DE102007046304A1

DE102007046304A1 - Sensor und zugehöriges Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102007046304A1
Application number: DE102007046304A
Authority: DE
Inventors: Peter Guse; Michael Spiessberger; Uwe Ehrhardt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2009-04-02

Abstract

Es werden ein Sensor und ein Verfahren zur Herstellung desselben vorgeschlagen, wobei der Sensor zumindest ein Sensorelement (22) umfasst, und eine Umspritzung (12), die zumindest teilweise das Sensorelement (22) umgbit, mit einer Metallisierung (14) versehen ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus einem Sensor mit zugehörigem Herstellungsverfahren nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. Aus der DE 19722507 A1 ist bereits eine elektrisch leitende, mit einer integrierten Schaltung verbundene Litze und Verfahren zur Herstellung der Verbindung bekannt. Einzeldrähte der Litze werden durch Schweißen zu einem einheitlichen Körper, der ein Kontaktierelement bildet, miteinander verbunden und mit den Anschlüssen der integrierten Schaltung verschweißt. Die in das Gehäuseteil eingelegte integrierte Schaltung ist mit einem Kunststoff umspritzt, der zusammen mit einem weiteren Gehäuseteil ein Gehäuse des Sensors ergibt, in welchem die integrierte Schaltung mit dem magnetoresistiven Messelement und dem Permanentmagneten vollständig eingeschlossen ist. Eine in das Gehäuse eingespritzte Metallbuchse dient zum Anbringen des Drehzahlsensors beispielsweise in einem Fahrzeug dicht an einem Fahrzeugrad.
Aus Gründen des Wärmeschutzes werden üblicherweise Wärmeschutzbleche mit zugehörigen Schrauben auf der Metallbuchse des Drehzahlfühlers verschraubt. Die Wärmeableitung erfolgt über das Wärmeschutzblech und die Schraube in Richtung der Antriebsachse.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sensor mit einfacherem Aufbau vorzuschlagen, der sich zudem gut zur Ableitung von Strahlungswärme eignet. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Sensor mit zugehörigem Herstellungsverfahren hat demgegenüber den Vorteil, dass keine Wärmeschutzbleche mehr erforderlich sind. Die entsprechenden Montageschritte in Verbindung mit der Befestigung der Wärmeschutzbleche können somit entfallen. Dadurch, dass die Außenumspritzung, welche vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, mit einer Metallisierung versehen ist, erfolgt einerseits die Wärmeableitung wie auch ein zusätzlicher EMV-Schutz. Weiterhin kann auch die Dichtheit gegen Umwelteinflüsse durch die Metallisierung erhöht werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Umspritzung aus Polyamid besteht. Insbesondere dieser thermoplastische Werkstoff eignet sich gut für die spritzgießtechnische Verarbeitung und Verkapselung eines Sensorelements. Andererseits kann nun Polyamid beispielsweise durch eine galvanische Verchromung metallisiert werden. Insbesondere eine spiegelnde Chromschicht eignet sich gut zur Wärmestrahlungsreflektion.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird in einem ersten Schritt der Sensor einer Vorbehandlung unterzogen. Beispielsweise durch Reinigen, Trocknen oder Plasmareinigen wird die Umspritzung für die galvanische Metallisierung bzw. Verchromung vorbereitet. Hieran schließt sich in einem nächsten Schritt die galvanische Metallisierung bzw. Verchromung an. In einem weiteren Schritt erfolgt die Nachbehandlung. So wird der metallisierte Sensor gespült, getrocknet und poliert. Insbesondere durch das Polieren kann die Wärmereflektion der metallisierenden Schicht nochmals erhöht werden. In einem weiteren Schritt schließt sich das Prüfen der Schichtdicke an. Damit wird sichergestellt, dass die Umspritzung des Sensors an allen Stellen mit einer hinreichend großen Metallisierung überzogen ist, um sicher die Wärme abzuleiten.
Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel des Sensors mit zugehörigem Herstellungsverfahren ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigen:
die 1 eine perspektivische Ansicht des Sensors sowie
die 2 eine Schnittdarstellung durch den Sensorkopf.
Ein Sensor 10 umfasst ein im Sensorkopf 18 befindliches Sensorelement 22, welches von einer Umspritzung 12 umgeben wird. Die Ausgangssignale des Sensorelements 22 können über ein Kabel 16 abgegriffen werden. Im mittleren Bereich des Sensors 10 ist eine Befestigung 20 vorgesehen mit einer nicht näher bezifferten Bohrung, über die der Sensor 10 an geeigneter Stelle zur Sensierung beispielsweise einer Drehzahl eines Kraftfahrzeugs befestigt werden kann. Die komplette Außenseite der Umspritzung 12 ist mit einer Metallisierung 14 versehen, die somit die Oberfläche des Sensors 10 bildet.
Bei der Schnittdarstellung gemäß 2 wird noch genauer ersichtlich, dass das Sensorelement 22, beispielsweise ein intergrierter Schaltkreis mit nicht näher bezeichneten Anschlüssen, von der Umspritzung 12 zumindest teilweise umgeben ist. Die Außenseiten der Umspritzung 12 sind wiederum von der Metallisierung 14 umgeben. Die Schichtdicke der Metallisierung 14 bewegt sich vorzugsweise in der Größenordnung von 50–100 μm.
Bei dem Sensor 10 handelt es sich beispielsweise um einen Drehzahlfühler, der in an sich bekannter Art und Weise eine Drehzahl eines bewegten Teils sensiert. Dies kann beispielsweise mittels magnetischem Prinzip erfolgen, indem ein bewegtes Geberrad ein Magnetfeld beeinflusst, welches das Sensorelement 22 in der entsprechenden Art und Weise erfasst und nach Ermittlung der zugehörigen Drehzahlinformation diese einem weiterverarbeitenden Steuergerät zur Verfügung stellt. Hierzu könnte das Sensorelement 22 magnetfeldempfindliche Bauelemente, wie beispielsweise Hallsensoren oder weitere magnetoresistive Bauelemente, beispielsweise auf GMR- oder AMR- Basis, umfassen. Zweckmäßiger Weise ist das Sensorelement 22 als integrierte Schaltung realisiert, die neben der erforderlichen Sensorik auch die Signalvorauswertung umfasst. Weiterhin könnte in dem Sensorkopf 18 auch ein Magnetfeld erzeugendes Bauelement, beispielsweise ein Permanentmagnet, angeordnet sein.
Das Sensorelement 22 ist mit einer Umspritzung 12 zu Schutzzwecken gegen Umwelteinflüsse umgeben. Diese Umspritzung 12 besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise Polyamid wie beispielsweise PA 6, PA 6.6, PA 6.12, PA 4.6 etc., und wird im Rahmen eines konventionellen Spritzgießverfahrens hergestellt. Gerade Polyamid eignet sich als Material zur Umspritzung 12 und kann neuerdings auch im Rahmen des galvanischen Metallisierens mit einer Metallisierung 14 versehen werden.
Die Umspritzung 12 des Sensors 10 wird nun erfindungsgemäß noch mit einer Metallisierung 14 versehen. Hierzu wird in einem ersten Schritt eine Vorbehandlung durchgeführt, nämlich das Reinigen, Trocknen bzw. Plasmareinigen des Sensors 10 mit Umspritzung 12.
In einem zweiten Schritt schließt sich der Hauptprozess an, nämlich das galvanische Metallisieren. Hierbei handelt es sich um ein Spezialverfahren. Zur Verankerung der durch Galvanisierung aufzubringenden Metallüberzüge bzw. Metallisierung 14 von vorzugsweise 50–100 μm Dicke werden Kunststoffteile, im konkreten Fall Sensor 10 mit Umspritzung 12 zunächst in Beiz-Bäder gebracht, die deren Oberfläche chemisch aufrauen. Zugehörige Beizmittel gibt es für die meisten thermoplastischen Kunststoffe. Manche Kunststoffe sind auch ohne Vorbehandlung galvanisierbar. Die aufgrauhten Oberflächen werden in Bädern mit Lösungen von Edelmetallsalzen so aktiviert, dass beispielsweise aus Kupferbädern auf der Kunststoff-Fläche festhaftend eine Kupferschicht stromlos abgeschieden werden kann. Diese wird dann galvanisch weiter verkupfert und vernickelt oder verchromt, so dass sich die gewünschte Metallisierung 14 in der gewünschten Schichtdicke einstellt.
In einem dritten Schritt erfolgt die Nachbehandlung. Die mit der Metallisierung 14 versehene Umspritzung 12 wird nun gespült, getrocknet und anschließend poliert. Damit entsteht insbesondere eine glänzende Chromschicht, die sich besonders für die Wärmestrahlungsreflektion eignet.
Im nachfolgenden vierten Schritt erfolgt die Überprüfung der Schichtdicke der Metallisierung 14. Vorzugsweise ist die Umspritzung 12 in überall gleicher Art und Weise mit einer Metallisierung 14 der gewünschten Schichtdicke im Mikrometerbereich versehen. Auch im Bereich des Sensorkopfs 18 ist diese Metallisierung 14 aufgebracht. Die gewählte Schichtdicke der Metallisierung 14 im Bereich von vorzugsweise 50–100 μm beeinflusst die magnetische Funktionalität des Sensors 10 nicht.
Die beschriebene Metallisierung 14 der Umspritzung 12 eignet sich insbesondere für Sensoren 10 in Anwendungen, bei denen der Sensor 10 hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Vorzugsweise eignet sich die Metallisierung 14 für Raddrehzahlsensoren, welche im Bereich der Bremsscheiben die Raddrehzahl erfassen. Dort treten in der Regel hohe Temperaturen auf, vor denen der Sensor 10 sicher geschützt werden muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19722507 A1 [0001]

