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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Sensorschaltung und die Sensorschaltung.
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Aus der
WO 2010 / 037 810 A1 ist ein Sensor mit einer Sensorschaltung bekannt, die bei der Herstellung des Sensors auf einem Basiselement genannten Verdrahtungsträger verschaltet wird. Bei der Herstellung der Sensorschaltung ist der Verdrahtungsträger in einem Band genannten Halterahmen gehalten und bildet mit diesem einstückig einen sogenannten Leadframe aus.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, den das Verfahren zum Prüfen von Sensoren zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors mit einer auf einer Bestückinsel eines Schaltungsträgers getragenen Sensorschaltung zur Ausgabe eines von einem physikalischen Geberfeld abhängigen Sensorsignals und mit einer Schnittstelle zum Senden des Sensorsignals an eine übergeordnete Signalverarbeitungseinrichtung, die Schritte Einhüllen eines die Bestückinsel und die Sensorschaltung enthaltenen Teils des Schaltungsträgers in einer ersten Schutzmasse, in der ein Formschlusselement ausgebildet wird, und Einhüllen wenigstens eines das Formschlusselement enthaltenden Teils der ersten Schutzmasse und der Schnittstelle in einer zweiten Schutzmasse.
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Dem angegebenen Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass die Sensorschaltung zu ihrem Schutz in einer Schutzmasse eingehüllt werden muss, um den Sensor vor Schäden durch mechanische Beanspruchungen und andere Einflüsse, wie beispielsweise Verwitterung zu schützen. Die Schutzmasse muss jedoch an den Bauraum angepasst werden, in dem der Sensor verwendet werden soll. Da der Sensor ohne die Schutzmasse jedoch beschädigt werden könnte, muss er sofort mit der Schutzmasse hergestellt werden und kann nicht einfach bis zum Ummanteln mit der Schutzmasse ungeschützt gelagert werden. Aus diesem Grund sind kundenspezifische Anfertigungen von Sensoren in kleiner Stückzahl stets sehr teuer, weil für diese immer eine eigene Fertigungsstätte bereitgestellt werden muss.
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Hier greift das angegebene Verfahren mit der Erkenntnis an, dass Sensoren wie Drehzahlsensoren und Inertialsensoren, die ihre physikalische Messgröße berührungslos über ein physikalisches Geberfeld messen, im Bereich der Sensorschaltung eigentlich in der Luft hängen und an dieser Stelle weniger stark vom Bauraum abhängig sind. Die eigentliche Abhängigkeit vom Bauraum besteht eher an der Seite des Sensors, an der der Sensor an seine Umgebung angebunden wird, in der er eingesetzt werden soll, in einem Fahrzeug beispielsweise das Fahrzeug-Chassis.
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Daher wird im Rahmen des angegebenen Verfahrens vorgeschlagen, die zuvor genannte Schutzmasse in zwei Schutzmassen aufzuteilen und den Sensor zunächst mit der ersten Schutzmasse im Bereich der Sensorschaltung einzuhüllen. Auf diese Weise wären die Sensorschaltung und die Bestückinsel geschützt und könnten so gelagert, transportiert und in beliebiger Weise weiterverarbeitet werden. Die zweite Schutzmasse, die prinzipiell auch materialgleich zur ersten Schutzmasse sein könnte, könnte dann zeitlich und örtlich völlig unabhängig zur ersten Schutzmasse geformt werden, wodurch sich der Sensor zu einem Großteil in Massenfertigung herstellen ließe und nur für einen kleinen Teil des Sensors ein entsprechend spezifisches Herstellungswerkzeug bereitgestellt werden muss. Um dabei sicherzustellen, dass sich die beiden Schutzmassen nicht voneinander lösen, wird im Rahmen des angegebenen Verfahrens vorgeschlagen, die beiden Schutzmassen miteinander formschlüssig zu verbinden.
