DE29923747U1 - Sensor, insbesondere Temperatursensor - Google Patents
Sensor, insbesondere TemperatursensorInfo
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Description
5. Dezember 2000
Die Erfindung betrifft einen Sensor, insbesondere Temperatursensor, bei dem ein Sensorelement über eigene Anschlusskontakte mit Kontaktfeldern einer Trägeranordnung elektrisch und mechanisch fest verbunden ist.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 89 19 803.1 ist ein Widerstandsthermometer zur Messung der Oberflächentemperatur bekannt, das einen Metallschichttemperatursensor in einem Gehäuse aufweist; der Metallschichttemperatursensor ist in einem Plastikgehäuse elektronischer Leistungsbauelemente mit Kühlfläche angeordnet, wobei der zur Kühlung des elektronischen Bauelements ausgebildete und mit einer Bohrung versehene Anschluss den Träger des Metallschichttemperatursensors bildet. Die Anschlussflächen des Metallschichttemperatursensors sind durch Bonddrähte mit den für das elektronische Leistungsbauelement versehenen Anschlüssen verbunden, wobei das Gehäuse durch die Metallfläche des als Träger benutzten Anschlusses und die den Metallschichttemperatursensor und die Kontaktstellen der Bonddrähte mit den nach außen geführten Anschlüssen umgebende Plastikumhüllung begrenzt ist.
Die Plastikumhüllung besteht aus Epoxidharz und wird in einem Spritzgusswerkzeug einer Spritzgussmaschine hergestellt; eine Spritzgussmaschine ist beispielsweise aus der DE-OS 23 58 911 bekannt.
Gemäß DE G 89 19 803.1 handelt es sich um ein Widerstandsthermometer, dessen Anschlussstege mittels eines durchlaufenden Trägerstreifens - wie er üblicherweise für Mikrochipleiterrahmen verwendet wird und beispielsweise aus der EP 0 209 265 B1 bekannt ist - gefertigt werden kann; aufgrund der elektrischen Verbindung mittels Bonddrähten handelt es sich dabei um eine verhältnismäßig aufwendige Fertigung. Weiterhin ist es nicht ohne weiteres möglich, das Widerstandsthermometer in beliebigen Gehäusekonstruktionen einzusetzen, wie es auf-
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grund der zunehmenden Bedeutung von Temperatursensoren - beispielsweise in der Kfz-Technik - üblich ist.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Temperatursensor mit einem Messwiderstand als Sensorelement anzugeben; dabei soll neben einer preisgünstigen Massenfertigung nach dem Prinzip eines Mehrfach-Rohlings auch die Möglichkeit bestehen, den Sensor örtlich vorgegebenen Gehäuseformen anzupassen und trotzdem eine hohe Stabilität zu erzielen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Trägeranordnung wenigstens zwei im Abstand zueinander angeordnete langgestreckte Anschlussstege aufweist, die durch wenigstens ein sie teilweise einhüllendes Spritzgussteil als Kunststoffkörper mechanisch fest verbunden sind, wobei an einem Ende der Trägeranordnung die Anschlussstege Kontaktfelder zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit dem Sensorelement aufweisen, während das andere gegenüberliegende Ende der Trägeranordnung zur Verbindung mit einer Messeinrichtung vorgesehen ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Sensors sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind wenigstens zwei im Abstand zueinander angeordnete Kunststoffkörper vorgesehen, wobei entlang der jeweiligen Achse der Anschlussstege gesehen zwischen Sensorelement und Kunststoffkörper bzw. zwischen den Kunststoff körpern befindlichen Zwischenräume auf den Anschlussstegen als Biegezonen zur Anpassung an vorgegebene Gehäusestrukturen ausgebildet sind.
Vorzugsweise sind benachbarte Bereiche von Kunststoff körpern jeweils paarweise als Anschlag für einen Biegevorgang entlang der Achse der Anschlussstege ausgebildet.
