JUERGENS ALEXANDER (CH)
WEHRLE WOLFGANG (DE)
JUERGENS ALEXANDER (CH)
US20090203269A1 | 2009-08-13 | |||
JPH08235985A | 1996-09-13 | |||
US20090211357A1 | 2009-08-27 | |||
EP2101554A2 | 2009-09-16 | |||
DE4447513A1 | 1996-02-01 | |||
JPH08235985A | 1996-09-13 |
Ansprüche : 1. Verfahren zur hermetischen Verkapselung eines Sensors (1) in einem Gehäuse (9), wobei der Sensor (1) zumindest ein Sensorelement (7) zur Erfassung einer physikalischen Größe umfasst, und das Sensorelement (7) an eine elektronische Schaltung (5) auf einer Leiterplatte (3)' angeschlossen ist, wobei auf der Leiterplatte (3) Leiterbahnen (38) vorgesehen sind, welche Anschlusselemente für die elektronische Schaltung (5) bilden, und wobei die Leiterplatte (3) einen an einer Kante (33) der Leiterplatte (3) angrenzenden Kontaktierungsabschnitt (35), sowie einen Bestückungsabschnitt (37) aufweist, welcher mit den elektronischen Bauelementen (6) der Schaltung (5) des Sensors (1) bestückt ist, wobei die Leiterbahnen (38) vom Bestückungsabschnitt (37) zum Kontaktierungsabschnitt (35) hin verlaufen, so dass sie jeweils auf der Leiterplattenseite (32), auf der die Leiterbahn (38) verläuft, am Kontaktierungsabschnitt (35) kontaktierbar sind, - wobei die Leiterplatte (3) in ein Gehäuse (9) eingesetzt wird, welches die Seiten der Leiterplatte (3) umgibt, und wobei das Gehäuse (9) eine Anschlußseite (90) aufweist, und wobei im Gehäuse (9) an der Anschlußseite (90) eine gegenüber dem Gehäuseende zurückgesetzte Trennwand (11) angeordnet ist, welche den Raum des Gehäuses (9) in einen Anschlußteil (13) und einen in Richtung auf die Anschlußseite (90) gesehen hinter der Trennwand (11) liegenden Sensorteil (15) unterteilt, wobei - die Trennwand (11) einen Schlitz (110) aufweist, und wobei - die Leiterplatte (3) so eingesetzt wird, dass deren Bestückungsabschnitt (37) im Sensorteil (15) des Gehäuses (9) angeordnet ist und deren Anschlussabschnitt und die darauf verlaufenden Leiterbahnen (38) durch den Schlitz (110) in den Anschlussteil (13) des Gehäuses (9) hineinragen, und die Leiterplatte (3) in dieser Position fixiert wird, und wobei - ein elektrisches Anschlusselement an der Anschlussseite (90) befestigt und mit den Leiterbahnen (38) auf dem Kontaktierungsabschnitt (35) elektrisch verbunden wird, und - am Anschlussteil (13) des Gehäuses (9) oder an der Trennwand (11) der Sensorteil des Gehäuses (9) hermetisch abgedichtet wird. 2. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass am Schlitz (110) in der Trennwand (11) der Sensorteil des Gehäuses (9) hermetisch abgedichtet wird. 3. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung mit einem Kunststoffverguss (22) oder, einer Kunststoffumspritzung erfolgt. 4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kabel oder ein elektrischer Steckverbinder an die Leiterbahnen (38) des Kontaktierungsabschnittes (35) der Leiterplatte (3) angeschlossen und am Gehäuse (9) fixiert wird. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Anschlusselement mittels eines Kunststoff-Formteils am Anschlussteil (13) des Gehäuses (3) befestigt ist. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei hermetische Abdichtungen vorgesehen werden, wovon eine Abdichtung an der Trennwand einen hermetischen Abschluss des Sensorteils 15 gegenüber dem Anschlussteil 13 des Gehäuses und eine zweite Abdichtung einen hermetischen Abschluss des Anschlussteils 13 gegenüber der Umgebung darstellt . Hermetisch verkapselter Sensor, umfassend - ein Gehäuse ( 9) , - zumindest ein Sensorelement (7) zur Erfassung einer physikalischen Größe umfasst, und - eine elektronische Schaltung (5) auf - einer Leiterplatte (3), wobei - das Sensorelement (7) an - der elektronischen Schaltung (5) auf der Leiterplatte (3) angeschlossen ist, wobei - auf der Leiterplatte (3) Leiterbahnen (38) vorgesehen sind, welche