WO2016023657A1 - Sensoranordnung für ein drosselklappenventil - Google Patents

Sensoranordnung für ein drosselklappenventil Download PDF

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WO2016023657A1
WO2016023657A1 PCT/EP2015/062799 EP2015062799W WO2016023657A1 WO 2016023657 A1 WO2016023657 A1 WO 2016023657A1 EP 2015062799 W EP2015062799 W EP 2015062799W WO 2016023657 A1 WO2016023657 A1 WO 2016023657A1
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WO
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sensor
asic
sensor arrangement
encapsulation
stamped grid
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PCT/EP2015/062799
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Inventor
Thomas Klotzbuecher
Norbert Lang
Johannes Maess
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/10151—Sensor
    • H—ELECTRICITY
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/20—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by affixing prefabricated conductor pattern
    • H05K3/202—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by affixing prefabricated conductor pattern using self-supporting metal foil pattern

Definitions

  • the invention relates to an angle sensor for determining an angular position of a rotatably mounted component.
  • the invention relates to a sensor arrangement for determining an angular position of a throttle valve of an internal combustion engine.
  • a throttle valve rotatably mounted by a certain angular range is usually used in a suction pipe of the internal combustion engine. Depending on an angular position of the
  • Throttle valve can be regulated so an air supply into a combustion chamber and thus the output of the internal combustion engine.
  • the angular position of the throttle valve is increasingly controlled electrically and / or electronically via a control unit and / or regulated. In order to regulate the angular position as precisely as possible, this is usually determined by means of a sensor arrangement.
  • Engine compartment can be made of such a sensor assembly high demands in terms of tightness, robustness and a component size. Frequently components of the sensor arrangement are therefore in the form of a application-specific integrated circuit or an application-specific integrated circuit, ie a so-called ASIC realized. Most of the ASIC is soldered to a circuit board, which can be connected to a stamped from a metal band stamped grid to a connector, for example, for contacting with a control unit and / or
  • the stamped grid with board and ASIC is often included in a sealed housing, with a housing cover can be mounted with a seal. Also components of the ASIC can be accommodated in a separate housing and mounted on the stamped grid.
  • a device with a punched grid stamped from a metal strip and an ASIC arranged on the stamped grid is known, for example, from DE 44 30 798 A1.
  • the sensor arrangement according to the invention is not limited to use on a throttle valve, but can be used in an advantageous manner versatile for determining an angular position of a rotatably mounted component.
  • Throttle valve specified which has an ASIC with a magnetic sensor, a sensor shaft for receiving the ASIC and an electrically conductive stamped grid.
  • the stamped grid has a connector tongue for electrical contacting of the stamped grid and a contact structure on which the ASIC is arranged.
  • the magnetic sensor is designed to detect a position, such as an angular position, of a magnetic element and to generate therefrom a signal determining an angular position of the throttle valve.
  • the sensor arrangement according to the invention is characterized in particular by the fact that the magnetic sensor of the ASIC is arranged directly on the lead frame and electrically conductively connected thereto, and that the lead frame has an encapsulation, which completely surrounds the connector tongue in a partial area, wherein the encapsulation so cooperates with one Receiving area of the sensor shaft is formed, that an outer circumference of the encapsulation abuts an inner circumference of the receiving area.
  • components of the ASIC such as the
  • the components can be welded and / or soldered to the stamped grid, and the stamped grid itself can advantageously have conductive paths or a leadframe for contacting the components of the ASIC
  • Sensor arrangement can be kept low as electronic component. Furthermore, for example suppression capacitors can be mounted relatively close to the magnetic sensor or a Die or a chip, which allow a good interference suppression and can be advantageous to a size of the sensor assembly and on production costs.
  • Sensor shaft which can be considered as an opening of the sensor shaft, be sure that the ASIC is recorded with all electronic components in a closed space. This can provide comprehensive protection of the ASIC from potentially aggressive media and contaminants in an engine compartment.
  • the components of the ASIC or the ASIC itself can also be mounted without additional housings for individual components, such as the magnetic sensor and / or chips of the ASIC.
  • the ASIC can also be mounted in a conventional housing on the stamped grid. Also can be omitted by the extrusion coating according to the invention, an additional seal, since the ASIC and the connector tongue for a through
  • Connector counter element may be sealed. Overall, this can have an advantageous effect on manufacturing costs, robustness and size. Also in production terms, the inventive
  • the stamped grid can be stamped from a metal strip, wherein the contact structure for better Handling may be shorted by connecting webs.
  • the stamped grid can for example be over-molded over the entire area except for a portion of the connector tongue, so that a stable and easy-to-handle component is formed and can be dispensed as a holding device for the stamped grid.
