DE102004023999A1

DE102004023999A1 - Device for detecting a parameter e.g. flow rate of a medium e.g. air flowing in a line e.g. suction pipe of internal combustion engine has MID cooling section

Info

Publication number: DE102004023999A1
Application number: DE200410023999
Authority: DE
Inventors: Uwe Konzelmann; Tobias Lang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2005-12-08

Abstract

A plug sensor (1) which is placed into the suction pipe is connected to electronic circuit part (2), and in heat conducting connection with a cooling device. The cooling device is formed as an molded-interconnect-device housing section (11) through by selective metallization.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung wenigstens eines Parameters eines in einer Leitung strömenden Mediums mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1.The The invention relates to a device for detecting at least one Parameters of a medium flowing in a conduit with the characteristics of Generic term of the independent Claim 1.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 0 720 723 B1 bekannt. Das elektronische Schaltungsteil ist als Hybridschaltung ausgebildet, die auf ein Bodenblech aufgebracht ist. Das Bodenblech ist wenigstens an einer Stelle dem in der Leitung strömenden Medium ausgesetzt, so dass die von der Hybridschaltung erzeugte Wärme über das Bodenblech an das in der Leitung strömende Medium abgegeben wird. Die Verwendung eines metallischen Bodenblechs, welches als Stanzbiegeteil gefertigt wird, setzt der Gestaltungsfreiheit bei der Formgebung im Hinblick auf eine Optimierung der Wärmeabgabe an das strömende Medium Grenzen.Such a device is for example from the document EP 0 720 723 B1 known. The electronic circuit part is designed as a hybrid circuit, which is applied to a floor panel. The bottom plate is exposed at least at one point to the medium flowing in the conduit, so that the heat generated by the hybrid circuit is discharged via the bottom plate to the medium flowing in the conduit. The use of a metal bottom plate, which is manufactured as a stamped and bent part, limits the freedom of design in terms of optimizing the heat emission to the flowing medium limits.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht eine verbesserte Wärmeabfuhr vom elektronischen Schaltungsteil an das in der Leitung strömende Medium. Hierdurch lässt sich vorteilhaft die thermische Drift eines Analogteils des elektronischen Schaltungsteils verringern, wodurch sich der zu erfassende Parameter des in der Leitung strömenden Mediums genauer ermitteln lässt. Durch die Ausbildung der Kühleinrichtung als MID-Bauteil (Molded Interconnect Devices) durch selektives Metallisieren wenigstens eines als Spritzgussteil hergestellten Gehäuseteils des Steckfühlergehäuses kann eine größere Kühlfläche erreicht werden als durch ein im Stand der Technik verwandtes ebenes oder gebogenes Blech, da die Topologie der Spritzgussform des Steckfühlergehäuses in unterschiedlichsten dreidimensionalen Formen fast beliebig ausgebildet werden kann und die Kühlkörpergeometrie so optimiert werden kann.The inventive device with the characterizing features of claim 1 allows a improved heat dissipation from the electronic circuit part to the medium flowing in the conduit. This leaves Advantageously, the thermal drift of an analog part of the electronic circuit part reduce, resulting in the parameter to be detected in the Conduction of flowing medium can be determined more precisely. By the formation of the cooling device as an MID component (Molded Interconnect Devices) by selective metallization at least a housing part of the plug-in sensor housing produced as an injection-molded part can reached a larger cooling surface be as even or related by a related art bent sheet, since the topology of the injection mold of the plug-in sensor housing in various three-dimensional shapes almost arbitrarily formed can be and the heat sink geometry can be optimized.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht.advantageous embodiments and further developments of the invention are indicated by the in the dependent claims Features possible.

