DE3703383A1 - Umkapselung eines elektronischen bauelements - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Umkapselung eines elektronischen Bauelements nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der elektronischen Steuer- und Regeltechnik werden oft Sensoren einge­ setzt, die den Istwert einer elektrischen Größe messen. Diese elektrische Größe kann beispielsweise eine elektrische oder eine magnetische Feld­ stärke sein. Für die Erfassung der magnetischen Feldstärke werden in der Regel Hall-Sensoren verwendet, die einen elektrischen Strom erzeugen, welcher der Flußdichte des jeweiligen Magnetfelds proportional ist. In vielen Fällen ist es erforderlich, derartige Hall-Sensoren dicht über der Oberfläche desjenigen Bauteils anzuordnen, von dem das Magnetfeld aus­ geht, um auch noch schwache Felder zu registrieren. Hinzu kommt, daß Hall-Sensoren oft in Umfeldern eingesetzt werden, wo sie leicht ver­ schmutzen können und somit hinsichtlich ihrer Meßempfindlichkeit beein­ trächtigt werden.

Um elektrische Kabelanschlüsse vor Verschmutzung und Berührung zu schützen, ist bereits ein Kabelanschlußkasten aus Kunststoff für die ab­ gewinkelte Ausführung von Kabeln bekannt (DE-PS 21 41 064). Dieser Anschlußkasten ist jedoch für die Ummantelung von elektronischen Sen­ soren, die dicht über der Oberfläche eines Bauelements angeordnet wer­ den müssen, nicht geeignet, weil er die Sensoren vollständig umschlie­ ßen würde.

Eine andere bekannte Umkapselung eines elektronischen Bauelements be­ steht aus einem elektrisch nichtleitenden, aber gut wärmeleitenden Ma­ terial, z. B. aus Porzellan (US-PS 40 37 082). Diese Umkapselung ist indessen speziell für die Aufnahme eines PTC-Widerstands ausgelegt und nicht für Sensoren geeignet, weil sie das umgekapselte Bauelement voll­ ständig umgibt.

Es ist weiterhin ein Bauteil bekannt, in dem sich ein Hall-Element befin­ det, welches mit der Oberfläche dieses Bauteils fluchtet (GB-A 20 81 973, Fig. 8). Bei diesem Bauteil handelt es sich jedoch nicht um eine Um­ kapselung, sondern um einen einseitigen Anschluß für des Hall-Element.

Schließlich ist auch noch eine integrierte Hall-Effektanordnung bekannt, bei der ein Teil eines plattenförmigen Halbleiterkörpers als Hall-Element wirksam ist und bei der im restlichen Teil des Halbleiterkörpers ein zum Hall-Element gehörender Hilfskreis integriert ist (DE-PS 19 42 810). Hier­ bei ist eine Kunststoffhülle vorgesehen, in der an der Unter- und Ober­ seite des Hall-Elements eine Ausnehmung vorhanden ist, die sich bis in die Nähe des Halbleiterkörpers erstreckt. Allerdings handelt es sich bei dieser Kunststoffhülle nicht um ein aufklappbares Gehäuse. Außerdem fluchtet das Hall-Element nicht mit der Oberfläche der Hülle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse für ein elek­ tronisches Bauelement zu schaffen, in welches das Bauelement eingeführt und wieder herausgenommen werden kann, und welches es ermöglicht, das elektronische Bauelement so nahe wie möglich an die zu messende Stelle eines Feldes zu bringen.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß ein mit elektrischen Anschlüssen versehenes elektronisches Bauelement gut geschützt in einer elektrisch nichtleitenden Verkapselung unterge­ bracht werden kann, ohne daß es in dieser Verkapselung eingeschmolzen werden muß. Außerdem ermöglicht es die erfindungsgemäße Verkapselung, das elektronische Bauelement direkt an andere Bauelemente außerhalb der Verkapselung heranzuführen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer aufgeklappten Umkapselung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein an sich bekanntes Hall-Sensor-Element, das in die Um­ kapselung gemäß Fig. 1 eingeführt ist;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Umkapselung, wobei eine Öffnung für ein Hall-Sensor-Element in der Umkapselung vorgesehen ist;