  • the stamped grid can be stamped from a metal strip, wherein the contact structure for better Handling may be shorted by connecting webs.
  • the stamped grid can for example be over-molded over the entire area except for a portion of the connector tongue, so that a stable and easy-to-handle component is formed and can be dispensed as a holding device for the stamped grid.
  • the encapsulation is formed with an outer contour complementary to an inner contour of the receiving area.
  • the encapsulation may advantageously be accommodated at least partially positively in the receiving area, and the ASIC may be reliably sealed against an environment of the sensor arrangement.
  • the encapsulation has a sealing area and a closing area, wherein the sealing area is designed smaller than the closing area with respect to an outer circumference.
  • the termination area can thus form a kind of plug base, which can additionally protect the ASIC and from which the connector tongue can protrude outward.
  • At least one circumferential sealing lip which is integrally formed with the encapsulation and which engages in a recess of the receiving region is arranged in the sealing region.
  • the encapsulation forms a carrier unit at least in a partial area, the contact structure of the stamped grid with the ASIC being arranged on one side of the carrier unit.
  • Encapsulation can thus advantageously replace a board for the stamped grid. This can have an advantageous effect on production costs and a size of the sensor arrangement.
  • the encapsulation is made of an electrically insulating material, so that unwanted short circuits in the sensor arrangement can be avoided.
  • the magnetic sensor has at least one Hall sensor.
  • the Hall sensor may for example be designed to be a function of a position or angular position of the
  • Magnetic element caused magnetic field, a magnetic field strength, a magnetic flux, a magnetic flux density and / or a
  • the sensor arrangement may also have a plurality of Hall sensors and / or other suitable magnetic sensors.
  • the magnetic sensor of the ASIC is electrically connected by means of bonding to the contact structure of the stamped grid.
  • the magnetic sensor with
  • the bonding connections are welded to the contact structure and / or soldered.
  • the bond connections can thereby strip conductors, for example made of copper or a suitable conductive
  • Magnetic sensor with corresponding contact paths of the contact structure can electrically connect. It should be understood that some of the possible features and advantages of the invention are described herein with reference to different embodiments. A person skilled in the art will recognize that the features can be suitably combined, adapted or replaced in order to arrive at further embodiments of the invention.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a sensor arrangement according to an embodiment of the invention.
  • FIGS. 2 and 3 show a punched grid with an ASIC and an encapsulation for a sensor arrangement according to embodiments of the invention.
  • Fig. 1 shows a sectional view of a sensor arrangement 10 according to a
  • the sensor arrangement 10 has a housing 12 with a sensor shaft 14, in which an ASIC 16 with a magnetic sensor 18 is accommodated.
  • the magnetic sensor 18 may be about a Hall sensor or other suitable
  • the ASIC 16 may refer to the Hall sensor and its electrical contacts, for example on the silicon level.
  • the magnetic sensor 18 may have 16 other elements in addition to the ASIC.
  • the ASIC 16 is arranged directly on a contact structure 22 of a stamped grid 20 and electrically conductively connected thereto.
  • the stamped grid 20 or the contact structure 22 can form a leadframe for the ASIC 16 or the magnetic sensor 18.
  • the lead frame 20 and the contact structure 22 may also be considered as a component of the ASIC 16.
  • the stamped grid 20 of the sensor arrangement 10 has a plug tongue 24 for making electrical contact with the stamped grid 20.
  • the connector tongue 24 can serve for example for the power and voltage supply of the ASIC 16 as well as for signal transmission, for example from and / or to a control unit.
  • a partial area of the stamped grid 20 can form the plug tongue 24.
  • the connector tongue 24 protrudes internally in the housing 12 plug-like manner into a receiving region 26 of the sensor assembly 10. In the receiving area 26 may be about a connector counter element for contacting the
  • Plug tongue 24 are pushed so that an interior of the housing 12, in particular the sensor well 14, the ASIC 16, the male tongue 24 and the lead frame 20, compared to an environment of the sensor assembly 10 may be sealed and protected.
  • the housing 12 can be designed as a pure plastic part without injection, wherein an outer contour of the plastic part or of the housing 12 in the region of the receiving region 26 can define or form a plug contour.
  • the stamped grid 20 further comprises an encapsulation 28 of an electrically insulating material, which forms a carrier unit 30 in a partial area. On one side 25 or outside of the carrier unit 30 is the
  • Contact structure 22 is arranged with the ASIC 16, so that the ASIC 16 in the
  • One of the side 25 opposite another side 27 of the support unit 30 may rest against an inner wall 29 of the sensor shaft 14 or
  • the encapsulation 28 has a sealing region 32, which the
  • Partial region of a longitudinal extent of the connector tongue 24 completely encloses and has a to an inner contour of the receiving portion 26 complementary configured outer contour, so that an outer periphery of the
  • Sealing region 32 may abut on an inner circumference of the receiving region 26.
