CN103128877B - 用于制造注塑包封而成的传感器组件的方法 - Google Patents

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Abstract

用于制造注塑包封而成的传感器组件的方法（100），该传感器组件具有至少一个容纳在传感器组件（1）的电路板（2）的第一侧（2a）上的传感器元件（3、4），其中，在第一方法步骤（110）中，将多个销（6），尤其是金属销，以穿过电路板的方式引入电路板中，其中，将电路板包括至少一个传感器元件在第二步骤（120）中如下地布置在尤其是两件式的注塑包封工具（10）中，即，销在横向于电路板的延伸平面的方向上在该电路板两侧借助端侧的工具贴靠面（7a、8a）支撑在注塑包封工具（10）上，其中，借助销形成传感器元件表面与注塑包封工具之间限定的间距，并且其中，在第三步骤（130）中利用注塑包封材料（14），尤其是热固性塑料来装填注塑包封工具。

Description

用于制造注塑包封而成的传感器组件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造注塑包封而成的传感器组件的方法。
背景技术
在现有技术中，公知用于制造特别稳定的、适用于机动车辆尤其适用于变速器的传感器的方法，首先形成预制坯，在该预制坯上容纳传感元件或者说传感器元件，并且此后共同地包覆或者说注塑包封由预制坯和传感器元件组成的系统。这种操作例如由文献DE10 2009 000 428 A1示出。此外，文献DE 10 2008 064 047 A1公开了一种用于制造传感器的类似方法，其中，首先注塑包封传感器元件，接着使其与载体元件机械连接并且随后与该载体元件一起重新加以注塑包封。但是，这种制造方法以不利的方式极大地耗费。
在借助于电路板和容纳在其上的测量电子器件形成的传感器或传感器组件中，尤其是在传感器元件中，现有技术同样设置如下，即，首先将电路板连同电子器件一起安装在载体例如预制坯上，并且随后对它们进行注塑包封，其中，将电路板连同电子器件以及载体放入工具下部件并且利用另一工具上部件盖住。
在这种情况中通常如下是重要的，即，在传感器元件上存在尽可能少的用于注塑包封的材料，但可靠地注塑包封该传感器元件。传感器元件应该仅由薄的材料层覆盖，以便传感器元件进而传感器组件不会在其功能上受到干扰。在这种情况中也应该密封地注塑包封带有传感器元件的电路板。
这种用于制造注塑包封而成的电路板而设置预制坯并且随后设置最终的注塑包封的制造过程是非常耗费的。此外，电路板会具有显著的公差，例如直至±10％，也就是说在材料厚度方面。在将这种电路板在工具内注塑包封的过程中会由此产生如下，即，注塑包封材料在传感器元件上方的材料厚度会以电路板公差波动。由此，所形成的传感器组件尤其是传感器元件在其功能上会受到损害。
发明内容
由此出发，本发明的任务在于，克服现有技术的上述缺点并且提供一种用于制造注塑包封而成的传感器组件的方法，该方法能够实现以简单的方式尤其是防介质地注塑包封其上容纳有传感器机构的电路板并且同时保证，传感器机构上的注塑包封材料具有限定的厚度并因此不会对传感器产生负面影响。
该任务通过根据本发明的用于制造注塑包封而成的传感器组件的方法来解决，其中，该传感器组件具有容纳在所述传感器组件的电路板的第一侧上的至少一个传感器元件，其中，在第一方法步骤中，将多个销以穿过所述电路板的方式引入所述电路板中，其中，将所述电路板包括所述至少一个传感器元件在第二步骤中如下地布置在注塑包封工具中，即，所述销在横向于所述电路板的延伸平面的方向上在该电路板两侧借助端侧的工具贴靠面支撑在所述注塑包封工具上，其中，借助所述销形成所述传感器元件的表面与所述注塑包封工具之间的限定的间距，并且其中，在第三步骤中利用注塑包封材料来装填所述注塑包封工具。
提供一种用于制造注塑包封而成的传感器组件或传感器的方法，其中，传感器组件具有电路板以及至少一个容纳在该电路板上的传感器元件。
具有测量接收器或者提供测量接收器功能(即形成测量链的第一环节)的至少一个传感器元件例如能够使用电感的、电容的或者场感应的测量原理，其中，备选地或附加地也可以设想其他设计方案。一般能利用不同的传感器元件来实施本发明。
