CN102735280B - 传感器模块和用于制造传感器模块的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传感器模块，其具有能导电的导体件、第一传感器元件和第二传感器元件，其中，所述第一传感器元件设置在所述导体件的第一接收区域中并且所述第二传感器元件设置在所述导体件的第二接收区域中，所述导体件还具有一这样地设置在所述第一和第二接收区域之间的弯曲区域，使得所述第二接收区域相对于所述第一接收区域成角度地定向。

Description

传感器模块和用于制造传感器模块的方法
技术领域
本发明涉及一种传感器模块，其具有能导电的导体件、第一传感器元件和第二传感器元件，其中，所述第一传感器元件设置在所述导体件的第一接收区域中并且所述第二传感器元件设置在所述导体件的第二接收区域中。
背景技术
这样的传感器模块是广泛公知的。例如由文献DE 10 2007 057 441 A1公开了一种传感器模块，该传感器模块具有设置在印制电路板上的传感器芯片和模块壳体。该传感器模块能够从外部通过连接管脚接触。
由文献DE 10 2007 052 366 A1还公开了一种具有第一和第二载体元件的载体元件装置，其中，在第一载体元件上设有第一传感器并且在第二载体元件上设有第二传感器。第一和第二载体元件被实施为分开的部件，这些部件相互垂直地设置。第一和第二传感器的相互垂直的布置能够实现对至少两个相互垂直的矢量的测量。尤其是能够借助两个相互独立且相互垂直的传感器将待测量的量分成至少两个单个的方向分量。
发明内容
根据本发明的传感器模块和根据本发明的用于制造传感器模块的方法相对于现有技术具有优点：以简单的、结构紧凑的且成本有利地待实现的方式实现第一和第二传感器元件的相互成角度的布置。以该方式能够沿着两个相互不同的方向实现对矢量、例如加速度、旋转加速度、磁场、电场和类似量的测量。尤其是由此能够借助两个相互成角度地布置的传感器元件将待测量的量分成至少两个单个的方向分量。与现有技术相比，为此仅需要一个唯一的导体件，该导体件在第一和第二接收区域之间单次地弯曲，即成角度或弯折。不需要使用两个分开的载体或印制电路板，从而完全能够节省用于连接这样的分开的载体或印制电路板的非常费劲的连接或接合技术。导体件优选包括金属插入件。但是也可想到，导体件包括柔性的印制电路板。第一和第二传感器元件优选分别包括电的、电子的、机械的和/或微机械的传感器，特别优选包括加速度传感器、旋转加速度传感器、用于测量电场的传感器和/或用于测量磁场的传感器(例如霍尔传感器)。导体件在弯曲区域中优选这样地弯曲，使得导体件在第二接收区域中的主延伸平面和导体件在第二接收区域中的主延伸平面夹成一基本上90°的角度或在1°和89°之间或在91°和179°之间的角度。
本发明的优选的设计方案和扩展构型能够由参照附图的描述得出。
根据一种优选的实施方式，第一接收区域相对于第二接收区域基本上成90°角度。有利地，由此能够实现对两个相互垂直且相互独立的量的测量。
根据一种优选的实施方式，传感器模块具有第三传感器元件，其中，所述第三传感器元件设置在所述导体件的第三接收区域中，所述导体件具有一设置在所述第二和第三接收区域之间的另外的弯曲区域，使得所述第三接收区域相对于所述第二接收区域成角度。以有利的方式借助第三传感器元件实现沿着三个相互不同的空间方向对矢量，例如加速度、旋转加速度、磁场、电场和类似量的测量。尤其是由此能够借助三个相互成角度地设置的传感器元件将待测量的量分成所有三个方向分量。还可想到，在第一接收区域中设置多个第一传感器元件，在第二接收区域中设置多个第二传感器元件和/或在第三接收区域中设置多个第三传感器元件。
根据一种优选的实施方式，第三接收区域不仅相对于第一接收区域而且相对于第二接收区域基本上垂直地定向。这有利地能够实现对笛卡尔坐标系的相互独立的空间方向X、Y、Z的测量。
根据一种优选的实施方式，导体件至少部分地被壳体包套，所述壳体优选包括注塑的塑料材料。壳体比较简单地且成本低廉地在注塑过程(模塑)中制造。但是变换地也可想到使用预制壳体、例如预模制壳体。壳体用于保护传感器元件免受外界环境影响，例如机械力作用、湿度、酸或类似物。
