DE102022206883A1 - Sensor device with a pressure sensor arranged on a circuit board and a housing as well as an assembly with such a sensor device and a method for producing such a sensor device - Google Patents

Sensor device with a pressure sensor arranged on a circuit board and a housing as well as an assembly with such a sensor device and a method for producing such a sensor device Download PDF

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Johannes Classen
Joachim Friedl
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung (10) mit einem auf einer Leiterplatte (20) angeordneten Drucksensor (30) und einem Gehäuse (40), wobei das Gehäuse (40) ein erstes Gehäuseteil (50) und ein zweites Gehäuseteil (60) umfasst, wobei das erste Gehäuseteil (50) eine Ausnehmung (51) zur Aufnahme des Drucksensors (30) und einen von der Ausnehmung (51) abgehenden Medienzugangskanal (52) aufweist und derartig ausgestaltet und auf der Leiterplatte (20) angeordnet ist, dass die Ausnehmung (51) zwischen Leiterplatte (20) und Medienzugangskanal (52) platziert ist und der Drucksensor (30) innerhalb der Ausnehmung (51) des ersten Gehäuseteils (50) platziert ist, und wobei das zweite Gehäuseteil (60) derartig ausgestaltet und am ersten Gehäuseteil (50) angeordnet ist, dass mittels des zweiten Gehäuseteil (60) eine Abdichtung zwischen dem ersten Gehäuseteil (50) und einem Baugruppengehäuse (110) einer Baugruppe (100) möglich ist.Zudem betrifft die Erfindung einen Herstellungsverfahren für eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung (10) sowie eine Baugruppe (100) mit einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung (10).The invention relates to a sensor device (10) with a pressure sensor (30) arranged on a printed circuit board (20) and a housing (40), wherein the housing (40) comprises a first housing part (50) and a second housing part (60), wherein the first housing part (50) has a recess (51) for receiving the pressure sensor (30) and a media access channel (52) extending from the recess (51) and is designed and arranged on the circuit board (20) in such a way that the recess (51 ) is placed between the circuit board (20) and the media access channel (52) and the pressure sensor (30) is placed within the recess (51) of the first housing part (50), and wherein the second housing part (60) is designed in this way and on the first housing part (50 ) is arranged so that a seal between the first housing part (50) and a module housing (110) of a module (100) is possible by means of the second housing part (60). The invention also relates to a manufacturing method for a sensor device (10) according to the invention and a Assembly (100) with a sensor device (10) according to the invention.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung mit einem auf einer Leiterplatte angeordneten Drucksensor und einem Gehäuse.The invention relates to a sensor device with a pressure sensor arranged on a circuit board and a housing.

Problematisch bei herkömmlichen Sensorvorrichtungen ist es, dass diese keine Dichtungsfunktion integriert haben, sondern die Dichtung einzeln hergestellt und anschließend vor dem Einbau der Sensorvorrichtung in eine übergeordnete Baugruppe auf das Gehäuse der Sensorvorrichtung montiert wird. Dies ist zum einen teuer und zum anderen aufwendig, da bei der Montage ein zusätzlicher Montageschritt notwendig ist. Zudem werden diese Sensorvorrichtungen typischerweise einzeln hergestellt.The problem with conventional sensor devices is that they do not have an integrated sealing function, but rather the seal is manufactured individually and then mounted on the housing of the sensor device before the sensor device is installed in a higher-level assembly. On the one hand, this is expensive and, on the other hand, complex, since an additional assembly step is necessary during assembly. In addition, these sensor devices are typically manufactured individually.

Die genannten Probleme sollen durch die Erfindung gelöst werden.The problems mentioned are intended to be solved by the invention.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung mit einem auf einer Leiterplatte angeordneten Drucksensor und einem Gehäuse, wobei das Gehäuse ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil umfasst, wobei das erste Gehäuseteil eine Ausnehmung zur Aufnahme des Drucksensors und einen von der Ausnehmung abgehenden Medienzugangskanal aufweist und derartig ausgestaltet und auf der Leiterplatte angeordnet ist, dass die Ausnehmung zwischen Leiterplatte und Medienzugangskanal platziert ist und der Drucksensor innerhalb der Ausnehmung des ersten Gehäuseteils platziert ist, und wobei das zweite Gehäuseteil derartig ausgestaltet und am ersten Gehäuseteil angeordnet ist, dass mittels des zweiten Gehäuseteils eine Abdichtung zwischen dem ersten Gehäuseteil und einem Baugruppengehäuse einer Baugruppe möglich ist. The invention relates to a sensor device with a pressure sensor arranged on a circuit board and a housing, the housing comprising a first housing part and a second housing part, the first housing part having a recess for receiving the pressure sensor and a media access channel extending from the recess and designed in such a way is arranged on the circuit board, that the recess is placed between the circuit board and the media access channel and the pressure sensor is placed within the recess of the first housing part, and wherein the second housing part is designed and arranged on the first housing part in such a way that a seal is created between the second housing part first housing part and a module housing of a module is possible.

Vorteilhaft ist hierbei, dass eine preiswerte Herstellung und Montage der Sensorvorrichtung erzielt werden kann, wobei das Gehäuse mit einer Dichtungsfunktion versehen ist, die einen medienrobusten Verbau des Sensormoduls in die übergeordnete Baugruppe ermöglicht.The advantage here is that inexpensive production and assembly of the sensor device can be achieved, with the housing being provided with a sealing function that enables media-robust installation of the sensor module in the higher-level assembly.

Insbesondere kann solch eine Sensorvorrichtung mittels eines Chargenprozesses hergestellt werden, bei welchem eine Vielzahl an Sensorvorrichtungen gleichzeitig hergestellt werden können, wodurch die Herstellungskosten weiter reduziert werden können.In particular, such a sensor device can be manufactured using a batch process in which a large number of sensor devices can be manufactured at the same time, whereby the manufacturing costs can be further reduced.

