WO2016075104A1 - Sensor housing - Google Patents

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WO2016075104A1
WO2016075104A1 PCT/EP2015/076139 EP2015076139W WO2016075104A1 WO 2016075104 A1 WO2016075104 A1 WO 2016075104A1 EP 2015076139 W EP2015076139 W EP 2015076139W WO 2016075104 A1 WO2016075104 A1 WO 2016075104A1
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sensor housing
sensor
inlay
circuit board
cavity
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PCT/EP2015/076139
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German (de)
French (fr)
Inventor
Daniel Pantel
Fabian Henrici
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a sensor housing for receiving a sensor for monitoring the operating state of battery cells, from
  • Battery modules or entire battery packs which are increasingly used as traction batteries in hybrid vehicles or electric vehicles.
  • US 2005/0001214 AI refers to a micro- or
  • Nanoelectronic component with a power source and means for protecting this power source within an outwardly sealed cavity, an unprotected power source is arranged in the form of a microbattery or microcapacitance. Any penetration of ambient atmosphere into the sealed cavity leads to destruction of the power source by oxidation, rendering it unusable.
  • the cavity may have a vacuum or be filled with an inert gas.
  • a pressure sensor may be arranged which detects a pressure change within the cavity and optionally makes the component contained therein inactive should the pressure change exceed a predetermined threshold.
  • the cavity, or the cavity is by means of a cover
  • KR 2011 0038202 A relates to a battery sensor unit and a
  • a shunt resistor is bonded to a connection terminal.
  • a printed circuit board assembly directly contacts an oxidation-preventing unit that detects the condition of a battery.
  • a connection terminal connects a bonded part to the other end of the shunt resistor, and connects the other end of the connection terminal to a ground line, and fixes and isolates the central part of the connection terminal to and from a terminal.
  • a protective housing surrounds the entire bonded parts of the circuit board assembly, a shunt resistor and a
  • the monitoring of the operating state of battery cells is necessary for the safety of these batteries and for effective battery management.
  • the operating state of such battery cells is monitored by externally mounted sensors. It monitors variables such as the voltage or temperature of such battery cells. For a more accurate measurement of these parameters or for measuring other parameters, for example, to measure the pressure, which are becoming increasingly important in the context of today's development, it is advantageous to arrange the sensors within individual battery cells. This is
  • Packaging materials such as molding compound, PCB, adhesives and gels
  • packaging materials can be attacked by chemical reactions with the electrolyte and consequently be decomposed. This endangers both the sensors themselves, as well as by the introduction / penetration of foreign materials into the electrolyte, the stability of the respective battery cell.
  • Newer concepts such as the protection of sensors with a battery-compatible film can partially solve these problems, but lead to much larger sizes of sensors or protect the in Framework of the assembly and connection technology used materials inadequate before a chemical reaction with the electrolyte
  • Media-resistant sensor housings are also used in other areas, such as sensors used in the exhaust gas system of automobiles, or sensors that come in contact with transmission oil, salt water, and the like of aggressive materials. fluoropolymers
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • FEP fluorinated ethylene-propylene
  • PTFE printed circuit boards can be processed in a similar way to other printed circuit board materials and are only slightly more expensive than standard materials. Also films with a thickness of only a few ⁇ are made of PTFE. As a thermoplastic, PTFE is also available as a material fit.
  • the sensors arranged within the battery cells within the scope of today's development trends are to be electrically contacted for evaluating the measurement data and the connections from
  • Lead out battery cell It is advantageous to carry out such contacting of the sensors via the current collectors of the battery cells in order to eliminate the additional expense, i. additional electrical feedthroughs out of the battery cell to keep as low as possible in such battery cells.
  • the anode and cathode current collectors are usually made of copper or aluminum. Sensors in a battery cell, which are electrically contacted via the current collector of the battery cell (anode or cathode) to the outside, contact surfaces made of copper or aluminum so that no local elements can arise at the contact between sensor and current collector.
  • Another way to prevent an otherwise possible redox reaction is to completely protect the transition of two different metals and thus one of the two metals by an encapsulation against the electrolyte.
  • copper or aluminum inlays which are generally designed as solid metal bodies, can now be used as heat sinks.
  • a sensor housing is proposed for at least one sensor and / or at least one electronic component, wherein the at least one sensor and / or the at least one electronic component
  • Component is accommodated in a cavity. It is provided that the cavity is formed in the sensor housing, and the sensor housing is made of a media-resistant fluoropolymeric material, in which from outside the sensor housing contactable contacting surfaces are embedded.
  • the sensor housing is a printed circuit board housing which is made up of at least two printed circuit board layers, wherein the material from which the printed circuit board layers are made has neutral properties with respect to an electrolyte in a battery cell.
  • One of the printed circuit board layers of the sensor housing comprises an electrical rewiring and at least one of the printed circuit board layers may have through holes.
  • the at least two circuit board layers are interconnected vertically in the circuit board manufacturing process.
  • the electrical contacts of the sensor can be guided by the conductor tracks, which represents the rewiring, on the outside of the sensor housing.
  • the sensor housing is made of fluoropolymer material which is extremely media resistant.
  • the inventively proposed sensor housing inside a battery cell of a battery module or a battery pack, which serves as a traction battery for a hybrid vehicle or an electric vehicle can be used.
  • the fluoropolymeric materials are preferably polytetrafluoroethylene (PTFE), fluorinated ethylene-propylene (FEP) or polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) which have high chemical resistance.
  • the inventively proposed sensor housing comprises a flexible cover layer, with which the cavity is sealed.
  • the flexible cover layer is also a layer of media-resistant fluoropolymeric material having a thickness of ⁇ 150 ⁇ m, a film or a thin one
  • PCB core which also has a thickness ⁇ 150 ⁇ .
  • the printed circuit boards or the PCB layers can one
  • PCB core include.
  • a printed circuit board core is a laminate of copper foil / prebake / copper foil.
  • the two copper foils can already be structured as desired. This means that the copper is already removed in some places.
  • PCB core is covered by the two copper foils, it is, for example, a resin impregnated glass fabric, or a
  • proposed sensor housing is the cavity in which there is at least one sensor, filled with a fluid.
  • the fluid can be
  • the pressure transmission can be optimized and the dynamics increased, so that the performance of the sensor with regard to signal quality and signal quality is considerably improved.
  • proposed sensor housing includes this at least one Cu conductor track and / or on a mounting surface for the at least one sensor provided on the mounting surface Cu layer.
  • this Cu layer By means of this Cu layer, the adhesion of the sensor to the bottom of the cavity can be simplified.
  • At least one further electronic component may be contained in the cavity of the sensor housing,
  • an ASIC which is electrically contacted with the at least one Cu conductor track of the sensor housing.
  • a sealing of these vias can be carried out, for example, by a further sealing layer which extends on the underside of the sensor housing, so that the cavity in which the at least a sensor and / or the at least one electronic component is located, remains sealed against the environment, such as the aggressive environment within a battery cell sealed.
  • the conductor tracks, which run in a first printed circuit board layer of the printed circuit board are made of copper.
  • the sensor housing proposed according to the invention, it is possible to manufacture at least one of the contacts on the outside of the sensor housing made of aluminum, or additionally to coat it with aluminum and any intermediate layers so that a material-like connection with the current collectors on a lithium-ion battery cell can be realized , wherein the current collector of a lithium-ion battery cell are usually made of copper or aluminum.
  • Contact surfaces designed as embedded in a media-resistant fluoropolymeric material inlays for example, as a Cu inlay and as Al inlay.
  • the Al inlay is coated on at least one surface with Cu and uncoated on a surface, with a transition between the coated and uncoated surfaces being enclosed by the fluoropolymeric material.
  • an aluminum inlay which is provided with a copper layer
  • Aluminiumwalzplatt mich The aluminum surface in this case represents the contact pad of the sensor housing to the outside.
  • the inlays exposed on an outside of the sensor housing may be located on the top or the bottom, on an intermediate level thereof or on one side of the sensor housing. If the contact pads on two opposite sides, for example in a vertical arrangement one above the other, can be realized by a clamping (HalteWallettechnik) a simple electrical contact.
  • this further comprises
  • Balancing pads located on a smooth side, for example on the underside of the sensor housing. These are typically led out of a copper layer and at the bottom of the second
  • Printed circuit board layer arranged.
  • Circuit board layers are dispensed with, and the at least one sensor electrically connected, for example via wire bonds, directly to the Cu inlay or the Al inlay, if a coating of Cu or Al inlays from one side with a wire bondable coating.
  • Coating can be used, for example, coatings comprising Ni, Pd and / or Au, which are suitable for the electrical connection of the sensor or the at least one further electronic device installed in the cavity
  • Component are beneficial.
  • this also relates to a method for producing a sensor housing, wherein the fluid-tight connection for sealing the cavity is effected by a cover layer, which is connected to the sensor housing by a cohesive joining method, For example, the welding or by a thermal joining (sealing) or by gluing is made.
  • the solution proposed according to the invention also provides for the coatings, in particular the Al or Cu coating, which are applied to the Cu inlays or Al inlays to be electrodeposited thereon or applied by roll-plating.
  • the inventively proposed sensor housing is suitable in
  • the inventively proposed sensor housing allows the installation of at least one sensor and optionally another electronic component within a battery cell, so that other parameters except voltage and temperature, for example, the pressure prevailing in a battery cell, can be measured. Due to the chosen media-resistant fluoropolymer material, the sensor housing can not be attacked or decomposed by chemical reactions with the electrolyte. In addition, it is possible to use the inventively proposed sensor housing in other areas, such as for sensors that are in
  • the pressure transmission is ensured in the sensor housing with simultaneous shielding of the sensor and its electrical contacts against environmental influences. If the cavity in which at least one sensor is received, filled with a fluid, such as a gel or an oil, the pressure transmission is improved, also sets a better momentum.
  • a fluid such as a gel or an oil
  • the electrical contacting surfaces of the at least one sensor can by printed conductors and / or vias of the circuit board, in particular the first
  • Circuit board position of at least one sensor and the interior of the cavity on the Cu or the Al inlay are performed. So that the Al-inlay is compatible with both the PCB process (not aluminum in copper electroplating) and the chemical conditions in a battery cell (no metallic copper-aluminum transition in the battery cell).
  • Receive sensor housing which can be manufactured with proven and manufacturing technology reliable PCB processes, which in one embodiment, massive copper and aluminum contact surfaces, just those Cu or Al inlays, to the sensor housing electrically without the formation of a corrosion element with the current collector of a battery cell connect. This is preferably done via a cohesive connection.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the invention
  • Figure 2 shows the sensor housing according to Figure 1 with a cavity which is filled with a fluid
  • Figure 3 shows a schematic way the components of
  • FIG. 4 shows a top view of the first printed circuit board layer defining the cavity.
  • Figure 5 shows a plan view of the second circuit board layer, i. the
  • Figure 6 shows a first possible position of electrical
  • Figure 7 shows guided to the top of the sensor housing
  • Figure 8 shows lying on the underside of the sensor housing electrical
  • Figure 9 shows on the side surfaces of the sensor housing opening
  • FIG. 10 shows vias with which a Cu conductor in the sensor housing
  • FIG. 11 shows the plan view of the upper side of the first printed circuit board layer
  • FIG. 12 shows a region provided with a Cu layer on the upper side of the first printed circuit board layer
  • FIG. 13 shows the sensor housing with an AI conductor track and a Cu track
  • FIG. 14 shows a sensor housing with an Al-coated Cu conductor track and a Cu track for electrical contacting
  • FIG. 15 shows a sensor housing with a Cu inlay and an Al inlay
  • FIG. 16 shows laterally contactable Cu and Al inlays
  • FIG. 17 shows contactable Cu or at the top of the sensor housing.
  • FIG. 18 shows contactable Cu or Al inlays on the underside
  • FIG. 19 shows an intermediate plane of the sensor housing
  • Figure 20 shows one another in a vertically oriented mounting position
  • Figure 21 shows provided on the underside of the sensor housing
  • Figure 22 shows designed as Cu or Al inlays electrical
  • FIG. 1 shows a sensor housing 10 which has a cavity 16.
  • a sensor 12 for example, a pressure sensor.
  • the Cu conductor 18 extends through a second printed circuit board layer 24.
  • the exact profile of the Cu conductor 18 in the plane of the printed circuit board layer 24 can not be taken from the side view of FIG.
  • the cavity 16 in which the at least one sensor 12 is located, is by a flexible
  • Cover layer 20 closed.
  • the cavity 16 is closed in a fluid-tight manner by the flexible covering layer 20, and on the other hand delimited by a first printed circuit board layer 22 which extends between the flexible covering layer 20 and the second
  • PCB layer 24 is located.
  • the first printed circuit board layer 22 and the second printed circuit board layer 24 form a printed circuit board.
  • the flexible cover layer 20 is a flexible, thin material with a thickness of ⁇ 150 ⁇ m, which has neutral properties relative to an electrolyte within a battery cell. Due to the flexible cover layer 20, the cavity 16 is sealed fluid-tight and chemically resistant.
  • Bonding is preferably carried out by gluing, welding or thermal deposition or other suitable cohesive bonding methods.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the invention
  • the sensor housing 10 shown in FIG. 2 corresponds to the sensor housing 10 already described in connection with FIG. 1
  • the cavity 16 is filled with a fluid 26.
  • the fluid 26 to improve the pressure transfer into the cavity 16, i. into the interior of the sensor housing 10 and the at least one sensor 12, it may be a gel or an oil.
  • the fluid 26, with which the cavity 16 of the fluid may be a gel or an oil.
  • Sensor housing 10 is filled, not only improves the pressure transmission to the at least one sensor 12, but also increases the dynamics of the at least one sensor 12.
