WO2008122457A1 - Anschlusseinheit für einen drucksensor - Google Patents

Anschlusseinheit für einen drucksensor Download PDF

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WO2008122457A1
WO2008122457A1 PCT/EP2008/051825 EP2008051825W WO2008122457A1 WO 2008122457 A1 WO2008122457 A1 WO 2008122457A1 EP 2008051825 W EP2008051825 W EP 2008051825W WO 2008122457 A1 WO2008122457 A1 WO 2008122457A1
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Michael Hofsaess
Hartmut Rohde
Harry Kaiser
Winfried Bernhard
Tobias Fluck
Peter Zinth
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Robert Bosch Gmbh
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/321—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by conductive adhesives

Definitions

  • the invention is based on a connection unit for a pressure sensor according to the L 0 type of the independent claim. From DE 10 2004 033 846 Al is already a
  • Valve with integrated pressure sensor known. Through a hole in the pole core of the valve dome, the pressure of the hydraulic fluid is transferred to a measuring diaphragm of a measuring cell. The connections of the pressure sensor are bonded directly to a printed circuit board. L 5
  • the invention has for its object to provide a connection unit for a pressure sensor with only small dimensions. This object is solved by the features of the independent claim.
  • connection unit according to the invention for a pressure sensor with the features of the independent claim has the advantage that can be realized cost-effectively, a compact pressure sensor. On the other hand, this also allows that
  • connection unit in the case of exchange, a separable connection between the pressure sensor and attachment controller is achieved, the outer diameter of the pressure sensor is only so large that the solenoid of a solenoid valve can be pushed over the pressure sensor in the case of exchange. Due to the compact design of the connection unit is also given sufficient mechanical strength, which is particularly in possible replacement cases
  • connection unit 30 has a positive effect.
  • a particularly compact design of the connection unit can be achieved.
  • a plastic part to be arranged between the printed circuit board carrier and the plug.
  • the plastic part establishes a mechanical connection between the printed circuit board carrier and the plug, for example via an adhesive bond.
  • the printed circuit board carrier at least partially surrounds the pressure measuring cell. This makes it possible to achieve a particularly compact design.
  • the printed circuit board carrier has at least one shoulder for mechanical connection, which cooperates with a collar of the pressure measuring cell. As a result, a positionally accurate and firm connection of the two components can be achieved.
  • connection unit for a pressure sensor is shown in the drawing and will be described in more detail below. Show it:
  • Figure 1 is a perspective view of a Polkerns
  • Figure 2 is a perspective view of the Polkerns with mounted
  • FIG. 3 shows a perspective view with a printed circuit board carrier arranged on the pressure measuring cell
  • FIG. 4 shows a perspective view of a plug with a flexible printed circuit board
  • FIG. 5 shows a perspective view of the plug with a flexible printed circuit board in the assembled state
  • Figure 6 shows the assembled assembly of Figure 5, but with attached
  • FIG. 7 shows a perspective view of the pressure sensor
  • FIG. 8 shows a sectional view of the components shown in FIG.
  • a pole core 10 of an unspecified valve preferably a solenoid valve for a hydraulic brake system of a motor vehicle, is designed as a cylindrical component.
  • a pressure measuring cell 20 is placed at the top 35, a measuring bridge 21 and four the output signals of the measuring bridge 21st abutting contact points 24, so-called Lands, are located.
  • the pressure measuring cell 20 is designed as a substantially cap-shaped part.
  • In the central area is an annular collar 23, whose outer diameter is slightly larger.
  • the substantially annular running collar 23 is provided at least one point with a 5 nose 25 for positionally correct connection with a printed circuit board carrier 30th