Die Leiterplatte kann beispielsweise als Umverdrahtungssubstrat-Panel ausgestaltet sein.The circuit board can be designed, for example, as a rewiring substrate panel.

Der Drucksensor ist hierbei insbesondere als ein MEMS-Sensor mit zugehörigem ASIC aufgebaut. Unter MEMS-Element ist ein Mikro-Elektronisch-Mechanisches-System zu verstehen, welches insbesondere elektronische sowie mechanische Komponenten auf kleinstem Raum kombiniert bzw. integriert. Der Drucksensor ist elektrisch beispielsweise über Wirebonding mit der Leiterplatte verbunden sowie mechanisch auf der Leiterplatte aufgeklebt oder aufgelötet.The pressure sensor is designed in particular as a MEMS sensor with an associated ASIC. A MEMS element is a micro-electronic-mechanical system that combines or integrates electronic and mechanical components in a very small space. The pressure sensor is electrically connected to the circuit board, for example via wire bonding, and is mechanically glued or soldered to the circuit board.

Unter Gehäuse ist eine feste Hülle zu verstehen, die einen empfindlichen Inhalt schützend umgibt. Diese Funktion wird durch das erste Gehäuseteil erfüllt, wobei der Drucksensor in der Ausnehmung des ersten Gehäuseteils angeordnet ist und von diesem entsprechend geschützt wird, indem das erste Gehäuseteil den Drucksensor zumindest radial umlaufend umschließt. Die Ausnehmung dient hierbei also als Raum innerhalb des Gehäuses, in welchem der Drucksensor platziert werden kann. Der Medienzugangskanal dient dazu, dass eine Verbindung zwischen dem in der Ausnehmung angeordneten Drucksensor und der Umgebung außerhalb des Gehäuses der Sensorvorrichtung geschaffen werden kann, um den Umgebungsdruck entsprechend erfassen zu können.A housing is a solid shell that protects sensitive contents. This function is fulfilled by the first housing part, wherein the pressure sensor is arranged in the recess of the first housing part and is protected accordingly by the first housing part enclosing the pressure sensor at least radially. The recess serves as a space within the housing in which the pressure sensor can be placed. The media access channel serves to create a connection between the pressure sensor arranged in the recess and the environment outside the housing of the sensor device in order to be able to detect the ambient pressure accordingly.

Unter dem Begriff „angeordnet“ ist zu verstehen, dass das jeweilige Element beispielsweise entsprechend auf der Leiterplatte platziert und mit der Leiterplatte fest verbunden ist. Bei der Anordnung des Drucksensors auf der Leiterplatte kann zusätzlich noch die elektrische Verbindung zwischen Drucksensor und Leiterplatte unter den Begriff „angeordnet“ fallen.The term “arranged” means that the respective element is, for example, appropriately placed on the circuit board and firmly connected to the circuit board. When arranging the pressure sensor on the circuit board, the electrical connection between the pressure sensor and the circuit board can also fall under the term “arranged”.

Unter Baugruppe ist ein übergeordnetes System zu verstehen, in welches die Sensorvorrichtung eingebaut werden kann. Eine solche Baugruppe kann beispielsweise ein Smartphone oder eine Smartwatch sein.The term “assembly” means a higher-level system into which the sensor device can be installed. Such an assembly can be, for example, a smartphone or a smartwatch.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Gehäuseteil mechanisch fest ausgestaltet ist und dass das zweite Gehäuseteil elastisch ausgestaltet ist.One embodiment of the invention provides that the first housing part is designed to be mechanically fixed and that the second housing part is designed to be elastic.

Vorteilhaft ist hierbei, dass das zweite Gehäuseteil als Weichkomponente ausgestaltete ist und folglich aufgrund seiner Positionierung, Form, und Materialbeschaffenheit geeignet ist, als Dichtung gegenüber des Baugruppengehäuses der übergeordneten Baugruppe zu dienen.The advantage here is that the second housing part is designed as a soft component and is therefore suitable, due to its positioning, shape and material properties, to serve as a seal against the module housing of the higher-level module.

Des Weiteren ist das erste Gehäuseteil als Hartkomponente ausgestaltet und folglich aufgrund seiner Positionierung, Form, und Materialbeschaffenheit geeignet, den Drucksensor vor insbesondere mechanischen, äußeren Einflüssen zu schützen.Furthermore, the first housing part is designed as a hard component and is therefore suitable, due to its positioning, shape and material properties, to protect the pressure sensor from, in particular, mechanical, external influences.

Insbesondere kann das erste Gehäuseteil einen mechanisch festen Kunststoff umfassen und das zweite Gehäuseteil ein elastisches Silikon umfassen.In particular, the first housing part can comprise a mechanically strong plastic and the second housing part can comprise an elastic silicone.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Medienzugangskanal als Vorsprung ausgestaltet ist und das zweite Gehäuseteil im Bereich des Medienzugangskanal radial umlaufend außen am ersten Gehäuseteil angeordnet ist, wobei das zweite Gehäuseteil insbesondere kuppelförmig ausgestaltet ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass der Vorsprung dazu dienen kann, das zweite Gehäuseteil zu halten. Zudem kann der Vorsprung als axialer Anschlag gegenüber einem Baugruppengehäuse einer übergeordneten Baugruppe dienen, wobei insbesondere die Stirnfläche des Medienzugangskanals als solch ein Anschlag fungiert. Durch die kuppelförmige Ausgestaltung des zweiten Gehäuseteils ist genügend Material vorhanden, welches verdrängt werden kann, um beim Einbau der Sensorvorrichtung eine gute Dichtwirkung zu erzielen.One embodiment of the invention provides that the media access channel is designed as a projection and the second housing part is arranged radially circumferentially on the outside of the first housing part in the area of the media access channel, the second housing part being designed in particular dome-shaped. The advantage here is that the projection can serve to hold the second housing part. In addition, the projection can serve as an axial stop relative to a module housing of a higher-level module, with the end face of the media access channel in particular functioning as such a stop. Due to the dome-shaped design of the second housing part, there is enough material that can be displaced in order to achieve a good sealing effect when installing the sensor device.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil im Bereich des Medienzugangskanals jeweils im Wesentlichen konzentrisch ausgestaltet sind.A further embodiment of the invention provides that the first housing part and the second housing part are each designed essentially concentrically in the area of the media access channel.