Fig. 4 einen Schnitt III-III durch die in der Fig. 3 dargestellte Um­ kapselung;

Fig. 5 eine Ansicht der Umkapselung, welche diejenige Seite zeigt, die der in der Fig. 3 dargestellten Ansicht gegenüberliegt;

Fig. 6 einen Schnitt IV-IV durch die in der Fig. 4 gezeigte Umkapselung;

Fig. 7 eine Variante der Anordnung des Hall-Sensor-Elements in der Um­ kapselung;

Fig. 8 eine Draufsicht auf die in der Fig. 7 gezeigte Vorrichtung, wo­ bei ein Teilbereich aufgebrochen dargestellt ist;

In der Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Um­ kapselung 1 im aufgeklappten Zustand und ohne das aufzunehmende Bau­ element dargestellt. Man erkennt hierbei, daß diese Umkapselung aus zwei Teilen 2, 3 besteht, die über ein Scharnier 4 miteinander verbunden sind. Im oberen Rand 5 des Teils 2 befinden sich drei Aussparungen 6, 7, 8 für die Aufnahme von elektrischen Leitungen, denen drei Aussparungen 9, 10, 11 im Rand 12 des Teils 3 entsprechen. Im Teil 3 ist außerdem eine Öff­ nung 13 vorgesehen, die dazu dient, das in der Fig. 1 nicht dargestellte Bauelement in die Nähe des zu erfassenden Feldes zu bringen. Sowohl der Teil 2 als auch der Teil 3 sind mit Seitenwänden 14, 15 bzw. 16, 17 versehen, wobei der Abstand zwischen den Seitenwänden 16, 17 so bemes­ sen ist, daß dann, wenn der Teil 2 nach unten geklappt wird, die Seiten­ wände 14, 15 von den Seitenwänden 16, 17 umfaßt werden. Auf den Teil 2 ist eine Drucknase 18 angeordnet, welche die Form einer geöffneten Klaue hat.

In der Fig. 2 ist ein Hall-Sensor-Element 19 in der Umkapselung 1 darge­ gestellt, das drei elektrische Anschlußleitungen 20, 21, 22 aufweist. Die elektrischen Anschlußleitungen 20, 21, 22 sind einerseits an das Element 19 mittels Lötmaterial 23-25 befestigt und andererseits mit Isolierungen 26-28 umgeben. Bei dem Hall-Sensor-Element 19 handelt es sich um eine integrierte Einrichtung, welche in einer scheibenförmigen Erhebung 29 elektronische Schaltungen aufweist. Derartige Hall-Sensor-Elemente, wel­ che die Funktion von Mikro-Schaltern ausüben, sind als solche bekannt (vergl. beispielsweise Honeywell PK 87582). Sie sind mechanisch empfind­ lich, weil das Element 19 wenigstens teilweise aus zerbrechlicher Keramik besteht.

Die Fig. 3 zeigt eine Ansicht der Unterseite des Teils 3 mit der Öffnung 13 und dem dahinter befindlichen Hall-Sensor-Element 19, dessen schei­ benförmige Erhebung 29 gestrichelt angedeutet ist. Teil 2 und Teil 3 sind hierbei zusammengeklappt und ineinander gerastet. An einer aufgebroche­ nen Stelle des Teils 3 erkennt man einen Trennsteg 30, der die beiden Isolierungen 26, 27 voneinander trennt. Außerdem ist am Teil 3 ein Vor­ sprung 31 vorgesehen, an dem sich das Scharnier 4 (Fig. 1) befindet.

