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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Anschlussvorrichtung für einen Sensor nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1 und von einem korrespondierenden Sensor nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 7.
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Aus der
DE 10 2012 204 911 A1 ist eine Drucksensoreinheit mit einer Schutzhülse bekannt, in welcher zumindest eine Messzelle, ein Schaltungsträger und eine Anschlussvorrichtung mit einer senkrecht zum Schaltungsträger angeordneten Leiterplatte, welche eine elektronische Schaltung mit mindestens einem elektronischen und/oder elektrischen Bauteil trägt, und einer Stützeinheit angeordnet sind. Die Messzelle weist mindestens einen Anschlusspunkt auf, über welchen mindestens ein elektrisches Ausgangssignal der Messzelle abgreifbar ist, wobei der Schaltungsträger eine interne Schnittstelle aufweist, welche das mindestens eine elektrische Ausgangssignal der Messzelle abgreift und an die elektronische Schaltung anlegt. Die Stützeinheit weist eine externe Schnittstelle mit mindestens einer Kontaktstelle auf, welche über eine elektrische Verbindung mit einer korrespondierende Kontaktstelle der Leiterplatte elektrisch verbunden und über welche mindestens ein elektrisches Ausgangssignal der auf der Leiterplatte angeordneten elektronischen Schaltung abgreifbar ist. Die interne Schnittstelle ist an einem ersten Ende der Schutzhülse ausgebildet und die externe Schnittstelle ist an einem zweiten Ende der Schutzhülse ausgebildet. Die Stützeinheit umfasst einen Grundkörper mit einer Außenkontur, welcher eine ersten Fügegeometrie, welche Teil der externen Schnittstelle ist und externe Kontaktelemente führt und/oder elektrisch kontaktiert, und eine zweite Fügegeometrie aufweist, über welche die Stützeinheit mit der Leiterplatte gefügt ist. Zudem stützt die Stützeinheit über die Außenkontur die über die zweite Fügegeometrie gefügte Leiterplatte gegen eine Innenkontur der Schutzhülse ab. Der Schaltungsträger besteht vorzugsweise zumindest aus einem Kunststoff-Vorspritzling aus galvanisierbarem Kunststoff und einem zweiten, nicht galvanisierbaren Kunststoff, wobei Leiterbahnen und elektrisch leitende Kontaktstellen Flächen in einem galvanischen Prozess als metallische Oberflächenbeschichtung auf dem galvanisierten Kunststoff erzeugt werden. Des Weiteren kann über die Stützeinheit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Leiterplatte und der Schutzhülse hergestellt werden, um einen zusätzlichen Massepfad auszubilden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung für einen Sensor gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und der erfindungsgemäße Sensor gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 7 haben demgegenüber den Vorteil, dass einer sichere elektrische Verbindung zwischen der Sensormasse und der Gehäusemasse hergestellt wird. Die Kontaktierung der Sensorschutzhülse erfolgt über ein am Grundkörper der Stützeinheit angeordnetes federelastisches Kontaktelement, welches bei der Montage der Sensoranschlussvorrichtung an der Schutzhülse anliegt. Die elektrische Verbindung des federelastischen Kontaktelements mit der Leiterplatte des Sensors erfolgt über eine Lötverbindung. Zudem ermöglicht das mindestens eine federelastische Kontaktelement eine Fixierung bzw. Zentrierung der Leiterplatte in der Schutzhülse. Des Weiteren stellen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung in vorteilhafter Weise einen sicheren Ableitpfad für ESD/EMV Störungen (ESD: Electrostatic Discharge; EMV: Elektromagnetische Verträglichkeit) zur Verfügung.
