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

The unit has an integrated circuit with a die that is attached on a surface area. Two spraying bodies (30a, 30b) are formed such that each body surrounds a number of conduction cables (20). The integrated circuit is embedded in one of the spraying bodies, where the spraying bodies are formed at a distance from each other. Pressing grids (16) freely run between the spraying bodies and are embedded in the spraying bodies. Independent claims are also included for the following: (1) a sensor having an electrical module unit (2) a method of manufacturing an electrical module unit (3) a method of manufacturing a sensor having an electrical module unit.

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:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Baueinheit; 1 a schematic representation of an apparatus for producing an electrical assembly;

2 in perspektivischer Ansicht ein Streifenmaterial als Ausgangsprodukt des Herstellungsverfahrens aus 1; 2 in perspective view of a strip material as the starting product of the manufacturing process 1 ;

3 in perspektivischer Ansicht das Streifenmaterial aus 2 nach einem Stanzschritt; 3 in perspective view of the strip material 2 after a punching step;

4a-4e in perspektivischer Ansicht jeweils eine erste Ausführungsform eines Elements nach den Bearbeitungsschritten des Verfahrens nach 1; 4a - 4e in perspective view in each case a first embodiment of an element according to the processing steps of the method according to 1 ;

5a5c in Draufsicht alternative Ausführungen einer elektrischen Baueinheit; 5a - 5c in plan view alternative embodiments of an electrical assembly;

6a, 6b perspektivische Ansichten eines Stanzgitters und eines Vorspritzlings für die Herstellung einer ersten Ausführungsform eines Sensors; 6a . 6b perspective views of a stamped grid and a preform for the production of a first embodiment of a sensor;

7 eine perspektivische Explosionsansicht der ersten Ausführungsform eines Sensors; 7 an exploded perspective view of the first embodiment of a sensor;

8 eine perspektivische Ansicht des Sensors aus 7; 8th a perspective view of the sensor 7 ;

9 einen Längsschnitt des Sensors aus 7 und 9 a longitudinal section of the sensor 7 and

10a, 10b in schematischer Querschnittsansicht zwei Ausführungsformen eines Schichtaufbaus auf der Oberfläche eines Blechmaterials. 10a . 10b in a schematic cross-sectional view of two embodiments of a layer structure on the surface of a sheet material.

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 1 gezeigt hintereinander an einem im Prinzip endlosen Streifen in verschiedenen Schritten hergestellt und erst zum Schluß vereinzelt werden.The production of the electrical components takes the form of modules, as shown schematically in 1 shown in succession on a strip, which in principle is endless, are produced in different steps and only separated at the end.

Ausgangspunkt ist ein in 2 gezeigter dünner Blechstreifen, bspw. Kupfer- (oder kupferhaltige Legierung), Stahl-, Neusilber oder Messingblech einer Stärke von 0,1 bis 1 mm, bevorzugt weniger als 0,5 mm, besser weniger als 0,3 mm, besonders bevorzugt 0,18 bis 0,2 mm. Der Streifen 10 weist seitlich Transportstreifen 11 auf, an denen er zwischen den Stationen 14 transportiert wird. Dieser Streifen 10 wird, wie in 1 symbolisch gezeigt, nacheinander in verschiedenen Arbeitsstationen bearbeitet. Diese umfassen die Arbeitsstation 1 (Stanzen), Arbeitsstation 2 (Rohchip-Bestücken, Bonden), Arbeitsstation 3 (Bauelemente Bestücken) und Arbeitsstation 4 (Freistanzen).Starting point is a in 2 shown thin sheet metal strip, for example copper (or copper-containing alloy), steel, nickel silver or brass sheet having a thickness of 0.1 to 1 mm, preferably less than 0.5 mm, better less than 0.3 mm, particularly preferably 0, 18 to 0.2 mm. The stripe 10 has side transport strips 11 on where he is between the stations 1 - 4 is transported. This strip 10 will, as in 1 symbolically shown, processed one after another in different workstations. These include the workstation 1 (Punching), workstation 2 (Raw chip placement, bonding), workstation 3 (Components equip) and workstation 4 (Punching out).

In den Arbeitsstationen 14 werden auf dem Streifen elektrische Baueinheiten 12 gebildet und diese so weiter bearbeitet, daß sie nach dem letzten Bearbeitungsschritt als fertige elektrische Module 14 vorliegen.In the workstations 1 - 4 be on the strip electrical components 12 formed and processed this so that they after the last processing step as finished electrical modules 14 available.

Die Anordnung der Baueinheiten 12 innerhalb des Streifens 10 ist wie in 3 dargestellt endlos möglichst direkt hintereinander, um eine möglichst gute Ausnutzung zu erreichen. Soweit es die Bearbeitung erfordert bzw. erlaubt, ist es alternativ natürlich auch möglich, auf dem Streifen nebeneinander mehrere Reihen der Baueinheiten 12 gleichzeitig zu bilden, oder zwischen den Baueinheiten 12 auf dem Streifen 10 Abstände zu belassen.The arrangement of the units 12 inside the strip 10 is like in 3 shown endless as possible directly behind each other to achieve the best possible utilization. As far as the processing requires or permits, it is of course also possible, on the strip next to each other several rows of units 12 to form at the same time, or between the building units 12 on the strip 10 Leave gaps.

