DE102010038988A1 - Sensoranordnung und Chip mit zusätzlichen Befestigungsbeinen - Google Patents

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Stephan Risch
Dietmar Huber
Günther ROMHART
Andreas Carrass
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Continental Teves AG and Co OHG
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Abstract

Elektronischer Chip (1), umfassend wenigstens eine elektronische Schaltung (25) und zwei oder mehr Kontaktierungsbeine (2), wobei der Chip zusätzlich wenigstens ein Befestigungsbein (3) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektronischen Chip, eine Sensoranordnung sowie die Verwendung des elektronischen Chips oder der Sensoranordnung in Kraftfahrzeugen.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt einen Chip vorzuschlagen, der relativ robust applizierbar ist sowie eine kostengünstige und robuste Sensoranordnung mit einer Schnittstellenanordnung, wobei der Chip und die Sensoranordnung insbesondere eine relativ unempfindliche und/oder andere Bauteile relativ wenig beeinflussende Befestigung ermöglichen soll.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den elektronischen Chip gemäß Anspruch 1 sowie die Sensoranordnung gemäß Anspruch 4.
  • Durch den Einsatz von zusätzlichen Befestigungsbeinen können die Kontaktierungsbeine des Chips bzw. der Schnittstellenanordnung insbesondere mechanisch relativ schwach bzw. weich ausgelegt werden und beeinflussen so bei Kontaktierung eines Sensorelements, das eine mechanische Größe an oder in einem Träger misst, diese Messung relativ wenig oder nicht relevant.
  • Die Schnittstellenanordnung ist bevorzugt als „Vorspritzling” ausgebildet bzw. weist ein „Premoldgehäuse” auf bzw. weist Umspritzungssegmente auf, welche mit dem Leadframe partiell vergossen sind.
  • Der Träger ist vorzugsweise als Lagergehäuse oder Lagerschale oder Torsionsstab oder Biegebalken oder Membran ausgebildet.
  • Unter einem elektronischen Chip wird vorzugsweise zumindest eine integrierte elektronische Schaltung in einem Gehäuse verstanden, wobei das Gehäuse Kontaktierungsbeine aufweist, welche elektrische Kontakte aus dem Gehäuse herausführen.
  • Die Sensoranordnung umfasst bevorzugt wenigstens einen elektronischen Chip als Schnittstellenanordnung, in welchen zumindest eine Signalverarbeitungsschaltung und/oder insbesondere wenigstens ein zusätzliches Sensorelement integriert sind.
  • Es ist bevorzugt, dass das wenigstens eine Befestigungsbein des Chips bzw. der Schnittstellenanordnung zumindest eines der folgenden Merkmale aufweist,
    dass das zumindest eine Befestigungsbein einen größeren Querschnitt aufweist als die Kontaktierungsbeine, und/oder dass das wenigstens eine Befestigungsbein aus einem anderen Material ausgebildet ist, als die Kontaktierungsbeine,
    und/oder dass das zumindest eine Befestigungsbein weiter vom Chip abragend ausgebildet ist, als die Kontaktierungsbeine und/oder dass die Federsteifigkeit des wenigstens einen Befestigungsbeins mindestens 25% größer ist, insbesondere zumindest doppelt so groß ist, wie die Federsteifigkeit eines Kontaktierungsbeins.
  • Bevorzugt weist der Chip drei oder vier oder mehr Befestigungsbeine, insbesondere 6 oder 8, auf, um eine besonders solide und unempfindliche Befestigung des Chips zu ermöglichen.
  • Die Befestigungsbeine des Chips sind bevorzugt so ausgebildet und angeordnet, dass sie unterschiedlich weit vom Chip abragen im Vergleich zu den Kontaktierungsbeinen.
  • Das wenigstens eine Befestigungsbein ragt vorzugsweise mehr als die halbe oder mehr als die doppelte oder mehr als die dreifache Höhe oder Länge oder Breite des Chipgehäuses seitlich ab. Dadurch wird die Kontaktierung in der direkten Nähe des Chips erleichtert und/oder diese Befestigungsbeine stören andere Bauelemente in der direkten Umgebung des Chips nicht. Solch eine Störung bezieht sich auf unerwünschte mechanische und/oder elektromagnetische Beeinflussungen von Bauelementen.
  • Die Kontaktierungsbeine und die Befestigungsbeine des Chips und/oder der Schnittstellenanordnung sind zweckmäßigerweise aus Metall ausgebildet.
