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Die
Erfindung geht aus von einer Sensorvorrichtung nach der Gattung
des unabhängigen
Anspruchs. Aus der
DE
197 57 006 A1 sind bereits ein Messwertaufnehmer und ein
Verfahren zu dessen Herstellung bekannt. Der Messwertaufnehmer weist ein
an einem Trägerteil
angebrachtes Sensorelement auf zur Erfassung eines Messwerts und
eine elektronische Messschaltung für den erfassten Messwert. An
einem Trägerteil
Sensorelement, Messschaltung, Kontaktstifte und Verbindungsleitungen
angebracht, wobei das Trägerteil
aus einem mit Palladium gefüllten
Kunststoffkörper
besteht, auf dem an vorgegebenen Stellen Leiterbahnen zur Bildung
der Verbindungsleitungen galvanisch anbringbar sind.
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Integrierte
Schaltkreise werden in Halter positioniert und fixiert, damit bei
dem nachfolgenden Umspritzprozess keine Verschiebung eintritt. Diese Fixierung
erfolgt mittels Heißstempeln,
die das Kunststoffmaterial des Halters verformen. Dennoch kommt
es vor, dass durch die Kräfte
der Umspritzung auf das Kabel und den integrierten Schaltkreis Verschiebungen
auftreten. Das kann zu Fertigungsfehlern führen.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Probleme zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des unabhängigen
Anspruchs.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Sensorvorrichtung gemäß den Merkmalen
des unabhängigen
Anspruchs hat demgegenüber
den Vorteil, dass unterschiedliche Funktionen durch das Vorsehen
zumindest einer Versteifungsbrücke
begünstigt
werden. Einerseits kann eine Fixierung der integrierten Schaltung
(IC) mit den angelöteten
oder angeschweißten Leitungen sicher
in einem für
den Vorgang der Umspritzung erforderlichen Halter erfolgen. Die
aufgenommenen Schubspannungen, die auf die integrierte Schaltung
wirken, können
dadurch leicht in den Halter übertragen
werden. Die integrierte Schaltung bleibt während des Umspritzvorgangs
in ihrer Lage. Die einwirkenden Kräfte werden definitionsgemäß übertragen
und es entstehen bei der Umspritzung keine Hohlräume. Die mit Hilfe der Versteifungsbrücke genaue
Position der integrierten Schaltung ermöglicht eine positionsgenaue
Fertigung zum Beispiel eines definierten Luftspalts zu einem Magneten der
Sensorvorrichtung. Weiterhin dient die Versteifungsbrücke einer
zusätzlichen
Verstärkung
der Verbindungszone zwischen Leitungen und Anschlüssen. Eine
Aufspreizung, die zu Brüchen
in beispielsweise der Kondensatorumspritzung führt, wird sicher verhindert.
Weiterhin verhindert die Versteifungsbrücke eine Verschränkung der
Anschlüsse.
Mit einer genaueren Positionierung vor und nach der Verbindung mit
dem Kabel wird zu einer sicheren Prozessführung beigetragen. Wird das
Material der Versteifungsbrücke
identisch mit dem der Umspritzung der integrierten Schaltung gewählt, so
gibt ein entsprechendes Prüfverfahren
für die
Versteifungsbrücke
auch über die
Güte der
Umspritzung der integrierten Schaltung Auskunft. Weiterhin kann
die Versteifungsbrücke auch
dazu eingesetzt werden, mit einem im Fertigungsprozess notwendigen
Transportband zusammenzuwirken. Dadurch wird die integrierte Schaltung,
insbesondere deren Anschlüsse,
geschützt.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
ist vorgesehen, dass die Versteifungsbrücke einen Kondensator umfasst.
