DE102014213588A1 - Custom sensor manufactured by Triple Molden - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors (10, 28) mit einer auf einer Bestückinsel (48) eines Schaltungsträgers (44) getragenen Sensorschaltung (35, 40) zur Ausgabe eines von einem physikalischen Geberfeld (33) abhängigen Sensorsignals (42) und mit einer Schnittstelle (76) zum Senden des Sensorsignals (42) an eine übergeordnete Signalverarbeitungseinrichtung (18), umfassend: – Einhüllen eines die Bestückinsel (48) und die Sensorschaltung (35, 40) enthaltenen Teils des Schaltungsträgers (44) in einer ersten Schutzmasse (72), in der ein Formschlusselement (74) ausgebildet wird, – Einhüllen wenigstens eines das Formschlusselement (74) enthaltenden Teils der ersten Schutzmasse (72) und der Schnittstelle (76) in einer zweiten Schutzmasse (84).The invention relates to a method for producing a sensor (10, 28) having a sensor circuit (35, 40) carried on a placement island (48) of a circuit carrier (44) for outputting a sensor signal (42) dependent on a physical encoder field (33) with an interface (76) for transmitting the sensor signal (42) to a higher-order signal processing device (18), comprising: - a part of the circuit carrier (44) containing the mounting island (48) and the sensor circuit (35, 40) in a first protective ground (72), in which a positive locking element (74) is formed, - enveloping at least one of the positive locking element (74) containing part of the first protective mass (72) and the interface (76) in a second protective mass (84).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Sensorschaltung und die Sensorschaltung.The invention relates to a method for producing a sensor circuit and the sensor circuit.
Aus der
Es ist Aufgabe der Erfindung, den das Verfahren zum Prüfen von Sensoren zu verbessern.It is an object of the invention to improve the method for testing sensors.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is solved by the features of the independent claims. Preferred developments are the subject of the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors mit einer auf einer Bestückinsel eines Schaltungsträgers getragenen Sensorschaltung zur Ausgabe eines von einem physikalischen Geberfeld abhängigen Sensorsignals und mit einer Schnittstelle zum Senden des Sensorsignals an eine übergeordnete Signalverarbeitungseinrichtung, die Schritte Einhüllen eines die Bestückinsel und die Sensorschaltung enthaltenen Teils des Schaltungsträgers in einer ersten Schutzmasse, in der ein Formschlusselement ausgebildet wird, und Einhüllen wenigstens eines das Formschlusselement enthaltenden Teils der ersten Schutzmasse und der Schnittstelle in einer zweiten Schutzmasse.According to one aspect of the invention, a method for producing a sensor having a sensor circuit carried on a mounting pad of a circuit carrier for outputting a sensor signal dependent on a physical encoder field and having an interface for transmitting the sensor signal to a higher-level signal processing device comprises the steps of enveloping the mounting pad and the sensor circuit contained part of the circuit substrate in a first protective ground, in which a positive-locking element is formed, and wrapping at least one of the positive-locking element containing part of the first protective ground and the interface in a second protective ground.
Dem angegebenen Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass die Sensorschaltung zu ihrem Schutz in einer Schutzmasse eingehüllt werden muss, um den Sensor vor Schäden durch mechanische Beanspruchungen und andere Einflüsse, wie beispielsweise Verwitterung zu schützen. Die Schutzmasse muss jedoch an den Bauraum angepasst werden, in dem der Sensor verwendet werden soll. Da der Sensor ohne die Schutzmasse jedoch beschädigt werden könnte, muss er sofort mit der Schutzmasse hergestellt werden und kann nicht einfach bis zum Ummanteln mit der Schutzmasse ungeschützt gelagert werden. Aus diesem Grund sind kundenspezifische Anfertigungen von Sensoren in kleiner Stückzahl stets sehr teuer, weil für diese immer eine eigene Fertigungsstätte bereitgestellt werden muss.The specified method is based on the consideration that the sensor circuit must be wrapped in a protective compound for its protection in order to protect the sensor from damage due to mechanical stresses and other influences, such as weathering. However, the protective compound must be adapted to the space in which the sensor is to be used. However, since the sensor could be damaged without the protective compound, it must be immediately prepared with the protective compound and can not simply be stored unprotected until it is covered with the protective compound. For this reason, customer-specific manufacturing of sensors in small quantities is always very expensive because they always have their own production facility to be provided.
