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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bauteilträger und ein Spritzwerkzeug.
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Es ist bekannt, dass Bauteile, z.B. Sensoren, zu ihrem Schutz mit einer Masse mediendicht umspritzt werden, welche das Bauteil vor einem Eindringen von Außeneinflüssen schützt. Dies geschieht z.B. in einem Spritzwerkzeug. Hierzu wird ein Träger gebildet und mit dem Bauteil bestückt. Die Sensoren werden mit vorhandenen Stanzbahnen oder Stanzgitter im Träger verschweißt, in einen vorgesehenen Raum des Spritzwerkzeugs eingelegt, und mit einer fließfähigen Kunststoffmasse umspritzt.
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Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, einen verbesserten Bauteilträger und ein verbessertes Spritzwerkzeug bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Bereitgestellt wird ein Bauteilträger, der mit mehreren Bauteilen, aufweisend mindestens zwei Sensorbaugruppen, bestückt ist und derart in ein Spritzwerkzeug einbringbar ist, dass alle Bauteile gleichzeitig nach einem einzigen Umspritzvorgang in dem Spritzwerkzeug mit einem vorgegebenen Material umspritzt sind.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Bauteilträger aus einem nicht elektrisch leitenden Material gebildet ist. Alternativ ist er mit einem nicht elektrisch leitenden Material umgeben.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass das vorgegebene Material ein elektrisch nicht leitendes Material ist, das dazu geeignet ist, den Bauteilträger nach dem Umspritzen mediendicht zu umgeben.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Bauteilträger elektrisch leitende Stanzgitter und/oder Stanzbahnen an einem vorgegebenen Bereich davon aufweist.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Bauteilträger mit weiteren Bauteilen bestückt ist, die mindestens eines aus Magneten und/oder Einlegeteilen und/oder weiteren Sensoren, und/oder weiteren Leiterplatten sind.
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Bereitgestellt wird ferner ein Spritzwerkzeug, das gebildet ist, einen beschriebenen Bauteilträger zum Umspritzen aller darauf angeordneter Bauteile mit einem vorgegebenen Material in einem einzigen Umspritzvorgang aufzunehmen.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Spritzwerkzeug ferner zusätzlich zu umspritzende Bauteile aufnehmen kann und diese in demselben Umspritzvorgang umspritzbar sind.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass das vorgegebene Material ein elektrisch nicht leitendes Material ist, das dazu geeignet ist, den Bauteilträger nach dem Umspritzen mediendicht zu umgeben.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Spritzwerkzeug derart gebildet ist, dass ein Bereich einer der Sensorbaugruppen nach dem Einbringen in das Spritzwerkzeug aus dem Spritzwerkzeug hervorsteht und nicht im Umspritzvorgang umspritzt wird.
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Vorteilhafterweise stellt dieser Bereich eine Signalverbindung und/oder eine elektrische Verbindung nach außerhalb des umspritzen Bauteilträgers bereit. Alternativ oder zusätzlich dient der hervorstehende Bereich als Positionier- und/oder Fixiermittel zur Positionierung und/oder Fixierung des Spritzwerkzeugs.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
- 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Bauteilträgers gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
- 2 und 3 zeigen den in 1 gezeigten Bauteilträger, bestückt mit Sensor und Magnet (2) und zusätzlich mit einer Leiterplatte (3).
- 4 zeigt einen Bauteilträger nach Umspritzung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
- 5 zeigt den in 4 gezeigten umspritzten Bauteilträger in einer Draufsicht (5).
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In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Bauteile werden häufig zum Schutz vor Einflüssen von außen mit einer Masse umgeben, genauer umspritzt. Die Masse ist hierzu eine fließfähige Masse, z.B. ein Duroplast oder ein Silikon, d.h. vorteilhafterweise elektrisch nicht leitend, um die elektrischen oder elektronischen Bauteile in der Umgebung nicht zu beeinflussen. Die Masse umgibt die Bauteile möglichst mediendicht.