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Analog zum Stand der Technik kombiniert die Stützeinheit die Funktionalität der externen Schnittstelle und eine Abstützfunktion für die Leiterplatte, so dass die Leiterplatte elektrisch mit einer externen Schaltung bzw. Steuergerät verbunden und gegen eine Innenkontur einer Schutzhülse abgestützt werden kann. Somit bilden Ausführungsformen der Stützeinheit das Verbindungselement zwischen der Leiterplatte bzw. Sensoreinheit mit der Außenwelt. Des Weiteren wirkt das mindestens eine federelastische Kontaktelement als Dämpfungsglied bei Schüttelbelastungen, die insbesondere bei einem Einsatz in einem Kraftfahrzeug auftreten können. Zudem ist durch die Elastizität des mindestens einen federelastischen Kontaktelements auch bei wirksamen äußeren Kräften eine sichere Kontaktierung und Ausbildung des Ableitpfades möglich.
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Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Stützeinheit ermöglichen eine Bauraumoptimierung der Sensoreinheit durch das Abstützen der im Wesentlichen senkrecht zum Schaltungsträger gestellten Leiterplatte an der Innenkontur der Schutzhülse. Zudem können Zusatzfunktionen wie die Führung und/oder elektrische Kontaktierung von externen Kontaktpartnern und ein Berührschutz für die Kontaktflächen der Leiterplatte integriert werden. Des Weiteren können elektrische und/oder elektronische Bauelemente und/oder Leiterbahnen für eine Schutzbeschaltung vorgesehen werden. Zudem können Kontaktflächen und/oder Führungsmittel für eine anforderungsgebundene Anbindung an vorgegebene Kundenschnittstellen bzw. an eine Peripherie vorgesehen werden. Dadurch kann die Sensoreinheit je nach Ausführung der Stützeinheit variabel an die verschiedenen Kundenschnittstellen angepasst werden.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Anschlussvorrichtung für einen Sensor mit einer Stützeinheit und einer Leiterplatte zur Verfügung, welche eine elektronische Schaltung mit mindestens einem elektronischen und/oder elektrischen Bauteil trägt. Die Stützeinheit umfasst einen Grundkörper mit einer Außenkontur, welcher eine externe Schnittstelle mit mindestens einer elektrischen Kontaktstelle ausbildet, über welche mindestens ein elektrisches Ausgangssignal der elektronischen Schaltung abgreifbar ist. Die mindestens eine Kontaktstelle ist über eine elektrische Verbindung mit einer korrespondierenden Kontaktstelle der Leiterplatte elektrisch verbunden. Erfindungsgemäß umfasst die Stützeinheit zumindest ein federelastisches Kontaktelement, welches an der Außenkontur des Grundkörpers angeordnet ist.
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Zudem stellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Sensor mit einer Schutzhülse zur Verfügung, in welcher zumindest ein Messelement, ein Schaltungsträger und eine erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung mit einer senkrecht zum Schaltungsträger angeordneten Leiterplatte, welche eine elektronische Schaltung mit mindestens einem elektronischen und/oder elektrischen Bauteil trägt, und einer Stützeinheit angeordnet sind, welche einen Grundkörper mit einer Außenkontur umfasst. Der Schaltungsträger weist eine interne Schnittstelle auf, welche mindestens ein elektrische Ausgangssignals des Messelements abgreift und an die elektronische Schaltung anlegt. Der Grundkörper bildet eine externe Schnittstelle mit mindestens einer elektrischen Kontaktstelle aus, über welche mindestens ein Ausgangssignal der elektronischen Schaltung abgreifbar ist. Die mindestens eine Kontaktstelle der Stützeinheit ist über eine elektrische Verbindung mit einer korrespondierenden Kontaktstelle der Leiterplatte elektrisch verbunden. Zudem ist über die Stützeinheit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Leiterplatte und der Schutzhülse herstellbar. Erfindungsgemäß stützt sich der Grundkörper der Stützeinheit über das zumindest eine federelastische Kontaktelement gegen die Innenkontur der Schutzhülse ab und stellt über das zumindest eine federelastische Kontaktelement die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Leiterplatte und der Schutzhülse her.
