Beschreibung
Titel
Trägermaterial mit einer mechanischen Filtereigenschaft und Verfahren zur Herstellung eines Trägermaterials
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Trägermaterial gemäß Anspruch 1 , eine Sensoreinheit gemäß Anspruch 9, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Trägermaterials gemäß Anspruch 10.
Heutzutage werden in Steuergeräten von Fahrzeugen verschiedene Sensoren zur Detektion von Fahrzeugbewegungen, zum Beispiel einer Beschleunigung oder einer Drehrate, eingesetzt. Die Sensoren werden auf einem Träger, beispielsweise einer Platine, platziert und durch eine mechanische, meist starre, Kopplung, zum Beispiel einer Verschraubung von der Platine mit einem Gehäuse des Steuergerätes, mit dem Fahrzeug verbunden. Analoge Messgrößen im Sensor werden digital gewandelt und einer Auswerteeinheit des Steuergerätes zur Verfügung gestellt. Durch die Auswerteeinheit des Steuergerätes können mehrere Sensormessgrößen zur Ausführung von Systemfunktionen logisch verknüpft werden.
In einem Fahrzeug entstehen durch Umwelteinwirkung, zum Beispiel Vibration, Störsignale. Ein Vorteil des Steuergerätes ist, dass es kompakt in das Fahrzeug integriert werden kann, jedoch zusätzlich zu einem gewünschten Nutzsignal ein dem Nutzsignal überlagertes Störsignal an ein Sensorelement gelangen kann. Somit kann das Störsignal unter Umständen zu einer Verschlechterung einer Funktionsweise des Sensorelementes führen. Das Störsignal kann durch eine mechanische Kopplung zwischen dem Fahrzeug und dem Sensorelement über einen Sensorträger übertragen werden. Aktuelle Lösungsansätze zur Verminderung von Störsignalen bedienen sich mechanisch dämpfenden Materialien. Oft
dient eine dämpfende Matte, zum Beispiel aus Schaumstoff, zwischen Fahrzeug und Sensorträger dazu, um einen Einfluss des Störsignals auf das Nutzsignal durch die mechanische Kopplung zu reduzieren. Ebenfalls kann durch ein Aufbringen einer Dämpfungsmasse zwischen Sensor und Träger die mechanische Kopplung verändert werden.
In der Offenlegungsschrift US 2003/0132726 A1 wird eine Kombination aus einem mechanischen Filter und einer Kontrollanlage beschrieben, die für einen Roboter oder einen Manipulator bereitgestellt wird.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Trägermaterial, weiterhin ein Sensorelement, sowie ein Verfahren zur Herstellung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Trägermaterial mit einer mechanischen Fil- tereigenschaft, wobei das Trägermaterial folgende Bereiche aufweist:
- zumindest einen Haltebereich zur Halterung des Trägermaterials;
- einen Sensorbereich mit Sensoranschlusskontakten; und
- einen mit dem zumindest einen Haltebereich und dem Sensorbereich gekoppelten Trennbereich, der zwischen dem zumindest einen Haltebereich und dem Sensorbereich angeordnet ist, wobei das Trägermaterial in dem
Trennbereich zur Ausbildung einer mechanischen Filtereigenschaft eine andere Struktur aufweist, als das Trägermaterial in dem Haltebereich und/oder in dem Sensorbereich. Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Sensoreinheit, die folgende Merkmale aufweist:
- ein Trägermaterial gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche; und
- ein Sensorelement, das in dem Sensorbereich auf dem Trägermaterial angeordnet ist und das ausgebildet ist, um mechanische Bewegungen oder Vibrationen zu detektieren und ein den mechanischen Bewegungen oder
Vibrationen charakteristisches Sensorsignal zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung schafft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Trägermaterials mit einer mechanischen Filtereigenschaft, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Bereitstellen einer Trägerplatte, wobei die Trägerplatte einen Haltebereich zur Halterung der Trägerplatte umfasst; und
- Einbringen einer Struktur in einen Trennbereich zwischen dem Haltebereich und einen Sensorbereich der Trägerplatte, wobei der Trennbereich nach dem Schritt des Einbringens eine andere Struktur als der Haltebereich und/oder der Sensorbereich aufweist, um eine mechanische Filtereigenschaft zu erhalten.
