DE19938867C1

DE19938867C1 - Stanzgitter

Info

Publication number: DE19938867C1
Application number: DE1999138867
Authority: DE
Inventors: Klaus Bauer; Josef Brem; Ronald Henzinger; Markus Molin; Joerg Schindler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1999-08-17
Filing date: 1999-08-17
Publication date: 2001-01-11
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: WO2001013685A1

Abstract

Ein Stanzgitter, durch das elektrische Leiterbahnen (22, 23, 24, 25) ausgebildet sind, hat ein Grundmaterial, auf das in vorgegebenen Bereichen (21) endseitig ein Zusatzmaterial aufgebracht ist, das zum Bonden geeignet ist. Eine Kontaktfläche (26, 27) wird gebildet durch U-förmiges Biegen eines Bereiches des Stanzgitters, wobei die mit dem Zusatzmaterial versehene Seite des Stanzgitters auf der konkaven Seite (28, 28a) des U-förmig gebogenen Bereichs ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stanzgitter, durch das metallische Leiterbahnen zum Verbinden von elektrischen Bauelementen aus gebildet sind. Bei den Bauelementen kann es sich um einzelne Bauelemente handeln oder um vollständige integrierte Schal tungen.

Ein Stanzgitter ist beispielsweise aus der DE 44 30 798 A1 bekannt. Das bekannte Stanzgitter bildet elektrische Leiter bahnen aus und besteht aus einem Grundmaterial, auf das in vorgegebenen Bereichen, so zum Beispiel im Bereich von Anschlußstiften, ein Zusatzmaterial aufgebracht ist.

Werden auf einem derartigen Stanzgitter integrierte Schalt kreise kontaktiert, so geschieht das üblicherweise mittels einer sogenannten Bond-Verbindung. Da zum Bonden ein relativ teures Metall, z. B. Aluminium, benötigt wird, wird das Stanz gitter im Bereich, in dem die Bondverbindungen erfolgen sol len, mit dem Zusatzmaterial, z. B. Aluminium, plattiert. Das Zusatzmaterial, das zum Bonden geeignet ist, hat den Nach teil, daß es ungeeignet ist zum Anbringen von Schweißverbin dungen. Es kann jedoch notwendig sein, daß im Bereich des mit dem Zusatzmaterial plattierten Stanzgitters auch Schweißver bindungen angebracht werden müssen.

DE 44 32 191 C1 offenbart ein Stanzgitter, an dem Verbin dungslappen hochgebogen sind, an die flache Anschlußzungen von Bauelementen angeschweißt werden. DE 43 42 369 C1 offen bart ein Stanzgitter mit einer bondfähigen Oberfläche. DE 91 00 998 U1 offenbart ein Stanzgitter mit einem Aus gangsteil aus Kupferblech.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Stanzgitter so weiter zu bilden, daß Schweißverbindungen an beliebiger Stel le des Stanzgitters ausgebildet werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestal tungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeich net.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der schemati schen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Stanzgitter,

Fig. 2 einen Schnitt durch das Stanzgitter gemäß Fig. 1 entlang einer Linie II-II',

Fig. 3 eine erste Ansicht einer Sensoreinrichtung,

Fig. 4 eine zweite Ansicht einer Sensoreinrichtung,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Sensoreinrichtung gemäß Fig. 2 entlang einer Linie V-V',

Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenüber greifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Ein Stanzgitter 20 (Fig. 1) ist aus einem plattenförmigen Grundmaterial hergestellt, auf das in vorgegebenen Bereichen (21) einseitig ein Zusatzmaterial aufgebracht ist. Das Zu satzmaterial ist so gewählt, daß es zum Herstellen von Bond verbindungen geeignet ist. Das Zusatzmaterial ist plattenför mig auf das Grundmaterial aufgebracht und mit diesem bei spielsweise verschweißt oder auf andere Art und Weise dauer haft verbunden. Das Grundmaterial ist vorzugsweise aus einer Kupfer-Legierung ausgebildet. Das Zusatzmaterial ist vorzugs weise aus einer Aluminium-Legierung ausgebildet.

