DE102006030081A1 - Electrical module unit for sensor, e.g. inertia sensor, has two spraying bodies formed, so that each body surrounds number of conduction cables, and pressing grids freely running between spraying bodies and embedded in spraying bodies - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Sensor sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Sensors.The The invention relates to a sensor and a method for the production a sensor.
Ein Sensor umfasst als eigentliches Sensorelement eine Sensor-Schaltung zur Ermittlung eines Sensor-Wertes. Je nach Einsatzzweck muss in einem Sensor die Sensor-Schaltung geeignet positioniert und elektrisch angeschlossen werden.One Sensor comprises a sensor circuit as the actual sensor element for determining a sensor value. Depending on the application must be in a sensor, the sensor circuit suitably positioned and electrically be connected.
Beim Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sensor-Schaltung Teil einer elektrischen Moduleinheit mit einem mindestens abschnittsweise flachen Leitungsgitter mit einer Anzahl von Leitungssträngen und mindestens einem Flächenbereich, auf dem eine integrierte Sensor-Schaltung als Rohchip aufgebracht und elektrisch mit den Leitungssträngen verbunden ist.At the Sensor according to the present Invention, the sensor circuit is part of an electrical module unit with an at least partially flat conductor grid with a number of wire strands and at least one surface area, on which an integrated sensor circuit is applied as Rohchip and is electrically connected to the cable strands.
Die DE-A-198 04 170 zeigt eine elektrische Moduleinheit und ein entsprechendes Herstellungsverfahren. Die Herstellung erfolgt durch Bildung vom Leadframes einstückig als dünnwandiges Blechstanzteil und der Leadframe wird dann auf einen flachen Kunststoffträger aufgeklebt. Anschließend wird der Leadframe mit Bauelementen bestückt, wobei Kondensatoren, Widerstände, Elektrolytkondensatoren und ein ASIC aufgelötet werden.The DE-A-198 04 170 shows an electrical modular unit and a corresponding one Production method. The production takes place by formation of the leadframes one piece as thin-walled Sheet metal stamping and the leadframe is then glued to a flat plastic carrier. Subsequently The leadframe is equipped with components, with capacitors, resistors, electrolytic capacitors and an ASIC soldered on become.
Die Moduleinheit kann als Gurtschloßsensor oder Trägheitssensor ausgebildet sein. Ein Sensor wird hergestellt, indem die Moduleinheit in einem Gehäuse angebracht wird. Das Gehäuse kann umspritzt oder mit Kunststoffmasse aufgefüllt werden.The Module unit can be used as a buckle sensor or inertial sensor be educated. A sensor is made by the module unit in a housing is attached. The housing can be overmoulded or filled with plastic compound.
Weiter ist die Bildung elektrischer Moduleinheiten mit Hilfe von Leiterplatten bekannt, auf denen Leitungsstränge verlaufen und diskrete elektrische Bauelemente sowie integrierte Schaltungen hiermit elektrisch und mechanisch verbunden sind.Further is the formation of electrical module units by means of printed circuit boards known, on which strands of wire run and discrete electrical components as well as integrated Circuits hereby are electrically and mechanically connected.
Für Sensoren, insbesondere Magnet-Sensoren, ist für viele Einsatzbereiche – insbesondere im Kfz-Bereich – eine hohe mechanische Festigkeit erforderlich. Zudem müssen die Sensorelemente häufig sehr genau positioniert werden. Daher sind exakte Positionierung und genaue Abmessungen erforderlich.For sensors, In particular magnetic sensors, is for many uses - in particular in the motor vehicle sector - one high mechanical strength required. In addition, the Sensor elements frequently be positioned very accurately. Therefore, exact positioning and exact dimensions required.
Diese Anforderungen können insbesondere durch Leiterplatten nicht ohne weiteres mit der erforderlichen Genauigkeit erfüllt werden. Zudem sind die so hergestellten Moduleinheiten und Sensoren häufig relativ teuer oder es ist eine aufwendige weitere elektrische Beschaltung notwendig.These Requirements can in particular by printed circuit boards not readily with the required Accuracy met become. In addition, the module units and sensors produced in this way are often relatively expensive or it is a complicated additional electrical wiring necessary.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Sensor anzugeben, der kostengünstig herstellbar ist und bei dem das eigentliche Sensorelement genau positioniert ist.It It is an object of the invention to provide a sensor that can be produced inexpensively is and where the actual sensor element accurately positioned is.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Sensor nach Anspruch 1 und das Herstellungsverfahren nach Anspruch 24. Abhängige Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.These Task is solved by a sensor according to claim 1 and the manufacturing method according to Claim 24. Dependent claims refer to advantageous developments of the invention.