Die 4a4e zeigen eine einzelne Baueinheit 12, jeweils nach der Bearbeitung durch die Stationen 14:
Aus dem Metallstreifen 10 wird in der ersten Bearbeitungsstation durch Stanzen ein Stanzgitter 16 mit einem umlaufenden Rahmen 18, einer Anzahl von Leitungssträngen 20, einem Diepad (Flächenbereich) 22 sowie Kontaktbereichen 24 (kleinere Flächenbereiche) durch Entfernen des dazwischen liegenden Materials gebildet. Das entstandene Stanzgitter ist weiterhin flach und über den Rahmen 18 Teil des Streifens 10. Das Stanzgitter 16 weist für die spätere Positionierung und Fixierung in einem Sensor je zwei Positionierlöcher 15a und Befestigungsöffnungen 15b auf. Die Positionierlöcher 15a sind kreisförmig berandet, so daß sie sich bei Aufnahme eines passenden Zapfens selbst zentrieren. Die Befestigungsöffnungen 15b hingegen sind unregelmäßig berandet, so daß in die Öffnung vorstehende Laschen gebildet sind, die sich bei Aufnahme eines Zapfens aus der Ebene heraus verbiegen und so eine Befestigung bilden können. Eine derartige sperrende Aufnahme eines Zapfens ist bspw. von Sperrscheiben bekannt.
The 4a - 4e show a single unit 12 , each after processing by the stations 1 - 4 :
From the metal strip 10 is in the first processing station by punching a punched grid 16 with a surrounding frame 18 , a number of strands 20 , a Diepad (surface area) 22 as well as contact areas 24 (smaller areas) formed by removing the intermediate material. The resulting punched grid is still flat and over the frame 18 Part of the strip 10 , The punched grid 16 has two positioning holes each for later positioning and fixation in a sensor 15a and mounting holes 15b on. The positioning holes 15a are bounded in a circle, so that they center themselves when receiving a suitable pin. The mounting holes 15b however, are irregularly bounded, so that in the opening projecting tabs are formed, which bend when receiving a pin out of the plane and thus can form a fixture. Such locking receptacle of a pin is, for example. Of locking discs known.

In der zweiten Bearbeitungsstation 2 wird die Einheit 12 mit einem Rohchip (Die) bestückt. Wie in 4b gezeigt wird auf das Diepad 22 ein Die 26 einer integrierten Schaltung aufgebracht und durch Kleben fixiert.In the second processing station 2 becomes the unit 12 equipped with a Rohchip (Die). As in 4b is shown on the Diepad 22 a die 26 an integrated circuit applied and fixed by gluing.

In derselben Bearbeitungsstation erfolgt, wie in 4b gezeigt, ein Kontaktieren der integrierten Schaltung 26 mit dem Gitter 16 über Bond-Drähte 28. Das Kontaktieren von integrierten Schaltungen mittels Bond-Drähten ist dem Fachmann an sich bekannt und soll deshalb hier nicht näher erläutert werden.In the same processing station, as in 4b shown contacting the integrated circuit 26 with the grid 16 via bond wires 28 , The contacting of integrated circuits by means of bonding wires is known per se to the person skilled in the art and will therefore not be explained in more detail here.

In der dritten Bearbeitungsstation werden diskrete Bauelemente bestückt, die als Beschaltung der integrierten Schaltung 26 dienen. Wie in 4c gezeigt, sind dies hier SMD-Kondensatoren C1, C2, C3 und C4. Im gezeigten Beispiel werden diese SMD-Bauteile durch Kleben mit leitfähigem (silberhaltigem) Kleber mit dem Gitter 16 verbunden. Alternativ ist auch eine Befestigung durch Laser-Schweißen möglich.In the third processing station discrete components are fitted, as the wiring of the integrated circuit 26 serve. As in 4c As shown here, these are SMD capacitors C 1 , C 2 , C 3 and C 4 . In the example shown, these SMD components are glued with conductive (silver) adhesive to the grid 16 connected. Alternatively, an attachment by laser welding is possible.

In der vierten Bearbeitungsstation erfolgt ein Freistanzen und Vereinzeln der Baueinheit 12 zu einem Modul 14, wie in 4d gezeigt. Verbleibende Brücken zwischen den Leitungssträngen 20 werden durch Stanzen entfernt.In the fourth processing station a free punching and separating of the unit takes place 12 to a module 14 , as in 4d shown. Remaining bridges between the strands 20 are removed by punching.

Das Modul wird in einem letzten Bearbeitungsschritt gebogen (4e), wobei der Flächenbereich 22 mit der integrierten Schaltung 26 um 90° aus der Ebene des Stanzgitters 16 heraus gebogen wird. Die verbleibenden Leitungsstege des dünnen Stanzgitters 16 sind leicht biegsam. So wird ein für den Einbau in einem Sensor fertig vorbereitetes Modul 14 hergestellt, das mechanische Verbindungsstellen (Positionier-/Befestigungslöcher 15a, 15b) sowie eine für den späteren Einsatz am Sensor angepaßte, gebogene Form aufweist.The module is bent in a final processing step ( 4e ), where the area 22 with the integrated circuit 26 90 ° out of the plane of the stamped grid 16 is bent out. The remaining cable webs of the thin stamped grid 16 are easily bendable. Thus, a module ready for installation in a sensor is prepared 14 manufactured, the mechanical joints (positioning / mounting holes 15a . 15b ) and adapted for later use on the sensor, curved shape.