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Daher lassen sich durch die Verwendung des angegebenen Verfahrens die Herstellungskosten für einen Sensor spürbar senken.
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In einer Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Ausbilden eines Teils der zweiten Schutzmasse als Anschlusselement, das geeignet ist mit einem Halter zum Halten des Sensors mechanisch verbunden zu werden. Dieses Anschlusselement kann in der zuvor genannten Weise kundenspezifisch zeitlich und örtlich völlig unabhängig vom restlichen Teil des Sensors gebildet werden, so dass seine Fertigung nicht unmittelbar in den restlichen Herstellungsprozess des Sensors eingebunden sein muss.
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In einer anderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird der Schaltungsträger während des Einhüllens in der ersten Schutzmasse an einer Stelle gehalten, an der das Formschlusselement ausgebildet wird. Auf diese Weise wird der Schaltungsträger während des Einhüllens mit der ersten Schutzmasse mechanisch stabilisiert, so dass die erste Schutzmasse mit einer hohen Präzision um den Schaltungsträger gefertigt werden kann. Das Formschlusselement selbst erfüllt dadurch nicht nur den Zweck, die beiden Schutzmassen miteinander zu verbinden, sondern erlaubt es auch, den Formungsprozess der ersten Schutzmasse zu unterstützen.
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In einer noch anderen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Einhüllen der Bestückinsel und der Sensorschaltung in einer mechanischen Entkopplungsmasse, bevor die auf der Sensorschaltung getragene Sensorschaltung in der ersten Schutzmasse eingehüllt wird. Die mechanische Entkopplungsmasse hält die Sensorschaltung und insbesondere einen in der Sensorschaltung vorhandenen Messaufnehmer frei von mechanischen Spannungen, die das vom physikalischen Geberfeld abhängige Sensorsignal und damit die Messung der oben genannten physikalischen Messgröße verfälschen könnten.
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In einer zusätzlichen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird die Bestückinsel beim Einhüllen in der mechanischen Entkopplungsmasse über einen Steg an einem Stützelement gehalten, wobei der Steg vor dem Einhüllen der Bestückinsel und der Sensorschaltung in der ersten Schutzmasse wenigstens teilweise entfernt wird. Diesen Vorgang kann man als partielles Freistanzen bezeichnen, im Rahmen dessen die Sensorschaltung mit der ersten Schutzmasse so vollständig umhüllt werden kann, dass keine Randspalten oder andere nicht notwendige Öffnungen verbleiben, über die Feuchtigkeit oder andere verwitterungsunterstützende Substanzen zur Sensorschaltung vordringen könnten. Andererseits kann der Sensor aufgrund der weiter vorhandenen Verbindung zum Stützelement mit anderen Sensoren gemeinsam an diesem gehalten und in besonders effizienter Weise transportiert und weiter verarbeitet werden. Die schlussendliche Vereinzelung des Sensors kann dann schlussendlich nach dem Einhüllen in der zweiten Schutzmasse erfolgen.
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In besonders günstiger Weise kann als von der Bestückinsel verschiedene Stelle die Schnittstelle gewählt werden, weil die Schnittstelle ohnehin bis zur Anbindung mit einem Datenkabel zur Übertragung des Sensorsignals freigehalten werden muss.
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Zweckmäßigerweise kann das angegebene Verfahren in einer Weiterbildung den Schritt Ausbilden eines Ausrichtungselementes an der ersten Schutzmasse, an der die erste Schutzmasse zum Einhüllen mit der zweiten Schutzmasse in einer vorbestimmten Richtung ausgerichtet werden kann, umfassen. Durch dieses Ausrichtungselement ist gewährleistet, dass der Sensor nach dem Einhüllen in der ersten Schutzmasse und einem sich gegebenenfalls anschließenden Transport zu einer anderen Fertigungsstätte beim Einhüllen mit der zweiten Schutzmasse weiterhin hochpräzise mit geringen Toleranzen gefertigt werden kann.