  • Die Kontaktierungsbeine und die Befestigungsbeine des Chips und/oder der Schnittstellenanordnung sind vorzugsweise jeweils als Teil, insbesondere einstückiges Teil, eines Leadframes ausgebildet, insbesondere als Teil des Leadframes der Schnittstellenanordnung.
  • Die Befestigungsbeine des Chips und der Schnittstellenanordnung sind vorzugsweise so ausgebildet und angeschlossen, dass sie im Wesentlichen keine elektrischen Signale leiten bzw. übertragen.
  • Die Sensoranordnung weist vorzugsweise mehrere Sensorelemente auf, die auf oder in dem Träger direkt oder indirekt angeordnet sind und mit dem Träger jeweils eine definierte Messzone aufweisen, wobei die Schnittstellenanordnung mehrere Befestigungsbeine umfasst, die jeweils mit dem Träger mechanisch direkt oder indirekt verbunden sind, jeweils außerhalb der Messzonen der Sensorelemente. Dabei ist die Messzone eines Sensorelements insbesondere definiert als die Kontaktfläche zwischen dem Sensorelement und dem Träger sowie zusätzlich die daran angrenzende Fläche des Trägers um die Kontaktfläche herum mit einer Breite dieser angrenzenden Fläche, welche größer-gleich 50% der Breite oder der Länge der Grundfläche des Sensorelements ist, insbesondere mit einer Breite der zusätzlichen angrenzenden Fläche größer-gleich einmal die Breite oder Länge der Grundfläche des Sensorelements, besonders bevorzugt mit einer Breite der zusätzlichen angrenzenden Fläche größer-gleich dreimal die Breite oder Länge der Grundfläche des Sensorelements.
  • Die Schnittstellenanordnung ist vorzugsweise über einem oder mehreren der Sensorelemente angeordnet.
  • Die Schnittstellenanordnung umschließt bevorzugt den Träger und umschließt insbesondere außerdem gemeinsam mit dem Träger die darauf/darin angeordneten Sensorelemente. Die Schnittstellenanordnung ist dabei entsprechend ausgebildet und angeordnet, besonders bevorzugt im Wesentlichen ringförmig.
  • Die Schnittstellenanordnung der Sensoranordnung ist vorzugsweise als Chip ausgebildet, wobei dessen Befestigungsbeine und Kontaktierungsbeine mit einem die wenigstens eine elektronische Schaltung umschließende, elektrisch isolierende Gehäuse und/oder dem Leadframe verbunden sind.
  • Das eine oder die mehreren Sensorelemente sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie eine mechanische Größe des Trägers erfassen.
  • Das wenigstens eine Sensorelement ist vorzugsweise als Dehnungsmessstreifen ausgebildet und insbesondere mit dem Träger durch eine elektrisch isolierende Isolierschicht verbunden.
  • Alternativ vorzugsweise ist das Sensorelement als auf einem kapazitiven und/oder ohmschen und/oder induktiven und/oder piezoelektrischen und/oder piezoresistiven und/oder optischen und/oder chemosensitiven und/oder magnetoresistiven Wirkprinzip beruhend ausgebildet ist.
  • Das Sensorelement ist dabei insbesondere so ausgebildet, dass es Druck und/oder Kraft und/oder Torsion und/oder Temperatur und/oder Biegung und/oder Körperschall und/oder eine chemische Größe und/oder eine elektromagnetische Größe und/oder eine optische Größe als Messgröße erfassen kann. Die Sensoranordnung ist dabei insbesondere so ausgebildet, dass das wenigstens eine Sensorelement diese Größe/n vom Träger abgreift bzw. erfasst.
  • Es ist bevorzugt, dass das Sensorelement durch eine Klebeschicht und/oder eine Lötschicht und/oder eine Dickfilmschicht und/oder eine Dünnfilmschicht und/oder eine Sputterschicht und/oder eine Aufdampfschicht mit dem Träger verbunden ist.
  • Das Chipgehäuse bzw. das Gehäuse um die Schnittstellenanordnung ist bevorzugt aus Kunststoff bzw. Mold ausgebildet.
  • Der Chip umfasst vorzugsweise eine integrierte Signalverarbeitungsschaltung, insbesondere eine Sensorsignalverarbeitungsschaltung, und eine zusätzliche integrierte Selbsttestschaltung, welche beide von dem Chipgehäuse umgeben sind.
  • Der Chip und das Sensorelement auf dem Träger sind bevorzugt beide gemeinsam und dabei jeweils zumindest teilweise von einer Schutzmasse und/oder von einem Deckel umgeben bzw. bedeckt.