Bei dem erfindungsgemäßen Sensor ist eine elektrische Moduleinheit mit einem – mindestens in Abschnitten – flachen Leitungsgitter aus einem leitfähigen Material, bspw. als dünnes Blech-Stanzteil vorgesehen. Die Form des Leitungsgitters kann im Prinzip beliebig sein. Die Leitungsstränge dienen als elektrische Verbindungen zwischen den Elementen der durch das Modul realisierten Schaltung. Zusätzlich dienen die Leitungsstränge auch zum mechanischen Zusammenhalt des Moduls.at the sensor according to the invention is an electrical modular unit with a - at least in sections - flat Conduction grid made of a conductive Material, for example, as a thin Sheet metal punched part provided. The shape of the grid can be in Principle be arbitrary. The cable strands serve as electrical Connections between the elements realized by the module Circuit. additionally serve the cable strands also for mechanical cohesion of the module.
Hierbei wird explizit auf jegliche Form eines Isolator-Trägermaterials verzichtet. Die Leitungsstränge des Leitungsgitters verlaufen – vor der Montage am Sensor – frei.in this connection Explicitly refers to any form of insulator substrate waived. The cable strands of the line grid - before the mounting on the sensor - free.
Neben einer Anzahl von Leitungssträngen ist mindestens ein Flächenbereich vorgesehen, auf dem ein Rohchip (Die) einer integrierten Sensor-Schaltung aufgebracht ist. D. h., es wird nicht eine in ein eigenes, separates Gehäuse mit Anschlußbeinchen verpackte integrierte Schaltung, sondern lediglich der funktionale Teil hiervon, nämlich der – bspw. aus Silizium bestehende – Rohchip aufgebracht und befestigt, bspw. verklebt. Dieser wird elektrisch mit den Leitungssträngen verbunden, bspw. über Bond-Drähte oder über andere bekannte Verbindungstechniken. Die Sensor-Schaltung misst eine physikalische Größe, bspw. im Fall eines bevorzugten Hall-ASIC ein Magnetfeld, und gibt diese als elektrischen Sensor-Wert aus.Next a number of wire strands is at least one surface area provided on which a Rohchip (Die) of an integrated sensor circuit is applied. That is, it does not become one in one's own, separate one casing packed with connecting legs integrated circuit, but only the functional part thereof, namely the - for example made of silicon - raw chip applied and fixed, for example glued. This one gets electric with the cable strands connected, for example. About Bond wires or over others known joining techniques. The sensor circuit measures a physical Size, eg. in the case of a preferred Hall ASIC, a magnetic field, and outputs this as the electrical sensor value.
An den Leitungssträngen sind diskrete elektrische Bauelemente angebracht, bspw. Widerstände, (Elektrolyt-)Kondensatoren, Spulen, Transistoren, Dioden etc.. Gemeinsam mit der integrierten Schaltung bilden sie die elektrische Schaltung des Moduls. Eine ggf. notwendige Beschaltung der integrierten Schaltung kann durch das Bauelement oder die Bauelemente bereits in das Modul integriert sein, so daß zusätzliche Beschaltung reduziert wird oder entfällt.At the cable strands Discrete electrical components are attached, for example, resistors, (electrolytic) capacitors, Coils, transistors, diodes etc. Together with the integrated circuit form the electrical circuit of the module. Any necessary Circuitry of the integrated circuit may be through the device or the components are already integrated in the module, so that additional Wiring is reduced or eliminated.
Eine derartige elektrische Moduleinheit weist erhebliche Vorteile bei der Herstellung auf. Sie ist zwar im Rohzustand, d.h. vor dem Einbau in den Sensor recht empfindlich, dafür aber auch in großen Stückzahlen sehr kostengünstig zu fertigen. Für den Einsatz in einem Sensor kann sie leicht in gewünschter Weise geformt werden, nämlich durch entsprechende Biegung des Leitungsgitters. Durch die Verwendung eines Rohchips werden ein besonders einfacher Aufbau, niedrige Kosten und geringe Baugröße erreicht.Such an electrical modular unit has significant advantages in the production. Although it is in the raw state, ie quite sensitive before installation in the sensor, but also very cost-effective to produce in large quantities. For the Insert in a sensor, it can be easily formed in the desired manner, namely by appropriate bending of the line grid. By using a Rohchips a particularly simple structure, low cost and small size can be achieved.