  • the design and dimensions for a battery cell internal installation of the sensor housing 10 are not significantly different from a standard sensor housing.
  • Figure 3 shows an exploded view of the components of the sensor housing.
  • FIG. 3 shows that the sensor housing 10 is essentially formed by the flexible cover layer 20, the first circuit board layer 22 and the second circuit board layer 24.
  • the second printed circuit board layer 24 has the upper side 52, next to it a lower side 54. At least one Cu printed conductor 18 is embedded in the upper side 52 of the second printed circuit board layer. Together with the first printed circuit board layer 22, the second printed circuit board layer 24 forms the printed circuit board.
  • FIG. 4 shows in plan view the cavity 16 which is delimited by the circulating first printed circuit board layer 22.
  • the first printed circuit board layer 22 forms a border of the cavity 16.
  • Figure 5 shows in plan view the top of the circuit board layer of
  • Dashed is a mounting surface 28 for the at least one sensor 12th indicated.
  • PCB layer i. mounted the actual circuit board, preferably glued.
  • FIG. 6 shows the sensor housing proposed according to the invention with electrical in an intermediate plane of the sensor housing
  • the sensor housing 10 comprises the cavity 16, which through the flexible cover layer 20, the first circuit board layer 22 and the top 52 of the second
  • Printed circuit board layer 24 is formed. In the interior of the cavity 16, in addition to the at least one sensor 12, there is another electronic component 13, which may, for example, be an ASIC. As can be seen from the illustration according to FIG. 6, at least one Cu conductor track 18 lies in the upper side 52 of the second printed circuit board layer 24
  • Contact surfaces 30 in the form of contact pads are arranged laterally lying in an intermediate plane 69 of the sensor housing 10.
  • the two contact surfaces 30 designed as contact pads are located in a first position 32 in the intermediate plane 69, laterally pulled out of the sensor housing 10.
  • FIG. 7 shows a further possible embodiment for the orientation
  • the cavity 16 is bounded by the flexible cover layer 20, the first printed circuit board layer 22 and the second printed circuit board layer 24.
  • the at least one sensor 12 which may be formed, for example, as a pressure sensor, another electronic component 13 in the form of an ASIC.
  • the at least one sensor 12 is connected to the at least one electronic component 13 via a respective wire bond 14 and the at least one electronic component 13 is in turn connected to the at least one Cu printed conductor 18.
  • This has executed as contact pads Contacting surfaces 30, which are in the embodiment of Figure 7 in a second position 34 on the top of the sensor housing 10 lying electrically contacted.
  • Via vias 40 the contacting surfaces 30 designed as contact pads are connected to the at least one Cu conductor track 18.
  • a sealing of the vias 40 is achieved here by the first printed circuit board layer 22 arranged above it.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the invention
  • the sensor housing 10 comprises the cavity 16, which through the cover layer flexible 20, the first circuit board layer 22 and the top 52 of the second
  • PCB layer 24 is limited. At the top 52 of the second
  • PCB layer 24 is the at least one Cu conductor 18, via which via wire bonds 14 of the at least one sensor 12 and the at least one electronic component 13 are electrically contacted.
  • the contacting surfaces 30 designed as contact pads extend in a third position 36 in the direction of the lower side 54, the second printed circuit board layer 24 representing the printed circuit board and are again connected via vias 40 to the at least one Cu conductor track 18.
  • FIG. 9 shows a further embodiment of the invention
  • the illustration according to FIG. 9 is a sensor housing 10, in which-analogous to the previous exemplary embodiments according to FIGS. 6, 7 and 8-at least one sensor 12 and an electronic component 13, for example an ASIC, are arranged in the cavity 16 , Via wire bonds 14, the at least one sensor 12, or the at least one electronic component 13, is electrically contacted with the at least one Cu conductor track 18.
  • a Cu conductor 18 according to the embodiment variant of the sensor housing 10 according to FIG. 9 extends in the horizontal direction through the second printed circuit board layer 24 to a side surface of the sensor housing 10, another Cu conductor 18 extends to the other side surface of the sensor housing 10 and can be electrically contacted there in a fourth position 38.
  • a sensor housing 10 according to the invention in which vias 40 extend from the at least one Cu conductor track 18, which is embedded in the second printed circuit board layer 24.
  • the second printed circuit board layer 24 of the sensor housing 10 extend from the at least one Cu trace 18 substantially in the vertical direction vias 40, which are sealed by a seal 42.
  • the vias 40 are closed by the additional seal 42 so that the cavity 16, bounded by the flexible cover layer 20, the first circuit board layer 22 and the second circuit board layer 24 representing the circuit board, are still sealed is.
  • FIGS. 11 and 12 each show top views of the top side of the first printed circuit board layer of the sensor housing.
  • FIG. 11 shows that the second printed circuit board layer 24 has a PTFE upper side 44.
  • the copper printed conductors 18 extend substantially parallel to one another.
  • the mounting surface 28 shown in dashed lines shows the installation location on which the at least one sensor 12, for example a pressure sensor, is preferably glued.
  • FIG. 12 shows that, in this embodiment variant of the sensor housing 10 proposed according to the invention, the mounting surface 28 on the upper side 52 of the second printed circuit board layer 24 is provided with an additional Cu layer 46.
  • the Cu layer 46 may be patterned as a pedel to facilitate bonding of the at least one sensor 12 to the circuit board core, since the media-resistant fluoropolymeric materials have very little
  • FIGS. 13 and 14 show alternative embodiments of the sensor housing proposed according to the invention with interconnects of different types
  • the sensor housing 10 which contains the cavity 16.
  • the cavity 16 is at least one sensor 12 and at least one electronic component 13, which are connected, for example via wire bonds 14 with the at least one Cu conductor track 18.
  • the cavity 16 is bounded by the flexible cover layer 20, the first printed circuit board layer 22 and the second printed circuit board layer 24.
  • the Cu conductor track 18 extends in an intermediate plane 69 lying outward, while an Al conductor 48, which is also in the
  • Intermediate plane 69 is located on the other side of the sensor housing 10 extends to the outside.
  • at least one of the contacts on the outside of the sensor housing 10 may be made of aluminum, or in addition with aluminum and any
  • the respective cavities 16 of the sensor housing 10 are each sealed by the flexible cover layer 20, the first circuit board layer 22 and the top side 52 of the second circuit board layer 24. They are provided with at least one sensor 12 and at least one additional electronic device Component 13, for example, an ASIC equipped, which via the AI conductor 48 and the Cu conductor 18, or via the at least one Cu conductor 18 and a provided with the Al coating 50 Cu conductor 18 from the outside of the sensor housing 10th can be contacted electrically.
  • FIG. 15 shows a variant embodiment of the sensor housing 10 proposed according to the invention, in which the cavity 16 is analogous to the above Embodiment variants of the sensor housing 10 by the flexible cover layer 20, the first circuit board layer 22 and in this embodiment is limited by a circuit board core 60 of a circuit board.
  • the at least one sensor 12 which is electrically connected via the wire bond 14 with the at least one Cu conductor track 18.
  • the at least one Cu conductor 18 in turn contacts a Cu inlay 56 and an Al inlay 58, which in turn is provided with a copper layer 59.
  • the Cu inlay 56 and the Al inlay 58 are open at their lower sides, ie pressed into the media-resistant fluoropolymeric material of the sensor housing 10 and at the
  • the Cu inlay 56 and the Al inlay 58 serve as contacting areas 30.
  • the Al inlay 58 is provided with the copper layer 59 on at least one surface and at least a surface uncoated. The transition between the coated and the uncoated surface is not open, that is, it is enclosed by the material of the sensor housing 10.
  • FIGS 16, 17, 18 and 19 show different embodiments of the arrangement of electrical contact surfaces, also as
  • the outwardly exposed inlays ie the Cu inlay 56 and the Al inlay 58, can be electrically contacted laterally on the sensor housing 10 according to FIG. 16 in a fourth position 68, according to FIG. 17 in a second position 64 on the upper side of the sensor housing 10 are electrically contacted, and - as shown in Figure 18 - analogously to the illustration of Figure 15 on the underside of the sensor housing 10 in a third position 66 are electrically contacted.
  • the inlays recessed in the sensor housing 10, ie the Cu inlay 56 and the Al inlay 58, can be provided with the copper layer 59 in a fourth position 68 , ie lying in an intermediate plane 69 of the sensor housing 10, to contact electrically.
  • Sensor housing 10 according to FIGS. 16, 17, 18 and 19 has in common that the cavity 16 is delimited by the flexible cover layer 20, the printed circuit board systems and side surfaces corresponding to the first printed circuit board layer 22.
  • a sensor 12 is arranged in the cavity 16 and is electrically contacted via the wire bond 14 to the at least one copper printed conductor 18.
  • FIG. 20 shows a further possible embodiment of the sensor housing proposed according to the invention.
  • the Cu inlay 56 and the Al inlay 58 provided with the copper layer 59 are in one
  • both inlays 56, 58 are electrically contacted via the at least one Cu conductor track 18 which extends through the printed circuit board core 60.
  • the sensor 12 In the cavity 16 of the sensor housing 10 is the sensor 12, for example, formed as a pressure sensor, which is electrically connected via the wire bond 14 with the at least one Cu conductor 18 in contact.
  • the cavity 16 is closed by the flexible cover layer 20.
  • FIG. 21 shows a further possible embodiment of the sensor housing proposed according to the invention.
  • a number of slots are located on the underside 54 of the sensor housing 10
  • Balancing pads 72 are each electrically connected to the at least one Cu trace 18 extending through the cavity 16
  • the two inlays 56, 58 are separated from each other in a horizontal arrangement within the sensor housing 10 and can from the Outside of the sensor housing 10 are electrically contacted at the positions 68.
  • FIG. 22 shows a further embodiment of the sensor housing 10 proposed according to the invention, in which a rewiring in the form of a Cu conductor track 18 can be dispensed with.
  • the prerequisite for this is that both the Cu inlay 56 and the Al inlay 58, which are embedded in the core 60, are provided with a wire-bondable coating 74.
  • the wire-bondable coating 74 is in particular a
  • Wire bonds 14 of at least one sensor 12 are connected directly to the Cu inlay 56 and the Al inlay 58.
  • Reference numerals 59 in FIG. 19 are dispensed with.
  • the copper layers i. the rewiring in the form of at least one Cu conductor track 18, the second circuit board layer 24 structured such as they are necessary for the electrical connection of the at least one sensor 12.
  • the first circuit board layer 22 has a thickness which corresponds at least to the thickness of the at least one sensor 12 and is patterned, for example by milling or lasering, to obtain through holes whose lateral dimensions are greater than the dimensions of the sensor 12 and possible contacting surfaces for are the same. Subsequently, both layers, i. the first circuit board layer 22 and the second
  • PCB layer 24 connected by compression under pressure and temperature input, so that by the one-sided locking the
  • the at least one sensor 12 can be placed in the resulting cavity 16 and electrically connected to the second circuit board layer 24.
  • the cavity 16 is closed by the flexible cover layer 20, for example in the form of a film, which takes place by pressing under the action of temperature, by welding or by gluing.

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Abstract

The invention relates to a sensor housing (10) for a sensor (12) and/or an electronic component, a method for manufacturing the sensor housing (10), and the use of the sensor housing (10). At least one sensor (12) or at least one electronic component is accommodated in a cavity (16). The cavity (16) is located inside the sensor housing (10). The sensor housing (10) is made of a media-resistant fluoropolymer material into which contact surfaces (30) that can be contacted from outside the sensor housing (10) are embedded.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Sensorgehäuse Technisches Gebiet  Sensor housing Technical area
Die Erfindung bezieht sich auf ein Sensorgehäuse zur Aufnahme eines Sensors zur Überwachung des Betriebszustandes von Batteriezellen, von The invention relates to a sensor housing for receiving a sensor for monitoring the operating state of battery cells, from
Batteriemodulen oder ganzer Batteriepacks, die als Traktionsbatterien bei Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen vermehrt zum Einsatz kommen. Battery modules or entire battery packs, which are increasingly used as traction batteries in hybrid vehicles or electric vehicles.