Vorteilhaft ist hierbei, dass die kreisrunde und achssymmetrische Ausführung der jeweiligen Außenwände der Gehäuseteile dazu führt, dass für die in diesem Bereich vorgesehene Abdichtwirkung, durch Verpressen der Weichkomponente des zweiten Gehäuseteils, eine umlaufend homogene Dichtwirkung erzielt werden kann.The advantage here is that the circular and axially symmetrical design of the respective outer walls of the housing parts means that a completely homogeneous sealing effect can be achieved for the sealing effect intended in this area by pressing the soft component of the second housing part.

Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die kreisrunde Ausführung der Innenwand des ersten Gehäuseteils im Bereich des Medienzugangskanals die Zugänglichkeit der Dispens- bzw. Jetting-Kanüle optimiert ist, die zum Befüllen der Ausnehmung des ersten Gehäuseteils mit druckübertragendem Gel verwendet wird, da der Kanülenquerschnitt üblicherweise ebenfalls kreisrund ausgeführt ist. Daher kann durch die Formgebung trotz Miniaturisierung des Gehäuses eine ausreichend große Befüllöffnung für die Kanüle ermöglicht werden.A further advantage is that the circular design of the inner wall of the first housing part in the area of the media access channel optimizes the accessibility of the dispensing or jetting cannula, which is used to fill the recess of the first housing part with pressure-transmitting gel, since the cannula cross section is usually is also circular. Therefore, the shape can enable a sufficiently large filling opening for the cannula despite miniaturization of the housing.

Unter Bereich des Medienzugangskanals ist der Bereich des Gehäuses zu verstehen, welcher den Medienzugangskanal radial umschließt.The area of the media access channel is to be understood as meaning the area of the housing which radially surrounds the media access channel.

Unter im Wesentlichen konzentrisch ist zu verstehen, dass sowohl die Innenwand als auch die Außenwand eines jeweiligen Gehäuseteils in dem entsprechenden Bereich kreisrund um eine gemeinsame Achse ausgeführt sind, welche senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Leiterplatte ausgerichtet ist. Hierbei können auch leichte Abweichungen von der kreisrunden Form beispielsweise aufgrund von entsprechend Prozesstoleranzen vorkommen. Hierdurch ergibt sich radial umlaufend eine konstante Wandstärke des jeweiligen Gehäuseteils, was für formende Herstellungsverfahren wie beispielsweise Spritzguss von Vorteil ist.Substantially concentric is to be understood as meaning that both the inner wall and the outer wall of a respective housing part in the corresponding area are designed to be circular around a common axis, which is aligned perpendicular to the main extension plane of the circuit board. Slight deviations from the circular shape can also occur, for example due to corresponding process tolerances. This results in a constant wall thickness of the respective housing part radially all around, which is advantageous for molding manufacturing processes such as injection molding.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Gehäuseteil im Bereich der Ausnehmung im Wesentlichen rechteckig ausgestaltet ist, insbesondere quadratisch.According to one embodiment of the invention, it is provided that the first housing part is designed to be essentially rectangular, in particular square, in the area of the recess.

Vorteilhaft ist hierbei, dass die rechteckige Ausführung der Außenwand des ersten Gehäuseteils in diesem Bereich die Herstellung des Gehäuses auf Panellevel durch beispielsweise Spritzguss, ebenso wie die Montage des Gehäuse-Panels auf das bestückte Umverdrahtungssubstrat-Panel vor Vereinzelung, d. h. als Chargenprozess, ermöglicht. Die rechteckige Form der Außenwand im Bereich der Ausnehmung kann entsprechend erst im letzten Prozessschritt, dem Singulieren der einzelnen Sensorvorrichtungen aus dem Panel beispielsweise per Sägen erfolgen.The advantage here is that the rectangular design of the outer wall of the first housing part in this area allows the production of the housing at panel level by, for example, injection molding, as well as the assembly of the housing panel onto the populated rewiring substrate panel before separation, i.e. H. as a batch process. The rectangular shape of the outer wall in the area of the recess can only be achieved in the last process step, the singulation of the individual sensor devices from the panel, for example by sawing.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die rechteckige Ausführung der Innenwand des ersten Gehäuseteils in diesem Bereich eine hohe Integrationsdichte innerhalb des Gehäuseinnenraums, der den Drucksensor beinhaltet, erlaubt, da die Drucksensoren beispielsweise per Sägen aus Wafern singuliert werden und die Kontur der Chips üblicherweise ebenfalls rechteckig ist, was ein radial umlaufend konstantes Abstandsmaß zwischen dem Drucksensor (inkl. ASIC und Wirebond-Kontaktierungsbereich) und der Innenwand des ersten Gehäuseteils ermöglicht.A further advantage is that the rectangular design of the inner wall of the first housing part in this area allows a high integration density within the housing interior, which contains the pressure sensor, since the pressure sensors are singulated from wafers, for example by sawing, and the contour of the chips is usually also rectangular is, which enables a radially constant distance between the pressure sensor (including ASIC and wirebond contact area) and the inner wall of the first housing part.

Unter Bereich der Ausnehmung ist der Bereich des Gehäuses zu verstehen, welcher die Ausnehmung radial umschließt.The area of the recess is to be understood as the area of the housing which radially encloses the recess.

Unter rechteckig ist hierbei die Form des ersten Gehäuseteils als Querschnitt in Draufsicht auf die Sensorvorrichtung zu verstehen, wodurch die Grundfläche des ersten Gehäuseteils entsprechend gebildet wird. Unter im Wesentlichen ist hierbei zu verstehen, dass beispielsweise die Ecken des ersten Gehäuseteils in diesem Bereich entsprechend leicht abgerundet sein können.Rectangular is here understood to mean the shape of the first housing part as a cross section in a top view of the sensor device, whereby the base area of the first housing part is formed accordingly. The term essentially means here that, for example, the corners of the first housing part can be slightly rounded in this area.