Die Herstellung einer Moduleinheit erfolgt bevorzugt mit der Leadframe-Technik. Hierbei werden aus einem Streifenelement aus leitfähigem Material (bevorzugt durch Stanzen) eine Anzahl von Leitungsgittern gebildet. Auf Flächenbereiche dieser Leitungsgitter wird ein Rohchip einer integrierten Schaltung aufgebracht und elektrisch kontaktiert, bspw. durch Bonden. Diskrete Bauelemente werden bspw. mit Leitkleber aufgeklebt. Durch Freistanzen werden weitere Teile des Streifenelements entfernt, so daß nur die zur Bildung der elektrischen Schaltung benötigten Leitungsstränge verbleiben und die Moduleinheit vom Streifenelement frei wird.The Production of a modular unit is preferably carried out using the leadframe technique. Here are from a strip element of conductive material (preferably by punching) formed a number of conductor grids. On surface areas This wiring grid is a Rohchip an integrated circuit applied and electrically contacted, for example by bonding. discrete Components are glued example. With conductive adhesive. Being free dancing removed further parts of the strip element, so that only the cable strands needed to form the electrical circuit remain and the module unit is released from the strip element.
Eine solche elektrische Moduleinheit wird erfindungsgemäß mit einem Grundelement zu einem Sensor verbunden. Bei dem Grundelement kann es sich bspw. um ein Gehäuse- und/oder Trägerelement handeln. Es kann als Träger für die elektrische Moduleinheit dienen und/oder diese nach Art eines Gehäuses ganz oder teilweise abdecken. Das Grundelement kann einteilig, zweiteilig oder mehrteilig sein. Es kann eine Montagevorrichtung (bspw. Anschraubhülse) zur Montage des Sensors an seinem Einsatzort aufweisen.A Such electrical module unit according to the invention with a Basic element connected to a sensor. At the primitive can it may, for example, be a housing and / or carrier element. It can act as a carrier for the serve electrical module unit and / or this in the manner of a housing completely or partially cover. The basic element can be one-piece, two-piece or be multi-part. It can be a mounting device (eg Anschraubhülse) for Assemble the sensor at its place of use.
Erfindungsgemäß besteht das Grundelement mindestens teilweise aus Kunststoff. Die Befestigung der Moduleinheit am Grundelement erfolgt in der Weise, daß die Moduleinheit mit der daran vorgesehenen integrierten Sensor-Schaltung am Grundele ment in das Kunststoffmaterial eingebettet wird. Dies erfolgt bevorzugt im Spritzguss-Verfahren. So kann das Grundelement ganz oder zum Teil im Spritzguß erstellt werden, wobei die Moduleinheit eingebettet wird. Bevorzugt wird das Grundelement bereitgestellt, dann die Moduleinheit am Grundelement positioniert und dort bevorzugt vollständig umspritzt. So werden die Bestandteile der Moduleinheit, d.h. Rohchip, diskretes Bauelement und Leitungsstränge, in der Lage zueinander sowie in ihrer Lage am Grundelement fixiert. Durch die Einbettung in das Kunststoffmaterial sind sie vor äußeren Einwirkungen geschützt. Für das Umspritzen der Moduleinheit wird ein Duroplast bevorzugt.According to the invention the basic element at least partially made of plastic. The attachment the modular unit on the base element takes place in such a way that the module unit with the provided thereon integrated sensor circuit on Grundele element embedded in the plastic material. This is preferably done in the injection molding process. Thus, the basic element can be created entirely or partially by injection molding with the module unit embedded. It is preferred provided the primitive, then the module unit on the primitive positioned and preferably completely encapsulated there. So will the Components of the module unit, i. Raw chip, discrete component and strands of wire, fixed in position to each other and in their position on the base element. By embedding in the plastic material they are protected from external influences. For the overmolding The module unit is a thermoset preferred.
Ein derartiger Sensor mit Grundelement und daran eingespritzter Moduleinheit lässt sich besonders kostengünstig fertigen. Durch den Verzicht auf jeglichen Isolator-Träger (wie bspw. eine Leiterplatte) sind die Anzahl der Bearbeitungsschritte auf ein Minimum reduziert. Trotzdem entsteht – nach der Einbettung des Moduls – so ein mechanisch sehr widerstandsfähiger, exakt arbeitender Sensor.One Such sensor with basic element and module unit injected thereon let yourself especially inexpensive finished. By dispensing with any insulator carrier (such as For example, a printed circuit board) are the number of processing steps reduced to a minimum. Nevertheless arises - after the embedding of the module - such a mechanically very resistant, exact working sensor.