Stand der Technik State of the art
US 2005/0001214 AI bezieht sich auf eine Mikro- oder US 2005/0001214 AI refers to a micro- or
Nanoelektronikkomponente mit einer Leistungsquelle und Mittel zum Schutz dieser Leistungsquelle. Innerhalb eines nach außen versiegelten Hohlraumes ist eine ungeschützte Leistungsquelle in Gestalt einer Mikrobatterie oder einer Mikrokapazität angeordnet. Jegliches Eindringen von Umgebungsatmosphäre in die versiegelte Kavität führt zu einer Zerstörung der Leistungsquelle durch Oxidation, so dass diese unbrauchbar wird. Die Kavität kann ein Vakuum aufweisen oder mit einem Inertgas gefüllt sein. Innerhalb der Kavität kann ein Drucksensor angeordnet sein, der eine Druckänderung innerhalb der Kavität detektiert und gegebenenfalls die darin enthaltene Komponente inaktiv macht, sollte die Druckänderung eine vorher bestimmte Schwelle überschreiten. Die Kavität, beziehungsweise der Hohlraum, ist mittels einer Abdeckung Nanoelectronic component with a power source and means for protecting this power source. Within an outwardly sealed cavity, an unprotected power source is arranged in the form of a microbattery or microcapacitance. Any penetration of ambient atmosphere into the sealed cavity leads to destruction of the power source by oxidation, rendering it unusable. The cavity may have a vacuum or be filled with an inert gas. Within the cavity, a pressure sensor may be arranged which detects a pressure change within the cavity and optionally makes the component contained therein inactive should the pressure change exceed a predetermined threshold. The cavity, or the cavity, is by means of a cover
verschlossen, oder mit einem Füllmaterial befüllt, beispielsweise Silikonharz, einem Polymermaterial, Epoxymaterial, Glas oder mit Metall wie Indium, Zinn oder Blei oder Legierungen mit diesen metallischen Materialien. KR 2011 0038202 A bezieht sich auf eine Batteriesensoreinheit und ein sealed, or filled with a filling material, for example silicone resin, a polymer material, epoxy, glass or with metal such as indium, tin or lead or alloys with these metallic materials. KR 2011 0038202 A relates to a battery sensor unit and a
Verfahren zu dessen Herstellung. Mit dem vorgeschlagenen Batteriesensor und dessen Herstellungsverfahren soll eine Beschädigung aufgrund thermischer Beanspruchung und ein Nachlassen der Eigenschaften einer Process for its preparation. With the proposed battery sensor and its manufacturing method to damage due to thermal stress and a decline in the properties of a
Elektronikkomponente einer Leiterplattenanordnung verhindert werden. Ein Ende eines Shunt-Widerstandes ist mit einem Anschlussterminal gebondet. Eine Leiterplattenanordnung kontaktiert direkt eine oxidationsverhindernde Einheit, die den Zustand einer Batterie detektiert. Ein Anschlussterminal verbindet einen gebondeten Teil mit dem anderen Ende des Shunt-Widerstandes und verbindet das andere Ende des Anschlussterminals mit einer Erdungsleitung und fixiert und isoliert den zentralen Teil des Verbindungsterminals mit beziehungsweise von einer Anschlussklemme. Ein Schutzgehäuse umgibt die gesamten gebondeten Teile der Leiterplattenanordnung, eines Shunt-Widerstandes und eines Electronic component of a circuit board assembly can be prevented. One end of a shunt resistor is bonded to a connection terminal. A printed circuit board assembly directly contacts an oxidation-preventing unit that detects the condition of a battery. A connection terminal connects a bonded part to the other end of the shunt resistor, and connects the other end of the connection terminal to a ground line, and fixes and isolates the central part of the connection terminal to and from a terminal. A protective housing surrounds the entire bonded parts of the circuit board assembly, a shunt resistor and a
Anschlussterminals. Port terminals.
Die Überwachung des Betriebszustandes von Batteriezellen zum Beispiel in Hybrid- oder in Elektrofahrzeugen (beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien als Traktionsbatterien) ist für die Sicherheit dieser Batterien und für ein effektives Batteriemanagement notwendig. Gegenwärtig wird der Betriebszustand derartiger Batteriezellen durch extern angebrachte Sensoren überwacht. Es werden Größen wie die Spannung oder die Temperatur solcher Batteriezellen überwacht. Für eine genauere Messung dieser Messgrößen oder zur Messung anderer Messgrößen zum Beispiel zur Messung des Druckes, die im Rahmen der heutigen Entwicklung zunehmend an Bedeutung gewinnen, ist es vorteilhaft, die Sensoren innerhalb einzelner Batteriezellen anzuordnen. Dies ist The monitoring of the operating state of battery cells, for example in hybrid or electric vehicles (for example, lithium-ion batteries as traction batteries) is necessary for the safety of these batteries and for effective battery management. At present, the operating state of such battery cells is monitored by externally mounted sensors. It monitors variables such as the voltage or temperature of such battery cells. For a more accurate measurement of these parameters or for measuring other parameters, for example, to measure the pressure, which are becoming increasingly important in the context of today's development, it is advantageous to arrange the sensors within individual battery cells. This is
gegenwärtig technisch nicht ohne weiteres realisierbar, da die technically not immediately feasible, since the
Umweltbedingungen innerhalb einer Batteriezelle nicht für klassische Environmental conditions within a battery cell not for classic
Verpackungsmaterialien (wie beispielsweise Moldmasse, PCB, Klebstoffe und Gele) geeignet sind. So können derartige Verpackungsmaterialien durch chemische Reaktionen mit dem Elektrolyten angegriffen und demzufolge zersetzt werden. Dies gefährdet sowohl die Sensoren an sich, als auch durch das Einbringen/Eindringen von Fremdmaterialien in die Elektrolyten die Stabilität der jeweiligen Batteriezelle. Neuere Konzepte wie der Schutz der Sensoren mit einer batterietauglichen Folie können diese Probleme zwar teilweise lösen, führen aber zu deutlich größeren Baugrößen der Sensoren beziehungsweise schützen die im Rahmen der Aufbau- und Verbindungstechnik eingesetzten Materialien nur unzureichend vor einer chemischen Reaktion mit dem Elektrolyten der Packaging materials (such as molding compound, PCB, adhesives and gels) are suitable. Thus, such packaging materials can be attacked by chemical reactions with the electrolyte and consequently be decomposed. This endangers both the sensors themselves, as well as by the introduction / penetration of foreign materials into the electrolyte, the stability of the respective battery cell. Newer concepts such as the protection of sensors with a battery-compatible film can partially solve these problems, but lead to much larger sizes of sensors or protect the in Framework of the assembly and connection technology used materials inadequate before a chemical reaction with the electrolyte
Batteriezelle. Battery cell.
Medienresistente Sensorgehäuse werden auch in anderen Bereichen eingesetzt, so zum Beispiel bei Sensorik, die im Abgasstrang von Automobilen eingesetzt wird, oder bei Sensoren, die in Kontakt mit Getriebeöl, Salzwasser und dergleichen aggressiver Materialien in Verbindung treten. Fluorpolymere Media-resistant sensor housings are also used in other areas, such as sensors used in the exhaust gas system of automobiles, or sensors that come in contact with transmission oil, salt water, and the like of aggressive materials. fluoropolymers
Materialien wie beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE) oder fluoriertes Ethylen-Propylen (FEP) sind für ihre hohe Beständigkeit bekannt. In der Materials such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or fluorinated ethylene-propylene (FEP) are known for their high durability. In the
Leiterplattenfertigung wird PTFE heutzutage standardmäßig für PCB manufacturing is nowadays standard for PTFE
Hochfrequenzschaltungen verwendet. Hierbei spielt die hohe chemische High frequency circuits used. Here plays the high chemical
Beständigkeit keine Rolle. PTFE-Leiterplatten können ähnlich zu anderen Leiterplattenmaterialien verarbeitet werden, und sind nur geringfügig teurer als standardmäßig eingesetzte Materialien. Auch Folien mit einer Dicke von nur einigen μηη sind aus PTFE herstellbar. Als Thermoplast ist PTFE des Weiteren stoffschlüssig fügbar. Resistance does not matter. PTFE printed circuit boards can be processed in a similar way to other printed circuit board materials and are only slightly more expensive than standard materials. Also films with a thickness of only a few μηη are made of PTFE. As a thermoplastic, PTFE is also available as a material fit.
Zur Messung der Spannung und der Temperatur von Batteriezellen oder zur Messung anderer Größen sind die im Rahmen heutiger Entwicklungstendenzen nunmehr innerhalb der Batteriezellen angeordneten Sensoren zum Auswerten der Messdaten elektrisch zu kontaktieren und die Verbindungen aus der In order to measure the voltage and the temperature of battery cells or to measure other variables, the sensors arranged within the battery cells within the scope of today's development trends are to be electrically contacted for evaluating the measurement data and the connections from
Batteriezelle herauszuführen. Es ist vorteilhaft, eine derartige Kontaktierung der Sensoren über die Stromabnehmer der Batteriezellen zu führen, um den zusätzlichen Aufwand, d.h. zusätzliche elektrische Durchführungen aus der Batteriezelle hinaus, bei derartigen Batteriezellen so gering wie möglich zu halten. Lead out battery cell. It is advantageous to carry out such contacting of the sensors via the current collectors of the battery cells in order to eliminate the additional expense, i. additional electrical feedthroughs out of the battery cell to keep as low as possible in such battery cells.
Werden in einem Elektrolyten Metalle mit unterschiedlichen Redoxpotentialen elektrisch miteinander verbunden, korrodiert durch eine Redoxreaktion der unedlere der beiden Verbindungspartner und löst sich auf. In Lithium-Ionen- Batteriezellen werden die Stromabnehmer für Anode und Kathode in der Regel aus Kupfer bzw. Aluminium gefertigt. Sensoren in einer Batteriezelle, welche über die Stromabnehmer der Batteriezelle (Anode oder Kathode) nach außen hin elektrisch kontaktiert werden, müssen Kontaktflächen aus Kupfer oder Aluminium aufweisen, damit keine Lokalelemente am Kontakt zwischen Sensor und Stromabnehmer entstehen können. Eine weitere Möglichkeit, eine andernfalls mögliche Redoxreaktion zu verhindern, besteht darin, den Übergang zweier verschiedener Metalle und damit eines der beiden Metalle komplett durch eine Verkapselung gegen den Elektrolyten zu schützen. Allerdings gibt es nur wenige Materialien, die im Elektrolyten auf die Dauer chemisch beständig bleiben. If metals with different redox potentials are electrically connected to one another in an electrolyte, the less noble of the two compound partners corrodes due to a redox reaction and dissolves. In lithium-ion battery cells, the anode and cathode current collectors are usually made of copper or aluminum. Sensors in a battery cell, which are electrically contacted via the current collector of the battery cell (anode or cathode) to the outside, contact surfaces made of copper or aluminum so that no local elements can arise at the contact between sensor and current collector. Another way to prevent an otherwise possible redox reaction is to completely protect the transition of two different metals and thus one of the two metals by an encapsulation against the electrolyte. However, there are only a few materials that remain chemically stable in the electrolyte in the long term.
In Leiterplatten für hohe Leistungen, bei denen viel thermische Energie abzuführen ist, können heutzutage Kupfer- oder Aluminium-Inlays, die in der Regel als massive Metallkörper ausgebildet sind, als Kühlkörper eingesetzt werden. In high performance printed circuit boards, where a lot of thermal energy has to be dissipated, copper or aluminum inlays, which are generally designed as solid metal bodies, can now be used as heat sinks.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Erfindungsgemäß wird ein Sensorgehäuse für mindestens einen Sensor und/oder mindestens ein elektronisches Bauelement vorgeschlagen, wobei der mindestens eine Sensor und/oder das mindestens eine elektronische According to the invention, a sensor housing is proposed for at least one sensor and / or at least one electronic component, wherein the at least one sensor and / or the at least one electronic component
Bauelement in einer Kavität aufgenommen ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Kavität in dem Sensorgehäuse ausgebildet ist, und das Sensorgehäuse aus einem medienresistenten fluorpolymeren Material gefertigt ist, in welches von außerhalb des Sensorgehäuses kontaktierbare Kontaktierungsflächen eingebettet sind. Component is accommodated in a cavity. It is provided that the cavity is formed in the sensor housing, and the sensor housing is made of a media-resistant fluoropolymeric material, in which from outside the sensor housing contactable contacting surfaces are embedded.
Bei dem Sensorgehäuse handelt es sich um ein Leiterplattengehäuse, welches aus mindestens zwei Leiterplattenlagen gefügt ist, wobei das Material, aus welchem die Leiterplattenlagen gefertigt sind, neutrale Eigenschaften in Bezug auf einen Elektrolyten in einer Batteriezelle aufweist. Eine der Leiterplattenlagen des Sensorgehäuses umfasst eine elektrische Umverdrahtung und mindestens eine der Leiterplattenlagen kann Durchlöcher aufweisen. Die mindestens zwei Leiterplattenlagen werden im Leiterplattenherstellungsprozess vertikal miteinander verbunden. Die elektrischen Kontakte des Sensors können durch die Leiterbahnen, welche die Umverdrahtung darstellt, auf die Außenseite des Sensorgehäuses geführt werden. Das Sensorgehäuse wird aus fluorpolymerem Material gefertigt, welches äußerst medienresistent ist. Dadurch kann das erfindungsgemäß vorgeschlagene Sensorgehäuse im Inneren einer Batteriezelle eines Batteriemoduls oder eines Batteriepacks, welche als Traktionsbatterie für ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug dient, eingesetzt werden. Bei den fluorpolymeren Materialien handelt es sich um bevorzugt um Polytetrafluorethylen (PTFE), fluoriertes Ethylen-Propylen (FEP) oder Polychlortrifluorethylen (PCTFE), welche eine hohe chemische Beständigkeit aufweisen. The sensor housing is a printed circuit board housing which is made up of at least two printed circuit board layers, wherein the material from which the printed circuit board layers are made has neutral properties with respect to an electrolyte in a battery cell. One of the printed circuit board layers of the sensor housing comprises an electrical rewiring and at least one of the printed circuit board layers may have through holes. The at least two circuit board layers are interconnected vertically in the circuit board manufacturing process. The electrical contacts of the sensor can be guided by the conductor tracks, which represents the rewiring, on the outside of the sensor housing. The sensor housing is made of fluoropolymer material which is extremely media resistant. As a result, the inventively proposed sensor housing inside a battery cell of a battery module or a battery pack, which serves as a traction battery for a hybrid vehicle or an electric vehicle can be used. The fluoropolymeric materials are preferably polytetrafluoroethylene (PTFE), fluorinated ethylene-propylene (FEP) or polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) which have high chemical resistance.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Sensorgehäuse umfasst eine flexible Deckschicht, mit welcher die Kavität abgedichtet ist. Bei der flexiblen Deckschicht handelt es sich um eine Schicht ebenfalls aus medienresistenten fluorpolymerem Material mit einer Dicke <150μηη, einer Folie oder um ein dünnes The inventively proposed sensor housing comprises a flexible cover layer, with which the cavity is sealed. The flexible cover layer is also a layer of media-resistant fluoropolymeric material having a thickness of <150 μm, a film or a thin one
Leiterplattencore, welches ebenfalls eine Dicke <150μηη aufweist. PCB core, which also has a thickness <150μηη.
