DE4305439A1 - Umkapselung für ein elektronisches Bauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Umkapselung für ein elektronisches Bauelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der elektronischen Steuer- und Regeltechnik werden oft Sensoren eingesetzt, die den Istwert einer elektrischen Größe messen. Diese elektrische Größe kann beispiels­ weise eine elektrische oder eine magnetische Feldstärke sein. Für die Erfassung der magnetischen Feldstärke werden in der Regel Hall-Sensoren verwendet, die einen elektrischen Strom erzeugen, welcher der Flußdichte des jeweiligen Magnetfelds pro­ portional ist. In vielen Fällen ist es erforderlich, derartige Hall-Sensoren dicht über der Oberfläche desjenigen Bauteils anzuordnen, von dem das Magnetfeld ausgeht, um auch noch schwache Felder zu registrieren. Hinzu kommt, daß Hall-Sensoren oft in Umfeldern eingesetzt werden, wo sie leicht verschmutzen können und somit hin­ sichtlich ihrer Meßempfindlichkeit beeinträchtigt werden.

Um elektrische Kabelanschlüsse vor Verschmutzung und Berührung zu schützen, ist bereits ein Kabelanschlußkasten aus Kunststoff für die abgewinkelte Ausführung von Kabeln bekannt (DE-PS 21 41 064). Dieser Anschlußkasten ist jedoch für die Um­ mantelung von elektronischen Sensoren, die dicht über der Oberfläche eines Bauele­ ments angeordnet werden müssen, nicht geeignet, weil er die Sensoren vollständig umschließen würde.

Eine andere bekannte Umkapselung eines elektronischen Bauelements besteht aus ei­ nem elektrisch nichtleitenden, aber gut wärmeleitenden Material, z. B. aus Porzellan (US-PS 4 037 082). Diese Umkapselung ist indessen speziell für die Aufnahme eines PTC-Widerstands ausgelegt und nicht für Sensoren geeignet, weil sie das umkapselte Bauelement vollständig umgibt.

Es ist weiterhin ein Bauteil bekannt, in dem sich ein Hall-Element befindet, welches mit der Oberfläche dieses Bauteils fluchtet (GB-A-2 081 973, Fig. 8). Bei diesem Bauteil handelt es sich jedoch nicht um eine Umkapselung, sondern um einen einsei­ tigen Anschluß für das Hall-Element.

Des weiteren ist auch noch eine Integrierte Hall-Effektanordnung bekannt, bei der ein Teil eines plattenförmigen Halbleiterkörpers als Hall-Element wirksam ist und bei der im restlichen Teil des Halbleiterkörpers ein zum Hall-Element gehörender Hilfs­ kreis integriert ist (DE-PS 19 42 810). Hierbei ist eine Kunststoffhülle vorgesehen, in der an der Unter- und Oberseite des Hall-Elements eine Ausnehmung vorhanden ist, die sich bis in die Nähe des Halbleiterkörpers erstreckt. Allerdings handelt es sich bei dieser Kunststoffhülle nicht um ein aufklappbares Gehäuse. Außerdem fluchtet das Hall-Element nicht mit der Oberfläche der Hülle.

Schließlich ist auch noch eine Umkapselung eines elektronischen Bauelements be­ kannt, die aus einem Gehäuse-Unterteil und einem mit diesem verbindbaren Gehäu­ se-Oberteil besteht (DE-GM 87 07 677.2). Hierbei befindet sich im Gehäuse-Unter­ teil eine Öffnung, durch die das in die Umkapselung eingeführte elektronische Baue­ lement freiliegt. Mit dieser Umkapselung ist es möglich, empfindliche elektronische Bauelemente vor Verschmutzung und mechanischer Zerstörung zu schützen.