Die diskreten Bauelemente können bedrahtete Bauelemente oder SMD-Bauelemente sein. Letztere werden bevorzugt mit den Leitungssträngen über einen Leitkleber verklebt. Zer Aufnahme und besseren Halterung der diskreten Bauelemente können Teile des Leitungsgitters aus der Ebene des Streifenelements herausgebogen werden, so daß sie Vorsprünge – Haltelaschen – für die diskreten Bauelmente bilden.The discrete components can be wired components or SMD components. The latter will preferably with the strands of wire over one Glued conductive adhesive. Zer recording and better retention of the discreet Components can Parts of the line grid bent out of the plane of the strip element be so that they projections - retaining tabs - for the discrete Form components.
Die Kontaktierung der integrierten Schaltung mit dem Leitungsgitter erfolgt bevorzugt durch Bonden. Beim Einspritzen der Moduleinheit am Sensor werden auch die Bond-Drähte in das Kunststoffmaterial des Grundelements eingebettet. Am Leitungsgitter der Moduleinheit können mehrere Flächenbereiche zum Aufbringen von mehreren integrierten Schaltungen vorgesehen sein.The Contacting of the integrated circuit with the line grid is preferably done by bonding. When injecting the module unit on the sensor also the bond wires in the Embedded plastic material of the base element. At the wire mesh the module unit can several surface areas for applying a plurality of integrated circuits be.
Das Grundelement weist bevorzugt einen Steckeranschluß auf. Die am Grundelement angeordnete Moduleinheit ist dann elektrisch mit dem Steckeranschluß verbunden.The Basic element preferably has a plug connection. The arranged on the base module unit is then electrically with connected to the plug connection.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind flache Leiterelemente mindestens teilweise am Grundelement eingebettet und verbinden die Moduleinheit mit dem Steckeranschluß.According to one Development of the invention are flat conductor elements at least partially embedded at the base element and connect the module unit with the plug connection.
Durch die in Kunststoff eingebetteten, bevorzugt eingespritzten flachen Leiterelemente wird auf besonders einfache Weise eine Verbindung vom Steckeranschluß zur Moduleinheit geschaffen. Diese kann den geometrischen Verhältnissen Rechnung tragen, wobei die Leiterelemente ein- oder mehrfach abgewinkelt sind. Ein derartiger Sensor ist in der Herstellung besonders vorteilhaft, weil das Grundelement mit den Leiterelementen kostengünstig und exakt im Spritzgussverfahren gefertigt und dann mit der Moduleinheit verbunden werden kann.By the embedded in plastic, preferably injected flat Conductor elements is a connection in a particularly simple manner from the plug connection to Module unit created. This can be the geometric conditions Bear in mind, wherein the conductor elements one or more angled are. Such a sensor is particularly advantageous in the production, because the basic element with the conductor elements cost and manufactured exactly by injection molding and then with the module unit can be connected.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens eines der flachen Halterelemente mit mindestens einem der Leitungsstränge des Leitungsgitters verschweißt. Bevorzugt sind sämtliche Leiterelemente mit entsprechenden Leitungssträngen verschweißt, so daß das Leitungsgitter einerseits sicher elektrisch kontaktiert ist und andererseits durch die fest eingebetteten Leiterelemente auch mechanisch sicher verbunden ist.According to one Development of the invention is at least one of the flat holder elements welded to at least one of the cable strands of the line grid. Prefers are all Conductor elements welded to corresponding cable strands, so that the line grid on the one hand safely contacted electrically and on the other hand by the firmly embedded conductor elements also mechanically securely connected is.