Die Leiterplatten beziehungsweise die Leiterplattenlagen können einen The printed circuit boards or the PCB layers can one
Leiterplattenkern umfassen. Bei einem Leiterplattenkern handelt es sich um ein Laminat aus Kupferfolie/Prebake/Kupferfolie. Die beiden Kupferfolien können schon beliebig strukturiert sein. Dies bedeutet, dass das Kupfer an manchen Stellen bereits entfernt ist. Bei einem Prebake, was im Rahmen des PCB core include. A printed circuit board core is a laminate of copper foil / prebake / copper foil. The two copper foils can already be structured as desired. This means that the copper is already removed in some places. At a prebake, what in the context of
Leiterplattenkerns von den beiden Kupferfolien überdeckt ist, handelt es sich beispielsweise um ein mit Harz getränktes Glasgewebe, oder um ein PCB core is covered by the two copper foils, it is, for example, a resin impregnated glass fabric, or a
Glasgewebe, welches mit PTFE getränkt ist. Glass fabric, which is impregnated with PTFE.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäß In an advantageous embodiment of the invention
vorgeschlagenen Sensorgehäuses ist die Kavität, in der sich mindestens ein Sensor befindet, mit einem Fluid befüllt. Bei dem Fluid kann es sich proposed sensor housing is the cavity in which there is at least one sensor, filled with a fluid. The fluid can be
beispielsweise um ein Öl oder um ein Gel handeln. Durch die Befüllung der über die Deckschicht geschlossenen Kavität lassen sich die Druckübertragung optimieren und die Dynamik erhöhen, so dass die Leistung des Sensors hinsichtlich Signalgüte und Signalqualität erheblich verbessert wird. For example, to trade an oil or a gel. By filling the cavity which is closed via the covering layer, the pressure transmission can be optimized and the dynamics increased, so that the performance of the sensor with regard to signal quality and signal quality is considerably improved.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäß In an advantageous embodiment of the invention
vorgeschlagenen Sensorgehäuses umfasst dieses mindestens eine Cu- Leiterbahn und/oder eine an einer Einbaufläche für den mindestens einen Sensor an der Einbaufläche vorgesehene Cu-Lage. Durch diese Cu-Lage kann die Klebung des Sensors auf den Boden der Kavität vereinfacht werden. proposed sensor housing includes this at least one Cu conductor track and / or on a mounting surface for the at least one sensor provided on the mounting surface Cu layer. By means of this Cu layer, the adhesion of the sensor to the bottom of the cavity can be simplified.
Außer mindestens einem Sensor kann in der Kavität des Sensorgehäuses mindestens ein weiteres elektronisches Bauelement enthalten sein, Apart from at least one sensor, at least one further electronic component may be contained in the cavity of the sensor housing,
beispielsweise ein ASIC, welches mit der mindestens einen Cu-Leiterbahn des Sensorgehäuses elektrisch kontaktiert ist. Die elektrischen For example, an ASIC, which is electrically contacted with the at least one Cu conductor track of the sensor housing. The electrical
Kontaktierungsflächen, beispielsweise ausgeführt als„Kontaktierungspads", können sich bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sensorgehäuse an der Oberseite oder an dessen Unterseite, in einer Zwischenebene des Contact surfaces, for example, designed as "Kontaktierungspads", can in the inventively proposed sensor housing at the top or at the bottom, in an intermediate plane of
Sensorgehäuses liegend oder auch an den Seitenflächen des Sensorgehäuses befinden. Für den Fall, dass die elektrischen Kontaktierungsflächen als Vias ausgeführt sein sollten, kann in vorteilhafter Weise eine Abdichtung dieser Vias beispielsweise durch eine weitere Abdichtschicht, die sich an der Unterseite des Sensorgehäuses erstreckt, vorgenommen werden, so dass die Kavität, in welcher sich der mindestens eine Sensor und/oder das mindestens eine elektronische Bauteil befindet, gegen die Umgebung, beispielsweise die aggressive Umgebung innerhalb einer Batteriezelle, abgedichtet bleibt. Im Allgemeinen sind die Leiterbahnen, die in einer ersten Leiterplattenlage der Leiterplatte verlaufen, aus Kupfer hergestellt. Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sensorgehäuse besteht die Möglichkeit, mindestens einen der Kontakte an der Außenseite des Sensorgehäuses aus Aluminium zu fertigen, oder zusätzlich mit Aluminium und etwaigen Zwischenschichten zu beschichten, damit eine stoffgleiche Verbindung mit den Stromabnehmern an einer Lithium- Ionen- Batteriezelle realisiert werden kann, wobei die Stromabnehmer einer Lithium-Ionen-Batteriezelle üblicherweise aus Kupfer beziehungsweise aus Aluminium gefertigt werden. Sensor housing lying or located on the side surfaces of the sensor housing. In the event that the electrical contacting surfaces should be designed as vias, a sealing of these vias can be carried out, for example, by a further sealing layer which extends on the underside of the sensor housing, so that the cavity in which the at least a sensor and / or the at least one electronic component is located, remains sealed against the environment, such as the aggressive environment within a battery cell sealed. In general, the conductor tracks, which run in a first printed circuit board layer of the printed circuit board, are made of copper. In the case of the sensor housing proposed according to the invention, it is possible to manufacture at least one of the contacts on the outside of the sensor housing made of aluminum, or additionally to coat it with aluminum and any intermediate layers so that a material-like connection with the current collectors on a lithium-ion battery cell can be realized , wherein the current collector of a lithium-ion battery cell are usually made of copper or aluminum.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsmöglichkeit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sensorgehäuses werden die elektrischen In a further advantageous embodiment possibility of the sensor housing proposed according to the invention, the electrical
Kontaktierungsflächen als in ein medienresistentes fluorpolymeres Material eingebettete Inlays, beispielsweise als Cu-Inlay und als Al-Inlay ausgeführt. Das Al-Inlay ist auf mindestens einer Fläche mit Cu beschichtet und auf einer Fläche unbeschichtet, wobei ein Übergang zwischen der beschichteten und der unbeschichteten Fläche vom fluorpolymeren Material umschlossen ist. Anstelle eines Aluminium-Inlays, welches mit einer Kupferschicht versehen ist, kann auch ein Cu-Inlay mit einer ausreichend dicken Aluminiumbeschichtung eingesetzt werden, beispielsweise mit einer mehreren hundert μηη dicken Contact surfaces designed as embedded in a media-resistant fluoropolymeric material inlays, for example, as a Cu inlay and as Al inlay. The Al inlay is coated on at least one surface with Cu and uncoated on a surface, with a transition between the coated and uncoated surfaces being enclosed by the fluoropolymeric material. Instead of of an aluminum inlay, which is provided with a copper layer, it is also possible to use a Cu inlay with a sufficiently thick aluminum coating, for example with a thickness of several hundred μm
Aluminiumwalzplattierung. Die Aluminiumfläche stellt in diesem Falle das Kontaktierungspad des Sensorgehäuses nach außen dar. Aluminiumwalzplattierung. The aluminum surface in this case represents the contact pad of the sensor housing to the outside.
Die an einer Außenseite des Sensorgehäuses offenliegenden Inlays können sich an der Ober- oder der Unterseite befinden, auf einer Zwischenebene desselben oder an einer Seite des Sensorgehäuses befinden. Liegen die Kontaktpads an zwei gegenüberliegenden Seiten, beispielsweise in einer vertikalen Anordnung übereinander, kann durch eine Klemmung (Haltekontaktierung) eine einfache elektrische Kontaktierung realisiert werden. The inlays exposed on an outside of the sensor housing may be located on the top or the bottom, on an intermediate level thereof or on one side of the sensor housing. If the contact pads on two opposite sides, for example in a vertical arrangement one above the other, can be realized by a clamping (Haltekontaktierung) a simple electrical contact.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsmöglichkeit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sensorgehäuses umfasst dieses weitere In a further advantageous embodiment possibility of the sensor housing proposed according to the invention, this further comprises
Abgleichkontaktierungspads, die sich an einer glatten Seite, beispielsweise an der Unterseite des Sensorgehäuses, befinden. Diese werden typischerweise aus einer Kupferlage herausgeführt und an der Unterseite der zweiten Balancing pads located on a smooth side, for example on the underside of the sensor housing. These are typically led out of a copper layer and at the bottom of the second
Leiterplattenlage angeordnet. Printed circuit board layer arranged.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsmöglichkeit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann dann auf die Umverdrahtung an den In a further advantageous embodiment of the proposed solution according to the invention can then on the rewiring to the
Leiterplattenlagen verzichtet werden, und der mindestens eine Sensor elektrisch, beispielsweise über Drahtbonds, direkt mit dem Cu-Inlay oder dem Al-Inlay verbunden werden, wenn eine Beschichtung der Cu- bzw. der Al-Inlays von einer Seite mit einer drahtbondbaren Beschichtung erfolgt. Als drahtbondbare Circuit board layers are dispensed with, and the at least one sensor electrically connected, for example via wire bonds, directly to the Cu inlay or the Al inlay, if a coating of Cu or Al inlays from one side with a wire bondable coating. As wirebondable
Beschichtung kommen beispielsweise Beschichtungen umfassend Ni, Pd und/oder Au in Frage, welche für die elektrische Anbindung des Sensors oder des mindestens einen weiteren, in der Kavität verbauten elektronischen Coating can be used, for example, coatings comprising Ni, Pd and / or Au, which are suitable for the electrical connection of the sensor or the at least one further electronic device installed in the cavity
Bauelementes, von Vorteil sind. Component, are beneficial.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend, bezieht sich diese auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Sensorgehäuses, wobei die fluidisch dichte Verbindung zur Abdichtung der Kavität durch eine Deckschicht erfolgt, die mit dem Sensorgehäuse durch ein stoffschlüssiges Fügeverfahren, beispielsweise das Verschweißen oder durch ein thermisches Fügen (Siegeln) oder durch Kleben hergestellt wird. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung sieht ferner vor, die Beschichtungen, insbesondere die AI- bzw. Cu- Beschichtung, die auf die Cu-Inlays oder Al-Inlays aufgebracht werden, auf diesen galvanisch abzuscheiden oder durch Walzplattierung aufzubringen. Following the solution proposed according to the invention, this also relates to a method for producing a sensor housing, wherein the fluid-tight connection for sealing the cavity is effected by a cover layer, which is connected to the sensor housing by a cohesive joining method, For example, the welding or by a thermal joining (sealing) or by gluing is made. The solution proposed according to the invention also provides for the coatings, in particular the Al or Cu coating, which are applied to the Cu inlays or Al inlays to be electrodeposited thereon or applied by roll-plating.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Sensorgehäuse eignet sich in The inventively proposed sensor housing is suitable in
vorteilhafter Weise für den Einbau in eine Batteriezelle eines Batteriemoduls oder eines Batteriepacks als Traktionsbatterie eines Hybrid- oder eines Advantageously, for installation in a battery cell of a battery module or a battery pack as a traction battery of a hybrid or a
Elektrofahrzeuges. Electric vehicle.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Sensorgehäuse ermöglicht den Einbau mindestens eines Sensors und gegebenenfalls eines weiteren elektronischen Bauteiles innerhalb einer Batteriezelle, so dass weitere Messgrößen außer Spannung und Temperatur, beispielsweise der Druck, der in einer Batteriezelle herrscht, gemessen werden können. Aufgrund des gewählten medienresistenten, fluorpolymeren Materials kann das Sensorgehäuse durch chemische Reaktionen mit dem Elektrolyten weder angegriffen noch zersetzt werden. Daneben besteht die Möglichkeit, das erfindungsgemäß vorgeschlagene Sensorgehäuse auch in anderen Bereichen einzusetzen, so zum Beispiel für Sensoren, die im The inventively proposed sensor housing allows the installation of at least one sensor and optionally another electronic component within a battery cell, so that other parameters except voltage and temperature, for example, the pressure prevailing in a battery cell, can be measured. Due to the chosen media-resistant fluoropolymer material, the sensor housing can not be attacked or decomposed by chemical reactions with the electrolyte. In addition, it is possible to use the inventively proposed sensor housing in other areas, such as for sensors that are in
Abgasstrang von Automobilen eingesetzt werden, oder bei Sensoren, die in Kontakt mit Getriebeöl und Salzwasser und dergleichen aggressiven Substanzen geraten. Exhaust line of automobiles are used, or sensors that come in contact with gear oil and salt water and the like aggressive substances.
Aufgrund der Flexibilität des Materials der Deckschicht, mit welcher die den Sensor und/oder mindestens eine weitere elektronische Komponente Due to the flexibility of the material of the cover layer, with which the sensor and / or at least one further electronic component
aufnehmende Kavität verschlossen wird, wird die Druckübertragung in das Sensorgehäuse bei gleichzeitiger Abschirmung des Sensors und dessen elektrischer Kontakte vor Umwelteinflüssen gewährleistet. Wird die Kavität, in der mindestens ein Sensor aufgenommen ist, mit einem Fluid, beispielsweise einem Gel oder einem Öl befüllt, ist die Druckübertragung verbessert, ferner stellt sich eine bessere Dynamik ein. Die Bauform und die Abmessungen des zum Einsatz im Batteriezelleninneren tauglichen erfindungsgemäßen Sensorgehäuses werden nicht wesentlich gegenüber einem standardmäßigen Sensorgehäuse verändert, so dass kein zusätzlicher Bauraumbedarf im Innenraum einer Batteriezelle oder gar eine Modifikation des Batteriezellengehäuses bei Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sensorgehäuse erforderlich ist. receiving cavity is closed, the pressure transmission is ensured in the sensor housing with simultaneous shielding of the sensor and its electrical contacts against environmental influences. If the cavity in which at least one sensor is received, filled with a fluid, such as a gel or an oil, the pressure transmission is improved, also sets a better momentum. The design and dimensions of suitable for use in the battery cell interior sensor housing according to the invention are not significantly changed over a standard sensor housing, so that no additional space requirements in the interior of a battery cell or even a modification of the battery cell housing when using the sensor housing proposed according to the invention is required.