Anschlusselemente für die elektronische Schaltung (5) bilden, und wobei - die Leiterplatte (3) einen an einer Kante (33) der Leiterplatte (3) angrenzenden Kontaktierungsabschnitt (35) , sowie - einen Bestückungsabschnitt (37) aufweist, welcher mit den elektronischen Bauelementen der Schaltung des Sensors (1) bestückt ist, wobei - die Leiterbahnen (38) vom Bestückungsabschnitt (37) zum Kontaktierungsabschnitt (35) hin verlaufen, so dass sie jeweils auf der Leiterplattenseite (32), auf der die Leiterbahn (38) verläuft, am Kontaktierungsabschnitt (35) kontaktierbar sind, - wobei die Leiterplatte (3) in ein Gehäuse (9) eingesetzt ist, welches die Seiten der Leiterplatte (3) umgibt, und wobei - das Gehäuse (9) eine Anschlußseite (90) aufweist, und - im Gehäuse (9) an der Anschlußseite (90) eine gegenüber dem Gehäuseende zurückgesetzte Trennwand (11) angeordnet ist, welche den Raum des Gehäuses (9) in einen Anschlußteil und einen in Richtung auf die Anschlußseite (90) gesehen hinter der Trennwand (11) liegenden Sensorteil unterteilt, und wobei - die Trennwand (11) einen Schlitz (110) aufweist, wobei - die Leiterplatte (3) so eingesetzt und im Gehäuse (9) fixiert ist, dass deren Bestückungsabschnitt (37) im Sensorteil (15) des Gehäuses (9) angeordnet ist und deren Anschlussabschnitt (35) und die darauf verlaufenden Leiterbahnen (38) durch den Schlitz (110) in den Anschlussteil des Gehäuses (9) hineinragen, und wobei - ein elektrisches Anschlusselement an der Anschlussseite (90) befestigt und mit den Leiterbahnen (38) auf dem Kontaktierungsabschnitt (35) elektrisch verbunden ist, und - am Anschlussteil des Gehäuses (9) oder an der Trennwand (11) der Sensorteil des Gehäuses (9) hermetisch mittels einer Abdichtung abgedichtet ist. 8. Hermetisch verkapselter Sensor (1) gemäß vorstehendem Anspruch, gekennzeichnet durch eine hermetische Abdichtung am Schlitz (110) in der Trennwand (11) . 9. Hermetisch verkapselter Sensor (1) gemäß einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung mit einem. Kunststoffverguss (22) oder einer Kunststoffumspritzung erfolgt. 10. Hermetisch verkapselter Sensor (1) gemäß einem der drei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kabel oder ein elektrischer Steckverbinder an die Leiterbahnen (38) des Kontaktierungsabschnittes (35) der Leiterplatte (3) angeschlossen und am Gehäuse (9) fixiert ist. 11. Hermetisch verkapselter Sensor (1) gemäß einem der vier vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Anschlusselement mittels eines Kunststoff-Formteils am Anschlussteil des Gehäuses (3) befestigt ist. 12. Hermetisch verkapselter Sensor (1) gemäß einem der vier vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei hermetische Abdichtungen, wovon eine Abdichtung an der Trennwand einen hermetischen Abschluss des Sensorteils 15 gegenüber dem Anschlussteil 13 des Gehäuses und eine zweite Abdichtung einen hermetischen' Abschluss des Anschlussteils 13 gegenüber der Umgebung darstellt . 13. Hermetisch verkapselter Sensor (1) gemäß einem der fünf vorstehenden Ansprüche, wobei das elektrische Anschlusselement einen elektrischen Steckverbinder umfasst . 14. Hermetisch verkapselter Sensor (1) gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei in den Anschlussteil (13) des Gehäuses (9) ein Formteil eingesetzt ist, welches eine Aufnahme (54) für einen elektrischen Steckverbinder bildet, und wobei in die Aufnahme (54) ein elektrischer Steckverbinder eingesetzt ist, dessen elektrische Anschlusskontakte (52) die Leiterbahnen (38) am aus der Trennwand (11) herausragenden Kontaktierungsabschnitt (35) der Leiterplatte (3) kontaktieren . |
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen gehäusten Sensor, sowie ein Verfahren zum Verkapseln eines Sensors in einem Gehäuse. Insbesondere betrifft die Erfindung die
hermetische Verkapselung von Sensorplatinen.