除了单纯的测量接收器例如霍尔片之外，传感器元件可以具有配属于测量接收器的布线，例如尤其是例如加壳地或备选例如不加壳地构成为IC。传感器元件可以构造成用于转速测量，为此，该传感器元件例如实施为霍尔IC，或者传感器元件可以构造成用于其他测量任务。
传感器元件容纳或者说布置在传感器组件的电路板的第一侧上，该第一侧尤其是电路板的平面侧。传感器元件可以例如焊接地、粘接地或者以其他方式布置在电路板上，尤其是在装配方法过程中，例如也可以拧紧在电路板上。电路板优选是耐温的电路板，例如FR4电路板，该FR4电路板在注塑包封过程中对温度不敏感，电路板一般优选基于环氧树脂的电路板。电路板能够以通常的方式具有导线结构并且能够例如用其他结构元件进行装配。
所提供的用于制造传感器组件的方法设置如下，即，在第一方法步骤中，将多个销尤其是金属销穿过电路板地引入该电路板。利用该引入，销从电路板两侧伸出，也就是说在横向于电路板的延伸平面的方向上。
销各具有一个柄部并且优选各具有一个顶部，柄部从该顶部延伸出去，尤其是螺栓状或销钉状的柄部。但如下也是能够设想的，即，不带顶部元件地形成销，例如整体上螺栓状或棒状地形成。为了能够将销穿过电路板地引入该电路板，也就是说借助其各自的柄部来引入，在电路板中优选形成横向于该电路板延伸平面的对应的穿通开口，也就是说相应地从电路板的一个平面侧延伸到另一平面侧。尤其是带有与销的柄部横截面对应的横截面的穿通开口可以钻孔地、激光切割地或者以其他方式加工。销优选通过将其各自的柄部有利地简单地插入穿通开口中而引入、尤其是例如持久地压入电路板。在这种情况中设置如下，即，分别在传感器组件的各自传感器元件附近或者说与它们相邻地将销引入电路板。为了简化引入，柄部优选在用于导入而设置的侧上具有端部侧的导入棱角。
在优选承接第一方法步骤的第二方法步骤中，将电路板包括传感器元件布置在尤其是两件式的注塑包封工具中。注塑包封工具优选由工具上部件和工具下部件组成，它们一同限定了用于随后的注塑包封过程的型腔。
工具中的布置方案在第二步骤中如下地进行，即，销在横向于电路板的延伸平面的方向上在该电路板两侧借助端侧的贴靠面支撑在注塑包封工具上，其中，所述贴靠面在下文中称为工具贴靠面。在这种情况下，借助销来形成传感器元件的表面(例如壳体表面或测量接收器表面)与注塑包封工具之间的限定的间距，就这方面而言也是注塑包封工具到电路板的第一侧的限定的间距。
这在本发明的范畴内以有利简单的方式一方面通过如下方式来实现，即，电路板以其第一侧支撑或者说贴靠在每个销的另一贴靠面上，该贴靠面在下文中称为电路板贴靠面，并且该电路板贴靠面尤其在销的端侧的贴靠面或者说端部之间形成，尤其是以径向地从柄部向外延伸的方式，例如借助环形法兰。另一方面通过如下方式来实现，即，电路板贴靠面在这种情况中尤其具有到销的如下工具贴靠面的限定的间距，该工具贴靠面在引入电路板之后与电路板的第一侧相邻并且借助该工具贴靠面与第一侧相邻地实现了在工具上的支撑。
优选地，电路板贴靠面分别通过销顶部的面朝柄部的、径向突出于该柄部的面来提供，该面尤其是环形地构成。在这种情况中，销的一个工具贴靠面还可以在销的顶部，即在顶部的背离柄部的端侧上形成，而一个工具贴靠面可以在销的柄部的背离顶部的端部上形成，尤其各作为平坦的贴靠面。在这种情况中，在将销引入电路板之后，那个在顶部上形成的工具贴靠面尤其与电路板的第一侧相邻地布置，而在各柄部上形成的工具贴靠面与电路板的背面或者说第二侧相邻地布置。换句话说，在这种情况下，各自的销的一侧以顶部而另一侧以柄部支撑在注塑包封工具上。
优选地，电路板连同容纳在它上面的至少一个传感器元件在第二步骤中如下地布置在工具中，即，各自的销以与第一侧相邻的工具贴靠面支撑在第一工具部件尤其是工具下部件上，而另一工具贴靠面又贴靠在第二工具部件尤其是工具上部件上。在这种情况中例如设置如下，即，电路板以支撑在同样与第一侧相邻地布置的电路板贴靠面上的方式抵抗重力受支持地支承或者说布置在工具中。
在方法的第三步骤中，利用注塑包封材料装填注塑包封工具，即装填借助工具或者说工具部件形成的型腔，在该型腔内部容纳有电路板和至少一个传感器元件。在这种情况中，传感器元件和电路板优选共同地注塑包封，尤其是借助合成材料注塑，尤其是借助唯一的注塑过程。注塑包封材料尤其可以是热固性塑料，但是备选地可以例如是热塑性塑料。