Aufgrund des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sensorgehäuses kann eine Kontaktierung der Kontaktierungsflächen des Sensorgehäuses an die Due to the sensor housing proposed according to the invention, a contacting of the contacting surfaces of the sensor housing to the
Stromabnehmer einer Batteriezelle ohne Bildung eines Korrosionselementes vorgenommen werden. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene massive Pantograph a battery cell without formation of a corrosion element are made. The invention proposed massive
Ausführung der Kontaktierungsflächen, beispielsweise als Cu-Inlay oder Al-Inlay erlaubt eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Verschweißung des Sensorgehäuses mit den Stromabnehmern der Batteriezelle, so dass ein Lotprozess umgangen werden kann. Da dieser umgangen werden kann, können andernfalls aufgrund der unterschiedlichen elektrochemischen Potentiale auftretende Korrosionserscheinungen wirksam unterbunden werden. Die elektrischen Kontaktierungsflächen des mindestens einen Sensors können durch Leiterbahnen und/oder Vias der Leiterplatte, insbesondere der ersten Execution of the contacting surfaces, for example, as a Cu inlay or Al inlay allows a cohesive connection, in particular a welding of the sensor housing with the current collector of the battery cell, so that a soldering process can be bypassed. Since this can be bypassed, corrosion phenomena otherwise occurring due to the different electrochemical potentials can be effectively prevented. The electrical contacting surfaces of the at least one sensor can by printed conductors and / or vias of the circuit board, in particular the first
Leiterplattenlage von mindestens einem Sensor und dem Innenraum der Kavität auf das Cu- bzw. das Al-Inlay geführt werden. Damit das Al-Inlay sowohl mit dem Leiterplattenprozess (kein Aluminium in der Kupfergalvanik) als auch mit den chemischen Bedingungen in einer Batteriezelle (kein metallischer Kupfer- Aluminium Übergang in der Batteriezelle) kompatibel ist. Circuit board position of at least one sensor and the interior of the cavity on the Cu or the Al inlay are performed. So that the Al-inlay is compatible with both the PCB process (not aluminum in copper electroplating) and the chemical conditions in a battery cell (no metallic copper-aluminum transition in the battery cell).
Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Sensorgehäuse wird ein By inventively proposed sensor housing is a
Sensorgehäuse erhalten, welches mit bewährten und fertigungstechnisch zuverlässigen Leiterplattenprozessen gefertigt werden kann, welches in einer Ausführungsvariante massive Kupfer- und Aluminiumkontaktflächen, eben jene Cu- bzw. Al-Inlays, aufweist, um das Sensorgehäuse elektrisch ohne Bildung eines Korrosionselementes mit den Stromabnehmern einer Batteriezelle zu verbinden. Dies erfolgt vorzugsweise über eine stoffschlüssige Verbindung. Receive sensor housing, which can be manufactured with proven and manufacturing technology reliable PCB processes, which in one embodiment, massive copper and aluminum contact surfaces, just those Cu or Al inlays, to the sensor housing electrically without the formation of a corrosion element with the current collector of a battery cell connect. This is preferably done via a cohesive connection.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben. Es zeigt: With reference to the drawings, the invention will be described in more detail below. It shows:
Figur 1 zeigt eine prinzipielle Darstellung des erfindungsgemäß FIG. 1 shows a schematic representation of the invention
vorgeschlagenen Sensorgehäuses,  proposed sensor housing,
Figur 2 zeigt das Sensorgehäuse gemäß Figur 1 mit einer Kavität, die mit einem Fluid befüllt ist, Figur 3 zeigt in schematischer Weise die Komponenten des Figure 2 shows the sensor housing according to Figure 1 with a cavity which is filled with a fluid, Figure 3 shows a schematic way the components of
Sensorgehäuses,  Sensor housing,
Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf die erste Leiterplattenlage, die die Kavität begrenzt, FIG. 4 shows a top view of the first printed circuit board layer defining the cavity.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf die zweite Leiterplattenlage, d.h. die Figure 5 shows a plan view of the second circuit board layer, i. the
Leiterplatte mit Cu-Leiterbahnen und eine Montagefläche für den mindestens einen Sensor, Figur 6 zeigt eine erste mögliche Position von elektrischen  Circuit board with copper tracks and a mounting surface for the at least one sensor, Figure 6 shows a first possible position of electrical
Kontaktierungsflächen in einer Zwischenebene des Sensorgehäuses,  Contacting surfaces in an intermediate plane of the sensor housing,
Figur 7 zeigt an die Oberseite des Sensorgehäuses geführte Figure 7 shows guided to the top of the sensor housing
Kontaktierungspads,  Kontaktierungspads,
Figur 8 zeigt an der Unterseite des Sensorgehäuses liegende elektrische Figure 8 shows lying on the underside of the sensor housing electrical
Kontaktierungspads,  Kontaktierungspads,
Figur 9 zeigt an den Seitenflächen des Sensorgehäuses mündende Figure 9 shows on the side surfaces of the sensor housing opening
Kontaktierungspads,  Kontaktierungspads,
Figur 10 zeigt Vias, mit denen eine Cu-Leiterbahn im Sensorgehäuse FIG. 10 shows vias with which a Cu conductor in the sensor housing
kontaktiert ist,  is contacted,
Figur 11 zeigt die Draufsicht auf die Oberseite der ersten Leiterplattenlage, Figur 12 zeigt einen mit einer Cu-Lage versehenen Bereich auf der Oberseite der ersten Leiterplattenlage, FIG. 11 shows the plan view of the upper side of the first printed circuit board layer, FIG. 12 shows a region provided with a Cu layer on the upper side of the first printed circuit board layer,
Figur 13 zeigt das Sensorgehäuse mit einer AI-Leiterbahn und einer Cu- Leiterbahn, FIG. 13 shows the sensor housing with an AI conductor track and a Cu track,
Figur 14 zeigt ein Sensorgehäuse mit einer AI-beschichteten Cu-Leiterbahn und einer Cu-Leiterbahn zur elektrischen Kontaktierung, FIG. 14 shows a sensor housing with an Al-coated Cu conductor track and a Cu track for electrical contacting,
Figur 15 zeigt ein Sensorgehäuse mit als Cu-Inlay und als Al-Inlay FIG. 15 shows a sensor housing with a Cu inlay and an Al inlay
ausgebildeten, in das Gehäusematerial eingebetteten elektrischen Kontaktierungsflächen, Figur 16 zeigt seitlich kontaktierbare Cu- und Al-Inlays,  FIG. 16 shows laterally contactable Cu and Al inlays, FIG.
Figur 17 zeigt an der Oberseite des Sensorgehäuses kontaktierbare Cu- bzw. FIG. 17 shows contactable Cu or at the top of the sensor housing.
Al-Inlays, Figur 18 zeigt an der Unterseite kontaktierbare Cu- bzw. Al-Inlays,  Al inlays, FIG. 18 shows contactable Cu or Al inlays on the underside,
Figur 19 zeigt in einer Zwischenebene des Sensorgehäuses liegende FIG. 19 shows an intermediate plane of the sensor housing
Bereiche von Cu- und Al-Inlays zur elektrischen Kontaktierung, Figur 20 zeigt in einer vertikal orientierten Einbaulage übereinander  Areas of Cu and Al inlays for electrical contacting, Figure 20 shows one another in a vertically oriented mounting position
angeordnete Inlays zur Herstellung einer elektrischen  arranged inlays for producing an electrical
Klemmkontaktierung,  clamping contact,
Figur 21 zeigt an der Unterseite des Sensorgehäuses vorgesehene Figure 21 shows provided on the underside of the sensor housing
Abgleichkontaktierungspads und  Matching contact pads and
Figur 22 zeigt als Cu- bzw. Al-Inlays ausgebildete elektrische Figure 22 shows designed as Cu or Al inlays electrical
Kontaktierungsflächen, die mit einer drahtbondbaren Beschichtung versehen sind. Ausführungsvarianten Contact surfaces, which are provided with a wire-bondable coating. variants
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten und Elemente mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten oder Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar components and elements are denoted by the same or similar reference numerals, wherein a repeated description of these components or elements is dispensed with in individual cases. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.
Figur 1 ist ein Sensorgehäuse 10 zu entnehmen, das eine Kavität 16 aufweist. In der Kavität 16 befindet sich ein Sensor 12, beispielsweise ein Drucksensor. DerFIG. 1 shows a sensor housing 10 which has a cavity 16. In the cavity 16 is a sensor 12, for example, a pressure sensor. Of the
Sensor 12 ist über einen Drahtbond 14 mit einer Cu-Leiterbahn 18 verbunden. Die Cu-Leiterbahn 18 erstreckt sich durch eine zweite Leiterplattenlage 24. Dabei kann der Seitenansicht der Figur 1 der genaue Verlauf der Cu-Leiterbahn 18 in der Ebene der Leiterplattenlage 24 nicht entnommen werden. Die Kavität 16, in der sich der mindestens eine Sensor 12 befindet, ist durch eine flexible Sensor 12 is connected via a wire bond 14 with a Cu conductor 18. The Cu conductor 18 extends through a second printed circuit board layer 24. In this case, the exact profile of the Cu conductor 18 in the plane of the printed circuit board layer 24 can not be taken from the side view of FIG. The cavity 16 in which the at least one sensor 12 is located, is by a flexible
Deckschicht 20 verschlossen. Die Kavität 16 wird durch die flexible Deckschicht 20 fluiddicht verschlossen, und andererseits durch eine erste Leiterplattenlage 22 begrenzt, die sich zwischen der flexiblen Deckschicht 20 und der zweiten  Cover layer 20 closed. The cavity 16 is closed in a fluid-tight manner by the flexible covering layer 20, and on the other hand delimited by a first printed circuit board layer 22 which extends between the flexible covering layer 20 and the second
Leiterplattenlage 24 befindet. Dabei bilden die erste Leiterplattenlage 22 und die zweite Leiterplattenlage 24 eine Leiterplatte aus. PCB layer 24 is located. In this case, the first printed circuit board layer 22 and the second printed circuit board layer 24 form a printed circuit board.
Bei der flexiblen Deckschicht 20 handelt es sich um ein flexibles, dünnes Material mit einer Dicke <150μηη, welches neutrale Eigenschaften in Bezug auf einen Elektrolyten innerhalb einer Batteriezelle aufweist. Durch die flexible Deckschicht 20 wird die Kavität 16 fluidisch dicht und chemisch beständig verschlossen. DieThe flexible cover layer 20 is a flexible, thin material with a thickness of <150 μm, which has neutral properties relative to an electrolyte within a battery cell. Due to the flexible cover layer 20, the cavity 16 is sealed fluid-tight and chemically resistant. The
Verbindung erfolgt bevorzugt durch Kleben, Schweißen oder thermisches Verfügen oder anderer dafür geeigneter stoffschlüssige Verbindungsverfahren. Bonding is preferably carried out by gluing, welding or thermal deposition or other suitable cohesive bonding methods.
Aufgrund der Flexibilität des Materials der flexiblen Deckschicht 20 ist eine Druckübertragung in die Kavität 16 unter gleichzeitiger Gewährleistung derDue to the flexibility of the material of the flexible cover layer 20 is a pressure transfer into the cavity 16 while ensuring the
Abschirmung des mindestens einen Sensors 12 und dessen elektrischer Shielding of the at least one sensor 12 and its electrical
Kontakte vor Umwelteinflüssen dauerhaft gewährleistet. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass die zweite Leiterplattenlage 24, d.h. der Teil der Leiterplatte, der die Leiterbahnen umfasst, eine Oberseite 52 und eine Unterseite 54 aufweist. Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß Permanent protection of contacts against environmental influences. For the sake of completeness, it should be mentioned that the second printed circuit board layer 24, ie the part of the printed circuit board which comprises the printed conductors, has an upper side 52 and a lower side 54. FIG. 2 shows a further embodiment of the invention
vorgeschlagenen Sensorgehäuses. proposed sensor housing.
Das in Figur 2 dargestellte Sensorgehäuse 10 entspricht dem in Zusammenhang mit Figur 1 bereits beschriebenen Sensorgehäuse 10, lediglich mit dem The sensor housing 10 shown in FIG. 2 corresponds to the sensor housing 10 already described in connection with FIG
Unterschied, dass die Kavität 16 mit einem Fluid 26 befüllt ist. Bei dem Fluid 26 zur Verbesserung der Druckübertragung in die Kavität 16, d.h. in das Innere des Sensorgehäuses 10 und auf den mindestens einen Sensor 12, kann es sich um ein Gel oder ein Öl handeln. Das Fluid 26, mit dem die Kavität 16 des Difference that the cavity 16 is filled with a fluid 26. In the fluid 26 to improve the pressure transfer into the cavity 16, i. into the interior of the sensor housing 10 and the at least one sensor 12, it may be a gel or an oil. The fluid 26, with which the cavity 16 of the
Sensorgehäuses 10 befüllt ist, verbessert nicht nur die Druckübertragung an den mindestens einen Sensor 12, sondern erhöht auch die Dynamik des mindestens einen Sensors 12. Die Bauform und die Abmessungen für einen Batteriezelleninternen Einbau des Sensorgehäuses 10 unterscheiden sich nicht wesentlich von einem Standardsensorgehäuse. Sensor housing 10 is filled, not only improves the pressure transmission to the at least one sensor 12, but also increases the dynamics of the at least one sensor 12. The design and dimensions for a battery cell internal installation of the sensor housing 10 are not significantly different from a standard sensor housing.
