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Title:
POSITION SENSOR PROVIDED IN THE FORM OF A HALL-EFFECT SENSOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/008080
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a position sensor provided in the form of a Hall-effect sensor, comprising an elongated circuit support (32), which is provided in the form of a molded interconnect device (MID) and which contains an elongated supporting element (34) made of an injection-molded plastic material. Said supporting element has, in the area of its front face (37), a supporting surface (36) that is fitted with a sensor element (26), which contains a Hall plate (27) or forms a Hall plate (27), in such a manner that the plane of the Hall plate (27) extends at a right angle to the longitudinal axis of the circuit support (32). The sensor element (26) is electrically contacted by means of conductor paths (35) that are formed by a structured metal layer applied to the supporting element (34).

Inventors:
REININGER THOMAS (DE)
SCHAUZ STEPHAN (DE)
SCHREIER JOERG (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/006875
Publication Date:
January 22, 2004
Filing Date:
June 28, 2003
Export Citation:
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Assignee:
FESTO AG & CO (DE)
REININGER THOMAS (DE)
SCHAUZ STEPHAN (DE)
SCHREIER JOERG (DE)
International Classes:
F15B15/28; G01B7/00; (IPC1-7): G01D11/24; F15B15/28
Foreign References:
DE9414869U11994-12-08
US5121289A1992-06-09
DE19504608A11996-08-14
Attorney, Agent or Firm:
Reimold, Otto (Plochinger Strasse 109, Esslingen, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. 1 Als HallSensor ausgebildeter Positionssensor, mit einem länglichen, als MIDBauteil (MID = Molded Interconnect De vice) ausgeführten Schaltungsträger (32), der ein aus spritz gegossenem Kunststoffmaterial bestehendes längliches Trägere lement (34) enthält, das im Bereich seiner vorderen Stirnsei te (37) eine Tragfläche (36) aufweist, die so mit einem eine Hallplatte (27) enthaltenden oder von einer Hallplatte (27) gebildeten Sensorelement (26) bestückt ist, dass die Platte nebene (29) der Hallplatte (27) rechtwinkelig zur Längsachse (33) des Schaltungsträgers (32) verläuft, wobei das Sensore lement (26) mittels Leiterbahnen (35) elektrisch kontaktiert ist, die von einer auf das Trägerelement (34) aufgebrachten strukturierten Metallschicht gebildet sind.
2. Positionssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der der vorderen Stirnseite (37) entgegengesetzten Rückseite des Schaltungsträgers (32) ein elektrisches An schlusskabel (38) abgeht, dessen elektrische Leiter (42) mit den Leiterbahnen (35) des Schaltungsträgers (32) kontaktiert sind.
3. Positionssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (35) auf ihrem Weg zwischen dem Senso relement (26) und den elektrischen Leitern (42) des An schlusskabels (38) zumindest partiell im Bereich der Unter seite des Trägerelementes (34) verlaufen.
4. Positionssensor nach einem der Ansprüche l bis 3, da durch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (35) zumindest partiell in Vertiefungen (44) des Trägerelementes (34) ver laufen und von einem in die Vertiefungen (44) applizierten Füllmaterial (45) hermetisch dicht bedeckt sind.
5. Positionssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (34) mit in den Verlauf der Leiterbahnen (35) eingeschalten Elektronikkompo nenten (43) bestückt ist.
6. Positionssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (26) und die Leiterbahnen (35) sowie eventuell am Trägerelement vorgesehe ne Elektronikkomponenten (43) in einem aus Kunststoffmaterial bestehenden Hüllkörper (46) gekapselt sind, der durch Spritz gießen an das Trägerelement (34) angeformt ist.
7. Positionssensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Hüllkörpers (46) lichtdurchlässig aus gebildet ist, derart, dass Lichtsignale eingeschlossener Leuchtanzeigemittel (43') hindurchtreten können.
8. Positionssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, dass die Tragfläche (36) für das Senso relement (26) in der Längsrichtung (33) des Schaltungsträgers (32) orientiert ist, wobei ihre Flächennormale insbesondere mit der Längsachse (33) des Schaltungsträgers (32) gleichge richtet ist.
9. Positionssensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragfläche (36) unmittelbar an der vorderen Stirn seite des Trägerelements (34) vorgesehen ist.
10. Positionssensor nach einem der Ansprüche l bis 9, da durch gekennzeichnet, dass dervordere Endbereich des Trä gerelementes (34) von einem Tförmig gestalteten Tragab schnitt (47) gebildet ist, mit einem breitenmittig in Längs richtung verlaufenden Verbindungssteg (48) und einer sich daran anschließenden, quer verlaufenden Tragplatte (49), die die Tragfläche (36) definiert.
11. Positionssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (26) ein Hall Chip ist, der zusätzlich zur Hallplatte (27) mit einer Aus werteelektronik, z. B. ein ASIC, versehen ist.
12. Positionssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da durch gekennzeichnet, dass zwischen dem vorderen und dem rückwärtigen Endbereich des Schaltungsträgers (32) eine Befe stigungseinrichtung (55) zur lösbaren klemmenden Fixierung des Positionssensors (7) in einer Befestigungsnut (8) eines anderen Bauteils (2) vorgesehen ist.
13. Positionssensor nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine einzige, etwa längsmittig am Schaltungsträger (32) plat zierte Befestigungseinrichtung (55).
14. Positionssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, der ausgebildet ist, um bei Gebrauch derart in einer Befesti gungsnut (8) eines Bauteils (2) platziert zu werden, dass seine Längsachse (16) zur Längsachse (17) der Befestigungsnut (8) parallel verläuft, und der über Befestigungsmittel (15) verfügt, die eine lösbare, klemmende Fixierung in der Befe stigungsnut (8) ermöglichen.
15. Positionssenor nach einem der Anspruche 1 bis 14, da durch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (32) zumin<BR> dest teilweise das Sensorgehäuse bildet.
16. Positionssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 14 , ge kennzeichnet durch ein weiteres HallSensorelement (54), des sen Hallplatte (54') abweichend von der Hallplatte (27) des anderen Sensorelementes (26) orientiert ist.
Description:
Als Hall-Sensor ausgebildeter Positionssensor Beschreibung Die Erfindung betrifft einen als Hall-Sensor ausgebildeten Positionssensor, der insbesondere vorgesehen ist, um in Ver- bindung mit pneumatischen oder hydraulischen Linearantrieben eine bestimmt Position des sich bewegenden Abtriebsteils, beispielsweise ein Kolben, zu erfassen.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 9414869 geht ein in einer Befestigungsnut eines Arbeitszylinders fixierbarer Positions- sensor hervor, der auf magnetoresistivem Funktionsprinzip ba- siert. Er wird berührungslos durch einen sich vorbeibewegen- den Permanentmagnet betätigt, der am Kolben des Arbeitszylin- ders angeordnet ist.