Die Erfindung dient dem Ziel, ein an ein Sensorelement ankommendes Störsignal zu verringern (dämpfen) oder zu vermeiden. Dies wird dadurch erreicht, dass das Störsignal bevor es an das Sensorelement gelangen kann, ein mechanisches Filter passiert. Das mechanische Filter hat die Aufgabe, ein Störsignal in einem bestimmten Frequenzbereich, der kritisch für die korrekte Funktion des Sensorelementes ist, zu dämpfen, während ein Nutzsignal möglichst ungehindert an das Sensorelement gelangen soll.
Eine direkte vorteilhafte Auswirkung der Erfindung ist, dass durch das mechanische Filter ein verbessertes Verhältnis von Nutzsignalleistung zu Störsignalleistung erreicht werden kann. Der Auswerteeinheit des Steuergerätes kann damit ein Messsignal mit höherer Genauigkeit zur Verfügung gestellt werden. Alternativ können bei gewünschter gleichbleibender Messgenauigkeit an das Sensorelement geringere Anforderungen gestellt werden, die zu einer Verwendung eines kostengünstigeren Sensorelementes führen können.
Ein weiterer wichtiger Vorteil ist, dass Störsignale mit Frequenzen, in denen ein Sensor besonders empfindlich ist, bei der Messwertaufnahme vermieden werden. Empfindlichkeit des Sensors bedeutet, dass der Sensor lediglich mit einer kleinen mechanischen Signalleistung und einer bestimmten Frequenz angeregt werden muss, um Störsignale in einem Nutzband zu erzeugen. Die Störsignale mit neuen Frequenzen werden durch nichtlineare Effekte im Sensorelement bei Anregung mit von außen aufgebrachten Vibrationen erzeugt. Dadurch kann sich
eine Gesamtstörleistung erhöhen und vermindert das Verhältnis von Nutzsignalleistung zu Störsignalleistung. Das vom Sensor an die Auswerteeinheit abgegebene und von einem Störsignal überlagerte Nutzsignal kann dann verfälscht oder sogar unbrauchbar sein.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass auch ohne Zuhilfenahme von zusätzlichen Bauteilen, wie zum Beispiel Schaumstoff oder Dämpfungsmassen, ein Einfluss auf eine mechanische Übertragungsfunktion erreicht werden kann. So lässt sich beispielsweise durch eine geeignete Wahl von Aussparungen in einem Trennbe- reich um den Sensor bzw. den Sensorbereich im Trägermaterial eine mechanische Filterwirkung erreichen. Diese Lösung bietet einen kostenoptimierten Ansatz speziell für Einsatzgebiete, in denen hohe Anforderungen an eine definierte mechanische Übertragungsfunktion bei geringen Kosten gestellt werden. Weiterhin werden Probleme bei der Verwendung von zusätzlichen Materialien, beispielsweise Schaumstoff oder Dämpfungsmassen, durch Alterung vermieden. Da diese eingesetzten Materialien während einer Betriebszeit des Sensors oft ihre mechanischen Eigenschaften ändern, birgt die Verwendung von solchen Materialien eine Gefahr von nicht vorhersehbaren Systembeeinflussungen. Dank ei- ner Realisierung des in einem Trägermaterial, beispielsweise einer Leiterplatte, integrierten mechanischen Filters in Form des Trennbereiches kann auf zusätzliche Materialien mit Alterungseigenschaften verzichtet werden.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass unter Berücksichtigung von Form, Materialsorte und Struktur eines Bereiches eines Trägermaterials ein mechanisches Filter realisiert werden kann. Dieser Bereich des Trägermaterials, der als Trennbereich bezeichnet werden kann, ist durch eine Veränderung des Trägermaterials, wie zum Beispiel bezüglich der Form, der Materialsorte und/oder der Struktur ausgezeichnet. Die Form kann dabei Rechteckform, Kreisform oder eine Mischform aus Rechteck- und Kreisform aufweisen. Insbesondere kann bei der
Materialsorte der Trennbereich aus einem identischen Material wie das Trägermaterial im Haltebereich und/oder im Sensorbereich selbst bestehen, um in einem einfachen Herstellungsschritt eine Struktur des Trennbereiches einzubringen. Die Struktur kann durch eine Aussparung oder eine oder mehrere Öffnun- gen im Trennbereich gebildet sein. Der Trennbereich ist dabei zwischen einem
Haltebereich und einem Sensorbereich angeordnet, um eine mechanische Kopp-