  • the encapsulation 28 of the stamped grid 20 can thus simultaneously serve as a stop and closure.
  • the encapsulation 28 also has a latching lance 33 with an undercut.
  • the locking lance 33 is designed to be complementary to a ramp-like latching lug 35 of the housing 12.
  • the locking lance 33 can be pushed over the ramp-like locking lug 35, wherein the locking lance 33 can be pressed in the direction of a center of the sensor shaft 14. Is the locking lance 33 on the
  • the sensor arrangement 10 has a magnetic sensor 18
  • Bearing device 36 or by means of a locking part, at least in a certain angular range, rotatably mounted in a shaft 38 of the housing 12 may be mounted.
  • a longitudinal direction of the shaft 38 can in the
  • Substantially orthogonal to a longitudinal direction of the sensor shaft 14 extend.
  • the bearing device 36 and the magnetic element 34 may be indirectly or directly coupled to a throttle valve of an internal combustion engine, wherein an angular position or position of the magnetic element 34 in dependence on an angular position of the throttle valve can be changed.
  • the magnetic sensor 18 can approximately detect the magnetic field caused by the magnetic element 34 and / or caused by a change in the angular position of the magnetic element 34 change of the magnetic field and generate a the angular position of the throttle valve determining signal which, for example, a control unit via the connector tongue 24 and supplied from this can be processed.
  • FIG. 2 and 3 each show a punched grid 20 with an ASIC 16 and an encapsulation 28 for a sensor arrangement 10 according to embodiments of the invention.
  • Fig. 2 shows a plan view
  • Fig. 3 is a perspective view.
  • the stamped grid 20 with the plug tongues 24 and the contact structure 22, which rests with one side on the side 25 of the carrier unit 30 and / or is partially embedded in the encapsulation 28, can be easily recognized.
  • Components or components of the ASIC 16 are arranged on contact paths 42 or contact lugs of the contact structure 22 on one side of the contact structure 22 lying on the carrier unit 30.
  • two contact tracks 42 may be connected to a capacitor 40 of the ASIC 16.
  • the magnetic sensor 18 is clearly visible, which by means of bonds 44 with the contact structure 22 and with Contact tracks 42 may be electrically connected.
  • electrical contacts or terminals of the magnetic sensor 18 may each be connected to a contact track 42 by a bond connection 44.
  • Bonds 44 may be welded and / or soldered to the terminals of the magnetic sensor 18 and / or to the contact tracks 42.
  • the sealing region 32 of the encapsulation 28 has an integrally formed sealing lip 46 which
  • the encapsulation 28 of FIG. 2 Adjacent to the sealing region 32, the encapsulation 28 of FIG. 2 has, on a side of the encapsulation 28 opposite the carrier unit 30, a termination region 48 which is larger than the sealing region 32 with respect to an outer circumference.
  • the termination region 48 can thus act as a type of plug bottom and additionally seal the sensor shaft 14.
  • end portion 48 may serve as a stop element.
  • the sealing area 32 encloses the
  • Plug tongues 24 along a circumference in a partial area completely or the plug tongues 24 are embedded or integrated with one end in the sealing region 32 and protrude freely with a further end from this.
  • terms such as “comprehensive” are not other

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Es wird eine Sensoranordnung (10) für ein Drosselklappenventil vorgeschlagen, welche einen ASIC (16) mit einem Magnetsensor (18), einen Sensorschacht (14) und ein Stanzgitter (20) aufweist. Das Stanzgitter (20) weist eine Steckerzunge (24) zur elektrischen Kontaktierung des Stanzgitters (20) und eine Kontaktstruktur (22) auf, auf welcher der ASIC (16) angeordnet ist. Der Magnetsensor (18) ist dazu ausgeführt, eine Lage eines Magnetelements (34) zu erfassen und daraus ein eine Winkellage des Drosselklappenventils bestimmendes Signal zu erzeugen. Die Sensoranordnung (10) zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Magnetsensor (18) direkt auf dem Stanzgitter (20) angeordnet und elektrisch leitfähig mit diesem verbunden ist, und dass das Stanzgitter (20) eine Umspritzung (28) aufweist, welche die Steckerzunge (24) vollständig umschließt und derart kooperierend mit einem Aufnahmebereich (26) des Sensorschachts (14) ausgebildet ist, dass ein Außenumfang der Umspritzung (28) an einem Innenumfang des Aufnahmebereichs (26) anliegt. So kann in vorteilhafter Weise auf eine Platine und einen Leadframe für den ASIC (16) sowie auf ein weiteres Dichtelement verzichtet werden.

