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Die Erfindung betrifft eine Ultraschallsensor-Baugruppe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Abstandsmessung und/oder zur Verwendung in einem Fahrerassistenzsystem. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Zusammenbau einer Ultraschallsensor-Baugruppe sowie eine Ultraschallsensorvorrichtung mit einer Ultraschallsensor-Baugruppe.
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Ultraschallsensorvorrichtungen sowie entsprechende Ultraschallsensor-Baugruppen sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der
DE 198 35 782 A1 oder der
DE 10 2005 009 620 A1 . Es ist ebenfalls bekannt, zur elektrischen Verbindung von elektronischen Bauelementen innerhalb von derartigen Ultraschallsensorvorrichtungen flexible elektrische Verbindungsmittel, wie beispielsweise flexible Drähte oder flexible Leiterfolien, zu verwenden. Verfahren zur Herstellung gattungsgemäßer Ultraschallsensor-Baugruppen sowie entsprechender Ultraschallsensorvorrichtungen sind ebenfalls bekannt.
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Aus der
DE 10 2006 011 155 A1 ist ein Ultraschallsensor bekannt, der ein in einem Gehäuse auf dessen Boden angebrachtes Wandlerelement und ein in dem Gehäuse angeordnetes Dämpfungselement aufweist. Das Wandlerelement ist mit elektrischen Zuleitungen verbunden, die durch Durchführungen in einem Deckel des Gehäuses geführt sind.
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Aus der
DE 10 2008 044 351 A1 ist ein Ultraschallsensor bekannt, welche in einem Gehäuse ein mit zumindest einer elektrischen Zuleitung kontaktiertes Wandlerelement aufweist.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine alternative Ultraschallsensor-Baugruppe bereitzustellen, insbesondere eine verbesserte Ultraschallsensor-Baugruppe, ein alternatives, insbesondere verbessertes, Verfahren zum Zusammenbau einer Ultraschallsensor-baugruppe sowie eine alternative, insbesondere verbesserte, Ultraschallsensorvorrichtung mit einer Ultraschallsensor-Baugruppe.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ultraschallsensor-Baugruppe, durch ein Verfahren zum Zusammenbau einer solchen Ultraschallsensor-Baugruppe sowie durch eine Ultraschallsensorvorrichtung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensor-Baugruppe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Abstandsmessung und/oder zur Verwendung in einem Fahrerassistenzsystem, weist ein erstes Sensorgehäuseteil, ein zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, innerhalb des ersten Sensorgehäuseteils angeordnetes Wandlerelement zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen und wenigstens ein flexibles elektrisches Verbindungsmittel auf. Das flexible elektrische Verbindungsmittel ist dabei mit dem Wandlerelement elektrisch verbunden und mit wenigstens einem elektronischen Bauelement kontaktiert oder kontaktierbar zur elektrischen Verbindung des Wandlerelements mit dem wenigstens einem elektronischen Bauelement.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Ultraschallsensor-Baugruppe eine Führungseinrichtung aufweist, in der das flexible elektrische Verbindungsmittel zumindest teilweise geführt ist.
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Mithilfe der Führungseinrichtung können einige Nachteile von flexiblen elektrischen Verbindungsmitteln, beispielsweise das schwierigere, definierte Anordnen in einer Kontaktierungsposition, ausgeglichen werden, so dass die Vorteile eines flexiblen elektrischen Verbindungsmittels, beispielsweise die flexible Anordnung in einem Sensorgehäuse oder ein vorteilhafteres Schwingverhalten, besser ausgenutzt werden können.
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Insbesondere ermöglicht eine erfindungsgemäß vorgesehene Führungseinrichtung auf eine besonders einfache Art und Weise das Bereitstellen eines flexiblen elektrischen Verbindungsmittels in einer definierten Kontaktierungsposition zum Herstellen der elektrischen Kontaktierung mit dem Wandlerelement. Dadurch kann eine besonders einfache und damit prozesssicherer und zuverlässiger herstellbare Kontaktierung erreicht werden. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung der Führungseinrichtung kann insbesondere eine verbesserte Anlage des elektrischen Verbindungsmittels an dem elektrisch zu kontaktierenden Bauelement erreicht werden und infolgedessen eine verbesserte und prozesssicherer herstellbare elektrische Kontaktierung.
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Bei entsprechender Ausgestaltung der Führungseinrichtung kann in einigen Fällen gegenüber den aus dem Stand der Technik üblichen Verwendung von Litzen auch eine Gewichtsersparnis erreicht werden.
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Eine „Ultraschallsensor-Baugruppe“ im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst mehrere, zu einer Baugruppe montierte oder verbundene Komponenten einer Ultraschallsensorvorrichtung, wobei eine „Ultraschallsensorvorrichtung“ im Sinne der vorliegenden Erfindung dabei eine Sensorvorrichtung ist, die dazu ausgebildet ist, wenigstens eine Größe, insbesondere wenigstens eine Zustandsgröße, mittels Ultraschall zu erfassen.
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Das erste Sensorgehäuseteil einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensor-Baugruppe ist vorzugsweise ein becherförmig oder topfförmig ausgebildetes Sensorgehäuseunterteil und weist Aluminium und/oder Kunststoff oder ein anderes Metall auf oder besteht daraus, wobei das erste Sensorgehäuseteil vorzugsweise zusammen mit wenigstens einem weiteren Sensorgehäuseteil, insbesondere einem Sensorgehäusedeckel, in einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensorvorrichtung ein Sensorgehäuse bildet.
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Das Sensorgehäuse und/oder wenigstens ein Sensorgehäuseteil kann dabei in einer Ausgestaltung auch einen mit metallischen Partikeln, insbesondere einen mit elektrisch leitenden Partikeln, gefüllten Kunststoff aufweisen oder daraus bestehen, wodurch insbesondere elektromagnetische Abschirmwirkung gegenüber der Umgebung erreicht werden kann, was in der Regel vorteilhaft hinsichtlich einer elektromagnetischen Abschirmung des Wandlerelements gegenüber der Umgebung der Ultraschallsensor-Baugruppe ist.