In der Fig. 4 ist ein Schnitt III-III durch die Umkapselung 1 mit dem Hall-Sensor-Element 19 dargestellt. Hierbei erkennt man deutlich, daß die Drucknase 18 zwei klauenartige Arme besitzt, mit denen das Element 19 gegen einen Rand 32 gedrückt wird, der die Öffnung 13 umgibt. Auf der Oberseite des Teils 2 befindet sich eine Erhebung 33, die einen horizontal verlaufenden Bereich 34 und einen hierzu schräg verlaufenden Bereich 35 besitzt. Die Isolierung 27 mit der Leitung 21 verläuft, von außen kommend, zunächst gerade durch die Umkapselung 1 und knickt sodann etwa in einem Winkel von 45° nach unten ab, wodurch die Lei­ tung 21 den Lötpunkt 24 erreicht.

Die Fig. 5 zeigt die Oberseite des Teils 2, in das die Seitenwände 16, 17 des Teils 3 eingerastet sind. Die Anschlußleitungen 20, 21, 22, das Löt­ material 23, 24, 25 und die Isolierungen sind hierbei innerhalb der Um­ kapselung gestrichelt dargestellt. Auf der Oberseite des Teils 2 befindet sich die kreisringförmige Erhebung 33 mit einem ersten Halbkreis 35 und einem zweiten Halbkreis 34. Ein dem Vorsprung 31 des Teils 3 ent­ sprechender Vorsprung 36 ist auf der linken Seite des Teils 2 erkennbar.

In der Fig. 6 ist ein Schnitt IV-IV durch die Vorrichtung gemäß Fig. 4 dargestellt, der erkennen läßt, daß der Teil 3 untere Seitenwände 37, 38 und obere Seitenwände 16, 17 besitzt, wobei die oberen und unteren Sei­ tenwände 16, 37 bzw. 17, 38 jeweils durch horizontal verlaufende Stege 39, 40 miteinander verbunden sind. Die oberen Seitenwände 16, 17 sind mit Rastnasen 41, 42 versehen, die in entsprechende Aussparungen 43, 44 in den Seitenwänden des Teils 2 einrasten.

Die Fig. 7 zeigt eine Variante zur Umkapselung 1, die in der Fig. 4 dar­ gestellt ist. Man erkennt hier wieder die Drucknase 18 mit ihren beiden Armen 45, 46, die als Federn wirken. Die Kraft auf diesen Federn wird über die Erhebung 33 ausgeübt. Während die Elemente 45, 46, 33 für eine vordere Druckkomponente verantwortlich sind, ist die Auflage 47 des Teils 2 auf die Isolation 27 für eine hintere Druckkomponente verantwortlich. Im Gegensatz zur Vorrichtung gemäß Fig. 4 weist die in der Fig. 7 ge­ zeigte Vorrichtung ein lötfreies Verbindungselement 48 auf, durch wel­ ches die elektrische Verbindung der Leitung 21 sichergestellt wird. Außer­ dem ist eine definierte Anschlußfahne 49 mit einer Knickjustage vorge­ sehen, welche die geforderte horizontale Planlage des Hall-Sensor-Ele­ ments 19 und dessen Flucht mit dem Gehäuseboden, also mit der Unter­ seite des Teils 3, gewährleistet. Am unteren Ende der Anschlußfahne 49 befindet sich eine Sicherungsnase 50, die als zusätzliche rückwärtige Zug­ entlastung wirkt.

In der Fig. 8 ist die Vorrichtung gemäß Fig. 7 in der Draufsicht darge­ stellt, wobei diese Darstellung im wesentlichen der Darstellung gemäß Fig. 5 entspricht und lediglich der untere Bereich des Teils 2 aufge­ brochen ist. Neben den lötfreien Verbindungselementen 48, 51, 52 sind die Anschlußfahnen 49, 53, 55 sichtbar, die zu dem Hall-Sensor-Element 19 führen. Mit den Bezugszahlen 56, 57 sind Sicherungsnasen bezeichnet, die gleichzeitig als Abstandshalter für die abgeknickten Anschlußfahnen 49, 53, 55 dienen.

Statt der rechteckigen Erhebung 29 kann auch, bedingt durch die jeweili­ ge Bauart, eine kreisförmige Metallkalotte vorgesehen sein. Die Erhebung 33 aus dem Gehäuse-Oberteil ist lediglich vorgesehen, um die ganze Um­ kapselung 1 in einer vorgegebenen großen Vorrichtung arretieren zu kön­ nen. Sie ist für die Einfassung des elektronischen Bauelements somit nicht wesentlich.