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Der erfindungsgemäße Sensor kann sehr kompakt aufgebaut werden, da der Schaltungsträger nur die interne Schnittstelle ausbildet und am ersten Ende der Schutzhülse angeordnet ist und die Leiterplatte innerhalb der Schutzhülse gleichzeitig als Strukturbauteil ausgebildet und an der ersten Stirnseite mit dem Schaltungsträger gefügt ist. An der zweiten Stirnseite ist die Leiterplatte mit der erfindungsgemäßen Stützeinheit gefügt, welche die Leiterplatte gegen die Schutzhülse abstützt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Bauhöhe des Sensors reduziert werden.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Anschlussvorrichtung für einen Sensor und des im unabhängigen Patentanspruch 7 angegebenen Sensors möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass der Grundkörper über mindestens eine Lötverbindung elektrisch und mechanisch mit der mindestens einen Kontaktstelle der Leiterplatte verbunden werden kann. Zudem kann die mindestens eine elektrische Verbindung zwischen der mindestens einen Kontaktstelle der externen Schnittstelle und der mindestens einen korrespondierenden Kontaktstelle der Leiterplatte über mindestens eine im Grundkörper ausgebildete Durchkontaktierung hergestellt werden, welche mit mindestens einer zugehörigen Gegenkontaktstelle im Grundkörper elektrisch verbunden ist, welche wiederum über die mindestens eine Lötverbindung elektrisch und mechanisch mit der mindestens einen Kontaktstelle der Leiterplatte verbunden ist. Vorzugsweise können die Durchkontaktierungen mit den zugehörigen Gegenkontaktstellen jeweils als Stanzgitter ausgeführt werden. Die Stanzgitter können zur Ausbildung des Grundkörpers mit einem Kunststoff umspritzt werden. Die Ausführung des Grundkörpers als Kunststoffspritzteil mit eingelegtem Stanzgitter ermöglicht in vorteilhafter Weise eine kostengünstige und einfache Realisierung der Stützeinheit.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung kann der Grundkörper der Stützeinheit mehrteilig ausgeführt werden und zwei Halbschalen umfassen, wobei jede Halbschalte mindestens eine Kontaktstelle der externen Schnittstelle und mindestens ein federelastisches Kontaktelement aufweist. Zur Erleichterung der Positionierung können die Halbschalen jeweils entsprechende Fügegeometrie aufweisen, welche mit Fügegeometrie der Leiterplatte zur lagerichtigen Positionierung der Halbschalen bei der Herstellung der mechanischen Verbindung zwischen den Halbschalen und der Leiterplatte zusammenwirken. Die elektrische und mechanische Verbindung des Grundkörpers der Stützeinheit mit der Leiterplatte erfolgt in vorteilhafter Weise durch den Lötprozess während der Bestückung der Leiterplatte mit dem mindestens einen elektronischen und/oder elektrischen Bauteil. Das bedeutet, dass aufwändige und zusätzliche Klebstoffdispens- und Aushärteprozesse zur mechanischen Verbindung der Stützeinheit mit der Leiterplatte in vorteilhafter Weise durch einen standardisierten Lötpastendruck mit anschließendem Lötprozess im Durchlaufofen ersetzt werden können. Durch die mehrteilige Ausführung des Grundkörpers können die Leiterplatten direkt im Leiterplattennutzen mit den Stützeinheiten bestückt werden. Dadurch kann die elektrische und mechanische Verbindung der Stützeinheit mit der Leiterplatte in den ohnehin erforderlichen Standardprozess zum Bestücken der Leiterplatte integriert werden. Die mechanische und elektrische Verbindung kann durch Lotpaste erreicht werden, welche durch einen Lotpastendruckstandardprozess beim Bestücken der Leiterplatte aufgebracht wird. Die endgültige elektrische und mechanische Verbindung erfolgt durch die im Durchlaufofen nach dem Bestücken der Leiterplatte hergestellte Lötverbindung. Vorzugsweise werden auch die Halbschalen jeweils als Kunststoffspritzteil ausgeführt, in welches ein entsprechendes Stanzgitter eingebettet ist, welches die Kontaktstellen und Durchkontaktierungen der externen Schnittstelle ausbildet.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensors kann der Grundkörper der Stützeinheit einen überstehenden Rand aufweisen, welcher die Schutzhülse im gefügten Zustand abschließt. Dadurch kann der Berührschutz und der Schutz vor eindringenden Fremdkörpern für den Sensor verbessert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensors können an der Außenkontur des Grundkörpers zwei einander gegenüberliegende federelastische Kontaktelemente angeordnet werden. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfachere Zentrierung und Ausrichtung der Anschlussvorrichtung während des Einführvorgangs in die Schutzhülse.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensors kann das mindestens eine Messelement beispielsweise als Druckmesszelle ausgeführt werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 und 2 zeigen jeweils eine schematische perspektivische Teilschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sensors mit einer erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung.