Nachteilig ist bei dieser Umkapselung indessen, daß durch die Öffnung im Gehäuse- Unterteil Schmutz eindringen und das elektronische Bauelement beschädigen kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine staub- und feuchtigkeitsdich­ te Umkapselung für ein elektronisches Bauelement zu schaffen, die überdies kosten­ günstig hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß ein elektroni­ sches Bauelement auf einfache Weise umkapselt werden kann. Hierbei wirken auf das Sensorelement keinerlei Druckkräfte, die es zerstören oder seine Funktion beein­ flussen könnten. Durch die am Boden der Umkapselung vorgesehene Vertiefung ge­ langt das Sensorelement sehr nahe an die zu messende Feldstärke. Würde die ganze Umkapselung so dünn ausgeführt wie an der Stelle der Vertiefung, so wäre die Um­ kapselung mechanisch instabil oder es müßte ein extrem teurer Kunststoff verwendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer aufgeklappten Umkapselung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Umkapselung;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die in der Fig. 2 dargestellte Umkapselung;

Fig. 4 eine teilweise aufgebrochene Ansicht der Umkapselung;

Fig. 5 eine Stirnansicht der Umkapselung;

Fig. 6 einen Querschnitt durch die Umkapselung.

In der Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Umkapselung 1 im aufgeklappten Zustand und ohne das aufzunehmende Bauelement dargestellt. Man erkennt hierbei, daß die Umkapselung 1 aus zwei Teilen 2, 3 besteht, die über ein Scharnier 4 miteinander verbunden sind. Am oberen Rand 5 des Teils 2 befinden sich drei Aussparungen 6, 7, 8 für die Aufnahme von elektrischen Leitungen, denen drei Aussparungen 9, 10, 11 am Rand 12 des Teils 3 entsprechen. Sowohl der Teil 2 als auch der Teil 3 sind mit Seitenwänden 14, 15 bzw. 16, 17 versehen, wobei der Ab­ stand zwischen den Seitenwänden 16, 17 so bemessen ist, daß dann, wenn der Teil 2 nach unten geklappt wird, die Seitenwände 14, 15 von den Seitenwänden 16, 17 um­ faßt werden.

Auf dem Teil 2 ist eine Drucknase 18 angeordnet, welche die Form einer geöffneten Klaue hat und die parallel zum Rand 5 ausgerichtet ist. Am Teil 2 ist außerdem ein Steg 19 vorgesehen, der senkrecht auf diesem Teil 2 steht. Der Teil 3 weist ebenfalls einen Steg 20 auf, der jedoch wesentlich weniger hoch als der Steg 19 ist. Unmittel­ bar gegenüber und parallel zu dem Steg 20 verläuft ein weiterer Steg 50. Die Wand 21 des Teils 3 besitzt eine relativ dicke Wandstärke, um auch große Kräfte aufneh­ men zu können. Mit 13 ist eine Vertiefung im Boden 22 des Teils 3 bezeichnet, die auf zwei gegenüberliegenden Seiten von jeweils zwei parallelen Stegen 23, 24 bzw. 25, 26 begrenzt ist. Die beiden anderen einander gegenüberliegenden Seiten werden von jeweils einem Steg 27, 28 begrenzt.

In der Fig. 2 ist ein Hall-Sensor-Element 29 gestrichelt in der zusammengeklappten Umkapselung 1 dargestellt, das drei elektrische Anschlußleitungen 30, 31, 32 auf­ weist. Bei dem Hall-Sensor-Element handelt es sich um eine integrierte Schaltung, welche z. B. die Funktion eines Mikro-Schalters ausüben kann. Derartige Schaltun­ gen bestehen wenigstens teilweise aus zerbrechlicher Keramik. Das Hall-Sensor- Element 29 ruht in der Vertiefung 13.

Die Leitungen 31, 32 sind Gleichstrom-Versorgungsleitungen, während die Leitung 30 eine Signalleitung darstellt. Die Leitungen 30, 31 sind in der Fig. 2 gekreuzt, was jedoch lediglich den Zweck hat, an bereits vorhandene Leitungen 30′, 31′, 32′ richtig anzuschließen.