Aus der DE 44 47 513 AI ist ein wasserdichtes Gehäuse zum Schutz von Elektronikschaltkreisen für Sensoren,
beispielsweise Drucksensoren bekannt. Das Gehäuse ist zweiteilig ausgebildet. Zur Montage wird die Sensorplatine in eine erste Gehäusehälfte eingesetzt, wo die
Sensorplatine auf Plattenlagern aufliegt. Die zweite
Gehäusehälfte weist Federelemente auf, mit welcher die Sensorplatine beim Zusammenfügen der Gehäusehälften gegen die Plattenlager gepresst und so in ihrer Lage relativ zum Gehäuse fixiert wird. Die Gehäusehälfte mit den
Plattenlagern weist einen ausgeformten Steckerkörper auf, in welchem Kontaktstifte verlaufen, welche durch die
Wandung der Gehäusehälfte durchgeführt sind. Die
innenseitigen Enden der Kontaktstifte sind in
zusammengesetztem Zustand durch Bohrungen durch die Platine geführt. Da das Steckerelement als Ausformung des Gehäuses ausgebildet ist, ist die Anschlusskonfiguration
entsprechend festgelegt. Werden verschiedene
Anschlußkonfigurationen benötigt, so müssten entsprechend verschiedene Gehäuse-Formteile bereitgehalten werden.
In der JP 08-235985 A ist ein luftdicht abgeschlossener elektronischer Sensor, im Speziellen ein kapazitiver Näherungssensor beschrieben. Eine Leiterplatte ist über Stifte mit einem Sensorkopf verbunden. Die mit der
Sensorelektronik bestückte Leiterplatte und der Sensorkopf sind in ein becherförmiges Metallgehäuse eingesetzt. An der Stirnseite ist Buchse mit einer Öffnung angeordnet, durch welche ein Kabel hindurchgeführt und abgedichtet wird. Über das Gehäuse wird ein weiteres Gehäuse gestülpt, welches die gegenüberliegende Seite des Metallgehäuses, an welcher der Sensorkopf angeordnet ist, abdichtet. Der Anschluss des Kabels erfordert eine Kontaktierung der Platine nach der Durchführung durch die Buchse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verkapselung von Sensoren dahingehend zu verbessern, dass die Montage des Sensors im Gehäuse und dessen Kontaktierung einerseits vereinfacht und andererseits modularisiert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein
Verfahren zur hermetischen Verkapselung eines Sensors in einem Gehäuse vorgeschlagen, wobei der Sensor zumindest ein Sensorelement zur Erfassung einer physikalischen Größe umfasst, und das Sensorelement an eine .elektronische
Schaltung auf einer Leiterplatte angeschlossen ist, wobei auf der Leiterplatte Leiterbahnen vorgesehen sind, welche Anschlusselemente für die elektronische Schaltung bilden, und wobei die Leiterplatte einen an einer Kante der
Leiterplatte angrenzenden Kontaktierungsabschnitt , sowie einen Bestückungsabschnitt aufweist, welcher mit den elektronischen Bauelementen der Schaltung des Sensors bestückt ist, wobei die Leiterbahnen vom
Bestückungsabschnitt zum Kontaktierungsabschnitt hin verlaufen, so dass sie jeweils auf der Leiterplattenseite, auf der die Leiterbahn verläuft, am Kontaktierungsabschnitt kontaktierbar sind,
- wobei die Platine, beziehungsweise Leiterplatte in ein Gehäuse eingesetzt wird, welches die Seiten der
Leiterplatte umgibt, und wobei das Gehäuse eine
Anschlußseite aufweist, und wobei im Gehäuse an der
Anschlußseite eine gegenüber dem Gehäuseende zurückgesetzte Trennwand angeordnet ist, welche den Raum des
Sensorgehäuses in einen Anschlußteil und einen in Richtung auf die Anschlußseite gesehen hinter der Trennwand
liegenden Sensorteil unterteilt, wobei
- die Trennwand einen Schlitz aufweist, und wobei
- die Leiterplatte so eingesetzt wird, dass deren
Bestückungsabschnitt im Sensorteil des Gehäuses angeordnet ist und deren Anschlussabschnitt und die darauf
verlaufenden Leiterbahnen durch den Schlitz in den
Anschlussteil des Sensorgehäuses hineinragen, und die
Leiterplatte in dieser Position fixiert wird, und wobei
- ein elektrisches Anschlusselement an der Anschlussseite befestigt und mit den Leiterbahnen auf dem
Kontaktierungsabschnitt elektrisch verbunden wird, und
- am Anschlussteil des Gehäuses oder an der Trennwand der Sensorteil des Gehäuses hermetisch abgedichtet wird.