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3 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung für den erfindungsgemäßen Sensor aus 1 und 2.
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4 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines Details der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung aus 3.
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5 und 6 zeigen jeweils eine schematische Perspektivdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Halbschale für eine Stützeinheit der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung aus 3 und 4.
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7 und 8 zeigen jeweils eine schematische Perspektivdarstellung von verschiedenen Fertigungszuständen während der Herstellung der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung aus 3 und 4.
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9 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Sensors aus 1 während des Einführens der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung in die Schutzhülse.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 bis 9 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sensors 1 eine Schutzhülse 20, in welcher zumindest eine Messelement 50, ein Schaltungsträger 60 und eine Anschlussvorrichtung 3 für den Sensor 1 mit einer im Wesentlichen senkrecht zur Stirnfläche des Schaltungsträgers 60 gestellten Leiterplatte 40 und einer Stützeinheit 30 angeordnet sind, welche einen Grundkörper 32 mit einer Außenkontur 37 umfasst. Die Leiterplatte 40 ist beidseitig bestückbar ausgeführt und umfasst eine elektronische Schaltung 44 mit mindestens einem elektronischen und/oder elektrischen Bauteil 44.1, 44.2, welche beispielsweise eine Signalverstärkung und/oder ein Verarbeitung eines Rohsignals des Messelements 50 durchführt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die elektronische Schaltung 44 eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) 44.1 und eine korrespondierende Schutzbeschaltung mit mehreren elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen 44.2. Elektrische Verbindungen zwischen dem ASIC 44.1 und den elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen 44.2 werden durch Leiterbahnen 42.5 und Lötstellen hergestellt. Zudem ist der Sensor 1 im dargestellten Ausführungsbeispiel als Drucksensor ausgeführt und das mindestens eine Messelement 50 ist als Druckmesszelle ausgeführt, welche den hydraulischen Druck in mindestens ein elektrisches Ausgangssignal umwandelt. Das als Druckmesszelle ausgeführte Messelement 50 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere Anschlusspunkte 52 auf, über welchen das mindestens eine elektrische Ausgangssignal des Messelements 50 abgreifbar ist. Der Schaltungsträger 60 weist eine interne Schnittstelle 24 auf, welche das mindestens eine elektrische Ausgangssignal des Messelements 50 abgreift und an die elektronische Schaltung 44 anlegt. Zudem ist ein Ausgangssignal der elektronischen Schaltung 44 über eine externe Schnittstelle 26 abgreifbar. Hierbei ist die interne Schnittstelle 24 an einem ersten Ende 20.1 der Schutzhülse 20 ausgebildet, und die externe Schnittstelle 26 ist an einem zweiten Ende 20.2 der Schutzhülse 20 ausgebildet. Die Schutzhülse 20 schützt das Innenleben des Sensors 1 vor übermäßiger mechanischer Belastung.