Die DE 19504608 C2 beschreibt einen Positionssensor, der über ein rohrförmiges Gehäuse verfügt, in dem eine mit einer elek- trischen Schaltung versehene Trägerplatine untergebracht ist.

Am vorderen Ende der Trägerplatine sitzt ein von einer Spule gebildetes Sensorelement. Die verbleibenden Hohlräume inner- halb des Gehäuses sind mit einer Duroplastmasse ausgefüllt.

Ein ähnlicher, induktiver Positionssensor geht aus der DE 10013218 A1 hervor. Auch dieser enthält eine Trägerplati- ne, die mit einer elektronischen Schaltung bestückt ist und

stirnseilly eine. Spule trägt, die bei annaherung eines metal- lischen Gegenstandes ein Sensorsignal erzeugt. Bei der Tra- gerplatine handelt es sich beispielsweise. um e-ine Leiterplat-<BR> te, ein Reramiksubstrat oder eine fle>ible Folie.

Die bekannten Positionssensoren haben gemeinsam, dass'sie über relativ große Abmessungen verfügen und in der zur Verfü- gung gestellten Erfassungsgenauigkeit verbesserungswürdig er- scheinen. Beispielsweise besteht die Problematik von Mehr- fachschaltungen, wenn sich das den Detektionsvorgang auslö- sende Betätigungselement am Sensorelement vorbeibewegt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Positionssensor zu schaffen, der bei kleinen Abmessungen über eine hohe Detektionsgenauigkeit verfügt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen als Hall-Sensor ausge- bildeten Positionssensor, mit einem länglichen, als MID- Bauteil (MID = Molded Interconnect Device) ausgeführten Schaltungsträger, der ein aus spritzgegossenem Kunststoffma- terial bestehendes längliches Trägerelement enthält, das im Bereich seiner vorderen Stirnseite eine Tragfläche aufweist, die so mit einem eine Hallplatte enthaltenden oder von einer Hallplatte gebildeten Sensorelement bestückt ist, dass die Plattenebene der Hallplatte rechtwinkelig zur Längsachse des Schaltungsträgers verläuft, wobei das Sensorelement mittels Leiterbahnen elektrisch kontaktiert ist, die von einer auf das Trägerelement aufgebrachten strukturierten Metallschicht gebildet sind.