Da sowohl Außen- als auch Innenwand des ersten Gehäuseteils rechteckig ausgeführt sind, ergibt sich umlaufend eine zumindest größtenteils konstante Wandstärke, was für formende Herstellungsverfahren wie beispielsweise Spritzguss von Vorteil ist.Since both the outer and inner walls of the first housing part are rectangular, the wall thickness is at least largely constant all the way around, which is advantageous for molding manufacturing processes such as injection molding.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausnehmung des ersten Gehäuseteils zumindest teilweise mit einem gelartigen Medium befüllt ist.According to a further embodiment of the invention it is provided that the recess of the first housing part is at least partially filled with a gel-like medium.

Vorteilhaft ist hierbei, dass durch das gelartige Medium ein Schutz des Drucksensors vor Umwelteinflüssen, beispielsweise Feuchtigkeit oder auch korrosive Gase, ermöglicht wird. Zudem dient das gelartige Medium zur Druckübertragung von extern an den Drucksensor.The advantage here is that the gel-like medium enables the pressure sensor to be protected from environmental influences, for example moisture or corrosive gases. In addition, the gel-like medium is used to transmit pressure from externally to the pressure sensor.

Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung wenigstens einer Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Verfahrensschritten:

  1. a. Bereitstellen einer Leiterplatte mit wenigstens einem auf der Leiterplatte angeordnetem Drucksensor,
  2. b. Fertigen wenigstens eines Gehäuse mit einem ersten Gehäuseteil, aufweisend eine Ausnehmung zur Aufnahme des Drucksensors und einen von der Ausnehmung abgehenden Medienzugangskanal, und mit einem zweiten Gehäuseteil zur Abdichtung zwischen dem ersten Gehäuseteil und einem Baugruppengehäuse einer Baugruppe,
  3. c. Anordnen des wenigstens einen Gehäuses auf der Leiterplatte derartig, dass die Ausnehmung des ersten Gehäuseteils zwischen der Leiterplatte und dem Medienzugangskanal platziert ist und der wenigstens eine Drucksensor innerhalb der Ausnehmung des ersten Gehäuseteils platziert ist.
The invention also relates to a method for producing at least one sensor device according to one of the preceding claims with the following method steps:
  1. a. Providing a circuit board with at least one pressure sensor arranged on the circuit board,
  2. b. Manufacture at least one housing with a first housing part, having a recess for receiving the pressure sensor and a media access channel extending from the recess, and with a second housing part for sealing between the first housing part and a module housing of a module,
  3. c. Arranging the at least one housing on the circuit board such that the recess of the first housing part is placed between the circuit board and the media access channel and the at least one pressure sensor is placed within the recess of the first housing part.

Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die beschriebene Ausformung und Prozessreihenfolge die Herstellung eines miniaturisierten, medienrobusten, mit Abdichtungsfunktion versehenen Drucksensorpackages ermöglicht wird, zu Herstellungskosten, die deutlich unter den Herstellungskosten derzeitiger, funktional vergleichbarer Drucksensorpackages liegen können, da beispielsweise sequenzielle Arbeitsschritte in der Komponentenherstellung und -montage durch Chargenprozesse ersetzt werden können.The advantage here is that the described shape and process sequence enables the production of a miniaturized, media-robust pressure sensor package with a sealing function, at production costs that can be significantly lower than the production costs of current, functionally comparable pressure sensor packages, since, for example, sequential work steps in component production and - assembly can be replaced by batch processes.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem Verfahrensschritt c ein Verfahrensschritt d erfolgt, in welchem die Ausnehmung über den Medienzugangskanal mit einem gelartigen Medium befüllt wird.According to one embodiment of the method according to the invention, it is provided that after method step c, a method step d takes place, in which the recess is filled with a gel-like medium via the media access channel.

Vorteilhaft ist hierbei, dass durch das gelartige Medium ein Schutz des Drucksensors vor Umwelteinflüssen, beispielsweise Feuchtigkeit oder auch korrosive Gase, ermöglicht wird. Zudem dient das gelartige Medium zur Druckübertragung von extern an den Drucksensor.The advantage here is that the gel-like medium enables the pressure sensor to be protected from environmental influences, for example moisture or corrosive gases. In addition, the gel-like medium is used to transmit pressure from externally to the pressure sensor.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im Verfahrensschritt b das Gehäuse mittels Spritzguss gefertigt wird, wobei insbesondere das erste Gehäuseteil mittels Kunststoffspritzguss und/oder das zweite Gehäuseteil mittels Silikonspritzguss gefertigt wird.According to a further embodiment of the method according to the invention, it is provided that in method step b the housing is manufactured by means of injection molding, in particular the first housing part being manufactured by means of plastic injection molding and/or the second housing part being manufactured by means of silicone injection molding.

Vorteilhaft ist hierbei, dass eine einfache und kostengünstige Herstellung des Gehäuses möglich ist. Unter anderem können hierdurch entsprechende Chargenprozess auf Panellevel umgesetzt werden.The advantage here is that the housing can be manufactured easily and cost-effectively. Among other things, this allows appropriate batch processes to be implemented at panel level.