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Die Stützeinheit 30 für die Leiterplatte 40 bildet die externe Schnittstelle 26 mit mindestens einer elektrischen Kontaktstelle 34 aus, über welche mindestens ein elektrisches Ausgangssignal der elektronischen Schaltung 44 abgreifbar ist. Die mindestens eine Kontaktstelle 34 ist über eine elektrische Verbindung mit mindestens einer korrespondierenden Kontaktstelle 46, 48 der Leiterplatte 40 elektrisch verbunden. Erfindungsgemäß umfasst die Stützeinheit 30 zumindest ein federelastisches Kontaktelement 38, welches an der Außenkontur 37 des Grundkörpers 32 angeordnet ist. Über das zumindest ein federelastische Kontaktelement 38 stützt sich der Grundkörper 32 der Stützeinheit 30 gegen eine Innenkontur 22 der Schutzhülse 20 ab und stellt die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Leiterplatte 40 und Schutzhülse 20 her.
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Wie aus 1 bis 9 weiter ersichtlich ist, weist der Grundkörper 32 der Stützeinheit 30 eine zylindrische Form auf und umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Halbschalen 32.1, 32.2, welche jeweils mindestens eine Kontaktstelle 34 der externen Schnittstelle 26 aufweisen. Die mindestens eine elektrische Verbindung zwischen der mindestens einen Kontaktstelle 34 der externen Schnittstelle 26 und der mindestens einen korrespondierenden Kontaktstelle 46, 48 der Leiterplatte 40 ist über mindestens eine im Grundkörper 32 ausgebildete Durchkontaktierung 35 hergestellt, welche mit mindestens einer zugehörigen Gegenkotaktstelle 36 im Grundkörper 32 elektrisch verbunden ist, welche wiederum über mindestens eine Lötverbindung elektrisch und mechanisch mit der mindestens einen Kontaktstelle 46, 48 der Leiterplatte 40 verbunden ist. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen weist die Stützeinheit 30 vier Kontaktstellen 34 auf, wobei auf jeder Halbschale 32.1, 32.2 zwei Kontaktstellen 34 angeordnet sind. Zudem ist im dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sensors 1 an jeder Halbschale 32.1, 32.2 des Grundkörpers 32 der Stützeinheit 30 ein federelastisches Kontaktelement 38 angeordnet, so dass im zusammengefügten Zustand an der Außenkontur 37 des Grundkörpers 32 zwei einander gegenüberliegende federelastische Kontaktelemente 38 angeordnet sind. Des Weiteren weist der Grundkörper 32 der Stützeinheit 30 einen überstehenden Rand 33 auf, welcher die Schutzhülse 20 im gefügten Zustand abschließt.
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Wie aus 1 bis 9 weiter ersichtlich ist, weisen die Halbschalen 32.1, 32.2 jeweils mindestens eine erste Fügegeometrie 39 auf, welche beispielsweise als Nasen ausgeführt sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei als Nasen ausgeführte erste Fügegeometrien 39 vorgesehen. Die ersten Fügegeometrien 39 wirken zur lagerichtigen Positionierung der Halbschalen 32.1, 32.2 bei der Herstellung der mechanischen Verbindung zwischen den Halbschalen 32.1, 32.2 und der Leiterplatte 40 mit mindestens einer zweiten Fügegeometrie 42.1 der Leiterplatte 40 zusammen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei als Aussparungen ausgeführte zweite Fügegeometrien 42.1 an der Leiterplatte 40 vorgesehen, deren Abmessungen an die Abmessungen der als Nasen ausgeführten ersten Fügegeometrien 39 angepasst sind.
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Die Stützeinheit 30 ist am zweiten Ende 20.2 der Schutzhülse 20 spielbeweglich eingeführt und stützt sich über die zwei federelastischen Kontaktelemente 38 gegen die Innenkontur 22 der Schutzhülse 20 ab, welche zur Ausbildung eines Massepfades eine elektrisch leitende Beschichtung 22.1 aufweist oder aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist.
