DE202004020236U1

DE202004020236U1 - Druck- und Temperatursensor

Info

Publication number: DE202004020236U1
Application number: DE200420020236
Authority: DE
Original assignee: GFS GES fur SENSORIK MBH; Gfs Gesellschaft fur Sensorik Mbh; Intelligente Sensorsysteme Dresden GmbH
Current assignee: GFS GES fur SENSORIK MBH; Gfs Gesellschaft fur Sensorik Mbh; Intelligente Sensorsysteme Dresden GmbH
Priority date: 2004-12-31
Filing date: 2004-12-31
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2015-01-01

Abstract

Druck- und Temperatursensor mit einem Gehäuse mit Zuführung des Druckmediums, einer Druckmesszelle, einer Leiterplatte und einem Anschlussteil mit elektrischen Kontakten, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Messzelle (1) ein ringförmiges Kunststoffteil (2) aufsitzt, welches den Kopf der Messzelle (1) umfasst, auf einer Seite ein Halteteil (3) für das Lead frame (4) besitzt und der übrige Innenraum des Kunststoffteils (2) mit einer Leiterplatte (5) belegt ist und auf der Leiterplatte (5) ein ASIC (6) angeordnet ist.

Description

Druck- und Temperatursensor mit einer Druckmesszelle, einer Signalverarbeitungselektronik und einem Anschlussteil mit elektrischen Kontakten für die Weiterleitung der elektrischen Signale.
In der DE 197 35 892 A1 wird ein Drucksensor beschrieben, der aus einem Zuführungsteil für das Druckmedium mit einer Druckmesszelle und einem Anschlussteil mit einem zylindrischen Gehäuse beschrieben. Das Zuführungsteil, die Druckmesszelle und das Anschlussteil liegen in axialer Richtung hintereinander. Die Druckmesszelle ist dabei zwischen Zuführungsteil und Anschlussteil auf einem axial verlaufenden Steg angeordnet. Das Anschlussteil besitzt ein Gehäuse, welches auch teilweise das Zuführungsteil umschließt. Eine weitere den Stand der Technik bestimmende Lösung ist in der DE 20 2004 006 251 U1 beschrieben. Hier umgibt ein Gehäuse die Messzelle mit den darüber angeordneten Leiterplatten und den dazugehören elektrischen Verbindungsleitungen. Die Leiterplatten sind mittels Kontaktstiften miteinander verbunden.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde einen kombinierten Druck- und Temperatursensor zu schaffen, der in Normalmaßausführung und in sehr kleiner Bauformausführung möglich ist und dessen Signalverarbeitungselektronik auf einer Leiterplatte aufliegt, die von einem speziellen Kunststoffteil über dem Kopf der Messzelle gehalten wird und das Kunststoffteil gleichzeitig Stabilitätsfunktionen für das Lead frame übernimmt.
Die erfindungsgemäße Gestaltung des Druck- und Temperatursensors ermöglicht eine materialeinsparende Herstellung des Sensors in den verschiedensten Baugrößen. Es wird eine erhöhte Vibrationsfestigkeit durch die mechanische Entkopplung von Lead frame und Messzelle durch die vorgenommenen Bondverbindungen erreicht. Durch den Kunststoffring ist eine Einleitung der Abstützkraft in diesen Ring möglich. Hierdurch wird die Spannung gleichmäßig auf die Messzelle verteilt und Spannungsspitzen werden abgebaut. Die Anordnung eines Temperaturmesspunktes auf der Druckmembran ermöglicht die Temperaturmessung des Druckmediums.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 aufgeführt. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 2 ist das Lead frame durch einen oder mehrere Kunststoffabstandshalter stabilisiert. Nach Anspruch 3 kann das Lead frame durch ein besonderes Halteteil am Kunststoffteil geführt sein. Hierdurch werden die Enden des Lead frame an der Messzelle sicher beabstandet, fest arretiert und bieten somit eine sichere Bondverbindung zur Messzelle. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 4 kann der Ausgang des Lead frame als Einpress-, Einlöt- oder SMD-Variante ausgeführt sein. Die Ausführungsform richtet sich nach dem Kundenwunsch bzw. ist durch den technischen Einsatz bedingt. Nach Anspruch 5 besitzt die Leiterplatte einen Durchbruch. Durch diesen Durchbruch ist die Bondung zwischen Messzelle und Leiterplatte vorgenommen. Eine weitere Bondung besteht zwischen der Leiterplatte und dem Lead frame.
Bei der Weiterbildung nach Anspruch 6 ist der Zwischenraum zwischen dem Kopf der Messzelle und der Leiterplatte nicht verfüllt, um Drucksignalverfälschungen zu verhindern. Zum Zweck des Feuchteschutzes ist dieser Zwischenraum und der Zwischenraum zwischen Leiterplatte und ASIC nur mit einem Silikongel oder Schutzlack schleuderbeschichtet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 stellt den prinzipiellen Aufbau des Druck- und Temperatursensors im Schnitt dar und
2 die Draufsicht auf den Druck- und Temperatursensor. Auf der Messzelle 1, die als Keramikzelle oder auch als Metallzelle ausgeführt sein kann, sitzt ein ringförmiges Kunststoffteil 2 auf. Dieses Kunststoffteil 2 umfasst zumindest teilweise den Kopf der Messzelle 1. Auf der einen Seite des Kunststoffteiles 2 ist ein Halteteil 3, durch das das Lead frame 4 geführt ist, angeordnet. Auf der anderen Seite des Kunststoffteiles 2 liegt im übrigen Innenraum des Kunststoffteils 2 eine Leiterplatte 5, wobei ein Zwischenraum zwischen dem Kopf der Messzelle 1 und der Leiterplatte 5 besteht. Auf der Leiterplatte 5 ist das ASIC 6 angeordnet. Der obere Rahmenrand des Kunststoffteils 2 schließt dabei vorzugsweise mit der Oberseite des ASICs 6 in einer Höhe ab. Die Leiterplatte 5 besitzt einen Durchbruch 9. Durch diesen Durchbruch 9 ist die Messzelle 1 mit der Leiterplatte 5 über die Bondverbindung 10 gebondet. Eine weitere Bondungverbindung 8 besteht zwischen der Leiterplatte 5 und dem Lead frame 4.
Das Lead frame 4 ist als Stanzbiegegitter ausgeführt und besitzt mindestens einen Kunststoffabstandshalter 7, hier im Ausführungsbeispiel zwei Stück. Am Ende des Lead frame 4 nach der Durchführung durch das Halteteil 3 besitzen die einzelnen Leiter jeweils eine Bondverbindung 8 zur Leiterplatte 5. Der Ausgang des Lead frame 4 kann unterschiedlich ausgeführt sein, als Einpress-, Einlöt- oder als SMD-Variante.
Als Feuchteschutz ist der Zwischenraum zwischen dem Kopf der Messzelle 1 und der Leiterplatte 5 mit einem Schutzlack oder Silikogel schleuderbeschichtet. Bei einer Verfüllung des Zwischenraumes mit Silikongel könnten sonst Drucksignalverfälschungen auftreten.