lung, oder im besten Fall, eine mechanische Entkopplung bezüglich Vibrationen von dem Haltebereich und dem Sensorbereich zu realisieren. Ein Maß für die mechanische Kopplung ist eine Übertragungsfunktion, die eine Antwort auf eine Anregung eines mechanischen Systems in einem vorbestimmten Frequenzbe- reich darstellt. Die Übertragungsfunktion (vom Sensorbereich aus gesehen) kann dabei von mechanischen Eigenschaften, wie zum Beispiel der Form, dem Material und/oder der Struktur des Trennbereiches, abhängig sein. Vorteilhafterweise können diese mechanischen Eigenschaften dazu verwendet werden, um eine Übertragungsfunktion an eine Empfindlichkeitscharakteristik eines im Sensorbe- reich anzubringenden Sensors anzupassen. Hierdurch lässt sich eine Schutzfunktion gegen Störsignale für einen in dem Sensorbereich des Trägermaterials zu integrierenden Sensor realisieren. Eine Schutzfunktion ist dann notwendig, wenn mechanische Vibrationen den Sensor beschädigen oder zu fehlerhaften Sensorsignalen führen könnten. Dabei hilft das mechanische Filter, um Sensor- zerstörende oder Messsignal-verfälschende Frequenzen herauszufiltern.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Trägermaterial im Trennbereich eine geringere oder eine größere Dicke als das Trägermaterial im Haltebereich und/oder im Sensorbereich aufweisen. Unterschiedliche Materialdicken können zu unterschiedlichem Resonanzverhalten des gesamten
Trägermaterials führen. Je nach Ausbildung der unterschiedlichen Materialdicken kann sich eine Übertragungsfunktion ergeben. Dadurch kann die Übertragungsfunktion, zum Beispiel an eine mechanische Umgebung oder auf eine Empfindlichkeitscharakteristik eines im Sensorbereich des Trägermaterials anzuordnen- den Sensors, angepasst sein, so dass ein solcher Sensor Sensorsignale liefern kann, die kaum oder überhaupt nicht durch Störsignale verschlechtert sind.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Trägermaterial im Trennbereich mindestens eine Öffnung aufweisen. Die min- destens eine Öffnung verändert die Struktur des Materials im Trennbereich und kann, zum Beispiel durch ein entsprechendes Fertigungsverfahren, einfach hergestellt sein. Mittels der mindestens einen Öffnung und aus der daraus resultierenden Struktur des Materials im Trennbereich kann eine Übertragungsfunktion an eine Empfindlichkeitscharakteristik eines im Sensorbereich eingesetzten Sen- sors angepasst sein.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Trennbereich Teilbereiche umfassen, die unterschiedliche Dicken des Trägermaterials aufweisen. Eine Strukturierung des Trennbereichs mit unterschiedlichen Dicken des Trägermaterials eines Teilbereiches ermöglicht eine frequenzselektive Dämpfung eines Störsignals oder ein frequenzselektives Passieren eines Nutzsignals innerhalb eines Teilbereiches. Dabei kann abhängig von einer Position des Teilbereiches im Trennbereich eine ortsabhängige Dämpfung des Störsignals möglich sein. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Trennbereich den Sensorbereich bis auf mindestens einen Übergangsbereich umschließen, wobei der Trennbereich durch den Übergangsbereich aufgetrennt sein kann. Der Übergangsbereich kann aus dem gleichen Material hergestellt sein, wie das Material des Trennbereiches nur mit entsprechend geänderter Struktur, um keinen Einfluss auf die Übertragungsfunktion auszuüben. Dabei kann der
Trennbereich beliebig oft durch Übergangsbereiche separiert oder unterbrochen sein. Mittels einer vorbestimmten Anzahl und/oder einer vorbestimmten Anordnung von Übergangsbereichen kann die Übertragungsfunktion für den Sensorbereich flexibel angepasst sein. Zugleich kann dennoch eine gewisse Stabilität des Sensorbereiches sichergestellt sein, da in diesem Bereich der Sensor auf dem