Bezüglich des Materials für das Leitungsgitter hat sich gezeigt, daß verfügbare Materialien aus Kupfer mit einem Sn-haltigem Anlaufschutz auf der Oberfläche insbesondere beim Verschweißen problematisch sein können. Deshalb wird bevorzugt, daß das Leitungsgitter aus Kupfer oder einer Kupfer-Legierung (bevorzugt mit mehr als 50 % Kupfer) besteht und einen Sn-freien Anlaufschutz aufweist. Der Anlaufschutz umfasst bevorzugt eine oder mehrere Schichten aus Palladium, Gold und/oder Silber. Hierbei ist die untere Schicht bevorzugt aus Palladium einer Schichtdicke von 0,2 μm–5 μm, bevorzugt 0,5 μm–2 μm. Die äußerste Schicht ist bevorzugt dünner, bspw. als Goldschicht einer Schichtdicke von 10 nm–1 μm, bevorzugt 50 nm–0,5 μm. Zwischen dem Kupfer-Material und dem Anlaufschutz kann eine Sperrschicht aus Nickel (Schichtdicke 0,5–5 μm, bevorzugt 1,5–3 μm) vorgesehen sein.With regard to the material for the conductor grid, it has been found that available materials made of copper with an Sn-containing tarnish protection on the surface, in particular during welding, can be problematic. Therefore, it is preferred that the conductor grid be made of copper or a copper alloy (preferably with more than 50% copper). exists and has a Sn-free tarnish protection. The tarnish protection preferably comprises one or more layers of palladium, gold and / or silver. In this case, the lower layer is preferably made of palladium with a layer thickness of 0.2 μm-5 μm, preferably 0.5 μm-2 μm. The outermost layer is preferably thinner, for example as a gold layer with a layer thickness of 10 nm-1 μm, preferably 50 nm-0.5 μm. Between the copper material and the tarnish protection, a barrier layer of nickel (layer thickness 0.5-5 microns, preferably 1.5-3 microns) may be provided.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung unterscheiden sich die im Grundelement eingebetteten flachen Leiterelemente vom Leitungsgitter der Moduleinheit dadurch, daß sie erheblich dicker sind, bevorzugt mindestens doppelt so dick wie die Leitungsstränge des Leitungsgitters. Die flachen Leiterelemente weisen bevorzugt eine Dicke von 0,3–1,2 mm auf besonders bevorzugt 0,5–1 mm. Sie können bspw. aus Messing oder Bronze (bzw. einer Legierung mit überwiegendem, d.h. mehr als 70 % Anteil daran) bestehen. In diesem Fall sind sie besonders gut mit dem Leitungsgitter aus Kupfer mit Sn-freiem Anlaufschutz zu verschweißen. Die Leiterelemente können im Stecker als Kontakte hervorstehen, so daß sie gleichzeitig Kontakte und Leitungen bilden.According to one Development of the invention differ in the basic element Embedded flat conductor elements from the grid of the module unit in that they are considerably thicker, preferably at least twice as thick as the strands of wire of the conductor grid. The flat conductor elements are preferred a thickness of 0.3-1.2 mm more preferably 0.5-1 mm. You can, for example, made of brass or bronze (or an alloy with predominant, i.e. more than 70% share). In this case they are particularly good with the copper conductor grid with Sn-free tarnish protection to weld. The conductor elements can protrude in the plug as contacts, so that they simultaneously contacts and form lines.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist das Leitungsgitter der Moduleinheit mindestens ein Loch auf und mindestens ein Zapfen des Grundelements greift in das Loch ein. Hierdurch wird eine besonders einfache Positionierung und mechanische Halterung des Moduls ermöglicht. Das Loch kann im Leitungsgitter mit sehr hoher Präzision relativ zu den Bauelementen, insbesondere der integrierten Sensor-Schaltung eingebracht werden. Seine relative Positionierung, insbesondere damit zum eigentlichen Sensorelement, ist sehr exakt. An einem entsprechendem Zapfen des Grundelements kann es leicht positioniert werden und sich selbst zentrieren. Eine solche Halterung kann insbesondere in Verbindung mit weiteren Befestigungen eine einfache und exakte Anbringung des Moduls am Grundelement ermöglichen. Insbesondere kann hier bei der Montage eine anfängliche Positionierung und vorläufige Halterung vor der Anbringung weiterer Befestigungen (Verschweißen, Anspritzen, etc.) erzielt werden.According to one Development of the invention, the line grid of the module unit at least one hole on and at least one pin of the base element grabs the hole. This is a particularly simple positioning and mechanical support of the module allows. The hole can be in the wire mesh with very high precision relative to the components, in particular the integrated sensor circuit be introduced. Its relative positioning, in particular thus to the actual sensor element, is very accurate. At a corresponding Tenon of the primitive it can be easily positioned and center yourself. Such a holder can in particular in conjunction with other fasteners a simple and accurate attachment allow the module to the primitive. In particular, here at the mounting an initial positioning and provisional Bracket before attaching other fasteners (welding, injection molding, etc.).