Die Realisierung des Positionssensors auf Basis eines spritz- gegossenen 3D-Schaltungsträgers nach MID-Konzept ermöglicht auf kleinstem Raum eine optimale Anordnung und Ausrichtung des mit einer Hallplatte ausgestatteten oder von einer Hall- platte gebildeten Sensorelements. Das Sensorelement kann bei-

s p r o p e n K lebstoff<BR> h Flip_Chip Technik und anisotropen Klebstoff auf gespritzten Kunststoff-Bumps an der Tragflache des Tr gerelements montiert werden. Alternativ konnten zur Befesti-<BR> gung auch die Bond-Technik oder klassische Aufbau- und Ver-<BR> bindungstechniken eingesetzt werden. Der spritzgegossene Schaltungsträger ist allerdings nicht nur mit dem Sensorele- ment bestückt, sondern nimmt auch das Layout der für die Funktion des Sensors erforderlichen Leiterbahnen bzw. der daraus realisierten elektrischen Schaltung auf. Durch die be- sondere Ausrichtung der Hallplatte mit rechtwinkelig zur Längsachse des Schaltungsträgers verlaufender Plattenebene wird erreicht, dass im Betrieb Mehrfachschaltungen ausge- schlossen werden und sogar die Möglichkeit besteht, in Ver- bindung mit einem permanentmagnetischen Betätigungselement das Vorzeichen der Magnetfeldrichtung zu erfassen und somit auf die Bewegungsrichtung der das Betätigungselement tragen- den Komponente zu schließen. Die besondere Ausrichtung der Hallplatte lässt sich in Verbindung mit der MID-Technologie auf sehr kleinem Einbauraum optimal realisieren, zumal der Leiterbahnverlauf sehr flexibel ausgelegt werden kann, indem die Schaltungsstruktur von einer auf das Trägerelement aufge- brachten strukturierten Metallschicht gebildet wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Un- teransprüchen hervor.

Der Positionssensor ist vorzugsweise so aufgebaut, dass an der der mit dem Sensorelement ausgestatteten vorderen Stirn- seite entgegengesetzten Rückseite des Schaltungsträgers ein elektrisches Anschlusskabel abgeht, dessen elektrische Leiter mit den Leiterbahnen des Schaltungsträgers elektrisch kontak- tiert sind und über das die Sensorsignale übermittelt werden.

Zwischen dem vorderen und dem rückwärtigen Endbereich des Schaltungsträgers kann eine Befestigungseinrichtung vorgese-

<BR> hen sein, mit der sich der Positionssensor bei Gebrauch los-<BR> Der er als MID-Bauteil ausgefuhrte Schaltungstrager kann nicht<BR> bar klemmend in einer Befestigungsnut fixieren lässt.<BR> <P>Der als MID-Bauteil ausgeführte Schaltungsträger kann nicht nur die sensorrelevante Schaltung des Positionssensors tra- gen, sondern gleichseitig als Träger für zum Fixieren des Po- sitionssensors dienende Befestigungsmittel dienen, so dass insoweit keine gesonderten Gehäusekomponenten erforderlich sind.

Die Leiterbahnen verlaufen zweckmäßigerweise zumindest parti- ell in Vertiefungen des Trägerelements, die mit einem Filmma- terial aufgefüllt sind, das die Leiterbahnen hermetisch dicht bedeckt.

Bevorzugt sind sämtliche elektrischen Komponenten des Positi- onssensors in einem Hüllmaterial gekapselt, bei dem es sich insbesondere um durch Spritzgießen appliziertes Kunststoffma- terial handelt. Das Hüllmaterial übernimmt dabei die Funktion eines Gehäuses und gleichzeitig die Passivierung der elektri- schen Bereiche.

Wenn das Füllmaterial lichtdurchlässig ausgebildet ist, kön- nen die Signale integrierter Leuchtanzeigemittel zuverlässig von außen her visuell erfasst werden. Dadurch ist eine pro- blemlose Überwachung des Schaltzustandes des Positionssensors möglich.