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Unter dem Begriff „Wandlerelement“ wird vorliegend ein Sensorelement oder eine Sensorbaugruppe verstanden, welche in Abhängigkeit von einem Signal Ultraschallwellen erzeugen und aussenden kann und/oder welches aus empfangenen Ultraschallwellen in Abhängigkeit von den empfangenen Ultraschallwellen ein Signal erzeugen kann.
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Ein Wandlerelement im Sinne der Erfindung weist insbesondere wenigstens ein PiezoElement mit wenigstens einem Piezo-Kristall und wenigstens einer Ultraschallmembran auf, wobei der Piezo-Kristall mithilfe eines Signalimpulses zu definierten Schwingungen angeregt werden kann, welche mittels der Ultraschallmembran an die Umgebung übertragen werden können. Insbesondere können ebenso Ultraschallwellen aus der Umgebung die Ultraschallmembran anregen und über diese der Piezo-Kristall in Schwingungen versetzt werden und infolgedessen ein definierter Signalimpuls erzeugt werden. Bevorzugt definiert die Ultraschallmembran dabei eine Wirkfläche des Wandlerelements.
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Unter dem Begriff „Wirkfläche des Wandlerelements“ wird vorliegend diejenige Fläche verstanden, über welche Ultraschallwellen in die Umgebung entsendet werden können und über welche Ultraschallwellen aufgenommen bzw. empfangen werden können.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensorvorrichtung ist wenigstens ein Wandlerelement dabei an einem Boden oder in einem Bodenbereich oder auf einem Boden des ersten Sensorgehäuseteils, insbesondere am Boden des ersten Sensorgehäuseteils, angeordnet, insbesondere mit der Wirkfläche zum Boden weisend.
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Eine „elektronische Baugruppe“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine Leiterplatte, eine integrierte Schaltung (IC), eine MOSFET, ein Kontaktpin oder derg leichen.
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Ein „flexibles elektrisches Verbindungsmittel“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein nicht starres, innerhalb gewisser Grenzen flexibel anordbares, elektrisch leitfähiges Verbindungsmittel, insbesondere eine flexible elektrische Verbindungsleitung, wie beispielsweise ein Kabel oder ein dünner Draht, eine flexible, elektrisch leitfähige Gitter- oder Flächenstruktur, wie beispielsweise eine flexible elektrisch leitfähige Folie oder eine flexible Leiterplatte, insbesondere eine sogenannte „Flex-PCB“, wobei die Abkürzung „PCB“ für Printed Circuit Board steht.
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Flexible Leiterplatten als solche sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Unter einer flexiblen Leiterplatte wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein flächiges, folienartiges, elektronisches Bauelement mit wenigstens einer elektrisch leitfähigen Struktur verstanden, das insbesondere die elektronischen Eigenschaften einer herkömmlichen, starren Leiterplatte aufweist, wobei die Form einer flexiblen Leiterplatte bevorzugt innerhalb gewisser Grenzen beschädigungsfrei flexibel veränderbar ist, insbesondere wie bei einer Folie.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung weist das flexible elektrische Verbindungsmittel einen Draht, ein Kabel, insbesondere ein Rund- oder Flachbandkabel, oder eine flexible Leiterplatte, insbesondere eine sogenannte „Flex-PCB“ (PCB = Printed Circuit Board) auf oder ist ein Draht, ein Kabel, insbesondere ein Rund- oder Flachbandkabel, oder eine flexible Leiterplatte.
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Mithilfe eines flexiblen elektrischen Verbindungsmittels kann eine verbesserte Haltbarkeit der elektrischen Kontaktierung erreicht werden, da flexible Verbindungsmittel in der Regel ein im Hinblick auf die Dauerfestigkeit der Verbindung vorteilhafteres Schwingverhalten aufweisen.
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Ferner ermöglichen flexible elektrische Verbindungsmittel eine verbesserte Bauraumausnutzung und eine größere Anzahl an Varianten von Anordnungen.
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Das flexible elektrische Verbindungsmittel kann dabei in einer Ausgestaltung einer Ultraschall-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung auch aus zwei oder mehr unterschiedlichen, flexiblen elektrischen Verbindungsmitteln zusammengesetzt sein, beispielsweise aus einer flexiblen Leiterplatte und einem dünnen Draht, wobei die einzelnen Komponenten elektrisch miteinander kontaktiert sind und insbesondere durch Löten oder Kleben mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff miteinander verbunden sind.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Ultraschall-Baugruppe weist die Baugruppe wenigstens eine flexible Leiterplatte als flexibles elektrisches Verbindungsmittel auf, wobei die flexible Leiterplatte bevorzugt ein oder mehrere elektrisch leitfähige Leiter oder Leitstrukturen aufweist, insbesondere Leitungen oder Drähte, Gitter und/oder flächige Leitstrukturen, wie ein oder mehrere Metallfolien, insbesondere Kupfer- und/oder Silberfolien.
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Die flexible Leiterplatte kann einlagig ausgebildet sein (d.h. die elektrisch leitfähige(n) Struktur(en) ist/sind in einer gemeinsamen Ebenen angeordnet, bezogen auf einen undeformierten, eingeebneten Zustand der flexiblen Leiterplatte) oder zwei- oder mehrlagig (die elektrisch leitfähige(n) Struktur(en) ist/sind in zwei oder mehr verschiedenen Ebenen angeordnet, bezogen auf einen undeformierten, eingeebneten Zustand der flexiblen Leiterplatte).
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Über das flexible Verbindungsmittel einer erfindungsgemäßen Ultraschall-Baugruppe kann das Wandlerelement der Ultraschall-Baugruppe mit einem elektronischen Bauelement, insbesondere einer Leiterplatte oder einer Steuerungseinrichtung oder dergleichen, kontaktiert, insbesondere elektrisch verbunden werden.