Insbesondere erweist es sich als vorteilhaft, dass auf Bonddrähte bzw. besondere Zuleitungen verzichtet werden kann, wobei der Sensor auch in komplex geformte Gehäuse einführbar ist; dabei ist vorteilhafterweise auch eine automatisierbare Verarbeitung möglich.
Zur Herstellung von erfindungsgemäßen Sensoren, sind jeweils wenigstens zwei im Raster eines durchlaufenden Trägerstreifens beabstandete Anschlussstege mit Kontaktfeldern zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit jeweils einem Sensorelement vorgesehen, wobei zunächst durchgängige Ränder des Trägerstreifens später von den Anschlussstegen abzutrennen sind. Dabei werden jeweils wenigstens zwei zur Verbindung mit einem Sensorelement vorgesehene Anschlussstege im zusammenhängenden Trägerstreifen wenigstens teilweise mit Kunststoff so umspritzt, dass auf den Anschlussstegen jeweils wenigstens zwei im Abstand zueinander angeordnete Kunststoffkörper entstehen, wobei zwischen Kunststoffkörpern be-
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nachbarter Anschlussstege im gleichen Spritzvorgang wenigstens zum Teil Distanzelemente aus Kunststoff gebildet werden, während Kontaktfelder und Enden der Anschlussstege von Kunststoff frei bleiben.
Zweckmäßigerweise werden jeweils zwei benachbarte Kunststoffkörper über Distanzelemente verbunden, wobei die jeweilige Grenze Kunststoffkörper/Distanzelement als eine Sollbruchstelle ausgebildet ist; vorteilhafterweise werden die äußeren Ränder des Trägerstreifens im Anschluss an den Spritzvorgang im Spritzgusswerkzeug durch Stanzen von den Anschlussstegen getrennt, wobei es sich praktisch um einen an den Spritzvorgang anschließenden Arbeitsvorgang handelt.
Die Sensorelemente werden dann mit ihren jeweiligen Anschlussbereichen auf die Kontaktflächen der Anschlussstege aufgesetzt und zur elektrischen und mechanischen Verbindung aufgelötet, wobei eine nachfolgende elektrische Funktionsprüfung im zusammenhängenden Rohling bzw. Mehrfach-Rohling durchgeführt werden kann. Zur Vereinzelung von Sensoren aus dem Mehrfach-Rohling werden die Distanzelemente im Bereich ihrer jeweiligen Sollbruchstellen gebrochen. Pro Sensorelement sind wenigstens zwei Kunststoffkörper vorgesehen, wobei jeweilige Zwischenräume entlang der Anschlussstege zwischen den Kunststoffkörpern bzw. zwischen Sensorelement und benachbartem Kunststoffkörper durch Biegen entlang der Anschlussstege in eine Passform für ihre spätere Anwendung als Sensor gebracht werden. Vorteilhafterweise werden benachbarte Bereiche der Kunststoffkörper auf jeweils einem Anschlusssteg zuvor so geformt, dass sie beim Biegen als Anschlag dienen.
Als vorteilhaft erweist es sich, dass eine flächenhafte Sensoranordnung herstellbar ist, die dann beim technischen Einsatz an die räumlichen Gegebenheiten der Umgebung bzw. der Gehäuse angepasst werden kann. Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass mehrere Kunststoffspritzgussteile auf die Trägeranordnung aufgebracht werden können, die dann Biegezonen für die räumliche Anpassung zur Unterbringung des Sensors in besonderen Gehäusen bzw. örtlichen Umgebungen gewährleisten.
Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Figuren 1, 2a, 2b, 3a, 3b und 4 näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch das Umspritzen von Anschlussstegen im Trägerstreifen bzw. Endlosband;
Figur 2a zeigt schematisch das Abstanzen der Ränder der Trägeranordnung im Spritzgusswerkzeug;
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· I;
Figur 2b stellt eine Seitenansicht des Mehrfach-Rohlings nach dem Stanzen dar, wobei die Anschlussstege im Profil erkennbar sind;
Figur 3a zeigt das Bestücken von Anschlussstegen mit Sensorelementen; Figur 3b zeigt das Vereinzeln von Sensoren;
Figur 4 zeigt eine kundenspezifische Verformung der Sensoren entlang der Anschlussstege zur Anpassung an vorgegebene Gehäuseformen.