  • Das zumindest eine Sensorelement sowie die Schnittstellenanordnung sind bevorzugt gemeinsam auf dem Träger zumindest teilweise von einer Schutzmasse und/oder wenigstens einem Deckel bzw. Gehäuse bedeckt und/oder umgeben.
  • Unter einer Schutzmasse wird vorzugsweise ein Dichtgel, insbesondere Silicon, und/oder ein Schutzgel und/oder Thermoplast oder Duroplast oder ein Schaum verstanden.
  • Unter einem Deckel wird bevorzugt ein Gehäuse oder Gehäuseteil verstanden
  • Der Deckel ist bevorzugt aus Metall ausgebildet.
  • Insbesondere ist der Deckel ein im Wesentlichen massiver Außendeckel. Alternativ vorzugsweise ist der Deckel ein Innendeckel, beispielsweise zum Umspritzen und zur Versteifung, welcher mit Öffnungen ausgebildet ist, beispielsweise in perforierter oder durchbrochener oder gitterförmiger Form. Der Innendeckel mit Öffnungen ist zumindest teilweise von einem Außendeckel aus Kunststoff umgeben. Das Kunststoffmaterial dieses Außendeckels ist dabei insbesondere so ausgebildet, dass es in den Innendeckel hineinragt, diesen sogar besonders bevorzugt im Wesentlichen ausfüllt.
  • Der wenigstens eine Deckel, insbesondere der einzige Deckel, gefüllt mir einer Schutzmasse, und/oder der Innendeckel und/oder der Außendeckel sind bevorzugt am Träger zusätzlich mit im Wesentlichen L-förmigen Gehäuse-Befestigungselementen befestigt, um die Robustheit der entsprechenden Deckelanbringung zu erhöhen. Diese wenigstens eine Gehäuse-Befestigungselement kann auch Teil des Gehäuses selbst sein.
  • Der Träger ist bevorzugt gekrümmt ausgebildet, insbesondere als Außengehäuse eines Lagers.
  • Der Leadframe ist bevorzugt aus Metall bzw. aus Metallsträngen bzw. -leitern ausgebildet und alternativ vorzugsweise aus Metallbahnen auf einer Folie und/oder auf einem Kunststoffträger.
  • Die Sensoranordnung umfasst zweckmäßigerweise eine Selbsttesteinrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie die elektrische Wirksamkeit der Isolierschicht zwischen Sensorelement und Träger und/oder die elektrische Wirksamkeit einer zusätzlichen Isolierschicht zwischen der zumindest einen elektronischen Schaltung der Schnittstellenanordnung und dem wenigstens einen Sensorelement testet. Dabei umfasst die Selbsttesteinrichtung insbesondere eine elektronische Testschaltung, welche eine elektrische Größe, besonders bevorzugt den Strom, durch den Träger, über wenigstens ein Befestigungsbein elektrisch mit der Testschaltung direkt oder indirekt über eine Bondverbindung verbunden, und dem wenigstens einen Sensorelement, durch wenigstens ein Kontaktierungsbein mit der Testschaltung direkt oder indirekt über eine Bondverbindung verbunden, erfasst.
  • Es ist bevorzugt, dass die Schnittstellenanordnung den Träger und die auf/in diesem angeordneten Sensorelemente gemeinsam zumindest teilweise umschließt, wobei die Schnittstellenanordnung sowie die Sensorelemente zusätzlich gemeinsam von einem Innengehäuse mit Öffnungen, welches auf dem Träger befestigt ist, umgeben sind und die Schnittstellenanordnung, die Sensorelemente sowie das Innengehäuse gemeinsam auf dem Träger mit Kunststoff als Außengehäuse umspritzt sind.
  • Alternativ vorzugsweise umschließt die Schnittstellenanordnung den Träger und die auf/in diesem angeordneten Sensorelemente gemeinsam zumindest teilweise, wobei die Schnittstellenanordnung sowie die Sensorelemente zusätzlich gemeinsam von einem im Wesentlichen massiven Gehäuse, insbesondere aus Metall, welches auf dem Träger befestigt ist, umgeben sind, das mit einer Schutzmasse gefüllt ist.
