DE10201000A1

DE10201000A1 - Integriertes Sensormodul und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10201000A1
Application number: DE2002101000
Authority: DE
Inventors: Bernd Stadler
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2003-07-31
Also published as: WO2003059029A2; WO2003059029A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein integriertes Sensormodul (2) mit einem elektrischen Sensorbauteil, das von einem Sensorgehäuse (4) umschlossen ist, mit einem mit dem Sensorgehäuse fest verbundenen Steckergehäuse (6) zur Aufnahme von aktiven und/oder passiven elektronischen Bauteilen und mit aus dem Steckergehäuse ragenden Kontaktanschlüssen (8) zur elektrischen Verbindung des Sensormoduls mit einer Schaltungsperipherie mittels Steckkontakten. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung des Sensormoduls (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein integriertes Sensormodul, insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Sensoren bzw. Gruppen von Sensoren für mobile Anwendungen, wie sie beispielsweise im Kraftfahrzeug vorgesehen sind, müssen zum Schutz von empfindlichen Sensorbauteilen mit einem Sensorgehäuse versehen sein. Dieses Sensorgehäuse besteht typischerweise oftmals aus Kunststoff. Zusätzlich sind derartige Sensoren oftmals mit weiteren passiven oder aktiven elektronische Bauteilen gekoppelt, die typischerweise räumlich getrennt vom Sensorbauteil selbst angeordnet sind. Die Sensorbauteile werden meist vom Hersteller an einen Zulieferer geliefert, bei dem die weitere Verarbeitung zum einbaufertigen Sensormodul erfolgt. Dabei wird das Sensorbauteil ggf. zusammen mit den passiven und aktiven Elektronikbauteilen in Kunststoff vergossen. Ein solches Sensormodul weist typischerweise Anschlussfahnen auf, die im eingebauten Zustand des Sensormoduls mit einem angelöteten Kabel versehen und anschließend als komplette Baueinheit verwendet werden.
Als derartige Sensorbauteile für die genannten Sensormodule kommen beispielsweise sog. Hall-Geber in Frage, die aus einer Hall-Spule und einer zugehörigen Auswerteschaltung bestehen.
Ein Ziel der Erfindung besteht darin, ein integriertes Sensormodul zur Verfügung zu stellen, das gut gegen mechanische Einwirkungen geschützt ist und das sich leicht montieren und demontieren lässt.
Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß umfasst ein integriertes Sensormodul mit einem elektronischen Sensorbauteil, das von einem Sensorgehäuse umschlossen ist, ein mit dem Sensorgehäuse fest verbundenes Steckergehäuse zur Aufnahme von aktiven und/oder passiven elektronischen Bauteilen. Das Sensormodul umfasst weiterhin aus dem Steckergehäuse ragende Kontaktanschlüsse zur elektrischen Verbindung des Sensormoduls mit einer Schaltungsperipherie mittels Steckkontakten.
Durch eine Kombination eines Sensorgehäuses mit einem Stecker kann das integrierte Sensormodul ohne Löten an seinem vorgesehenen Einbauort elektrisch angeschlossen werden. Besonders in speziellen Anwendungsfällen für Sensoren im Automobilbereich wie beispielsweise ABS-Sensoren kann das Sensormodul leicht montiert und im Reparaturfall ausgetauscht werden. Zusätzlich können im verstärkten Gehäuse passive und/oder aktive Schaltungen integriert werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Sensorgehäuse und das Steckergehäuse jeweils als im wesentlichen flache Kunststoffgehäuse ausgebildet sind. Die Kontaktanschlüsse sind vorzugsweise als flache Kontaktfahnen ausgebildet, die zur elektrischen Verbindung mit Standardsteckern dienen können. Die robuste und einfache Bauweise aus Kunststoff ermöglichen kostengünstige Fertigung sowie eine einfache Verbindung mit einer elektrischen Schaltungsperipherie, ohne dass Lötverbindungen notwendig sind.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung grenzen Sensorgehäuse und Steckergehäuse unmittelbar aneinander, was zu einer besonders kompakten Bauform führt.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass Sensorgehäuse und Steckergehäuse beabstandet voneinander angeordnet und mittels Verbindungskontakten miteinander verbunden sind. Der Sensor kann bei dieser alternativen Bauform besonders nahe an seinem vorgesehenen Einbauort montiert werden, ohne dass die Steckkontakte bzw. das Steckergehäuse bei engem Einbauraum im Wege stehen würden. Ggf. kann am Sensorgehäuse und/oder am Steckergehäuse eine Montageöse oder dgl. vorgesehen sein, die eine Verschraubung der Bauteile am Einbauort ermöglicht.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen integrierten Sensormoduls liegt darin, dass es mittels handelsüblichem Leadframe-Herstellungsverfahren gefertigt werden kann. Auf diese Weise können große Serien von sog. Nutzen von Sensormodulen in sehr kurzen Taktzyklen gefertigt und anschließend zu einzelnen Sensormodulen vereinzelt werden, bpsw. durch mechanische Sägeverfahren oder durch Laser- oder Wasserstrahlschneiden oder dgl. Das Sensor- und das Steckergehäuse sind vorzugsweise duroplastische Kunststoffgehäuse, die mittels Transfer-Molding-Verfahren aufgebracht sind.