Eine besonders gute Positionierung wird durch mehrere Löcher und entsprechende Zapfen erreicht. Die mechanische Fixierung kann vorteilhafterweise durch Haltelaschen verbessert werden, die nach innen in mindestens eines der Löcher vorstehen. Beim Eindringen eines Zapfens verformen sich die Haltelaschen, so daß eine Einklemmung und Sperrwirkung eintritt. Dies kann besonders gut als vorläufige Fixierung vor dem anschließenden Umspritzen dienen.A especially good positioning is through several holes and reached corresponding pin. The mechanical fixation can advantageously be improved by retaining tabs that in at least one of the holes protrude. When a pin penetrates, the retaining tabs deform, so that one Pinching and blocking effect occurs. This can be especially good as a temporary fixation before the subsequent Serve overmold.
Häufig muß das eigentliche Sensor-Element an exponierter Stelle plaziert werden. Damit dies leicht gewährleistet werden kann, ist es bevorzugt, daß das Grundelement einen länglichen Trägerkörper aufweist, an dessen Ende die integrierte Sensor-Schaltung angeordnet wird. Das Leitungsgitter ist hierbei so gebogen, daß wenigstens ein Teil der Leitungsstränge längs des Trägerkörpers verlaufen. Eine solche Anordnung ist besonders für Magnetfeldsensoren vorteilhaft, bei denen der integrierte Magnetsensor dann stirnseitig am Ende angeordnet ist.Often the actual must Sensor element placed in an exposed position. To make this easy guaranteed can be, it is preferred that the basic element is an elongated Carrier body has, at the end of the integrated sensor circuit is arranged. The line grid is in this case bent so that at least a portion of the line strands along the Carrier body run. A such arrangement is especially for Magnetic sensors advantageous in which the integrated magnetic sensor then arranged frontally at the end.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:following Be exemplary embodiments of Invention described in more detail with reference to drawings. In the drawings demonstrate:
Ein grundlegender Gedanke der vorliegenden Erfindung ist es, bei einfachen elektrischen Baueinheiten, insbesondere Sensor-Baueinheiten und Sensoren hiermit, die bisher übliche Verwendung von Leiterplatten zu verringern oder vollständig zu vermeiden. Stattdessen sollen die benötigten elektrischen Baueinheiten als Module mit möglichst vollständigen elektrischen Schaltungen auf Basis eines Leadframe sehr effizient und kostengünstig hergestellt werden. Diese lassen sich zur Herstellung von Sensoren leicht in die gewünschte geometrische Form bringen und am Sensor exakt und mechanisch zuverlässig anbringen sowie sicher elektrisch kontaktieren. Die Module werden unter Verzicht auf tragende oder verbindende Isolator-Strukturen wie Trägerplatten (Leiterplatten) oder angespritzte Isolator-Träger-Strukturen gefertigt.A basic idea of the present invention is, in simple electrical units, in particular sensor modules and Sensors hereby to reduce the previously common use of printed circuit boards or completely avoided. Instead, the required electrical components are to be produced very efficiently and inexpensively as modules with electrical circuits as complete as possible on the basis of a leadframe. These can easily be brought into the desired geometric shape for the production of sensors and attached to the sensor accurately and mechanically reliable and safely contact electrically. The modules are manufactured by dispensing with supporting or connecting insulator structures such as carrier plates (printed circuit boards) or injection-molded insulator-carrier structures.