Insbesondere kann hierbei das zweite Gehäuseteil ebenfalls auf Panellevel (d.h.: vor dem Vereinzeln des Panels) aufgebracht werden, beispielsweise direkt nach dem Herstellen des ersten Gehäuseteils per Kunststoffspritzguss, durch einen weiteren, verketteten Silikonspritzguss. Diese Prozessreihenfolge ermöglicht eine preiswerte Herstellung des Gehäuses.In particular, the second housing part can also be applied at panel level (i.e. before the panel is separated), for example directly after the first housing part has been produced by plastic injection molding, by another, linked silicone injection molding. This process sequence enables the housing to be manufactured inexpensively.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Vielzahl von Sensorvorrichtungen hergestellt wird, indem im Verfahrensschritt a die Leiterplatte mehrere Drucksensoren aufweist, und indem im Verfahrensschritt b mehrere Gehäuse für die jeweiligen Drucksensoren gefertigt werden, welche im Verfahrensschritt c entsprechend auf der Leiterplatte angeordnet werden, wobei nach dem Verfahrensschritt c ein Verfahrensschritt e erfolgt, in welchem die Sensorvorrichtungen vereinzelt werden.According to a further embodiment of the method according to the invention, it is provided that a large number of sensor devices are produced by the circuit board having a plurality of pressure sensors in method step a, and by producing a plurality of housings for the respective pressure sensors in method step b, which are correspondingly placed on the circuit board in method step c be arranged, whereby after method step c, a method step e takes place, in which the sensor devices are separated.

Vorteilhaft ist hierbei, dass nicht jede einzelne Sensorvorrichtung in einem Einzelverfahren hergestellt werden muss, sondern eine Vielzahl von Sensorvorrichtungen parallel produziert werden können. Hierdurch können die Herstellungskosten für die Sensorvorrichtung weiter reduziert werden. Insbesondere kann eine Herstellung mittels Paneelen erfolgen, beispielsweise in Form eines Moldgrids. So kann die Leiterplatte als Umverdrahtungssubstrat-Panel mit den jeweiligen Drucksensor-Chipset bereitgestellt werden und die Gehäuse als Gehäuse-Panel gefertigt werden, welches dann auf dem bestückten Umverdrahtungssubstrat-Panel angeordnet wird, beispielsweise mittels Kleben. Der Klebstoff kann dazu beispielsweise zuvor per Dippen oder Siebdruck auf die Unterseite des Gehäuse-Panels aufgebracht werden. In einem abschließenden Schritt werden die Sensorvorrichtungen dann vereinzelt. Die Vereinzelung kann hierbei beispielsweise durch Sägen erfolgen.The advantage here is that not every single sensor device has to be produced in a single process, but rather a large number of sensor devices can be produced in parallel. As a result, the manufacturing costs for the sensor device can be further reduced. In particular, production can take place using panels, for example in the form of a mold grid. The circuit board can thus be provided as a rewiring substrate panel with the respective pressure sensor chipset and the housing can be manufactured as a housing panel, which is then arranged on the populated rewiring substrate panel, for example by gluing. The adhesive can be applied to the underside of the housing panel beforehand, for example by dipping or screen printing. In a final step, the sensor devices are then separated. The separation can be done, for example, by sawing.

Die Erfindung betrifft zudem eine Baugruppe mit einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung, wobei die Sensorvorrichtung derartig an einem Baugruppengehäuse der Baugruppe angeordnet ist, dass das erste Gehäuseteil der Sensorvorrichtung als axialer Anschlag gegenüber dem Baugruppengehäuse und das zweite Gehäuseteil der Sensorvorrichtung zur Abdichtung zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem Baugruppengehäuse dient.The invention also relates to an assembly with a sensor device according to the invention, wherein the sensor device is arranged on a assembly housing of the assembly in such a way that the first housing part of the sensor device serves as an axial stop relative to the module housing and the second housing part of the sensor device serves to seal between the first housing part and the module housing.

Zeichnungendrawings

  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer an einem Baugruppengehäuse einer Baugruppe angeordneten, erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung in einer seitlichen Schnittansicht. 1 shows an exemplary embodiment of a sensor device according to the invention arranged on a module housing of a module in a side sectional view.
  • 2 zeigt eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Sensorvorrichtungen in einer perspektivischen Ansicht. 2 shows a variety of sensor devices according to the invention in a perspective view.
  • 3 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung. 3 shows a method for producing a sensor device according to the invention.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer an einem Baugruppengehäuse einer Baugruppe angeordneten, erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung in einer seitlichen Schnittansicht. 1 shows an exemplary embodiment of a sensor device according to the invention arranged on a module housing of a module in a side sectional view.

Dargestellt ist eine Sensorvorrichtung 10 mit einem auf einer Leiterplatte 20 angeordneten Drucksensor 30, wobei der Drucksensor 30 auf der Leiterplatte 20 fixiert ist und zudem über Wirebonds mit der Leiterplatte 20 elektrisch verbunden ist.Shown is a sensor device 10 with a pressure sensor 30 arranged on a circuit board 20, wherein the pressure sensor 30 is fixed on the circuit board 20 and is also electrically connected to the circuit board 20 via wire bonds.

Des Weiteren weist die Sensorvorrichtung 10 ein Gehäuse 40 auf, wobei das Gehäuse 40 ein erstes Gehäuseteil 50 und ein zweites Gehäuseteil 60 umfasst. Furthermore, the sensor device 10 has a housing 40, wherein the housing 40 comprises a first housing part 50 and a second housing part 60.

Das erste Gehäuseteil 50 weist wiederum eine Ausnehmung 51 zur Aufnahme des Drucksensors 30 und einen von der Ausnehmung 51 abgehenden Medienzugangskanal 52 auf und ist derartig ausgestaltet und auf der Leiterplatte 20 angeordnet, dass die Ausnehmung 51 zwischen Leiterplatte 20 und Medienzugangskanal 52 platziert ist und der Drucksensor 30 innerhalb der Ausnehmung 51 des ersten Gehäuseteils 50 platziert ist. Das erste Gehäuseteil 50 ist hierbei beispielsweise mittels einer Klebeverbindung auf der Leiterplatte 20 fixiert.The first housing part 50 in turn has a recess 51 for receiving the pressure sensor 30 and a media access channel 52 extending from the recess 51 and is designed and arranged on the circuit board 20 in such a way that the recess 51 is placed between the circuit board 20 and the media access channel 52 and the pressure sensor 30 is placed within the recess 51 of the first housing part 50. The first housing part 50 is fixed on the circuit board 20, for example by means of an adhesive connection.