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Bevorzugt ist das flexible Verbindungsmittel einer erfindungsgemäßen Ultraschall-Baugruppe dabei durch Löten mit dem Wandlerelement verbunden und elektrisch kontaktiert oder durch Bonden, beispielsweise mittels Drahtbonden, mittels eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs oder mittels einer anisotropen, elektrisch leitfähigen Folie mit dem Wandlerelement verklebt.
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Ist das flexible Verbindungsmittel im Kontaktbereich zum Wandlerelement eine Flex-PCB und soll diese direkt mit dem Wandlerelement verbunden und elektrisch kontaktiert werden, ist es, um möglichst gute, prozesssichere und langhaltende Verbindungen zu erhalten, vorteilhaft, wenn die Flex-PCB möglichst dünn ist.
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Können diese geringen Dicken nicht realisiert werden, weil z.B. weitere elektronische Bauelemente auf der Flex-PCB angeordnet sind oder angeordnet werden sollen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das flexible Verbindungsmittel aus mehreren Komponenten zusammengesetzt ist und insbesondere an einem dem Wandlerelement zugewandten Ende bzw. im Kontaktbereich zum Wandlerelement zur Kontaktierung und Verbindung mit dem Wandlerelement einen dünnen Draht aufweist.
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Ist das flexible Verbindungsmittel eine flexible Leiterplatte oder weist eine flexible Leiterplatte auf, können auf der flexiblen Leiterplatte auch elektronische Bauelemente angeordnet sein, beispielweise integrierte Schaltungen (ICs) oder dergleichen. Dadurch kann an anderer Stelle Platz geschaffen werden, z.B. auf einer anderen Leiterplatte, und das innerhalb der Ultraschall-Baugruppe oder innerhalb einer zugehörigen Ultraschallsensorvorrichtung vorhandene Volumen und damit der vorhandene Bauraum kann besser ausgenutzt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Führungseinrichtung zumindest teilweise innerhalb des ersten Sensorgehäuseteils angeordnet, wobei die Führungseinrichtung insbesondere am ersten Sensorgehäuseteil befestigt ist. Die Führungseinrichtung kann zumindest teilweise aus dem ersten Sensorgehäuseteil herausragen oder aber sich vollständig innerhalb des ersten Sensorgehäuseteils befinden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Führungseinrichtung dazu ausgebildet, das flexible elektrische Verbindungsmittel in wenigstens einer definierten Position zu halten, insbesondere zu fixieren. In einer Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Führungseinrichtung insbesondere zum direkten Führen und/oder Halten (direkt = nicht über weitere Bauteile dazwischen) des flexiblen Verbindungsmittels ausgebildet.
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Hierdurch kann das flexible Verbindungsmittel auf einfache Art und Weise relativ zum Wandlerelement positioniert werden, insbesondere präzise und definiert in einer Kontaktierungsposition und in dieser gehalten werden, wodurch insbesondere Zugbelastungen der elektrischen Verbindung vermieden werden können.
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In einigen Fällen kann es dabei vorteilhaft sein, wenn ein oder mehrere zusätzliche Führungseinrichtungen vorhanden sind, mittels welchen das oder ein oder mehrere weitere flexible Verbindungsmittel zusätzlich geführt werden kann/können und/oder mittels welchen ein oder mehrere, zusätzliche, auf der flexiblen Leiterplatte angeordnete elektronische Bauelemente geführt und/oder zumindest zeitweise in einer definierten Position gehalten werden können.
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Besonders bevorzugt sind die Führungseinrichtung und ein zugehöriges, darin geführtes flexibles elektrisches Verbindungsmittel elektrisch voneinander isoliert ausgebildet, so dass kein elektrischer Kontakt zwischen dem flexiblen elektrischen Verbindungsmittel und der Führungseinrichtung entsteht.
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In einigen Fällen kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn die Ultraschallsensor-Baugruppe, insbesondere die Führungseinrichtung und/oder das flexible elektrische Verbindungsmittel, derart ausgebildet ist, dass die Führungseinrichtung mit dem darin geführten flexiblen elektrischen Verbindungsmittel elektrisch kontaktiert oder kontaktierbar ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensor-Baugruppe können auch mehrere elektrische Verbindungsmittel gemeinsam in einer Führungseinrichtung geführt sein oder jeweils separat separaten Führungseinrichtungen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Führungseinrichtung wenigstens einen länglichen Abschnitt auf, wobei der wenigstens eine längliche Abschnitt insbesondere ein Führungskanal oder eine Führungsschiene ist oder aufweist.
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Hierdurch kann eine besonderes einfache Montage, insbesondere ein besonders einfaches Einführen und Führen des flexiblen Verbindungsmittels in die bzw. in der Führungseinrichtung erreicht werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Führungseinrichtung, insbesondere ein länglicher Abschnitt, insbesondere zumindest abschnittsweise eine runde oder rechteckige Querschnittsgeometrie auf, insbesondere eine an die Kontur des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels angepasste Querschnittsgeometrie.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist der längliche Abschnitt der Führungseinrichtung zumindest über einen Teil seiner Länge gerade ausgebildet. Der längliche Abschnitt kann auch über seine gesamte Länge gerade ausgebildet sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Führungseinrichtung aber auch zumindest abschnittsweise gekrümmt verlaufen bzw. alternativ auch vollständig gekrümmt verlaufen, ähnlich eines gewundenen Schlauches oder dergleichen, wobei sich die Ausgestaltung und/oder die Anordnung der Führungseinrichtung insbesondere nach einem verfügbaren Bauraum richtet.
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Mithilfe einer erfindungsgemäßen Führungseinrichtung kann insbesondere, auch wenn nur Bauraum für eine gewundene Anordnung des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels verfügbar ist, eine prozesssichere Positionierung des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels in einer Kontaktierungsposition erreicht werden. Damit kann auch bei einer gewundenen Anordnung des flexiblen Verbindungsmittels ein prozesssicheres Herstellen der elektrischen Kontaktierung bzw. der Verbindung des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels mit dem Wandlerelement ermöglicht werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Führungseinrichtung, insbesondere der längliche Abschnitt, zumindest teilweise starr ausgebildet, insbesondere wenigstens über einen Teil ihrer Länge. Die Führungseinrichtung kann aber auch über ihre gesamte Länge starr ausgebildet sein.