Hier greift das angegebene Verfahren mit der Erkenntnis an, dass Sensoren wie Drehzahlsensoren und Inertialsensoren, die ihre physikalische Messgröße berührungslos über ein physikalisches Geberfeld messen, im Bereich der Sensorschaltung eigentlich in der Luft hängen und an dieser Stelle weniger stark vom Bauraum abhängig sind. Die eigentliche Abhängigkeit vom Bauraum besteht eher an der Seite des Sensors, an der der Sensor an seine Umgebung angebunden wird, in der er eingesetzt werden soll, in einem Fahrzeug beispielsweise das Fahrzeug-Chassis.Here, the specified method starts with the knowledge that sensors such as rotational speed sensors and inertial sensors, which measure their physical measured variable contactlessly via a physical encoder field, actually hang in the air in the area of the sensor circuit and are less dependent on the installation space at this point. The actual dependence on space is more on the side of the sensor, where the sensor is connected to its environment in which it is to be used, in a vehicle such as the vehicle chassis.
Daher wird im Rahmen des angegebenen Verfahrens vorgeschlagen, die zuvor genannte Schutzmasse in zwei Schutzmassen aufzuteilen und den Sensor zunächst mit der ersten Schutzmasse im Bereich der Sensorschaltung einzuhüllen. Auf diese Weise wären die Sensorschaltung und die Bestückinsel geschützt und könnten so gelagert, transportiert und in beliebiger Weise weiterverarbeitet werden. Die zweite Schutzmasse, die prinzipiell auch materialgleich zur ersten Schutzmasse sein könnte, könnte dann zeitlich und örtlich völlig unabhängig zur ersten Schutzmasse geformt werden, wodurch sich der Sensor zu einem Großteil in Massenfertigung herstellen ließe und nur für einen kleinen Teil des Sensors ein entsprechend spezifisches Herstellungswerkzeug bereitgestellt werden muss. Um dabei sicherzustellen, dass sich die beiden Schutzmassen nicht voneinander lösen, wird im Rahmen des angegebenen Verfahrens vorgeschlagen, die beiden Schutzmassen miteinander formschlüssig zu verbinden.Therefore, it is proposed in the context of the specified method to divide the aforementioned protective composition into two protective compounds and to initially encase the sensor with the first protective compound in the region of the sensor circuit. In this way, the sensor circuit and the assembly island would be protected and could be stored, transported and further processed in any way. The second protective compound, which could in principle also be the same material as the first protective compound, could then be formed completely independently of time and location to the first protective compound, whereby the sensor could be mass-produced for the most part and only for a small part of the sensor a correspondingly specific production tool must be provided. In order to ensure that the two protective compounds do not detach from one another, it is proposed in the context of the specified method to connect the two protective compounds to one another in a form-fitting manner.
Daher lassen sich durch die Verwendung des angegebenen Verfahrens die Herstellungskosten für einen Sensor spürbar senken.Therefore, by using the specified method, the manufacturing costs for a sensor can be noticeably reduced.
In einer Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Ausbilden eines Teils der zweiten Schutzmasse als Anschlusselement, das geeignet ist mit einem Halter zum Halten des Sensors mechanisch verbunden zu werden. Dieses Anschlusselement kann in der zuvor genannten Weise kundenspezifisch zeitlich und örtlich völlig unabhängig vom restlichen Teil des Sensors gebildet werden, so dass seine Fertigung nicht unmittelbar in den restlichen Herstellungsprozess des Sensors eingebunden sein muss.In a development, the stated method comprises the step of forming a part of the second protective mass as a connection element, which is suitable for being mechanically connected to a holder for holding the sensor. In the aforementioned manner, this connection element can be formed customer-specifically in terms of time and location completely independently of the remaining part of the sensor, so that its production does not have to be integrated directly into the remaining production process of the sensor.
In einer anderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird der Schaltungsträger während des Einhüllens in der ersten Schutzmasse an einer Stelle gehalten, an der das Formschlusselement ausgebildet wird. Auf diese Weise wird der Schaltungsträger während des Einhüllens mit der ersten Schutzmasse mechanisch stabilisiert, so dass die erste Schutzmasse mit einer hohen Präzision um den Schaltungsträger gefertigt werden kann. Das Formschlusselement selbst erfüllt dadurch nicht nur den Zweck, die beiden Schutzmassen miteinander zu verbinden, sondern erlaubt es auch, den Formungsprozess der ersten Schutzmasse zu unterstützen.In another development of the specified method, the circuit carrier is held during wrapping in the first protective compound at a position at which the positive-locking element is formed. In this way, the circuit carrier is mechanically stabilized during wrapping with the first protective ground, so that the first protective ground can be manufactured with high precision around the circuit carrier. The form-fitting element itself thereby fulfills not only the purpose of the two protective compounds together but it also allows to support the molding process of the first protection mass.