Description

Beschreibung
Sensoranordnung für ein Drosselklappenventil
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Winkelsensorik zur Bestimmung einer Winkellage eines drehbar gelagerten Bauteils. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Sensoranordnung zur Bestimmung einer Winkellage eines Drosselklappenventils einer Brennkraftmaschine.
Hintergrund der Erfindung In einem Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine, wie etwa einem Pkw, einem
Lkw, einem Bus, einem Motorrad, einem Zug oder einem Schiff, kann eine Abgabeleistung der Brennkraftmaschine über eine zugeführte Luft- und/oder Treibstoffmenge reguliert werden. Dazu wird in der Regel ein um einen gewissen Winkelbereich drehbar gelagertes Drosselklappenventil in einem Saugrohr der Brennkraftmaschine eingesetzt. In Abhängigkeit einer Winkellage des
Drosselklappenventils kann so eine Luftzufuhr in eine Brennkammer und damit die Abgabeleistung der Brennkraftmaschine reguliert werden.
In modernen Kraftfahrzeugen wird die Winkellage des Drosselklappenventils zunehmend elektrisch und/oder elektronisch über eine Steuereinheit gesteuert und/oder geregelt. Um die Winkellage möglichst präzise regeln zu können, wird diese meist mithilfe einer Sensoranordnung bestimmt.
Insbesondere aufgrund von auftretenden Vibrationen, Verunreinigungen und/oder einem meist begrenzt zur Verfügung stehenden Bauraum in einem
Motorraum können an eine derartige Sensoranordnung hohe Anforderungen bezüglich einer Dichtheit, Robustheit und einer Bauteilgröße gestellt sein. Häufig werden Komponenten der Sensoranordnung daher in Form einer anwendungsspezifischen integrieren Schaltung bzw. einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis, d.h. einem sogenannten ASIC, realisiert. Meist wird der ASIC auf eine Platine gelötet, welche mit einem aus einem Metallband ausgestanzten Stanzgitter zu einem Steckverbinder verbunden sein kann, beispielsweise zur Kontaktierung mit einem Steuergerät und/oder zur
Stromversorgung des ASIC. Zum Schutz vor Verunreinigung und aggressiven Medien in dem Motorraum ist das Stanzgitter mit Platine und ASIC häufig in einem dichten Gehäuse aufgenommen, wobei ein Gehäusedeckel mit einer Dichtung montiert sein kann. Auch können Komponenten des ASIC in einem separaten Gehäuse aufgenommen und auf dem Stanzgitter montiert sein.
Eine Vorrichtung mit einem aus einem Metallband gestanzten Stanzgitter und einem auf dem Stanzgitter angeordneten ASIC ist beispielsweise aus der DE 44 30 798 AI bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, eine robuste und kostengünstige Sensoranordnung für ein
Drosselklappenventil bereitzustellen. Die erfindungsgemäße Sensoranordnung ist jedoch nicht auf einen Einsatz an einem Drosselklappenventil beschränkt, sondern kann in vorteilhafter Weise vielseitig zur Bestimmung einer Winkellage eines drehbar gelagerten Bauteils eingesetzt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Sensoranordnung für ein
Drosselklappenventil angegeben, welche einen ASIC mit einem Magnetsensor, einen Sensorschacht zur Aufnahme des ASIC und ein elektrisch leitfähiges Stanzgitter aufweist. Das Stanzgitter weist dabei eine Steckerzunge zur elektrischen Kontaktierung des Stanzgitters und eine Kontaktstruktur auf, auf welcher der ASIC angeordnet ist. Der Magnetsensor ist dazu ausgeführt, eine Lage, etwa eine Winkellage, eines Magnetelements zu erfassen und daraus ein eine Winkellage des Drosselklappenventils bestimmendes Signal zu erzeugen. Die erfindungsgemäße Sensoranordnung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Magnetsensor des ASIC direkt auf dem Stanzgitter angeordnet und elektrisch leitfähig mit diesem verbunden ist, und dass das Stanzgitter eine Umspritzung aufweist, welche die Steckerzunge in einem Teilbereich vollständig umschließt, wobei die Umspritzung derart kooperierend mit einem Aufnahmebereich des Sensorschachts ausgebildet ist, dass ein Außenumfang der Umspritzung an einem Innenumfang des Aufnahmebereichs anliegt.