Durch Stanzen des Grundmaterials und des Zusatzmaterials wird das Stanzgitter hergestellt. Durch das Stanzgitter 20 sind Leiterbahnen 22, 23, 24, 25 ausgebildet, wobei der Bereich 21 beispielsweise mit dem Zusatzmaterial plattiert ist, so daß in diesem Bereich ein integrierter Schaltkreis durch Bondver bindungen elektrisch kontaktiert werden kann.

Durch U-förmiges Biegen des Stanzgitters wird, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Kontaktfläche 26, 27 gebildet. Dabei wird das Stanzgitter derart U-förmig gebogen, daß die mit dem Zu satzmaterial versehene Seite des Stanzgitters auf der konka ven Seite (28, 28a) des U-förmig gebogenen Bereichs ist. Die Kontaktfläche ist dabei bevorzugt auf der Seite des Stanzgit ters ausgebildet, auf der im unverbogenen Zustand des Stanz gitters das Zusatzmaterial angebracht ist. So können einsei tig auf das Stanzgitter sowohl ein integrierter Schaltkreis, der beispielsweise als anwenderspezifischer IC (ASIC) mit ei nem mikromechanischen Sensorelement ausgebildet ist, als auch ein weiteres Bauelement angebracht werden. Das weitere Bau element kann durch eine Schweißverbindung auf die Kontaktflä che 26, 27 mit seinen Anschlußelementen geschweißt werden.

Durch das U-förmige Biegen des Bereiches ist die Kontaktflä che 26, 27 vorteilhaft zur Punkt-Kontaktierung eines An schlußelementes ausgebildet. Dadurch ist eine hochwertige Schweißverbindung möglich. Das erfindungsgemäße Stanzgitter ermöglicht eine einfache und äußerst kompakte Anordnung von Bauelementen, die mittels Bondverbindungen mit dem Stanzgit ter verbunden werden und anderen Bauelementen, die mittels Schweißverbindungen mit dem Stanzgitter verbunden werden.

Bevorzugt ist das Stanzgitter in einer Sensoreinrichtung an geordnet. Die Sensoreinrichtung (Fig. 3) umfaßt ein Gehäuse teil 1, das einstückig mit einem Steckerteil 2 ausgebildet ist. Ferner ist in dem Gehäuseteil 1 eine Kammer 4 ausgebil det, in der ein Sensor angeordnet ist. Der Sensor umfaßt ein Sensorelement 7 und eine Signalverarbeitungseinheit 6. Der Sensor ist vorzugsweise als mikromechanischer Halbleitersen sor ausgebildet und ist in der bevorzugten Ausführungsform ein Drucksensor.

Die Signalverarbeitungseinheit 6 umfaßt eine Schaltungsanord nung zum Erzeugen eines Ausgangssignales abhängig von einem Meßsignal des Sensorelements 7. Ferner umfaßt die Signalver arbeitungseinheit 6 Speichermittel zum Abspeichern einer Kennlinie, in der Werte des Ausgangssignals abhängig von dem Meßsignal aufgetragen sind. Bevorzugt speichern die Speicher mittel auch Korrekturwerte zum Korrigieren des Meßsignals oder des Ausgangssignals.

Die Signalverarbeitungseinheit kann beispielsweise als ein anwenderspezifischer ACE (Asic) ausgebildet sein. Die Signal verarbeitungseinheit ist elektrisch leitend mit Kontakten des Steckerteils verbunden, die einerseits mit einer Stromversor gung kontaktierbar sind und andererseits zum Übertragen des Ausgangssignals der Signalverarbeitungseinheit 6 kontaktier bar sind. Ferner ist mindestens ein Kontaktelement 8 (in Fig. 1 drei Kontaktelemente) vorgesehen, die durch die Kammer 4 hin zu einer Nut 12 geführt sind. Das Kontaktelement 8 ist elektrisch leitend mit der Signalverarbeitungseinheit 6 ver bunden, bevorzugt über Bondverbindungen. Das Kontaktelement 8 ist Bestandteil des Stanzgitters 20.