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In einer besonders günstigen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird zwischen der ersten Schutzmasse und der zweiten Schutzmasse ein Dichtungselement angeordnet, welches ein Eindringen von Feuchtigkeit in einem Spalt zwischen der ersten Schutzmasse und der zweiten Schutzmasse vermeidet, der aufgrund des Formschlusses bedingt gegebenenfalls entstehen könnte.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Sensor durch eines der angegebenen Verfahren hergestellt.
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Der angegebene Sensor kann ein Raddrehzahlsensor oder ein Inertialsensor für ein Fahrzeug sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug einen angegebenen Sensor.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:
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1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges mit einer Fahrdynamikregelung,
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2 eine schematische Darstellung eines Drehzahlsensors in dem Fahrzeug der 1,
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3 einen schematische Darstellung eines Lesekopfes des Drehzahlsensors der 2 in einem Zwischenproduktionszustand,
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4 eine Schnittansicht eines alternativen Lesekopfes des Drehzahlsensors der 2 in einer Draufsicht, und
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5 eine Schnittansicht des Lesekopfes der 5 in einer Seitenansicht zeigen.
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In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.
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Es wird auf
1 Bezug genommen, die eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges
2 mit einer an sich bekannten Fahrdynamikregelung zeigt. Details zu dieser Fahrdynamikregelung können beispielsweise der
DE 10 2011 080 789 A1 entnommen werden.
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Das Fahrzeug 2 umfasst ein Chassis 4 und vier Räder 6. Jedes Rad 6 kann über eine ortsfest am Chassis 4 befestigte Bremse 8 gegenüber dem Chassis 4 verlangsamt werden, um eine Bewegung des Fahrzeuges 2 auf einer nicht weiter dargestellten Straße zu verlangsamen.
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Dabei kann es in einer dem Fachmann bekannten Weise passieren, dass das die Räder 6 des Fahrzeugs 2 ihre Bodenhaftung verlieren und sich das Fahrzeug 2 sogar von einer beispielsweise über ein nicht weiter gezeigtes Lenkrad vorgegebenen Trajektorie durch Untersteuern oder Übersteuern wegbewegt. Dies wird durch an sich bekannte Regelkreise wie ABS (Antiblockiersystem) und ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) vermieden.
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In der vorliegenden Ausführung weist das Fahrzeug 2 dafür Drehzahlsensoren 10 an den Rädern 6 auf, die eine Dreh-zahl 12 der Räder 6 erfassen. Ferner weist das Fahrzeug 2 einen Inertialsensor 14 auf, der Fahrdynamidaten 16 des Fahrzeuges 2 erfasst aus denen beispielsweise eine Nickrate, eine Wankrate, eine Gierrate, eine Querbeschleunigung, eine Längsbeschleunigung und/oder eine Vertikalbeschleunigung in einer dem Fachmann an sich bekannten Weise ausgegeben werden kann.
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Basierend auf den erfassten Drehzahlen 12 und Fahrdynamikdaten 16 kann ein Regler 18 in einer dem Fachmann bekannten Weise bestimmen, ob das Fahrzeug 2 auf der Fahrbahn rutscht oder sogar von der oben genannten vorgegebenen Trajektorie abweicht und entsprechen mit einem an sich bekannten Reglerausgangssignal 20 darauf reagieren. Das Reglerausgangssignal 20 kann dann von einer Stelleinrichtung 22 verwendet werden, um mittels Stellsignalen 24 Stellglieder, wie die Bremsen 8 anzusteuern, die auf das Rutschen und die Abweichung von der vorgegebenen Trajektorie in an sich bekannter Weise reagieren.
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Der Regler 18 kann beispielsweise in eine an sich bekannte Motorsteuerung des Fahrzeuges 2 integriert sein. Auch können der Regler 18 und die Stelleinrichtung 22 als eine gemeinsame Regeleinrichtung ausgebildet und optional in die zuvor genannte Motorsteuerung integriert sein.