  • the printed circuit board carrier 30 is designed according to Figure 3 as a substantially tubular part. At one point, it has a nose 33 pointing towards the center. On the underside of a substantially rectangular recess 34 is provided.
  • Circuit 35 and a plurality of components 36 are arranged.
  • the two circular sections of the flexible printed circuit board 32 are connected together by a band-like region.
  • the other portion of the flexible circuit board 32 is connectable to a connector 50, which is designed for example as a coax connector.
  • L 5 circuit board 32 and the connector 50 are electrically conductively connected by, for example, four conductive adhesive points 52.
  • the housing of the plug 50 is designed substantially annular. In the area where the flexible printed circuit board 32 can be unfolded, the plug 50 has a raised edge region 54.
  • Plastic part 39 is provided, the recess 41 of the receptacle of the raised edge portion 54 of the plug 50 is used and how this has a step-shaped cross-section. Furthermore, a recess 43 is provided, which cooperates with the nose 53 of the plug 50.
  • the outer diameter of the plug 50 is in this case
  • the plastic part 39 on an inner, slightly more axially projecting portion in which the recess 43 is arranged. This results in a better connection when the plug 50 is placed on this plastic part 39 in the mounted state.
  • FIG. 7 shows the outer contour of the assembled components pole core 10, pressure measuring cell 20 (not visible), printed circuit board carrier 30, plastic part 39 and plug 50.
  • the associated sectional view of FIG. 7 is shown in FIG. It follows that on the one hand, the pressure measuring cell 20 via a laser weld 14 with the pole core 10th
  • the printed circuit board carrier 30 is shaped so that the - A -
  • the flexible circuit board 32 is held by the circuit board carrier 30. To produce an electrical contact between the flexible printed circuit board 32 and the contact points 24 on the measuring bridge 21, four 5 conductive adhesive points 27 are provided accordingly. Corresponding through-connection to the plug 50 is taken over by corresponding strip conductors of the flexible printed circuit board 32. In the mounted state, the flexible printed circuit board 32 has a serpentine cross-sectional structure.
  • the printed circuit board carrier 30 is connected on the one hand to the plug 50, on the other hand also to the substantially C-shaped plastic part 39. On L 0 of the flexible printed circuit board integrated circuit 35 and components 36 are arranged. Of the
  • Plug 50 is designed for example as a coax plug.
  • the hydraulic pressure in a brake system is converted by the sitting on the solenoid valve pressure cell 20 into an electrical signal. This electrical
  • L 5 signal is electronically processed by the circuit 35 and the electronic components 36 and amplified passed through the connector 50, for example, to an attached attached crop controller for evaluation.
  • the attachment control unit should be able to be replaced later, which requires a separable connection of pressure sensor and attachment control unit.
  • the pressure measuring cell 20 On the pole core 10 of a solenoid valve, the pressure measuring cell 20, consisting of a membrane with measuring bridge 21 in metal thin-film technology laser-welded (laser welding 14). On the pressure measuring cell 20 (in particular its collar 23) of the printed circuit board carrier 30 is glued to his shoulder 31.
  • the flexible circuit board 32 is permanently bonded to the printed circuit board carrier 30 with a two-component adhesive.
  • the flexible circuit board 32 is already integrated circuit 35, for example in flip-chip technology, and electronic components 36, such as
  • a miniature coax connector 50 is also glued with conductive adhesive, such as silver conductive adhesive, namely in the Leitkleberddlingen 52.
  • conductive adhesive such as silver conductive adhesive, namely in the Leitkleberddlingen 52.
  • a preferably C-shaped plastic part 39 is then glued.
  • the flexible circuit board 32 is now folded so that a loop of the flexible circuit board 32
  • 35 circuit board 32 can be accommodated in the C-shaped plastic part 39.
  • the matching counterpart, namely the miniature coax connector 50 is now firmly adhered to the C-shaped plastic part 39.
  • the resulting pressure sensor is very compact and has a high mechanical strength.