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Mittels bisher bekannter Verfahren zum Umspritzen von Bauteilen 2, 3, 4 oder Gruppen von Bauteilen, z.B. von Sensorgruppen, werden diese jeweils separat gegen Einflüsse von außen abgedichtet. Ferner können auch Leiterplatten und Stanzgitter oder Stanzbahnen mediendicht mit Duroplast umspritzt werden. Stanzbahnen oder Stanzgitter sind, wie oben bereits erwähnt, auf einem Bauteilträger z.B. zur elektrischen Verbindung eines Sensors mit einem oder mehreren anderen Bauteilen vorgesehen. Für die vorliegende Anwendung kann ein Hall-Sensor 2 mit auf einer Leiterplatte 3 angeordneten Sensoren über eine Stanzbahn oder ein Stanzgitter verbunden werden.
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Bisher erfolgt die Umspritzung für jedes Bauteil bzw. jede Bauteilgruppe 2, 3 separat. Wenn mehrere Bauteile oder Bauteilgruppen 2, 3 für eine Anwendung vor Außeneinflüssen geschützt werden sollen, wird jede(s) davon separat umspritzt und dann die fertigen umspritzten Gruppen zusammengefügt und gegebenenfalls mit einer weiteren Umspritzung oder einem Gehäuse versehen. Dies benötigt mindestens drei Spritzwerkzeuge, da jede Sensorgruppe, im Beispiel aus den Figuren also Hall-Sensor 2 und bestückte Leiterplatte 3, separat umspritzt werden muss.
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Vor allem für die Verwendung in Getrieben zur Kommunikation mit einem Getriebesteuergerät oder in anderen Applikationen, in denen ein mediendichter Mehrfachsensor benötigt wird, werden eine oder mehrere Sensorbaugruppen 2, 3 benötigt, die mit einer Steuerung direkt oder über einen Kabelbaum verbunden werden, um z.B. die Temperatur oder die Drehzahl im Inneren des Getriebes zu messen. Um sowohl den Arbeitsaufwand als auch die Herstellungskosten zu verringern, wird vorgeschlagen, dass alle zu umspritzenden Bauteile, mindestens jedoch zwei Sensorbaugruppen 2 und 3, an einem Bauteilträger 1 befestigt werden und die entsprechenden elektrischen und Signal-Verbindungen, welche sich später im Inneren der Umspritzung befinden, hergestellt werden. Zum Umspritzen wird ein speziell für die jeweilige Anwendung angefertigtes Spritzwerkzeug verwendet. Dieses ist derart geformt, dass der Bauteilträger 1 mit den darauf angeordneten Bauteilen oder Bauteilgruppen 2, 3 vollständig darin zum Umspritzen aufgenommen werden kann. Die Umspritzung zum Schutz vor Außeneinflüssen erfolgt dann für alle auf dem Bauteilträger 1 vorhandenen Bauteilgruppen 2, 3 und 4, wenn vorhanden, gleichzeitig in einem einzigen Spritzwerkzeug.
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Ferner können ein oder mehrere weitere Teile, z.B. ein Einlegeteil 4 wie in 4 gezeigt, entweder am Bauteilträger 1 selbst oder im Spritzwerkzeug angeordnet werden und in demselben Umspritzvorgang wie die Sensorbaugruppe(n) 2, 3 umspritzt werden.
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Sensorbaugruppen 2 können aus einem oder mehreren Sensoren und zugehörigen Magneten, z.B. Hallsensoren, oder lediglich aus einer mit Bauelementen bestückten Leiterplatte 3 bestehen. Sie können aber noch weitere Bauteile aufweisen, z.B. weitere Sensoren und Schutzbeschaltung(en) auf der Leiterplatte, aber auch Magnetisierungsscheibe(n) zur Konzentration des Magnetfelds in Richtung Sensor.
