CN102365535A

CN102365535A - 传感器装置和制造方法

Info

Publication number: CN102365535A
Application number: CN2010800147311A
Authority: CN
Inventors: B.博尔; O.巴德
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2012-02-29
Also published as: WO2010108961A1; JP5443587B2; US20120057617A1; US20150285664A1; US9086329B2; DE102009015315A1; BRPI1010271A2; KR20120001785A; JP2012522208A; EP2411778B1; EP2411778A1

Abstract

本发明说明一种具有至少一个带有电端子（2，2’）的传感器元件（1）的传感器装置。至少一个传感器元件（1）布置在固体的塑料体（3）中，其中，在传感器元件（1）和塑料体（3）之间布置围起传感器元件（1）的至少一个第一绝缘层（4）。传感器元件（1）直接检测要测量的介质的至少一个物理特性。

Description

传感器装置和制造方法

技术领域

本发明涉及传感器装置和制造方法。

背景技术

从印刷品DE 102008022465 A1中公知一种为保护传感器元件具有保护包封的传感器装置。

要解决的任务是，说明一种具有足够的电保护的传感器装置，其中，通过保护仅少量限制了传感器元件的动作时间。

通过按照权利要求1的传感器装置以及按照权利要求12的用于制造传感器装置的方法来解决该任务。传感器装置以及用于制造的方法的有利扩展方案是从属权利要求的主题。

说明具有至少一个传感器元件的传感器装置。传感器元件具有电接触传感器元件所利用的电端子。传感器元件布置在固体的塑料体中。应将固体的塑料体理解为由挠性塑料制成的具有定义的基本形状的本体。塑料体是至少部分地可变形的，其中，塑料体随时重新返回到它的初始形状。电端子优选延伸超出塑料体的尺寸。

在传感器元件和塑料体之间，布置使传感器元件嵌入的至少一个绝缘层。与传感器元件邻接的电端子中的至少一个部分区域由第一绝缘层所包围。第一绝缘层从传感器元件延伸到电端子的邻接的部分区域上。优选由第一绝缘层至少包围电端子的位于塑料体内腔中的区域。

在一种实施形式中，传感器元件直接检测要测量的介质的至少一个物理参数。传感器元件例如构成为温度传感器，或构成为光学传感器。在温度传感器的情况下例如检测周围介质的温度。在光学传感器的情况下例如检测到传感器装置上的光信号。

在传感器装置的一种实施形式中，在第一绝缘层和塑料体之间布置其它的绝缘层。

塑料体优选具有包括至少一个朝一侧开放的空腔的形状。但是塑料体的形状不局限于这种形状，而是可以具有每种任意的形状。

塑料体的材料和第一和其它的绝缘层的材料优选是互相无关的。材料优选与它们各自的要求相协调，并且还具有高的耐电压强度。在温度传感器情况下，所采用的材料优选具有高的导热性。在光学传感器的情况下，所采用的材料优选具有关于由光学传感器所检测的波段的中性光学特性。在光学传感器的波段中，材料优选对于辐射是尽可能良好透射的。

第一和其它的绝缘层优选包含挠性的或固体的聚合物。

在具有多个传感器元件的传感器装置的一种实施形式中，分别由第一绝缘层包围各个传感器元件。在一种其它的实施形式中，传感器元件具有包围传感器元件中的所有或一部分的共同的第一绝缘层。

在一种实施形式中，传感器元件的端子实施为刚性的引线。引线优选包括保持在确定的取向上的金属线或绞合线，其中，如此实施引线，使得它们将传感器元件固定在传感器装置的塑料体中的确定的位置。

在一种其它的实施形式中，传感器元件具有挠性的引线或电端子。

在一种其它的实施形式中，在刚性载体或电路板上布置至少一个传感器元件，其位于塑料体中。

在传感器装置的一种实施形式中，塑料体具有至少一个导向装置，该导向装置适用于将传感器元件定位在塑料体内腔中的定义位置上。优选如此布置或构成导向装置，使得在传感器元件和塑料体的导向装置之间，对于包围传感器元件的第一绝缘层有至少足够的位置。导向装置例如构成为桥形接片或突出部。