Vorteilhaft weist das Gehäuse des Steckfühlers ein erstes Gehäuseteil auf, das auf einer ersten Seite eine erste Metallisierung aufweist. Das elektronische Schaltungsteil kann wärmeleitend auf die erste Metallisierung des ersten Gehäuseteils aufgebracht sein, so dass die Wärme vom Schaltungsteil direkt auf das metallisierte Gehäuseteil übertragen wird. Das Gehäuse kann ein auf das erste Gehäuseteil aufgesetztes zweites Gehäuseteil auf, das zusammen mit dem ersten Gehäuseteil einen das Schaltungsteil bergenden Innenraum umgibt.Advantageous shows the case of the plug-in sensor a first housing part on, which has a first metallization on a first side. The electronic circuit part can thermally conduct on the first metallization of the first housing part be applied, so that the heat is transmitted from the circuit part directly to the metallized housing part. The housing can one on the first housing part attached second housing part on, which together with the first housing part a the circuit part surrounding sheltering interior.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zweite Gehäuseteil auf seiner von dem Schaltungsteil abgewandten Außenseite eine zweite Metallisierung aufweist, die mit der ersten Metallisierung wärmeleitend und insbesondere elektrische leitend verbunden ist. Vorteilhaft bilden die erste Metallisierung und die zweite Metallisierung einen EMV-Schutzraum für das Schaltungsteil.Especially It is advantageous if the second housing part on his from the Circuit part facing away outside having a second metallization with the first metallization thermally conductive and in particular electrically conductively connected. Make an advantageous the first metallization and the second metallization an EMC protection space for the circuit part.

Eine besonders gut Kühlung des Schaltungsteils kann auch dadurch realisiert werden, dass das mit der ersten Metallisierung versehene erste Gehäuseteil seitlich über den Auflagebereich des zweiten Gehäuseteils auf dem ersten Gehäuseteil verlängert ist und eine von dem Gehäuse abstehende Kühlfahne bildet, die dem in der Leitung strömenden Medium direkt ausgesetzt ist.A especially good cooling the circuit part can also be realized in that the provided with the first metallization first housing part laterally over the contact area of the second housing part is extended on the first housing part and one of the housing protruding cooling flag forms directly exposed to the medium flowing in the conduit is.

Das wenigstens eine mit der selektiven Metallisierung versehene Spritzgussteil weist vorzugsweise eine dreidimensional strukturierte Außenfläche auf, die vorzugsweise mit Strömungskanälen versehen ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn eine mit der Metallisierung versehene Außenseite eines Gehäuseteils mit einer rillenförmigen Kontur versehen ist, deren Rillen sich vorzugsweise parallel zur Hauptströmungsrichtung erstrecken. Hierdurch wird neben einer Vergrößerung der Kühlfläche zusätzlich erreicht, dass die strömungsdynamischen Eigenschaften des Steckfühlers verbessert werden.The at least one provided with the selective metallization injection molded part preferably has a three-dimensionally structured outer surface, preferably provided with flow channels is. In particular, it is advantageous if one with the metallization provided outside a housing part with a groove-shaped Contour is provided, the grooves are preferably parallel to the Main flow direction extend. In addition to an enlargement of the cooling surface, this additionally achieves that the fluid dynamic Properties of the plug-in sensor be improved.

Besonders vorteilhaft ist weiterhin, falls zusätzlich zur Kühleinrichtung auch das elektronische Schaltungsteil ganz oder teilweise durch selektives Metallisieren eines Gehäuseteils des Gehäuses hergestellt ist. So ist es beispielsweise möglich, insbesondere Leiterbahnen des Schaltungsteils durch selektive Metallisieren des Gehäuseteils und vorzugsweise zusammen mit der Herstellung der als Kühlfläche vorgesehenen Metallisierung direkt auf dem Gehäuseteil herzustellen.Especially is also advantageous, if in addition to the cooling device also the electronic circuit part in whole or in part selectively metallizing a housing part of the housing is. For example, it is possible in particular conductor tracks of the circuit part by selective metallization of the housing part and preferably together with the preparation of the intended as a cooling surface Metallization to produce directly on the housing part.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigtembodiments The invention are illustrated in the drawings and in explained in the following description. It shows

1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Erfassung wenigstens eines Parameters eines in einer Leitung strömenden Mediums 1 a perspective view of an apparatus for detecting at least one parameter of a medium flowing in a conduit

2 einen Querschnitt durch 1 senkrecht zur Längsachse des Steckfühlers, 2 a cross section through 1 perpendicular right to the longitudinal axis of the plug-in sensor,

3 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer an dem Steckfühler ausgebildeten Kühlfahne. 3 a cross section through a further embodiment with a formed on the plug-in cooling lug.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments

1 zeigt eine erstes Ausführungsbeispiel eines Steckfühlers zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines in einer Leitung strömenden Mediums. Der Steckfühler 1 kann beispielsweise mit seinem Abschnitt 6 in Richtung seiner Längsachse 10 in eine von einem Medium, beispielsweise Luft, durchströmte zylinderförmige Leitung eingesetzt werden, bis der Kragen 7 am Mantelrohr der Leitung zur Anlage gelangt. Ein Steckerteil 8 des Steckfühlers 1 wird nicht in die Leitung eingesetzt und dient zum Anschluss elektrischer Leitungsverbindungen. Bei der Leitung kann es sich beispielsweise um die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges handeln. Der zu erfassende Parameter des strömenden Mediums kann beispielsweise der Luftmassendurchfluss des in der Leitung strömenden Mediums sein. Es können natürlich auch andere Parameter der in der Leitung strömenden Luft erfasst werden. 1 shows a first embodiment of a plug-in sensor for determining at least one parameter of a medium flowing in a conduit. The plug-in sensor 1 For example, with its section 6 in the direction of its longitudinal axis 10 in one of a medium, such as air, flowed through cylindrical conduit are used until the collar 7 at the jacket pipe of the line arrives at the plant. A plug part 8th of the plug-in sensor 1 is not inserted into the cable and is used to connect electrical cable connections. The line may, for example, be the intake line of an internal combustion engine of a motor vehicle. The parameter of the flowing medium to be detected can be, for example, the mass air flow rate of the medium flowing in the line. Of course, other parameters of the air flowing in the duct can also be detected.

Der Steckfühler 1 weist zu diesem Zweck ein in 1 nicht dargestelltes Messelement auf, beispielsweise ein Heißfilm-Messelement, das in einem Bypasskanal des Steckfühlers 1 angeordnet ist. Die in der Leitung strömende Luft gelangt durch eine Öffnung 4 in den Bypasskanal, strömt an dem Messelement vorbei und verlässt den Bypasskanal durch eine Öffnung 5 an der Unterseite des Steckfühlers und gelangt so in die Leitung zurück. Der Aufbau des Bypasskanals kann beispielsweise dem in der US 6 557 408 dargestellten Aufbau entsprechen, aber auch anders ausgebildet sein. Der Bypasskanal kann auch ganz entfallen und das Messelement direkt in der Leitung angeordnet sein. Zur Auswertung des von dem Messelement erfassten Signals befindet sich in dem Steckfühler ein elektronisches Schaltungsteil, beispielsweise eine auf einem Hybrid angeordnete Auswerteschaltung, die über elektrische Leitungsverbindungen, beispielsweise Bonddrähte mit dem Messelement elektrisch verbunden ist. Von dem Schaltungsteil erzeugte Wärme wird an das in der Leitung strömende Medium übertragen.The plug-in sensor 1 has for this purpose a 1 not shown measuring element, for example, a hot-film measuring element in a bypass channel of the plug-in sensor 1 is arranged. The air flowing in the line passes through an opening 4 into the bypass channel, flows past the measuring element and leaves the bypass channel through an opening 5 at the bottom of the plug-in sensor and thus returns to the line. The structure of the bypass channel, for example, in the US 6 557 408 Correspond to the structure shown, but also be designed differently. The bypass channel can also be dispensed with altogether and the measuring element can be arranged directly in the line. For evaluation of the detected signal from the measuring element is in the plug-in sensor, an electronic circuit part, for example, arranged on a hybrid evaluation circuit which is electrically connected via electrical line connections, such as bonding wires with the measuring element. Heat generated by the circuit part is transmitted to the medium flowing in the line.

Wie in 1 und 2 zu erkennen ist weist, das Gehäuse des Steckfühlers ein erstes Gehäuseteil 11 und ein zweites Gehäuseteil 12 aus Kunststoff auf, die beide als Spritz gussteile, insbesondere als MID-Bauteile (Molded Interconnect Devices) hergestellt sind. Hierfür kann beispielsweise mittels Mehrfachspritzguss ein Verbundkörper aus verschiedenen Kunststoffen erzeugt werden, von denen einer metallisierbar ist und der andere nicht. Durch die Formgebung der Spritzgusswerkzeuge, wird eine selektiv metallisierbare Oberfläche erzeugt, die anschließend mit einer Metallisierung versehen wird. Die Metallisierung kann chemisch durchgeführt werden oder mittels Heißprägetechniken, so dass ein guter Haftverbund der Metallisierung auf der Oberfläche besteht. Üblicherweise ist die Metallisierung auf dem thermoplastischen Grundmaterial 10 bis 100 Mikrometer dick, kann aber auch deutlich darüber liegen.As in 1 and 2 can be seen, the housing of the plug-in sensor a first housing part 11 and a second housing part 12 made of plastic, both as injection molded parts, in particular as MID components (Molded Interconnect Devices) are made. For this purpose, for example by means of multiple injection molding, a composite of different plastics are produced, one of which is metallizable and the other not. The shaping of the injection molds, a selectively metallizable surface is produced, which is then provided with a metallization. The metallization can be carried out chemically or by hot stamping techniques, so that there is a good adhesion of the metallization on the surface. Usually, the metallization on the thermoplastic base material is 10 to 100 microns thick, but can also be significantly higher.