Herstellung von elektrischen Moduleinheiten im Leadframe-Verfahrenmanufacturing of electrical module units in the leadframe method
Die
Herstellung der elektrischen Baueinheiten erfolgt in Form von Modulen,
die wie schematisch in
Ausgangspunkt
ist ein in
In
den Arbeitsstationen
Die
Anordnung der Baueinheiten
Die
Aus
dem Metallstreifen
From the metal strip
In
der zweiten Bearbeitungsstation
In
derselben Bearbeitungsstation erfolgt, wie in
In
der dritten Bearbeitungsstation werden diskrete Bauelemente bestückt, die
als Beschaltung der integrierten Schaltung
In
der vierten Bearbeitungsstation erfolgt ein Freistanzen und Vereinzeln
der Baueinheit
Das
Modul wird in einem letzten Bearbeitungsschritt gebogen (
Das
so hergestellte Modul
Bei
der integrierten Schaltang
Mögliche Abwandlungen des Herstellungsverfahrens für ModuleinheitenPossible modifications of the modular unit manufacturing process
Zu
dem beschriebenen und in
- – Verschiedene
Abfolge der Schritte/Zusammenfassung bzw. Aufteilung von Bearbeitungsschritten
Die
Reihenfolge der Schritte im oben dargestellten Verfahren kann je
nach Bedarf auch abgewandelt werden, und es können ggf. auch mehrere Schritte
zusammengefaßt
oder Bearbeitungsschritte in Teilschritte unterteilt werden. Es
sei darauf hingewiesen, daß es
zwar bevorzugt ist, wie beschrieben das Bestücken von diskreten Bauelementen
einerseits und dem Die
26 andererseits wegen der für die Handhabung des Die26 notwendigen Reinheitsbedingungen zu trennen. Alternativ kann die Bestückung auch parallel erfolgen. In diesem Fall verringert sich die Anzahl der notwendigen Bearbeitungsstationen entsprechend. - – Herstellung
von verschiedenen Schaltungen durch selektives Stanzen
In
5a ist ein alternatives Stanzgitter16 gezeigt, das ebenfalls mit dem oben beschriebenen Hall-ASIC bestückt ist. Dieser ASIC ist so ausgelegt, daß die Sensorausgangsdaten auf verschiedene Weise ausgegeben werden können, bspw. als Analogsignal (Spannungssignal), PWM-Signal oder anderes Signal. Hierfür sind am ASIC verschiede ne Signalausgänge34a ,34b ,34c ,34d vorgesehen, die alle im Betrieb gleichermaßen aktiv sind. Beim letzten Schritt des oben erläuterten Herstellungsverfahrens kann nun durch gezieltes Stanzen entschieden werden, welcher der Ausgänge34a –34d für das fertige Modul14 verwendet werden soll. In den5b ,5c sind beispielhaft alternative Ausführungen des Moduls14 gezeigt. Hierbei ist die Beschaltung in den alternativen Ausführungen nach5b ,5c unterschiedlich. Bei der Ausführungsform nach5b sind die Signalausgänge34a ,34b gegen Masse kurzgeschlossen. Dies kann sinnvoll sein, um eine Abstrahlung und entsprechende EMV-Problematik zu vermeiden. Signalausgang34c ist angeschlossen, während Signalausgang34d unbeschaltet bleibt. Demgegenüber ist in der Variante nach5c nur der Signalausgang34b beschaltet, während die übrigen Signalausgänge unbeschaltet bleiben. Auf diese Weise können durch Variation des oben erläuterten Herstellungsverfahrens nur im letzten Schritt unterschiedliche Typen des Moduls14 erzeugt werden. - – Verschiedene Schaltungen/Bauelemente Die in den Figuren gezeigte Schaltung dient hier nur als ein Beispiel einer elektrischen Schaltung. Mit dem Verfahren können die unterschiedlichsten Schaltungen hergestellt werden. Auch die dargestellte Beschaltung mit lediglich vier diskreten SMD-Kondensator-Bauelementen stellt nur ein Beispiel dar. Alternativ können verschiedene diskrete Bauelemente, beispielsweise Widerstände, Induktivitäten sowie Halbleiter-Bauelemente wie Transistoren, Dioden etc. verwendet werden, wie im jeweiligen Einsatzfall benötigt. Diese können als SMD-Bauelemente oder auch als bedrahtete Bauelemente vorliegen. Dabei sollte dem Fachmann klar sein, daß die jeweils erwähnten Herstellungsschritte, Bauelemente und sonstigen Merkmale der einzelnen Ausführungsformen jeweils hier nur beispielhaft kombiniert sind und auch andere Kombinationen hiervon ebenfalls möglich sind.