Das elektronische Sensorbauteil im Sensorgehäuse kann beispielsweise ein berührungslos arbeitender Hall-Sensor oder dergleichen sein, wie er als Raddrehzahlsensor eines Antiblockiersystems im Kraftfahrzeug notwendig ist.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines integrierten Sensormoduls gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsformen umfasst die folgenden Schritte. Es wird ein elektronisches Sensorbauteil bereitgestellt, das mit Verbindungskontakten mechanisch und elektrisch leitend verbunden wird. Es wird wenigstens ein aktives und/oder passives elektronisches Bauteil bereitgestellt, das mit den Verbindungskontakten sowie mit Kontaktanschlüssen mechanisch und elektrisch leitend verbunden wird. Um das elektronische Sensorbauteil und um zumindest einen Teil der Verbindungskontakte wird ein Sensorgehäuse aus Kunststoff aufgebracht. Um das wenigstens eine aktive und/oder passive elektronische Bauteil und um zumindest einen Teil der Verbindungskontakte und um zumindest einen Teil der Kontaktanschlüsse wird ein Steckergehäuse aus Kunststoff aufgebracht.
Das Sensormodul kann vorteilhaft in Standardmontagelinien in der Halbleitermontage gefertigt werden. Die Kontaktanschlüsse sind Teil des Steckergehäuses und werden als sogenannter Leadframe gehandhabt. Die Gehäuse können im herkömmlichen Transfermold-Verfahren hergestellt werden. Das Steckergehäuse und die Kontaktanschlüsse können je nach gewünschtem Anwendungsfall speziell an Kundenanforderungen angepasst werden. Durch das relativ massive Steckergehäuse und das robuste Sensorgehäuse ist das Sensormodul mechanisch geschützt. Ein zusätzlicher Vergießprozess kann somit entfallen.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen integrierten Sensormoduls in perspektivischer Schemadarstellung.
Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform des Sensormoduls in perspektivischer Schemadarstellung.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes, integriertes Sensormodul 2 in perspektivischer Schemadarstellung. Das Sensormodul 2 umfasst ein flaches Sensorgehäuse 4 und ein an dieses grenzendes, flaches Steckergehäuse 6, aus dem zwei Kontaktanschlüsse 8 herausragen. Das Sensorgehäuse 4 kann beispielsweise einen Hall-Sensor, einen induktiven Sensor oder dergleichen beinhalten. Das Steckergehäuse 6 kann vorzugsweise zusätzliche passive und/oder aktive elektronische Bauelemente enthalten. Ein - hier nicht erkennbares, weil vom Sensorgehäuse verdecktes - im Sensorgehäuse 4 befindliches elektronisches Sensorbauteil ist mit den im Steckergehäuse 6 befindlichen Komponenten sowie mit den Kontaktanschlüssen 8 elektrisch leitend verbunden.
Das Sensorbauteil kann besonders vorteilhaft in einem bekannten Leadframe-Herstellungsverfahren zum Sensormodul 2 verarbeitet werden. Hierbei werden die in das später aufgebrachte Sensorgehäuse 4 reichenden Kontaktanschlüsse 8 als sog. Leadframe zur Verfügung gestellt und mit dem Sensorbauteil mechanisch und elektrisch leitend verbunden. Diese Verbindung kann in vorteilhafter Weise durch eine Bondtechnik hergestellt werden. Auf gleiche Weise kann dieser Leadframe mit den notwendigen passiven und/oder aktiven elektronischen Peripheriebauteilen versehen werden. Anschließend wird der Leadframe mittels Transfer-Molding-Verfahren mit einer handelsüblichen Duroplast-Pressmasse umhüllt, wodurch das fertige Sensormodul 2, wie in Fig. 1 und Fig. 2 beispielhaft dargestellt, entsteht.
Zum passgenauen Verbinden mit einem entsprechend an die Kontaktanschlüsse 8 anschließbaren Stecker ist in einer zweiten Oberfläche 34 des Steckergehäuses 6 eine längliche Führungsnut 12 vorgesehen, in die eine entsprechende Führungsnase eines korrespondierenden Steckers eingreifen kann und die eine Verpolung beim Anschließen des Steckers verhindert. Über eine bestimmte Länge sind die Übergangskanten zwischen Seitenflächen 20 und Oberflächen 34 jeweils mit Abschrägungen 14 versehen, die ein leichteres Aufschieben eines Steckers ermöglichen.
Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensormoduls 2, bei dem Sensorgehäuse 4 und Steckergehäuse 6 beabstandet voneinander angeordnet und über Verbindungskontakte 10 miteinander elektrisch leitend und mechanisch verbunden sind. Die im wesentlichen flachen, metallischen Verbindungskontakte 10, die mit einer Isolierung ummantelt sind, stellen eine Verbindung zwischen zweiter Stirnfläche 26 des Sensorgehäuses 4 und einer dritten Stirnfläche 28 des Steckergehäuses 6 dar. Aus der vierten Stirnfläche 30 ragen die im wesentlichen parallel zu den Verbindungskontakten 10 orientierten Kontaktanschlüsse 8. Der übrige Aufbau des Sensormoduls gemäß Fig. 2 entspricht der ersten Ausführung gemäß Fig. 1.
Im folgenden wird anhand der Fig. 1 und 2 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des integrierten Sensormoduls 2 vorgestellt. Es wird ein elektronisches Sensorbauteil bereitgestellt, das mit Verbindungskontakten 10 mechanisch und elektrisch leitend verbunden wird. Es wird wenigstens ein aktives und/oder passives elektronisches Bauteil bereitgestellt, das mit den Verbindungskontakten 10 sowie mit Kontaktanschlüssen 8 mechanisch und elektrisch leitend verbunden wird. Um das elektronische Sensorbauteil und um zumindest einen Teil der Verbindungskontakte wird ein Sensorgehäuse 4 aus Kunststoff aufgebracht. Um das wenigstens eine aktive und/oder passive elektronische Bauteil, um zumindest einen Teil der Verbindungskontakte 10 und um zumindest einen Teil der Kontaktanschlüsse 8 wird ein Steckergehäuse 6 aus Kunststoff aufgebracht.
Die Sensorbauelemente werden vorzugsweise in Leadframe- Technik gefertigt. Das Sensorgehäuse 4 und das Steckergehäuse 6 können beispielsweise mit einem herkömmlichen Transfermolding-Verfahren aufgebracht werden. Bezugszeichenliste 2 Sensormodul
4 Sensorgehäuse
6 Steckergehäuse
8 Kontaktanschluss
10 Verbindungskontakt
12 Führungsnut
14 Abschrägung
18 erste Seitenfläche
20 zweite Seitenfläche
24 erste Stirnfläche
26 zweite Stirnfläch
28 dritte Stirnfläche
30 vierte Stirnfläche
32 erste Oberfläche
34 zweite Oberfläche