In einer noch anderen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Einhüllen der Bestückinsel und der Sensorschaltung in einer mechanischen Entkopplungsmasse, bevor die auf der Sensorschaltung getragene Sensorschaltung in der ersten Schutzmasse eingehüllt wird. Die mechanische Entkopplungsmasse hält die Sensorschaltung und insbesondere einen in der Sensorschaltung vorhandenen Messaufnehmer frei von mechanischen Spannungen, die das vom physikalischen Geberfeld abhängige Sensorsignal und damit die Messung der oben genannten physikalischen Messgröße verfälschen könnten.In yet another development, the specified method comprises the step of enveloping the placement island and the sensor circuit in a mechanical decoupling compound before the sensor circuit carried on the sensor circuit is enveloped in the first protective compound. The mechanical decoupling mass keeps the sensor circuit and in particular a sensor present in the sensor circuit free from mechanical stresses that could distort the dependent of the physical encoder field sensor signal and thus the measurement of the above-mentioned physical quantity.
In einer zusätzlichen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird die Bestückinsel beim Einhüllen in der mechanischen Entkopplungsmasse über einen Steg an einem Stützelement gehalten, wobei der Steg vor dem Einhüllen der Bestückinsel und der Sensorschaltung in der ersten Schutzmasse wenigstens teilweise entfernt wird. Diesen Vorgang kann man als partielles Freistanzen bezeichnen, im Rahmen dessen die Sensorschaltung mit der ersten Schutzmasse so vollständig umhüllt werden kann, dass keine Randspalten oder andere nicht notwendige Öffnungen verbleiben, über die Feuchtigkeit oder andere verwitterungsunterstützende Substanzen zur Sensorschaltung vordringen könnten. Andererseits kann der Sensor aufgrund der weiter vorhandenen Verbindung zum Stützelement mit anderen Sensoren gemeinsam an diesem gehalten und in besonders effizienter Weise transportiert und weiter verarbeitet werden. Die schlussendliche Vereinzelung des Sensors kann dann schlussendlich nach dem Einhüllen in der zweiten Schutzmasse erfolgen.In an additional development of the specified method, the placement island is held by a web on a support element when enveloping in the mechanical decoupling compound, wherein the web is at least partially removed before enveloping the placement island and the sensor circuit in the first protective compound. This process can be described as partial free punching, in the context of which the sensor circuit with the first protective compound can be completely enveloped so that no marginal gaps or other unnecessary openings remain, through which moisture or other weathering-supporting substances could penetrate to the sensor circuit. On the other hand, due to the further connection to the support element with other sensors, the sensor can be held together thereon and transported in a particularly efficient manner and further processed. The final separation of the sensor can then finally take place after wrapping in the second protective compound.
In besonders günstiger Weise kann als von der Bestückinsel verschiedene Stelle die Schnittstelle gewählt werden, weil die Schnittstelle ohnehin bis zur Anbindung mit einem Datenkabel zur Übertragung des Sensorsignals freigehalten werden muss.In a particularly favorable manner, the interface can be selected as a location different from the placement island, because the interface must be kept free in any case until it is connected to a data cable for transmitting the sensor signal.
Zweckmäßigerweise kann das angegebene Verfahren in einer Weiterbildung den Schritt Ausbilden eines Ausrichtungselementes an der ersten Schutzmasse, an der die erste Schutzmasse zum Einhüllen mit der zweiten Schutzmasse in einer vorbestimmten Richtung ausgerichtet werden kann, umfassen. Durch dieses Ausrichtungselement ist gewährleistet, dass der Sensor nach dem Einhüllen in der ersten Schutzmasse und einem sich gegebenenfalls anschließenden Transport zu einer anderen Fertigungsstätte beim Einhüllen mit der zweiten Schutzmasse weiterhin hochpräzise mit geringen Toleranzen gefertigt werden kann.Conveniently, in a further development, the specified method may include the step of forming an alignment element on the first protection ground, on which the first protection ground can be aligned in a predetermined direction for enveloping the second protection ground. This alignment element ensures that the sensor can continue to be produced with high precision with small tolerances after being enveloped in the first protective compound and, if appropriate, subsequently transported to another production facility when it is being wrapped with the second protective compound.