Mit diesem Verfahren wird dementsprechend ein hermetisch verkapselter Sensor erhalten, welcher
- ein Gehäuse,
- zumindest ein Sensorelement zur Erfassung einer
physikalischen Größe umfasst, und
- eine elektronische Schaltung auf
- einer Leiterplatte umfasst, wobei
- das Sensorelement an - eine elektronische Schaltung auf der Leiterplatte
angeschlossen ist, wobei
- auf der Leiterplätte Leiterbahnen vorgesehen sind, welche Anschlusselemente für die elektronische Schaltung bilden, und wobei
- die Leiterplatte einen an einer Kante der Leiterplatte angrenzenden Kontaktierungsabschnitt, sowie
- einen Bestückungsabschnitt aufweist, welcher mit den elektronischen Bauelementen der Schaltung des Sensors bestückt ist, wobei
- die Leiterbahnen vom Bestückungsabschnitt zum
Kontaktierungsabschnitt hin verlaufen, so dass sie jeweils auf der Leiterplattenseite, auf der die Leiterbahn
verläuft, am Kontaktierungsabschnitt kontaktierbar sind,
- wobei die Leiterplatte in ein Gehäuse eingesetzt ist, welches die Seiten der Leiterplatte umgibt, und wobei
- das Gehäuse eine Anschlußseite aufweist, und
- im Gehäuse an der Anschlußseite eine gegenüber dem
Gehäuseende zurückgesetzte Trennwand angeordnet ist, welche den Raum des Sensorgehäuses in einen Anschlußteil und einen in Richtung auf die Anschlußseite gesehen hinter der
Trennwand liegenden Sensorteil unterteilt, und wobei
- die Trennwand einen Schlitz aufweist, wobei
- die Leiterplatte so eingesetzt und im Gehäuse fixiert ist, dass deren Bestückungsabschnitt im Sensorteil des Gehäuses angeordnet ist und deren Anschlussabschnitt und die darauf verlaufenden Leiterbahnen durch den Schlitz in den Anschlussteil des Sensorgehäuses hineinragen, und wobei
- ein elektrisches Anschlusselement an der Anschlussseite befestigt und mit den Leiterbahnen auf dem
Kontaktierungsabschnitt elektrisch verbunden ist, und
- am Anschlussteil oder an der Trennwand des Gehäuses der Sensorteil des Gehäuses hermetisch mittels einer Abdichtung abgedichtet ist.
Mit der Erfindung wird eine funktionelle Trennung der
Einhäusung des Sensors und der Art und Weise des
elektrischen Anschlusses erzielt. Damit können nun
verschiedene elektrische Anschlusselemente gewählt und am Anschlussabschnitt mit den Leiterbahnen verbunden werden, wobei die Sensorplatine, beziehungsweise genauer bereits vorher durch die Trennwand im Sensorteil des Gehäuses eingehäust wird.
Die gegenüber der anschlußseitigen Gehäuseöffnung
zurückgesetzte Trennwand ermöglicht eine gute Verankerung des elektrischen Anschlusselements am Sensorgehäuse. Die Verankerung kann auf diese Weise an der den Anschlussteil des Gehäuses umgebenden Innenwandung erfolgen.
Besonders geeignet für eine hermetische Verkapselung an der Anschlußseite ist ein Kunststoffverguss oder eine
Kunststoffumspritzung. Der Verguss kann gleichzeitig neben der Verkapselung auch die Fixierung des elektrischen
Anschlusselements bewirken oder unterstützen. Ein Verguss, beziehungsweise eine Umspritzung kann sowohl durch ein aushärtendes Giesharz, als auch durch eine Umspritzung mit einem durch Erhitzung erweichten oder verflüssigten
thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise mit einem Heißkleber erfolgen.