Gemäß Figur 1 sind zwischen den durchgängigen Rändern bzw. Randstreifen 5, 6 eines Trägerstreifens 1 Anschlussstege 2 mit Längsachsen 2 senkrecht zur Transportrichtung angeordnet, die jeweils an einem Ende mit Kontaktfeldern 3 zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit aufzubringenden Sensorelementen versehen sind, während sie an ihrem anderen Ende übliche Anschlusskontakte 4 für die Verbindung zu einer Auswerteeinrichtung enthalten. Die sich gegenüberliegenden Bereiche der Anschlussstege 2 sind jeweils mit einem Randstreifen 5, 6 des Trägerstreifens 1 versehen. Die Abstände der Anschlussstege 2 bzw. der Kontaktfelder 3 sind so gewählt, dass sie gleichzeitig als Raster für die Bestückungsposition für jeweils ein aufzubringendes Sensorelement geeignet sind.
Anhand Figur 1 ist schematisch dargestellt, dass mittels eines hier nicht sichtbaren Spritzgusswerkzeuges jeweils zwei zu einem Sensorelement gehörende Anschlussstege 2 teilweise mit Kunststoffkörpern 7, 8, 9 und 10 so umspritzt sind, dass jeweils zwischen den Kunststoffkörpern bzw. zwischen den Kontaktfeldern 3 und den jeweils benachbarten Kunststoffkörpern 7 entlang der Achse 2' der Anschlussstege 2 gesehen Zwischenräume entstehen; die Kunststoffkörper sind in ihrer Form so gewählt, dass die Anschlussstege beim praktischen Einsatz durch Biegen bzw. Knicken entlang der Achsen 2' der Anschlussstege 2 der jeweiligen Gehäuseform für den späteren Einsatzfall angepasst werden können. Zwischen den Kunststoff körpern 7, 8, 9 und 10 zweier im Rastermaß aufeinanderfolgende Trägeranordnungen sind zusätzliche Kunststoffkörper 11, 12, 13 als Distanzelemente aufgespritzt, die Sollbruchstellen im Grenzbereich zwischen Kunststoffkörper und Distanzelement enthalten, so dass die Trägeranordnungen in einem späteren Verfahrensschritt zu Sensoren vereinzelt werden können.
Weiterhin sind in Figur 1 die für den Stanzvorgang zum Abtrennen der Randstreifen 5, 6 vorgesehenen Stanzlinien 16, 17 schematisch dargestellt.
Der Trägerstreifen 1 besteht aus einem in der Leiterrahmen-Technik bzw. „Lead Frame"-Technik bekannten Werkstoff, vorzugsweise aus verzinntem Kupfer bzw. Kupferlegierung; in einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Verzinnung und dem Kupfer enthaltenden
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• a · ·
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Träger eine Nickelsperrschicht mit einer Dicke im Bereich von 1 bis 3 pm vorgesehen. Der Trägerstreifen weist eine übliche Ätz- bzw. Stanzteildicke im Bereich von 0,15 bis 0,25 mm - vorzugsweise von 0,2 mm - auf.
Figur 2a zeigt die entlang der Stanzlinien 16, 17 von den nicht mehr sichtbaren Randstreifen getrennten Anschlussstege; das Abstanzen der Randstreifen erfolgt im Spritzgusswerkzeug, so dass hierzu kein besonderer Arbeitsgang ist.