Zweckmäßigerweise befindet sich die Tragfläche für das Senso- relement unmittelbar an der vorderen Stirnseite des Trägere- lementes und weist in Längsrichtung des Schaltungsträgers.

Bevorzugt ist der vordere Endbereich des Trägerelements von einem T-förmig gestalteten Tragabschnitt gebildet, der einen breitenmittig in Längsrichtung verlaufenden Verbindungssteg

und eine sich daran anschlie#ende, querverlaufende Tragplatte aufweist. Die Tragplatte definiert die Tragflache fur das Sessorelement. Der Verbindungssteg kann aufgrund seiner<BR> schlanken Bauweise genutzt werden, um Elektronikkomponenten anzubringen.

Das Trägerelement kann mit in den Verlauf der Leiterbahnen eingeschalteten Blektronikkomponenten bestückt sein, die bei der Auswertung der Sensorsignale mitwirken. Sie können insbe- sondere eine Auswerteelektronik bilden. Letzteres ist insbe- sondere der Fall, wenn das Sensorelement unmittelbar von ei- ner Hallplatte gebildet ist. Alternativ besteht aber auch die Möglichkeit, als Sensorelement einen Hall-Chip vorzusehen, der sowohl die Hallplatte als auch eine Auswerteelektronik enthält.

Ohne weiteres besteht die Möglichkeit, den Positionssensor mit mindestens einem weiteren Hall-Sensorelement auszustat- ten, der für die Detektion der zweiten Feldkomponente des Ma- gnetfeldes herangezogen werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeich- nung näher erläutert. Es zeigen im Einzelnen : Figur 1 im Längsschnitt einen Ausschnitt eines mit dem er- findungsgemäßen Positionssensor bestückten fluidbe- tätigten Linearantriebs, gemäß Schnittlinie I-I aus Figur 2, Figur 2 einen Querschnitt durch die Anordnung aus Figur 1 gemäß Schnittlinie II-II, Figur 3 eine Einzeldarstellung des Positionssensors in per- spektivischer Darstellung in einer Ansicht von oben, und

<BR> <BR> Sichtbarmachung der einzelnen Kompo<BR> zur besseren Sichtbarmachung der einzelnen Kompo- -zur das vorhandene Hüllmaterial nicht oder nur strichpunktiert angedeutet ist.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ausschnittsweise einen fluidbetä- tigten Linearantrieb 1, beispielsweise einen pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren Arbeitszylinder. Er verfügt über ein langgestrecktes Gehäuse 2, in dem ein Kolbenraum 3 definiert ist, der einen in Längsrichtung verschiebbaren Kolben 4 auf- nimmt. Mit dem Kolben 4 ist ein beispielsweise von einer Kol- benstange gebildetes Kraftabgriffsteil 5 verbunden, das aus dem Gehäuse 2 herausgeführt ist und einen zur Betätigung ei- nes Bauteils dienenden Kraftabgriff ermöglicht.

Die durch einen Doppelpfeil verdeutlichte Linearbewegung 6 des Kolbens wird durch geeignete Fluidbeaufschlagung der bei- den vom Kolben abgetrennten Kolbenraumabschnitte hervorgeru- fen.

Zur Positionserfassung des Kolbens 4 ist der Linearantrieb 1 mit mindestens einem Positionssensor 7 ausgestattet. Dieser ist lösbar in einer am Außenumfang des Kolbenraumes 3 in die Außenfläche des Gehäuses 2 eingebrachten Befestigungsnut 8 fixiert.

Die Befestigungsnut 8 des Ausführungsbeispiels ist eine soge- nannte T-Nut. Diese verfügt über einen eine schlitzartige Nutöffnung 12 definierenden Nuthals 13, an den sich in der Nuttiefenrichtung ein insbesondere rechteckförmig konturier- ter, breiterer Basisabschnitt 14 der Befestigungsnut 8 an- schließt.

an jeder beliebigen Stelle in die Befestigungsnut 8 einge- setzt werden.Er ist mit Befestigungsmitteln 15 ausgestattet, die eine losbare ! klemmende Fi, ierung in der Befestigungsnut<BR> die eine lösbare, klemmende Fixierung in der Befestigungsnut 8 ermöglichen. Sie sind insbesondere ausgebildet, um mit den Nutflanken der Befestigungsnut 8 verspannt zu werden.