Trägermaterial angebracht und elektrisch kontaktiert sein kann.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Trennbereich eine Rechteckform aufweisen und/oder den Sensorbereich vollständig um- schließen. Bei einer Ausbildung des Trennbereiches, das den Sensorbereich vollständig umschließt, kann eine mechanische Kopplung des Sensorbereiches an das Trägermaterial derart optimiert sein, dass Vibrationen immer den Trennbereich passieren müssen, um in den Sensorbereich zu gelangen. Ein derartig strukturierter Trennbereich lässt sich ferner sehr einfach herstellen und reduziert daher die Kosten für ein entsprechendes Trägermaterial.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Trennbereich eine Kreisform aufweisen und den Sensorbereich vollständig umschließen. Die Kreisform kann von Vorteil sein, da bei einer solchen Form keine Ecken und/oder Kanten auftreten, an denen mechanische Schwingungen reflektiert werden können. Bei einer Realisierung einer gewünschten Übertragungs-
funktion kann zu deren Berechnung die Verwendung einer Kreisform eine Erleichterung bieten. Dabei kann die Übertragungsfunktion im kreisförmigen Sensorbereich so optimiert sein, das eine maximale Dämpfung eines Störsignals erreichen wird.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Trennbereich als Struktur mindestens eine Kerbe aufweisen und/oder der Trennbereich den Sensorbereich vollständig umschließen. Die in den Trennbereich eingebrachte Kerbe kann einen Bereich darstellen, um ein von dem Trägermaterial im Haltebereich ursprünglich kommendes Störsignal von dem Sensorbereich abzuschirmen. Dabei kann mittels einer Position der Kerbe eine ortsselektive Dämpfung des Störsignals erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Trennbereich derart ausgebildet sein, um eine mechanische Federwirkung zwischen dem Haltebereich und dem Sensorbereich zu erzeugen. Mittels der mechanischen Federwirkung kann die Übertragungsfunktion für den Sensorbereich festgelegt sein. Die mechanische Federwirkung kann beispielsweise durch eine mechanische Feder aus einem dem Trägermaterial unterschiedlichen Material oder beispielsweise durch eine in das Trägermaterial eingebrachte mäanderförmige Struktur realisiert sein.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Trägermaterial eine Leiterplatte sein und elektrische Leiterbahnen aufweisen. Die Aus- bildung des Trägermaterials, des Trennbereiches und des Sensorbereiches aus einem identischen Leiterplattenmaterial kann in einer Weise von Vorteil sein, dass auf dem Leiterplattenmaterial elektrische Bauteile aufgebracht werden und/oder eine Schaltung und/oder integrierte Schaltkreise auf dem Leiterplattenmaterial angeordnet sein können. Ferner kann eine strukturelle Gestaltung des Trennbereiches in einem einzigen Arbeitsschritt durchgeführt werden, wenn das
Material des Trennbereiches identisch mit dem Material des Trägermaterials sein soll. Auch kann eventuell der Trennbereich durch eine vorteilhafte Leiterbahnführung auf der Leiterplatte gebildet sein.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher läutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Aufsicht eines Ausschnittes aus einem Trägermaterial mit einer mechanischen Filtereigenschaft, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Aufsicht eines Ausschnittes aus einem Trägermaterial mit einer anderen mechanischen Filtereigenschaft, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 eine Signalübertragungskette, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine grafische Darstellung von unterschiedlichen Übertragungsfunktionen, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Trägermaterials mit einer mechanischen Filtereigenschaft, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Gleiche oder ähnliche Elemente können in den Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammenge- fasst werden können. Weiterhin ist die Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung eventuell unter Verwendung von unterschiedlichen Maßen und Dimensionen erläutert, wobei die Erfindung nicht auf diese Maße und Dimensionen eingeschränkt zu verstehen ist. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder" Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal/Schritt und einem zweites Merkmal/Schritt, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal / den ersten Schritt als auch das zweite Merkmal /den zweiten Schritt und gemäß einer weiteren Ausführungsform ent-
weder nur das erste Merkmal / Schritt oder nur das zweite Merkmal /Schritt aufweist.