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Dadurch lässt sich eine besonderes gute Führung des flexiblen Verbindungsmittels erreichen, insbesondere eine hohe Positioniergenauigkeit.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Führungseinrichtung Metall und/oder Kunststoff (elektrisch leitend oder elektrisch nicht leitend) auf oder besteht daraus.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt sich der längliche Abschnitt der Führungseinrichtung zumindest über einen Teil seiner Länge in einem Winkel von 45-90 Grad, vorzugsweise in einem Winkel von 60-90 Grad, insbesondere in einem Winkel von 75-90 Grad, zu wenigstens einer Kontaktfläche des Wandlerelements, über welche das flexible Verbindungsmittel mit dem Wandlerelement elektrisch verbunden ist.
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Hierdurch ergibt sich eine besonders montagefreundliche Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensor-Baugruppe in Bezug auf die Anordnung und/oder Positionierung und/oder Ausrichtung des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels vor der elektrischen Kontaktierung und der Verbindung mit dem Wandlerelement.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die Führungseinrichtung in einem Abschnitt an ihrem dem Wandlerelement zugewandten Ende in einem Winkel von 45-0 Grad zu einer Kontaktfläche des Wandlerelements, vorzugsweise in einem Winkel von 30-0 Grad, insbesondere in einem Winkel von 15-0 Grad zur Wirkfläche des Wandlerelements.
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In einer alternativen Ausgestaltung kann ein dem Wandlerelement zugewandter Endbereich oder ein dem Wandlerelement zugewandtes Ende der Führungseinrichtung auch anderweitig geformt sein, insbesondere derart, dass eine vorteilhafte Positionierung und/oder Ausrichtung des flexiblen Verbindungsmittels relativ zu einer zugehörigen Kontaktfläche des Wandlerelements erreicht werden kann oder wird, insbesondere eine tangentiale Anlage an der Kontaktfläche oder eine tangentiale Ausrichtung zur Kontaktfläche.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung liegt das flexible elektrische Verbindungsmittel in wenigstens einem Kontaktbereich, in welchem das Wandlerelement mit dem flexiblen Verbindungsmittel elektrisch verbunden ist, tangential an der zugehörigen Kontaktfläche des Wandlerelements an, wobei sich der Begriff „tangential“ jeweils auf eine Krümmung des flexiblen Verbindungsmittels bezieht.
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Durch eine tangentiale Anlage des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels am Wandlerelement zur Kontaktierung kann eine besonders gute Kontaktierung erreicht werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Führungseinrichtung, bevorzugt zumindest an einem dem Wandlerelement zugewandten Ende, derart ausgestaltet, dass das flexible Verbindungsmittel das Wandlerelement tangential kontaktiert oder mit dem Wandlerelement tangential kontaktierbar ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Führungseinrichtung dazu ausgebildet ist, ein verwendungsgemäß in die Führungseinrichtung eingebrachtes, insbesondere in die Führungseinrichtung eingeführtes, flexibles elektrisches Verbindungsmittel vor dem Verbinden mit dem Wandlerelement in eine definierte Kontaktierungsposition zu bringen und/oder in einer definierten Kontaktierungsposition zu halten, insbesondere in eine Kontaktierungsposition, in welcher das flexible elektrische Verbindungsmittel in wenigstens einem Kontaktbereich zur elektrischen Verbindung tangential an der zugehörigen Kontaktfläche des Wandlerelements anliegt oder beim Herstellen der elektrischen Verbindung mit dem Wandlerelement in wenigstens einem Kontaktbereich tangential an der zugehörigen Kontaktfläche des Wandlerelements zur Anlage bringbar ist.
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Hierdurch kann auf einfache Art und Weise und reproduzierbar eine besonders vorteilhafte Anlage, insbesondere eine flächige Anlage, beispielsweise statt einer stoßähnlichen oder stoßartigen oder stoßförmigen Anlage, des flexiblen Verbindungsmittels am Wandlerelement erreicht werden. Infolgedessen lässt sich eine besonders einfach und prozesssicher herstellbare elektrische Kontaktierung und Verbindung von dem flexiblen Verbindungsmittel mit dem Wandlerelement erreichen.
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Besonders bevorzugt ist die Führungseinrichtung dazu derart geformt und/oder weist eine derartige Form und/oder Kontur auf, dass durch definiertes Ein- und teilweises Hindurchführen des flexiblen Verbindungsmittels in die Führungseinrichtung, insbesondere durch definiertes Ein- und teilweises Hindurchschieben, das flexible Verbindungsmittel in einer definierten Kontaktierungsposition positioniert wird, insbesondere um eine zuverlässige elektrische Kontaktierung mit dem Wandlerelement zu ermöglichen und das prozesssichere Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem flexiblen Verbindungsmittel und dem Wandlerelement zu ermöglichen.
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In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, wenn das flexible elektrische Verbindungselement bereichsweise eine gegenüber angrenzenden Bereichen eine reduzierte Biegesteifigkeit aufweist, beispielsweise erzeugt durch eine definierte Perforation bzw. Materialschwächung, um möglichst gut und einfach für die gewünschte Anordnung geformt werden zu können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Ultraschallsensor-Baugruppe wenigstens eine Trägereinrichtung zur Aufnahme wenigstens eines elektronischen Bauelements auf, vorzugsweise eine Trägerplatte, insbesondere eine starre Leiterplatte, bevorzugt eine sogenannte PCB oder Hard-PCB. Dabei kann die Führungseinrichtung alternativ oder zusätzlich zu einer Befestigung am Sensorgehäuse an der Trägereinrichtung befestigt sein.