Das so hergestellte Modul 14 beinhaltet eine vollständige elektrische Schaltung, die aus dem integrierten Schaltkreis 26 und der zugehörigen Anschluß- bzw. Schutzbeschaltung aus den diskreten Bauelementen C1–C4 gebildet wird. Die Schaltung umfaßt beim Freistanzen belassene Anschlußkontakte 32, von denen im gezeigten Beispiel der mittlere Kontakt einen Massekontakt, der obere Kontakt eine Spannungsversorgung für die integrierte Schaltung 26 und der untere Kontakt einen Ausgangsanschluß der integrierten Schaltung 26 darstellt. Die mechanische Verbindung des Moduls 14 ist gegeben durch die durch die Bauelemente 26, C1–C4 gebildeten Verbindungen zwischen den Leitungssträngen 20.The module thus produced 14 includes a complete electrical circuit that comes from the integrated circuit 26 and the associated connection or protective circuit is formed from the discrete components C 1 -C 4 . The circuit includes left-over leftover contacts 32 of which, in the example shown, the middle contact is a ground contact, the upper contact is a power supply for the integrated circuit 26 and the lower contact an output terminal of the integrated circuit 26 represents. The mechanical connection of the module 14 is given by the through the components 26 , C 1 -C 4 formed connections between the strands 20 ,

Bei der integrierten Schaltang 26 handelt es sich um einen Sensor-IC, im gezeigten Beispiel um einen speziellen ASIC mit einem Hall-Sensor und einer digitalen Auswerteschaltung. Dieser ASIC wird bspw. eingesetzt in einem Drehzahlsensor (Kurbelwellensensor), der unten noch näher erläutert wird. Die integrierte Schaltang 26 setzt im Betrieb die vom integrierten Hall-Sensor aufgenommenen Daten eines zeitvarianten Magnetfelds in Sensor-Ausgangsdaten um, die bspw. bei entsprechender Sensoranordnung einem Drehzahlwert entsprechen können.In the integrated Schaltang 26 it is a sensor IC, in the example shown a special ASIC with a Hall sensor and a digital evaluation circuit. This ASIC is used, for example, in a speed sensor (crankshaft sensor), which will be explained in more detail below. The integrated Schaltang 26 During operation, the data of a time-variant magnetic field recorded by the integrated Hall sensor is converted into sensor output data, which, for example, can correspond to a speed value given a corresponding sensor arrangement.

Mögliche Abwandlungen des Herstellungsverfahrens für ModuleinheitenPossible modifications of the modular unit manufacturing process

Zu dem beschriebenen und in 14e dargestellten Verfahren gibt es eine Anzahl von möglichen Abwandlungen und Ergänzungen:

  • – 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 Die 26 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 Stanzgitter 16 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 Signalausgänge 34a, 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 Ausgänge 34a34d für das fertige Modul 14 verwendet werden soll. In den 5b, 5c sind beispielhaft alternative Ausführungen des Moduls 14 gezeigt. Hierbei ist die Beschaltung in den alternativen Ausführungen nach 5b, 5c unterschiedlich. Bei der Ausführungsform nach 5b sind die Signalausgänge 34a, 34b gegen Masse kurzgeschlossen. Dies kann sinnvoll sein, um eine Abstrahlung und entsprechende EMV-Problematik zu vermeiden. Signalausgang 34c ist angeschlossen, während Signalausgang 34d unbeschaltet bleibt. Demgegenüber ist in der Variante nach 5c nur der Signalausgang 34b beschaltet, während die übrigen Signalausgänge unbeschaltet bleiben. Auf diese Weise können durch Variation des oben erläuterten Herstellungsverfahrens nur im letzten Schritt unterschiedliche Typen des Moduls 14 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.
To the described and in 1 - 4e There are a number of possible modifications and additions to the methods shown:
  • - 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 die 26 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 grid 16 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 ASIC 34a . 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 outputs 34a - 34d for the finished module 14 should be used. In the 5b . 5c are exemplary alternative versions of the module 14 shown. Here, the wiring in the alternative versions after 5b . 5c differently. In the embodiment according to 5b are the signal outputs 34a . 34b shorted to ground. This can be useful to avoid radiation and corresponding EMC problems. signal output 34c is connected while signal output 34d remains unconnected. In contrast, in the variant 5c only the signal output 34b 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 module 14 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 14 zur Herstellung von Sensoren verwendet werden können. Die Sensoren umfassen hierbei jeweils einen Grundkörper. Dieser kann als Trägerkörper ausgebildet sein, der später das elektrische Modul tragen wird. Ebenso kann der Grundkörper auch ganz oder teilweise ein Gehäuse bilden, in dem später das elektrische Modul aufgenommen wird. Die Sensoren umfassen in der Regel einen Stecker zur elektrischen Verbindung. Die Module werden nun an den Grundkörpern einerseits mechanisch fixiert, wobei es auf exakte Positionierung des eigentlichen Sensorelements ankommt. Die zuvor nur über die Bauelemente zusammenhängenden Teile des Leitungsgitters werden durch die Aufnahme am Grundelement und ein anschließendes Umspritzen stabilisiert. Andererseits werden sie elektrisch kontaktiert und mit dem Stecker verbunden.Hereinafter will be described on embodiments, such as the modules described above 14 can be used for the production of sensors. The sensors each comprise a base body. This can be designed as a carrier body, which will later carry the electrical module. Likewise, the main body can also form a housing completely or partially, in which the electric module is later accommodated. The sensors usually include a plug for electrical connection. The modules are now at the bottom body mechanically fixed on the one hand, where it depends on exact positioning of the actual sensor element. The previously related only to the components of the cable grating are stabilized by the inclusion of the base element and subsequent encapsulation. On the other hand, they are electrically contacted and connected to the plug.

