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CN1930481A - 运动传感器和制造运动传感器的方法 - Google Patents

运动传感器和制造运动传感器的方法 Download PDF

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Abstract

提出了一种运动传感器，尤其是用于汽车车轮转动的转速传感器，以及一种制造运动传感器的方法，该传感器具有一通过电缆(24)可连接的集成电路(32)，该集成电路具有一测值发送器和一电子电路部件用于处理测量信号。传感器具有一通过热塑性塑料，优选为聚酰胺的浇注或压注，用MID(模制互连元件)技术制成的基础元件(10)，在其中集成有一永久磁铁(16)。一无外壳的集成电路(32)用芯片倒装技术涂覆在MID器件上。由具有集成电路(32)的基础元件(10)和永久磁铁(16)以及电缆(24)的连接端所组成的装置在另一工序中用一外部浇注物(42)包封起来并连接成一个结实的并且被良好保护以阻止周围环境影响的结构单元。

Description

运动传感器和制造运动传感器的方法
技术领域
本发明涉及一种运动传感器，尤其是用于汽车车轮旋转的转速传感器，以及一种制造运动传感器的方法。
背景技术
正如它原则上由DE 197 22 507 A所公开的那样。那里所述的传感器具有一个预制的外壳件，在其中装入了一个集成电路以及一个磁阻元件和一个永久磁铁并在与两芯电缆的绞合线连接之后用塑料压注包封。按此方式就得到一种抵抗周围环境影响的装置，但对于其制造来说则需要较大量的工序，而且由于应用了预制的外壳就必需有比较大的安装空间。
发明内容
本发明的任务是提出一种运动传感器和制造一种这样的传感器的方法，它一方面使加工费用较低，另一方面要求的安装空间也较小。这通过权利要求1和15特征部分的特征来解决。
此处业已证实为有利的是：将基础元件设计成表面金属化的压注件，由其金属层至少通过激光结构化(激光烧蚀)制成至少一根印制导线，或者通过对两个用于制造压注件的塑料部分中的一个部分进行无电流的金属化来制成。基础元件的另外一种有利的设计方案规定：该基础元件设有热压印的印制导线，这种印制导线优先是在一个塑料薄膜上用铜(Cu)混合了Pt、Al、Au、Ag和/或Ni的一种金属层形式，所述塑料薄膜在热压印时与基础元件的塑料连结起来。
作为测量值发送装置的一个部分的永久磁铁优选一起压注在基础元件里，从而使永久磁铁精确和可靠的定位，但另一方面，该永久磁铁也可以事后插入在基础元件里的一个预先成型的槽里，优选是粘贴入，或者保持在基础元件的端侧表面上，有利地在永久磁铁和集成电路之间插接入一个铁磁的均化片。若是侧向扫描一种运动，那么永久磁铁也可以侧向指向地与基础元件相连接。其中，永久磁铁也可以在插入到基础元件中之后或者在传感器制作完成之后事后进行充磁。
集成电路优先设计成芯片倒装技术中的所谓裸芯片并与基础元件的端面相连，其中集成电路的接触突起与印制导线的连接点接通并在集成电路和基础元件之间装入一种由可热硬化的塑料制成的底部充填物，以保证在集成电路和基础元件之间可靠和持久的连接。
基础元件由热塑性塑料，尤其是由聚酰胺或由LCP(液晶聚合物)塑料通过压注制成，外面的压注物也如此制成，它包围住除了集成电路部位和装有永久磁铁的基础元件部分的部位整个装置。传感器的这个部分更为适宜地用一种预制成的，杯形塑料封盖包封住，该封盖至少用其开口边缘伸入到传感器的外部压注物里。应用一种这样的杯状的具有薄的壁厚的塑料封盖的优点在于：当结构紧凑并且到永久磁铁的气隙较小时，IC(集成电路)就被保护不受周围环境的影响并在装配时受到好的保护，而且在IC上不产生压力，也没有过大的张力。