Claims

Druck- und Temperatursensor mit einem Gehäuse mit Zuführung des Druckmediums, einer Druckmesszelle, einer Leiterplatte und einem Anschlussteil mit elektrischen Kontakten, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Messzelle (1) ein ringförmiges Kunststoffteil (2) aufsitzt, welches den Kopf der Messzelle (1) umfasst, auf einer Seite ein Halteteil (3) für das Lead frame (4) besitzt und der übrige Innenraum des Kunststoffteils (2) mit einer Leiterplatte (5) belegt ist und auf der Leiterplatte (5) ein ASIC (6) angeordnet ist.
Druck- und Temperatursensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lead Frame (4) einen oder mehrere Kunststoffabstandshalter (7) besitzt.
Druck- und Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lead frame (4) durch das Halteteil (3) geführt ist und die Enden der einzelnen Leiter des Lead frame (4) eine Bondverbindung (8) zur Leiterplatte (5) besitzen.
Druck- und Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Lead frame (4) als Einpress-, Einlöt- oder SMD-Variante ausgeführt ist.
Druck- und Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (5) einen Durchbruch (9) besitzt und durch diesen Durchbruch (9) die Bondverbindung (10) zwischen Messzelle (1) und Leiterplatte (5) vorgenommen ist und eine weitere Bondung (8) zwischen der Leiterplatte (5) und dem lead frame (4) besteht.
Druck- und Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf der Messzelle (1), die Leiterplatte (5) und das ASIC (6) einen Feuchtigkeitsschutz in Form einer Schleuderbeschichtung mit einem Schutzlack oder Silikongel besitzt, ohne dass der Zwischenraum zwischen Messzelle (1) und der Leiterplatte (5) verfüllt ist.