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Anhand des in 1 gezeigten Raddrehzahlsensors 10 soll die vorliegende Erfindung näher verdeutlicht werden, auch wenn die vorliegende Erfindung an beliebigen Sensoren, wie Magnetfeldsensoren, Beschleunigungssensoren, Drehratensensoren, Körperschallsensoren oder Temperatursensoren umsetzbar ist.
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Es wird auf 2 Bezug genommen, die eine schematische Ansicht einer der Drehzahlsensoren 10 in der Fahrdynamikregelung der 1 zeigt.
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Der Drehzahlsensor 10 ist in der vorliegenden Ausführung als aktiver Drehzahlsensor ausgeführt, der ein drehfest am Rad 6 befestigtes Geberelement in Form einer Encodersscheibe 26 und eine ortsfest zum Chassis 4 befestige Sensorschaltung umfasst, die nachstehend der Einfachheit halber Lesekopf 28 genannt wird.
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Die Encoderscheibe 26 besteht in der vorliegenden Ausführung aus aneinandergereihten Magnetnordpolen 30 und Magnetsüdpolen 32, die gemeinsam ein physikalisches Feld in Form eines Gebermagnetfeldes 33 erregen. Dieses Gebermagnetfeld ist in 3 der Übersichtlichkeit halber mit zwei gestrichelt dargestellten Feldlinien angedeutet. Dreht sich die am Rad 6 befestigte Encoderscheibe 26 mit diesem in eine Drehrichtung 34, dreht sich das Gebermagnetfeld so mit.
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Der Lesekopf 28 umfasst in der vorliegenden Ausführung einen Messfühler, auch Messaufnehmer genannt, in Form eines magnetorstriktiven Elementes 35. Das magnetorstriktive Element 35 ändert in Abhängigkeit der Winkellage des vom Encoderrad 26 erregten Gebermagnetfeldes seinen elektrischen Widerstand. Zur Erfassung der Drehzahl 12 wird an das magnetoresisitv Element 35 ein Probesignal 39 angelegt, das in Abhängigkeit der Winkellage des Encoderrades 26 und damit des elektrischen Widerstandes magnetoresisitv Elementes 35 verändert wird. Basierend auf dieser Veränderung des Probesignals 39 wertet eine Signalauswerteschaltung 40 die Drehzahl 12 aus und gibt sie in einem Datensignal 42 an den Regler 18 aus. Diese Signalauswerteschaltung 40 kann ebenfalls Teil des Lesekopfes 28 sein.
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Hierzu und zu weiteren Hintergrundinformationen zu aktiven Raddrehzahlsensoren wird auf den einschlägigen Stand der Technik, wie beispielsweise die
DE 101 46 949 A1 verwiesen.
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Es wird auf 3 Bezug genommen, die eine schematische Darstellung des Lesekopfes 28 für den Drehzahlsensor 10 in einem noch nicht fertig gestellten Herstellungszustand zeigt.
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Der Lesekopf 28 ist Produktionszustand der vorliegenden Ausführung auf in einem als sogenannter Leadframe 44 ausgeführten Schaltungsträger gehalten. Von diesem Leadframe 44 ist in 3 nur ein Teil gezeigt. Der Leadframe 44 kann besonders bevorzugt als Endlosband ausgeführt sein, an den sich der in 3 Teil gezeigte des Leadframes 44 nebeneinander und/oder übereinander anschließt. Ein Beispiel dafür ist in 4 gezeigt.
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Der in 3 gezeigte Teil des Leadframes 44 umfasst einen Halterahmen 46, einen Verdrahtungsträger in Form einer Bestückinsel 48, auf der der Lesekopf 28 gehalten und verschaltet ist, zwei Tiebars 50 genannte Stege und zwei Kontaktanschlüsse 52. Dabei halten die Tiebars 50 die Kontaktanschlüsse 52 direkt und die Bestückinsel 48 am Halterahmen 46. In dem Leadframe 44 sind der Halterahmen 46, die Bestückinsel 48, die Tiebars 50 und die Kontaktanschlüsse 52 als einstückiges Stanzteil oder Stanzrahmen ausgebildet, in dem die zuvor genannten Elemente durch Stanzen aus einem elektrisch leitfähigen Blech geformt werden.