在这种情况中，通过借助销限定的工具到传感器元件表面的间距，能够有利地以所期望的材料涂覆厚度在传感器元件上进行注塑包封。如下是特别有利的，即，销可以用作金属销或金属销钉，它们使得防介质的注塑包封成为可能。在这种情况中，注塑包封材料，尤其是热固性塑料，密封地利用金属来密闭，从而在第三步骤中能够实现电路板和传感器元件的防介质的封闭。
此外，在所提供的方法范畴内，在第二步骤中设置将电路板在注塑包封工具中定向或者说定位，所述定向或者说定位可以借助销和/或附加的销来实现。借助于销的定向尤其在三个空间方向上设置，即在X、Y和Z方向上。为了进行定向，各自的销可以构造至少一个定位辅助装置或者定位装置，例如在端侧上锥形分布或者说倒角或者倾斜。这种定位辅助装置或定位装置可以在第二步骤中为了定位而引入注塑包封工具内对应的定位容纳部，其中，尤其可以实现自定向。对应的定位容纳部可以例如漏斗状地形成。
借助于所提供的方法能够以简单的方式低成本地制造传感器组件，尤其是例如转速传感器，此外尤其用于机动车辆。
本发明的其他特征和优点由下面结合附图对本发明实施例的描述得知，所述附图示出了发明要点的细节。在本发明的变型方案中，单个特征可以单个地就其本身实现，或者成多个地以任意组合的形式实现。
附图说明
下面结合附图对本发明的优选实施方式进行详细阐述。其中：
图1示例性和示意性地示出在根据本发明可能的实施方式的第一方法步骤后部分制成的传感器组件的从上方观察的俯视图；
图2示例性和示意性地从底侧示出图1的部分制成的传感器组件；
图3示例性和示意性地示出第二方法步骤中部分制成的传感器组件的剖面视图；
图4示例性和示意性地示出借助根据图1和图2的部分制成的传感器组件在第三方法步骤中获得的部分制成的传感器组件从上面观察的俯视图；
图5示例性和示意性地示出从下面观察的根据图4的传感器组件的视图；
图6示例性和示意性地示出制成的传感器组件的剖面视图；
图7a和图7b示例性和示意性地分别示出适用于执行所述方法的销；
图8示出用于制造注塑包封而成的传感器组件的方法示意图。
具体实施方式
图1示例性和示意性地从上方示出部分制成的传感器组件1’，其在图8中显示和提出的方法100的范畴中在第一方法步骤110过程中获得。
部分制成的传感器组件1’具有电路板2，该电路板形成为FR4电路板。在电路板2的第一平面侧2a上容纳或布置、尤其是焊接有第一传感器元件3和第二传感器元件4。传感器元件3、4分别构成为IC，在这里为霍尔IC，其中，在各自的IC内部布置有测量接收器。
此外，在电路板2上形成有以连接为目的的插头触点5，该插头触点从其底侧或第二平面侧2b向外延伸，即横向于电路板2的延伸平面向外延伸(参见图2)。
为了制造注塑包封而成的传感器组件1，电路板2具有多个销6，尤其是金属销6，所述销在第一方法步骤中穿过电路板2地引入该电路板。金属销6各具有一个顶部7和一个从顶部7延伸出的、销钉状的柄部8(参见图7a)，其中，顶部7在背离柄部8的端侧的端部上构造第一工具贴靠面7a，柄部8在背离顶部7的端侧的端部上构造另一工具贴靠面8a。工具贴靠面7a、8a是为了支撑在注塑包封工具10中而分别设置的，例如图3可看出，柄部端部上的导入斜面与贴靠面8a相邻地构成。
在第一步骤110中，金属销6引入对应的孔或者说穿通开口9，所述孔或者说穿通开口横向于电路板2的延伸平面地穿过该电路板地延伸，尤其是与传感器元件3、4相邻。在这种情况下，柄部8穿过各自的穿通开口9，直至销6利用各自的另一贴靠面或者说电路板贴靠面7b贴靠在第一侧2a上或者说支撑在其上。另一贴靠面7b由顶部7提供，即作为面朝柄部8的、径向突出于该柄部的环形面。备选地，可以设置用于形成电路板贴靠面7b的环形法兰8b(例如图7b)。
在电路板2的第二侧2b上，销6同样从该第二侧2b伸出(参见图2或图3)，以便能够与第二侧2b相邻地同样支撑在工具10上。只要通过如下方式选择金属销6的长度，即，即使在电路板2的最大公差的情况下仍然保证在第二侧2b上的凸起，就能够实现电路板2的所有侧的注塑包封。
图3示出根据第二方法步骤120的部分制成的传感器组件1’的剖面视图，其中，将电路板2包括传感器元件3、4布置在尤其是两件式的注塑包封工具10中。在这种情况下，注塑包封工具10具有工具上部件10a和工具下部件10b，它们共同构造容纳部分制成的传感器组件1’的型腔11，该型腔在第三方法步骤中能够用注塑包封材料借助注塑包封来装填。在第二方法步骤120中，带有销6的电路板2首先置入工具下部件10b中，其中，销6以工具贴靠面7a贴靠在工具下部件10b上。随后安放工具上部件10a，其中，销6同样以工具贴靠面8a贴靠在工具上部件上。