在传感器装置的一种实施形式中，至少一个传感器元件具有温度传感器的功能。公知的温度传感器例如是具有NTC（负温度系数）或PTC（正温度系数）特性的电器件。

在传感器装置的一种其它的实施形式中，至少一个传感器元件具有光学传感器的功能。

在传感器装置的一种实施形式中，至少一个传感器元件实施为温度传感器，和其它的传感器构成为光学传感器。例如光电二极管或光电晶体管适于作为光学传感器。

在具有温度传感器和光学传感器的传感器装置的一种实施形式中，可以尽可能同时检测温度和光信号。

在一种其它的实施形式中，传感器装置包括光电子器件。光电子器件优选具有诸如LED或OLED的发光二极管的特性。

在一种实施形式中，传感器装置包括至少一个光学传感器以及至少一个光电子器件，如此布置所述光学传感器和光电子器件，使得它们共同具有例如光栅的功能。

在一种实施形式中，塑料体至少在传感器元件的区域中具有至少1 mm的壁厚。在传感器装置的电引线的区域中的塑料体的壁厚既可以低于、也可以超过传感器元件的区域中的壁厚。优选至少在传感器装置与要测量的介质处于接触中的区域中，塑料体具有至少1 mm的壁厚。

在传感器装置的一种实施形式中，传感器装置具有至少3000 V AC（交流电（alternating current）=交流电压）的耐电压强度。从装置的各个绝缘层的耐电压强度的总和中，得出传感器装置的耐电压强度。

在传感器装置的一种实施形式中，第一绝缘层具有优选至少1000 V AC的耐电压强度。在一种特别优选的实施形式中，第一绝缘层具有1250 V AC的耐电压强度。

通过如此构造的传感器装置，该传感器装置具有按照VDE标准的保护等级II的耐电压强度。至少在传感器元件的区域中和在与该区域邻接的电端子的部分区域中达到该保护等级。至少在传感器装置与要测量的介质处于接触中的区域中，传感器装置具有保护等级II。用于传感器装置的进一步电接触的开放的电端子，通常不具有按照保护等级II的耐电压强度，其中，保护装置但是例如可以具有满足保护等级II的插接连接。例如整个传感器装置因此满足保护等级II。由于传感器装置的上述的构造确保，传感器元件的动作时间不通过绝缘不允许强烈地限制，并且传感器装置适用于快速检测物理特性，诸如温度或到传感器装置上的光信号。

在用于制造像上述那样的传感器装置的方法中，提供具有空腔的塑料体。至少一个具有电端子的传感器元件定位在塑料体的空腔中。

在一种实施形式中，传感器元件具有到塑料体的事先确定的间距，使得传感器元件布置在空腔的定义的位置上。

在本方法的一种实施形式中，用聚合物至少填充传感器元件的区域中的空腔。聚合物优选充填围绕传感器元件的整个空间，其中，优选在该区域中不再有空气存在。因此避免在界面处或在空腔中的部分放电。

在一种其它的实施形式中，在定位传感器元件之前，用聚合物充填塑料体的空腔。聚合物形成传感器元件的第一绝缘层。随后将传感器元件浸入塑料体的用聚合物所充填的空腔中直至所希望的位置。

在本方法的一种其它的实施形式中，在定位在塑料体空腔中之前，将传感器元件嵌入第一绝缘层中。在此，例如压铸法适用于，用第一绝缘层压力注塑包封传感器元件和电端子的至少邻接的区域。

在本方法的一种实施形式中，用其它的绝缘层来围起定位在塑料体空腔中的、用第一绝缘层所围起的传感器元件。优选用聚合物至少充填在传感器元件的第一绝缘层和塑料体之间的间隙。

借助以下的图和实施例更详细阐述上述的主题和本方法。

以下的附图是示意性的和不应理解为按正确比例的。互相相同的或承担相同功能的元件具有相同的参考符号。

图1展示了传感器装置的第一实施形式的示意性构造，

图2展示了传感器装置的一种其它的实施形式，

图3展示了包括传感器元件和光电子器件的传感器装置的一种其它的实施形式。

图1示意地展示了传感器装置的第一实施形式的构造。传感器装置具有塑料体3。在塑料体3的内腔中布置在所示出的实施形式中具有刚性电端子2，2’的传感器元件1。由第一绝缘层4包围传感器元件1和电端子2，2’的图1中所示出的部分区域。在图1中仅示出了整个传感器装置的相关的部分区域。为了接触传感器元件1，优选可以从外部接触电端子2，2’的末端。第一绝缘层4优选包含固体的、液态的或挠性的聚合物。在包括液态聚合物的第一绝缘层4的一种实施形式中，优选在末端区域中至少如此程度地密封塑料体3，使得优选气密地封闭塑料体3的内腔中的聚合物。