  • Bevorzugt ist die Sensoranordnung so ausgebildet, dass das Sensorelement elektrisch nichtleitend auf dem Träger befestigt ist und im Wesentlichen darüber der Chip angeordnet ist, wobei dessen Befestigungsbeine in einem Außenbereich des Sensorelement, am Träger befestigt, angeordnet sind und seine Kontaktierungsbeine mit Kontaktstellen des Sensorelements verbunden sind. Das Sensorelement und der Chip sind zumindest teilweise, insbesondere vollständig von einer Schutzmasse bedeckt. Darüber ist insbesondere ein Innendeckel angeordnet, der ebenfalls auf dem Träger, weiter außen als die Kontaktierungsbeine, befestigt ist. Dieser Innendeckel ist besonders bevorzugt perforierte oder gitterförmig ausgebildet. Darüber ist ganz besonders bevorzugt ein Außendeckel as Kunststoff angeordnet, wobei der Kunststoff in den Innendeckel durch dessen Öffnungen hineinreicht und optional den Innendeckel im Wesentlichen umschließt.
  • Alternativ vorzugsweise weist die Sensoranordnung keinen Innendeckel über der Schutzmasse auf und stattdessen einen im Wesentlichen undurchlässigen, insbesondere hermetisch dichten, Deckel aus Metall oder Kunststoff auf, welcher mit dem Träger verbunden ist und das Sensorelement und den Chip schützt.
  • Es ist zweckmäßig, dass das Sensorelement und der Chip mit einer Klebestelle und/oder einem Dämpfungselement miteinander verbunden sind.
  • Der Träger ist bevorzugt gekrümmt ausgebildet. Insbesondere ist der Träger das Außengehäuse einen Lagers, besonders bevorzugt Radlagers eines Kraftfahrzeugs. Alternativ vorzugsweise ist der Träger der Außenmantel eines Torsionsstabs.
  • Es ist bevorzugt, dass das wenigstens eine Sensorelement auf einer Befestigungsschicht, welche insbesondere elektrisch isolierend ausgebildet ist, auf dem Träger angeordnet ist.
  • Vorzugsweise ist Länge l, mit welcher das wenigstens eine Befestigungsbein seitlich vom Chipgehäuse abragt, also insbesondere im Wesentlichen die Länge entlang senkrecht zur Flächennormalen des Trägers, besonders bevorzugt mittig unter dem Sensorelement, vom Außenmantel des Chipgehäuses bis zum Ende des Befestigungsbeines in dieser Richtung, länger bzw. größer als 1/10 oder 1/4 oder 1 mal der Dicke der Befestigungsschicht zwischen Sensorelement und Träger oder größer als 1/10 oder 1/4 oder 1 mal der Dicke des Sensorelements oder größer als 1/10 oder 1/4 oder 1 mal der Dicke des Trägers, beispielsweise der Wandstärke des Radlagergehäuses.
  • Die Sensoranordnung umfasst bevorzugt einen Kabelabgang, welche die Schnittstellenanordnung bzw. den Chip elektrisch kontaktiert. Dabei ist der Kabelabgang insbesondere in das zumindest eine Gehäuse der Sensoranordnung eingelassen. Der Kabelabgang ist so ausgebildet, dass die Kontaktierung zwischen Schnittstellenanordnung und Kabelabgang eine relativ hohe Biegewechselfestigkeit aufweist, beispielsweise durch das Material dieser Kontaktierung, die besonders bevorzugt über einen Leadframeleiter erfolgt, der eine elastische Zone aufweist und optional aus einem anderen Material ausgebildet ist als die Kontaktierungsbeine und/oder Befestigungsbeine.
  • Die Schnittstellenanordnung stellt insbesondere die Signalanpassung zwischen dem einen oder den mehreren Sensorelementen und elektrischen Anschluss dar. Die Schnittstellenanordnung umfasst dabei zweckmäßigerweise die Signalverstärkung, Filterung, Kalibrierung, Ausgangstreiberstufe, Stromversorgung und Selbstüberwachung oder Teile davon. Es sind auch Ausführungsformen mit zusätzlichen Sensorelementen mit Auswerteelektronik (z. B. Beschleunigungssensoren) realisierbar. Durch gemeinsame Auswertung der Sensorsignale können weitere Informationen gewonnen werden.
  • Die Sensoranordnung umfasst dabei bevorzugt bezüglich eines oder mehrerer Sensorelemente ein bzw. jeweils ein Verteiler-Element, das auf einem elektrischen Kontakt eines Sensorelements angeordnet ist und dabei insbesondere so ausgebildet und angeordnet ist, dass dieses Verteiler-Element eine im Wesentlichen plane Oberfläche aufweist, selbst wenn der elektrische Kontakt bzw. das elektrische Kontakt-Pad des Sensorelements eine leicht gekrümmte Oberfläche aufweist. Dadurch wird die Druckverteilung bei der mechanischen Kontaktierung und Herstellung einer planen Kontaktierfläche bei gekrümmten Sensorflächen verbessert.