Der Einbau des Hall-Elements 19 in die Umkapselung 1 erfolgt in der Weise, daß es einfach mit seinem Randbereich auf die Umrandung 32 des Teils 3 gelegt und anschließend der Teil 2 heruntergeklappt wird, bis er einrastet. Ein Öffnen der Umkapselung 1 zu Servicezwecken ist eben­ falls möglich, wobei die Seitenwände 16 und 17 auseinandergezogen wer­ den und damit das Teil 2 freigeben.

Claims (17)

1. Umkapselung eines elektronischen Bauelements mit einer Aussparung in der Umkapselung, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkapselung (1) aus einem Gehäuse-Unterteil (3) und einem mit diesem verbindbaren Gehäuse- Oberteil (2) besteht, wobei das elektronische Bauelement (19) zwischen Gehäuse-Unterteil (3) und Gehäuse-Oberteil (2) eingelegt ist.

2. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Um­ kapselung (1) aus elektrisch nichtleitendem Kunststoff besteht.

3. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge­ häuse-Unterteil (3) und das Gehäuse-Oberteil (2) durch ein Scharnier (4) miteinander verbunden sind.

4. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ sparung (13) in dem Gehäuse-Unterteil (3) vorgesehen ist.

5. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des Gehäuse-Oberteils (2) eine Drucknase (18) vorgesehen ist, die eine Federwirkung aufweist.

6. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ sparung (13) in der Umkapselung (1) im wesentlichen dieselben äußeren Abmessungen hat wie das elektronische Bauelement (19), das in die Um­ kapselung (1) einlegbar ist.

7. Umkapselung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ sparung (13) durch einen Rand (32) begrenzt ist, auf dem der Randbe­ reich des elektronischen Bauelements (19) aufliegt.

8. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Um­ kapselung (1) seitliche Aussparungen (6-11) aufweist, durch welche elek­ trische Leitungen für das elektronische Bauelement (19) geführt sind.

9. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elek­ tronische Bauelement (19) wenigstens eine ebene Oberfläche aufweist, die mit wenigstens einer Oberfläche der Umkapselung (1) fluchtet, wenn das Bauelement (19) in die Umkapselung eingebaut ist.

10. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elek­ tronische Bauelement ein Hall-Element (19) ist.

11. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elek­ tronische Bauelement (19) eine scheibenförmige Erhebung (29) aufweist.

12. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge­ häuse-Oberteil (2) eine Erhebung (33) aufweist.

13. Umkapselung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck­ nase (18) zwei klauenartige Arme (45, 46) aufweist.

14. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge­ häuse-Unterteil (3) einen Querschnitt mit zwei unteren Seitenwänden (37, 38) und zwei oberen Seitenwänden (16, 17) aufweist, wobei die unteren Seitenwände (37, 38) einen kleineren Abstand voneinander haben als die oberen Seitenwände (16, 17) und wobei die oberen Seitenwände (16, 17) mit den jeweils zugeordneten unteren Seitenwänden (37, 38) über Stege (39, 40) miteinander verbunden sind.

15. Umkapselung nach einem oder mehreren der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse-Oberteil (2) Rand­ zonen (43, 44) besitzt, die als Auflager für entsprechende Schnappnasen (41, 42) an den oberen Seitenwänden (16, 17) des Gehäuse-Unterteils (3) dienen.

16. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen dem elektronischen Bauelement (19) und der elektrischen Leitung (27), an die es angeschlossen ist, eine insbesondere knickjustierende An­ schlußfahne (49) zur Sicherstellung der horizontalen Planlage des Bau­ elements (19) vorgesehen ist.

17. Umkapselung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ge­ häuse-Unterteil (3) Sicherungsnasen (56, 57) als Abstandhalter für die An­ schlußfahnen (49, 53, 55) vorgesehen sind.