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Bevorzugt ist die Trägereinrichtung dabei wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, wenigstens im Wesentlichen parallel zu einer Kontaktfläche und/oder Wirkfläche des Wandlerelements und/oder zum Boden des ersten Sensorgehäuseteils angeordnet und insbesondere am ersten Sensorgehäuseteil und/oder an einem weiteren Sensorgehäuseteil, beispielsweise einem Gehäusedeckel, abgestützt und/oder gelagert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Ultraschallsensor-Baugruppe wenigstens ein Abschirmelement auf, insbesondere wenigstens ein elektromagnetisch abschirmend wirkendes Abschirmelement, wobei insbesondere die Führungseinrichtung und/oder das flexible elektrische Verbindungsmittel als Abschirmelement ausgebildet ist, insbesondere als elektromagnetisch abschirmendes Abschirmelement.
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Alternativ oder zusätzlich kann auch ein thermisch abschirmend wirkendes Abschirmelement vorgesehen sein.
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Unter dem Begriff „Abschirmen“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung grundsätzlich das Reduzieren und/oder zumindest teilweise Fernhalten unerwünschter Effekte vom Sensorsignal verstanden, d.h. das Fernhalten von Effekten, die ein entsprechendes Sensorsignal negativ, d.h. unerwünscht, beeinflussen oder beeinflussen könnten.
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„Elektromagnetisch Abschirmen“ meint im Sinne der vorliegenden Erfindung entsprechend Effekte zu reduzieren oder fernzuhalten, welche aufgrund elektromagnetischer Kräfte, insbesondere aufgrund einer elektromagnetischen Wirkung, insbesondere aufgrund einer elektromagnetischen Wechselwirkung, das Sensorsignal negativ beeinflussen oder beeinflussen könnten.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Führungseinrichtung als Abschirmelement ausgebildet und insbesondere dazu ausgebildet, wenigstens den in der Führungseinrichtung geführten Teil des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels zumindest teilweise gegenüber einer Umgebung der Ultraschallsensor-Baugruppe abzuschirmen, insbesondere elektromagnetisch und/oder thermisch.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist das flexible Verbindungsmittel als Abschirmelement ausgebildet und wirkt zumindest teilweise elektromagnetisch abschirmend gegenüber einer Umgebung der Ultraschallsensor-Baugruppe.
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Dazu ist das flexible Verbindungsmittels vorzugsweise eine flexible Leiterplatte oder weist eine flexible Leiterplatte auf, wobei die flexible Leiterplatte insbesondere wenigstens zwei- oder mehrlagig ausgebildet ist, und wobei insbesondere wenigstens eine erste elektrisch leitfähige Struktur dazu vorgesehen ist und dazu ausgebildet ist, in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand der Ultraschallsensorvorrichtung elektrisch mit einem Massepotenzial kontaktiert zu werden, und wobei insbesondere eine zweite, von der ersten elektrisch leitfähigen Struktur elektrisch isolierte, zweite elektrisch leitfähige Struktur elektrisch mit dem Wandlerelement der Ultraschallsensorvorrichtung kontaktiert und verbunden ist.
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Dadurch kann auf eine besonders bauraumsparende Art und Weise und insbesondere ohne zusätzliche Bauteile eine elektromagnetische Abschirmwirkung erreicht werden.
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Alternativ oder zusätzlich können die Führungseinrichtung und/oder das flexible elektrische Verbindungsmittel auch zur Abschirmung weiterer Komponenten der Ultraschallsensor-Baugruppe ausgebildet sein.
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Es können auch zusätzlich ein oder mehrere weitere Abschirmelemente, beispielsweise Abschirmbleche und/oder ein oder mehrere weitere flexible elektrische Verbindungsmittel, insbesondere ein oder mehrere flexible Leiterplatten, oder dergleichen vorgesehen sein.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Zusammenbau einer Ultraschallsensor-Baugruppe, insbesondere zum Zusammenbau einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensor-Baugruppe, ist gekennzeichnet durch die Schritte: Bereitstellen eines ersten Sensorgehäuseteils, eines Wandlerelements eines flexiblen elektrischen Verbindungsmittels, und einer Führungseinrichtung, Anordnen des Wandlerelements zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, innerhalb des ersten Sensorgehäuseteils, Anordnen des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels in der Führungseinrichtung, insbesondere Einführen in die Führungseinrichtung, Positionieren des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels in einer Kontaktierungsposition, insbesondere durch definiertes Einschieben des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels in die Führungseinrichtung und ggf. Positionieren der Führungseinrichtung, und elektrisches Verbinden des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels mit dem Wandlerelement.
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Das ist dabei Wandlerelement zur Erzeugung von Ultraschallwellen ausgebildet und das flexible elektrische Verbindungsmittel zur elektrischen Verbindung mit dem Wandlerelement und mit wenigstens einem elektronischen Bauelement elektrisch kontaktiert oder kontaktierbar ist zur elektrischen Verbindung des Wandlerelements mit dem wenigstens einem elektronischen Bauelement. Die Führungseinrichtung ist zur zumindest teilweisen Aufnahme und Führung des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels ausgebildet.
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Das flexible elektrische Verbindungsmittel kann dabei insbesondere durch Positionieren der Führungseinrichtung und anschließendes definiertes Einschieben des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels in die Führungseinrichtung positioniert werden oder durch definiertes Einschieben in die Führungseinrichtung und anschließendes Positionieren der Führungseinrichtung und ggf. weiterem Einschieben des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels, je nach Ausgestaltung der zugehörigen Ultraschallsensor-Baugruppe, insbesondere je nachdem, wo die Führungseinrichtung befestigt ist.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführung eines Verfahrens zum Zusammenbau einer Ultraschallsensor-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung wird das flexible elektrische Verbindungsmittel mithilfe der Führungseinrichtung in der Kontaktierungsposition positioniert und vorzugsweise gehalten. Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das flexible elektrische Verbindungsmittel dabei insbesondere mithilfe der Führungseinrichtung an wenigstens einer Kontaktfläche des Wandlerelements tangential zur Anlage gebracht wird oder derart relativ zur Kontaktfläche des Wandlerelements positioniert wird, dass es beim Herstellen der elektrischen Verbindung mit dem Wandlerelement tangential an der Kontaktfläche zur Anlage gebracht werden kann und/oder wird.