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Anschlusseinheit für einen Drucksensor, umfassend -zumindest eine Druckmesszelle (20), zumindest einen Leiterplattenträger (30), der mit einer flexiblen Leiterplatte (32) verbunden ist und wiederum mit der Druckmesszelle (20) mechanisch in Verbindung steht, wobei die flexible Leiterplatte (32) durch Leitkleber mit zumindest einem Kontaktpunkt (24) der Druckmesszelle (20) elektrisch kontaktiert ist, mit zumindest einem Stecker (50), der zumindest teilweise mit dem Leiterplattenträger (30) mechanisch in Verbindung steht, die flexible Leiterplatte zumindest teilweise umschließt und elektrisch leitend mit der flexiblen Leiterplatte (32) kontaktiert ist.

Description

5 Beschreibung
Anschlusseinheit für einen Drucksensor
Die Erfindung geht aus von einer Anschlusseinheit für einen Drucksensor nach der L 0 Gattung des unabhängigen Anspruchs. Aus der DE 10 2004 033 846 Al ist bereits ein
Ventil mit integriertem Drucksensor bekannt. Durch eine Bohrung im Polkern des Ventildoms wird der Druck der Hydraulikflüssigkeit auf eine Messmembran einer Messzelle übertragen. Die Anschlüsse des Drucksensors werden direkt auf eine Leiterplatte gebondet. L 5
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anschlusseinheit für einen Drucksensor mit nur geringen Abmessungen anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst.
_ 0 Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Anschlusseinheit für einen Drucksensor mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass sich kostengünstig ein kompakter Drucksensor realisieren lässt. Dadurch wird andererseits auch ermöglicht, dass
_ 5 im Tauschfall eine trennbare Verbindung zwischen Drucksensor und Anbausteuergerät erreicht wird, wobei der Außendurchmesser des Drucksensors nur so groß ist, dass die Magnetspule eines Magnetventils im Tauschfall über den Drucksensor geschoben werden kann. Durch die kompakte Bauweise der Anschlusseinheit ist auch eine ausreichende mechanische Festigkeit gegeben, die sich insbesondere in möglichen Austauschfällen
30 positiv auswirkt. Insbesondere durch die Verwendung einer flexiblen Leiterplatte ist eine besonders kompakte Bauform der Anschlusseinheit zu erreichen.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen Leiterplattenträger und Stecker ein Kunststoffteil angeordnet ist. In dem vorzugsweise C-formig 35 ausgebildeten Kunststoffteil kommt eine Schleife der flexiblen Leiterplatte zu liegen. Weiterhin stellt das Kunststoffteil eine mechanische Verbindung her zwischen Leiterplattenträger und Stecker, beispielsweise über eine Klebverbindung.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Leiterplattenträger die 5 Druckmesszelle zumindest teilweise umschließt. Damit lässt sich eine besonders kompakte Bauform erreichen. Der Leiterplattenträger weist zur mechanischen Verbindung zumindest eine Schulter auf, die mit einem Bund der Druckmesszelle zusammenwirkt. Dadurch kann eine positionsgenaue und feste Verbindung der beiden Komponenten erreicht werden. L O
Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
Zeichnung L 5
Ein Ausführungsbeispiel der Anschlusseinheit für einen Drucksensor ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Polkerns, _ 0 Figur 2 eine perspektivische Ansicht des Polkerns mit montierter
Druckmesszelle,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht mit einem auf der Druckmesszelle angeordneten Leiterplattenträger,
Figur 4 eine perspektivische Ansicht eines Stecker mit flexibler Leiterplatte, _ 5 Figur 5 eine perspektivische Ansicht des Steckers mit flexibler Leiterplatte im montierten Zustand,
Figur 6 die montierte Baugruppe nach Figur 5, jedoch mit aufgesetztem
Kunststoffteil,
Figur 7 eine perspektivische Ansicht des Drucksensors, sowie 30 Figur 8 eine Schnittdarstellung der in Figur 7 gezeigten Komponenten.
Ein Polkern 10 eines nicht näher bezeichneten Ventils, vorzugsweise eines Magnetventils für eine hydraulische Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs, ist als zylinderförmiges Bauteil ausgeführt. Auf das Ende des Polkerns 10 ist eine Druckmesszelle 20 aufgesetzt, an deren 35 Oberseite sich eine Messbrücke 21 und vier die Ausgangssignale der Messbrücke 21 abgreifenden Kontaktpunkte 24, sogenannte Lands, befinden. Die Druckmesszelle 20 ist als im Wesentlichen kappenformiges Teil ausgeführt. Im mittleren Bereich befindet sich ein ringförmiger Bund 23, dessen Außendurchmesser etwas größer ausgebildet ist. Der im Wesentlichen ringförmig ausgeführte Bund 23 ist an zumindest einer Stelle mit einer 5 Nase 25 versehen zur positionsgerechten Verbindung mit einem Leiterplattenträger 30.
Der Leiterplattenträger 30 ist gemäß Figur 3 als im Wesentlichen rohrförmiges Teil ausgeführt. An einer Stelle weist er eine zum Mittelpunkt hin weisende Nase 33 auf. Auf der Unterseite ist eine im Wesentlichen rechteckförmige Ausnehmung 34 vorgesehen.