Dadurch wird zusätzlich
die Stabilität
der Verbindung zwischen Kondensator und Anschlüssen erhöht. Dank der definierten Position
des Kondensators durch dessen Einbettung in der Versteifungsbrücke wird
die Prozesssicherheit verbessert.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
ist vorgesehen, dass die Versteifungsbrücke zumindest eine Verankerung
aufweist. Dadurch kann die Versteifungsbrücke genau und sicher in einem
Fertigungshilfsmittel wie Halter oder Transportband positioniert
werden. Das Fertigungshilfsmittel dient dazu, die integrierte Schaltung
dem nächsten
Fertigungsschritt zuzuführen
wie beispielsweise einer Umspritzung.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
ist vorgesehen, dass die Versteifungsbrücke durch Umspritzung hergestellt
ist, vorzugsweise aus demselben Material, aus dem eine Umspritzung
für die
integrierte Schaltung besteht, wobei die Versteifungsbrücke mit
einer Prüfvorrichtung
zusammenwirkt. Diese Prüfvorrichtung
detektiert die Güte
des Umspritzungsmaterials der Versteifungsbrücke, was in der Regel auch
Rückschlüsse zulässt auf die
Güte des Umspritzungsmaterials
der integrierten Schaltung. Beispielsweise die Biegesteifigkeit
des Kunststoffs, der für
die Umspritzung verwendet wurde, lässt sich bei der Versteifungsbrücke leichter
ermitteln als unmittelbar bei der Umspritzung der integrierten Schaltung,
da bei der Versteifungsbrücke
keine eingeschlossenen Halbleiter oder sonstige elektronischen Bauteile
das Prüfverfahren
beeinflussen. Als Prüfverfahren
eignet sich insbesondere die Ermittlung der Kraft/Weg-Kennlinie
der Versteifungsbrücke.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
ist vorgesehen, dass ein Halter vorgesehen ist mit zumindest einer
Aufnahme für
die Versteifungsbrücke.
Einerseits kann eine Fixierung der integrierten Schaltung mit den
angelöteten
oder angeschweißten
Leitungen sicher in dem für
den Vorgang der Umspritzung erforderlichen Halter erfolgen. Die
aufgenommenen Schubspannungen, die auf die integrierte Schaltung
wirken, können
dadurch leicht in den Halter übertragen
werden. Die integrierte Schaltung bleibt während des Umspritzvorgangs
in ihrer Lage. Die einwirkenden Kräfte werden definitionsgemäß übertragen
und es entstehen bei der Umspritzung keine Hohlräume.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
ist vorgesehen, dass die Versteifungsbrücke mit zumindest einem Transportband
zusammenwirkt. Hierzu wird die Versteifungsbrücke an der Stelle angeordnet,
an der die Anschlüsse
mit dem Transportband verbunden werden. Dadurch kann die Stabilität der Anordnung
verbessert werden, so dass sich schädliche mechanische Belastungen
auf die Anschlüsse
wie beispielsweise ein Aufspreizen reduzieren lassen. Der Fertigungsprozess
wird dadurch weniger fehleranfällig.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
ist vorgesehen, dass die Anschlüsse
Befestigungsmittel umfassen zur besseren mechanischen Verbindung mit
der Versteifungsbrücke.
Ein Ausbrechen der Anschlüsse
unter Belastung wird dadurch erschwert.
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Weitere
zweckmäßige Weiterbildungen
ergeben sich aus weiteren abhängigen
Ansprüchen und
aus der Beschreibung.
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Zeichnung
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Mehrere
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend
näher beschrieben.
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Es
zeigen
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1 einen
Schnitt durch eine Verankerung einer Versteifungsbrücke in einem
Halter,
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2a–c mehrere
Ausführungsformen
der Versteifungsbrücke,
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3 eine
schematische Darstellung einer integrierten Schaltkreisverpackung
mit Versteifungsbrücken
sowie
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4a–c ein Prüfverfahren
zur Ermittlung der Biegefähigkeit
von Schaltkreisverpackungen.
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Gemäß 1 umfasst
ein im Querschnitt stufenförmiger
Halter 24 eine rechteckförmige Tasche 26 zur
Aufnahme einer Versteifungsbrücke 28. Die
Versteifungsbrücke 28 weist
rippenförmige
Verankerungen 18 auf, um die Versteifungsbrücke 28 in der
Tasche 26 zu fixieren. In der Versteifungsbrücke 28 werden
Anschlüsse 12 der
integrierten Schaltung 10 umschlossen, die mit angelöteten oder
angeschweißten
Leitungen 14 eines Kabels 22 kontaktiert sind.
Die integrierte Schaltung 10 steht mit einem Erfassungsmittel 11 elektrisch
leitend in Verbindung. Dieses Erfassungsmittel 11 befindet
sich in einer nicht näher
bezeichneten Ausnehmung des Halters 24. Bei dem Erfassungsmittel 11 könnte es
sich beispielsweise um einen magnetempfindlichen Sensor handeln.