In der Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Umkapselung 1 mit dem Hall-Sensor-Element 29 dargestellt. Dieses Hall-Sensor-Element 29 wird durch die Klaue 18 auf die Vertiefung 13 im Boden 22 gedrückt. Auf der Oberseite des Teils 2 befindet sich eine Erhebung 33, die einen horizontal verlaufenden Bereich 34 und einen hierzu schräg verlaufenden Bereich 35 besitzt. Diese Erhebung 33 dient dazu, die Umkapselung 1 sicher in einem Bauteil zu arretieren, das beispielsweise einen rotierenden Magneten umgibt. Dieses Bauteil weist seitliche Führungen für die Umkapselung und über der Umkapselung 1 eine Schnappfeder mit einer Öffnung auf, in welche die Erhebung 33 eingreift.

Die Leitung 31 mit dem Kupferdraht 36 verläuft, von außerhalb der Umkapselung 1 kommend, gerade durch die Umkapselung 1 in einen Verbinder 37, der den Kupfer­ draht 36 mit einer Lötfahne 38 verbindet, die aus einem horizontalen Teil 39 und einem hierzu anschließenden vertikalen Teil 40 besteht, der wiederum in einen weite­ ren horizontalen Teil 41 übergeht. Diese Lötfahne 38 ist Bestandteil des elektroni­ schen Bauelements 29. Sie wird vor dem Einbau abgekröpft, wodurch die Teilstücke 40 und 41 entstehen. Vor dem senkrechten Teil 40 der Lötfahne 38 befindet sich der Steg 20 des Teils 3, während der Steg 19 des Teils 2 hinter diesem senkrechten Teil 40 angeordnet ist. Der Steg 20 dient für die Zugentlastung der Lötfahne 38 und der elektrischen Zuleitung 36, 31. Mit dem Steg 19 wird gewährleistet, daß der horizon­ tale Teil 41 waagrecht zum elektronischen Bauelement 29 geführt wird. Wäre dieser Steg 19 nicht vorhanden, könnte sich der Teil 41 aus den als mechanische Trennung dienenden Rippen 25 und 26 herausbiegen und dadurch Kurzschluß zu den parallel verlaufenden Anschlußfahnen des Bauteils 29 erzeugen. Der Steg 50, der dem Steg 19 gegenüberliegt, dient als Auflage für den horizontalen Teil 41 der Lötfahne 38.

Die Fig. 4 zeigt die Oberseite des Teils 2, in den die Seitenwände 16, 17 des Teils 3 eingerastet sind. Auf der Oberseite des Teils 2 befindet sich die kreisförmige Erhe­ bung 33 mit einer Mittelkante 45. Ein dem Vorsprung 44 des Teils 3 entsprechender Vorsprung 46 ist auf der linken Seite des Teils 2 zu erkennen. Die Erhebung 33 am Gehäuse-Oberteil dient, wie bereits erwähnt, dazu, die ganze Umkapselung 1 in einer Vorrichtung arretieren zu können. Hierdurch wird die Lage des Sensors 29 exakt definiert.

Mit 51, 52 sind Bauelemente bezeichnet, die funktionsmäßig den Bauelementen 37, 36 der Fig. 3 entsprechen, jedoch weiter vorne angeordnet sind.

In der Fig. 5 ist eine Ansicht auf die linke Seite der in der Fig. 2 gezeigten Umkapse­ lung 1 dargestellt. Die beiden Teile 2, 3 sind hierbei zusammengeklappt.

Der Einbau des Hall-Elements 29 in die Umkapselung 1 erfolgt in der Weise, daß es einfach in die Mulde 13 eingelegt und anschließend der Teil 2 heruntergeklappt wird, bis er einrastet. Ein Öffnen der Umkapselung 1 zu Servicezwecken ist ebenfalls mög­ lich, wobei die Seitenwände 16 und 17 auseinandergezogen werden und damit den Teil 2 freigeben.