Der Positionssensor 7 hat eine längliche, insbesondere bal- kenähnliche Gestalt. Im in der Befestigungsnut 8 platzierten Zustand verläuft seine Längsachse 16 parallel zur Längsachse 17 der Befestigungsnut 8. Unter Bezugnahme auf den in einer Befestigungsnut 8 platzierten Zustand hat der Positionssensor 7 eine in Richtung der Längsachse 16 orientierte Vorderseite 18, eine hierzu entgegengesetzt orientierte Rückseite 19, ei- ne dem Nutgrund 22 der Befestigungsnut 8 zugewandte Untersei- te 23 und eine der Unterseite 23 entgegengesetzt orientierte, insbesondere auf Höhe der Nutöffnung 12 liegende Oberseite 24.

Der Positionssensor 7 ist vorgesehen, um eine vorbestimmte Position des Kolbens 4 zu erfassen. Hierbei kann es sich um eine Kolbenendlage oder um eine beliebige Kolben-Zwischen- stellung während der Kolbenbewegung handeln. Die Positionser- fassung geschieht berührungslos und basiert auf dem Zusammen- wirken eines am Kolben 4 angeordneten Betätigungselementes 25 und eines im Positionssensor 7 angeordneten Sensorelementes 26.

Bei dem Positionssensor 7 handelt es sich um einen kompakt bauenden Hall-Sensor. Sein Sensorelement 26 enthält eine Hallplatte 27, die auf Komponenten eines strichpunktiert an- gedeuteten Magnetfeldes 28 reagiert, die es rechtwinkelig zu seiner Plattenebene 29 durchsetzen. Das Magnetfeld 28 wird von dem Betätigungselement 25 erzeugt, bei dem es sich zweck- mäßigerweise um einen Permanentmagnet handelt.

Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass in elektrischen Lei- tern, die sich in einem homogenen Magnetfeld befinden und in denen senkrecht zum Magnetfeld ein elektrischer Strom fließt, senkrecht zum Magnetfeld und senkrecht zum Strom eine Span- nungsdifferenz entsteht, die sogenannte Hall-Spannung. Bei dem Hall-Sensor wird die Funktion des elektrischen Leiters von einem als Hallplatte bezeichneten plattenartigen Leitere- lement übernommen.

Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Positionssensors 7 basiert auf der besonderen Ausrichtung der Hallplatte 27. Sie ist so am Positionssensor 7 installiert, dass ihre Plattene- bene 29 rechtwinkelig zur Längsachse 16 des Positionssensors 7 verläuft. Anders ausgedrückt, verläuft der Normalenvektor der Hallplatte 27 parallel zur der Längsachse 16.

In Verbindung mit dieser Ausrichtung wird die den elektri- schen Stromfluss erzeugende Ansteuerspannung an zwei einander entgegengesetzten Rändern der Hallplatte 27 angelegt. Die die Hallplatte 27 rechtwinklig zur Plattenebene 29 durchsetzenden Komponenten des Magnetfeldes 28 rufen dann die zwischen den beiden anderen Rändern der Hallplatte 27 abgreifbare Hall- Spannung hervor, aus der das Sensorsignal abgeleitet wird.

Von Vorteil ist hierbei, dass der Verlauf der Hall-Spannung nur ein einziges Maximum aufweist, wenn die Hallplatte 27 von dem sich vorbeibewegenden Magnetfeld 28 durchsetzt wird. Auf diese Weise können Mehrfachschaltungen ausgeschlossen werden.

Ferner besteht die Möglichkeit, das Vorzeichen der Feldrich- tung und somit die Bewegungsrichtung des Kolbens 4 zu detek- tieren.

gema#e Positionssensor sich awar besonders vorteilhaft im Zu-<BR> - gemäße Positionssensor sich sar besonders vort-eilliaftimEu-<BR> sammenhang mit fluidtechnischen Einrichtungen, insbesondere<BR> sammenhang mit fluidtechnischen Einrichtungen, insbesondere mit fluidbetätigten Linearantrieben oder anderen antrieben einsetzen lässt. Möglich sind aber auch andere Anwendungsfel-<BR> der, bei denen anstelle des Kolbens 4 die Position eines an- deren, sich bewegenden Bauteils detektiert werden soll.

