传感器装置和用于制造传感器装置的方法与流程

传感器装置和用于制造传感器装置的方法
1.本技术是申请日为2017年5月31日、国际申请号为：pct/ep2017/063149、国家申请号为：201780036626.x、名称为“传感器装置和用于制造传感器装置的方法”的进入中国国家阶段的国际申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及根据独立权利要求的传感器装置和用于传感器装置的制造方法。


背景技术：

3.公开文献de 10 2009 028 963公开了一种用于传感器组件的联接组件，该传感器组件具有联接元件，其在第一接触区域中电气且机械地与联接线缆的至少一个导线的端部连接，并且可在第二接触区域中电气且机械地与传感器元件连接。在此，联接元件至少部分地被塑料注塑包封部包围。


技术实现要素：

4.传感器装置包括支架构件，其容纳具有联接元件的传感器元件和插头触头。插头触头和联接元件彼此相应通过电气连接元件导电地连接。为此，连接元件柔性地构造，使得连接元件在装入支架中时呈现这样的形状走向，其与插头销针和传感器元件的联接元件的彼此相对定位和相对取向匹配。传感器元件的联接元件理解成可传感器元件的联接接头。传感器装置例如可为机动车中的转速传感器，例如用于确定车轮转速或马达转速。连接元件、例如由铜构成的导电带用于连接传感器的联接部与插头销针，其将传感器的信号向外导引给其他设备。在此，有利的是，柔性的导电带能够实现将带简单地装入已经具有定位好的联接元件或传感器元件的联接接头以及插头销针的支架中。在此，柔性的导电带自发地通过以下方式与支架中的情况匹配，即，其呈现相应的形状。呈现形状可理解成，导电带沿着其走向不仅是笔直的，而且与支架的一部分或需连接的元件匹配。如果支架和将制造的传感器的联接部几何结构发生变化，这能够在生产线中为不同的传感器类型配备导电带时实现简单的调整，例如导电带的长度，并且因此提高了变体多样性。通过使用柔性的导电带还可以简单的方式补偿布置时的公差，即，在放置传感器元件和其联接接头以及插头销针时的公差，因为导电带通过匹配的形状走向补偿该公差。
5.在传感器装置的有利的改进方案中，插头触头以及联接元件相应具有引出方向。连接元件还具有用于接触插头触头和联接元件的接触区域。连接元件具有这样的形状走向，其至少在相应的接触区域处相应于插头触头的引出方向以及联接元件的引出方向。因此，在传感器的支架中没有对齐取向的插头触头和联接元件时可仍然简单地相接触，因为在连接元件与相应的接触副
‑
联接元件和插头触头相连接的区域中的形状走向顺应相应的引出方向。同样可在制造中根据期望的一个传感器元件、以及多个传感器元件来建造，其没有联接元件的平行的或直角的引出方向。
6.同样可使用这样的插头触头，其具有与仅仅与传感器平行或成直角不同的引出方
向。同样，这提高了在制造中的变体多样性。
7.在传感器装置的有利的设计方案中，接触区域布置在连接元件的端部处。这实现了布置在传感器的不同侧的插头触头和传感器元件的联接元件的更轻易的接触。
8.此外，有利的是，支架构件具有至少一个间隔元件以及至少一个分隔元件。连接元件的形状走向通过至少一个间隔元件和至少一个分隔元件在装入连接元件时确定。在支架中设置间隔元件和分隔元件使得能够实现预定作为连接元件的导电带的期望的走向。建造在支架中的元件可在加工步骤中利用例如由硅酮制成的密封材料浇灌。为此，导电带的精确定位是重要的，其使得导电带在尽可能多的侧部被密封材料包围。导电带与支架的底部间隔开使得能够特别精确地实现这种情况。借助于分隔元件可保证电导体、即导电带彼此分开地伸延，以避免短路。