运动传感器的连接电缆更适宜地通过一个卷边装置接通和固定住，此装置在压注基础元件时集成于该元件内。因此结合传感器的封闭的外部压注物，它覆盖住了连接电缆的端部，就保证了连接电缆与传感器的可靠、持久和紧密的连接。但也可以应用一种钎焊技术或者另一种冷接通技术，例如插头来代替卷边装置，用来将连接电缆与基础元件的印制导线连接。
附图说明
本发明的其它细节和有利的设计方案可见从属权利要求和对附图所示实施例所作的说明。附图所示为：
图1：一个按照本发明的运动传感器的塑料基体的第一种实施形式的立体视图；
图2：两个要设置在按图1所示塑料基体上的印制导线的结构形状；
图3a：当传感器基础元件的塑料基体由二个不同的塑料部分制成时第一个可金属化的压注部分的一个立体视图；
图3b：传感器基础元件的塑料基体的第二个压注部分的立体视图；
图3c：在无电流地将金属层涂覆在第一个塑料部分上之后传感器基础元件的塑料基体的立体视图；
图4：具有集成电路、一个压注在塑料基体里的永久磁铁、一个跨接印制电路的电容和一个连接电缆的运动传感器的一个已装配好的基础元件图；
图5：在集成电路上和装有永久磁铁的基础元件的前部上具有一个杯状封盖的一个基础元件图；
图6：在卷边板条分离和断开之前具有外部浇注物的轮廓的一个制成的运动传感器的立体图；
图7：具有一个发送器轮的封注好的运动传感器的立体视图。
具体实施方式
图1中用10表示了一个用于测量汽车轮子旋转的转速传感器的基础元件。该基础元件在这种实施形式中具有一个通过压注用聚酰胺制成的塑料基体12，在基体的右端压注有一个卷边装置14，在对面左边有一个永久磁铁16。卷边装置14是一个卷边板条18的一部分并用其接点端20穿过浇注材料一直通到塑料基体12的表面，而其用于夹住连接电缆24的绞合线的剥去绝缘层的端部的卷边端22则从塑料基体12里在端面侧伸出。卷边板条18只用于在浇注时使卷边装置14连接起来，卷边板条18的在卷边端部22之间的部分在浇封之前被去掉。
在图1所示的实施形式中永久磁铁16和卷边装置14都是在压注塑料基体12之前作为插入件而装入在压注模型里并因此在塑料基体12制成之后在其中受到保护地并且正确定位地固定住。永久磁铁16的直径和长度基本上确定了基础元件10的感测端26的形状，其中尤其对于传感器的这个部分力求使其外形尺寸最小化，以便使必需的安装空间较小。永久磁铁16也可以事后插入塑料基体12的一个空隙里，或者在制造传感器的外部封闭浇注件42时注入其中或者以其他的形式固定在其上。
图2表示两个印刷导线28和30在基本是用铜涂层的塑料薄膜上的结构形状和走向变化，它们以图示形状热压印在塑料基体12上。此处印制导线28和30的塑料薄膜持久地与塑料基体12相连结，其中在卷边装置14的接点端20的部位里印刷导线28和30的铜涂层直接与卷边装置14的接点端20通过压印、粘结或者钎焊连接起来。
印制导线28和30的反向端形成了折弯的连接点34和36用于以后与集成电路32的连接。
以下附图中相同的部件都用如图1和2中相同的附图标记。
在图3中表示了基础元件10的另一种结构形式。这种元件设计成没有卷边装置的二个部分的压注件，具有在上面金属化的印制导线28，30和金属化的槽15，该槽用于装入未示出的连接电缆的待钎焊端部。
此处首先按照图3a由一种可无电流金属化的第一塑料部分制成一个内部的压注件11，它具有筋条27和29对应于以后要通过金属化涂覆的印制导线28和30，以及具有可以金属化的槽15用于装入连接电缆24的端部。无电流沉积的金属层必要时还可以用电镀来加强。
在第二步压注工序中则按图3b所示以其最终形状制出塑料基体12，它具有不能金属化的第二塑料部分，包括有永久磁铁16。不能见到的永久磁铁注入在压注件的感测端26里。