  • Es ist bevorzugt, dass die elektrischen Kontakte der Kontaktierelemente und/oder andere elektrische Kontakte und/oder das Sensorelement und/oder zumindest Teile der Schnittstellenanordnung sind zumindest teilweise mit Schutzmasse bedeckt sind, ins zur mechanischen und thermischen Entlastung bei einer Umspritzung. Dies ist besonders bevorzugt auch vorgesehen, wenn ein die Sensoranordnung ein Innengehäuse mit Öffnungen sowie ein Außengehäuse aus Mold bzw. Kunststoffspritzguss aufweist.
  • Die Schnittstellenanordnung ist zweckmäßigerweise zusätzlich auf den Träger geklebt, beispielsweise mit einem Kleber oder einer Folie. Ziel dieses Klebers ist eine zusätzliche Fixierung, eine Schutzschicht, mechanische Dämpfungsschicht oder eine akustische Anbindung anzubringen.
  • Das Innengehäuse mit Öffnungen ist zweckmäßigerweise mit dem Kabelabgang zur Zugentlastung mechanisch verbunden und insbesondere gemeinsam mit dem Kabelabgang zumindest teilweise umspritzt.
  • Im Bereich der Sensorik und Aktorik besteht beispielsweise häufig die Aufgabenstellung eine Ansteuer- oder Auswerteelektronik in unmittelbarer Nähe zum Sensor- oder Aktorelement anzubringen. Ist das Sensorelement kraftschlüssig mit dem Konstruktionselement verbunden, dann besteht die Schwierigkeit eine geeignete Verbindungs- und Montagetechnik für die Elektronik zu realisieren.
  • Eine direkte Montage von Bare Dies auf dem Konstruktionselement und Verbindung des Elements mit dem Bare Die mittels Wire-Bondtechnik kann beispielsweise folgende Nachteile bedingen:
    • – Hohes Risiko einer Kontamination der Kontaktoberflächen durch die Fertigungsumgebung im Nichtreinraum
    • – Schädigungsrisiko des Bare Dies durch das Handling im ungeschützten Zustand
    • – Erhöhte Investkosten durch anlagenseitig erforderliche Sonderkonstruktionen
    • – Die direkte Montage des Bare Dies führt zu einer Einkopplung von mechanischen Spannungen auf Chip und infolgedessen zu einer Änderung der Eigenschaften des Chips. Maßgebend sind die piezoresistiven Strukturen auf dem Chip.
    • – Des Weiteren wird die Temperatur des Träger/Messinterface direkt auf das Chip eingekoppelt. Hierdurch treten eine verstärkte Alterung der Bondverbindung und eine erhöhte Temperaturdrift auf.
  • Diese Schwierigkeiten werden insbesondere durch den Chip sowie die Sensoranordnung gelöst.
  • Die integrierte Sensorsignalverarbeitungsschaltung ist vorzugsweise in dem gemoldeten Interface-IC vollkommen von den mechanischen Spannungen auf der Träger/Messinterface entkoppelt. Die absolute und auch mittlere Betriebstemperatur ist bevorzugt durch die räumliche Abkopplung deutlich abgesengt. Der zweckmäßige zusätzliche Schutz durch das Moldgehäuse schützt den Bare Die gegen chemische Angriffe, die die Lebensdauer und das Verhalten des IC negativ beeinflussen können.
  • Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung der Sensoranordnung am Außengehäuse eines Lagers, insbesondere eines Radlagers, in einem Kraftfahrzeug.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren sowie den Unteransprüchen.
  • Es zeigen in schematischer Darstellung
  • 1 ein Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung mit einem einzigen Sensorelement und einer Schnittstellenanordnung, die einen Chip aufweist,
  • 2 einen beispielhaften Chip, und
  • 3 die beispielhafte Kapselung einer Schnittstellenanordnung und eines Sensorelements mit einem Innengehäuse und einem Außengehäuse aus Kunststoffspritzguss,
  • 4 eine beispielhafte Veranschaulichung einer Messzone eines Sensorelements auf dem Träger,
  • 5 eine Sensoranordnung bei welcher die Schnittstellenanordnung den Träger umschließt,
  • 6 ein ringförmiges Ausführungsbeispiel einer Schnittstellenanordnung innerhalb einer Sensoranordnung, umschlossen von einem Innengehäuse und einem Außengehäuse aus Kunststoff-Spitzguss,
  • 7 ein Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung bei der die Schnittstellenanordnung im Wesentlichen von einem Spritzgussgehäuse als elektrisch isolierendem Gehäuseteil umgeben ist und diese Schnittstellenanordnung insgesamt von einem massiven Gehäuse aus Metall umgeben ist, das mit einer Schutzmasse gefüllt ist, sowie
  • 8 die beispielhafte Schnittstellenanordnung aus 7 von oben, wobei Ausnehmungen im Spritzgussgehäuse gezeigt werden, mit Hilfe derer die Kontaktierungsbeine und Befestigungsbeine von außen mit dem Träger bzw. dem Sensorelement verschweißt werden können.
