. GMR- Magnetsensor verwendet wird, eingesetzt werden.

Gemäß der Erfindung kann nach einer Entfernung der ver- lierbaren Verbindungsstege nach der Umspritzung an den so gebildeten Kontakten ein externer elektrischer Anschluss der Sensoranordnung angeschlossen werden. Weiterhin kön- nen an dem durch die Umspritzung gebildeten Gehäuse auf einfache Weise Befestigungslaschen an unterschiedlichen Stellen des Gehäuses angebracht werden.

Mit der Erfindung ist in vorteilhafter Weise erreicht, dass die Zahl der Herstellungswerkzeuge und damit die Kosten eines eingangs erwähnten Sensors leicht zu senken sind. Insbesondere ist auch die Prozessfähigkeit bezüg- lich der Fixierung der integrierten IC-Elektronikschal- tung verbessert.

Im wesentlichen bestehen die Vorteile auch darin, dass nicht mehr wie bisher der IC-Schaltkreis und falls erfor- derlich auch ein Magnet durch Kleben, Warmverstemmen, o- der Verrasten in einem Gehäuse fixiert werden muss, son- dern über die Stromschiene als Halteelement werden diese Bauteile einfach eingespritzt. Dazu wird der IC-Anschluss vorher mit der Stromschiene verbunden, welche dann aus der Umspritzung des Halterelementes herausragt und dort die Kontaktierung einer Verbindungsleitung ermöglicht.

Vorteilhaft ist bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung die gegenüber den bisherigen Anordnungen stabilere und präzisere Fixierung des ICs im Halteelement, was eine durch das Endumspritzen hervorgerufene ungewollte Lage- veränderung des ICs im Halteelement verhindert. Weiterhin können mit Varianten der zuvor genannten Stromschiene die unterschiedlichsten Applikationen und damit Endumsprit- zungsgeometrien erzeugt werden. Dies bedeutet eine erheb- liche Reduktion der Zahl der Halteelementvarianten und damit der Werkzeugkosten.

Mit einem vorteilhaften Verfahren zur Herstellung einer der zuvor erwähnten Sensoranordnungen kann in einem ers- ten Arbeitsgang das Sensorelement und die Auswerteelekt- ronik an der Stromschiene mit den verlierbaren Verbin- dungsstegen elektrisch und mechanisch befestigt werden.

In einem zweiten Arbeitsgang wird die Stromschiene mit den an ihr gehaltenen Elementen in ein Spritzwerkzeug eingelegt und mit Kunststoff umspritzt und in einem drit- ten Arbeitsgang werden die verlierbaren Verbindungsstege entfernt.

In einem vierten Arbeitsgang werden an den nach dem Ent- fernen der Verbindungsstege hier verbleibenden aus dem Gehäuse herausragenden Enden elektrische Verbindungen an- gebracht und in einem fünften Arbeitsgang wird die end- gültige Geometrie des Gehäuses mit mindestens einer Be- festigungslasche durch eine Endumspritzung hergestellt.

Die Verbindung des Sensorelements und der Auswerteelekt- ronik an der Stromschiene und/oder die Verbindung der verbleibenden aus dem Gehäuse herausragenden Enden mit den externen elektrischen Verbindungsleitungen kann auf einfache Weise durch Schweißen, Löten, Crimpen, oder Kle- ben hergestellt werden.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine Ansicht einer Stromschiene als Halte- rung für eine Sensoranordnung mit einer Auswerte- elektronik, Figur 2 eine mit Kunststoff umspritzte Halterung nach der Figur 1 mit einem Magneten für die Sensor- anordnung, Figur 3 die Halterung nach einem weiteren Arbeits- gang, bei dem Verbindungsstege an der Stromschiene nach der Figur 1 entfernt worden sind, Figur 4 die Halterung mit angeschlossenen externen Verbindungsleitungen und Figur 5 die Halterung nach einer Endumspritzung mit Kunststoff und der Anbringung von einer möglichen Variante einer Befestigungslasche.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Figur 1 ist eine Prinzipansicht einer Halterung 1 für eine Sensoranordnung gezeigt, die eine Stromschiene 2 aufweist. Es ist eine integrierte Auswerteelektronik- schaltung (IC-Schaltkreis oder-Baustein) 3 mit einer entsprechenden Sensorschicht vorgesehen, die über An- schlussstellen 4 durch Schweißen, Löten, Crimpen oder Kleben mit der Stromschiene 2 elektrisch und mechanisch verbunden ist. Zum Zusammenhalt der Stromschiene 2 sind in den weiteren Arbeitsgängen zunächst verlierbare Ver- bindungsstege 5 und 6 vorhanden.

Aus Figur 2 ist zu entnehmen, dass diese IC- Stromschienenbaugruppe 2,3, 4 zusammen mit einem eventu- ell erforderlichen Permanentmagneten 7 in ein hier nicht gezeigtes Spritzwerkzeug eingelegt und zur Bildung eines Gehäuses 8 umspritzt wird.

Nach dem Umspritzen werden die überstehenden Verbindungs- stege 5 und 6 der Stromschiene 2 abgetrennt um z. B. die beiden bisher durch den Verbindungssteg 6 verbundenen Sensorausgänge der Sensoranordnung 1 voneinander elekt- risch zu trennen. In Figur 3 sind die diesbezüglichen Ab- bruchkanten 5a und 6a der Verbinduhgsstege 5 und 6 ange- deutet, so dass sich weiterhin am Ort des früheren Ver- bindungssteges 5 elektrisch kontaktierbare Anschlussstif- te 9 und 10 für einen externen Anschluss herausbilden.

Im nächsten Arbeitsgang wird dann an den aus der Umsprit- zung herausragenden Anschlussstiften 9 und 10 eine elekt- rische Leitung oder auch Steckerkontakte durch Schweißen, Löten, Crimpen, oder Kleben angeschlossen, wie es aus Fi- gur 4 mit der Verbindungsleitung 11 gezeigt ist.

In einem abschließenden Arbeitsgang, dem sogenannten End- umspritzen nach Figur 5 wird die entgültige Außengeomet- rie 12 der Sensoranordnung 1, die hier einen Drehzahlfüh- ler für ein Kraftfahrzeug darstellt, erzeugt und gleich- zeitig werden die inneren elektronischen Bauteile 3 und 7 vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit geschützt.

Es sind nunmehr auch Befestigungslaschen 13 mit unter- schiedlichen Anschlussbuchsen 14 in unterschiedlichen La- gen mit der Endumspritzung 12 positionierbar. Somit ist eine Verwendung der ein und derselben Halterungsbaugruppe für eine Sensoranordnung 1 in Verbindung mit unterschied- lichen Endumspritzungen und damit unterschiedlichen Ap- plikationen möglich.