Wie in 2 gezeigt, ist das erste Gehäuseteil 11 auf seiner Innenseite selektiv mit einer Metallisierung 13 versehen. Ein als Schaltungsteil 2 vorgesehener Hybrid ist über einen Wärmeleitkleber 3 auf die Metallisierung 13 aufgeklebt. Das zweites Gehäuseteil 12 weist an seiner Außenseite eine selektive Metallisierung 14 auf. Selektiv bedeutet in diesem Zusammenhang, dass nicht das ganze Gehäuseteil metallisiert zu sein braucht. Durch Aufsetzten des zweiten Gehäuseteils 12 auf das erste Gehäuseteil 11 entsteht ein geschlossener Innenraum, in dem das Schaltungsteil 2 angeordnet ist. Im Auflagebereich der beiden Gehäuseteile ist ein wärmeleitfähiger und elektrisch leitender Kleber 18 angeordnet, so dass die erste Metallisierung 13 mit der zweiten Metallisierung 14 elektrisch und wärmeleitend verbunden ist. Wärme die von dem Schaltungsteil 2 erzeugt wird und über den Kleber 3 auf die Metallisierung 13 übertragen wird, fließt so auf die Metallisierung 14 an der Außenseite des Steckfühlers 1 und wird dort an das strömende Medium übertragen.As in 2 shown is the first housing part 11 on its inside selective with a metallization 13 Mistake. One as a circuit part 2 intended hybrid is a thermal adhesive 3 on the metallization 13 glued. The second housing part 12 has on its outside a selective metallization 14 on. Selective means in this context that not the entire housing part needs to be metallized. By placing the second housing part 12 on the first housing part 11 creates a closed interior, in which the circuit part 2 is arranged. In the contact area of the two housing parts is a thermally conductive and electrically conductive adhesive 18 arranged so that the first metallization 13 with the second metallization 14 electrically and thermally conductively connected. Heat the from the circuit part 2 is generated and over the glue 3 on the metallization 13 is transferred, so flows on the metallization 14 on the outside of the plug-in sensor 1 and is transferred there to the flowing medium.

Wie in 1 zu erkennen ist, ist das zweite Gehäuseteil 12 zu diesem Zweck im Bereich der zweiten Metallisierung 14 mit rillenförmigen Strukturen 19 versehen, die sich vorzugsweise parallel zur Hauptströmungsrichtung a in der Leitung erstrecken. Es sind aber auch andere Strukturen denkbar. Durch die Rillen 19 wird einer Vergrößerung der wärmeableitenden Fläche erreicht. Außerdem können ungünstige Strömungsablösungen am Steckfühler 1 reduziert werden. Vorteilhaft ist es, dass die Gestaltung der mit der Metallisierung versehenen Oberfläche durch die Ausbildung des Gehäuseteils als MID in unterschiedlichster Weise erfolgen kann und an die jeweiligen Bedingungen optimal angepasst werden kann.As in 1 can be seen, is the second housing part 12 for this purpose in the field of second metallization 14 with groove-shaped structures 19 provided, which preferably extend parallel to the main flow direction a in the conduit. But there are also other structures conceivable. Through the grooves 19 an increase in the heat-dissipating surface is achieved. In addition, unfavorable flow separation on the plug-in sensor 1 be reduced. It is advantageous that the design of the provided with the metallization surface can be done in many different ways by the formation of the housing part as MID and can be optimally adapted to the particular conditions.

Bei dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird durch die Metallisierungen 13 und 14 weiterhin ein geschlossener EMV-Raum (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit) gebildet, in dem das Schaltungsteil 2 angeordnet ist, wodurch ein wirksamer EMV-Schutz des Schaltungsteils 2 mit geringem Aufwand erreicht wird.At the in 1 and 2 illustrated embodiment is characterized by the metallizations 13 and 14 Furthermore, a closed EMC space (EMC = electromagnetic compatibility) is formed, in which the circuit part 2 is arranged, thereby providing effective EMC protection of the circuit part 2 achieved with little effort.