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Auf der Bestückinsel 48 wird im Rahmen der vorliegenden Ausführung der Messaufnehmer in Form des magnetoresisitven Elementes 35 und die Signalauswerteschaltung 40 aufgebracht und elektrisch beispielsweise durch Löten oder Verkleben kontaktiert. Das magnetoresistive Element 35 und die Signalauswerteschaltung 40 sind dabei ferner über einen Bonddraht 54 miteinander verbunden, so dass über die Bestückinsel 48 und den Bonddraht 54 zwischen dem magnetoresisitven Element 35 und der Signalauswerteschaltung 40 das Probesignal 39 übertragen werden kann.
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Die Bestückinsel 48 ist in der vorliegenden Ausführung direkt mit einem der beiden Kontaktanschlüsse 52 verbunden, während der andere der beiden Kontaktanschlüsse 52 von der Bestückinsel 48 galvanisch getrennt und mit der Signalauswerteschaltung 40 über einen weiteren Bonddraht 54 verbunden ist. Auf diese Weise kann über die beiden Kontaktanschlüsse 56 das Datensignal 42 aus der Signalauswerteschaltung 40 ausgegeben werden.
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Der Halterahmen 46 weist im Rahmen der vorliegenden Ausführung zwei parallel zueinander verlaufende Transportsteifen 58 auf, die über Verbindungsstege 60 miteinander verbunden sind. Auf dem Transportstreifen 58 sind dabei Transportlöcher 62 ausgebildet, in die ein nicht weiter dargestelltes Transportwerkzeug eingreifen und den Leadframe 44 bewegen kann. Ferner ist auf dem Transportstreifen 58 ein Indexloch 64 ausgebildet, mittels dem die Lage des Leadframes 44 beim Transport bestimmt und damit geregelt werden kann.
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Nachdem der Zwischenproduktionszustand des Lesekopfes gemäß der 3 erreicht ist, wird der Lesekopf 28 eingehaust.
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Das Einhausen soll anhand der 4 und 5 erläutert werden, die einen zur 3 alternativen Drehzahlsensor 10 zeigen, der jedoch in der gleichen Weise wirkt, wie der prinzipiell in 2 erläuterte.
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Im Lesekopf 28 der 4 und 5 sind wieder auf einer Bestückinsel 48 ein magnetoresistives Element 35 und eine Signalauswerteschaltung 40 verschaltet. Entsprechend wird an das magnetresitive Element 35 das Probesignal 39 angelegt und Datensignal 42 erzeugt. Die Schaltung kann um weitere Schaltungskomponenten 66, wie beispielsweise Schutzkondensatoren oder weitere Messaufnehmer in beliebiger Weise erweitert werden. Entsprechende weitere Schaltungskomponenten 66 können auch außerhalb der Bestückinsel 48 verschaltet werden.
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Nachdem für den Lesekopf 28 der 4 und 5 ein der 3 entsprechender Zwischenproduktionszustand erreicht ist, können die Schaltung auf der Bestückinsel 48 und gegebenenfalls außerhalb der Bestückinsel 48 verschaltete elektrische Schaltungskomponenten in einem mechanischen Entkopplungsmaterial 68 eingehüllt werden. Um einen optimalen Halt des mechanischen Entkopplungsmaterials 68 am Leadframe 44 zu garantieren, sind am Leadframe 44 sogenannte Ankerlöcher 70 ausgebildet, die vom mechanischen Entkopplungsmaterial 68 durchdrungen werden und so einen Formschluss mit dem Leadframe 44 eingehen. Für das mechanische Entkopplungsmaterial wird vorzugsweise ein Duroplast-Material, wie beispielsweise ein Epoxid-Harz gewählt. In jedem Fall sollte das mechanische Entkopplungsmaterial 68 Eigenschaften aufweisen, die nur einen geringen mechanischen Stress auf die einzelnen eingehüllten elektrischen Komponenten 35, 40, 66 ausüben.