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Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Abstandsmessung und/oder zur Verwendung in einem Fahrerassistenzsystem, weist wenigstens eine erfindungsgemäße Ultraschallsensor-Baugruppe auf und/oder ist nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zusammengebaut.
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Die mit Bezug auf die Ultraschallsensor-Baugruppe vorgestellten, vorteilhaften Ausgestaltungen und Ausführungsformen sowie deren Vorteile gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäßes Verfahren sowie für die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung und umgekehrt.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar, sofern diese Kombinationen ausführbar und insbesondere technisch sinnvoll sind.
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Die Erfindung wird nun anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei funktionsgleiche Bauelemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
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Es zeigen in schematischer Darstellung:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensor-Baugruppe in einem Schnitt von der Seite,
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensor-Baugruppe, ebenfalls in einem Schnitt von der Seite, und
- 3 ein Ablaufdiagramm mit den wesentlichen Verfahrensschritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Zusammenbau einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensor-Baugruppe.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensor-Baugruppe 10 in einem Schnitt von der Seite, wobei die Ultraschallsensor-Baugruppe 10 bei diesem ersten Ausführungsbeispiel ein erstes, topfförmig bzw. becherförmig ausgebildetes erstes Sensorgehäuseunterteil 1 aus Aluminium aufweist mit einem Sensorgehäuseboden, auf welchem ein flächiges Wandlerelement 2 angeordnet ist, welches zur Erzeugung von hier nur symbolhaft angedeuteten Ultraschallwellen ausgebildet ist, wobei das Wandlerelement 2 dabei vollständig innerhalb des ersten Sensorgehäuseunterteils 1 angeordnet ist.
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Mittels eines flexiblen elektrischen Verbindungsmittels 3, dass aus einem dünnen, elektrisch leitfähigen Kupferdraht 3B sowie einer flexiblen Leiterplatte 3A zusammengesetzt ist, ist das Wandlerelement 2 ist mit einer starren Leiterplatte 5 verbunden und elektrisch kontaktiert, d.h. elektrisch verbunden. Die starre Leiterplatte 5 ist eine gewöhnliche Hard-PCB, welche beidseitig mit elektronischen Bauelementen wie einem MOSFET 6, einem integrierten Schaltkreis (IC) 7 sowie mehreren Kontaktpins, insbesondere mit wenigstens einem Masse-Pin 8, bestückt ist, und welche dazu vorgesehen und ausgebildet ist, von einem zweiten, hier nicht dargestellten Sensorgehäuseteil, insbesondere einem Sensorgehäusedeckel, aufgenommen und in diesem gelagert zu werden.
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Das flexible, elektrische Verbindungsmittel 3 ist bei dieser Ultraschallsensor-Baugruppe 10 dabei mit einem ersten Ende, welches insbesondere durch einen Abschnitt aus einer flexiblen Leiterplatte 3A gebildet wird, mittels einer Lötverbindung mit der starren Leiterplatte 5, die als Trägereinrichtung dient, elektrisch verbunden und kontaktiert.
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Das andere Ende des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels 3, welches in diesem Fall durch ein Ende eines dünnen Drahts 3B an einem dem Wandlerelement 2 zugewandten Ende des flexiblen Verbindungsmittels 3 gebildet ist, ist mittels einer Drahtbondverbindung 9 mit einer Kontaktfläche 2A des Wandlerelements 2 elektrisch verbunden und auf diese Weise elektrisch mit dem Wandlerelement 2 kontaktiert.
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Durch die Verwendung eines flexiblen elektrischen Verbindungsmittels 3, dass aus einer flexiblen Leiterplatte 3A sowie an dem mit dem Wandlerelement 2 zu kontaktierenden Ende aus einem dünnen Draht 3B zusammengesetzt ist, lässt sich auch eine Bondverbindung zwischen der Kontaktfläche 2A des Wandlerelements und dem flexiblen Verbindungsmittel 3 realisieren, welche keine zu großen Dicken der Verbindungsteile, insbesondere des flexiblen Verbindungsmittels 3, zulässt.
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Statt die flexible Leiterplatte 3A über einen dünnen Draht 3B mit dem Wandlerelement 2 elektrisch zu verbinden und zu kontaktieren, kann die flexible Leiterplatte auch direkt mit dem Wandlerelement 2 elektrisch verbunden und kontaktiert werden, siehe 2, welche ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensor-Baugruppe 20 zeigt.
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In diesem Fall kann es jedoch erforderlich sein, insbesondere bei der Verwendung von mehrlagigen, flexiblen Leiterplatten 13, wie in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, insbesondere aufgrund der größeren Dicke der flexiblen Leiterplatte 13, die elektrische Verbindung zwischen der flexiblen Leiterplatte 13 und der Kontaktfläche 2A des Wandlerelements 2 statt durch Drahtbonden durch Löten oder mithilfe anderer Kontaktierungserfahren, wie sie allgemein aus dem Stand der Technik bekannt sind, beispielsweise durch Kleben mit elektrisch leitfähigem Klebstoff oder durch die Verwendung einer anisotropen, elektrisch leitfähigen Folie, herzustellen.
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Erfindungsgemäß ist das flexible Verbindungsmittel 3 jeweils zumindest teilweise in einer Führungseinrichtung 4 geführt, welche bei diesen Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensor-Baugruppe 10 bzw. 20 jeweils einen länglichen Abschnitt 4A aufweist, der als Führungskanal 4A ausgebildet ist, durch welchen das flexible Verbindungsmittel 3 bzw. 13 hindurchgeführt ist, wobei der Führungskanal 4A einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
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Die Führungseinrichtung 4 ist dabei am ersten Sensorgehäuseteil 1 befestigt, d.h. am Sensorgehäuseunterteil 1, und dazu ausgebildet, das flexible elektrische Verbindungsmittel 3, 13 in einer definierten Position zu halten, insbesondere in einer Kontaktposition, in welcher in welcher das flexible Verbindungsmittel 3, 13 tangential an der Kontaktfläche 2A des Wandlerelements 2 anliegt. Hierdurch kann eine besonders lange haltbare Kontaktverbindung gewährleistet werden.