Mit anderen Worten können Komponenten des ASIC, wie etwa der
Magnetsensor, Kondensatoren und weitere Bauteile, in einem sogenannten
„Bare Die Verfahren" direkt auf der Kontaktstruktur des Stanzgitters verbaut und elektrisch kontaktiert sein. Beispielsweise können die Komponenten auf das Stanzgitter geschweißt und/oder gelötet sein. Das Stanzgitter selbst kann so in vorteilhafter Weise Leitungsbahnen bzw. einen Leadframe zur Kontaktierung der Komponenten des ASIC bereitstellen. So können auch Varianzen in der
Sensoranordnung als Elektronikbauteil gering gehalten werden. Ferner können beispielsweise Entstörkondensatoren verhältnismäßig nahe am Magnetsensor bzw. einem Die bzw. einem Chip montiert werden, was eine gute Entstörung ermöglichen und sich vorteilhaft auf eine Baugröße der Sensoranordnung sowie auf Produktionskosten auswirken kann.
Weiter kann durch die erfindungsgemäße Umspritzung des Stanzgitters sowie die formschlüssige Aufnahme derselben in dem Aufnahmebereich des
Sensorschachts, welche als Öffnung des Sensorschachts erachtet werden kann, sichergestellt sein, dass der ASIC mit allen Elektronikkomponenten in einem geschlossenen Raum aufgenommen ist. Dies kann einen umfassenden Schutz des ASIC vor möglichen aggressiven Medien und Verunreinigungen in einem Motorraum ermöglichen. Die Komponenten des ASIC bzw. der ASIC selbst können ferner ohne zusätzliche Gehäuse für einzelne Komponenten, wie etwa den Magnetsensor und/oder Chips des ASIC, montiert werden. Der ASIC kann jedoch auch in einem herkömmlichen Gehäuse auf dem Stanzgitter montiert sein. Auch kann durch die erfindungsgemäße Umspritzung eine zusätzliche Dichtung entfallen, da der ASIC und die Steckerzunge zum einen durch
Umspritzung in Verbindung mit dem Aufnahmebereich und zum anderen durch ein auf die Steckerzunge in den Aufnahmebereich gestecktes
Steckverbindergegenelement abgedichtet sein kann. Insgesamt kann sich dies vorteilhaft auf Herstellungskosten, eine Robustheit und eine Baugröße auswirken. Auch in fertigungstechnischer Hinsicht kann die erfindungsgemäße
Ausgestaltung des Stanzgitters mit ASIC und Umspritzung vorteilhaft sein. So kann beispielsweise in einem ersten Fertigungsschritt das Stanzgitter aus einem Metallband gestanzt werden, wobei die Kontaktstruktur zur besseren Handhabung durch Verbindungsstege kurzgeschlossen sein kann. In einem zweiten Schritt kann das Stanzgitter beispielsweise bis auf einen Teilbereich der Steckerzunge einseitig vollflächig umspritzt werden, so dass ein stabiles und leicht handhabbares Bauteil entsteht und etwa auf eine Haltevorrichtung für das Stanzgitter verzichtet werden kann. In einem weiteren Schritt kann die
Kontaktstruktur freigestanzt werden, welche anschließend mit den Komponenten des ASIC bestückt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Umspritzung mit einer Außenkontur komplementär zu einer Innenkontur des Aufnahmebereichs ausgebildet. Dadurch kann die Umspritzung in vorteilhafter Weise zumindest teilweise formschlüssig in dem Aufnahmebereich aufgenommen sein und der ASIC kann gegenüber einer Umgebung der Sensoranordnung zuverlässig abgedichtet sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Umspritzung einen Dichtbereich und einen Abschlussbereich auf, wobei der Dichtbereich bezüglich eines Außenumfangs kleiner als der Abschlussbereich ausgestaltet ist. Der Abschlussbereich kann so eine Art Steckerboden bilden, welcher den ASIC zusätzlich schützen kann und aus welchem die Steckerzunge nach außen ragen kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in dem Dichtbereich wenigstens eine umlaufende und integral mit der Umspritzung ausgebildete Dichtlippe angeordnet, welche in eine Ausnehmung des Aufnahmebereichs eingreift.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bildet die Umspritzung zumindest in einem Teilbereich eine Trägereinheit, wobei auf einer Seite der Trägereinheit die Kontaktstruktur des Stanzgitters mit dem ASIC angeordnet ist. Die
Umspritzung kann so in vorteilhafter Weise eine Platine für das Stanzgitter ersetzen. Dies kann sich vorteilhaft auf Herstellungskosten sowie eine Baugröße der Sensoranordnung auswirken.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Umspritzung aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt, so dass ungewollte Kurzschlüsse in Sensoranordnung vermieden werden können. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Magnetsensor wenigstens einen Hall-Sensor auf. Der Hall-Sensor kann beispielsweise dazu ausgeführt sein, ein in Abhängigkeit einer Lage bzw. Winkellage des
Magnetelements hervorgerufenes Magnetfeld, eine magnetische Feldstärke, einen magnetischen Fluss, eine magnetische Flussdichte und/oder eine
Änderung in einer der magnetischen Größen zu erfassen und daraus das die Winkellage des Drosselklappenventils bestimmende Signal zu generieren. Auch kann die Sensoranordnung mehrere Hall-Sensoren und/oder andere geeignete Magnetsensoren aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Magnetsensor des ASIC mittels Bondverbindungen mit der Kontaktstruktur des Stanzgitters elektrisch verbunden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Magnetsensor mit
Kontaktbahnen der Kontaktstruktur elektrisch verbunden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Bondverbindungen mit der Kontaktstruktur verschweißt und/oder verlötet. Die Bondverbindungen können dabei Leiterbahnen, beispielsweise aus Kupfer oder einer geeigneten leitfähigen
Legierung aufweisen, welche elektrische Kontakte bzw. Terminals des
Magnetsensors mit entsprechenden Kontaktbahnen der Kontaktstruktur elektrisch verbinden können. Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind. Fig. 1 zeigt ein Schnittbild einer Sensoranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 und 3 zeigen ein Stanzgitter mit einem ASIC und einer Umspritzung für eine Sensoranordnung gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende
Merkmale.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt ein Schnittbild einer Sensoranordnung 10 gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung.