Claims

1. Integriertes Sensormodul (2), insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, mit wenigstens einem elektrischen Sensorbauteil, das von einem Sensorgehäuse (4) umschlossen ist, mit einem mit dem Sensorgehäuse (4) fest verbundenen Steckergehäuse (6) zur Aufnahme von aktiven und/oder passiven elektronischen Bauteilen und mit aus dem Steckergehäuse (6) ragenden Kontaktanschlüssen (8) zur elektrischen Verbindung des Sensormoduls (2) mit einer Schaltungsperipherie mittels Steckkontakten.

2. Sensormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Sensorgehäuse (4) und Steckergehäuse (6) jeweils als im Wesentlichen flache Kunststoffgehäuse ausgebildet sind.

3. Sensormodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktanschlüsse (8) als flache Kontaktfahnen ausgebildet sind.

4. Sensormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Sensorgehäuse (4) und Steckergehäuse (6) unmittelbar aneinander grenzen.

5. Sensormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Sensorgehäuse (4) und Steckergehäuse (6) beabstandet voneinander angeordnet und mittels Verbindungskontakten (10) miteinander verbunden sind.

6. Sensormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Sensorbauteil im Sensorgehäuse (4) ein Hallsensor ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines integrierten Sensormoduls (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, das folgende Verfahrensschritte aufweist:

- Bereitstellen eines elektronischen Sensorbauteils, das mit Verbindungskontakten (10) mechanisch und elektrisch leitend verbunden wird,

- Bereitstellen wenigstens eines aktiven und/oder passiven elektronischen Bauteils, das mit den Verbindungskontakten (10) sowie mit Kontaktanschlüssen (8) mechanisch und elektrisch leitend verbunden wird,

- Aufbringen eines Sensorgehäuses (4) aus Kunststoff um das elektronische Sensorbauteil und um zumindest einen Teil der Verbindungskontakte (10),

- Aufbringen eines Steckergehäuses (6) aus Kunststoff um das wenigstens eine aktive und/oder passive elektronische Bauteil, um zumindest einen Teil der Verbindungskontakte (10) und um zumindest einen Teil der Kontaktanschlüsse (8).

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (4) und/oder das Steckergehäuse (6) mittels Transfermolding-Verfahren aufgebracht wird.