图3c表示在塑料基体12金属化之后的制成的基础元件10，它具有印刷导线28和30和它们用于集成电路32的连接点34和36以及用于焊入电缆端的金属化槽15。
图4表示的基础元件10具有通过热压印涂覆的印制导线28和30，它们的接点片31与卷边装置14的接点端20相连接。卷边端22与连接电缆24的两根铰合线的端部或者一个插头的接点端相连接。
也可以不用热压印的印制导线28，30而通过如下方法来制造印制导线：压注件首先在其整个表面上得到一个金属层，由该金属层通过激光烧蚀而加工出印制导线28和30。原则上使两条印制导线28或30中的一条裸露就够了，而第二条印制导线则由余下的金属层构成。作为压注件12的材料又可以应用聚酰胺或LCP(液晶聚合物)。这里也可以使连接电缆24的端部直接钎焊在印制导线28和30的接触片31上或者将一个插头或者卷边装置14的连接插销通过压入塑料基体12里的孔里而与接点片31连接。
在基础元件10的相反的感测端26上，一个具有金连接凸起37的集成电路32在其图中看不到的内侧与印刷导线28和30的连接点34和36相连接。此外印制导线28和30在集成电路32的接头和卷边装置14之间通过一个电容器38跨接，此电容器使集成电路32防止了可能通过连接电缆24进入的高频干扰。该集成电路按公知方式装有至少一个霍耳元件，它对于由于外部的铁磁部分而可以变化的永久磁铁16的磁场以霍尔电压的变化作出反应。在将按照本发明的运动传感器优选应用为汽车的车轮旋转的转速传感器时，运动传感器的感测端26相邻于一个设计成齿环47、随着汽车车轮而旋转的铁磁部件，其中由于齿和齿槽的交替而可以改变的永久磁铁16的磁场确定运动传感器的输出电压。永久磁铁16在这里是测值发送器装置的一部分。但这种装置也可以通过一个外部的磁性脉冲轮或类似件而被激励，那么就可以不使用作为测值发送器装置的一部分的永久磁铁。
通过倒装法技术使集成电路32与印制导线28，30的连接点34，36电接通并使它固定在基础元件10的端面上，其中由金制成的集成电路构件32的连接凸起37无线地与连接点34和36连接。这种连接可以直接进行，或者通过插入一种各向同性导电的粘结剂来实现。集成电路的有源侧在芯片倒装法接通时指向连接点34，36并附带地通过流质的可热硬化的塑料、即一种所谓的底层填料与基础元件10的端面机械连接。
图5表示了装好的基础元件10，其中集成电路32和装有永久磁铁16的基础元件10的感测端26用一个预制成的杯状薄壁的由聚酰胺制成的塑料封盖40包封起来。
图6和7最后表示了通过外部由聚酰胺构成的封注物42制成的运动传感器，封注物42覆盖了杯状塑料封盖40的敞开端处的边缘41和连接电缆24的端部。此处在图6中只表示了完成的封注物的轮廓，而在图7中则可以见到具有外封注42的运动传感器的最终形状，它附带有一个连接片44，上面有固定插口46用于传感器的安装。
用这种按照本发明的运动传感器和用于制造一种这样的传感器，尤其是用于汽车的车轮旋转的转速传感器的方法实现了一种紧凑的、坚固的和持久地受保护的装置，它满足了对传感器的高的质量要求，并只需要很小的安装空间，因此可以在汽车车轮的轴承部位里没有困难地装入。用作测量元件的霍耳元件是集成电路32的一部分并因此同样地良好受保护地装在杯形的塑料封盖40里。
用于产生可变磁场的永久磁铁16可以以小的气隙大小紧靠着一个铁磁的，例如设计成齿环47的发送器部件布置。在集成电路32里的霍耳元件对于产生的磁场变化作出反应并将这种变化转换成电信号，该信号通过连接电缆24传至连接着的控制单元。当然也可以用一种线性元件来代替脉冲轮作为发送器件，例如可以应用磁阻元件来代替霍耳元件。测量信号可以用来测定速度、加速度、加速度梯度和/或扭转角。传感器的外部封注物42的形状一般由安装位置来决定。