Das zweite Gehäuseteil 60 ist wiederum derartig ausgestaltet und am ersten Gehäuseteil 50 angeordnet, dass mittels des zweiten Gehäuseteil 60 eine Abdichtung zwischen dem ersten Gehäuseteil 50 und einem Baugruppengehäuse 110 einer Baugruppe 100 erzielt wird.The second housing part 60 is in turn designed and arranged on the first housing part 50 in such a way that a seal is achieved between the first housing part 50 and a module housing 110 of a module 100 by means of the second housing part 60.

Insbesondere ist hierbei das erste Gehäuseteil 50 mechanisch fest ausgestaltet ist und das zweite Gehäuseteil 60 elastisch ausgestaltet. So kann das erste Gehäuseteil 50 beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein und das zweite Gehäuseteil 60 beispielsweise aus Silikon hergestellt sein.In particular, the first housing part 50 is designed to be mechanically rigid and the second housing part 60 is designed to be elastic. For example, the first housing part 50 can be made of plastic and the second housing part 60 can be made of silicone, for example.

Der Medienzugangskanal 52 ist als Vorsprung ausgestaltet und das zweite Gehäuseteil 60 im Bereich des Medienzugangskanal 52 radial umlaufend außen am ersten Gehäuseteil 50 angeordnet. Insbesondere kann das zweite Gehäuseteil 60 hierbei kuppelförmig ausgestaltet sein.The media access channel 52 is designed as a projection and the second housing part 60 is arranged radially all around the outside of the first housing part 50 in the area of the media access channel 52. In particular, the second housing part 60 can be designed dome-shaped.

Des Weiteren sind das erste Gehäuseteil 50 und das zweite Gehäuseteil 60 im Bereich des Medienzugangskanal 52 bevorzugt jeweils konzentrisch ausgestaltet. Zudem kann das erste Gehäuseteil 50 im Bereich der Ausnehmung 51 bevorzugt rechteckig ausgestaltet sein, insbesondere quadratisch.Furthermore, the first housing part 50 and the second housing part 60 are preferably each designed concentrically in the area of the media access channel 52. In addition, the first housing part 50 in the area of the recess 51 can preferably be rectangular, in particular square.

Optional kann zudem die Ausnehmung 51 des ersten Gehäuseteils 50 mit einem gelartigen Medium 53 befüllt sein.Optionally, the recess 51 of the first housing part 50 can also be filled with a gel-like medium 53.

Die Sensorvorrichtung 10 wird in die Baugruppe 100 eingebaut, indem die Sensorvorrichtung 10 von unten gegen das Baugruppengehäuse 110 der Baugruppe 100 gepresst wird, wobei das erste Gehäuseteil 50 der Sensorvorrichtung 10, genauer gesagt die Stirnseite des Medienzugangskanals 52, als axialer Anschlag gegenüber dem Baugruppengehäuse 110 und das zweite Gehäuseteil 60 der Sensorvorrichtung 10 zur Abdichtung zwischen dem ersten Gehäuseteil 50 und dem Baugruppengehäuse 110 dient. Zudem wird beim Einbau der Sensorvorrichtung 10 eine flexible Leiterplatte 120 an der Leiterplatte 20 angebracht, um diese elektrisch zu kontaktieren.The sensor device 10 is installed in the assembly 100 by pressing the sensor device 10 from below against the assembly housing 110 of the assembly 100, with the first housing part 50 of the sensor device 10, more precisely the end face of the media access channel 52, acting as an axial stop relative to the assembly housing 110 and the second housing part 60 of the sensor device 10 serves to seal between the first housing part 50 and the module housing 110. In addition, when installing the sensor device 10, a flexible circuit board 120 is attached to the circuit board 20 in order to electrically contact it.

2 zeigt eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Sensorvorrichtungen in einer perspektivischen Ansicht. 2 shows a variety of sensor devices according to the invention in a perspective view.

Dargestellt ist Vielzahl von erfindungsgemäßen Sensorvorrichtungen 10, welche auf einem Panellevel hergestellt wurden und welche bereits voneinander getrennt und somit entsprechend vereinzelt wurden. Die Vereinzelung ist hierbei beispielsweise durch Sägen erfolgt.Shown is a large number of sensor devices 10 according to the invention, which were manufactured on a panel level and which have already been separated from one another and thus separated accordingly. The separation is carried out here, for example, by sawing.

Hierbei ist nochmals deutlich die quadratische Ausgestaltung des ersten Gehäuseteils 50 im Bereich der durch das gelartige Medium 53 gefüllten Ausnehmung 51 zu sehen. Zudem ist die konzentrische Ausgestaltung des ersten Gehäuseteils 50 sowie des zweiten Gehäuseteils 60 im Bereich des Medienzugangskanal 52 zu sehen, wobei das zweite Gehäuseteil 60 in diesem Bereich kuppelförmig ausgestaltet ist.Here again the square design of the first housing part 50 can be clearly seen in the area of the recess 51 filled by the gel-like medium 53. In addition, the concentric design of the first housing part 50 and the second housing part 60 can be seen in the area of the media access channel 52, with the second housing part 60 being dome-shaped in this area.

3 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung. 3 shows a method for producing a sensor device according to the invention.