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Wie aus 1, 2 und 9 weiter ersichtlich ist, ist die Schutzhülse 20 im dargestellten Ausführungsbeispiel als Hohlzylinder ausgeführt. Die Schutzhülse 20 ist am ersten Ende 20.1 mit einem Sensorträger 10 gefügt, welcher einen Befestigungsflansch 12 und einen Messanschluss 18 aufweist, welcher als Self-Clinch-Anschluss ausgeführt ist. Der Befestigungsflansch 12 weist eine Flanschkante auf, auf welcher sich die Schutzhülse 20 abstützt und über welche der Drucksensor 1 mit einem nicht dargestellten Fluidblock verstemmt werden kann. Zudem umfasst der Befestigungsflansch 12 eine abgestufte Flanschoberfläche 14, wobei die Stufe 16 zwischen der Flanschkante und der Flanschoberfläche 14 in den dargestellten Ausführungsbeispielen als Verbindungsbereich verwendet wird, auf welchem die Schutzhülse 20 aufgepresst ist. Zusätzlich kann die Schutzhülse 20 am Übergang der Stufe 16 zur Flanschkante mit dem Befestigungsflansch 12 verschweißt werden.
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Wie aus 1, 2 und 9 weiter ersichtlich ist, ist der Grundkörper 62 des Schaltungsträgers 60 im dargestellten Ausführungsbeispiel als Hohlzylinder mit einer inneren Fügegeometrie 65 ausgeführt, welche an eine Außenkontur des als Druckmessezelle ausgeführten Messelements 50 angepasst ist und das Messelement 50 umschließt. Die äußere Fügegeometrie 64 am Grundkörper 62 des Schaltungsträgers 60 umfasst zwei Aufnahmetaschen, welche jeweils mindestens eine erste Kontaktstelle 66 zur elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte 40 umfassen. Die mindestens eine erste Kontaktstelle 66 ist über eine außenliegende Leiterbahn am Grundkörper 62 des Schaltungsträgers 60 mit mindestens einer zweiten Kontaktstelle 68 zur elektrischen Kontaktierung des Messelements 50 verbunden. Zu diesem Zweck sind die auf einer Stirnfläche des Schaltungsträgers 60 angeordneten zweiten Kontaktstellen 68 als Bondflächen ausgeführt. Somit können die als Bondflächen ausgeführten zweiten Kontaktstellen 68 über Bonddrähte mit den korrespondierenden Anschlusspunkten 52 des Messelements 50 elektrisch leitend verbunden werden. Der Schaltungsträger 60 kann beispielsweise als Kunststoffspritzteil in der MID-1K-Technik (MID: Moulded Interconnected Device), als Kunststoffspritzteil in der MID-2K-Technik oder als Kunststoffspritzteil ausgeführt werden, in welches ein Stanzgitter eingebettet ist, welches die ersten Kontaktstellen 66, die zweiten Kontaktstellen 68 und die Leiterbahnen ausbildet.
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Die Leiterplatte 40 weist am Grundträger 42 eine Aussparung 42.3 auf, welche an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils von einem Führungsschenkel 42.4 begrenzt ist. Die beiden Führungsschenkel 42.4 der Leiterplatte 40 sind jeweils mit einer Aufnahmetasche der äußeren Fügegeometrie 64 des Schaltungsträgers 60 gefügt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Führungsschenkel 42.4 der Leiterplatte 40 über innere Führungskanten in den Aufnahmetaschen des Schaltungsträgers 60 geführt. Zusätzlich oder alternativ können die Führungsschenkel 42.4 der Leiterplatte 40 auch über äußere Führungskanten an der Innenkontur 22 der Schutzhülse 20 geführt werden. Durch eine entsprechende Formgebung der Aufnahmetaschen kann die Leiterplatte 40 bei Bedarf einen vorgebbaren kleinen Neigungswinkel zur senkrechten Hochachse des Sensors 1 aufweisen.
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Wie aus 1 bis 9 weiter ersichtlich ist, weist der Grundträger 42 der im Wesentlichen senkrecht zur Stirnfläche des Schaltungsträgers 60 gestellten Leiterplatte 40 im Bereich der Führungsschenkel 42.4 Kontaktflächen 46 auf, welche mit korrespondierenden ersten Kontaktstellen 66 bzw. Kontaktflächen im Bereich der äußeren Fügegeometrie 64 am Grundkörper 62 des Schaltungsträgers 60 die interne elektrische Schnittstelle 24 ausbilden. Im Bereich der zweiten Fügegeometrie 42.1 weist der Grundträger 42 der Leiterplatte 40 Kontaktstellen 46, 48 auf, welche von den korrespondierenden Gegenkontaktstellen 36 der Halbschalen 32.1, 32.2 des Grundkörpers 32 der Stützeinheit 30 kontaktiert sind.