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Im Anschluss daran wird der Lesekopf 28 aus seinem Halterahmen 46 partiell freigestanzt. Dabei wird der Lesekopf 28 an den Tiebars 50 aus dem Halterahmen 46 herausgetrennt, so dass er nur noch an den Kontaktanschlüssen 52 am Halterahmen 46 gehalten wird.
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In diesem Zustand wird der Lesekopf 28 nun in einer ersten Schutzmasse 72 eingehüllt, wobei auf das mechanische Entkopplungsmaterial 68 zuvor gegebenenfalls noch ein Abschirmblech 73 zur Steigerung der elektromagnetischen Verträglichkeit, EMV genannt, gelegt werden kann. Hierbei wird der Leadframe 44 am Halterahmen 46 sowie an einer Klemmstelle 74 gehalten, wobei an die Klemmstelle 74 ein entsprechendes Werkzeug angreifen kann. Auf diese Weise ist nicht nur die Stabilität beim Einhüllen in der ersten Schutzmasse 72 sichergestellt, der Leadframe 44 und damit der Lesekopf 28 sind so auch mit hoher Präzision ausgerichtet, wodurch sich der Drehzahlsensor 10 mit sehr niedrigen Toleranzen herstellen lässt. Als erste Schutzmasse kann ebenfalls ein Duroplast eingesetzt werden. Alternativ können auch spezielle Thermoplaste, wie LCP (liquid crystalline polymers) oder PPS (Polyphenylensulfid) verwendet werden. Bei der Auswahl eines Materials als zweite Schutzmasse sollte der Fokus auf Kriterien wie einen geringen Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten, eine gute chemische Beständigkeit, eine hohe mechanische Festigkeit und/oder eine hohe Dichtigkeit gelegt werden.
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Der Lesekopf 28 in dem so hergestellten Zustand wird nachstehend als Vorspritzling bezeichnet. Dieser kann in besonders günstiger Weise nun vor der weiteren Verarbeitung gelagert oder transportiert werden, weil die erste Schutzmasse 72 eine ausreichend hohe Dichtigkeit bereitstellt, mit der die Komponenten 35, 40, 66 der Sensorschaltung optimal geschützt sind.
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Zur weiteren Verarbeitung des Vorspritzlings kann dieser nun aus dem Halterahmen 46 vereinzelt werden. Das heißt, dass nun auch die Kontaktanschlüsse 52 vom Halterahmen 46 beispielsweise durch herausstanzen getrennt werden können. Die von der ersten Schutzmasse 72 hervortretenden Bereiche der Kontaktanschlüsse 52 können nun als Schnittstelle 76 zur Anbindung eines Datenkabels 78 verwendet werden, mit dem das Datensignal 42 an den Regler 18 übertragen werden kann. Alternativ könnte der Leadframe 44 selbstverständlich auch als Stecker ausgebildet werden, an dem das Datenkabel 78 kraft- und/oder formschlüssig angeschlossen wird. Wird das Datenkabel 78 mit der Schnittstelle 76 verbunden, können dabei bekannte Verbindungstechniken, wie zum Beispiel Schweißen, Löten, Kleben, Crimpen, Splicen, Ultraschallschweißen oder Kombinationen daraus zum Einsatz kommen. Besonders bevorzugt ist eine Variante, bei der das Datenkabel bei einem Kabelhersteller bereits mit einer Aderendhülse 80 versehen wurde und diese nun mittels Widerstandsschweißen mit dem Leadframe 44 verschweißt wird. Zweckmäßigerweise können die Kontaktanschlüsse 52 dabei Klemmelemente 82 aufweisen, mit denen die Aderendhülsen 80 zusätzlich kraftschlüssig aufgenommen werden können.