In einer besonders günstigen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird zwischen der ersten Schutzmasse und der zweiten Schutzmasse ein Dichtungselement angeordnet, welches ein Eindringen von Feuchtigkeit in einem Spalt zwischen der ersten Schutzmasse und der zweiten Schutzmasse vermeidet, der aufgrund des Formschlusses bedingt gegebenenfalls entstehen könnte.In a particularly favorable development of the specified method, a sealing element is arranged between the first protective compound and the second protective compound, which avoids the penetration of moisture in a gap between the first protective compound and the second protective compound, which could possibly arise due to the positive connection.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Sensor durch eines der angegebenen Verfahren hergestellt.According to another aspect of the invention, a sensor is manufactured by one of the specified methods.
Der angegebene Sensor kann ein Raddrehzahlsensor oder ein Inertialsensor für ein Fahrzeug sein.The indicated sensor may be a wheel speed sensor or an inertial sensor for a vehicle.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug einen angegebenen Sensor.In accordance with another aspect of the invention, a vehicle includes a specified sensor.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in connection with the drawings, wherein:
In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.In the figures, the same technical elements are provided with the same reference numerals and described only once.
Es wird auf
Das Fahrzeug
Dabei kann es in einer dem Fachmann bekannten Weise passieren, dass das die Räder
In der vorliegenden Ausführung weist das Fahrzeug
Basierend auf den erfassten Drehzahlen
Der Regler
Anhand des in
Es wird auf
Der Drehzahlsensor
Die Encoderscheibe
Der Lesekopf
Hierzu und zu weiteren Hintergrundinformationen zu aktiven Raddrehzahlsensoren wird auf den einschlägigen Stand der Technik, wie beispielsweise die
Es wird auf
Der Lesekopf
Der in
Auf der Bestückinsel
Die Bestückinsel
Der Halterahmen
Nachdem der Zwischenproduktionszustand des Lesekopfes gemäß der
Das Einhausen soll anhand der
Im Lesekopf
Nachdem für den Lesekopf
Im Anschluss daran wird der Lesekopf
In diesem Zustand wird der Lesekopf
Der Lesekopf
Zur weiteren Verarbeitung des Vorspritzlings kann dieser nun aus dem Halterahmen
Im Anschluss daran kann der Vorspritzling nun in einer zweiten Schutzmasse
Beim Einhüllen des Vorspritzlings mit der zweiten Schutzmasse
In besonders günstiger Weise wird erst in diesem Arbeitsschritt, beim Einhüllen in die zweite Schutzmasse
Als Material für die zweite Schutzmasse
Zur Verbesserung der Haftung der Entkopplungsmasse
Da die Leseköpfe
Um die mechanische Festigkeit des Lesekopfes
Um die Dichtigkeit zwischen den beiden Schutzmassen
Ein im Rahmen des zuvor beschriebenen Verfahrens hergestellter Sensor lässt sich unabhängig von seinen sensorspezifischen Unterschieden wie Messprinzip, Sensier-Richtung, Beschaltung in beliebiger Weise durch die Gestaltung des Leadframes und unterschiedliche Bestückungen herstellen. Als elektronische Bauelemente können Standard-ICs mit dem Leadframe
Als weitere elektronische Komponenten
Das vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die gesamte Prozesskette zur Herstellung eines Sensors geringe Toleranzen aufweist und dass eine hohe Dichtigkeit zwischen Leadframe
Investitionsseitig besteht der Vorteil dieses Konzepts darin, dass kein zusätzliches Handling erforderlich ist. Einzig ein weiteres Werkzeug zum Einhüllen in die zweite Schutzmasse
Wird der Sensor im Carrier Design ausgeführt, ist ein zusätzlicher Leadframe, eine Carrier-Moldanlage und eine IC-in-Carrier-Montage-Station erforderlich. If the sensor is designed in Carrier Design, an additional leadframe, a carrier molding machine, and an IC-in-Carrier mounting station are required.
Durch die Herstellung eines bezüglich der Aussenkontur identischen Vorspritzlings (ohne Einsatz eines Carriers) sind Kosteneinsparungen bei der Zeichnungssatzerstellung, der Qualifikation, der Mold-Flow-Simulation, der Prozessoptimierung, der Logistik, der Tool-Herstellung und in der BOM zu erwarten. By producing a pre-molded part identical to the outer contour (without the use of a carrier), cost savings can be expected in drawing set production, qualification, mold flow simulation, process optimization, logistics, tool manufacturing and BOM.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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