So wird in einem Verfahrensschritt a eine Leiterplatte 20 mit wenigstens einem auf der Leiterplatte 20 angeordnetem Drucksensor 30 bereitgestellt. Des Weiteren wird in einem Verfahrensschritt b wenigstens ein Gehäuse 40 mit einem ersten Gehäuseteil 50, aufweisend eine Ausnehmung 51 zur Aufnahme des Drucksensors 30 und einen von der Ausnehmung 51 abgehenden Medienzugangskanal 52, und mit einem zweiten Gehäuseteil 60 zur Abdichtung zwischen dem ersten Gehäuseteil 50 und einem Baugruppengehäuse 110 einer Baugruppe 100, gefertigt. Hierbei kann im Verfahrensschritt b das Gehäuse 40 mittels Spritzguss gefertigt wird, wobei insbesondere das erste Gehäuseteil 50 mittels Kunststoffspritzguss und/oder das zweite Gehäuseteil 60 mittels Silikonspritzguss gefertigt wird. Insbesondere kann beispielsweise zuerst das erste Gehäuseteil 50 und anschließend das zweite Gehäuseteil 60 gespritzt werden, um das fertige Gehäuse 40 zu erhalten.In a method step a, a circuit board 20 with at least one pressure sensor 30 arranged on the circuit board 20 is provided. Furthermore, in a method step b, at least one housing 40 with a first housing part 50, having a recess 51 for receiving the pressure sensor 30 and a media access channel 52 extending from the recess 51, and with a second housing part 60 for sealing between the first housing part 50 and a module housing 110 of a module 100. Here, in method step b, the housing 40 can be manufactured by injection molding, in particular the first housing part 50 being manufactured by plastic injection molding and/or the second housing part 60 by silicon injection molding. In particular, for example, first the first housing part 50 and then the second housing part 60 can be injection molded in order to obtain the finished housing 40.

Die Verfahrensschritt a und b können hierbei in beliebiger Reihenfolge oder auch parallel ablaufen.Process steps a and b can take place in any order or in parallel.

Nach den Verfahrensschritten a und b erfolgt ein Verfahrensschritt c, in welchem das wenigstens eine Gehäuses 40 derartig auf der Leiterplatte 20 angeordnet wird, dass die Ausnehmung 51 des ersten Gehäuseteils 50 zwischen der Leiterplatte 20 und dem Medienzugangskanal 52 platziert ist und der wenigstens eine Drucksensor 30 innerhalb der Ausnehmung 51 des ersten Gehäuseteils 50 platziert ist. Das Gehäuse 40 kann beispielsweise mit dem ersten Gehäuseteil 50 auf die Leiterplatte 20 geklebt werden.After method steps a and b, a method step c takes place, in which the at least one housing 40 is arranged on the circuit board 20 in such a way that the recess 51 of the first housing part 50 is placed between the circuit board 20 and the media access channel 52 and the at least one pressure sensor 30 is placed within the recess 51 of the first housing part 50. The housing 40 can, for example, be glued to the circuit board 20 with the first housing part 50.

Optional erfolgt nach dem Verfahrensschritt c ein Verfahrensschritt d, in welchem die Ausnehmung 51 über den Medienzugangskanal 52 mit einem gelartigen Medium 53 befüllt wird.Optionally, after method step c, a method step d takes place, in which the recess 51 is filled with a gel-like medium 53 via the media access channel 52.

Des Weiteren kann optional eine Vielzahl von Sensorvorrichtungen 10 hergestellt werden, indem im Verfahrensschritt a die Leiterplatte 20 mehrere Drucksensoren 30 aufweist, und indem im Verfahrensschritt b mehrere Gehäuse 40 für die jeweiligen Drucksensoren 30 gefertigt werden, wobei die Gehäuse 40 im Verfahrensschritt c entsprechend auf der Leiterplatte 20 angeordnet werden. Zudem erfolgt nach dem Verfahrensschritt c ein Verfahrensschritt e, in welchem die Sensorvorrichtungen 10 vereinzelt werden. Der Verfahrensschritt d kann hierbei insbesondere zwischen dem Verfahrensschritt c und dem Verfahrensschritt e erfolgen, wobei das Ergebnis dieses Verfahrens beispielsweise in 2 dargestellt ist.Furthermore, a plurality of sensor devices 10 can optionally be produced by the circuit board 20 having a plurality of pressure sensors 30 in method step a, and by producing a plurality of housings 40 for the respective pressure sensors 30 in method step b, the housings 40 being correspondingly placed on the in method step c Circuit board 20 can be arranged. In addition, after method step c, a method step e takes place, in which the sensor devices 10 are separated. Process step d can take place in particular between process step c and process step e, the result of this process being, for example, in 2 is shown.

Claims (11)