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Im Anschluss daran kann der Vorspritzling nun in einer zweiten Schutzmasse 84 wenigstens teilweise eingehüllt werden. Um ein gegebenenfalls erneutes Positionieren des Vorspritzlings, beispielsweise nach dem Vereinzeln in einem eigenen Werkzeug, zu unterstützen, können am Leadframe 44 und/oder an der ersten Schutzmasse 72 geeignete Ausrichtungselemente 86 in Form mechanischer Ausprägungen, wie Ausnehmungen, Stege, Kanten ausgebildet werden. Auf diese Weise kann eine exakte Ausrichtung des Vorspritzlings im Werkzeug beim Einhüllen mit der zweiten Schutzmasse 84 und damit die oben erwähnte niedrige Toleranz sichergestellt werden. Dabei kann der Vorspritzling im Werkzeug beim Einhüllen mit der zweiten Schutzmasse 84 mit speziellen Supportpins schwimmend positioniert werden. Alternativ können die Supportpins auch zurückziehbar ausgebildet werden. Das heißt, dass nach einem anfänglichen Einhüllen des Vorspritzlings mit der zweiten Schutzmasse 84 (nach einem Anhärten dieser) die Supportpins zurückgezogen werden, um eventuell nicht von der zweiten Schutzmasse 84 erfasste Stellen zu schließen.
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Beim Einhüllen des Vorspritzlings mit der zweiten Schutzmasse 84 dringt diese auch in den Bereich der Klemmstelle 74 ein, an dem der Leadframe 44 beim Einhüllen mit der ersten Schutzmasse 72 gehalten wurde. Auf diese Weise entsteht ein Formschluss zwischen den beiden Schutzmassen 72, 84, so dass die Klemmstelle 74 wie ein Formschlusselement wirkt. Ankerlöcher 70 im Leadframe 44 können den Halt der zweiten Schutzmasse 72 am Vorspritzling weiter verbessern.
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In besonders günstiger Weise wird erst in diesem Arbeitsschritt, beim Einhüllen in die zweite Schutzmasse 84 ein Anschlusselement 86 mit der zweiten Schutzmasse 84 geformt, mit dem der Lesekopf 28 am Chassis 4 des Fahrzeuges 2 als Halter befestigt werden kann. Das Anschlusselement 86 umfasst dabei einen Halteflansch 88, der an das Chassis 4 angelegt werden kann und eine Befestigungsbohrung 90, über die der Lesekopf 28 beispielsweise mittels einer Schraube am Chassis festgeschraubt werden kann. Um die mechanische Festigkeit dieser Verbindung zu erhöhen, kann in die Befestigungsbohrung eine Hülse 92 eingesetzt sein.
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Als Material für die zweite Schutzmasse 84 kann beispielsweise ein elastisches Thermoplast gewählt werden.
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Zur Verbesserung der Haftung der Entkopplungsmasse 68, der ersten Schutzmasse 72 und der zweiten Schutzmasse 84 zueinander und am Leadframe 44 kann unmittelbar vor dem jeweiligen Einhüllungsvorgang die Einheit einer Oberflächenreinigung und -aktivierung unterzogen werden. Hierzu können, aber nicht ausschließlich, OpenAir- oder Vakuum-Plasmen zum Einsatz kommen. Besonders vorteilhaft ist eine Wasserstoff-Plasma-Vorreinigung, gefolgt von einer Stickstoff-Argon-Plasma-Aktivierung.
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Da die Leseköpfe 28 nach dem Einhüllen in der ersten Schutzmasse 72 noch partiell am Halterahmen 46 über die Kontaktanschlüsse 52 gehalten werden, können diese in besonders effizienter Weise vor dem Einhüllen mit der zweiten Schutzmasse 84 gemeinsam programmiert und gegebenenfalls abgeglichen werden. Alternativ wäre dies selbstverständlich auch nach dem Vereinzeln möglich.