  • In 1 ist eine beispielhafte Sensoranordnung dargestellt, mit einem Sensorelement 11, welcher über eine Isolierschicht 12 auf Träger 5 befestigt ist. Die elektrischen Kontakte des Sensorelements 11 weisen Verteiler-Elemente 22 auf, um eine nicht dargestellte leichte Krümmung der Trägers 5 und der Kontaktier-Pads des Sensorelements 11 mechanisch auszugleichen. Chip 1, welcher eine elektronische Schaltung, beispielgemäß eine elektronische Signalverarbeitungsschaltung umfasst, ist Teil der Schnittstellenanordnung und ist über Sensorelement 11 angeordnet. Chip 1 ist dabei mit Befestigungsbeinen 3 an Träger 5 befestigt, außerhalb der Messzone 9, welche beispielgemäß über die Kontaktfläche 24 zwischen Sensorelement 11 und Träger 5 hinausgeht und die Grundfläche 23 des Sensorelements umschließend mit einer halben Länge dieser Grundfläche einrahmt. Die elektrische Kontaktierung zwischen Chip 1 und Sensorelement 11 erfolgt über Kontaktierungsbeine 2. Die Sensoranordnung umfasst einen Kabelabgang 19, welcher mit Chip 1 elektrisch leitend verbunden ist und mit Gehäuse 14 aus Metall mechanisch verbunden ist, wobei hierzu zusätzliche Befestigungselemente 21 mechanische Zugentlastung des Kabelabgangs 19 sicherstellen. Gehäuse 14 ist mit einer Schutzmasse 13, beispielgemäß einem elektrisch isolierenden Gel gefüllt und weist Gehäuse-Befestigungselemente 20 zur besonders robusten Befestigung an Träger 5 auf.
  • 2 zeigt einen beispielhaften Chip, der eine elektronische Schaltung 25 sowie eine Selbsttestschaltung 17 umfasst, die jeweils über Bondverbindungen 18 mit Kontaktierungsbeinen 2 verbunden sind. Die Selbsttestschaltung 17 ist außerdem mit einem Befestigungsbein 3 verbunden, um die elektrische Isolation der Kontaktierungsbeine 2 und der Schaltung 25 gegenüber dem nicht dargestellten Träger, an dem Befestigungsbeine 3 befestigt werden, zu prüfen bzw. zu überwachen. Chip 1 weist ein Gehäuse 4 aus Kunststoff auf. Die Kontaktierungsbeine 2 sind beispielgemäß mittels Schutzkondensatoren 26 paarweise miteinander verbunden, um die elektromagnetische Verträglichkeit der Anordnung zu erhöhen.
  • In 3 ist ein Chip 1 gemeinsam mit einem Sensorelement 11 als „Blackbox” von einem Schutzmasse 13 auf Träger 5 umgeben. Ein Innengehäuse 15 mit nicht dargestellten Öffnungen ist von einem Außengehäuse 16 aus Mold bzw. gespritztem Kunststoff umgeben. Innengehäuse 15 ist besonders solide mit Gehäuse-Befestigungselementen 20 an Träger 5 befestigt.
  • Das in 4 beispielhaft veranschaulichte Sensorelement 11 ist auf Träger 5 aufgebracht und weist dabei Grundfläche 23 mit der Länge l und der Breite b auf. Um diese Grundfläche einrahmend herum erstreckt sich mit einer Breite d beispielgemäß die Messzone 9, wobei diese Breite b der Messzone herum und die Grundfläche 23 des Sensorelements 11 der Hälfte der Breite b der Grundfläche 23 des Sensorelements entspricht. Außerhalb dieser Messzone 9 ist Befestigungsbein 3 an Träger 5 befestigt.