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Die Führungseinrichtung 4 ist dabei ferner derart ausgebildet, dass das flexible elektrische Verbindungsmittel 3, 13 vor dem Verbinden mit dem Wandlerelement 2 in einer Kontaktierungsposition gehalten werden konnte, in welcher das zu kontaktierende Ende des Drahts 3B bzw. der flexiblen Leiterplatte 13 des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels 3 bzw. 13 tangential an der Kontaktfläche 2A des Wandlerelements anliegt für die Herstellung einer besonders guten elektrischen Kontaktierung bzw. Verbindung, insbesondere um ein besonders gutes Fügeergebnis und damit eine besonders prozesssichere und widerstandsarme elektrische Kontaktierung zum Wandlerelement 2 zu erreichen.
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Der längliche Abschnitt 4A der Führungseinrichtung 4 erstreckt sich bei diesem Ausführungsbeispiel dazu zumindest über einen Teil seiner Länge in einem Winkel α von etwa 70° zur Kontaktfläche 2A des Wandlerelements 2 und ist insbesondere mit seinem dem Wandlerelement 2 zugewandten Ende derart vom Wandlerelement 2 beabstandet angeordnet, dass das flexible Verbindungsmittel 3, 13 auf einfache Art und Weise durch Einführen und definiertes Einschieben in die Führungseinrichtung 4 bzw. Hindurchschieben durch die Führungseinrichtung 4 in die Kontaktierungsposition gebracht werden kann.
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Für eine besonders hohe Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Ultraschallsensor-Baugruppe 10, 20 bzw. einer zugehörigen, hier nicht dargestellten, erfindungsgemäßen Ultraschallsensorvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensor-Baugruppe 10, 20 ist die Führungseinrichtung 4 ferner als elektromagnetisch abschirmend wirkendes Abschirmelement 4 ausgebildet. Für eine besonders gute Abschirmwirkung ist die Führungseinrichtung 4 aus Metall, insbesondere aus Kupfer, und ist elektrisch mit einem Massepotenzial kontaktierbar, wobei das flexible elektrische Verbindungsmittel 3, 13 eine Isolierung aufweist, so dass das flexible elektrische Verbindungsmittel 3, 13 gegenüber der Führungseinrichtung 4 elektrisch isoliert ist.
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In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform eines einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensor-Baugruppe kann das flexible Verbindungsmittels 3, 13 ebenfalls elektromagnetisch abschirmend wirkend ausgebildet sein, wobei dazu in einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensor-Baugruppe, besonders bevorzugt eine mehrlagige flexible Leiterplatte verwendet wird und wenigstens eine elektrisch leitfähige Struktur dieser mehrlagigen flexiblen Leiterplatte zur Kontaktierung mit einem Massepotenzial vorgesehen ist bzw. für eine funktionsfähige Verwendung mit einem Massepotenzial kontaktiert wird, und eine zweite, von der ersten elektrisch leitfähigen Struktur isolierte elektrisch leitfähige Struktur mit dem Wandlerelement 2 verbunden und elektrisch kontaktiert ist, um das Wandlerelement 2 mit wenigstens einem elektronischen Bauelement 5, 6, 7, 8, insbesondere mit der starren Leiterplatte 5, elektrisch zu verbinden.
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Durch das flexible elektrische Verbindungsmittel 3, 13 zur elektrischen Verbindung des Wandlerelements 2 mit wenigstens einem elektronischen Bauelement 5, 6, 7, 8 kann eine besonders flexible Anordnung der einzelnen Bauelemente innerhalb eines zugehörigen Sensorgehäuses bzw. innerhalb des ersten Sensorgehäuseteils 1 einer Ultraschall-Baugruppe 10, 20 bzw. innerhalb einer zugehörigen Ultraschallsensorvorrichtung erreicht werden. Insbesondere kann der innerhalb des ersten Sensorgehäuseteils 1 vorhandene Bauraum effizient und flexibel ausgenutzt werden. Ferner lässt sich eine besonders gute und insbesondere auch unter schwingender Beanspruchung langlebige, elektrische Kontaktierung mit dem Wandlerelement 2 erreichen.
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Mithilfe der Führungseinrichtung 4 kann beim Zusammenbau der erfindungsgemäßen Ultraschallsensor-Baugruppe 10, 20 eine exakte Positionierung des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels 3 sowie auf einfache Art und Weise gleichzeitig eine Halterung bzw. Lagerung des flexiblen Verbindungsmittels 3 innerhalb der Ultraschallsensor-Baugruppe 10, 20 bzw. in einer zugehörigen erfindungsgemäßen Ultraschallsensorvorrichtung erreicht werden.
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Die Verwendung eines flexiblen elektrischen Verbindungsmittels 3, 13, das zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig durch eine flexible Leiterplatte 3A bzw. 13 gebildet ist, hat ferner den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise elektronische Bauelemente, statt auf der starren Leiterplatte 5 angeordnet werden zu müssen, auf einfache Art und Weise auf der flexiblen Leiter Platte 3A bzw. 13 realisiert werden können, wodurch auf der starren Leiterplatte 5 Bauraum für weitere elektronische Bauelemente geschaffen werden kann.
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Insbesondere können elektronische Bauelemente 6, 7, 8 beispielsweise integrierte Schaltkreise 7 oder dergleichen, welche sich in aus dem Stand der Technik bekannte Art und Weise auf flexiblen Leiterplatten 3A, 13 problemlos realisieren lassen, von der starren Leiterplatte 5 auf die flexible Leiterplatte 3A bzw. 13 verlagert werden.