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Um die mechanische Festigkeit des Lesekopfes 28 zu verbessern kann der Leadframe 44 beispielsweise einen abgewinkelten Bereich 94 umfassen, der den Leadframe 44 versteift. Dieser abgewinkelte Bereich 94 kann durch Umbiegen eines Teils des Leadframes in eine L-Kontur oder eine U-Kontur im Schnitt erreicht werden.
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Um die Dichtigkeit zwischen den beiden Schutzmassen 72, 84 zu erhöhen, kann wenigstens ein Dichtungselement beispielsweise in Form eines Dichtungsrings 96 angeordnet werden, der einen Spalt 98 zwischen den beiden Schutzmassen 72, 84 abdichtet. Dieser Dichtungsring 96 dämpft darüber hinaus in besonders günstiger Weise auch noch Schwingungen.
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Ein im Rahmen des zuvor beschriebenen Verfahrens hergestellter Sensor lässt sich unabhängig von seinen sensorspezifischen Unterschieden wie Messprinzip, Sensier-Richtung, Beschaltung in beliebiger Weise durch die Gestaltung des Leadframes und unterschiedliche Bestückungen herstellen. Als elektronische Bauelemente können Standard-ICs mit dem Leadframe 44 auch nach Einhüllen mit der mechanischen Entkopplungsmasse 68 verbunden werden. So können beispielsweise serienerprobte ICs weiterverwendet werden.
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Als weitere elektronische Komponenten 66 kann beispielsweise eine Schutzbeschaltung verbaut werden. Sie kann, wie in 4 und 5 zu sehen, in der Komponenten-Subeinheit verbaut sein. Der finale Vorspritzling lässt sich in seinen Aussenabmessungen identisch fertigen, so dass eine zentral Herstellung des Vorspritzlungs möglich ist, der dann weltweit an die diversen Werke zum kundenspezifischen Einhüllen mit der zweiten Schutzmasse 84 verteilt werden kann.
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Das vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die gesamte Prozesskette zur Herstellung eines Sensors geringe Toleranzen aufweist und dass eine hohe Dichtigkeit zwischen Leadframe 44 und den Schutzmassen 72, 84 gegeben ist (die wesentliche Abdichtung erfolgt durch die erste Schutzmasse 72). Zudem kann der thermische Ausdehnungskoeffizient hinsichtlich der Entkopplungs- und Schutzmasse 68, 72 zum Material des Leadframes 44 so dimensioniert werden, dass nur geringfügige Längenausdehnungs-Unterschiede bei Temperaturwechsel auftreten. Eine signifikant längere Lebensdauer ist dadurch zu erwarten.
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Investitionsseitig besteht der Vorteil dieses Konzepts darin, dass kein zusätzliches Handling erforderlich ist. Einzig ein weiteres Werkzeug zum Einhüllen in die zweite Schutzmasse 84 könnte notwendig werden. In einem Werkzeug zum Einhüllen mit der zweiten Schutzmasse 84 könnte eine Ausrüstung mit rückziehbaren Fixierpins erforderlich sein.
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Wird der Sensor im Carrier Design ausgeführt, ist ein zusätzlicher Leadframe, eine Carrier-Moldanlage und eine IC-in-Carrier-Montage-Station erforderlich.
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Durch die Herstellung eines bezüglich der Aussenkontur identischen Vorspritzlings (ohne Einsatz eines Carriers) sind Kosteneinsparungen bei der Zeichnungssatzerstellung, der Qualifikation, der Mold-Flow-Simulation, der Prozessoptimierung, der Logistik, der Tool-Herstellung und in der BOM zu erwarten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/037810 A1 [0002]
- DE 102011080789 A1 [0027]
- DE 10146949 A1 [0038]
