DE102008006707A1

DE102008006707A1 - Sensor mit Gehäuse, Sensormodul und Einlegeteil

Info

Publication number: DE102008006707A1
Application number: DE200810006707
Authority: DE
Inventors: Yi-Lok Tang; Timo Nachtrab; Matthias Ludwig; Christian Ohl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2009-08-06
Also published as: WO2009095110A2; WO2009095110A3

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Sensor mit einem Sensorgehäuse (15, 16), einem darin angeordneten Sensormodul (11) und wenigstens einem Einlegeteil (13), wobei das Sensormodul (11) wenigstens zwei im wesentlichen gegenüberliegende Außenflächen aufweist. Der Kern der Erfindung besteht darin, daß das wenigstens eine Einlegeteil (13) das Sensormodul (11) umgreift, derart, daß das Sensormodul (11) wenigstens an den zwei im wesentlichen gegenüberliegenden Außenflächen mit dem Einlegeteil (13) verbunden ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Sensor mit einem Sensorgehäuse, einem darin angeordneten Sensormodul und wenigstens einem Einlegeteil, wobei das Sensormodul wenigstens zwei im wesentlichen gegenüberliegende Außenflächen aufweist.
Im Stand der Technik sind Sensormodule bekannt, die mit oder ohne Leiterplatte in Außengehäuse verbaut werden. Befestigung und Kontaktierung des Sensormoduls in das Außengehäuse erfolgt in bekannter Weise zum Beispiel durch eine Leiterplatten-Technik. Diese beinhaltet eine Montage des Sensormoduls auf eine Leiterplatte durch Löten. Verbau und Kontaktierung der Leiterplatte erfolgt in ein Außengehäuse z. B. durch Einpreßtechnik. Ein Verschließen des Gehäuses erfolgt z. B. durch einen Deckel oder durch Verguß.
Ein anderes Beispiel ist die Moduldirektmontage. Dabei erfolgt die Montage des Sensormoduls in ein Außengehäuse z. B. durch Kleben. Die Kontaktierung der Anschlußpins wird z. B. durch Schweißen, Löten oder Drahtbonden bewerkstelligt. Der Verschluß des Gehäuses und/oder eine Passivierung der Bauteile wird z. B. durch ein Gel gewährleistet.
Schließlich ist in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 057 441 ein Verfahren des Direktumspritzens beschrieben. Bei diesem Verfahren sind als Steckerpins und zur Kontaktierung der Sensoren metallische Einlegeteile in einem Gehäuse vorgesehen. Die Einlegeteile sind elektrisch und/oder mechanisch mit den Anschlüssen der Sensormodule verbunden, jedoch im wesentlichen nur an einer Seite des Sensormoduls angeordnet. Dies erfordert zusätzliche Montagemittel zur Montage des Sensormoduls an den Einlegeteilen und zusätzliche Mittel zur elektrischen Kontaktierung. Außerdem müssen bei der Montage Werkzeuge zur genauen Positionierung des Sensormoduls in bezug auf die Einlegeteile vorgesehen werden.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist ein Sensor, bei dem das Sensormodul mit minimalem Aufwand und Kosten mit geringen Lagetoleranzen in das Außengehäuse integriert werden kann, ohne daß zusätzliche Bauteile zur Befestigung oder Kontaktierung erforderlich sind.
Die Erfindung geht aus von einem Sensor mit einem Sensorgehäuse, einem darin angeordneten Sensormodul und wenigstens einem Einlegeteil, wobei das Sensormodul wenigstens zwei im wesentlichen gegenüberliegende Außenflächen aufweist. Der Kern der Erfindung besteht darin, daß das wenigstens eine Einlegeteil das Sensormodul umgreift, derart daß das Sensormodul wenigstens an den zwei im wesentlichen gegenüberliegende Außenflächen mit dem Einlegeteil verbunden ist.
Vorteilhaft sind dazu metallische Einlegeteile vorgesehen, die als kostengünstige Stanzteile so geformt sind, daß Sensormodule mit minimalem Aufwand und Kosten montiert, kontaktiert und optional lagegenau in das Außengehäuse ohne zusätzliche Bauteile oder Prozesse integriert werden können. Dabei wir das Sensormodul an mindestens drei Seiten von den Einlegeteilen mindestens teilweise umschlossen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß das Sensormodul mit dem Einlegeteil mittelbar mittels eines Montageteils, insbesondere vermittels eines Klebeplättchens, verbunden ist. Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß das Sensormodul mit dem Einlegeteil unmittelbar verbunden ist. Vorteilhaft ist, daß das Sensormodul mit dem Einlegeteil kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist. Vorteilhaft ist auch, daß das Sensormodul wenigstens einen elektrischen Anschluß aufweist, der mit einer Kontaktzone des Einlegeteils verbunden ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht dabei vor, daß das Einlegeteil an der Kontaktzone ein Kontaktmittel, insbesondere ein Lotdepot, aufweist. Vorteilhaft ist auch, daß das Einlegeteil (13) eine Abschirmung (137) zum wenigstens bereichsweisen Abschirmen des Sensormoduls (11) vor elektromagnetischer Strahlung aufweist.
Durch die Erfindung wird insgesamt ein sehr einfacher Aufbau des Sensors erreicht. Die Einlegeteile können kostengünstig als Stanz-/Biegeteile ähnlich der bisher üblichen Steckerpins hergestellt werden, zusätzliche Teile, insbesondere Befestigungsmittel, sind nicht erforderlich. Die Positionierung des Sensormoduls an den Einlegeteilen ist einfach, weil sie durch die Form der Einlegeteile zwingend vorgegeben ist. Die Einlegeteile kombinieren die Funktionen des elektrischen Kontakts, der Positionierung, einer EMV-Schutzfunktion (EMV – elektromagnetische Verträglichkeit) und optional der Haltefunktion für nachfolgende Umgieß-/Umspritz- oder sonstige Umhüllungsprozesse. Besonders vorteilhaft ist das Sensormodul ein mikromechanisches Modul. Solche mikromechanischen Module lassen sich besonders vorteilhaft mit dem Einlegeteil mechanisch und auch elektrisch verbinden. Vorteilhaft ist das mikromechanische Modul ein Beschleunigungssensor oder Drehratensensor. Besonders vorteilhaft ist hier die korrekte Positionierung des Moduls im Gehäuse, welche durch die Erfindung kostengünstig und genau ermöglicht wird.
Zeichnung
1 zeigt einen Sensor mit Leiterplatte im Stand der Technik.
2 zeigt einen Sensor mit direkter Umhüllung.
3 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Sensor mit Gehäuse, Sensormodul und Einlegeteil.
Ausführungsbeispiel
1 zeigt einen Sensor mit Leiterplatte im Stand der Technik. Ein Sensormodul 3 ist auf einem Trägerstreifen 2 in einem Innengehäuse 3 angeordnet. Der Trägerstreifen 3 weist Kontaktstifte auf, mittels derer die Anordnung auf einer Leiterplatte 4 befestigt ist. Die Leiterplatte 4 wiederum ist mittels eines oder mehrerer Einlegeteile 6 in einem äußeren Gehäuse 5 befestigt.
2 zeigt einen Sensor mit direkter Umhüllung wie er in der nicht vorveröffentlichten Schrift DE 10 2007 057 441 beschrieben ist. Ein Sensormodul 3 ist einseitig auf einem oder mehreren Einlegeteilen 6 befestigt. Zur Befestigung des Sensormoduls 3 an den Einlegeteilen 6 sind zusätzliche Montagemittel vorgesehen (nicht dargestellt). Die Anordnung ist von einem elastischen Medium 7 umhüllt und von einem Gehäuse 5 umgeben.
3 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Sensor mit Gehäuse, Sensormodul und Einlegeteil. Ein Sensormodul 11 mit elektrischen Anschlüssen 12 ist auf den Einlegeteilen 13 montiert. Kontaktstifte 138 der Einlegeteile 13 bilden Kontaktmittel zur Kontaktierung eines Gegensteckers. In einem Bereich der Einlegeteile 13 ist optional eine Kontaktzone 132 zur Kontaktierung elektrischer Anschlüsse 12 des Sensormoduls 11 ausgeformt. Nach Montage und Kontaktierung werden das Sensormodul 11 vollständig und die Einlegeteile 13 im wesentlichen von einem Gehäuse umschlossen. Die Kontaktstifte 138 bleiben von außen zugänglich. Sensormodul 11 und Einlegeteile 13 werden, z. B. wie in der 2 beschrieben, zunächst mit einem höher elastischen, optional kompressiblen Medium 15 und anschließend mit einem zweiten, mechanisch festen Material 16, (z. B. PBT oder PA) umgossen bzw. umspritzt. Das Sensormodul 11 ist beispielsweise ein mikromechanischer Beschleunigungssensor.
Dicke und Breite der Einlegeteile 13 sind in einem Stegbereich 134 so ausgelegt, daß optional eine definierte Federkraft als Haltefunktion auf das Sensormodul einwirkt. Eine zu hohe Belastung der Kontaktzone 132, beispielsweise infolge mechanischer Spannungen im Gehäuse, wird durch die elastische Verformung der Stege vermieden.
