DE102004062908B4 - Sensor and method for manufacturing a sensor - Google Patents
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Abstract
Ein Sensor zum Erfassen einer Kenngröße eines Mediums, insbesondere der Temperatur einer Flüssigkeit, mit einem einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand aufweisenden Halbleiterelement 13, mit Kontakten 14 und Kontaktfahnen 15 ist bei der Herstellung eines Funktionsteils mit in dieses Funktionsteil eingeformt.A sensor for detecting a characteristic of a medium, in particular the temperature of a liquid, having a temperature-dependent electrical resistance having semiconductor element 13, 14 with contacts and contact lugs 15 is formed in the manufacture of a functional part in this functional part.
Description
Die Erfindung betrifft einen Sensor zum Erfassen einer Kenngröße eines Mediums, insbesondere der Temperatur eines Fluids, mit einem einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand aufweisenden Halbleiterelement, das mit Kontakten versehen ist, die zu einer Anschlusseinrichtung führen, und ein Verfahren zur Herstellung eines Sensors.The invention relates to a sensor for detecting a characteristic of a medium, in particular the temperature of a fluid, having a temperature-dependent electrical resistance having a semiconductor element, which is provided with contacts leading to a connection device, and a method for producing a sensor.
Sensoren der eingangs genannten Art und insbesondere Temperatursensoren werden vielfach in Kraftfahrzeugen verwendet. Beispielsweise wird mittels eines derartigen Sensors die aktuelle Temperatur des Kühlmittels der Motorkühlung erfasst und an ein Motorsteuergerät übermittelt. Für die Sensoren werden Öffnungen, beispielsweise in einem Ventilgehäuse oder in einem Thermostatgehäuse oder in einem Wasserkasten eines Kühlmittelkühlers oder in anderen Bauteilen, vorgesehen, in die die Sensoren eingebaut werden. Hierzu müssen in der Regel Befestigungsmittel und Dichtungselemente vorgesehen werden.Sensors of the type mentioned and in particular temperature sensors are widely used in motor vehicles. For example, by means of such a sensor, the current temperature of the coolant of the engine cooling is detected and transmitted to an engine control unit. For the sensors openings are provided, for example in a valve housing or in a thermostat housing or in a water tank of a coolant radiator or in other components, in which the sensors are installed. For this purpose, fastening means and sealing elements must be provided as a rule.
Auf einem anderen Fachgebieten ist dem Fachmann beispielsweise aus der
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass er eine einfache Montage ermöglicht.The invention has for its object to provide a sensor of the type mentioned, which is characterized in particular by the fact that it allows easy installation.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Halbleiterelement und die Kontakte in ein aus Kunststoff hergestelltes Funktionsteil eingebettet sind und in das Funktionsteil ein vorzugsweise metallisches Übertragungselement mit eingeformt ist, das mit dem Halbleiterelement und dem Medium, dessen Kenngröße zu erfassen ist, in Verbindung steht.This object is achieved in that the semiconductor element and the contacts are embedded in a functional part made of plastic and in the functional part of a preferably metallic transmission element is formed, which communicates with the semiconductor element and the medium whose characteristic is to be detected.
Ein erfindungsgemäßer Sensor wird direkt in dem gleichen Herstellungsvorgang hergestellt, mit welchem das betreffende Funktionsteil hergestellt wird. Dadurch entfallen zusätzliche Montage- und Abdichtarbeiten. Außerdem ist die Gefahr weitgehend vermieden, dass im Bereich des Sensors eine Undichtheit auftreten kann.A sensor according to the invention is produced directly in the same manufacturing process with which the relevant functional part is produced. This eliminates additional assembly and sealing work. In addition, the danger is largely avoided that in the area of the sensor can leak.
Funktionsteile im Sinne der Erfindung sind die Bauteile, die üblicherweise einen derartigen Sensor aufnehmen, beispielsweise ein Ventilgehäuse, ein Gehäuse eines Thermostatventils eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines bedarfsorientiert geregelten Thermostatventils, ein Wasserkasten eines Kühlmittelkühlers, eine Kühlmittelleitung, ein Wärmetauscher im Bereich der Fahrzeugheizung, ein Ventil im Bereich eines Getriebeölkühlers und sonstige Bauteile.Functional parts in the sense of the invention are the components which usually receive such a sensor, for example a valve housing, a housing of a thermostatic valve of an internal combustion engine, in particular a demand-controlled thermostatic valve, a water tank of a coolant radiator, a coolant line, a heat exchanger in the vehicle heating, a valve in the area of a transmission oil cooler and other components.