Maßgeblichen Anteil für die Möglichkeit, die Hallplatte 27 in der geschilderten Ausrichtung am Positionssensor 7 zu plat- zieren und dennoch sehr kompakte Sensorabmessungen zu gewähr- leisten, hat der konstruktive Aufbau des Positionssensors 7.

In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass der Positionssen- sor einen als MID-Bauteil (MID = Molded Interconnect Device) ausgebildeten, länglichen Schaltungsträger 32 aufweist, der wenigstens teilweise die Funktion des Sensorgehäuses über- nimmt und zugleich die für den Betrieb des Hall-Sensors er- forderliche elektrische Schaltung und die zugehörigen Schal- tungskomponenten sowie das Sensorelement 26 trägt. Die Längs- achse 33 des Schaltungsträgers definiert gleichzeitig die Längsachse 16 des Positionssensors 7.

Der Schaltungsträger 32 enthält ein längliches Trägerelement 34 aus spritzgegossenem Kunststoffmaterial. Es bildet die tragende Struktur des Positionssensors 7 und fungiert gleich- zeitig als Träger für die vorerwähnte Schaltung und zugehöri- gen Komponenten.

Auf der Oberfläche des Trägerelementes 34 verlaufen mehrere, in der Zeichnung nur exemplarisch und strichpunktiert ange- deutete Leiterbahnen 35, die u. a. zur elektrischen Kontakte- rung des Sensorelementes 26 bzw. der Hallplatte 27 dienen.

Gebildet sind die Leiterbahnen 35 von einer auf das Trägere- lement 34 aufgebrachten strukturierten Metallschicht. Die Herstellung geschieht beispielsweise durch großflächige Me-

<BR> <BR> gerelementes 34 mit nachfolgender Strukturierung<BR> gerelementes 34 mit nachfolgender Strukturierung durch galva- nische Behandlung.'Besonders vorteilhaft ist, dass durch die- se MID-Technologie problemlos ein dreidimensionales Leiter- bild erzeugt werden kann, das einen optimalen, platzsparenden Leiterverlauf ermöglicht.

Das Sensorelement 26 ist an einer vom Trägerelement 34 defi- nierten Tragfläche 36 angebracht. Die Leiterbahnen 35 können in diesem Bereich zu Kontaktpads ausgebildet sein, die durch Flip-Chip-Technik ein elektrisches Kontaktieren und zugleich mechanisches Fixieren des Sensorelementes 26 gestatten. Ande- re Kontaktierungsmaßnahmen sind allerdings ebenfalls möglich.

Das Sensorelement 26 ist so an der Tragfläche 36 angebracht, dass die Plattenebene 29 der Hallplatte 27 rechtwinkelig zur Längsachse 33 des Schaltungsträgers 32 verläuft und dadurch bei der Installation des Positionssensors 7 in der Befesti- gungsnut 8 die gewünschte, oben geschilderte Orientierung einnimmt.

Die Tragfläche 36 befindet sich im Bereich der vorderen Stirnseite 37 des Trägerelements 34. Besonders einfach lässt sich bei der Herstellung des Sensors die gewünschte Hallplat- ten-Ausrichtung erreichen, wenn bereits die Trägfläche 36 in der Längsrichtung 33 des Schaltungsträgers 32 orientiert ist, insbesondere derart, dass ihre Flächennormale mit der Längs- achse 33 des Schaltungsträgers 32 gleichgerichtet ist. Beim Ausführungsbeispiel befindet sich die Tragfläche 36 unmittel- bar an der in Richtung der Längsachse 33 orientierten vorde- ren Stirnseite 37 des Trägerelements 34. Der vordere Bereich des Positionssensors 7 kann somit als Detektionsbereich be- zeichnet werden.

Fur die Stromversorgung und die ubermittlung der Auswertesi- gnale ist an dem Schaltungstrager 32 ein elektrisches An- schlusskabel 38 angeschlossen. Dieses Anschlusskabel 38 geht beim Ausführungsbeispiel von der Rückseite des Schaltungsträ- gers 32 ab, so das$ der rückwärtige Bereich des Schaltungs- trägers 32 als Anschlussbereich bezeichnet werden kann.

Die elektrischen Leiter 42 des Anschlusskabels 38 sind am Schaltungsträger 32 mit den an diesem verlaufenden Leiterbah- nen 35 kontaktiert.