L 0 Auf einer flexiblen Leiterplatte 32 sind auf der einen Seite beispielsweise eine integrierte
Schaltung 35 sowie mehrere Bauteile 36 angeordnet. Die beiden kreisförmigen Abschnitte der flexiblen Leiterplatte 32 werden durch einen bandartigen Bereich miteinander verbunden. Der andere Bereich der flexiblen Leiterplatte 32 ist mit einem Stecker 50 verbindbar, der beispielsweise als Koax-Stecker ausgeführt ist. Die flexible
L 5 Leiterplatte 32 und der Stecker 50 sind durch beispielsweise vier Leitkleberpunkte 52 miteinander elektrisch leitend verbunden. Das Gehäuse des Steckers 50 ist im Wesentlichen ringförmig ausgeführt. In dem Bereich, wo die flexible Leiterplatte 32 ausgeklappt werden kann, weist der Stecker 50 einen erhöhten Randbereich 54 auf.
_ 0 Um eine komplette Abdichtung zu erreichen, ist ein vorzugsweise C-förmiges
Kunststoffteil 39 vorgesehen, dessen Ausnehmung 41 der Aufnahme des erhöhten Randbereichs 54 des Steckers 50 dient und wie dieser einen stufenförmigen Querschnitt aufweist. Weiterhin ist eine Aussparung 43 vorgesehen, welche mit der Nase 53 des Steckers 50 zusammenwirkt. Der Außendurchmesser des Steckers 50 ist hierbei so
_ 5 gewählt, dass er mit dem Außendurchmesser des Kunststoffteils 39 übereinstimmt.
Weiterhin weist das Kunststoffteil 39 einen inneren, axial etwas weiter hervorstehenden Bereich auf, in dem auch die Aussparung 43 angeordnet ist. Es ergibt sich eine bessere Verbindung, wenn der Stecker 50 auf dieses Kunststoffteil 39 im montierten Zustand aufgesetzt wird.
30
Figur 7 zeigt die Außenkontur der montierten Komponenten Polkern 10, Druckmesszelle 20 (nicht sichtbar), Leiterplattenträger 30, Kunststoffteil 39 sowie Stecker 50. Die zugehörige Schnittdarstellung der Figur 7 ist in Figur 8 dargestellt. Daraus geht hervor, dass einerseits die Druckmesszelle 20 über eine Laserschweißung 14 mit dem Polkern 10
35 des Ventils verbunden ist. Weiterhin ist der Leiterplattenträger 30 so geformt, dass die - A -
ausgebildetete Schulter 31 mit der Oberseite des Bunds 23 der Druckmesszelle 20 zusammenwirkt. Die flexible Leiterplatte 32 wird durch den Leiterplattenträger 30 gehalten. Zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung zwischen der flexiblen Leiterplatte 32 und den Kontaktpunkten 24 auf der Messbrücke 21 sind entsprechend vier 5 Leitkleberpunkte 27 vorgesehen. Entsprechende Durchkontaktierung zum Stecker 50 wird durch entsprechende Leiterbahnen der flexiblen Leiterplatte 32 übernommen. Im montierten Zustand weist die flexible Leiterplatte 32 eine schlangenförmige Querschnittsstruktur auf. Der Leiterplattenträger 30 ist einerseits mit dem Stecker 50, andererseits auch mit dem im Wesentlichen C-förmigen Kunststoffteil 39 verbunden. Auf L 0 der flexiblen Leiterplatte sind integrierte Schaltung 35 und Bauteile 36 angeordnet. Der
Stecker 50 ist beispielsweise als Koax-Stecker ausgeführt.
Der hydraulische Druck in einem Bremssystem wird durch die auf dem Magnetventil sitzende Druckmesszelle 20 in ein elektrisches Signal umgesetzt. Dieses elektrische
L 5 Signal wird durch die Schaltung 35 und die elektronischen Bauteile 36 elektronisch aufbereitet und verstärkt über den Stecker 50 beispielsweise an ein daran angeschlossenes Anbausteuergerät zur Auswertung weitergegeben. Im Tauschfall soll das Anbausteuergerät nachträglich ausgetauscht werden können, was eine trennbare Verbindung von Drucksensor und Anbausteuergerät bedingt.
- 0
Auf dem Polkern 10 eines Magnetventils wird die Druckmesszelle 20, bestehend aus einer Membran mit Messbrücke 21 in Metalldünnschichttechnik druckdicht laserverschweißt (Laserschweißung 14). Auf die Druckmesszelle 20 (insbesondere dessen Bund 23) wird der Leiterplattenträger 30 an seiner Schulter 31 aufgeklebt. Die vier
_ 5 Kontaktpunkte 24 auf der Messbrücke 21 werden über vier Leitkleberpunkte 27 mit der flexiblen Leiterplatte 32 elektrisch leitend verbunden. Zusätzlich wird die flexible Leiterplatte 32 mit einem Zweikomponentenklebstoff mit dem Leiterplattenträger 30 dauerhaft verklebt. Die flexible Leiterplatte 32 wird bereits mit integrierter Schaltung 35, beispielsweise in FlipChip-Technik, und elektronischen Bauteilen 36, wie beispielsweise
30 Widerstände oder Kondensatoren, vorgefertigt. An das Ende der flexiblen Leiterplatte 32 wird ein Miniatur-Koax-Stecker 50 ebenfalls mit Leitkleber, beispielsweise Silberleitkleber verklebt, nämlich in den Leitkleberpunkten 52. Auf den Leiterplattenträger 30 wird anschließend ein vorzugsweise C-förmiges Kunststoffteil 39 geklebt. Die flexible Leiterplatte 32 wird nun so gefaltet, dass eine Schleife der flexiblen
35 Leiterplatte 32 in dem C-förmigen Kunststoffteil 39 untergebracht werden kann. Das passende Gegenstück, nämlich der Miniatur-Koax-Stecker 50 wird nun auf das C-förmige Kunststoffteil 39 fest verklebt. Der so entstehende Drucksensor ist sehr kompakt aufgebaut und weist eine hohe mechanische Festigkeit auf.