Sensorvorrichtung (10) mit einem auf einer Leiterplatte (20) angeordneten Drucksensor (30) und einem Gehäuse (40), wobei das Gehäuse (40) ein erstes Gehäuseteil (50) und ein zweites Gehäuseteil (60) umfasst, wobei das erste Gehäuseteil (50) eine Ausnehmung (51) zur Aufnahme des Drucksensors (30) und einen von der Ausnehmung (51) abgehenden Medienzugangskanal (52) aufweist und derartig ausgestaltet und auf der Leiterplatte (20) angeordnet ist, dass die Ausnehmung (51) zwischen Leiterplatte (20) und Medienzugangskanal (52) platziert ist und der Drucksensor (30) innerhalb der Ausnehmung (51) des ersten Gehäuseteils (50) platziert ist, und wobei das zweite Gehäuseteil (60) derartig ausgestaltet und am ersten Gehäuseteil (50) angeordnet ist, dass mittels des zweiten Gehäuseteils (60) eine Abdichtung zwischen dem ersten Gehäuseteil (50) und einem Baugruppengehäuse (110) einer Baugruppe (100) möglich ist.Sensor device (10) with a pressure sensor (30) arranged on a circuit board (20) and a housing (40), wherein the housing (40) comprises a first housing part (50) and a second housing part (60), wherein the first housing part (50) has a recess (51) for receiving the pressure sensor (30) and a media access channel (52) extending from the recess (51) and is designed and arranged on the circuit board (20) in such a way that the recess ( 51) is placed between the circuit board (20) and the media access channel (52) and the pressure sensor (30) is placed within the recess (51) of the first housing part (50), and wherein the second housing part (60) is designed and arranged on the first housing part (50) in such a way that a seal between the first housing part (50) and a module housing (110) of a module (100) is possible by means of the second housing part (60). . Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (50) mechanisch fest ausgestaltet ist und das zweite Gehäuseteil (60) elastisch ausgestaltet ist.Sensor device (10). Claim 1 , characterized in that the first housing part (50) is designed to be mechanically fixed and the second housing part (60) is designed to be elastic. Sensorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Medienzugangskanal (52) als Vorsprung ausgestaltet ist und das zweite Gehäuseteil (60) im Bereich des Medienzugangskanal (52) radial umlaufend außen am ersten Gehäuseteil (50) angeordnet ist, wobei das zweite Gehäuseteil (60) insbesondere kuppelförmig ausgestaltet ist.Sensor device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the media access channel (52) is designed as a projection and the second housing part (60) is arranged in the area of the media access channel (52) radially circumferentially on the outside of the first housing part (50), whereby the second housing part (60) is designed in particular dome-shaped. Sensorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (50) und das zweite Gehäuseteil (60) im Bereich des Medienzugangskanals (52) jeweils im Wesentlichen konzentrisch ausgestaltet sind.Sensor device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the first housing part (50) and the second housing part (60) are each designed essentially concentrically in the area of the media access channel (52). Sensorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (50) im Bereich der Ausnehmung (51) im Wesentlichen rechteckig ausgestaltet ist, insbesondere quadratisch.Sensor device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the first housing part (50) in the area of the recess (51) is designed to be essentially rectangular, in particular square. Sensorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (51) des ersten Gehäuseteils (50) mit einem gelartigen Medium (53) befüllt ist.Sensor device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the recess (51) of the first housing part (50) is filled with a gel-like medium (53). Verfahren zur Herstellung wenigstens einer Sensorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Verfahrensschritten: a. Bereitstellen einer Leiterplatte (20) mit wenigstens einem auf der Leiterplatte (20) angeordnetem Drucksensor (30), b. Fertigen wenigstens eines Gehäuse (40) mit einem ersten Gehäuseteil (50), aufweisend eine Ausnehmung (51) zur Aufnahme des Drucksensors (30) und einen von der Ausnehmung (51) abgehenden Medienzugangskanal (52), und mit einem zweiten Gehäuseteil (60) zur Abdichtung zwischen dem ersten Gehäuseteil (50) und einem Baugruppengehäuse (110) einer Baugruppe (100), c. Anordnen des wenigstens einen Gehäuses (40) auf der Leiterplatte (20) derartig, dass die Ausnehmung (51) des ersten Gehäuseteils (50) zwischen der Leiterplatte (20) und dem Medienzugangskanal (52) platziert ist und der wenigstens eine Drucksensor (30) innerhalb der Ausnehmung (51) des ersten Gehäuseteils (50) platziert ist.Method for producing at least one sensor device (10) according to one of the preceding claims with the following method steps: a. Providing a circuit board (20) with at least one pressure sensor (30) arranged on the circuit board (20), b. Manufacture at least one housing (40) with a first housing part (50), having a recess (51) for receiving the pressure sensor (30) and a media access channel (52) extending from the recess (51), and with a second housing part (60) for sealing between the first housing part (50) and a module housing (110) of a module (100), c. Arranging the at least one housing (40) on the circuit board (20) in such a way that the recess (51) of the first housing part (50) is placed between the circuit board (20) and the media access channel (52) and the at least one pressure sensor (30) is placed within the recess (51) of the first housing part (50). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt c ein Verfahrensschritt d erfolgt, in welchem die Ausnehmung (51) über den Medienzugangskanal (52) mit einem gelartigen Medium (53) befüllt wird.Procedure according to Claim 7 , characterized in that after method step c, a method step d takes place, in which the recess (51) is filled with a gel-like medium (53) via the media access channel (52). Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt b das Gehäuse (40) mittels Spritzguss gefertigt wird, wobei insbesondere das erste Gehäuseteil (50) mittels Kunststoffspritzguss und/oder das zweite Gehäuseteil (60) mittels Silikonspritzguss gefertigt wird.Procedure according to one of the Claims 7 or 8th , characterized in that in method step b the housing (40) is manufactured by means of injection molding, in particular the first housing part (50) being manufactured by means of plastic injection molding and/or the second housing part (60) being manufactured by means of silicone injection molding. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Sensorvorrichtungen (10) hergestellt wird, indem im Verfahrensschritt a die Leiterplatte (20) mehrere Drucksensoren (30) aufweist, und indem im Verfahrensschritt b mehrere Gehäuse (40) für die jeweiligen Drucksensoren (30) gefertigt werden, wobei die Gehäuse (40) im Verfahrensschritt c entsprechend auf der Leiterplatte (20) angeordnet werden, wobei nach dem Verfahrensschritt c ein Verfahrensschritt e erfolgt, in welchem die Sensorvorrichtungen (10) vereinzelt werden.Procedure according to one of the Claims 7 until 9 , characterized in that a plurality of sensor devices (10) is produced by having a plurality of pressure sensors (30) in the circuit board (20) in method step a, and by producing a plurality of housings (40) for the respective pressure sensors (30) in method step b , wherein the housings (40) are arranged accordingly on the circuit board (20) in method step c, with method step e taking place after method step c, in which the sensor devices (10) are separated. Baugruppe (100) mit einer Sensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Sensorvorrichtung (10) derartig an einem Baugruppengehäuse (110) der Baugruppe (100) angeordnet ist, dass das erste Gehäuseteil (50) der Sensorvorrichtung (10) als axialer Anschlag gegenüber dem Baugruppengehäuse (110) und das zweite Gehäuseteil (60) der Sensorvorrichtung (10) zur Abdichtung zwischen dem ersten Gehäuseteil (50) und dem Baugruppengehäuse (110) dient.Assembly (100) with a sensor device (10) according to one of Claims 1 until 6 , wherein the sensor device (10) is arranged on a module housing (110) of the module (100) in such a way that the first housing part (50) of the sensor device (10) acts as an axial stop relative to the module housing (110) and the second housing part (60) the sensor device (10) serves to seal between the first housing part (50) and the module housing (110).
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