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Wie aus 5 und 6 weiter ersichtlich ist, sind die Halbschalen 32.1, 32.2 des Grundkörpers 32 der Stützeinheit 30 im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils als Kunststoffspritzteil ausgeführt, in welches Stanzgitter eingebettet sind, welche die Kontaktstellen 34 der externen Schnittstelle 26 sowie die Durchkontaktierungen 35 und die Gegenkontaktstellen 36 und die Verbindungsstellen 31 ausbilden.
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Wie aus 1, 2 und 9 weiter ersichtlich ist, kann der Befestigungsflansch 12 beispielsweise mittels einer Self-Clinch-Anschluss 18 mit dem nicht dargestellten Fluidblock verpresst bzw. angebunden werden. Neben dem oben beschriebenen Verbindungsbereich 16 zum Aufpressen bzw. Verschweißen der Schutzhülse 20 sind an der Flanschoberfläche 14 Klebestellen vorgesehen, an welchen Haltekleber 5 aufgebracht werden kann, um den Grundkörper 62 des Schaltungsträgers 60 am Sensorträger 10 zu befestigen. Selbstverständlich können auch andere geeignete und dem Fachmann bekannte Verbindungstechniken eingesetzt werden, um den Schaltungsträger 60 verdrehsicher mit dem Sensorträger 10 zu fügen. So kann am Befestigungsflansch 12 des Sensorträgers 10 beispielsweise eine umlaufende Aufnahmenut eingebracht werden, welche mit am Grundkörper 62 des Schaltungsträgers 60 angeformten Rastnasen bzw. Rastbügeln eine Clipsverbindung ausbilden können. Das als Druckmesszelle ausgeführte Messelement 50 ist so auf einem nicht sichtbaren rohrförmigen Träger des Befestigungsflansches 12 aufgesetzt, dass abhängig vom Druck des Fluids im Hydraulikblock eine Messmembran der Druckmesszelle verformt wird. Die Verformung der Messmembran wird von einer Messbrücke erfasst. Die Messbrücke ist mit vier Kontaktpunkten 52 verbunden, welche jeweils über Bonddrähte 54 mit den als Bondflächen ausgeführten zweiten Kontaktstellen 68 des Schaltungsträgers 60 elektrisch verbunden sind.
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Bei der Herstellung des Sensors 1 wird die Druckmesszelle mit dem Sensorträger 10 verschweißt. Anschließend wird der Schaltungsträger 60 aufgeklebt, wobei der Haltekleber 5 zwischen der Flanschoberfläche 14 und einer Grundfläche des Schaltungsträgers 60 eingebracht wird. Nach dem Aufkleben des Schaltungsträgers 60 werden die Bondverbindungen zwischen dem Messelement 50 und dem Schaltungsträger hergestellt. Anschließend wird die Schutzhülse 20 aufgepresst und eventuell mit einer Punktschweißung fixiert.