Dadurch dass in das Funktionsteil ein vorzugsweise metallisches Übertragungselement mit eingeformt ist, das mit dem Halbleiterelement und dem Medium, dessen Kenngröße zu erfassen ist, in Verbindung steht, ist es möglich, das Halbleiterelement auch in größerem Abstand von dem zu messenden Medium anzuordnen und dennoch eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit zu erzielen.Characterized in that in the functional part of a preferably metallic transmission element is formed, which communicates with the semiconductor element and the medium whose characteristic is to be detected, it is possible to arrange the semiconductor element at a greater distance from the medium to be measured and yet a to achieve high reaction rate.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass das Halbleiterbauteil und die Kontakte bei einem Spritzvorgang in das Funktionsteil eingeformt sind. Damit wird eine gute Einbettung der Teile des Sensors erhalten, so dass eine hohe Sicherheit gegen Leckagen besteht.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the semiconductor device and the contacts are formed in an injection process in the functional part. Thus, a good embedding of the parts of the sensor is obtained, so that there is a high level of protection against leaks.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass das Halbleiterelement und die Kontakte als Vorformling in das Funktionsteil eingeformt sind. Dadurch kann beispielsweise der Spritzvorgang und insbesondere die Formgebung der Spritzform vereinfacht werden.In another embodiment of the invention it is provided that the semiconductor element and the contacts are formed as a preform in the functional part. As a result, for example, the injection process and in particular the shape of the injection mold can be simplified.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass die Kontakte mit Steckerfahnen versehen oder als Steckerfahnen ausgebildet sind, die teilweise in den Kunststoff des Funktionsteils und/oder den Vorformling eingeformt sind. Nach der Herstellung des Funktionsteils muss dann keine zusätzliche Arbeit mehr zur Vervollständigung des Sensors ausgeführt werden. Vorteilhaft wird dabei weiter vorgesehen, dass die Steckerfahnen in einem Steckerteil enden, das mit dem Funktionsteil oder dem Vorformling einteilig ist.In a further embodiment of the invention, it is provided that the contacts are provided with connector lugs or formed as connector lugs, which are partially formed in the plastic of the functional part and / or the preform. After the production of the functional part then no additional work to complete the sensor must be performed. Advantageously, it is further provided that the connector lugs terminate in a plug part, which is integral with the functional part or the preform.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiter durch ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors gelöst, bei welchem der Sensor bei der Herstellung eines Funktionsteils in dieses integriert wird und dem Halbleiterelement ein vorzugsweise metallisches Übertragungselement zugeordnet ist, das derart in das Funktionsteil eingeformt wird, dass es auf der dem Medium zugeordneten Seite frei liegt. Besonders vorteilhaft wird dabei vorgesehen, dass der Sensor mit den Kontakten in eine Spritzform eingelegt wird, in welcher das Funktionsteil mitsamt Sensor hergestellt wird.The object of the invention is further achieved by a method for producing a sensor in which the sensor is integrated in the production of a functional part in this and the semiconductor element is associated with a preferably metallic transmission element, which is formed in such a way in the functional part that it on the the medium associated page is exposed. It is particularly advantageously provided that the sensor is placed with the contacts in an injection mold, in which the functional part is manufactured together with sensor.
Um die exakte Position des Halbleiterelements und/oder die Materialstärke zu kontrollieren, mit der das Halbleiterelement überdeckt ist, wird in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Halbleiterelement wenigstens zu Beginn des Spritzvorgangs fixiert ist. Diese Fixierung kann eine Halterung im Werkzeug sein, die in der Nachdruckphase zurückgezogen wird. Es sind jedoch auch Hülsen aus Metall oder Kunststoff möglich, in welcher das Halbleiterteil eingebracht wird.In order to control the exact position of the semiconductor element and / or the material thickness with which the semiconductor element is covered, it is provided in an embodiment of the invention that the semiconductor element is fixed at least at the beginning of the injection process. This fixation may be a holder in the tool, which is withdrawn in the Nachdruckphase. However, it is also possible sleeves of metal or plastic, in which the semiconductor part is introduced.
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen und den Unteransprüchen.Advantages of the invention will become apparent from the following description of the embodiments illustrated in the drawings and the dependent claims.
In
In das Ventilgehäuse
Der Sensor
Das Halbleiterelement
Gemäß
Bei einem Kennfeldthermostaten, wie er aus der
Bei der Ausführungsform nach
Der in ein Funktionsteil integrierte Sensor
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