9.此外，有利的是，连接元件在装入之前具有平面的走向，其在装入时改变成匹配的形状走向。这使得能够实现取消连接元件的预处理。如果代替地选择用于电气连接插头和传感器的板条或冲压件，则它们必须相应进行预处理，以便具有合适的形状和合适的走向。
10.对于用于制造传感器装置的方法，传感器装置包括支架构件，其具有两个插头触头和传感器元件的两个联接元件。插头触头和联接元件相应通过电气连接元件彼此导电地连接。为了制造而使用的连接元件是柔性的，从而其在装入支架中时呈现这样的形状走向，其与插头销针和传感器元件的联接元件彼此相对定位和相对取向彼此匹配。这使得能够如上文已经说明的那样实现简单地制造传感器，因为需连接的构件、即传感器元件的联接接头和插头销针的布置和取向中的公差简单地通过柔性的导电带补偿。
11.在有利的设计方案中，制造方法包括使装入的连接元件相应在一侧与插头触头导电地接触，并且在另一侧与联接元件导电地接触。
12.此外，有利的是，支架构件具有至少一个间隔元件以及至少一个分隔元件，并且在装入连接元件时，连接元件的形状走向通过至少一个间隔元件和至少一个分隔元件确定。这使得能够实现将导电带简单地定位在支架中。
13.此外，有利的是，连接元件在装入之前具有平面的走向，其在装入时改变成匹配的形状走向。可改变的形状走向使得能够如已经说明的那样在匹配现存的给定条件、例如需连接的构件的取向和位置时实现更简单地应用于电气连接中。
14.在有利的设计方案中，插头触头和传感器元件的联接元件相应具有引出方向。此外，连接元件具有用于接触插头触头和联接元件的接触区域。连接元件在制造传感器装置时装入，使得它们具有这样的形状走向，其至少在接触区域处相应于插头触头的引出方向以及联接元件的引出方向。通过使用柔性的导电带可在制造中简单地应对需安装的传感器元件或插头销针的改变，因为导电带在接触区域中与相应的引出方向相匹配。
15.在有利的设计方案中，接触区域处在连接元件的端部处。在此，接触区域可轻易地与插头销针或联接元件连接。
16.在制造方法的设计方案中，支架构件具有至少一个分隔元件，其在装入之后变形以固定连接元件。通过分隔元件的变形将连接元件压按到支架构件的配合面处。由此分隔元件将多种功能性联合在一个中。一方面使连接元件彼此分离，另一方面还附加地固定连接元件。
17.此外，有利的是，连接元件压按在上面的配合面为与支架构件的至少一个壁隔开
的间隔元件。压按到底部处或关于底部压按到设置在底部处的间隔元件处是可行的。以这种方式可沿装入方向实现固定，从该装入方向可轻易接近装入的导电带和分隔元件。
18.此外，有利的是，在变形时，至少一个分隔元件在与支架构件的底部背离的上部区域中在其尺寸方面变大。由此，从插入方向来看，可从上部引起变形。
19.在有利的设计方案中，在热作用下实现分隔元件的变形。
附图说明
20.图1示出了传感器装置。
21.图2示出了传感器装置的横截面。
22.图3示出了制造方法的流程图。
23.图4示出了传感器装置的一部分的俯视图。
24.图5示出了传感器装置的另一部分的横截面。
25.图6示出了具有呈薄膜的形式的盖板的传感器装置。
具体实施方式
26.在图1中示出了本发明的实施方式。传感器1包括支架2、固定构件7以及插头壳体10。
27.插头壳体10可容纳联接线缆(未示出)，其将传感器1的传感器信号传递给其他的电子构件。插头壳体的几何结构可与线缆几何结构相应地匹配。
28.固定构件7用于将传感器固定在其他的构件处。为此，固定构件可以连接板7的形式存在，其具有衬套8。固定元件(未示出)、例如螺栓或销钉可被引导通过衬套8，以便以已知的方式将传感器1固定在其他的构件处。
29.传感器1还包括支架2。支架2以凹盆的形式来构造。支架2的凹盆形式通过底部11、两个侧壁12a、12b、前壁13a以及后壁13b形成。