Figur 2b zeigt eine Seitenansicht des Mehrfach-Rohlings nach dem Abstanzvorgang, wobei im Profil des Rohlings auch die Anschlussstege 2, die Kunststoffkörper 7 sowie die Distanzelemente 11 aus Kunststoff erkennbar sind. Der weitere Zusammenhang des Mehrfach-Rohlings durch die Distanzelemente ermöglicht eine einfache Montage und Funktionsprüfung nach der elektrischen und mechanischen Verbindung der Sensorelemente 18 mit den jeweiligen Kontaktfeldern gemäß Figur 3a; diese Figur zeigt schematisch das Bestücken im Mehrfach-Rohling - d. h. im zusammenhängenden Kunststoff-Metall-Verbund - der Trägeranordnungen mit den Sensorelementen, wobei die Sensorelemente 18 mit ihren Anschlusskontakten auf die Kontaktfelder 3 der Anschlussstege 2 aufgelötet werden. Anschließend werden die Trägeranordnungen 20 durch Zerbrechen der als Distanzelemente 11, 12, 13 vorgesehenen Kunststoff körper mit ihren Sollbruchstellen gemäß Figur 3b als Sensoren vereinzelt und nach Figur 4 für kundenspezifische Anwendungen in eine dreidimensionale Form durch Biegen der Trägeranordnungen 20 entlang der Achse der Anschlussstege gebracht; dabei ist es wichtig, dass die Biege- bzw. Knickstellen 22, 23, 24 in freigelassenen Bereichen zwischen Sensorelement 18, Kunststoff körper 7, bzw. zwischen Kunststoffkörper 7 und 8, bzw. 8 und 9 liegen.
Zwischen den Kontaktfeldern 3 der Anschlussstege 2 ist jeweils entlang der Achse 2' ein sogenannter Tiefenanschlag 25 aus Kunststoff erkennbar, der ebenfalls während des Spritzvorganges erzeugt wird und aufgrund seiner Stabilität zum Schutz der Anschlussstege 2 bzw. des Sensorelements 18 beim späteren Einbringen in Gehäuse oder Taschen dient. Somit wird insbesondere bei automatischer Montage keine Kraft auf die Anschlussstege 2 oder auf das Sensorelement 18 ausgeübt.
Am äußersten Ende der Anschlussstege 2 sind die Anschlüsse 4 für die elektrische Verbindung zu einer Auswerteeinrichtung zu erkennen. Es ist somit möglich, die Trägeranordnung so zu knicken, bzw. zu verbiegen, dass sie den jeweiligen Gehäuseformen vor Ort angepasst werden kann. Dabei kann der Sensor ein eigenes, der Umgebung angepasstes Gehäuse erhalten oder in einem fremden Gehäuse untergebracht werden.
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Claims (3)
1. Sensor, insbesondere Temperatursensor, bei dem ein Sensorelement (18) über eigene Anschlusskontakte mit Kontaktfeldern (3) einer Trägeranordnung (20) elektrisch und mechanisch fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägeranordnung (20) wenigstens zwei im Abstand zueinander angeordnete langgestreckte Anschlussstege (2) aufweist, die durch wenigstens ein sie teilweise einhüllendes Spritzgussteil als Kunststoffkörper (7, 8, 9, 10) mechanisch fest verbunden sind, wobei an einem Ende der Trägeranordnung die Anschlussstege Kontaktfelder (3) zur Bestückung mit dem Sensorelement (18) aufweisen, während das andere Ende der Trägeranordnung zur Verbindung mit einer Messeinrichtung vorgesehen ist.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei im Abstand zueinander angeordnete Kunststoffkörper (7, 8, 9, 10) vorgesehen sind, und dass die zwischen Sensorelement (18) und Kunststoffkörper (7) bzw. zwischen den Kunststoffkörpern (7, 8, 9, 10) befindlichen Zwischenräume entlang der Anschlussstege (2) als Biegezonen zur Anpassung an vorgegebene Gehäusestrukturen ausgebildet sind.
3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeweils einem Anschlusssteg (2) angeordnete, benachbarte Bereiche von Kunststoffkörpern (7, 8, 9, 10) jeweils paarweise als Anschlag für einen Biegevorgang ausgebildet sind.
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Legal Events
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