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Wie aus 1 bis 9 weiter ersichtlich ist, sind auf der bedruckten Oberfläche der Leiterplatte 40 Leiterbahnen 42.5, Lötstellen für die anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) 44.1 bzw. die elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente 44.2, die Kontaktstellen 46 für die elektrische Verbindung mit dem Schaltungsträger 60 und die Kontaktstellen 46 für die elektrische und mechanische Verbindung mit der Stützeinheit 30 angeordnet. Zudem sind Verbindungspunkte 48 auf der Leiterplatte 40 angeordnet, welche keine elektrische Funktion ausführen sondern nur zur mechanischen Verbindung der Leiterplatte 40 mit der Stützeinheit 30 verwendet werden. Die Lötstellen für die anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) 44.1 bzw. die elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente 44.2 und die Kontaktstellen 46 und Verbindungstellen 48 werden für die elektrische und mechanische Verbindung mit der Stützeinheit 30 mit Lotpaste bedruckt. Anschließend wird zuerst die Vorderseite der Leiterplatte mit der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) 44.1, den elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente 44.2 und mit der ersten Halbschale 32.1 bestückt. Dann wird die Rückseite der Leiterplatte 40 mit den korrespondierenden elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen 44.2 und mit der zweiten Halbschale 32.2 bestückt. Nach dem Bestücken durchläuft die bestückte Leiterplatte 40 einen Durchlaufofen, in welchem die Lötverbindungen hergestellt werden. Somit erfolgt das Fügen der Halbschalen 32.1, 32.2 des Grundkörpers 32 der Stützeinheit 30 mit der Leiterplatte 40 in vorteilhafter Weise gleichzeitig mit der Bestückung der Leiterplatte 40 mit dem mindestens einen elektronischen und/oder elektrischen Bauteil 44.1, 44.2.
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Wie aus 9 weiter ersichtlich ist, wird nach dem Fügen der Anschlussvorrichtung 3 die Leitplatte 40 in die Aufnahmetaschen der äußeren Fügegeometrie 64 am Grundkörper 62 des Schaltungsträgers 60 eingesteckt und gegebenenfalls dort mit Haltekleber 5 und Leitkleber 7 fixiert, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Schaltungsträger 60 und der Leiterplatte 40 zu gewährleisten und die Leiterplatte 40 zu fixieren. Der Haltekleber 5 wird beispielsweise an Grundflächen der Aufnahmetaschen des Schaltungsträgers 60 eingebracht und der Leitkleber wird beispielsweise auf die Kontaktflächen 46 der Leiterplatte 40 aufgebracht. Alternativ können die ersten Kontaktstellen 66 am Grundkörper 62 des Schaltungsträgers als federelastische Kontaktelemente ausgeführt werden, welche eine zur Einsteckrichtung der Leiterplatte 40 senkrechte Kraft auf die Kontaktflächen 46 der Leiterplatte 40 ausüben und gleichzeitig die in die Aufnahmetaschen der äußeren Fügegeometrie 64 eingesteckte Leiterplatte 40 fixieren, so dass auf den Haltekleber 5 und den Leitkleber 7 an dieser Stelle verzichtet werden kann.
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Die beschriebene erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung eignet sich insbesondere für den Einsatz in einem Drucksensor für Bremssysteme von Kraftfahrzeugen, ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt. So kann die erfindungsmäße Anschlussvorrichtung beispielsweise auch für optische und/oder akustische Messzellen eingesetzt werden. Insbesondere bei Bremssystemen der Premiumklasse kommt eine Vielzahl von Drucksensoren bei nur begrenztem Bauraum zum Einsatz. Ein bauraumminimierte Drucksensor eignet sich daher gerade für diese Anwendung.
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Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung stützen in vorteilhafter Weise die Leiterplatte gegen die Schutzhülse ab und verhindern ein Kippen der Leiterplatte. Zudem stellen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung in vorteilhafter Weise über zumindest ein am Grundkörper der Stützeinheit angeordnetes federelastisches Kontaktelement eine sichere elektrische Verbindung zwischen der Sensormasse und der Gehäusemasse als Ableitpfad für ESD/EMV Störungen zur Verfügung. Das mindestens eine federelastische Kontaktelement ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Fixierung bzw. Zentrierung der Leiterplatte in der Schutzhülse. Des Weiteren wirkt das mindestens eine federelastische Kontaktelement als Dämpfungsglied bei Schüttelbelastungen, die insbesondere bei einem Einsatz in einem Kraftfahrzeug auftreten können. Zudem ist durch die Elastizität des mindestens einen federelastischen Kontaktelements auch bei wirksamen äußeren Kräften eine sichere Kontaktierung und Ausbildung des Ableitpfades möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012204911 A1 [0002]