在图2中展示了传感器装置的其它实施形式的示意性构造。传感器装置包括塑料体3，在其空腔7中布置传感器元件1。传感器元件1具有电端子2，2’，其中，至少在传感器装置的所示出的部分区域中，由第一绝缘层14包围传感器元件1和电端子2，2’。在第一绝缘层14和塑料体3的内壁之间，存在可以形成其它的绝缘层5的间隙。其它的绝缘层5例如可以包括空气或聚合物。在传感器装置的传感器元件1具有温度传感器特性的一种实施形式中，该其它的绝缘层5优选是具有良好导热性的聚合物。在传感器元件1具有光学传感器特性的实施形式中，该其它的绝缘层5优选是光学透明的气体或聚合物。图2仅展示了塑料体3的在其中布置有传感器元件1的区域。其它的区域优选具有至少从外部可电接触的端子2，2’。

图3示意地展示了具有两个器件的传感器装置的其它实施形式的构造。至少一个器件实施为传感器元件11。其它的器件实施为光电子器件6。传感器装置包括在其内腔中布置有载体8的塑料体13。传感器元件11和光电子器件6布置在具有印制导线12，12’的载体8上。借助印制导线12，12’电接触传感器元件11和光电子器件6。用形成了围绕传感器元件11和围绕光电子器件6的第一绝缘层24的聚合物来充填塑料体13的内腔。塑料体优选至少在如此程度上包围图3中的载体8，使得例如包含液态的或固体的聚合物的第一绝缘层24保留在塑料体13的内腔中。

在所示出的实施形式中，传感器装置包括诸如光电二极管或光电晶体管的光学传感器。光电子器件6例如是LED。传感器装置在所示出的实施形式中例如具有光栅的功能。

尽管在实施例中仅能描述有限数量的可能的改进方案，但本发明不局限于这些改进方案。传感器装置原则上可以包括不同类型或相同类型的多个传感器元件，以及包含其它的器件，其中，传感器装置具有保护等级II。

本方法的所说明主题的描述不局限于各个专门的实施形式。更确切地说，只要技术上有意义，可以任意互相组合各个实施形式的特征。

参考符号清单

1，11 传感器元件

2，2’ 电端子

3，13 塑料体

4，14，24 第一绝缘层

5 其它的绝缘层

6 光电子器件

7 塑料体3中的空腔

8 载体

12 印制导线

Claims

1.传感器装置具有，

- 至少一个具有电端子（2，2’）的传感器元件（1），

- 其中，至少一个传感器元件（1）布置在固体的塑料体（3）中，

- 其中，在传感器元件（1）和塑料体（3）之间布置使传感器元件（1）嵌入的至少一个第一绝缘层（4）。

2.按照权利要求1的传感器装置，其中，在第一绝缘层（4）和塑料体（3）之间布置其它的绝缘层（5）。

3.按照以上权利要求之一的传感器装置，其中，该其它的绝缘层（5）包含聚合物。

4.按照以上权利要求之一的传感器装置，其中，第一绝缘层（4）包含挠性的或固体的聚合物。

5.按照以上权利要求之一的传感器装置，其中，电端子（2，2’）实施为刚性引线。

6.按照以上权利要求之一的传感器装置，其中，至少一个传感器元件（1）具有温度传感器的功能。

7.按照以上权利要求之一的传感器装置，其中，至少一个传感器元件（1）具有光学传感器的功能。

8.按照权利要求6或7之一的传感器装置，包括至少一个光电子器件（6）。

9.按照以上权利要求之一的传感器装置，设置该传感器装置，以便具有至少3000 V的耐交流电压强度。

10.按照以上权利要求之一的传感器装置，其中，塑料体（3）具有至少1 mm的材料厚度。

11.用于制造按照以上权利要求之一的传感器装置的方法，其中，提供具有空腔（7）的塑料体（3），其中至少一个传感器元件（1）被定位于该空腔（7）中。

12.按照权利要求11的方法，其中，用聚合物充填在传感器元件（1）和塑料体（3）之间的空腔（7）。

13.按照权利要求11的方法，其中，在定位传感器元件（1）之前，用聚合物充填塑料体（3）的空腔（7）。

14.按照权利要求11的方法，其中，在定位于塑料体（3）的空腔（7）中之前，将传感器元件（1）嵌入第一绝缘层（4）中。

15.按照权利要求14的方法，其中，用聚合物充填在传感器元件（1）的第一绝缘层（4）和塑料体（3）之间的间隙。