  • 5 zeigt eine beispielhafte Sensoranordnung mit einer Schnittstellenanordnung, welche Träger 5 ringförmig umgreift. Die Schnittstellenanordnung umfasst dabei elektronische Schaltungen 25, Leadframe 7, Kunststoffteile 8 aus „Premold” bzw. „hold” als elektrisch isolierende Gehäuseteile, die die Leiterbahnen des Leadframes 7 mechanisch fixieren, sowie Kontaktierungsbeine 2, die mit denen auf dem Träger 5 angeordneten Sensorelementen 11 verbunden sind, und Befestigungsbeine 3, mit denen die Schnittstellenanordnung bzw. der Leadframe 7 an Träger 5 mechanisch befestigt ist, allerdings jeweils außerhalb der Messzonen 9 der Sensorelemente 11.
  • In 6 wird ein Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung gezeigt, die zusätzlich zu dem in 5 gezeigten Beispiel ein Innengehäuse 15 mit nicht dargestellten Öffnungen aufweist, das mittels Befestigungen 27 jeweils außerhalb der Messzonen 9 der Sensorelemente 11 an Träger 5 befestigt ist. Innengehäuse 15 ist dabei von Außengehäuse 16 aus gespritztem Kunststoff umschlossen.
  • 7 zeigt eine beispielhafte Sensoranordnung, bei der die Schnittstellenanordnung ebenfalls den Träger 5 umgreift und ebenfalls über Sensorelementen 11, die auf Träger befestigt sind, angeordnet ist. Die Schnittstellenanordnung umfasst elektronische Schaltungen 25, Leadframe 7, Kontaktierungsbeine 2, welche mit Sensorelementen 11 verbunden sind, sowie Befestigungsbeine 3, die mit dem Träger 5 jeweils außerhalb der Messzonen 9 der Sensorelemente 11 mechanisch verbunden sind. Leadframe 7 sowie die Schaltungen 25 sind in ein ringförmiges Kunststoffgehäuse 8, das schraffiert dargestellt ist, zumindest teilweise eingebettet. Die gesamte Schnittstellenanordnung und die Sensorelemente sind von Gehäuse 14 umgeben, das mit einer Schutzmasse 13 gefüllt ist.
  • 8 zeigt ein Segment des beispielhaften ringförmigen Kunststoffgehäuses 8 „Premold” aus 7, in das die elektronische Schaltung 25 sowie große Teile des Leadframes 7 eingebettet sind, von oben. Durch dieses Gehäuse 8 sind die Leiterbahnen des Leadframes 7 fixiert. Im Bereich der mit dem Leadframe teilweise einstückig verbundenen Befestigungsbeine 3 und Kontaktierungsbeine 2 weist das Gehäuse 8 Ausnehmungen 28 im Mold auf, durch welche die jeweilige Kontaktierung bzw. Befestigung dieser Beine, beispielsweise mittels eines Schweißvorgangs von oben, durchgeführt werden kann, bevor das Außengehäuse oder allgemein ein gemeinsames Gehäuse der Sensoranordnung installiert wird.

Claims (15)

  1. Elektronischer Chip (1), umfassend wenigstens eine elektronische Schaltung (25) und zwei oder mehr Kontaktierungsbeine (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Chip zusätzlich wenigstens ein Befestigungsbein (3) aufweist.
  2. Chip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Befestigungsbein (3) zumindest eines der folgenden Merkmale aufweist, dass das zumindest eine Befestigungsbein einen größeren Querschnitt aufweist als die Kontaktierungsbeine (2), und/oder dass das wenigstens eine Befestigungsbein aus einem anderen Material ausgebildet ist, als die Kontaktierungsbeine, und/oder dass das zumindest eine Befestigungsbein weiter vom Chip (1) abragend ausgebildet ist, als die Kontaktierungsbeine (2) und/oder dass die Federsteifigkeit des wenigstens einen Befestigungsbeins (3) mindestens 25% größer ist, insbesondere zumindest doppelt so groß ist, wie die Federsteifigkeit eines Kontaktierungsbeins (2).
  3. Chip nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Befestigungsbein (3) mehr als die halbe Höhe oder Länge oder Breite des Chipgehäuses (4) seitlich vom Chipgehäuse abragt.
  4. Sensoranordnung zur Erfassung wenigstens einer physikalischen oder chemischen Größe eines Trägers und/oder an oder in einem Träger (5), wobei die Sensoranordnung mindestens ein Sensorelement (11) aufweist, welches auf oder in dem Träger (5) direkt oder indirekt angeordnet ist, sowie eine elektronische Schnittstellenanordnung aufweist, welche zumindest einen Leadframe (7), wenigstens eine mit dem Leadframe (7) kontaktierte elektronische Schaltung (25) sowie mindestens ein elektrisch isolierendes Gehäuseteil (8), das so ausgebildet ist, dass es die elektronische Schaltung (25) zumindest teilweise umschließt und/oder wenigstens Teile des Leadframes (7) miteinander mechanisch verbindet, wobei die Schnittstellenanordnung zwei oder mehr Kontaktierungsbeine (2) aufweist, von denen mindestens eines mit dem wenigstens einen Sensorelement (11) elektrisch leitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenanordnung zusätzlich wenigstens ein Befestigungsbein (3) aufweist, welches mit dem Träger (5) direkt oder indirekt mechanisch verbunden ist.