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Das vorgeschlagene und in den Figuren gezeigte Spritzwerkzeug für zwei (oder mehr als zwei) Sensorbaugruppen 2, 3 ermöglicht es, diese in einem einzigen Umspritzvorgang zu umspritzen. Wie in 3 gezeigt, ist in einer Ausführung eine der Sensorbaugruppen 2 aus einem Sensor und einem Magneten gebildet, die an einem Bereich des Bauteilträgers 1, welcher hier als Sensorträger gebildet ist, angeordnet sind. Die andere Sensorbaugruppe 3 ist als eine mit Bauelementen bestückte Leiterplatte 3 gebildet, welche an einem anderen Bereich des Bauteilträgers 1 angeordnet ist.
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In einer Ausgestaltung ist mindestens eine der Sensorbaugruppen 2, 3 derart gebildet, dass Bereiche 31 davon nicht umspritzt werden. Diese Bereiche 31 ragen also aus dem Spritzwerkzeug hervor, d.h. das Spitzwerkzeug weist entsprechende Öffnungen dafür auf. Außerdem können diese Bereiche 31 als eine Signal- und/oder elektrische Verbindung nach außen, und auch als Positionierungs- und/oder Fixierungsmittel im Spritzwerkzeug verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn Bereiche 31 einer Leiterplatte 3 aus dem in dem Spritzwerkzeug eingelegten, zu umspritzenden Bauteilträger 1 herausragen, wie in 4 und 5 zu sehen. Diese herausragenden Bereiche können also zwei Funktionen erfüllen. Im noch nicht umspritzten Zustand können sie als Positionierungs- und Fixierungsmittel verwendet werden, um den Bauteilträger 1 in dem Spritzwerkzeug zu positionieren und zu fixieren, z.B. durch Festklemmen. Somit kann auf bisher benötigte zusätzliche Haltestifte verzichtet werden. Nachdem der Bauteilträger 1 umspritzt ist, können die Bereiche 31 der Leiterplatte 3 als Verbindungsbereiche bzw. Schnittstelle dienen, an denen z.B. ein Kabelbaum 5 befestigt wird. Der Kabelbaum 5 kann mittels einem Lötverfahren, z.B. Spaltkopflöten, an dem Bereich 31 der Leiterplatte 3 befestigt werden, auch über weitere oder zusätzliche Schnittstellen, wenn nötig. Durch an dem Bereich 31 vorhandene Verbindungselemente zum Inneren des umspritzten Bauteilträgers 1, also z.B. zu Leiterbahnen, kann eine Verbindung zu den umspritzten Bauteilen 2, 3 hergestellt werden. Das heißt, dass sowohl Signale, z.B. Messdaten, nach außen gelangen können als auch nach innen, z.B. eine Stromversorgung. Die genaue Ausgestaltung der Schnittstelle an dem Bereich 31 der Leiterplatte hängt von der Anwendung ab, d.h. von dem damit zu verbindenden externen Mittel, z.B. einem Kabelbaum 5, wie in 4 oder 5 gezeigt.
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Unter dem Begriff „bestücken“ ist auch zu verstehen, dass eine elektrische Verbindung zwischen Bauteilen erzeugt wird, z.B. über in den Träger eingebrachte elektrisch leitende Stanzbahnen. Beispielsweise wird ein auf dem Träger angeordneter Sensor 2 über solche Stanzbahnen verschweißt und kann dann in elektrischer Verbindung mit z.B. dem Kabelbaum 5 stehen.
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Zum Umspritzen von Bauteilen wie Sensoren, Magneten, Leiterplatten oder auch Einlegeteilen wird als fließfähige Masse häufig ein Duroplast verwendet, da dieser während des Vorgangs des Umspritzens sehr niederviskos wird und somit sehr gut zum Füllen dünnwandiger Bereiche genutzt werden kann. Es können aber auch andere zum Umspritzen geeignete Materialien je nach Anwendungsfall verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Umspritzung bzw. umspritzter bestückter Bauteilträger
- 1
- Bauteilträger mit Stanzbahnen
- 2
- Sensorbaugruppe
- 3
- zusätzliche Sensorbaugruppe bzw. Leiterplatte
- 31
- Schnittstelle
- 4
- Einlegeteil
- 5
- Kabelbaum