In 3 ist ein Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hier erstreckt sich das mit der ersten Metallisierung 13 versehene erste Gehäuseteil 11 seitlich über die Auflagefläche des zweiten Gehäuseteils 12 auf dem ersten Gehäuseteil hinaus, so dass eine Kühlfahne 15 gebildet wird, welche dem in der Leitung strömenden Medium ausgesetzt ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Wärme vom Schaltungsteil 2 auf die Metallisierung 13 unter dem Schaltungsteil 2 übertragen und fließt von dort auf die Kühlfahne 15 ab, wo die Wärme an das strömende Medium übertragen wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist das zweite Gehäuseteil 12 nicht mit einer Metallisierung versehen.In 3 a cross section through a further embodiment of the invention is shown. Here, this extends with the first metallization 13 provided first housing part 11 laterally over the support surface of the second housing part 12 on the first housing part, leaving a cooling vane 15 is formed, which is exposed to the medium flowing in the conduit. In this embodiment, the heat from the circuit part 2 on the metallization 13 under the circuit part 2 transferred and flows from there to the cooling flag 15 from where the heat is transferred to the flowing medium. In this embodiment, the second housing part 12 not provided with a metallization.

Weiterhin ist es möglich, das Schaltungsteil direkt auf dem ersten Gehäuseteil 11 herzustellen und auf den Hybrid zu verzichten. Zu diesem Zweck werden die Leiterbahnen des Schaltungsteils direkt durch entsprechende Metallisierung auf dem Gehäuseteil 11 hergesellt, welches als Schaltungsträger dient. Die elektrischen elektronischen Bauelemente werden dann direkt auf das Gehäuseteil bestückt und dort mit den Leiterbahnen kontaktiert.Furthermore, it is possible, the circuit part directly on the first housing part 11 produce and dispense with the hybrid. For this purpose, the conductor tracks of the circuit part directly by appropriate metallization on the housing part 11 hergesellt, which serves as a circuit carrier. The electrical electronic components are then fitted directly to the housing part and contacted there with the conductor tracks.

Claims

Device for detecting at least one parameter of a medium flowing in a line with a plug-in sensor insertable into the line ( 1 ) with a housing ( 11 . 12 ) and an electronic circuit part arranged in the housing ( 2 ), the heat-conducting with a on the plug-in sensor ( 1 ) arranged cooling device, characterized in that the cooling device by selectively metallizing at least one housing part produced as an injection molded part ( 11 ) of the housing is formed.

Device according to claim 1, characterized in that that the cooling device is designed as an MID component.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the housing has a first housing part ( 11 ) having on a first side a first metallization ( 13 ) and the electronic circuit part ( 2 ) thermally conductive to the first metallization ( 13 ) of the first housing part ( 11 ) is applied and that the housing has a mounted on the first housing part second housing part ( 12 ), which together with the first housing part ( 11 ) one the circuit part ( 2 Surrounding interior. ( 2 )

Apparatus according to claim 3, characterized in that the second housing part ( 12 ) on its part of the circuit ( 2 ) facing away from the outside a second metallization ( 14 ) associated with the first metallization ( 13 ) is thermally conductive and in particular electrically conductively connected. ( 3 )

Apparatus according to claim 4, characterized in that the first metallization ( 13 ) and the second metallization ( 14 ) an EMC protection space for the circuit part ( 2 ) form. ( 2 )

Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the with the first metallization ( 13 ) provided first housing part ( 11 ) laterally over the support area of the second housing part ( 12 ) is extended on the first housing part and one of the housing ( 11 . 12 ) projecting cooling vane ( 15 ). ( 3 )

Apparatus according to claim 1, characterized in that the at least one with the selective metallization ( 14 ) provided injection molded part ( 12 ) has a three-dimensionally structured outer surface, preferably with flow channels ( 19 ) is provided.

Device according to one of claims 1 or 7, characterized in that the plug-in sensor ( 1 ) with a predetermined orientation with respect to a main flow direction (a) is insertable into the conduit and that at least one with a metallization ( 14 ) provided outside of a housing part ( 12 ) is provided with a groove-shaped contour whose grooves ( 19 ) preferably extend parallel to the main flow direction (a). ( 1 )

Apparatus according to claim 1, characterized in that in addition to the cooling device and the electronic circuit part ( 2 ) in whole or in part by selective metallization of a housing part ( 11 ) of the housing is manufactured and that in particular the electronic components connecting conductor tracks of the circuit part ( 2 ) are made by selectively metallizing a housing part of the housing.