Weiterhin ist es für die Verkapselung in Weiterbildung der Erfindung günstig, wenn ein hermetischer Verschluss des Sensorteils des Gehäuses am Schlitz der Trennwand erfolgt. Mit einem solchen hermetischen Verschluss wird dann ein bereits versiegelter Sensorkopf erzielt, der dann mit einem geeigneten elektrischen Anschlusselement konfektioniert werden kann, so dass beispielsweise unterschiedlichen
Kundenanforderungen hinsichtlich der Anschlussart Rechnung getragen werden kann.
Die Abdichtung kann auf der anschlußseitigen Seite der Trennwand erfolgen, so dass der Anschlussabschnitt der Leiterplatte aus der Abdichtung herausragt. Alternativ oder zusätzlich kann die Abdichtung auch innenseitig,
beziehungsweise auf der zum Sensorteil des Gehäuses
weisenden Seite der Trennwand erfolgen.
Die Abdichtung des Sensorteils des Gehäuses und die
Fixierung des Anschlusselements können sowohl in einem Schritt, als auch in getrennten Schritten durchgeführt werden. So können wie oben beschrieben am Schlitz der
Trennwand abgedichtete Sensoren ohne Anschlusselement vorbereitet werden. Je nach Anforderung wird dann das
Anschlusselement an die Leiterbahnen des
Anschlussabschnitts der Leiterplatte angeschlossen und nochmals fixiert.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Kabel als Anschlusselement verwendet. Im einfachsten Fall können die Litzen des Kabels zur Kontaktierung des Sensors auf die Leiterbahnen des Kontaktierungsabschnittes aufgelötet werden. Auch ein Anklemmen ist aber beispielsweise denkbar.
Eine weitere Möglichkeit ist die Kontaktierung und
Fixierung eines elektrischen Steckverbinders als Anschlusselement. Dieser kann beispielsweise ebenfalls aufgelötet und dann mit einer Vergussmasse fixiert werden. Auch eine Verklebung, Verschweißung oder ein Aufschrumpfen ist möglich.
Insbesondere für letzteren Fall kann vorgesehen werden, das elektrische Anschlusselement mittels eines Kunststoff- Formteils an der Anschlussseite zu befestigen. Das
Kunststoff-Formteil kann in Weiterbildung der Erfindung auch einen hermetischen Abschluss des Gehäuses oder
zumindest des Anschlussteils des Gehäuses bewirken. Die Verankerung des Kunststoff-Formteils kann sowohl an der Gehäusewandung im Bereich des Anschlussteils, als auch an der Trennwand erfolgen.
Die Erfindung wird nachfolgend genauer anhand von
Ausführungsbeispielen und den beigeschlossenen Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche oder entsprechende Elemente. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erstes
Ausführungsbeispiel eine Sensors mit Verkapselung und einem Kabelanschluss,
Fig. 2 eine Variante der in Fig. 1 gezeigten
Ausführungsform, und
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit einem elektrischen
Steckverbinder, Fig. 4 und 5 Teile eines gehäusten Sensors mit einem
Signalübertragungselement .
Fig. 1 zeigt in Querschnittansicht einen gehäusten Sensor 1. Der Sensor 1 umfasst eine Leiterplatte 3 mit
Leiterplattenseiten 31, 32. Die Leiterplatte 1 ist mit elektronischen Bauelementen 6 einer elektronischen
Schaltung 5 des Sensors 1 bestückt.
Weiterhin ist die Leiterplatte 3 auch mit dem Sensorelement 7 als Bestandteil der elektronischen Schaltung,
beziehungsweise der elektronischen Bauelemente 6 bestückt. Je nach Ausprägung des Sensorelements muss dieses aber nicht direkt auf die Leiterplatte 3 gelötet sein, sondern kann von der Leiterplatte 3 getrennt angeordnet und mit der elektronischen Schaltung, beispielsweise über einen
Steckverbinder oder eine Kabelverbindung elektrisch
verbunden werden. Jedenfalls ist aber das Sensorelement an die elektronische Schaltung angeschlossen und bildet damit einen Teil dieser Schaltung. Das Sensorelement 7 kann je nach Bauart für die Erfassung unterschiedlichster
physikalischer Größen ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Sensorelement ein photoempfindliches Element, wie etwa ein Phototransistor oder eine Photodiode sein. Auch kann unter anderem ein magnetisches Sensorelement, wie es unter anderem für Drehgeber verwendet wird, eingesetzt werden.