Figur 3 zeigt in Explosionsdarstellung die Komponenten des Sensorgehäuses. Figure 3 shows an exploded view of the components of the sensor housing.
Figur 3 zeigt, dass das Sensorgehäuse 10 im Wesentlichen durch die flexible Deckschicht 20, die erste Leiterplattenlage 22 und die zweite Leiterplattenlage 24 gebildet ist. Die zweite Leiterplattenlage 24 weist die Oberseite 52 auf, daneben eine Unterseite 54. In die Oberseite 52 der zweiten Leiterplattenlage ist mindestens eine Cu-Leiterbahn 18 eingelassen. Zusammen mit der ersten Leiterplattenlage 22 bildet die zweite Leiterplattenlage 24 die Leiterplatte. FIG. 3 shows that the sensor housing 10 is essentially formed by the flexible cover layer 20, the first circuit board layer 22 and the second circuit board layer 24. The second printed circuit board layer 24 has the upper side 52, next to it a lower side 54. At least one Cu printed conductor 18 is embedded in the upper side 52 of the second printed circuit board layer. Together with the first printed circuit board layer 22, the second printed circuit board layer 24 forms the printed circuit board.
Figur 4 zeigt in der Draufsicht die Kavität 16, die von der umlaufenden ersten Leiterplattenlage 22 begrenzt ist. Die erste Leiterplattenlage 22 bildet dabei eine Umrandung der Kavität 16 aus. FIG. 4 shows in plan view the cavity 16 which is delimited by the circulating first printed circuit board layer 22. The first printed circuit board layer 22 forms a border of the cavity 16.
Figur 5 zeigt in der Draufsicht die Oberseite der Leiterplattenlage des Figure 5 shows in plan view the top of the circuit board layer of
Sensorgehäuses. Sensor housing.
Aus der Draufsicht gemäß Figur 5 geht hervor, dass in die Oberseite 52 der zweiten Leiterplattenlage 24 zwei Cu- Leiterbahnen 18 eingelassen sind. From the top view according to FIG. 5, it can be seen that two copper conductor tracks 18 are embedded in the upper side 52 of the second printed circuit board layer 24.
Gestrichelt ist eine Einbaufläche 28 für den mindestens einen Sensor 12 angedeutet. Auf diese Einbaufläche 28 wird der mindestens eine Sensor 12, beispielsweise ein Drucksensor, auf der Oberseite 52 der zweiten Dashed is a mounting surface 28 for the at least one sensor 12th indicated. On this mounting surface 28 of at least one sensor 12, for example, a pressure sensor, on the upper side 52 of the second
Leiterplattenlage, d.h. der eigentlichen Leiterplatte montiert, vorzugsweise eingeklebt. PCB layer, i. mounted the actual circuit board, preferably glued.
Figur 6 zeigt das erfindungsgemäß vorgeschlagene Sensorgehäuse mit in einer Zwischenebene des Sensorgehäuses liegenden elektrischen FIG. 6 shows the sensor housing proposed according to the invention with electrical in an intermediate plane of the sensor housing
Kontaktierungsflächen (Kontaktpads). Contact surfaces (contact pads).
Das Sensorgehäuse 10 umfasst die Kavität 16, die durch die flexible Deckschicht 20, die erste Leiterplattenlage 22 und die Oberseite 52 der zweiten The sensor housing 10 comprises the cavity 16, which through the flexible cover layer 20, the first circuit board layer 22 and the top 52 of the second
Leiterplattenlage 24 gebildet ist. Im Inneren der Kavität 16 befindet sich neben dem mindestens einen Sensor 12 ein weiteres elektronisches Bauelement 13, bei dem es sich beispielsweise um einen ASIC handeln kann. Wie aus der Darstellung gemäß Figur 6 hervorgeht, liegt mindestens eine Cu-Leiterbahn 18 in der Oberseite 52 der zweiten Leiterplattenlage 24. Elektrische Printed circuit board layer 24 is formed. In the interior of the cavity 16, in addition to the at least one sensor 12, there is another electronic component 13, which may, for example, be an ASIC. As can be seen from the illustration according to FIG. 6, at least one Cu conductor track 18 lies in the upper side 52 of the second printed circuit board layer 24
Kontaktierungsflächen 30 in Gestalt von Kontaktpads sind seitlich in einer Zwischenebene 69 des Sensorgehäuses 10 liegend angeordnet. Die beiden als Kontaktpads ausgeführten Kontaktierungsflächen 30 sind in einer ersten Position 32 in der Zwischenebene 69 liegend, seitlich aus dem Sensorgehäuse 10 herausgezogen. Contact surfaces 30 in the form of contact pads are arranged laterally lying in an intermediate plane 69 of the sensor housing 10. The two contact surfaces 30 designed as contact pads are located in a first position 32 in the intermediate plane 69, laterally pulled out of the sensor housing 10.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit für die Orientierung FIG. 7 shows a further possible embodiment for the orientation
elektrischer Kontaktierungsflächen des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sensorgehäuses. electrical contact surfaces of the inventively proposed sensor housing.
Auch in der in Figur 7 dargestellten Ausführungsvariante des Sensorgehäuses 10 ist die Kavität 16 durch die flexible Deckschicht 20, die erste Leiterplattenlage 22 und die zweite Leiterplattenlage 24 begrenzt. In der Kavität 16 befinden sich neben dem mindestens einen Sensor 12, der beispielsweise als Drucksensor ausgebildet sein kann, ein weiteres elektronisches Bauelement 13 in Gestalt eines ASICs. Über jeweils einen Drahtbond 14 ist der mindestens eine Sensor 12 mit dem mindestens einen elektronischen Bauelement 13 verbunden und das mindestens eine elektronische Bauelement 13 ist wiederum mit der mindestens einen Cu-Leiterbahn 18 verbunden. Diese weist als Kontaktpads ausgeführte Kontaktierungsflächen 30 auf, die in der Ausführungsvariante gemäß Figur 7 in einer zweiten Position 34 an der Oberseite des Sensorgehäuses 10 liegend elektrisch kontaktierbar sind. Über Vias 40 sind die als Kontaktpads ausgeführten Kontaktierungsflächen 30 mit der mindestens einen Cu-Leiterbahn 18 verbunden. Eine Abdichtung der Vias 40 wird hierbei durch die darüber angeordnete erste Leiterplattenlage 22 erreicht. Also in the embodiment variant of the sensor housing 10 shown in FIG. 7, the cavity 16 is bounded by the flexible cover layer 20, the first printed circuit board layer 22 and the second printed circuit board layer 24. In the cavity 16 are located next to the at least one sensor 12, which may be formed, for example, as a pressure sensor, another electronic component 13 in the form of an ASIC. The at least one sensor 12 is connected to the at least one electronic component 13 via a respective wire bond 14 and the at least one electronic component 13 is in turn connected to the at least one Cu printed conductor 18. This has executed as contact pads Contacting surfaces 30, which are in the embodiment of Figure 7 in a second position 34 on the top of the sensor housing 10 lying electrically contacted. Via vias 40, the contacting surfaces 30 designed as contact pads are connected to the at least one Cu conductor track 18. A sealing of the vias 40 is achieved here by the first printed circuit board layer 22 arranged above it.
In Figur 8 ist eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß FIG. 8 shows a further embodiment of the invention
vorgeschlagenen Sensorgehäuses dargestellt, mit Kontaktpads an der Unterseite des Sensorgehäuses. proposed sensor housing, with contact pads on the underside of the sensor housing.
Das Sensorgehäuse 10 umfasst die Kavität 16, die durch die Deckschicht flexible 20, der ersten Leiterplattenlage 22 und die Oberseite 52 der zweiten The sensor housing 10 comprises the cavity 16, which through the cover layer flexible 20, the first circuit board layer 22 and the top 52 of the second
Leiterplattenlage 24 begrenzt ist. An der Oberseite 52 der zweiten PCB layer 24 is limited. At the top 52 of the second
Leiterplattenlage 24 befindet sich die mindestens eine Cu-Leiterbahn 18, über welche via Drahtbonds 14 der mindestens eine Sensor 12 sowie das mindestens eine elektronische Bauelement 13 elektrisch kontaktiert sind. In der in Figur 8 dargestellten Ausführungsvariante erstrecken sich die als Kontaktpads ausgeführten Kontaktierungsflächen 30 in einer dritten Position 36 in Richtung der Unterseite 54, der die Leiterplatte darstellenden zweiten Leiterplattenlage 24 und sind wieder über Vias 40 mit der mindestens einen Cu-Leiterbahn 18 verbunden. PCB layer 24 is the at least one Cu conductor 18, via which via wire bonds 14 of the at least one sensor 12 and the at least one electronic component 13 are electrically contacted. In the embodiment variant shown in FIG. 8, the contacting surfaces 30 designed as contact pads extend in a third position 36 in the direction of the lower side 54, the second printed circuit board layer 24 representing the printed circuit board and are again connected via vias 40 to the at least one Cu conductor track 18.
In Figur 9 schließlich ist eine weitere Ausführungsmöglichkeit des Finally, FIG. 9 shows a further embodiment of the invention
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sensorgehäuses dargestellt. According to the invention proposed sensor housing.
Bei der Darstellung gemäß Figur 9 handelt es sich um ein Sensorgehäuse 10, in dem - analog zu den vorherigen Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 6, 7 und 8 - in der Kavität 16 mindestens ein Sensor 12 sowie ein elektronisches Bauelement 13, beispielsweise ein ASIC angeordnet ist. Über Drahtbonds 14 werden der mindestens eine Sensor 12, beziehungsweise das mindestens eine elektronische Bauelement 13, mit der mindestens einen Cu-Leiterbahn 18 elektrisch kontaktiert. Eine Cu-Leiterbahn 18 gemäß der Ausführungsvariante des Sensorgehäuses 10 nach Figur 9 erstreckt sich in horizontaler Richtung durch die zweite Leiterplattenlage 24 zu einer Seitenfläche des Sensorgehäuses 10, eine andere Cu-Leiterbahn 18 erstreckt sich zur anderen Seitenfläche des Sensorgehäuses 10 und kann dort in einer vierten Position 38 elektrisch kontaktiert werden. The illustration according to FIG. 9 is a sensor housing 10, in which-analogous to the previous exemplary embodiments according to FIGS. 6, 7 and 8-at least one sensor 12 and an electronic component 13, for example an ASIC, are arranged in the cavity 16 , Via wire bonds 14, the at least one sensor 12, or the at least one electronic component 13, is electrically contacted with the at least one Cu conductor track 18. A Cu conductor 18 according to the embodiment variant of the sensor housing 10 according to FIG. 9 extends in the horizontal direction through the second printed circuit board layer 24 to a side surface of the sensor housing 10, another Cu conductor 18 extends to the other side surface of the sensor housing 10 and can be electrically contacted there in a fourth position 38.
In der Ausführungsvariante gemäß der Figur 10 ist ein erfindungsgemäßes Sensorgehäuse 10 dargestellt, bei dem sich Vias 40 von der mindestens einen Cu-Leiterbahn 18, die in die zweite Leiterplattenlage 24 eingelassen ist, erstrecken. In der zweiten Leiterplattenlage 24 des Sensorgehäuses 10 verlaufen von der mindestens einen Cu-Leiterbahn 18 im Wesentlichen in vertikale Richtung Vias 40, die durch eine Abdichtung 42, abgedichtet sind. In der Ausführungsvariante des Sensorgehäuses 10 nach Figur 10 sind die Vias 40 durch die zusätzliche Abdichtung 42 verschlossen, so dass die Kavität 16, begrenzt durch die flexible Deckschicht 20, die erste Leiterplattenlage 22 und die die Leiterplatte darstellende zweite Leiterplattenlage 24, nach wie vor abgedichtet ist. In the embodiment according to FIG. 10, a sensor housing 10 according to the invention is shown, in which vias 40 extend from the at least one Cu conductor track 18, which is embedded in the second printed circuit board layer 24. In the second printed circuit board layer 24 of the sensor housing 10 extend from the at least one Cu trace 18 substantially in the vertical direction vias 40, which are sealed by a seal 42. In the embodiment variant of the sensor housing 10 according to FIG. 10, the vias 40 are closed by the additional seal 42 so that the cavity 16, bounded by the flexible cover layer 20, the first circuit board layer 22 and the second circuit board layer 24 representing the circuit board, are still sealed is.
Figur 11 und 12 zeigen jeweils Draufsichten auf die Oberseite der ersten Leiterplattenlage des Sensorgehäuses. FIGS. 11 and 12 each show top views of the top side of the first printed circuit board layer of the sensor housing.
In Figur 11 ist dargestellt, dass die zweite Leiterplattenlage 24 eine PTFE- Oberseite 44 aufweist. Auf der Oberseite 52 der zweiten Leiterplattenlage 24 erstrecken sich die Cu- Leiterbahnen 18 im Wesentlichen parallel zueinander. Die gestrichelt dargestellte Einbaufläche 28 zeigt den Einbauort, auf welchem der mindestens eine Sensor 12, beispielsweise ein Drucksensor, vorzugsweise aufgeklebt wird. Figur 12 zeigt, dass in dieser Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sensorgehäuses 10 die Einbaufläche 28 auf der Oberseite 52 der zweiten Leiterplattenlage 24 mit einer zusätzlichen Cu-Lage 46 versehen ist. Die Cu-Lage 46 kann als Päd strukturiert sein, um die Klebung des mindestens einen Sensors 12 auf dem Leiterplattenkern zur vereinfachen, da die medienresistenten fluorpolymeren Materialien eine sehr geringe FIG. 11 shows that the second printed circuit board layer 24 has a PTFE upper side 44. On the upper side 52 of the second printed circuit board layer 24, the copper printed conductors 18 extend substantially parallel to one another. The mounting surface 28 shown in dashed lines shows the installation location on which the at least one sensor 12, for example a pressure sensor, is preferably glued. FIG. 12 shows that, in this embodiment variant of the sensor housing 10 proposed according to the invention, the mounting surface 28 on the upper side 52 of the second printed circuit board layer 24 is provided with an additional Cu layer 46. The Cu layer 46 may be patterned as a pedel to facilitate bonding of the at least one sensor 12 to the circuit board core, since the media-resistant fluoropolymeric materials have very little
Oberflächenspannung aufweisen. Have surface tension.