根据一种优选的实施方式，导体件具有用于将所述第一传感器元件固定在所述第一接收区域中的第一固定弓形夹、用于将所述第二传感器元件固定在所述第二接收区域中的第二固定弓形夹和/或用于将所述第三传感器元件固定在所述第三接收区域中的第三固定弓形夹。由此有利地实现传感器元件的比较安全且制造简单的固定。第一、第二和/或第三固定弓形夹优选分别在第一、第二和/或第三接收区域的方向上被弹性地预紧，使得第一传感器元件能够被夹紧在第一固定弓形夹和第一接收区域之间，第二传感器元件被夹紧在第二固定弓形夹和第二接收区域之间和/或第三传感器元件夹紧在第三固定弓形夹和第三接收区域之间。由此分别实现对传感器元件的形状锁合和力锁合的固定。固定弓形夹特别优选地分别包括部分地冲压在导体元件中且弯曲出来的金属接片。
本发明的另一个主题是用于制造传感器模块、尤其是根据以上所述的传感器模块的方法，其中，在第一步骤中提供导体件，所述导体件具有用于接收第一传感器元件的第一接收区域和用于接收第二传感器元件的第二接收区域，并且在第二步骤中使所述导体件在一设置在所述第一接收区域和第二接收区域之间的区域中这样地弯曲，使得所述第二接收区域相对于所述第一接收区域成角度。根据本发明的方法能够实现对具有相互成角度地设置的传感器元件的传感器模块的与现有技术相比简单得多的制造，因为仅需要一个唯一的导体件并且没有分开的印制电路板成直角地相互连接。制造成本由此显著下降，因为弯曲方法能够比较简单且成本低廉地实现。通过导体件的一体构造另外不用担心接触错误，接触错误在由现有技术公开的传感器模块中可能出现在分开的印制电路板之间的接缝部位上，因为不同的接收区域之间的带状导体仅弯曲，但是在任何部位上都不中断。术语接收区域在本发明的意义上尤其意味着：相应的传感器元件(优选面状地)固定在相应的接收区域上。接收区域由此优选满足保持功能。
根据一种优选的实施方式，在第一方法步骤中提供导体件，所述导体件还具有用于接收第三传感器元件的第三接收区域，并且在第三方法步骤中所述导体件在一设置在所述第二接收区域和第三接收区域之间的另外的区域中这样地弯曲，使得所述第三接收区域相对于所述第二接收区域成角度。由此以有利的方式实现在三个不同平面中的三个传感器元件与一个唯一的导体件的集成。尤其能够实现对三个相互独立的方向分量的测量。在第一方法步骤中，导体件优选具有L或U形状，使得通过两次弯曲(为了产生所述弯曲区域和所述另外的弯曲区域)第一、第二和/或第三接收区域优选分别相互成角度地定向。
根据一种优选的实施方式，在第四方法步骤中借助焊接方法、粘接方法、夹紧方法和/或插接方法将所述第一传感器元件设置在所述第一接收区域中、将所述第二传感器元件设置在所述第二接收区域中和/或将所述第三传感器元件设置在所述第三接收区域中。任选地可想到，在相应的接收区域中设有用于接收相应的传感器元件的管座。
根据一种优选的实施方式，为了制造壳体，在第五方法步骤中所述导体件与所述第一、第二和/或第三传感器元件一起以塑料注塑包封，使得实现壳体的成本有利的制造。变换地可想到，在第五方法步骤中导体件与第一、第二和/或第三传感器元件一起设置在预制的壳体(预模制壳体)中。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在下面的说明书中详细阐述。
图1示出根据本发明的第一实施方式的传感器模块的示意性剖视图；
图2示出根据本发明的第二实施方式的传感器模块的示意性剖视图；
图3a和3b示出根据本发明的第三和第四实施方式的传感器模块的位于初始状态中的导体件的示意性俯视图；和
图4a和4b示出根据本发明的第五和第六实施方式的传感器模块的位于初始状态中的导体件的示意性俯视图。
具体实施方式
在不同的图中相同的部件始终设有相同的附图标记并且因此通常也分别仅命名或提到一次。