  5. Sensoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung mehrere Sensorelemente (11) aufweist, die auf oder in dem Träger (5) direkt oder indirekt angeordnet sind und mit dem Träger (5) jeweils eine definierte Messzone (9) aufweisen, wobei die Schnittstellenanordnung mehrere Befestigungsbeine (3) umfasst, die jeweils mit dem Träger (5) mechanisch direkt oder indirekt verbunden sind, jeweils außerhalb der Messzonen (9) der Sensorelemente (11).
  6. Sensoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzone (9) eines Sensorelements (11) definiert ist als die Kontaktfläche (24) zwischen dem Sensorelement (11) und dem Träger (5) sowie zusätzlich die daran angrenzende Fläche des Trägers um die Kontaktfläche herum mit einer Breite (d) dieser angrenzenden Fläche, welche größer-gleich 50% der Breite (b) oder der Länge (l) der Grundfläche (23) des Sensorelements (11) ist, insbesondere mit einer Breite (d) der zusätzlichen angrenzenden Fläche größer-gleich einmal die Breite (b) oder Länge (l) der Grundfläche (23) des Sensorelements (11).
  7. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenanordnung über einem oder mehreren der Sensorelemente (11) angeordnet ist.
  8. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenanordnung den Träger (5) umschließend ausgebildet und angeordnet ist, insbesondere im Wesentlichen ringförmig.
  9. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Befestigungsbein (3) zumindest eines der folgenden Merkmale aufweist, dass das zumindest eine Befestigungsbein (3) einen größeren Querschnitt aufweist als die Kontaktierungsbeine (2), und/oder dass das wenigstens eine Befestigungsbein (3) aus einem anderen Material ausgebildet ist, als die Kontaktierungsbeine (2), und/oder dass die Federsteifigkeit des wenigstens einen Befestigungsbeins (3) mindestens 25% größer ist, insbesondere zumindest doppelt so groß ist, wie die Federsteifigkeit eines Kontaktierungsbeins (2).
  10. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (11) als Dehnungsmessstreifen ausgebildet ist und durch eine elektrisch isolierende Isolierschicht (12) mit dem Träger (5) verbunden ist.
  11. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Sensorelement (11) und die Schnittstellenanordnung gemeinsam auf dem Träger (5) zumindest teilweise von einer Schutzmasse (13) und/oder wenigstens einem Deckel (14) oder Gehäuse (15, 16) bedeckt und/oder umgeben sind.
  12. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) gekrümmt ausgebildet ist, insbesondere als Außengehäuse eines Lagers.
  13. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung eine Selbsttesteinrichtung (17) umfasst, die so ausgebildet ist, dass sie die elektrische Wirksamkeit der Isolierschicht (12) zwischen Sensorelement (11) und Träger (5) und/oder die elektrische Wirksamkeit einer zusätzlichen Isolierschicht zwischen der zumindest einen elektronischen Schaltung (25) der Schnittstellenanordnung und dem wenigstens einen Sensorelement (11) testet.
  14. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenanordnung den Träger (5) und die auf/in diesem angeordneten Sensorelemente (11) gemeinsam zumindest teilweise umschließt, wobei die Schnittstellenanordnung sowie die Sensorelemente (11) zusätzlich gemeinsam von einem Innengehäuse (15) mit Öffnungen, welches auf dem Träger (5) befestigt (27) ist, umgeben sind und die Schnittstellenanordnung, die Sensorelemente (11) sowie das Innengehäuse (15) gemeinsam auf dem Träger (5) mit Kunststoff als Außengehäuse (16) umspritzt sind.
  15. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenanordnung den Träger (5) und die auf/in diesem angeordneten Sensorelemente (11) gemeinsam zumindest teilweise umschließt, wobei die Schnittstellenanordnung sowie die Sensorelemente (11) zusätzlich gemeinsam von einem im Wesentlichen massiven Gehäuse (14), welches auf dem Träger befestigt ist, umgeben sind, das mit einer Schutzmasse (13) gefüllt ist.
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