30.底部11、侧壁12a、12b、前壁13a以及后壁13b限定支架2的内部空间4。
31.支架2可容纳至少一个传感器元件3。传感器1的实际的测量值借助于这种传感器元件3来接收。传感器元件3例如可理解成asic。在此，传感器元件3具有至少一个联接触头9，以电气接触传感器元件3。支架2可具有定位结构，其使得传感器元件3能够容纳在支架2中。这种定位结构可构造为传感器元件3的至少部分的补充，并且配合精确地容纳该传感器元件。定位结构可沿着相应的周边容纳传感器元件3和/或至少一个联接接头9。
32.传感器1、更确切地说传感器元件3的传感器信号必须可从传感器元件引离，并且到达插头构件10，在此传递传感器信号。
33.传感器1具有至少一个插头销针6，其可将电气信号从支架2的内部空间4引导通过后壁13b。这种插头销针6由传导材料构成。这种材料可呈铜合金的形式，例如呈cusn6的形式。
34.插头销针穿透支架的后壁13b。
35.还在图5中示出了穿透后壁13b的可行方案。后壁13b具有开口14，插头销针6穿过该开口从支架2外部引导到支架2的内部空间4中。
36.插头销针6可同时建立与在插头构件10中的联接线缆的接触。
37.为了连接传感器元件3、更确切地说传感器元件3的联接接头9与插头销针6，传感器1设置有至少一个导电带5，其导电地连接联接接头9和插头销针6。导电带5设置成由导电的材料构成。这种材料可以铜合金、例如cusn6的形式存在。导电带5的相应的端部在一侧与插头销针6传导地接触和固定，以及在另一侧与传感器元件3的联接接头9传导地接触和固定。
38.图2示出了支架2的沿在图1中用x表示的线的方向的横截面。在图2中的相同的元件用相同的附图标记来表示。
39.在联接接头9和插头销针6之间可存在错位。在图2中，这种错位可存在于用y表示的方向上。在图2中示出的情况下，插头销针6相对于联接接头9向上错位地布置。在联接接头9和插头销针6之间的电气连接必须补偿这种错位。
40.导电带5弹性地构造。弹性地可理解成导电带5不是刚性的构件，而是可变形。在替代的命名中，导电带5还可被称为有柔性。可变形的导电带5可与在联接接头9和插头销针6之间的存在的错位匹配。如果有合适长度和柔性的导电带5用于现有的传感器几何结构，那么可由此简单地补偿存在的错位。对此可行的材料是铜合金，例如cusn6，如上文已经阐述的那样。其他材料同样是可行的，只要它们能导电且有足够的柔性。
41.在到目前为止的阐述中，为了简单起见，仅仅涉及了插头销针6、导电带5和/或联接接头9。然而，如在图1中可见的那样，通常存在至少一个这些元件，尤其两个联接接头9、两个插头销针6和两个导电带5。
42.需使用的导电带5可作为带材材料在制造传感器装置1期间加以使用。因此，根据传感器装置1的设计，例如在支架2的x方向上的长度，可简单地将合适的导电带5制成为在联接接头9和插头销针6之间的连接。不需要如例如在相比柔性的导电带5是刚性的冲压件中那样产生冲压件的新的形状，其必须与传感器装置1的另一制造长度相匹配。导电带仅仅需要从带材材料中分离出合适的长度。以这种方式提升在传感器制造中的柔性。
43.同样，如果将弹性的或柔性的导电带用于电气连接，可以这种方式建立在插头销针6和相应使用的具有相应取向的联接接头9的传感器元件3之间的电气连接。取向可理解成，联接接头9具有引出方向，如例如可在图2中得悉的那样。在此，联接接头具有沿x方向的取向。如在图2中可见的那样，插头销针同样具有沿x方向的取向。然而，同样可考虑联接接头9和插头销针6的取向还具有y方向的分量，即，不再如在图2中可见的那样平行于的x方向伸延。
44.需电气连接的构件
‑
联接接头9和插头销针6
‑
相应具有引出方向x、y，导电带5的走向与之相匹配。导电带5的走向可在导电带5的端部处与联接接头9和插头销针6的引出方向x、y匹配。