在图1中示出根据本发明第一实施方式的传感器模块1的示意性剖视图。该传感器模块1具有导体件2，该导体件被构造为金属的插入件。该导体件2具有第一接收区域3，第一传感器元件4借助第一固定弓形夹5固定在该第一接收区域中。第一传感器元件4在此夹紧在向着第一接收区域3的方向被弹性地预紧的第一固定弓形夹5和第一接收区域3之间。第一传感器元件4另外在第一接收区域3中被焊接、借助导电粘结剂粘结和/或夹紧到导体件2上。导体件2类似地还具有第二接收区域3’，第二传感器元件4’借助第二固定弓形夹5’固定在该第二接收区域中。第二传感器元件4’在此夹紧在向着第二接收区域3’的方向被弹性地预紧的第二固定弓形夹5’和第二接收区域3’之间。第二传感器元件4’另外在第二接收区域3’中被焊接或借助导电粘结剂粘结或夹紧到导体件2上。导体件2还具有以弯折部形式构成的弯曲区域6，该弯曲区域构造在第一接收区域3和第二接收区域3’之间。导体件2在弯曲区域6中这样地以角度7弯曲或弯折，使得第二接收区域3’相对于第一接收区域3成角度。在本实施例中，第二接收区域3’相对于第一接收区域3以约90°的角度7弯曲。但是变换地也可想到在0°和180°之间的其它角度。第一和第二传感器元件4、4’优选包括微机械的加速度或旋转加速度传感器，它们由于其直角式布置而感测在两个不同的平面中的矢量加速度参量。导体件2通入到传感器模块1的插头区域7中，第一和第二传感器元件4、4’通过该插头区域能够从外部被电接触或读取或控制。导体件2优选包括多个用于例如借助满足总线的传输协议接触第一和第二传感器元件4、4’的总线。导体件2在第一传感器元件4、第二传感器元件4’和弯曲区域6的区域中与第一和第二传感器元件4、4’一起集成到由塑料注塑出的内部壳体8中。传感器模块1另外具有外部壳体8’，该外部壳体直接包套内部壳体8并且间接包套插头区域7。外部壳体8’优选同样在塑料注塑过程中制成并且具有固定套9。
在图2中示出根据本发明第二实施方式的传感器模块1的示意性剖视图。第二实施方式基本上与在图1中所示的第一实施方式相同，其中，导体件2具有第三接收区域3”，第三传感器元件4”与第一和第二传感器元件4、4’类似地借助第三固定弓形夹5”(出于清楚的原因没有示出)固定在第三接收区域中。第三传感器元件4”在第三接收区域3”中被焊接或借助导电粘结剂粘结或夹紧到导体件2上。在第二接收区域3’和第三接收区域3”之间导体件2具有一另外的弯曲区域6’，在该另外的弯曲区域中到导体件2这样地以角度7’弯曲或弯折，使得第三接收区域3”相对于第二接收区域3’成角度。在本实施例中，第三接收区域3”相对于第二接收区域3’以约90°的角度7’弯曲。第一、第二和第三传感器元件4、4’、4”的传感轴或传感平面由此分别相互成直角。但是在此也可想到在0°和180°之间的任何其它角度7’的实现方式。第一、第二和第三传感器元件4、4’、4”又与导体件2的一部分集成到内部壳体8中，该内部壳体与插头区域7一起被外部壳体8’包套。
在图3a和3b中示出根据本发明的第三和第四实施方式的传感器模块1的位于初始状态中的导体件2的示意性俯视图。图3a示出导体件2的初始形状，由该初始形状通过使初始形状围绕弯曲轴线9以角度8弯折来产生根据本发明的传感器模块1的导体件2。用于接收第一传感器元件4的第一接收区域3和用于接收第二传感器元件4’的第二接收区域3’在弯折过程之后相互成角度地设置。导体件2的初始形状具有L形状。图3b示出用于根据第一实施方式的在图1中所示的传感器模块1的导体件2的初始形状。为了实现根据第一实施方式的传感器模块1，导体件2按照弯曲轴线9以90°弯曲。第一和第二传感器元件4、4’然后相互成直角地定向。导体件2的初始形状具有I形状。由此视第一和第二传感器元件4、4’的所希望的相对布置而定，选择导体件2的构造为L或I形状的初始形状。固定弓形夹在此出于清楚的原因没有示出。
在图4a和4b中示出根据本发明的第五和第六实施方式的传感器模块1的位于初始状态中的导体件2的示意性俯视图。该初始形状基本上与在图3a和3b中所示的初始形状相似，其中，在第二接收区域3’和第三接收区域3”之间分别实现一个另外的弯曲轴线9’，以使三个分开的传感器元件，即第一、第二和第三传感器元件4、4’、4”相互成角度地布置。该初始形状为了产生传感器元件1而分别首先围绕弯曲轴线9并且接下来围绕另外的弯曲轴线9’分别以所希望的角度7弯曲。该导体件2的初始形状在此具有U形。图4b示出用于根据第二实施方式的在图2中所示的传感器模块1的导体件2的初始形状。为了实现根据第二实施方式的传感器模块1，导体件2不仅围绕弯曲轴线9而且围绕另外的弯曲轴线9’分别以90°弯曲。第一、第二和第三传感器元件4、4’、4”然后分别相互成直角地定向。导体件2的初始形状具有L形状。由此视第一、第二和第三传感器元件4、4’、4”的所希望的相对布置而定，选择导体件2的构造为U或L形状的初始形状。固定弓形夹在此出于清楚的原因没有被示出。