Zunächst wird ein Grundkörper 116 hergestellt. Es wird ein Vorspritzling 110 (6b) hergestellt, in den ein Metall-Stanzgitter 112 (6a) eingespritzt wird. Das Metall-Stanzgitter 112 ist aus einem Metall-Blech, bevorzugt aus Bronze hergestellt. Alternativ kann es auch aus Messing, evtl. auch aus Stahl bestehen. Es weist eine Stärke von 0,3 mm bis 1,2 mm auf bevorzugt 0,5 mm bis 1 mm. Das Material des Stanzgitters 112 ist bevorzugt dicker als das Material des Leadframe 16, besonders bevorzugt mindestens doppelt so dick. Enden 114 des Stanzgitters dienen im späteren Sensor als Steckkontakte. Gegenüberliegende Enden 115 des Stanzgitters sind umgebogen.First, it becomes a basic body 116 produced. It becomes a preform 110 ( 6b ), in which a metal punched grid 112 ( 6a ) is injected. The metal punched grid 112 is made of a metal sheet, preferably made of bronze. Alternatively, it can also be made of brass, possibly also of steel. It has a thickness of 0.3 mm to 1.2 mm, preferably 0.5 mm to 1 mm. The material of the stamped grid 112 is preferably thicker than the material of the leadframe 16 , more preferably at least twice as thick. end up 114 of the punched grid serve as plug contacts in the later sensor. Opposite ends 115 of the punched grid are bent.

Um den Vorspritzling 110 wird in einem weiteren Spritzguß-Schritt der Grundkörper 116 als Trägerkörper gebildet. Der Grundkörper 116 weist ein Steckergehäuse 118 auf, das die Enden 114 des Stanzgitters 112 im Abstand umgibt. Am Grundkörper 116 ist weiter eine Anschraubhülse 120 zur späteren Befestigung des Sensors an seinem Einsatzort vorhanden. Weiter verfügt der Grundkörper 116 über einen Aufnahmebereich 122, an dem die umgebogenen Enden 115 des Stanzgitters 112 kontaktierbar sind. Am Aufnahmebereich 122 sind vorstehende Stifte 124 vorgesehen.Around the pre-molded part 110 becomes in a further injection molding step, the main body 116 formed as a carrier body. The main body 116 has a connector housing 118 on that the ends 114 of the stamped grid 112 surrounds in the distance. At the base body 116 is still a Anschraubhülse 120 for later attachment of the sensor at its place of use available. Next has the main body 116 over a recording area 122 at which the bent ends 115 of the stamped grid 112 are contactable. At the reception area 122 are protruding pins 124 intended.

Ein Sensor 130 wird wie in 7 gezeigt zusammengesetzt, indem auf dem Aufnahmebereich 122 ein elektrisches Sensormodul 14, dessen Herstellung oben beschrieben ist, aufge setzt wird. Dabei greifen die Stifte 124 des Aufnahmebereichs 122 in die Positionierlöcher 15a und die Befestigungsöffnungen 15b ein. Hierdurch ist eine exakte Positionierung des Moduls 14 am Grundkörper 116 einerseits und eine erste Fixierung andererseits erreicht. Die Kontaktflächen 32 des Moduls 14 werden mit den umgebogenen Enden 115 des Stanzgitters 112 verschweißt, um einerseits eine elektrische Verbindung und andererseits eine weitere mechanische Fixierung zu schaffen.A sensor 130 will be like in 7 shown assembled by putting on the receiving area 122 an electrical sensor module 14 whose preparation is described above, is set up. The pens grip 124 of the recording area 122 into the positioning holes 15a and the mounting holes 15b one. This is an exact positioning of the module 14 at the base body 116 achieved on the one hand and a first fixation on the other. The contact surfaces 32 of the module 14 be with the bent ends 115 of the stamped grid 112 welded, on the one hand to create an electrical connection and on the other hand, a further mechanical fixation.