Fig. 1 zeigt eine Aufsicht eines Ausschnittes aus einem Trägermaterial 100 mit einer mechanischen Filtereigenschaft, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei ist das Trägermaterial 102 in einen Haltebereich 104, der dem Ausschnitt entspricht, einen Trennbereich 106 und einem rechteck- förmigen Sensorbereich 1 10 unterteilt. Auf dem Sensorbereich ist ein Sensor 1 10 einschließlich Anschlusskontakten angeordnet. Der Trennbereich 106 umschließt den rechteckförmigen Sensorbereich 1 10 vollständig, wobei der Trennbereich 106 eine mechanische Kopplung zwischen dem Haltebereich 104 und dem Sensorbereich 1 10 bewirkt. Der Sensor 1 10 kann über nicht dargestellte elektrische Leitungen kontaktiert werden, die von dem Haltebereich 104 über den Trennbereich 106 zum Sensorbereich 1 10 geführt werden.
Das in Fig. 1 dargestellte Trägermaterial 100 mit einer mechanischen Filtereigenschaft kann als ein mechanisches Filter 106 verstanden werden, das in einer als Trägermaterial 102 verwendeten Leiterplatte 102 integriert ist. Das mechanische Filter 106 kann zum Beispiel durch Aussparungen im Trennbereich 106 auf der Leiterplatte 102 realisiert werden. Durch eine Veränderung einer mechanischen Ankopplung des Sensors 1 10 an das Trägermaterial 102 kann eine Filterwirkung erreicht werden, die einen direkten Einfluss auf ein Störsignal haben kann. Dazu ist es notwendig den Sensor 1 10 weitestgehend vom Trägermaterial 102 im Haltebereich 104 zu entkoppeln. Dies kann durch Aussparungen im Trennbereich 106 des Trägermaterials 102 erreicht werden.