Die Sensoranordnung 10 weist ein Gehäuse 12 mit einem Sensorschacht 14 auf, in welchem ein ASIC 16 mit einem Magnetsensor 18 aufgenommen ist. Der Magnetsensor 18 kann etwa ein Hall-Sensor oder eine andere geeignete
Sensorvorrichtung zur Erfassung eines Magnetfeldes und/oder einer
Magnetfeldänderung aufweisen. Der ASIC 16 kann etwa den Hall-Sensor und dessen elektrische Kontakte, beispielsweise auf Siliziumebene, bezeichnen. Der Magnetsensor 18 kann neben dem ASIC 16 weitere Elemente aufweisen.
Der ASIC 16 ist dabei direkt auf einer Kontaktstruktur 22 eines Stanzgitters 20 angeordnet und elektrisch leitfähig mit dieser verbunden. In diesem Kontext kann das Stanzgitter 20 bzw. die Kontaktstruktur 22 einen Leadframe für den ASIC 16 bzw. den Magnetsensor 18 bilden. Somit kann das Stanzgitter 20 bzw. die Kontaktstruktur 22 auch als Komponente des ASIC 16 erachtet werden.
Weiter weist das Stanzgitter 20 der Sensoranordnung 10 eine Steckerzunge 24 zur elektrischen Kontaktierung des Stanzgitters 20 auf. Die Steckerzunge 24 kann etwa zur Strom- und Spannungsversorgung des ASIC 16 sowie zur Signalübertragung dienen, beispielsweise von und/oder zu einem Steuergerät. Mit anderen Worten kann ein Teilbereich des Stanzgitters 20 die Steckerzunge 24 bilden. Die Steckerzunge 24 ragt innenliegend im Gehäuse 12 steckverbinderartig in einen Aufnahmebereich 26 der Sensoranordnung 10. In den Aufnahmebereich 26 kann etwa ein Steckverbindergegenelement zur Kontaktierung der
Steckerzunge 24 geschoben werden, so dass ein Inneres des Gehäuses 12, insbesondere der Sensorschacht 14, der ASIC 16, die Steckerzunge 24 sowie das Stanzgitter 20, gegenüber einer Umgebung der Sensoranordnung 10 abgedichtet und geschützt sein können. Das Gehäuse 12 kann dabei als reines Kunststoffteil ohne Einspritzung ausgestaltet sein, wobei eine Außenkontur des Kunststoffteils bzw. des Gehäuses 12 im Bereich des Aufnahmebereichs 26 eine Steckerkontur definieren bzw. bilden kann.
Das Stanzgitter 20 weist ferner eine Umspritzung 28 aus einem elektrisch isolierenden Material auf, welche in einem Teilbereich eine Trägereinheit 30 bildet. Auf einer Seite 25 bzw. Außenseite der Trägereinheit 30 ist die
Kontaktstruktur 22 mit dem ASIC 16 angeordnet, so dass der ASIC 16 im
Wesentlichen mittig in dem Sensorschacht 14 aufgenommen bzw. angeordnet ist. Eine der Seite 25 gegenüberliegende weitere Seite 27 der Trägereinheit 30 kann an einer Innenwandung 29 des Sensorschachts 14 anliegen bzw.
zumindest zu dieser gerichtet sein.