Die Nut 12 ist in dem Gehäuseteil 1 ausgebildet und umfaßt die Kammer 4. Auf das Sensorelement 7 und die Signalverarbei tungseinheit 6 ist eine Vergußmasse 11 aufgebracht, die bei spielsweise aus Silicongel ausgebildet ist. Die Vergußmasse schützt das Sensorelement 7 und die Signalverarbeitungsein heit gegenüber einem chemisch aggressiven Arbeitsmedium, dem die Sensoreinrichtung gegebenenfalls ausgesetzt ist. Ferner schützt die Vergußmasse 11 auch gegenüber mechanischen Be schädigungen. Das Sensorelement 7 und die Signalverarbei tungseinheit 6 sind dabei so mit der Vergußmasse 11 vergoßen, daß das mindestens eine Kontaktelement 8 im Bereich der Kam mer 4 und die durch Bonddrähte hergestellte elektrische Kon taktierung zur Signalverarbeitungseinheit ebenfalls von der Vergußmasse 11 umspritzt sind.

In der Nut 12 ist bei dem Kontaktelement 8 ein Kontaktbereich 9 ausgebildet, der zum Kontaktieren von Nadeladaptern einer Kalibriervorrichtung geeignet ist.

Die Sensoreinrichtung weist ferner einen Deckel 16 (siehe Fig. 2-5) auf, der in die Nut 12 eingebracht ist. Der Deckel 16 wird nach dem Kalibrieren des Sensors in die Nut 12 einge bracht. Davor wird eine Dichtmasse 14 in die Nut 12 einge bracht, die den Kontaktbereich 9 isoliert und gleichzeitig als Dichtung für den Deckel 16 ausgebildet ist. Somit ist ge währleistet, daß der Kontaktbereich 9 nach dem Einbringen der Dichtmasse 14 nicht mehr elektrisch kontaktierbar ist und gleichzeitig vor Korrosion geschützt ist. Dadurch kann si chergestellt werden, daß während des Betriebes der Sensorein richtung keine störenden Signale über das Kontaktelement 8 übertragen werden, die zu einer Verfälschung der gespeicher ten Kalibrierdaten beitragen könnte.

Die Dichtmasse 12 trägt gleichzeitig dazu bei, daß das Gehäu seteil 1 und der Deckel 16 dicht miteinander verbunden sind. Der Deckel ist vorzugsweise als Stutzen mit einer Öffnung hin zu dem Arbeitsmedium ausgebildet, das beispielsweise die Luft in einem Sammler einer Brennkraftmaschine ist.

Durch die beschriebene Anordnung ist gewährleistet, daß die Kammer 4 nur mit dem Arbeitsmedium kommuniziert. Vorteilhaft ist, wenn die Dichtmasse 14 als Dicht-Klebemasse ausgebildet ist und der Deckel 16 in die Nut eingeklebt ist. Dadurch kann eine sonst zusätzliche mechanische Befestigung des Deckels 16 an dem Gehäuseteil 1 entfallen. Das Arbeitsmedium ist das Me dium in dem die jeweilige Meßgröße erfaßt werden soll. Bei einer als Saugrohrdrucksensor ausgebildeten Sensoreinrichtung ist dies die Luft im Sammler des Ansaugtraktes der Brenn kraftmaschine.

In einer komfortableren Ausführungsform der Erfindung (Fig. 5) weist die Sensoreinrichtung ein elektrisches Bauelement auf, das ausgebildet ist als Temperatursensor. Der Tempera tursensor weist ein Temperatur-Sensorelement 29 auf, das über Anschlußelemente 30, 31 verfügt, die in einem Bereich frei geführt sind und anschließend in einem Stützelement 32 ge führt sind. Das Stützelement 32 weist Stützfüße 35, 36 auf, die in eine weitere Nut 43, 44 eingebracht sind. In der wei teren Nut 43, 44 sind vorzugsweise verformbare Kunststoffna sen ausgebildet, die der mechanischen Fixierung der Stützfüße 35, 36 in der weiteren Nut 43, 44 dienen. Bevorzugt ist die weitere Nut 43, 44 mit der Nut 12 verbunden, so daß die Dichtmasse 14 ebenfalls in die weitere Nut 43, 44 eindringt. Ist die Dichtmasse bevorzugt als Dicht-Klebemasse ausgebil det, so ist damit eine einfache mechanische Fixierung des Stützelements gewährleistet.