Dagegen zeigt Fig. 2 eine Aufsicht eines Ausschnittes aus einem Trägermaterial 200 ohne mechanische Filtereigenschaft. Dabei ist ein Material des Sensorbereiches 1 10 identisch mit einem Material des Trägermaterials 1021 10, wobei auf eine Strukturierung im Trennbereich 106 verzichtet wurde. Ein auf dem Sensorbereich 1 10 angeordneter Sensor 1 10 ist hier direkt mit der Leiterplatte 102 und dem Haltebereich ohne mechanisches Filter gekoppelt. Hierdurch können keine Störsignale von dem Sensor vorteilhaft ferngehalten werden. Fig. 3 zeigt eine Signalübertragungskette 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei wird ein mit einem Störsignal 302 überlagertes
Nutzsignal 304 über einen Übertragungskanal 306 einem Sensor 308 zugeführt, der ein entsprechendes elektrisches Ausgabesignal an ein Daten verarbeitendes Gerät, z.B. einen Mikrocontroller eines elektrischen Steuergerätes, 310 weitergibt. Im Allgemeinen ist das Nutzsignal 304 mit Störsignalen 302, zum Beispiel durch Vibrationen, überlagert, die das Nutzsignal 304 stören. Der Übertragungskanal wird hier an Hand von unterschiedlichen Übertragungsfunktionen beschrieben, die das Übertragungsverhalten dieses Übertragungskanals 306 abbilden. Ist in dem Übertragungskanal 306, der die mechanische Kopplung zwischen Fahrzeug und Sensor 308 darstellt, ein mechanisches Filter durch den vorstehend beschriebenen Trennbereich integriert, so kann mittels einer durch das mechanische Filter veränderten Übertragungsfunktion das Störsignal 302 aus dem Nutzsignal 304 gefiltert werden. In Fig. 3 ist beispielhaft der Vergleich zwischen einer Übertragungsfunktion mit mechanischem Filter 312 und einer Übertragungsfunktion ohne mechanisches Filter 314 gezeigt. Eine Abweichung zwischen den bei- den Übertragungsfunktionen 312, 314 wird durch das mechanische Filter des
Trennbereiches erzeugt, das in einer der vorangegangenen Beschreibung detailliert dargestellt wurde. Im Weiteren wird ein durch das mechanische Filter aufbereitetes Nutzsignal dem Sensor 308 zugeführt. Der Sensor 308 detektiert ein eingehendes Signal, beispielsweise ein mechanisches Signal, und transformiert das eingehende Signal mittels einer für den Sensor 308 spezifischen Antwortfunktion
316 in ein auszugebendes, zum Beispiel elektrisches, Ausgabesignal. Das Ausgabesignal des Sensors 308 dient als Eingabesignal für den Mikrocontroller des elektrischen Steuergerätes 310, das in dem Steuergerät 310 weiter verarbeitet wird.
Zusammenfassend ist anzumerken, dass in Fig. 3 eine Signalübertragung von einem Fahrzeug zu einem Sensor 308 veranschaulicht ist. Das Nutz- und Störsignal 304, 302 überlagern sich im Fahrzeug und werden als Gesamtsignal durch eine mechanische Übertragungsfunktion 312, 314 zum Sensor 308 geleitet. Im Sensor 308 vorhandene Nichtlinearitäten wirken auf ein Ausgangssignal des
Sensors 308, das wiederum als Eingangssignal für eine Auswerteeinheit 310 dient.
Fig. 4 zeigt eine grafische Darstellung 400 von unterschiedlichen Übertragungs- funktionen, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei sind entlang einer horizontalen Frequenzachse 402 Amplituden von unterschied-
liehen Übertragungsfunktionen an einer vertikalen Amplitudengangachse 404 aufgetragen. Zu den Übertragungsfunktionen gehören eine Übertragungsfunktion 406 des Sensors, eine Übertragungsfunktion 408 mit mechanischem Filter und eine Übertragungsfunktion 410 ohne mechanisches Filter. Die Übertragungsfunk- tion 406 des Sensors zeigt zwei ausgeprägte Maxima, wobei ein erstes Maximum in einem unteren Frequenzbereich und ein zweites Maximum in einem oberen Frequenzbereich auftreten. Die Übertragungsfunktion 408 des Trägermaterials mit mechanischem Filter und die Übertragungsfunktion 410 des Trägermaterials ohne mechanisches Filter zeigen im Amplitudenverlauf jeweils ein Maxi- mum, wobei das Maximum der Übertragungsfunktion 410 des Trägermaterials ohne mechanisches Filter in dem oberen Frequenzbereich überlagernd mit dem zweiten Maximum auftritt. Das Maximum der Übertragungsfunktion 408 mit mechanischem Filter ist in einem mittleren, zwischen den oberen und unteren, Frequenzbereich verschoben dargestellt. Aus der grafischen Darstellung 400 kann insbesondere im oberen Frequenzbereich eine besondere Situation abgelesen werden. Dabei führt ein Störsignal im oberen Frequenzbereich, der als empfindlicher Frequenzbereich 412 des Sensors bezeichnet wird, zu einer Anregung des Sensors. Die Anregung des Sensors kann in einem Resonanzfrequenzbereich 412, das dem oberen Frequenzbereich entspricht, zu einer Verschlechterung bis hin zu Unbrauchbarkeit des Nutzsignals führen. Im Extremfall könnte es zur
Schädigung des Sensors kommen. Unter Verwendung eines mechanischen Filters wird daher die Übertragungsfunktion 410 des Trägermaterials verändert und es ergibt sich eine neue Übertragungsfunktion 408, bei der ein im empfindlichen Frequenzbereich 412 des Sensors auftretendes Störsignal gedämpft und eine Funktionsbeeinträchtigung des Sensors verhindert wird.