Die Figuren 13 und 14 zeigen Ausführungsvarianten des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sensorgehäuses mit Leiterbahnen unterschiedlicher FIGS. 13 and 14 show alternative embodiments of the sensor housing proposed according to the invention with interconnects of different types
Materialien. So ist beispielsweise in Figur 13 das Sensorgehäuse 10 dargestellt, das die Kavität 16 enthält. In der Kavität 16 befindet sich mindestens ein Sensor 12 sowie mindestens ein elektronisches Bauelement 13, die beispielsweise über Drahtbonds 14 mit der mindestens einen Cu-Leiterbahn 18 verbunden sind. Die Kavität 16 wird durch die flexible Deckschicht 20, die erste Leiterplattenlage 22 sowie die zweite Leiterplattenlage 24 begrenzt. An der Oberseite 52 der zweiten Leiterplattenlage 24 verläuft die Cu-Leiterbahn 18 in einer Zwischenebene 69 liegend nach außen, während eine AI-Leiterbahn 48, die ebenfalls in der Materials. For example, in FIG. 13, the sensor housing 10 is shown, which contains the cavity 16. In the cavity 16 is at least one sensor 12 and at least one electronic component 13, which are connected, for example via wire bonds 14 with the at least one Cu conductor track 18. The cavity 16 is bounded by the flexible cover layer 20, the first printed circuit board layer 22 and the second printed circuit board layer 24. At the upper side 52 of the second printed circuit board layer 24, the Cu conductor track 18 extends in an intermediate plane 69 lying outward, while an Al conductor 48, which is also in the
Zwischenebene 69 liegt, an der anderen Seite des Sensorgehäuses 10 nach außen reicht. Gemäß einer in Figur 14 dargestellten Ausführungsvariante kann mindestens einer der Kontakte an der Außenseite des Sensorgehäuses 10 aus Aluminium gefertigt sein, oder zusätzlich mit Aluminium und etwaigen Intermediate plane 69 is located on the other side of the sensor housing 10 extends to the outside. According to an embodiment variant shown in Figure 14, at least one of the contacts on the outside of the sensor housing 10 may be made of aluminum, or in addition with aluminum and any
Zwischenschichten beschichtet werden, wie in Figur 14 vgl. Bezugszeichen 50, dargestellt ist. In der Ausführungsvariante gemäß Figur 14 ist die mindestens eine Cu-Leiterbahn 18 an einer in der Zwischenebene 69 liegenden Stelle mit einer Al-Beschichtung 50 versehen. Durch die Ausführungsvarianten gemäß der Figuren 13 und 14 kann eine stoffgleiche Verbindung zwischen den als Intermediate layers are coated, as shown in Figure 14 cf. Reference numeral 50, is shown. In the embodiment according to FIG. 14, the at least one Cu conductor track 18 is provided with an Al coating 50 at a location lying in the intermediate plane 69. Through the embodiments according to Figures 13 and 14, a material-like connection between the as
Kontaktpads ausgeführten Kontaktierungsflächen 30 an der Außenseite des Sensorgehäuses 10 einerseits und den Stromabnehmern einer Lithium-Ionen- Batteriezelle, die ihrerseits aus Kupfer bzw. aus Aluminium gefertigt sind, realisiert werden. Contact pads executed contacting surfaces 30 on the outside of the sensor housing 10 on the one hand and the current collector of a lithium-ion battery cell, which in turn are made of copper or aluminum, realized.
Gemäß den in Figuren 13 und 14 dargestellten Ausführungsvarianten sind die jeweiligen Kavitäten 16 des Sensorgehäuses 10 jeweils abgedichtet durch die flexible Deckschicht 20, die erste Leiterplattenlage 22 sowie die Oberseite 52 der zweiten Leiterplattenlage 24. Sie sind mit mindestens einem Sensor 12 und mindestens einem weiteren elektronischen Bauelement 13, beispielsweise einem ASIC bestückt, welche über die AI-Leiterbahn 48 und die Cu-Leiterbahn 18, beziehungsweise über die mindestens eine Cu-Leiterbahn 18 sowie einer mit der Al-Beschichtung 50 versehene Cu-Leiterbahn 18 von der Außenseite des Sensorgehäuses 10 her elektrisch kontaktierbar sind. According to the embodiment variants shown in FIGS. 13 and 14, the respective cavities 16 of the sensor housing 10 are each sealed by the flexible cover layer 20, the first circuit board layer 22 and the top side 52 of the second circuit board layer 24. They are provided with at least one sensor 12 and at least one additional electronic device Component 13, for example, an ASIC equipped, which via the AI conductor 48 and the Cu conductor 18, or via the at least one Cu conductor 18 and a provided with the Al coating 50 Cu conductor 18 from the outside of the sensor housing 10th can be contacted electrically.
Figur 15 zeigt eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sensorgehäuses 10, bei dem die Kavität 16 analog zu den vorstehenden Ausführungsvarianten der Sensorgehäuse 10 durch die flexible Deckschicht 20, die erste Leiterplattenlage 22 und in dieser Ausführungsmöglichkeit durch einen Leiterplattenkern 60 einer Leiterplatte begrenzt ist. Innerhalb der Kavität 16 befindet sich der mindestens eine Sensor 12, der über den Drahtbond 14 mit der mindestens einen Cu- Leiterbahn 18 elektrisch verbunden ist. Die mindestens eine Cu-Leiterbahn 18 ihrerseits kontaktiert ein Cu-Inlay 56 und ein Al-Inlay 58, welches seinerseits mit einer Kupferschicht 59 versehen ist. Das Cu-Inlay 56 und das Al-Inlay 58 sind an ihren Unterseiten offen, d.h. in das medienresistente fluorpolymere Material des Sensorgehäuses 10 eingepresst und an der FIG. 15 shows a variant embodiment of the sensor housing 10 proposed according to the invention, in which the cavity 16 is analogous to the above Embodiment variants of the sensor housing 10 by the flexible cover layer 20, the first circuit board layer 22 and in this embodiment is limited by a circuit board core 60 of a circuit board. Within the cavity 16 is the at least one sensor 12, which is electrically connected via the wire bond 14 with the at least one Cu conductor track 18. The at least one Cu conductor 18 in turn contacts a Cu inlay 56 and an Al inlay 58, which in turn is provided with a copper layer 59. The Cu inlay 56 and the Al inlay 58 are open at their lower sides, ie pressed into the media-resistant fluoropolymeric material of the sensor housing 10 and at the
Unterseite des Sensorgehäuses 10 elektrisch kontaktierbar. In der in Figur 15 dargestellten Ausführungsvariante des Sensorgehäuses 10 dienen das Cu-Inlay 56 und das Al-Inlay 58 als Kontaktierungsflächen 30. Wie aus Figur 15 hervorgeht, ist das Al-Inlay 58 auf mindestens einer Fläche mit der Kupferschicht 59 versehen und an mindestens einer Fläche unbeschichtet. Der Übergang zwischen der beschichteten und der unbeschichteten Fläche liegt nicht offen, das bedeutet, es ist vom Material des Sensorgehäuses 10 umschlossen. Bottom of the sensor housing 10 electrically contacted. In the embodiment variant of the sensor housing 10 shown in FIG. 15, the Cu inlay 56 and the Al inlay 58 serve as contacting areas 30. As shown in FIG. 15, the Al inlay 58 is provided with the copper layer 59 on at least one surface and at least a surface uncoated. The transition between the coated and the uncoated surface is not open, that is, it is enclosed by the material of the sensor housing 10.
Die Figuren 16, 17, 18 und 19 zeigen verschiedene Ausführungsmöglichkeiten der Anordnung von elektrischen Kontaktierungsflächen, auch als Figures 16, 17, 18 and 19 show different embodiments of the arrangement of electrical contact surfaces, also as
Kontaktierungspads bezeichnet. Contact pads called.
Die nach außen offen liegenden Inlays, d.h. das Cu-Inlay 56 und das Al-Inlay 58, können gemäß Figur 16 in einer vierten Position 68 seitlich am Sensorgehäuse 10 elektrisch kontaktiert werden, gemäß Figur 17 in einer zweiten Position 64 an der Oberseite des Sensorgehäuses 10 elektrisch kontaktiert werden, und - wie in Figur 18 dargestellt - analog zur Darstellung gemäß Figur 15 an der Unterseite des Sensorgehäuses 10 in einer dritten Position 66 elektrisch kontaktiert werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, gemäß der in Figur 19 dargestellten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sensorgehäuses 10, die in das Sensorgehäuse 10 eingelassenen Inlays, d.h. das Cu-Inlay 56 und das Al-Inlay 58, versehen mit der Kupferschicht 59 in einer vierten Position 68, d.h. in einer Zwischenebene 69 des Sensorgehäuses 10 liegend, elektrisch zu kontaktieren. Allen Ausführungsvarianten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen The outwardly exposed inlays, ie the Cu inlay 56 and the Al inlay 58, can be electrically contacted laterally on the sensor housing 10 according to FIG. 16 in a fourth position 68, according to FIG. 17 in a second position 64 on the upper side of the sensor housing 10 are electrically contacted, and - as shown in Figure 18 - analogously to the illustration of Figure 15 on the underside of the sensor housing 10 in a third position 66 are electrically contacted. Furthermore, according to the embodiment variant of the sensor housing 10 proposed according to the invention, the inlays recessed in the sensor housing 10, ie the Cu inlay 56 and the Al inlay 58, can be provided with the copper layer 59 in a fourth position 68 , ie lying in an intermediate plane 69 of the sensor housing 10, to contact electrically. All variants of the invention proposed
Sensorgehäuse 10 gemäß der Figuren 16, 17, 18 und 19 ist gemeinsam, dass die Kavität 16 von der flexiblen Deckschicht 20, der Leiterplattenanlagen und Seitenflächen, die der ersten Leiterplattenlage 22 entsprechen, begrenzt ist. In der Kavität 16 ist in den Ausführungsvarianten gemäß der Figuren 16, 17, 18 und 19 ein Sensor 12 angeordnet, der über den Drahtbond 14 mit der mindestens einen Cu- Leiterbahn 18 elektrisch kontaktiert ist. Sensor housing 10 according to FIGS. 16, 17, 18 and 19 has in common that the cavity 16 is delimited by the flexible cover layer 20, the printed circuit board systems and side surfaces corresponding to the first printed circuit board layer 22. In the embodiment 16 of FIGS. 16, 17, 18 and 19, a sensor 12 is arranged in the cavity 16 and is electrically contacted via the wire bond 14 to the at least one copper printed conductor 18.
Figur 20 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sensorgehäuses. FIG. 20 shows a further possible embodiment of the sensor housing proposed according to the invention.
In der Ausführungsvariante gemäß Figur 20 befinden sich das Cu-Inlay 56 und das mit der Kupferschicht 59 versehene Al-Inlay 58 in einer In the embodiment according to FIG. 20, the Cu inlay 56 and the Al inlay 58 provided with the copper layer 59 are in one
übereinanderliegenden Anordnung 70. Beide Inlays 56, 58 werden über die mindestens eine Cu-Leiterbahn 18, die sich durch den Leiterplattenkern 60 erstreckt, elektrisch kontaktiert. In der Kavität 16 des Sensorgehäuses 10 befindet sich der Sensor 12, beispielsweise ausgebildet als Drucksensor, der über den Drahtbond 14 mit der mindestens einen Cu-Leiterbahn 18 elektrisch in Kontakt steht. Die Kavität 16 ist durch die flexible Deckschicht 20 verschlossen. Erfolgt eine Kontaktierung der in übereinanderliegender Anordnung 70 angeordneten Inlays 56, 58, kann durch eine Klemmkontaktierung 76 eine einfache elektrische Kontaktierung realisiert werden. superimposed arrangement 70. Both inlays 56, 58 are electrically contacted via the at least one Cu conductor track 18 which extends through the printed circuit board core 60. In the cavity 16 of the sensor housing 10 is the sensor 12, for example, formed as a pressure sensor, which is electrically connected via the wire bond 14 with the at least one Cu conductor 18 in contact. The cavity 16 is closed by the flexible cover layer 20. If contacting of the inlays 70, 58 arranged in superimposed arrangement 70, a simple electrical contact can be realized by a Klemmkontaktierung 76.
Figur 21 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sensorgehäuses. FIG. 21 shows a further possible embodiment of the sensor housing proposed according to the invention.