45.未标出、然而应清楚理解的是，在图2中相应可看出的接触区域，导电带5与联接接头9以及插头销针在该接触区域中相连接。在接触区域中，导电带5作为连接元件5与联接接头9和插头销针6重叠，由此它们可导电地彼此接触。
46.第一传感器类型的传感器元件3在支架2中的取向可例如必须与第二传感器类型的传感器元件不同。传感器元件3的不同的取向可引起联接接头5的不同的引出方向。柔性的或换句话说弹性的导电带可以简单的方式获取引出方向并且固定在相应的联接接头9处。
47.关于传感器元件的取向的构思同样适用于插头销针6的相应替代的取向。
48.导电带5可取决于与联接接头9和插头销针6的连接的类型来设计。例如可将使用的导电带5的厚度选择得足够大，以便可使用激光焊接方法。可考虑其他的方法，例如电阻焊。
49.图4示出了传感器1的俯视图。导电带5连接传感器元件3的联接接头9与插头销针6。导电带5在支架2的内部空间4中伸延，并且补偿在插头销针6和联接接头9之间的错位。
50.支架2具有走向辅助部，其保证导电带5在支架2的内部空间4中的期望的走向。
51.在支架的侧壁12a、12b处相应存在至少一个贴靠点15。贴靠点15用于隔开至少一个导电带5与相应相邻的侧壁12a和12b。贴靠点具有在支架2的高度上，即相应于图2的y方向的伸展。贴靠点防止导电带5靠近支架的侧壁12a、12b。贴靠点15的在支架2的y方向上的伸展可在此与导电带5在支架2的底部11上方伸延的相应存在的高度相匹配，因为如说明的那样导电带5可补偿在y方向上在联接接头9和插头销针6之间的错位，并且因此可沿着导电带的走向改变其在支架2的内部空间4中的高度。
52.支架2还具有至少一个芯部18，其居中地布置在支架中。芯部18同样具有在y方向上的足够的延伸，如已经针对贴靠点15说明的那样。
53.借助于芯部18可保证在空间上分开两个导电带5。分开导电带是必需的，以便防止在导电带5之间的电气短路。
54.芯部18可变形以便将导电带5固定在支架2中。变形可理解成芯部18在远离支架2的底部11的上部区域中在其尺寸方面变大。在尺寸变大的情况下，导电带5被芯部18覆盖。通过覆盖压按导电带5使之抵靠相应的支承面，并且由此实现固定。相应的支承面例如可为下文还将说明的支承点16或类似结构，其构造在支架2的至少一个壁11、12a、12b处。
55.替代地或除了至少一个芯部18之外，还可设置在两个导电带5之间的隔壁17。隔壁17同样必须具有沿支架2的y方向的足够的延伸，以便保证分开导电带5。
56.支架还可针对每个导电带5具有至少一个支承点16，其保证相应的导电带5与支架2的底部11间隔开。
57.每个导电带的支承点16可在背离支架2的底部11的上端具有非平面的表面。非平面的表面可为尖端、角椎或倒圆的面。
58.贴靠点15、支承点16、芯部18和必要时隔壁17可理解为分隔部。分隔部使得能够实现分隔开存在于传感器1中的导电带5与相应相邻的元件，例如另一导电带5、相邻的壁12a、12b或底部11。
59.如下文还将说明的那样，传感器1的制造包括通过用填料、例如硅酮填充内部空间来密封内部空间4。如果导电带5与其他的元件，例如另一导电带5、相邻的壁12a、12b或底部11间隔开，则保证填料充分密封内部空间4。因此，通过间隔开导电带5与底部11，填料可轻易地到达在它们之间的区域。同样可通过导电带5贴靠在上面的在支承点16的上侧的尖端、角锥或倒圆保证尽可能小的支承面，以实现导电带5与周围的填料的尽可能高的接触，并且因此优化密封功能。
60.根据本发明的传感器1借助于根据本发明的制造方法制成。下面说明该制造方法的实施方式。
61.在第一步骤301中，形成支架2。支架2制成为浇注构件。在此，支架2如在图5中可见