Die Zugentlastung des elektronischen Bauteils 29 erfolgt dadurch, daß die abge­ spreizten Anschlußbeine des Bauelements 29 abgekröpft werden und das abgekröpfte Ende zwischen dem oberen Steg 19 und dem unteren Steg 20 gefaßt wird. Hierbei drückt der obere Steg 19 auf die drei Zuführungsleitungen, also nicht auf das elektro­ nische Bauelement 29. Damit erfüllt er gleichzeitig die Funktion einer horizontalen Lagesicherung des Bauelements 29. Weil Hall-Sensoren unter Druckeinwirkung ihre magnetischen Eigenschaften verändern können, ist man bestrebt, die Druckpunkte vom Sensor wegzuverlagern.

Die Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung der Fig. 5. Hierbei erkennt man die beiden Stege 27, 28, welche das elektronische Bauelement 29 seitlich arretieren. Außerdem ist die Klaue 18 sichtbar, die auf das Bauelement 29 drückt. Eine Arretie­ rung des Bauelements 29 in Längsrichtung der Kapsel 1 erfolgt durch die Stege 23, 24 bzw. 25, 26. Diese Stege 25, 26 fungieren gleichzeitig als Trennstege zwischen den Sensoranschlüssen. Die Sensoranschlüsse sind nach dem Austritt aus dem Ge­ häuse 1 aufgespreizt, um das Anbringen mechanischer Crimpverbindungen zwecks Leiteranschluß zu ermöglichen.

Claims (13)

1. Umkapselung für ein elektronisches Bauelement, wobei die Umkapselung ein Ge­ häuse-Unterteil und ein mit diesem verbindbares Gehäuse-Oberteil aufweist und wo­ bei das elektronische Bauelement zwischen Gehäuse-Oberteil und Gehäuse-Unterteil eingelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse-Unterteil (3) eine geschlos­ sene Wand (22) mit einer Vertiefung (13) für die Aufnahme des elektronischen Bau­ elements (29) aufweist und auf der Wand (22) Stege (23 bis 28) vorgesehen sind, die eine exakte Positionierung des Bauelements (29) bewirken.

2. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Bauelement (29) mit elektrischen Leitungen (30 bis 32) verbunden ist, die an einer Seite (21) der Umkapselung (1) eingeführt sind.

3. Umkapselung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung der elektrischen Leitungen (30 bis 32) wenigstens ein Steg (25 oder 26) vorgesehen ist, der ein Verschieben des Bauelements (29) in Richtung der elektrischen Leitungen (30 bis 32) verhindert.

4. Umkapselung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallele Stege (25, 26) vorgesehen sind.

5. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die seitliche Positionierung des elektronischen Bauelements (29) jeweils ein Steg (27, 28) vorge­ sehen ist.

6. Umkapselung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der anderen Seite des elektronischen Bauelements (29) wenigstens ein Steg (23, 24) vorgesehen ist.

7. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rand (21) der Umkapselung (1) und der Vertiefung (13) im Boden (22) des Unter­ teils (3) ein querverlaufender Steg (20) angeordnet ist.

8. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum quer­ verlaufenden Steg (20) ein weiterer Steg (50) vorgesehen ist, der eine geringere Höhe als dieser Steg (20) aufweist.

9. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite des Oberteils (2) ein querverlaufender Steg (19) angeordnet ist.

10. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite des Oberteils (2) eine querverlaufende Klaue (18) angeordnet ist.

11. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkapselung (1) aus elektrisch nichtleitendem Kunststoff besteht.

12. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse-Un­ terteil (3) und das Gehäuse-Oberteil (2) durch ein Scharnier (4) miteinander verbun­ den sind.

13. Umkapselung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtleiten­ de Kunststoff ein PPN-Kunststoff ist.