Claims

Sensor (10), umfassend zumindest ein Sensorelement (22) und eine Umspritzung (12), die das Sensorelement (22) zumindest teilweise umgibt, wobei die Umspritzung (12) aus einem Kunststoff, vorzugsweise Polyamid besteht, der mit einer Metallisierung (14) versehen ist.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung (14) aus Chrom besteht.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung (14) durch ein galvanisches Verfahren erfolgt.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung (14) eine Schichtdicke im Bereich von 50–100 μm aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Sensors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (10) in einem ersten Schritt einer Vorbehandlung unterzogen wird, nämlich Reinigen und/oder Trocknen.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Schritt die Umspritzung (12) des Sensors (10) galvanisch metallisiert, vorzugsweise verchromt, wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Schritt die Nachbehandlung des metallisierten Sensors (10) erfolgt, nämlich das Spülen, Trocknen oder Polieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vierten Schritt die Schichtdicke der Metallisierung (14) geprüft wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des galvanischen Metallisierens die Umspritzung (12) des Sensors (10) in einem Beizbad chemisch aufgerauht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des galvanischen Metallisierens die Umspritzung (12) des Sensors (10) in Lösungen von Metallsalzen gebadet wird zur Abscheidung zumindest einer Schicht der Metallisierung (14) und die Umspritzung (12) gegebenenfalls weiter galvanisch metallisiert wird.