可以从图3中得知，电路板2在第二步骤120中如下地布置，即，销6在横向于电路板2的延伸平面的方向上在该电路板两侧借助端侧的工具贴靠面7a、8a支撑在注塑包封工具10上，也就是说一侧支撑在工具上部件10a上而另一侧支撑在工具下部件10b上。在这种情况下，借助销6形成传感器元件3或4的表面与注塑包封工具10之间的限定的间距，在这里是传感器元件3、4的IC壳体到工具上部件10a的限定的间距。该限定的间距通过选择另一贴靠面或者说电路板贴靠面7b与相邻于第一侧2a的工具贴靠面7a之间的间距来调整，在图3中，就此而言超过顶部7的轴向延伸，该轴向延伸应选择得大于传感器元件3或者说4在第一侧2a上沿着横向于电路板2的延伸平面的方向的延伸。为了使电路板2在工具10中保持位置，能够抵抗重力受支持地定位所述电路板，例如还利用销6加以压合。
还可以从图3中得知，借助销6使得在三个空间方向X、Y、Z上的定向或定位成为可能，为此，所述销6分别具有分别为锥形分布的倾斜面形式的定位装置12，即在顶部7上。与此对应地，在工具10尤其是在工具下部件10b中构成定位容纳部13，即漏斗形地构成，从而实现自定向。在这种情况下，设置了对用于定位的销6的选择(参见图4)，备选地例如选择所有的销6。
图4至图6示出了部分制成的传感器组件1或传感器1的视图，其中，为了进行制造而在第三步骤130中利用注塑包封材料14，尤其是利用热固性塑料来装填注塑包封工具10，即借助注塑来装填。在硬化之后将制成的传感器组件1从工具10中取出。从图4至图6中可以得知，注塑包封材料14形成电路板2和传感器元件3或4的防介质的封闭件。在这种情况下，也密封地包覆金属销6。此外，图4至图6还示出了传感器组件1的其他结构元件15，也就是说能够在第三步骤130中一同注塑包封的结构元件。
由于在第二步骤120中形成了注塑包封工具10与传感器元件3、4之间所设置的间距，注塑包封材料14具有在传感器元件3、4之上的设置的厚度，从而一方面保证了可靠的加套以及另一方面避免了故障。
图7b示出销6的另一可行的设计方案，所述销不带有顶部7地构成。在这种情况下，在工具贴靠面7a、8a之间形成围着柄部8的环形法兰8b，该环形法兰构造电路板贴靠面7b。
在本发明的范畴内可以实现如下，即，借助唯一的注塑包封过程或者借助使用唯一的注塑包封工具当尤其在多个空间方向上简单地定位电路板时和在保证传感器功能可靠的情况下低成本地实现密封注塑包封而成的传感器组件。
附图标记列表
1’、1 传感器组件
2 电路板
2a 2的第一侧
2b 2的第二侧
3、4 传感器元件
5 插头触点
6 销
7 6的顶部
7a 7的工具贴靠面
7b 电路板贴靠面
8 柄部
8a 8的工具贴靠面
8b 8的环形法兰
9 穿通开口
10 工具
10a 工具上部件
10b 工具下部件
11 型腔
12 定位装置
13 定位容纳部
14 注塑包封材料
15 结构元件
100 方法
110 第一步骤
120 第二步骤
130 第三步骤
X、Y、Z 空间方向
P 通过销6定位

Claims (20)

1.用于制造注塑包封而成的传感器组件(1)的方法(100)，该传感器组件具有容纳在所述传感器组件(1)的电路板(2)的第一侧(2a)上的至少一个传感器元件(3、4)，其特征在于，在第一方法步骤(110)中，将多个销(6)以穿过所述电路板的方式引入所述电路板(2)中，其中，将所述电路板(2)包括所述至少一个传感器元件(3、4)在第二步骤(120)中如下地布置在注塑包封工具(10)中，即，所述销(6)在横向于所述电路板(2)的延伸平面的方向上在该电路板两侧借助端侧的工具贴靠面(7a、8a)支撑在所述注塑包封工具(10)上，其中，借助所述销(6)形成所述传感器元件(3、4)的表面与所述注塑包封工具(10)之间的限定的间距，并且其中，在第三步骤(130)中利用注塑包封材料(14)来装填所述注塑包封工具(10)。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，所述电路板(2)在所述第一步骤(110)过程中，以所述第一侧(2a)挤向各自的销(6)的电路板贴靠面(7b)或者说支撑在其上。