In einer Übersicht werden daher in Fig. 4 Übertragungsfunktionen (ÜF) im System, zum Beispiel in einem Fahrzeug, gezeigt. Durch Einführung eines mechanischen Filters, verändert dies die Übertragungsfunktion des Trägermaterials von einem Haltebereich in einem Sensorbereich. Der Sensor selbst kann auf einem
Trägermaterial aufgebracht bleiben, um eine Montage, zum Beispiel bei einer automatischen Bestückung, zu erleichtern. Weiterhin kann der Sensor anhand anderer Materialien mit dem Fahrzeug verbunden sein. Durch definierte Übergangselemente zwischen dem Trägermaterial und dem Sensor wird eine mecha- nische Kopplung in definierter Weise hergestellt. Zweckmäßigerweise wird durch
die neue Kopplungsstruktur zwischen Träger und Sensor eine definierte mechanische Übertragungsfunktion 408 mit Filterwirkung realisiert.
Anhand von Fig. 4 kann ein Effekt des mechanischen Filters verdeutlich werden. Der Effekt des mechanischen Filters bzw. dessen Filterwirkung kann durch Aufnahme der mechanischen Übertragungsfunktion 408, 410 nachgewiesen werden, Hierbei wird ein erstes Steuergerät ohne mechanisches Filter auf einem Vibrationstisch angeregt. Eine anregende Vibration wird mit einem Referenzsensor gemessen. Ein zusätzlich angebrachter Referenzsensor an dem Sensorelement misst die am Sensor auftretenden Vibrationen. Nach Durchfahren eines Frequenzbereichs lässt sich eine Dämpfung oder eine Verstärkung ausgehend von einem Steuergerätegehäuse über das Trägermaterial bis zum Sensor bestimmen und als mechanische Übertragungsfunktion 408, 410 darstellen. Danach wird das gleiche Steuergerät mit den oben beschriebenen Maßnahmen verändert. Ein mit einem mechanischen Filter versehenes zweites Steuergerät wird auf derselben
Messanordnung vermessen. Eine Filterfunktion kann aus den beiden vorliegenden mechanischen Übertragungsfunktionen 408, 410 errechnet werden.
Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zur Herstellung eines Trä- germaterials mit einer mechanischen Filtereigenschaft, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei kann das Verfahren 500 zur Herstellung eines in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels verwendet werden. In einem Schritt des Bereitstellens 502 wird eine Trägerplatte bereitgestellt, wobei die Trägerplatte einen Haltebereich zur Halterung der Trägerplatte umfasst. Die Trägerplatte kann in einem Ausführungsbeispiel eine Leiterplatte darstellen. Ferner wird in einem Schritt des Einbringens 504 eine Struktur eines Trennbereiches zwischen dem Haltebereich und einen Sensorbereich der Trägerplatte eingebracht, wobei der Trennbereich eine andere Struktur aufweist, als der Haltebereich und der Sensorbereich, um eine mechanische Filtereigenschaft zu erhalten. Das Einbringen einer Struktur auf den Trennbereich kann ein teilweise lokales
Entfernen von dem Trägermaterial, zum Beispiel in Form einer Kerbe, oder ein komplett lokales Entfernen von dem Trägermaterial, beispielsweise in Form einer Öffnung oder einer Mäander-förmigen Struktur als Federelement, darstellen.