Der Aufnahmebereich 122 mit dem Modul 14 wird anschließend umspritzt. So ist an der Spitze des Sensors 130 ein Spritzkörper 128 gebildet, der den gesamten Aufnahmebereich 122 mit dem Modul 14 einbettet. 8 zeigt den fertigen Sensor in einer perspektivischen Ansicht; 9 zeigt einen Längsschnitt. Die Leitungsstränge 20 des Leitungsgitters 16 und die daran befestigten Bauelemente 26, C1–C4 werden in der Kunststoff-Masse eingebettet und hierdurch mechanisch fest gehalten und geschützt.The recording area 122 with the module 14 is then encapsulated. So is at the top of the sensor 130 a spray body 128 formed, covering the entire reception area 122 with the module 14 embeds. 8th shows the finished sensor in a perspective view; 9 shows a longitudinal section. The cable strands 20 of the conductor grid 16 and the components attached thereto 26 , C 1 -C 4 are embedded in the plastic mass and thereby mechanically held and protected.

Bei der Positionierung des Moduls 14 kommt die integrierte Sensorschaltung 26 aufgrund der Biegung des Moduls 14 stirnseitig am Aufnahmebereich 122 zu liegen. Der darin enthaltene Hall-Sensor ist so stirnseitig flach unmittelbar unter dem stirnseitigen Abschluß des Spritzkörpers 128 positioniert.When positioning the module 14 comes the integrated sensor circuit 26 due to the bending of the module 14 on the front side of the receiving area 122 to lie. The Hall sensor contained therein is so flat front side just below the frontal closure of the injection molding 128 positioned.

Die Herstellung des Sensors 130 ist sehr kostengünstig, da nur wenige, gut zu automatisierende Fertigungsschritte notwendig sind. Trotzdem ist die Genauigkeit bei der Positionierung des eigentlichen Sensorelements, nämlich des Hall-Sensors 26, hoch. Das Modul 14 ist an den Zapfen 124 exakt ausgerichtet. Durch das Verschweißen mit den Kontakten 115 des Stanzgitters ist es elektrisch sicher kontaktiert und mechanisch fixiert.The production of the sensor 130 is very cost effective, since only a few, well to be automated manufacturing steps are necessary. Nevertheless, the accuracy in the positioning of the actual sensor element, namely the Hall sensor 26 , high. The module 14 is at the cones 124 exactly aligned. By welding to the contacts 115 of the stamped grid, it is electrically securely contacted and mechanically fixed.

Für den Spritzkörper 128, der das Modul 14 einbettet, kann ein Thermoplast verwendet werden. Besonders bevorzugt wird der Spritzkörper 128 aber aus einem Duroplast gebildet, da sich hierbei eine geringere thermische und mechanische Belastung der Bauelemente ergibt.For the spray body 128 who is the module 14 embedding, a thermoplastic can be used. Particularly preferred is the injection molding 128 but formed from a thermoset, as this results in a lower thermal and mechanical stress on the components.

Für das Verschweißen geeigneter Aufbau des StanzgittersSuitable for welding Structure of the punched grid

Wie im obigen Ausführungsbeispiel beschrieben erfolgt die Verbindung des Moduls 14 mit dem Stanzgitter 112 bevorzugt mittels Schweißen. Es hat sich erwiesen, daß beim Ver schweißen von herkömmlichen Leadframe-Materialien aus Kupfer mit einem dünnen Anlaufschutz aus Reinzinn (Sn) Probleme beim Schweißen auftreten können.As described in the above embodiment, the connection of the module takes place 14 with the punched grid 112 preferably by welding. It has been found that during welding of conventional leadframe materials made of copper with a thin tarnish protection of pure tin (Sn), welding problems can occur.

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 (10a) ist auf der Oberfläche eines Kupfer-Blechs 140 als Anlaufschutz eine dünne Schicht 144 aus Palladium (1μ) aufgebracht. Auf dieser ist eine sehr dünne Goldschicht 146 (0,1μ) aufgebracht.In a first embodiment ( 10a ) is on the surface of a copper sheet 140 as tarnish a thin layer 144 made of palladium (1μ) applied. On this is a very thin layer of gold 146 (0.1μ) applied.

In einer zweiten Ausführung (10b) ist zusätzlich zwischen dem Kupfer-Material 140 und der Palladium-Schicht 144 als Sperrschicht eine Zwischenschicht (2,5μ) aus Nickel aufgebracht.In a second embodiment ( 10b ) is in addition between the copper material 140 and the palladium layer 144 as barrier layer, an intermediate layer (2.5μ) of nickel is applied.

Die Palladium-Schicht 144 weist eine Stärke von 0,2μ bis 5μ, bevorzugt 0,5μ bis 2μ auf. Die Goldschicht 146 ist sehr dünn, bspw. 10 nm bis 1μm, besonders bevorzugt 50 nm bis 0,5 μm. Die optionale Nickel-Sperrschicht kann bspw. 0,5μ bis 5μ, bevorzugt 1,5μ bis 3μ stark sein. Statt aus Gold kann die dünne Abschlußschicht auch aus Silber bestehen.The palladium layer 144 has a thickness of 0.2μ to 5μ, preferably 0.5μ to 2μ. The gold layer 146 is very thin, for example. 10 nm to 1 .mu.m, more preferably 50 nm to 0.5 microns. The optional Nickel barrier layer may be, for example, 0.5μ to 5μ, preferably 1.5μ to 3μ thick. Instead of gold, the thin final layer can also consist of silver.