Optional können die Einlegeteile 13, z. B. durch Prägung hergestellte, Auflagepunkte 136 für eine definierte Positionierung des Sensormoduls 11 enthalten. Durch die Auflagepunkte 136 kann auch eine definierte Spaltbreite zwischen Modul 11 und Einlegeteilen 13 erreicht werden.
In einer anderen Ausführung kann optional zwischen Sensormodul 11 und Einlegeteile 13 ein weiteres Bauteil, nämlich ein Montageteil 14 eingesetzt werden, das als Positionierhilfe und/oder als mechanische Befestigung, z. B. als ein Klebeplättchen, ausgeführt sein kann. Zusätzlich kann durch dieses Montageteil 14 ein undefinierter Spalt zwischen dem Sensormodul 11 und den Einlegeteilen 13 vermieden und eine geeignete elastische Kopplung erreicht werden.
Durch die optionale bereichsweise Ausformung eines oder mehrerer Einlegeteile 13 zu einer Abschirmung 137 unter dem Sensormodul 11 wird zusammen mit im Sensormodul 11 enthaltenen, ebenfalls flächig ausgeformten metallischen Teilen, z. B. einem Trägerstreifen (Leadframe) bei einem QFN-Gehäuse oder Leiterbahnen bei einem LGA-Gehäuse, eine mindestens zweiseitige metallische Abschirmung der im Sensormodul 11 enthaltenen elektronischen Bauteile gegen elektromagnetische Einwirkungen erreicht. Die Abschirmung 137 allein schirmt das Sensormodul 11 schon wenigstes von einer Seite, wenigstens bereichsweise ab.
Optional können die Einlegeteile 13 in einem Bereich zu einer Begrenzung 135 so ausgeformt werden, daß sich um das Sensormodul 11 herum ein an 4 oder 5 Seiten begrenzter Bauraum ergibt, wodurch eine hohe Positioniergenauigkeit des Sensormoduls 11 an den Einlegeteilen 13 und auch im Außengehäuse erreicht werden kann.
Zusätzlich können Einführschrägen realisiert werden, die eine manuelle oder automatische Montage des Sensormoduls 11 an den Einlegeteilen 13 erleichtern.
Die elektrischen Kontakte zwischen den Einlegeteilen 13 und dem Sensormodul 11 können z. B. durch eine Löt-, Leitklebe- oder Schweißverbindung hergestellt werden.
Die Einlegeteile 13 können dazu im Kontaktbereich (132) optional ein Kontaktmittel enthalten, z. B. ein Lotdepot wie etwa ein Zinndepot, so daß das spätere Aufbringen eines Kontaktmittels im Montageprozeß des Sensormoduls 11 entfallen kann.
Die Erfindung ist nicht nur auf einen Sensor mit einem Gehäuse, einem Sensormodul und einem oder mehreren Einlegeteilen beschränkt. Es kann sich auch um eine andere elektrische Vorrichtung mit einem Gehäuse, einem Halbleiterbauelement und einem oder mehreren Einlegeteilen handeln.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102007057441 [0004, 0014]

Claims

Sensor mit einem Sensorgehäuse (15, 16), einem darin angeordneten Sensormodul (11) und wenigstens einem Einlegeteil (13), – wobei das Sensormodul (11) wenigstens zwei im wesentlichen gegenüberliegende Außenflächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Einlegeteil (13) das Sensormodul (11) umgreift, derart daß das Sensormodul (11) wenigstens an den zwei im wesentlichen gegenüberliegende Außenflächen mit dem Einlegeteil (13) verbunden ist.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensormodul (11) mit dem Einlegeteil (13) mittelbar mittels eines Montageteils 14, insbesondere vermittels eines Klebeplättchens, verbunden ist.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensormodul (11) mit dem Einlegeteil (13) unmittelbar verbunden ist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensormodul (11) mit dem Einlegeteil (13) kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensormodul (11) wenigstens einen elektrischen Anschluß (12) aufweist, der mit einer Kontaktzone (132) des Einlegeteils (13) verbunden ist.
Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil (13) an der Kontaktzone (132) ein Kontaktmittel, insbesondere ein Lotdepot, aufweist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil (13) eine Abschirmung (137) zum wenigstens bereichsweisen Abschirmen des Sensormoduls (11) vor elektromagnetischer Strahlung aufweist.