Claims

Ansprüche
1. Anschlusseinheit für einen Drucksensor, umfassend:
L 0 - zumindest eine Druckmesszelle (20), zumindest einen Leiterplattenträger (30), der mit einer flexiblen Leiterplatte (32) verbunden ist und wiederum mit der Druckmesszelle (20) mechanisch in Verbindung steht, wobei die flexible Leiterplatte (32) durch Leitkleber mit zumindest einem Kontaktpunkt
L 5 (24) der Druckmesszelle (20) elektrisch kontaktiert ist, mit zumindest einem Stecker (50), der zumindest teilweise mit dem Leiterplattenträger (30) mechanisch in Verbindung steht, die flexible Leiterplatte zumindest teilweise umschließt und elektrisch leitend mit der flexiblen Leiterplatte (32) kontaktiert ist.
_ 0
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest teilweise zwischen Leiterplattenträger (30) und Stecker (50) ein Kunststoffteil (39) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, _ 5 dass der Leiterplattenträger (30) die Druckmesszelle (20) zumindest teilweise umschließt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterplattenträger (30) zumindest eine Schulter (31) aufweist, welche zur
10 mechanischen Verbindung der Druckmesszelle (20) mit einem Bund (23) der
Druckmesszelle (20) zusammenwirkt.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (50) zumindest eine Nase (53) aufweist, die mit einer Aussparung
35 (43) des Kunststoffteils (39) zusammenwirkt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil (39) im Wesentlichen C-förmig ausgebildet ist.
5 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (50) einen erhöhten Randbereich (54) aufweist, der mit einer Ausnehmung (41) des Kunststoffteils (39) zusammenwirkt.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, L 0 dass der Leiterplattenträger (30) mit der flexiblen Leiterplatte (32) verklebt ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Leiterplattenträger (30) das Kunststoffteil (39) geklebt ist.
L 5 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (32) so gefaltet ist, dass zumindest eine Schleife in dem Kunststoffteil (39) untergebracht ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, _ 0 dass das Kunststoffteil (39) und Stecker (50) miteinander verklebt sind.
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