Claims (19)

1.运动传感器，尤其是用于汽车车轮旋转的转速传感器，它具有一优选通过一电缆可以连接的集成电路，该集成电路具有一测值发送器装置和一电子电路装置用于处理测量信号，其特征在于，无外壳的集成电路(32)以芯片倒装技术设在一设有印制导线(28，30)的、设计成模制互连元件MID的器件的基础元件(10)上，并与印制导线(28，30)和必要时其它的元件(16，38)一起被一抗磁的或者顺磁的封盖(40，42)包围住。
2.按权利要求1所述的运动传感器，其特征在于，基础元件(10)设计成表面金属化的压注件。
3.按权利要求1或2所述的运动传感器，其特征在于，基础元件(10)的塑料基体(12)由至少两个不同的塑料部分制成，其中至少一个部分可以在其表面上金属化用于构成至少一个印制电路(28，30)。
4.按权利要求3所述的运动传感器，其特征在于，塑料部分是LCP(液晶聚合物)塑料。
5.按上述权利要求之一所述的运动传感器，其特征在于，由基础元件(10)的金属层通过激光结构化(激光烧蚀)制成至少一个印制导线(28，30)。
6.按权利要求1所述的运动传感器，其特征在于，基础元件(10)具有热压印的印制导线(28，30)。
7.按上述权利要求之一所述的运动传感器，其特征在于，永久磁铁(16)插入在基础元件(10)里。
8.按上述权利要求之一所述的运动传感器，其特征在于，集成电路(32)与永久磁铁(16)一起被一杯状的抗磁的或顺磁的封盖，优选是被一塑料封盖(40)包封住。
9.按上述权利要求之一所述的运动传感器，其特征在于，集成电路(32)具有金制成的连接凸起(37)，并用其固定在印制导线(28，30)的连接点(34，36)上并接通。
10.按权利要求9所述的运动传感器，其特征在于，集成电路(32)的连接凸起(37)与基体(10)上的印制导线(28，30)的连接点(34，36)直接地或者通过一种各向同性导电的粘结剂连接。
11.按上述权利要求之一所述的运动传感器，其特征在于，集成电路(32)通过一种塑料底填料与基础元件(10)机械连接。
12.按上述权利要求之一所述的运动传感器，其特征在于，在一通过浇注或压注热塑性塑料制成的基础元件(10)的塑料基体(12)里集成有一连接装置(14)。
13.按上述权利要求之一所述的运动传感器，其特征在于，印制导线(28，30)在位于集成电路(32)和用于外部连接的接触片(31)之间的部位里通过一电容器(38)跨接。
14.按上述权利要求之一所述的运动传感器，其特征在于，集成电路(32)和装有永久磁铁(16)的基础元件(10)部分被一预制的、杯状的抗磁或顺磁的封盖(40)，优先是被一塑料封盖包围住，该封盖至少用其开口边缘(41)伸入到传感器的外部封注物(42)里，该封注物将杯状封盖(40)与基础元件(10)连接成一个单元。
15.制造一种运动传感器，尤其是用于汽车车轮旋转的转速传感器的方法，该传感器具有一个优先通过一电缆可连接的集成电路，该集成电路具有一测值发送器装置和一电子电路装置用于处理测量信号，其特征在于，通过热塑性塑料的浇注或压注制成一基础元件(10，12)；在该基础元件(10，12)上设有印制导线(28，30)用于与一无外壳的集成电路(32)相连接；集成电路(32)无线地以芯片倒装技术与印制导线(28，30；34，36)连接，并接着在另一个浇注或压注工序里用一外部封注物(42)至少部分地将该装置包封起来。
16.按权利要求15所述的方法，其特征在于，基础元件(10)的塑料基体(12)在至少两个工序中由至少两个不同的热塑性塑料部分压注而成，其中至少一个部分是可以无电流金属化的，而至少另一个部分是不可以金属化的。
17.按权利要求16所述的方法，其特征在于，首先由一可金属化的塑料部分制造一压注件(11)并接着将该压注件与一不能金属化的塑料部分环注成塑料基体。
18.按权利要求16或17所述的方法，其特征在于，印制导线(28，30)通过可以金属化的塑料部分的无电流金属化而涂覆在塑料基体(12)上。
19.按权利要求15至18中之一所述的方法，其特征在于，永久磁铁(16)在塑料基体(12)压注的过程中用一不可金属化的塑料进行环注。
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