Weiter weist die Umspritzung 28 einen Dichtbereich 32 auf, welcher die
Steckerzunge 24 entlang eines Umfangs der Steckerzunge 24 in einem
Teilbereich einer Längserstreckung der Steckerzunge 24 vollständig umschließt und eine zu einer Innenkontur des Aufnahmebereichs 26 komplementär ausgestaltete Außenkontur aufweist, so dass ein Außenumfang des
Dichtbereichs 32 an einem Innenumfang des Aufnahmebereichs 26 anliegen kann. Die Umspritzung 28 des Stanzgitters 20 kann somit gleichzeitig als Anschlag und Verschluss dienen. Die Umspritzung 28 weist ferner eine Rastlanze 33 mit einem Hinterschnitt auf.
Die Rastlanze 33 ist dabei komplementär zu einer rampenartigen Rastnase 35 des Gehäuses 12 ausgestaltet. Beim Einschieben der Umspritzung 28 in das Gehäuse 12 kann die Rastlanze 33 über die rampenartige Rastnase 35 geschoben werden, wobei die Rastlanze 33 in Richtung eines Zentrums des Sensorschachts 14 gedrückt werden kann. Ist die Rastlanze 33 über die
Rastnase 35 geschoben, so kann der Hinterschnitt der Rastlanze 33 an einem komplementär ausgestalteten Hinterschnitt der Rastnase 35 anliegen, so dass die Umspritzung 28 entgegen einer Einschubrichtung in dem Sensorschacht 14 fixiert sein kann.
Weiter weist die Sensoranordnung 10 ein dem Magnetsensor 18
gegenüberliegendes Magnetelement 34 auf, welches mittels einer
Lagervorrichtung 36 bzw. mittels eines Rastteils, zumindest in einem gewissen Winkelbereich, drehbar in einem Schacht 38 des Gehäuses 12 gelagert sein kann. Eine Längserstreckungsrichtung des Schachtes 38 kann dabei im
Wesentlich orthogonal zu einer Längserstreckungsrichtung des Sensorschachtes 14 verlaufen.
Die Lagervorrichtung 36 sowie das Magnetelement 34 können mittelbar oder unmittelbar an ein Drosselklappenventil einer Brennkraftmaschine gekoppelt sein, wobei eine Winkellage bzw. Lage des Magnetelements 34 in Abhängigkeit einer Winkellage des Drosselklappenventils verändert werden kann. Der Magnetsensor 18 kann etwa das durch das Magnetelement 34 hervorgerufene Magnetfeld und/oder durch eine Änderung der Winkellage des Magnetelements 34 hervorgerufene Änderung des Magnetfeldes erfassen und daraus ein die Winkellage des Drosselklappenventils bestimmendes Signal erzeugen, welches beispielsweise einem Steuergerät über die Steckerzunge 24 zugeführt und von diesem verarbeitet werden kann.
Fig. 2 und 3 zeigen jeweils ein Stanzgitter 20 mit einem ASIC 16 und einer Umspritzung 28 für eine Sensoranordnung 10 gemäß Ausführungsformen der Erfindung. Fig. 2 zeigt dabei eine Draufsicht und Fig. 3 eine perspektivische Ansicht.
In den Figuren 2 und 3 ist das Stanzgitter 20 mit den Steckerzungen 24 und der Kontaktstruktur 22, welche mit einer Seite auf der Seite 25 der Trägereinheit 30 aufliegt und/oder teilweise in die Umspritzung 28 eingebettet ist, gut erkennbar. Auf einer der auf der Trägereinheit 30 aufliegenden Seite gegenüberliegenden Seite der Kontaktstruktur 22 sind Komponenten bzw. Bauteile des ASIC 16 auf Kontaktbahnen 42 bzw. Kontaktfahnen der Kontaktstruktur 22 angeordnet.
Beispielsweise können jeweils zwei Kontaktbahnen 42 mit einem Kondensator 40 des ASIC 16 verbunden sein.
Auch ist in den Figuren 2 und 3 der Magnetsensor 18 deutlich erkennbar, welcher mittels Bondverbindungen 44 mit der Kontaktstruktur 22 bzw. mit Kontaktbahnen 42 elektrisch verbunden sein kann. Beispielsweise können elektrische Kontakte bzw. Terminals des Magnetsensors 18 mit jeweils einer Kontaktbahn 42 durch eine Bondverbindung 44 verbunden sein. Die
Bondverbindungen 44 können mit den Terminals des Magnetsensors 18 und/oder mit den Kontaktbahnen 42 verschweißt und/oder verlötet sein.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform weist der Dichtbereich 32 der Umspritzung 28 eine integral ausgestaltete Dichtlippe 46 auf, welche
formschlüssig in eine Ausnehmung des Aufnahmebereichs 26 des Gehäuses 12 eingreifen kann, so dass der ASIC 16 dicht in dem Gehäuse 12 aufgenommen sein kann. Angrenzend an den Dichtbereich 32, weist die Umspritzung 28 der Fig. 2 auf einer der Trägereinheit 30 gegenüberliegenden Seite der Umspritzung 28 einen Abschlussbereich 48 auf, welcher bezüglich eines Außenumfangs größer als der Dichtbereich 32 ausgebildet ist. Der Abschlussbereich 48 kann so als Art Steckerboden fungieren und den Sensorschacht 14 zusätzlich abdichten.