Der Sensor gibt ein Ausgangssignal an die integrierte Schaltung 10 ab,
aus dem Rückschlüsse auf
Geschwindigkeit, Position oder ähnliches
des das Sensorsignal beeinflussenden bewegten Teils gezogen werden
können.
In die Tasche 26 des Halters 24 wird die Versteifungsbrücke 28 mit
ihrer als Zacken oder Rippen ausgeführten Verankerung 18 kraftschlüssig eingedrückt. Die über die
angeschweißte oder
gelötete
Leitung 14 des Kabels 22 eingeleiteten Kräfte werden
durch die Verzahnung der Versteifungsbrücke 28 mit dem Halter 24 aufgenommen. Der
Halter 24 ist für
den nachfolgenden Spritzgießprozess
mit der integrierten Schaltung 10 fixiert. In diesem Spritzgießprozess
erfolgt die zumindest teilweise Umspritzung der integrierten Schaltung 10, des
Erfassungselements 11, der Anschlüsse 12 sowie der Leitungen 14 mit
einem schützenden
Kunststoff. Durch das Vorsehen der Versteifungsbrücke 28 und
deren geeignete Befestigung mit dem Halter 24 wird die
Stabilität
im nachfolgenden Umspritzungsprozess verbessert. Die Versteifungsbrücke 28 ist nämlich in
der Lage, Verschiebungen in horizontaler und vertikaler Richtung
aufzunehmen.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
gemäß den 2a–c wird
an der Stelle, an der normalerweise die Anschlüsse der integrierten Schaltung 10 mit
einem Transportband 30 verbunden sind, eine ggf. weitere
(neben der möglicher
Weise bereits bestehenden Versteifungsbrücke 28 mit Umspritzung 16 für den Kondensator 20)
Versteifungsbrücke 28 eingefügt. Die
entsprechende Versteifungsbrücke 28 verbindet
die beiden Anschlüsse 12 der
integrierten Schaltung 10 und hält sie auf einen vordefinierten
Abstand zueinander. Die Versteifungsbrücke 28 ist aus demselben
Umspritzungsmaterial hergestellt wie eine vorzusehende Umspritzung
für die
integrierte Schaltung 10, vorzugsweise aus Kunststoff.
Diese Umspritzung 16 ist elektrisch nicht leitend ausgeführt. Dadurch
wird die mechanische Kraftkopplung zwischen Anschluss 12 und
Umspritzung 16 vergrößert. In
diese Umspritzung 16 können
zusätzlich
nicht leitende Verstärkungsmittel 19 eingelegt
werden zur weiteren Stabilitätserhöhung wie
in 3 gezeigt.
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Die
Enden der Anschlüsse 12 sind
mit zusätzlichen
Verankerungen 18, 18' in der Umspritzung 16 eingebettet.
Diese Verankerung 18 ist beispielsweise rippenförmig wie
in 2a oder in Form von rechteckförmigen Erhebungen 18' (2b)
ausgeführt.
Diese Verankerungen 18, 18' dienen dazu, dass sich die Versteifungsbrücke 28 im
Halter 24 verkrallt. Die Kunststoffumspritzung 16 umschließt die Anschlüsse 12 form-
und kraftschlüssig.
In diese Umspritzung 16 können nicht leitende Elemente
eingelegt werden, die beispielsweise mit den Anschlüssen 12 verklebt
werden. Durch das zusätzliche
Vorsehen der Versteifungsbrücke 28 wird
eine weitere Aufspreizung der Anschlüsse, die zu Brüchen in
der Kondensatorumspritzung führen
können,
sicher unterbunden. Außerdem
verhindert die Versteifungsbrücke 28 eine
Verschränkung
der Anschlüsse 12 weitgehend.
Dank der genaueren Position vor und nach der Verbindung mit dem
Kabel 22 wird eine sichere Prozessführung gewährleistet. Die Versteifungsbrücke 28 ist
einem aus zwei Hälften
bestehenden Transportband 30 verklebt, wie in 2c angedeutet.
Das Transportband kann beispielsweise aus Papier bestehen.