Ein derartig aufgebautes Blechmaterial läßt sich sehr gut mit einem Stanzgitter 112 aus demselben Material oder aus anderem Metall, bspw. Messing (CuZn) oder Bronze (CuSn), verschweißen.Such a constructed sheet material can be very well with a stamped grid 112 of the same material or of another metal, for example brass (CuZn) or bronze (CuSn).

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.

Claims (27)

Sensor mit – einer elektrischen Moduleinheit (14) – mit einem mindestens abschnittsweise flachen Leitungsgitter (16) mit einer Anzahl von Leitungssträngen (20) und mindestens einem Flächenbereich (22), – wobei auf dem Flächenbereich (22) ein Rohchip einer integrierten Sensor-Schaltung (26) zur Ermittlung eines Sensor-Wertes aufgebracht und elektrisch mit den Leitungssträngen (20) verbunden ist, – und wobei an den Leitungssträngen (20) mindestens ein diskretes elektrisches Bauelement (C1, C2, C3, C4) angebracht ist – und einem Grundelement (116), das mindestens teilweise aus Kunststoff besteht, – wobei die elektrische Moduleinheit (14) mindestens zum Teil am Grundelement (116) eingebettet ist, so daß die integrierte Sensor-Schaltung (26), die Leitungsstränge (20) und das diskrete Bauelement (C1, C2, C3, C4) in das Kunststoff-Material (128) eingebettet sind.Sensor with - an electrical module unit ( 14 ) - with an at least partially flat conductor grid ( 16 ) with a number of line strands ( 20 ) and at least one surface area ( 22 ), - where on the area ( 22 ) a Rohchip an integrated sensor circuit ( 26 ) is applied to determine a sensor value and electrically connected to the line strands ( 20 ), and wherein at the line strands ( 20 ) at least one discrete electrical component (C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ) is mounted - and a basic element ( 116 ), which consists at least partly of plastic, - wherein the electrical module unit ( 14 ) at least in part on the basic element ( 116 ) is embedded so that the integrated sensor circuit ( 26 ), the strands ( 20 ) and the discrete component (C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ) in the plastic material ( 128 ) are embedded. Sensor nach Anspruch 1, bei dem – das diskrete Bauelement oder die diskreten Bauelemente (C1, C2, C3, C4) SMD-Bauelemente sind, deren Kontakte mit den Leitungssträngen (20) verklebt, verschweißt oder verlötet sind.Sensor according to Claim 1, in which the discrete component or the discrete components (C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ) are SMD components whose contacts with the line strands ( 20 ) are glued, welded or soldered. Sensor nach Anspruch 1, bei dem – das diskrete Bauelement oder die diskreten Bauelemente bedrahtete Bauelemente sind, wobei die Drahtanschlüsse mit den Leitungssträngen (20) verbunden sind.Sensor according to Claim 1, in which the discrete component or the discrete components are wired components, the wire terminals being connected to the line strands ( 20 ) are connected. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem – an den Leitungssträngen aus deren Fläche herausgebogene Haltelaschen für mindestens ein diskretes Bauelement vorgesehen sind.Sensor according to one of the preceding claims, wherein the - at the cable strands from their area bent out retaining tabs for at least one discrete component are provided. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem – die integrierte Schaltung (26) über Bond-Drähte (28) mit den Leitungssträngen (20) elektrisch verbunden ist, – wobei die Bond-Drähte (28) in das Kunststoff-Material (128) des Grundelements (116) eingebettet sind.Sensor according to one of the preceding claims, in which - the integrated circuit ( 26 ) via bond wires ( 28 ) with the line strands ( 20 ) is electrically connected, - wherein the bonding wires ( 28 ) in the plastic material ( 128 ) of the primitive ( 116 ) are embedded. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem – zwei Flächenbereiche vorgesehen sind, wobei auf jedem der Flächenbereiche ein Rohchip einer integrierten Schaltung aufgebracht ist.Sensor according to one of the preceding claims, wherein the - two surface areas are provided, wherein on each of the surface areas a Rohchip a integrated circuit is applied. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem – das Grundelement (116) einen Steckeranschluß (118) aufweist, – wobei die elektrische Moduleinheit (14) elektrisch mit dem Steckeranschluß (118) verbunden ist.Sensor according to one of the preceding claims, in which - the basic element ( 116 ) a plug connection ( 118 ), - wherein the electrical module unit ( 14 ) electrically connected to the plug connection ( 118 ) connected is. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem – flache Leiterelemente (112) vorgesehen sind, die mindestens teilweise am Grundelement (116) eingebettet sind und die Moduleinheit (14) mit dem Steckeranschluß (118) elektrisch verbinden.Sensor according to one of the preceding claims, in which - flat conductor elements ( 112 ) provided at least partially at the base element ( 116 ) and the module unit ( 14 ) with the plug connection ( 118 ) electrically connect. Sensor nach Anspruch 8, bei dem – mindestens eines der flachen Leiterelemente (112) mit mindestens einem der Leitungsstränge (20) des Leitungsgitters (16) verschweißt ist.Sensor according to Claim 8, in which - at least one of the flat conductor elements ( 112 ) with at least one of the strands ( 20 ) of the line grid ( 16 ) is welded. Sensor nach einem der Ansprüche 8, 9, bei dem – das Leitungsgitter (16) aus Kupfer oder einer Kupfer-Legierung mit einem Snfreien Anlaufschutz auf der Oberfläche besteht.Sensor according to one of claims 8, 9, in which - the conductor grid ( 16 ) consists of copper or a copper alloy with a Sn-free tarnish protection on the surface. Sensor nach Anspruch 10, bei dem – der Anlaufschutz eine oder mehrere Schichten (144, 146) aus Palladium, Gold und/oder Silber umfasst.Sensor according to claim 10, in which - the tarnish protection comprises one or more layers ( 144 . 146 ) of palladium, gold and / or silver. Sensor nach Anspruch 11, bei dem – der Anlaufschutz eine erste Schicht (144) aus Palladium umfasst, wobei die Schichtdicke 0,3 μm–5 μm beträgt, – und der Anlaufschutz eine auf der ersten Schicht (144) aufgebrachte zweite Schicht (146) aus Gold aufweist, wobei die Schichtdicke 10 nm–1 μm beträgt.Sensor according to Claim 11, in which - the tarnish protection comprises a first layer ( 144 ) from Pal the layer thickness is 0.3 μm-5 μm, and the tarnish protection on the first layer ( 144 ) applied second layer ( 146 ) of gold, wherein the layer thickness is 10 nm-1 micron. Sensor nach einem der Ansprüche 11, 12, bei dem – der Anlaufschutz zwischen dem Kupfer- oder Kupfer-Legierungs-Material und einer der Schichten (144) aus Palladium, Gold und/oder Silber eine Sperrschicht (142) aus Nickel aufweist.Sensor according to one of claims 11, 12, in which - the tarnish protection between the copper or copper alloy material and one of the layers ( 144 ) of palladium, gold and / or silver a barrier layer ( 142 ) of nickel. Sensor nach einem der Ansprüche 8–13, bei dem – die flachen Leiterelemente (112) eine Dicke von 0,3–1,2 mm aufweisen.Sensor according to one of claims 8-13, wherein - the flat conductor elements ( 112 ) have a thickness of 0.3-1.2 mm. Sensor nach Anspruch 14, bei dem – die flachen Leiterelemente (112) eine Dicke von 0,5–1 mm aufweisen.Sensor according to claim 14, in which - the flat conductor elements ( 112 ) have a thickness of 0.5-1 mm. Sensor nach einem der Ansprüche 8–15, bei dem – die flachen Leiterelemente (112) mindestens doppelt so dick sind wie die Leitungsstränge (20) des Leitungsgitters (16).Sensor according to one of claims 8-15, wherein - the flat conductor elements ( 112 ) are at least twice as thick as the strands ( 20 ) of the line grid ( 16 ). Sensor nach einem der Ansprüche 8–16, bei dem – die flachen Leiterelemente (112) mindestens überwiegend aus Messing oder Bronze bestehen.Sensor according to one of claims 8-16, in which - the flat conductor elements ( 112 ) consist at least predominantly of brass or bronze. Sensor nach einem der Ansprüche 8–17, bei dem – die flachen Leiterelemente (112) im Steckeranschluß (118) als Kontakte (114) hervorstehen.Sensor according to one of claims 8-17, in which - the flat conductor elements ( 112 ) in the plug connection ( 118 ) as contacts ( 114 ) protrude. Sensor nach einem der Ansprüche 8–17, bei dem – die flachen Leiterelemente (112) im Verlauf vom Steckeranschluß (118) zur elektrischen Moduleinheit (14) mindestens einmal quer zu ihrer Fläche abgewinkelt sind.Sensor according to one of claims 8-17, in which - the flat conductor elements ( 112 ) in the course of the plug connection ( 118 ) to the electrical module unit ( 14 ) are angled at least once across their surface. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem – das Leitungsgitter (16) mindestens ein Loch (15a, 15b) aufweist, – in das mindestens ein Zapfen (124) des Grundelements (116) eingreift.Sensor according to one of the preceding claims, in which - the conductor grid ( 16 ) at least one hole ( 15a . 15b ), in which at least one pin ( 124 ) of the primitive ( 116 ) intervenes. Sensor nach Anspruch 20, bei dem – mindestens an einem Loch (15b) in Querrichtung biegsame, nach innen vorstehende Haltelaschen vorgesehen sind.Sensor according to claim 20, in which - at least at one hole ( 15b ) are provided in the transverse direction flexible, inwardly projecting retaining tabs. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem – die integrierte Sensorschaltung (26) einen Magnetfeldsensor aufweist.Sensor according to one of the preceding claims, in which - the integrated sensor circuit ( 26 ) has a magnetic field sensor. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem – das Grundelement (116) einen länglichen Trägerkörper (122) aufweist, an dessen Ende die integrierte Sensorschaltung (26) angeordnet ist, wobei das Leitungsgitter (20) so gebogen ist, daß Leitungsstränge (20) längs des Trägerkörpers (122) verlaufen.Sensor according to one of the preceding claims, in which - the basic element ( 116 ) an elongate carrier body ( 122 ), at the end of which the integrated sensor circuit ( 26 ), wherein the line grid ( 20 ) is bent so that line strands ( 20 ) along the carrier body ( 122 ). Verfahren zur Herstellung eines Sensors, bei dem – eine elektrische Moduleinheit (14) bereitgestellt wird, die mindestens aufweist – ein mindestens abschnittsweise flaches Leitungsgitter (16) mit einer Anzahl von Leitungssträngen (20) und mindestens einem Flächenbereich (22), – wobei auf dem Flächenbereich (22) der Rohchip einer integrierten Sensor-Schaltung (26) zur Ermittlung eines Sensor-Wertes aufgebracht und elektrisch mit den Leitungssträngen (20) verbunden ist, – und wobei an den Leitungssträngen (20) mindestens ein diskretes elektrisches Bauelement (C1, C2, C3, C4) angebracht ist – und ein Grundelement (116) bereitgestellt wird, wobei – das Grundelement (116) mindestens teilweise aus Kunststoff besteht, – und das Grundelement (116) einen Steckeranschluß (118) aufweist, – und Leiterelemente (112) mindestens teilweise am Grundelement (116) eingebettet und mit dem Steckeranschluß (118) verbunden sind, – wobei die elektrische Moduleinheit (14) am Grundelement (116) positioniert wird, die Leitungsstränge (20) der elektrischen Moduleinheit (14) mit Leiterelementen (112) verbunden werden und die elektrische Moduleinheit (14) mindestens zum Teil umspritzt wird, so daß die integrierte Sensor-Schaltung (26), die Leitungsstränge (20) und das diskrete Bauelement (C1, C2, C3, C4) in das Kunststoff-Material (128) eingebettet werden.Method for producing a sensor, in which - an electrical module unit ( 14 ) is provided, which has at least - an at least partially flat line grid ( 16 ) with a number of line strands ( 20 ) and at least one surface area ( 22 ), - where on the area ( 22 ) the Rohchip an integrated sensor circuit ( 26 ) is applied to determine a sensor value and electrically connected to the line strands ( 20 ), and wherein at the line strands ( 20 ) at least one discrete electrical component (C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ) is mounted - and a basic element ( 116 ), wherein - the basic element ( 116 ) is at least partially made of plastic, - and the basic element ( 116 ) a plug connection ( 118 ), - and conductor elements ( 112 ) at least partially on the basic element ( 116 ) and with the plug connection ( 118 ), wherein the electrical module unit ( 14 ) at the basic element ( 116 ), the line strands ( 20 ) of the electrical module unit ( 14 ) with conductor elements ( 112 ) and the electrical module unit ( 14 ) is at least partially encapsulated, so that the integrated sensor circuit ( 26 ), the strands ( 20 ) and the discrete component (C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ) in the plastic material ( 128 ) are embedded. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem – die elektrische Moduleinheit (14) am Grundelement (116) mit einem Duroplast umspritzt wird.Method according to Claim 24, in which - the electrical modular unit ( 14 ) at the basic element ( 116 ) is coated with a thermosetting plastic. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 25, bei dem – mindestens eines der Leiterelemente (112) mit mindestens einem der Leitungsstränge (20) des Leitungsgitters (16) verschweißt wird.Method according to one of Claims 24 to 25, in which - at least one of the conductor elements ( 112 ) with at least one of the strands ( 20 ) of the line grid ( 16 ) is welded. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, bei dem die Moduleinheit hergestellt wird, indem – ein Streifenelement (10) aus einem leitfähigen Material bereitgestellt wird, – ein erster Material-Entfernungsschritt zur Erstellung einer Anzahl von benachbarten Leitungsgittern (16) auf dem Streifenelement (10) durchgeführt wird, wobei jedes Leitungsgitter (16) eine Anzahl von Leitungssträngen (20) und mindestens ein Flächenbereich (22) umfasst, – ein Rohchip einer integrierten Schaltung (26) auf den Flächenbereich (22) aufgebracht und elektrische Kontakte zwischen der integrierten Schaltung (26) und den Leitungssträngen (20) hergestellt werden, – mindestens ein diskretes elektrisches Bauelement (C1, C2, C3, C4) an den Leitungssträngen (20) angebracht wird, – und ein zweiter Material-Entfernungsschritt zur Entfernung weiterer Teile des Streifenelements (10) durchgeführt wird, bei dem die elektrische Moduleinheit (14) vom Streifenelement (10) vereinzelt wird.Method according to one of Claims 24 to 26, in which the module unit is produced by - a strip element ( 10 ) is provided from a conductive material, - a first material removal step for creating a number of adjacent conductor grids ( 16 ) on the strip element ( 10 ), each line grid ( 16 ) a number of wire strands ( 20 ) and at least one surface area ( 22 ), a raw chip of an integrated circuit ( 26 ) on the surface area ( 22 ) and electrical contacts between the integrated circuit ( 26 ) and the line strands ( 20 ), - at least one discrete electrical component (C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ) on the line strands ( 20 ) and a second material removal step for removing further parts of the strip element ( 10 ) is carried out, wherein the electrical module unit ( 14 ) of the strip element ( 10 ) is isolated.
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