DE4305439A1 - Umkapselung für ein elektronisches Bauelement - Google Patents
Umkapselung für ein elektronisches BauelementInfo
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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.
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