Fig. 6 stellt einen Fertigungsschritt beim Herstellen der Sensoreinrichtung gemäß Fig. 3 dar. Das Stützelement 32 weist dabei eine Spritzschutzwand 33 auf, aus der eines der Anschlußelemente 30, 31 herausgeführt ist.

Der Temperatursensor wird auf das Stanzgitter so aufgesetzt, daß die Anschlußelemente 30, 31 zur Anlage mit den Kontakt flächen 26, 27 des Stanzgitters 20 kommen. Das Anschlußele ment 30 wird durch Herstellen einer Schweißverbindung elek trisch leitend mit der Kontaktfläche 26 dauerhaft verbunden.

Jenseits der Spritzschutzwand 33, gesehen von der Seite der Kontaktfläche 26, ist das Sensorelement 7 und die Signalver arbeitungseinheit 6 angeordnet und gegebenenfalls bereits mit der Vergußmasse 11 umspritzt.

Eine Schweißvorrichtung hat eine Schweißelektrode 41 und eine Schweißwand 40. Die Schweißwand 40 wird zum Schweißen, wie in Fig. 6 dargestellt, mit der Spritzschutzwand 33 in Kontakt gebracht und anschließend oder gleichzeitig wird die Schwei ßelektrode 41 mit dem Anschlußelement 30 und/oder der Kon taktfläche 26 in Kontakt gebracht. Bei dem anschließenden Schweißvorgang können heiße Partikel von der Kontaktfläche 26 oder dem Anschlußelement 30 abspringen. Durch die Spritz schutzwand 33 und die mit ihr zusammenwirkende Schweißwand 40 wird jedoch zuverlässig ein Überspringen der heißen Partikel auf das Sensorelement 7 oder die Signalverarbeitungseinheit 6 oder die Vergußmasse 11 verhindert. Dadurch wird eine Beschä digung des Sensorelements oder der Signalverarbeitungseinheit zuverlässig verhindert. Die Spritzschutzwand 33 ist vorzugs weise aus Kunststoff ausgebildet.

Claims

1. Stanzgitter, durch das elektrische Leiterbahnen (22, 23, 24, 25) ausgebildet sind und das ein Grundmaterial hat, auf das in vorgegebenen Bereichen (21) einseitig ein Zusatzmaterial aufgebracht ist, das zum Bonden geeignet ist, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Kontaktfläche (26, 27) gebildet wird durch U-förmiges Biegen eines Bereichs des Stanzgitters, wobei die mit dem Zusatzmaterial versehene Seite des Stanzgitters auf der konkaven Seite (28, 28a) des U-förmig gebogenen Bereichs ist.

2. Stanzgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (26, 27) auf der Seite des Stanzgitters aus gebildet ist, auf der im unverbogenenen Zustand des Stanzgit ters das Zusatzmaterial angebracht ist.

3. Stanzgitter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmaterial eine Aluminium- Legierung ist.

4. Stanzgitter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial eine Kupfer-Legierung ist.

5. Vorrichtung mit einem Stanzgitter nach einem der vorste henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Bau element mit einem Anschlusselement (30, 31) aufweist, das in einem Teilbereich in einem Stützelement (32) geführt ist und das auf die Kontaktfläche (26, 27) geschweißt ist, wobei das Stützelement (32) mindestens eine Spritzschutzwand (33) um faßt, die derart mit einer Schweißvorrichtung zusammenwirkt, daß beim Anschweißen des Anschlußelementes (30, 31) auf die Kontaktfläche (26, 27) ein Überspringen von Partikeln auf ein Element verhindert wird, das auf dem Stanzgitter angeordnet ist.