Somit verlaufen die Leiterbahnen 35 auf dem Tragelement 34 zwischen dem Detektionsbereich und dem Anschlussbereich. Ihr Verlauf wird, im Rahmen der MID-Herstellungstechnik, nach Be- darf so festgelegt, dass den sonstigen Randbedingungen Rech- nung getragen wird, beispielsweise der platzsparenden Anord- nung von Elektronikkomponenten 43 oder der hinsichtlich der Befestigungstechnik optimalen Integration der Befestigungs- mittel 15.

Beim Ausführungsbeispiel verlaufen die Leiterbahnen 35 gemäß Figur 4 auf ihrem Weg zwischen dem Sensorelement 26 und den im Anschlussbereich endenden elektrischen Leitern 42 zumin- dest partiell an der Unterseite des Trägerelementes 34 und dabei zumindest partiell in im Trägerelement 34 ausgeformten Vertiefungen 44. Diese Vertiefungen 44 sind mit einem nur an- satzweise angedeuteten Füllmaterial 45 ausgefüllt, das die Leiterbahnen 35 und die Kontaktierungsbereiche zu den elek- trischen Leitern 42 überdeckt, wobei es sich mit dem Trägere- lement 34 stoffschlüssig derart verbindet, dass eine herme- tisch dichte Abdeckung bzw. Kapselung der erwähnten Komponen- ten vorliegt.

Eine derartige dichte Kapselung liegt allerdings nicht nur in Bezug auf die Leiterbahnen 35 und die erwähnten Kontaktberei-

che zu den elektrischen Leitern 42 vor, sondern auch hin- <BR> <BR> strichpunktiert angedeuteter Elektronikkomponenten 43. Die <BR> <BR> Elektronikkomponenten 43 sind sind zweckma#igerweise, wie das Sen- sorelement 26, im vorne liegenden Detektionsbereich des Posi- tionssensors 7 angeordnet. Die Kapselung geschieht hier vor- zugsweise durch einen an das Trägerelement 34 nachträglich durch Spritzgießen angeformten Hüllkörper 46, wobei als Hate- rial für den Hüllkörper 46 zweckmäßigerweise ein mit dem vor- erwähnten Füllmaterial identisches Material verwendet wird.

Bei der Herstellung des Positionssensors 7 findet das Auffül- len der Vertiefungen 44 und das Anformen des Hüllkörpers 46 zweckmäßigerweise in einem einzigen Spritzgießprozess statt.

Der Hüllkörper 46 übernimmt daher, zusammen mit dem Trägere- lement 34, die Funktion des Sensorgehäuses und sorgt gleich- zeitig für die Passivierung der elektrischen Bereiche.

Die Leiterbahnen 35 werden in dem für den Betrieb des Positi- onssensors erforderlichen Maße zusätzlich zum Sensorelement 26 mit Elektronikkomponenten 43 bestückt. Besteht das Senso- relement 26 lediglich aus der Hallplatte 27, können die Elek- tronikkomponenten 43 eine für die Signalauswertung geeignete Auswerteelektronik bilden. Es besteht jedoch auch die Mög- lichkeit, die Auswerteelektronik zusammen mit der Hallplatte unmittelbar im Sensorelement 26 vorzusehen und in einem Hall- Chip zu vereinigen, was die elektrische Bestückung der Lei- terbahnen 35 erleichtert, weil die Anzahl der zu fixierenden Komponenten verringert ist. Die Auswerteelektronik kann bei- spielsweise ein sogenannter ASIC sein.

Unter den mit den Leiterbahnen 35 kontaktierten Elektronik- komponenten 43 können sich Leuchtanzeigemittel 43'befinden, beispielsweise mindestens eine LED. Mit ihnen kann der Schaltzustand des Positionssensors 7 visualisiert werden. In

esem Zusammenhang ist zwec####igerweise das Mater<BR> e s<BR> Lichtstrahlung austreten kann.

Beim Ausführungsbeispiel liegt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Trägerelements 34 an seinem den Detektion$- bereich bildenden vorderen Endbereich vor. Dieser vordere Endbereich ist von einem T-förmig gestalteten Tragabschnitt 47 gebildet, der einen dem vertikalen Abschnitt des T ent- sprechenden Verbindungssteg 48 und eine dem kopfseitigen Querabschnitt des T entsprechende Tragplatte 49 aufweist.