3.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，所述电路板(2)在所述第二和第三步骤(120、130)中，以所述第一侧(2a)挤向各自的销(6)的电路板贴靠面(7b)或者说支撑在其上。
4.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，所述销(6)是金属销。
5.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，所述注塑包封工具(10)是两件式的。
6.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，所述注塑包封材料是热固性塑料。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法(100)，其特征在于，在所述第三步骤(130)中，将所述至少一个传感器元件(3、4)和所述电路板(2)共同注塑包封。
8.根据权利要求1至6之一所述的方法(100)，其特征在于，所述销(6)在所述第二步骤(120)中以各自的工具贴靠面(7a、8a)支撑在工具下部件(10b)上。
9.根据权利要求2或3所述的方法(100)，其特征在于，所述销(6)在所述第二步骤(120)中以各自的工具贴靠面(7a、8a)通过如下方式支撑在工具下部件(10b)上，即，所述电路板(2)抵抗重力受支持地贴靠在所述电路板贴靠面(7b)上。
10.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，借助所述销(6)在所述第二步骤(120)中实现所述电路板(2)在所述注塑包封工具(10)中的定向或者说定位。
11.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，借助所述销(6)在所述第二步骤(120)中实现所述电路板(2)在所述注塑包封工具(10)中，在三个空间方向(X、Y、Z)上的定向或者说定位。
12.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，借助所述销(6)在所述第二步骤(120)中实现所述电路板(2)在工具上部件(10a)和/或工具下部件(10b)中的定向或者说定位。
13.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，借助所述销(6)在所述第二步骤(120)中实现所述电路板(2)在工具上部件(10a)和/或工具下部件(10b)中，在三个空间方向(X、Y、Z)上的定向或者说定位。
14.根据权利要求10至13之一所述的方法(100)，其特征在于，在所述第二步骤(120)中，所述销(6)为了定位而引入所述注塑包封工具(10)内的对应的定位容纳部(13)。
15.根据权利要求10至13之一所述的方法(100)，其特征在于，在所述第二步骤(120)中，所述销(6)为了定位而通过所述销(6)的定位装置(12)引入所述注塑包封工具(10)内的对应的定位容纳部(13)。
16.根据权利要求1至6、10至13之一所述的方法(100)，其特征在于，在所述第二步骤(120)中，还将工具上部件(10a)贴靠在销(6)的一个工具贴靠面(8a、7a)上，该工具上部件与工具下部件(10b)限定了用于注塑包封的型腔。
17.根据权利要求1至6、10至13之一所述的方法(100)，其特征在于，所述注塑包封材料(14)在所述第三步骤(130)中形成所述电路板(2)和所述至少一个传感器元件(3、4)的防介质的封闭件。
18.根据权利要求2或3所述的方法(100)，其特征在于，所述销(6)各具有一个顶部(7)或者一个环形法兰(8b)，所述顶部或环形法兰构造所述电路板贴靠面(7b)。
19.根据权利要求1至18之一所述的方法(100)来制造的传感器组件，所述传感器组件是用于机动车辆的传感器组件。
20.根据权利要求19所述的传感器组件，其特征在于，所述传感器组件是用于机动车辆变速器的传感器组件。
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