Auch kann der Abschlussbereich 48 als Anschlagelement dienen.
Insgesamt ist der Dichtbereich 32 der Umspritzung 28, und im Falle der
Ausführungsform in Fig. 2 auch der Abschlussbereich 48, integral mit der Umspritzung 28 ausgestaltet. Der Dichtbereich 32 umschließt dabei die
Steckerzungen 24 entlang eines Umfangs in einem Teilbereich vollständig bzw. sind die Steckerzungen 24 mit einem Ende in den Dichtbereich 32 eingebettet bzw. integriert und ragen mit einem weiteren Ende frei von diesem ab. Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie„umfassend" keine anderen
Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den
Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Ansprüche
Sensoranordnung (10) für ein Drosselklappenventil, aufweisend:
einen ASIC (16) mit einem Magnetsensor (18);
einen Sensorschacht (14) zur Aufnahme des ASIC (16);
ein elektrisch leitfähiges Stanzgitter (20),
wobei das Stanzgitter (20) eine Steckerzunge (24) zur elektrischen
Kontaktierung des Stanzgitters (20) und eine Kontaktstruktur (22) aufweist, auf welcher der ASIC (16) angeordnet ist,
wobei der Magnetsensor (18) dazu ausgeführt ist, eine Lage eines
Magnetelements (34) zu erfassen und daraus ein eine Winkellage des Drosselklappenventils bestimmendes Signal zu erzeugen,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Magnetsensor (18) des ASIC (16) direkt auf dem Stanzgitter (20) angeordnet und elektrisch leitfähig mit diesem verbunden ist,
und dass das Stanzgitter (20) eine Umspritzung (28) aufweist, welche die
Steckerzunge (24) in einem Teilbereich vollständig umschließt,
wobei die Umspritzung (28) derart kooperierend mit einem Aufnahmebereich
(26) des Sensorschachts (14) ausgebildet ist, dass ein Außenumfang der
Umspritzung (28) an einem Innenumfang des Aufnahmebereichs (26) anliegt.
Sensoranordnung (10) gemäß Anspruch 1,
wobei die Umspritzung (28) mit einer Außenkontur komplementär zu einer Innenkontur des Aufnahmebereichs (26) ausgebildet ist.
Sensoranordnung (10) gemäß Anspruch 1 oder 2,
wobei die Umspritzung (28) einen Dichtbereich (32) und einen
Abschlussbereich (48) aufweist,
wobei der Dichtbereich (32) bezüglich eines Außenumfangs kleiner als der Abschlussbereich (48) ausgestaltet ist.
Sensoranordnung (10) gemäß Anspruch 3,
wobei in dem Dichtbereich (32) wenigstens eine umlaufende und integral ausgebildete Dichtlippe (46) angeordnet ist, welche in eine Ausnehmung des Aufnahmebereichs (26) eingreift.
5. Sensoranordnung (10) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Umspritzung (28) zumindest in einem Teilbereich eine
Trägereinheit (30) bildet,
wobei auf einer Seite (25) der Trägereinheit (30) die Kontaktstruktur (22) des Stanzgitters (20) angeordnet ist.
6. Sensoranordnung (10) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei die Umspritzung (28) aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist.
7. Sensoranordnung (10) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei der Magnetsensor (18) wenigstens einen Hall-Sensor aufweist.
8. Sensoranordnung (10) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei der Magnetsensor (18) des ASIC (16) mittels Bondverbindungen (44) mit der Kontaktstruktur (22) des Stanzgitters (20) elektrisch verbunden ist.
9. Sensoranordnung (10) gemäß Anspruch 8,
wobei der Magnetsensor (18) mit Kontaktbahnen (42) der Kontaktstruktur (22) elektrisch verbunden ist.
10. Sensoranordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9,
wobei die Bondverbindungen (44) mit der Kontaktstruktur (22) verschweißt und/oder verlötet sind.
PCT/EP2015/062799 2014-08-13 2015-06-09 Sensoranordnung für ein drosselklappenventil WO2016023657A1 (de)

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