Der Verbindungssteg 48 ragt ausgehend von einem den An- schlussbereich und die Befestigungsmittel 15 aufweisenden Hauptabschnitt 52 des Trägerelementes 34 in Längsrichtung nach vorne, wobei er breitenmittig ausgerichtet ist. Er hat plattenartige Flachgestalt, wobei seine Hauptausdehnungsebene von Vektoren aufgespannt ist, die in der Längsrichtung und in der Höhenrichtung des Positionssensors 7 verlaufen. Die Trag- platte 49 verläuft quer dazu, wobei ihre Ausdehnungsebene parallel zu derjenigen der Hallplatte 27 ist und wobei die dem Verbindungssteg 48 entgegengesetzte, nach vorne weisende Seite der Tragplatte 49 unmittelbar die Tragfläche 36 defi- niert.

Durch diesen Aufbau ergeben sich beidseits des Verbindungs- steges 48 axial zwischen der Tragplatte 49 und dem Hauptab- schnitt 52 liegende Aufnahmevertiefungen 53 des Trägerelemen- tes 34, in denen bequem mit den Leiterbahnen 35 kontaktierte Elektronikkomponenten 43 untergebracht werden können. Insbe- sondere bietet es sich an, die beiden einander entgegenge- setzt orientierten größerflächigen Seitenflächen des Verbin- dungssteges 48 zur Bestückung mit Elektronikkomponenten 43 auszunutzen.

Falls es gewunscht ist, Kann das Tragerelement 34 fur die De-<BR> tektion der zweiten Feldkomponente des Magnetfeldes 28 mit cäe weiteren Hall-Sensorelement 54 bestückt werden, dessen<BR> Eallplatte 54 abweichend von der Hallplatte 27 de$ bisher<BR> erläuterten ersten Sensorelementes 26 orientiert ist. Die Ausrichtung der weiteren Hallplatte 54'erfolgt zweckmäßiger- weise rechtwinkelig zur ersten Hallplatte 26 mit einem Ver- lauf in der Querrichtung des Positionssensors 7 (in Figur 4 strichpunktiert angedeutet).

Die oben erwähnten Befestigungsmittel 15 bilden beim Ausfüh- rungsbeispiel eine einzige, zwischen dem vorderen und dem rückwärtigen Endbereich des Schaltungsträgers 32 platzierte Befestigungseinrichtung 55. Sie ist insbesondere längsmittig am Schaltungsträger 32 platziert. Beim Ausführungsbeispiel enthält sie ein Drehglied 56, das in einer zur Oberseite 24 und zu den beiden quer orientierten Längsseiten offenen Auf- nahmevertiefung 57 des Trägerelementes 34 sitzt und um eine in Höhenrichtung des Schaltungsträgers 32 verlaufende Dreh- achse 58 relativ zum Trägerelement 34 verdrehbar ist. In Fi- gur 4 ist ein zylindrischer Lagerfortsatz 56'des Drehgliedes 56 sichtbar, der ausgehend von der Aufnahmevertiefung 57 in eine sich daran anschließende komplementäre Lageraufnahme 59 des Trägerelementes 34 verdrehbar eingreift.

Umfangsseitig ist das Drehglied 56 mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Klemmvorsprüngen 63 versehen. Sie können beispielsweise eine radial orientierte Klemmfläche 64 mit be- züglich der Drehachse 58 exzentrischem Verlauf haben.

Zum Einsetzen oder Entnehmen des Positionssensors 7 wird das Drehglied 56 so orientiert, dass die Klemmvorsprünge 63 in Längsrichtung des Positionssensors 7 ausgerichtet sind, so dass das Drehglied 56 nicht oder nur geringfügig seitlich über die Außenfläche des Schaltungsträgers 32 übersteht. Nach

dem verdreht, bis die klemmvorspringe 63 mit den Nutflanken der<BR> Befestigungsnut 8 verspannt sind und der Positionssensor 7 damit durch eine losbare Klemmbefestigung sicher fixiert ist (Figur 2).

Zu erwähnen sei noch, dass der Positionssensor problemlos da- hingehend ausgelegt werden kann, dass er eine Schaltbereich- serkennung (Setup-Erkennung) ermöglicht, des Weiteren eine sichere Detektion der Feldstärke und deren Verarbeitung als analoges Signal gestattet und schließlich als teachbarer'Sen- sor ausgeführt werden kann.




 
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