- - Different sequence of steps / summary or division of processing steps The order of the steps in the above-described method can also be modified as needed, and if necessary, several steps can be combined or processing steps are divided into sub-steps. It should be noted that although it is preferred, as described, the loading of discrete components on the one hand and the die
26 on the other hand because of the handling of the die26 necessary purity conditions to separate. Alternatively, the assembly can also be done in parallel. In this case, the number of necessary processing stations decreases accordingly. - - Production of various circuits by selective punching
5a is an alternative punched grid16 shown, which is also equipped with the Hall ASIC described above. This ASIC is designed so that the sensor output data can be output in various ways, for example, as an analog signal (voltage signal), PWM signal or other signal. For this purpose, different signal outputs are available at the ASIC34a .34b .34c .34d provided, all of which are equally active in operation. In the last step of the above-described manufacturing process can now be decided by targeted punching, which of the outputs34a -34d for the finished module14 should be used. In the5b .5c are exemplary alternative versions of the module14 shown. Here, the wiring in the alternative versions after5b .5c differently. In the embodiment according to5b are the signal outputs34a .34b shorted to ground. This can be useful to avoid radiation and corresponding EMC problems. signal output34c is connected while signal output34d remains unconnected. In contrast, in the variant5c only the signal output34b wired, while the remaining signal outputs remain unconnected. In this way, by varying the above-described manufacturing method only in the last step different types of the module14 be generated. - Various Circuits / Components The circuit shown in the figures is only an example of an electrical circuit here. With the method, a variety of circuits can be produced. Also, the circuit shown with only four discrete SMD capacitor components is only one example. Alternatively, various discrete components, such as resistors, inductors and semiconductor devices such as transistors, diodes, etc. can be used, as needed in the particular application. These can be present as SMD components or as leaded components. It should be clear to those skilled in the art that the respective mentioned manufacturing steps, components and other features of the individual embodiments are each only combined here by way of example and other combinations thereof are also possible.
Herstellung eines Sensorsmanufacturing a sensor
Nachfolgend
wird an Ausführungsbeispielen beschrieben,
wie die zuvor beschriebenen Module
Zunächst wird
ein Grundkörper
Um
den Vorspritzling
Ein
Sensor
Der
Aufnahmebereich
Bei
der Positionierung des Moduls
Die
Herstellung des Sensors
Für den Spritzkörper
Für das Verschweißen geeigneter Aufbau des StanzgittersSuitable for welding Structure of the punched grid
Wie
im obigen Ausführungsbeispiel
beschrieben erfolgt die Verbindung des Moduls
Für gute Schweißverbindungen wird daher die Verwendung von anderen Leadframe-Materialien vorgeschlagen. Diese weisen weiterhin als Grundmaterial Kupfer auf. Auf der Oberfläche sind aber andere Materialien aufgebracht, die sich beim Schweißen als weniger problematisch darstellen.For good welds Therefore, the use of other leadframe materials is proposed. These wise continue to use copper as the base material. On the surface are but applied other materials that are used in welding pose less problematic.
In
einer ersten Ausführung
(
In
einer zweiten Ausführung
(
Die
Palladium-Schicht
Ein
derartig aufgebautes Blechmaterial läßt sich sehr gut mit einem
Stanzgitter
Ergänzungen und Alternativen zu den Ausführungsformenadditions and alternatives to the embodiments
Es sind eine Anzahl von Ergänzungen bzw. Alternativen zu den gezeigten Ausführungen möglich. Bspw. können einige Leitungsstränge des Gitters zur Zugentlastung Dehnungsschleifen bzw. eine Mäanderform aufweisen. Bezüglich der Möglichkeiten einen Steckeranschluß vorzusehen besteht einerseits, wie im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform eines Sensors gezeigt, die Möglichkeit, das Leitungsgitter (das üblicherweise eine sehr geringe Blechstärke von bspw. weniger als 0,25 m aufweist) an Steckkontakte anzuschweißen. Andererseits besteht die Möglichkeit, daß das Leitungsgitter – ggf. nach ein- oder mehrfacher Faltung – direkt als Steckkontakt dient. Diese beiden Möglichkeiten – ebenso wie andere Details der gezeigten Ausführungsformen, die hier jeweils nur einmal im Zusammenhang mit einer bestimmten Ausführungsform dargestellt worden sind – lassen sich ebenfalls in beliebiger Weise auf andere Ausführungsformen übertragen und kombinieren.It are a number of additions or alternatives to the embodiments shown possible. For example. can some wiring harnesses of the grille for strain relief strain loops or a meander shape exhibit. In terms of the possibilities to provide a plug connection on the one hand, as in connection with the first embodiment a sensor shown the possibility of that Wiring grid (usually a very small sheet thickness of eg. Less than 0.25 m) to weld to plug contacts. on the other hand it is possible, that this Wiring grid - if necessary after one or more folds - directly serves as a plug contact. These two options - as well like other details of the embodiments shown here respectively shown only once in connection with a particular embodiment have been let also be transferred in any way to other embodiments and combine.
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