Claims (10)

1.传感器模块(1)，具有能导电的导体件(2)、第一传感器元件(4)和第二传感器元件(4’)，其中，所述第一传感器元件(4)设置在所述导体件(2)的第一接收区域(3)中并且所述第二传感器元件(4’)设置在所述导体件(2)的第二接收区域(3’)中，其特征在于，所述导体件(2)是一体构造的并且具有这样地设置在所述第一和第二接收区域(3，3’)之间的弯曲区域(6)，使得所述第二接收区域(3’)相对于所述第一接收区域(3)成角度地定向。
2.根据权利要求1的传感器模块(1)，其特征在于，所述第一接收区域(3)相对于所述第二接收区域(3’)基本上成90°角度。
3.根据权利要求1的传感器模块(1)，其特征在于，所述传感器模块(1)具有第三传感器元件(4”)，其中，所述第三传感器元件(4”)设置在所述导体件(2)的第三接收区域(3”)中，所述导体件(2)具有设置在所述第二和第三接收区域(3’，3”)之间的另外的弯曲区域(6’)，使得所述第三接收区域(3”)相对于所述第二接收区域(3’)成角度地构成。
4.根据权利要求3的传感器模块(1)，其特征在于，所述第三接收区域(3”)不仅相对于所述第一接收区域(3)而且相对于所述第二接收区域(3’)基本上垂直地定向。
5.根据权利要求1的传感器模块(1)，其特征在于，所述导体件(2)至少部分地被壳体(8，8’)包套，所述壳体包括注塑的塑料材料。
6.根据权利要求3的传感器模块(1)，其特征在于，所述导体件(2)具有用于将所述第一传感器元件(4)固定在所述第一接收区域(3)中的第一固定弓形夹(5)、用于将所述第二传感器元件(4’)固定在所述第二接收区域(3’)中的第二固定弓形夹(5’)和/或用于将所述第三传感器元件(4”)固定在所述第三接收区域(3”)中的第三固定弓形夹(5”)。
7.用于制造根据以上权利要求中任一项的传感器模块(1)的方法，其特征在于，在第一步骤中提供一体构造的导体件(2)，所述导体件具有用于接收第一传感器元件(4)的第一接收区域(3)和用于接收第二传感器元件(4’)的第二接收区域(3’)，并且在第二步骤中使所述导体件(2)在设置在所述第一和第二接收区域(3，3’)之间的区域(6)中这样地弯曲，使得所述第二接收区域(3’)相对于所述第一接收区域(3)成角度地定向。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，在第一方法步骤中提供导体件(2)，所述导体件还具有用于接收第三传感器元件(4”)的第三接收区域(3”)，并且在第三方法步骤中使所述导体件(2)在设置在所述第二和第三接收区域(3’，3”)之间的另外的区域(6’)中这样地弯曲，使得所述第三接收区域(3”)相对于所述第二接收区域(3’)成角度地定向。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，在第四方法步骤中借助焊接方法、粘接方法、夹紧方法和/或插接方法将所述第一传感器元件(4)设置在所述第一接收区域(3)中、将所述第二传感器元件(4’)设置在所述第二接收区域(3’)中和/或将所述第三传感器元件(4”)设置在所述第三接收区域(3”)中。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，为了制造壳体(8，8’)，在第五方法步骤中所述导体件(2)与所述第一、第二和/或第三传感器元件(4、4’、4”)一起以塑料注塑包封。
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