Gemäß dem in Figur 21 dargestellten Sensorgehäuse 10 befindet sich an der Unterseite 54 des Sensorgehäuses 10 eine Anzahl von According to the sensor housing 10 shown in FIG. 21, a number of slots are located on the underside 54 of the sensor housing 10
Abgleichkontaktierungspads 72. Diese stehen jeweils mit der mindestens einen Cu-Leiterbahn 18, die sich durch die Kavität 16 erstreckt, elektrisch in  Balancing pads 72. These are each electrically connected to the at least one Cu trace 18 extending through the cavity 16
Verbindung. In der Kavität 16, die durch die flexible Deckschicht 20 verschlossen ist, befindet sich der mindestens eine Sensor 12, der über den Drahtbond 14 mit der mindestens einen Cu-Leiterbahn 18 elektrisch kontaktiert ist. In dieser Ausführungsvariante liegen die beiden Inlays 56, 58 getrennt voneinander in horizontaler Anordnung innerhalb des Sensorgehäuses 10 und können von der Außenseite des Sensorgehäuses 10 an den Positionen 68 elektrisch kontaktiert werden. Connection. In the cavity 16, which is closed by the flexible cover layer 20, there is the at least one sensor 12, which is electrically contacted via the wire bond 14 with the at least one Cu conductor track 18. In this embodiment, the two inlays 56, 58 are separated from each other in a horizontal arrangement within the sensor housing 10 and can from the Outside of the sensor housing 10 are electrically contacted at the positions 68.
Figur 22 schließlich zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sensorgehäuses 10, bei der auf eine Umverdrahtung in Gestalt einer Cu-Leiterbahn 18 verzichtet werden kann. Voraussetzung dafür ist, dass sowohl das Cu-Inlay 56 als auch das Al-Inlay 58, die in den Kern 60 eingelassen sind, mit einer drahtbondbaren Beschichtung 74 versehen sind. Bei der drahtbondbaren Beschichtung 74 handelt es sich insbesondere um eine Finally, FIG. 22 shows a further embodiment of the sensor housing 10 proposed according to the invention, in which a rewiring in the form of a Cu conductor track 18 can be dispensed with. The prerequisite for this is that both the Cu inlay 56 and the Al inlay 58, which are embedded in the core 60, are provided with a wire-bondable coating 74. The wire-bondable coating 74 is in particular a
Beschichtung aus Ni, Pd oder auch Au. Wie Figur 22 zeigt, können die Coating of Ni, Pd or Au. As FIG. 22 shows, the
Drahtbonds 14 des mindestens einen Sensors 12 unmittelbar mit dem Cu-Inlay 56 bzw. dem Al-Inlay 58 verbunden werden. In diesem Falle kann auf die Kupferbeschichtung des Al-Inlays 58, vgl. Bezugszeichen 59 in Figur 19 verzichtet werden.  Wire bonds 14 of at least one sensor 12 are connected directly to the Cu inlay 56 and the Al inlay 58. In this case, the copper coating of the Al inlay 58, cf. Reference numerals 59 in FIG. 19 are dispensed with.
In einem Herstellungsprozess werden die Kupferlagen, d.h. die Umverdrahtung in Gestalt der mindestens einen Cu-Leiterbahn 18, der zweiten Leiterplattenlage 24 derart strukturiert, wie sie für die elektrische Anbindung des mindestens einen Sensors 12 nötig sind. Die erste Leiterplattenlage 22 weist eine Dicke auf, die mindestens der Dicke des mindestens einen Sensors 12 entspricht, und wird zum Beispiel durch Fräsen oder Lasern so strukturiert, dass Durchlöcher erhalten werden, deren laterale Abmessungen größer als die Abmessungen des Sensors 12 und mögliche Kontaktierungsflächen für denselben sind. Anschließend werden beide Lagen, d.h. die erste Leiterplattenlage 22 und die zweite In a manufacturing process, the copper layers, i. the rewiring in the form of at least one Cu conductor track 18, the second circuit board layer 24 structured such as they are necessary for the electrical connection of the at least one sensor 12. The first circuit board layer 22 has a thickness which corresponds at least to the thickness of the at least one sensor 12 and is patterned, for example by milling or lasering, to obtain through holes whose lateral dimensions are greater than the dimensions of the sensor 12 and possible contacting surfaces for are the same. Subsequently, both layers, i. the first circuit board layer 22 and the second
Leiterplattenlage 24, durch Verpressen unter Druck und Temperatureintrag miteinander verbunden, so dass durch das einseitige Abschließen der PCB layer 24, connected by compression under pressure and temperature input, so that by the one-sided locking the
Durchlöcher in der zweiten Leiterplattenlage 24 Kavitäten entstehen. Im Through holes in the second circuit board layer 24 cavities arise. in the
Folgeschritt kann der mindestens eine Sensor 12 in der so entstandenen Kavität 16 platziert und elektrisch mit der zweiten Leiterplattenlage 24 verbunden werden. Als letzter Schritt wird die Kavität 16 durch die flexible Deckschicht 20 beispielsweise in Gestalt einer Folie verschlossen, was durch Verpressen unter Temperatureinwirkung, durch Verschweißen oder durch Verkleben erfolgt. Subsequent step, the at least one sensor 12 can be placed in the resulting cavity 16 and electrically connected to the second circuit board layer 24. As a last step, the cavity 16 is closed by the flexible cover layer 20, for example in the form of a film, which takes place by pressing under the action of temperature, by welding or by gluing.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereiches eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the by the Claims specified range a variety of modifications possible, which are within the scope of expert action.

Claims

Ansprüche claims
1. Sensorgehäuse (10) für mindestens einen Sensor (12) und/oder 1. sensor housing (10) for at least one sensor (12) and / or
mindestens ein elektronisches Bauelement (13), wobei der mindestens eine Sensor(12) und/oder das mindestens eine elektronische  at least one electronic component (13), wherein the at least one sensor (12) and / or the at least one electronic
Bauelement (13) in einer Kavität (16) aufgenommen ist, die in dem Sensorgehäuse (10) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (10) aus einem medienresistenten fluorpolymeren Material gefertigt ist, in welches von außerhalb des Sensorgehäuses (10) kontaktierbare Kontaktierungsflächen (30, 56, 58) eingebettet sind.  Component (13) in a cavity (16) is received, which is formed in the sensor housing (10), characterized in that the sensor housing (10) is made of a media-resistant fluoropolymeric material, in which contactable from outside the sensor housing (10) Contact surfaces (30, 56, 58) are embedded.
2. Sensorgehäuse (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das medienresistente fluorpolymere Material Polytetrafluorethylen (PTFE), fluorisiertes Ethylen-Propylen (FEP) oder 2. sensor housing (10) according to claim 1, characterized in that the media-resistant fluoropolymeric material polytetrafluoroethylene (PTFE), fluorinated ethylene-propylene (FEP) or
Polychlortriflourethylen (PCTFE) ist.  Polychlorotrifluorethylene (PCTFE) is.
3. Sensorgehäuse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das medienresistente fluorpolymere Material neutrale Eigenschaften in Bezug auf einen Elektrolyten in einer Batteriezelle aufweist. 3. sensor housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the media-resistant fluoropolymeric material has neutral properties with respect to an electrolyte in a battery cell.
4. Sensorgehäuse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (16) durch eine flexible Deckschicht (20) von < 150 μηη Dicke, einer Folie oder einem dünnen Leiterplattenkern mit einer Dicke von < 150 μηη fluiddicht verschlossen ist. 4. sensor housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the cavity (16) by a flexible cover layer (20) of <150 μηη thickness, a film or a thin circuit board core having a thickness of <150 μηη fluid-tightly closed.
5. Sensorgehäuse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (16) mit einem Fluid (26) befüllt ist. 5. Sensor housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the cavity (16) is filled with a fluid (26).
6. Sensorgehäuse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (10) mindestens eine Cu-Leiterbahn (18) umfasst und/oder an einer Einbaufläche (28) für den mindestens einen Sensor (12) oder das mindestens eine 6. Sensor housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor housing (10) at least a Cu conductor track (18) and / or on a mounting surface (28) for the at least one sensor (12) or the at least one
elektronische Bauelement (13) eine Cu-Lage (46) vorgesehen ist. electronic component (13) is provided a Cu layer (46).
Sensorgehäuse (10) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kavität (16) neben dem mindestens einen Sensor (12) mindestens ein weiteres elektronisches Bauelement (13) enthalten ist, welches mit der mindestens einen Cu-Leiterbahn (18) elektrisch kontaktiert ist. Sensor housing (10) according to claim 6, characterized in that in the cavity (16) in addition to the at least one sensor (12) at least one further electronic component (13) is included, which electrically contacted with the at least one Cu conductor track (18) is.
Sensorgehäuse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von außerhalb des Sensorgehäuses (10) elektrisch kontaktierbaren Kontaktlerungsflächen (30; 56, 58) in einer ersten Position (32, 62) in einer Zwischenebene (69), oder in einer zweiten Position (34, 64) an der Oberseite oder in einer dritten Position (36, 66) an der Unterseite, oder in einer vierten Position (38, 68) seitlich am Sensorgehäuse (10) ausgeführt sind. Sensor housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that from outside the sensor housing (10) electrically contactable Kontaktlerungsflächen (30; 56, 58) in a first position (32, 62) in an intermediate plane (69), or in a second position (34, 64) on the upper side or in a third position (36, 66) on the underside, or in a fourth position (38, 68) laterally on the sensor housing (10) are executed.
Sensorgehäuse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlerungsflächen (30) als Vias (40) ausgeführt sind, die an einer Unterseite (54) des Sensorgehäuses (10) durch eine zusätzliche Abdichtung (42) oder durch eine über diesen liegende zweite Leiterplattenlage (24) fluiddicht abgedichtet sind. Sensor housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the Kontaktlerungsflächen (30) are designed as vias (40) on an underside (54) of the sensor housing (10) by an additional seal (42) or by a via These lying second circuit board layer (24) are sealed fluid-tight.
Sensorgehäuse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der elektrisch kontaktierbaren Kontaktlerungsflächen (30; 56, 58) als AI-Leiterbahn (48) oder als Cu- Leiterbahn (18) mit einer Al-Beschichtung (50) ausgeführt ist. Sensor housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that one of the electrically contactable Kontaktlerungsflächen (30; 56, 58) as AI conductor track (48) or as Cu- conductor track (18) with an Al coating (50) is.
Sensorgehäuse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlerungsflächen (30) als in das medienresistente fluorpolymere Material eingebettetes Cu-Inlay (56) und Al-Inlay (58) ausgeführt sind, das Al-Inlay (58) auf mindestens einem Flächenabschnitt eine Cu-Beschichtung (59) aufweist und auf einem weiteren Flächenabschnitt unbeschichtet ist und ein Übergang zwischen dem beschichteten und dem unbeschichteten Flächenabschnitt vom fluorpolymeren Material umschlossen ist, oder die Kontaktlerungsflächen (30) als zwei Cu-Inlays (56) ausgeführt sind. Sensorgehäuse (10) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des Al-Inlays (58) mit Cu-Beschichtung (59), ein Cu-Inlay (56) mit Al-Beschichtung eingesetzt wird, wobei die Al-Beschichtung eine Kontaktierungsfläche (30) bildet. Sensor housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the contact surfaces (30) are designed as embedded in the media-resistant fluoropolymer polymeric Cu inlay (56) and Al inlay (58), the Al inlay (58) on at least one surface portion has a Cu coating (59) and is uncoated on another surface portion and a transition between the coated and uncoated surface portions is enclosed by the fluoropolymeric material, or the contact surfaces (30) are configured as two Cu inlays (56). Sensor housing (10) according to claim 11, characterized in that instead of the Al inlay (58) with Cu coating (59), a Cu inlay (56) with Al coating is used, wherein the Al coating has a contacting surface ( 30).
Sensorgehäuse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei übereinanderliegender Anordnung (70) der Kontaktierungsflächen (56, 58) eine Klemmkontaktierung (76) realisiert ist. Sensor housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that when superimposed arrangement (70) of the contacting surfaces (56, 58) a Klemmkontaktierung (76) is realized.
Sensorgehäuse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (10) zusätzliche Abgleich- Kontaktierungspads (72) für den mindestens einen Sensor (12) und/oder das mindestens eine elektronische Bauelement (13) aufweist. Sensor housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor housing (10) additional adjustment Kontaktierungspads (72) for the at least one sensor (12) and / or the at least one electronic component (13).
Sensorgehäuse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsflächen (30) des Cu- Inlays (56) eine drahtbondbare Beschichtung (74) umfassend Ni, Pd und/oder Au aufweisen und der mindestens eine Sensor (12) und/oder das mindestens eine elektronische Bauelement (13) über einen Sensor housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the contacting surfaces (30) of the Cu inlay (56) comprise a wire-bondable coating (74) comprising Ni, Pd and / or Au and the at least one sensor (12) and / or the at least one electronic component (13) via a
Drahtbond (14) direkt mit der mindestens einen Kontaktierungsfläche (30) kontaktiert ist. Wire bond (14) is contacted directly with the at least one contacting surface (30).
Verfahren zur Herstellung eines Sensorgehäuses (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine fluidisch dichte Verbindung einer flexiblen Deckschicht (20) mit dem Sensorgehäuse (10) durch ein stoffschlüssiges Fügeverfahren, durch thermisches Fügen, durch Versiegeln oder Kleben erfolgt, und eine Cu-Beschichtung (59) eines Al-Inlays (58) oder eine Al-Beschichtung eines Cu-Inlays (56) galvanisch oder durch Walzplattieren aufgebracht wird. A method for producing a sensor housing (10) according to any one of claims 1 to 15, characterized in that a fluidly sealed connection of a flexible cover layer (20) with the sensor housing (10) by a cohesive joining method, by thermal joining, by sealing or gluing takes place and a Cu coating (59) of an Al inlay (58) or an Al coating of a Cu inlay (56) is applied by electroplating or by roll cladding.
Verwendung des Sensorgehäuses (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 in einer Batteriezelle eines Batteriemoduls oder eines Use of the sensor housing (10) according to one of claims 1 to 15 in a battery cell of a battery module or a
Batteriepacks als Traktionsbatterie eines Hybridfahrzeuges oder eines Elektrofahrzeuges. Battery pack as a traction battery of a hybrid vehicle or an electric vehicle.
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