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Die
Anschlüsse 12 sind
während
des Umspritzvorganges mit dem Transportband 30 verbunden,
vergleiche 3. Damit ist die Umspritzung
der integrierten Schaltung 10 und des Kondensators 20 in
einem Vielfachwerkzeug mit über
Transportlöcher 32 definierten
Abständen
gewährleistet.
Vor der elektrischen Messung wird die Verbindungsstelle zu dem Transportband 30 aufgeschnitten.
Eine elektrische Messung ist in gleicher Art weiterhin möglich, auch zur
Feststellung, ob ein Kurzschluss in der Umspritzung 16 vorliegt.
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In
einem Ausführungsbeispiel
gemäß 3 ist
die integrierte Schaltung 10 über zwei Anschlüsse 12 mit
einer Versteifungsbrücke 28 zur
Umspritzung des Kondensators 20 verbunden. Die Anschlüsse 12 werden über eine
weitere Versteifungsbrücke 28 zusätzlich verstärkt in der
Verbindungszone mit dem Transportband 30. Wie bereits erwähnt wird
eine Aufspreizung, die zu Brüchen
in der Kondensatorumspritzung 16 führt, sicher verhindert. Die
Anschlüsse 12 sind
während
des Umspritzvorganges mit dem Transportband 30 verbunden.
Damit ist die Umspritzung der integrierten Schaltung 10 und
des Kondensators 20 in einem Vielfachwerkzeug mit über die Transportlöcher 32 definierten
Abständen
gewährleistet.
Vor der elektrischen Messung wird die Verbindungsstelle zu dem Transportband 30 aufgeschnitten.
Die elektrische Messung ist weiterhin in der gleichen Art möglich, es
wird auch festgestellt, ob ein Kurzschluss in der Umspritzung 16 bzw.
der Versteifungsbrücke 28 vorliegt.
Auf ein Stanzgitter für
die Anschlüsse 12 wird
beidseitig ein Papierstreifen aufgeklebt, der die Teile in der gleichen
Position hält
wie das Transportband (Stanzband) 30.
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Die
Biegefestigkeit der Umspritzung der integrierten Schaltung 10 wird
nun anhand der zusätzlich vorgesehenen
Umspritzung 16 bzw. Versteifungsbrücke 28 ermittelt,
wie in den 4a–c gezeigt. Zur besseren mechanischen
Verbindung der Versteifungsbrücke 28 mit
den Anschlüssen 12 werden
die Enden der Anschlüsse 12 mit
zusätzlichen
schlaufenförmigen
Befestigungen 17 versehen, die in der Umspritzung 16 eingebettet
werden (4a). Die Umspritzung 16 umschließt die Enden
der Anschlüsse 12 form- und kraftschlüssig. Die
Umspritzung 16 wird aus demselben Material hergestellt
wie die Umspritzung der integrierten Schaltung 10. Die
Umspritzung 16 wird in eine Prüfvorrichtung 40 eingelegt (4b).
Zur Aufnahme der Ränder
der Versteifungsbrücke 28 besitzt
die Prüfvorrichtung 40 eine entsprechende
Schulter. Über
einen Stempel 44 wird auf die Versteifungsbrücke 28 eine
Kraft F eingebracht und dabei der Kraft/Wegverlauf gemessen wie beispielhaft
in 4c dargestellt. In der Prüfvorrichtung 40 ist
ein Anschlag 42 vorgesehen, der gegenüber der Schulter der Prüfvorrichtung 40 etwas
nach hinten versetzt ist, so dass der mittlere Teil der Versteifungsbrücke 28 sich
in diese Richtung verformen kann. Auf diesen Anschlag 42 wird
nun die Umspritzung 16 gedrückt. Der Abstand S zwischen
Schulter und Anschlag 42 ist dabei so gewählt, dass
keine Zerstörung
der Umspritzung 16 auftritt. An der Kraft/Weg-Kennlinie
kann nun der Punkt ermittelt werden, wenn der Weg S zurückgelegt
wurde. Die zu diesem Zeitpunkt aufgewendete Kraft F1 wird als Messwert
ausgewertet. Anhand dieses Messwerts F1 wird die Biegefes tigkeit
des Kunststoffmaterials der Umspritzung 16 bestimmt. Diese
gibt auch Rückschlüsse über die
Eigenschaften der Umspritzung der integrierten Schaltung 10,
da dasselbe Material verwendet wurde.