的那样还具有穿透开口14，插头销针6可穿过该穿透开口14到达内部空间4中，并且在此传导地与导电带5连接，并且还因此与传感器元件3的联接接头9连接。根据该制造步骤，支架2还具有必需的分隔部，即，贴靠点15、支承点16、芯部18和必要的隔壁17。必须指出的是，分隔部的具体的设计，尤其其数量、定位或实施方案(例如实施为芯部18和/或壁17)可有所变动。
62.支架2的在图5中示出的穿透开口14还可具有沿穿引的插头销针6的方向的伸展，其比所需的更大，以便将插头销针6穿过穿透开口推入。以这种方式，硅酮料、即填料还可从内部空间4到达这样的区域，在该区域中插头销针引导穿过支架2的后壁13b。
63.在另一步骤302中，形成插头10。插头10在步骤302中由此形成，即，插头销针6与插头10的壳体连接。插头销针6可在此压入插头10的壳体的预先形成的开口中。同样，插头销针6可在浇注方法中注入，使得插头10的壳体容纳和固定插头销针6。
64.支架2以及具有插头销针6的插头10在制造方法中形成两个中间构件。
65.两个中间构件2、10
‑
包括插头销针6的插头10以及支架2在步骤303插装在一起。
66.在支架2和插头10插装在一起时，将至少一个插头销针6推动穿过支架2的后壁13b。因此，销针6到达支架2的内部空间4中。如已经阐述的那样，支架2为此具有在图5中可见的开口14。在插装在一起时可规定，插头10以及支架2的互补结构彼此接合。以这种方式可提升两个构件彼此连接的机械强度。这种接合在图5中示例性地强调为接合区域19。重要的是，插头10和支架2以一定的优先取向彼此定位。该优先取向还可通过两个中间构件2和10的相应的互补结构实现。互补结构例如可以榫卯结构的形式来设置。同样可考虑构件支架2和插头10彼此锁定。
67.在另一步骤304中，使中间构件支架2和插头10彼此连接。这可借助于超声波焊接实现。可使用其他的连接技术。
68.在另一步骤305中，将实际的传感器元件3放入支架2中，其中，传感器元件3具有已经提及的联接接头9。
69.在插头10与支架2连接之后以及在传感器元件3装入支架2中的状态中，在支架2的内部空间4中现在存在插头销针6以及联接接头9的相应的端部，然而，它们并未电气接触。
70.为了使联接接头9与相应的插头销针6电气接触，在方法步骤306中，将导电带5通过以下方式放置在支架2中，即，以合适的长度引入、尤其放入导电带。在此，借助于分隔部15、16、17和/或18实现与侧壁12a、12b、底部11和导电带5彼此的正确的间隔开。由此完成接触，即，使导电带5在加工步骤307中与联接接头9以及插头销针6焊在一起。
71.在紧接的步骤308中，用填料填充内部空间4，以便密封该内部空间。这可用硅酮实现。
72.在可选的后续步骤309中，可将盖板20施加在支架2上，以便至少部分覆盖用硅酮填充的内部空间4。图6示出了传感器1，其如在步骤309中说明的那样具有盖板20。
73.这种盖板20防止传感器、尤其填料
‑
在该示例中硅酮
‑
受到大气影响(例如污物或水)以及机械影响，其可损伤填料并且因此可削弱其密封功能。这种盖板6可以薄膜或盖子的形式来施加。这种薄膜例如可通过超声波焊接或粘接固定在支架2上。
74.未详细说明、然而可行的是，其他的加工步骤，例如安置具有衬套8的固定构件7或将磁体附加地引入支架2中，这可根据使用的测量原理(hall效应、amr、gmr)是必需的。
75.在该实施方式中，在此说明的传感器1作为矩形来说明，具有前壁、后壁、侧壁和底部以及相应的分隔部和开口。同样可行的是其他的几何形状，其中，此时元件可类似地来分配。同样，柱状的传感器例如具有侧面以及前壁和后壁。仅仅必须必要时匹配分隔部的定位。