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3 zeigt die Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Zusammenbau einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensor-Baugruppe 10 bzw. 20, wobei zum Zusammenbau einer Ultraschallsensor-Baugruppe 10 bzw. 20, wie sie beispielhalber in den 1 und 2 dargestellt ist, gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens wenigstens die im folgenden beschriebenen Schritte S1 bis S5 durchgeführt werden.
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In einem ersten Schritt S1 werden ein erstes Sensorgehäuseteil 1, ein Wandlerelement 2, ein flexibles elektrisches Verbindungsmittel 3, 13 und eine Führungseinrichtung 4 bereitgestellt, wobei das Wandlerelement 2 zur Erzeugung von Ultraschallwellen ausgebildet ist, und wobei das flexible elektrische Verbindungsmittel 3, 13 zur elektrischen Verbindung mit dem Wandlerelement 2 ausgebildet ist und mit wenigstens einem elektronischen Bauelement 5, 6, 7, 8 elektrisch kontaktiert werden kann zur elektrischen Verbindung des Wandlerelements 2 mit dem wenigstens einem elektronischen Bauelement 5, 6, 7, 8. Erfindungsgemäß ist die Führungseinrichtung zur zumindest teilweisen Aufnahme und Führung des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels 3, 13 ausgebildet.
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In einem zweiten Schritt S2 wird das Wandlerelement 2 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, innerhalb des ersten Sensorgehäuseteils 1 angeordnet.
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In einem dritten Schritt S3 wird das flexible elektrische Verbindungsmittel 3, 13 in der Führungseinrichtung 4 angeordnet, insbesondere durch Einführen in die Führungseinrichtung 4, wobei bei den in den 1 und 2 dargestellten Ultraschallsensor-Baugruppen 10 bzw. 20 das flexible elektrische Verbindungsmittel 3 bzw. 13 dabei jeweils durch den länglichen, als Führungskanal 4A ausgebildet Abschnitt 4A hindurchgeschoben wird, bis sich das flexible Verbindungsmittel 3, 13 in einer Kontaktierungsposition befindet.
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Um besonders einfach und prozesssicher die jeweilige Kontaktierungsposition zu erreichen, kann am flexiblen Verbindungsmittel 3, 13 einen entsprechender Anschlag oder Vorsprung vorgesehen sein, welcher insbesondere gegen einen korrespondierenden Anschlag an der Führungseinrichtung 4 anstößt, sobald das flexible elektrische Verbindungsmittel 3, 13 weit genug in die Führungseinrichtung 4 eingeschoben ist und die Kontaktierungsposition erreicht hat.
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Die Führungseinrichtung 4 ist dabei insbesondere derart ausgebildet und angeordnet, in diesem Fall insbesondere derart am ersten Sensorgehäuseteil 1 befestigt, dass das flexible elektrische Verbindungsmittel 3 mithilfe der Führungseinrichtung 4 auf einfache Art und Weise in der Kontaktierungsposition positioniert werden kann, insbesondere tangential an der Kontaktfläche 2A des Wandlerelements 2 anliegend.
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In einem weiteren Schritt S5 erfolgt dann das Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen dem flexiblen elektrischen Verbindungsmittel 3 bzw. 13 und dem Wandlerelement 2.
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Ist die Führungseinrichtung 4 hingegen nicht am ersten Sensorgehäuseteil 1 befestigt, sondern beispielsweise an einem zweiten Sensorgehäuseteil oder an einer Trägereinrichtung, wie beispielsweise der starren Leiterplatte 5, erfolgt das Positionieren des flexiblen elektrischen Verbindungsmittels 3 bzw. 13 vorzugsweise, indem die Führungseinrichtung 4 nach dem ordnungsgemäßen Einführen des flexiblen Verbindungsmittels 3 relativ zum Wandlerelement 2 bzw. zum ersten Sensorgehäuseteil 1 positioniert wird, bevorzugt unter Verwendung entsprechender, vorgesehener, zugehöriger Positionierungshilfen wie Anschlägen, Zentrierstiften und/oder -bohrungen oder dergleichen im Sensorgehäuse.
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Das elektrische Verbinden zwischen dem flexiblen elektrischen Verbindungsmittel 3 bzw. 13 und dem Wandlerelement 2, insbesondere dessen Kontaktfläche 2A, erfolgt bevorzugt durch Bonden, insbesondere Drahtbonden, oder Löten, kann aber auch durch Kleben mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff oder mithilfe einer anisotropen, elektrisch leitfähigen Folie erfolgen.
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Zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensorvorrichtung werden anschließend noch die fehlenden Teile, beispielsweise ein zweites Sensorgehäuseteil, insbesondere ein Sensorgehäusedeckel, angeordnet und entsprechen mit den übrigen Komponenten der Ultraschallsensorvorrichtung verbunden. Ferner wird vorzugsweise ein gegebenenfalls vorhandenes Abschirmelement elektrisch mit einem Massepotenzial kontaktiert um eine besonders gute Abschirmwirkung zu erreichen.
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Bezugszeichenliste
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- 10,
- 20 erfindungsgemäße Ultraschallsensor-Baugruppe
- 1
- erstes Sensorgehäuseteil
- 2
- Wandlerelement
- 2A
- Kontaktfläche des Wandlerelements
- 3
- flexibles Verbindungsmittel
- 3A
- flexible Leiterplatte
- 3B
- elektrisch leitfähiger, dünner Draht
- 4
- Führungseinrichtung
- 4A
- länglicher Abschnitt der Führungseinrichtung
- 5
- starre Leiterplatte
- 6
- elektronisches Bauelement, insbesondere MOSFET
- 7
- integrierter Schaltkreis (IC)
- 8
- Kontaktpin, insbesondere Massepin
- 9
- elektrische Verbindung, insbesondere Lötverbindung
- S1-S5
- Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens
- α
- Winkel zur Kontaktfläche