Die Leiterplatte 3 weist einen an einer Kante 33 der
Leiterplatte angrenzenden Kontaktierungsabschnitt 35, sowie einen Bestückungsabschnitt 37 auf, der mit den
elektronischen Bauelementen 6 bestückt ist. Weiterhin sind auf der Leiterplatte 3 Leiterbahnen 38 vorgesehen, die Anschlusselemente für die elektronische Schaltung 5 bilden Die Leiterbahnen 38 verlaufen vom Bestückungsabschnitt 33 zum Kontaktierungsabschnitt 35, so dass sie jeweils auf de Leiterplattenseite, auf der die Leiterbahn verläuft, hier also die Leiterplattenseite 32, am Kontaktierungsabschnitt 35 zum Zwecke der Signalabnahme und gegebenenfalls zur Energieversorgung kontaktierbar sind.
Die Leiterplatte 3 mit den elektronischen Bauelementen 6 und dem Sensorelement 7 der elektronischen Schaltung 5 ist in ein Gehäuse 9 eingesetzt. Das die Leiterplattenseiten 31, 32 umgebende Gehäuse 9 ist in diesem
Ausführungsbeispiel röhrenförmig ausgebildet. Die Enden dieses Gehäuses bilden eine Kopfseite 91 und eine
Anschlußseite 90, An der Anschlußseite 90 des Gehäuses 9 ist eine gegenüber dem Gehäuseende zurückgesetzte Trennwan 11 angeordnet. Diese Trennwand 11 unterteilt den Raum des Gehäuses 9 in einen Anschlußteil 13 und einen Sensorteil 15. Weiterhin weist die Trennwand 11 einen Schlitz 110 auf
Als Material für das Gehäuse 9 kommt allgemein, ohne
Beschränkung auf das in Fig. 1 gezeigte
Ausführungsbeispiel, unter anderem Metall, Kunststoff oder ein Verbundwerkstoff in Frage. Die Trennwand 11 kann elektrisch leitend ausgebildet sein. Dies kann
beispielsweise zur kapazitiven Ein- oder Auskopplung von Signalen und/oder zur Abschirmung des Innenraums von
Vorteil sein.
Die Leiterplatte 3 wird bei der Montage des Sensors 1 nun mit dem Kontaktierungsabschnitt 35 in den Schlitz 110 eingeführt, so dass der Kontaktierungsabschnitt 35 mit den darauf verlaufenden Leiterbahnen 38 in den Anschlussteil 13 hineinragt und damit die Leiterbahnen 38 an der
Anschlußseite zugänglich sind und kontaktiert werden können. Der Bestückungsabschnitt 37 der Leiterplatte 3 mit den elektronischen Bauelementen 6 der elektronischen
Schaltung 5 ist entsprechend im Sensorteil 15 des Gehäuses 9 angeordnet .
Die Fixierung der Leiterplatte kann an der Kopfseite 91 durch Aufsetzen eines Gehäusekopfes 17 erfolgen. Der
Gehäusekopf 17 weist in diesem Fall eine Aufnahme 19, beziehungsweise allgemein ein oder mehrere
Positionierelemente für das Sensorelement 7 auf, mit welchen das Sensorelement 7 und damit auch die Leiterplatte 3 in definierter Position gehalten wird. Um am Gehäusekopf 17 einen hermetischen Abschluss zu erzielen, wird der
Gehäusekopf 17 mit der Wandung des Gehäuses 3 dichtend verbunden. Beispielsweise kann der Gehäusekopf 17 mit der Wandung des Gehäuses 3 dazu verschweißt, aufgeschrumpft, verklebt oder mit O-Ring abgedichtet werden. Ist die
Aufnahme 19 nach außen hin offen, so kann zusätzlich eine Abdichtung zwischen Sensorelement 7 und Aufnahme 19
vorgenommen werden. Beispielsweise kann dazu das
Sensorelement 7 mit der Aufnahme verklebt werden. Möglich bei optischen Sensoren ist auch, ein dichtendes Fenster 20 als Bestandteil des Gehäusekopfs 17 vorzusehen.
Weiterhin erfolgt eine hermetische Abdichtung des Gehäuses 9 im Bereich der Anschlußseite 90. Diese Abdichtung kann sowohl an der Trennwand 11 erfolgen, als auch am
Anschlußteil 13 des Gehäuses 9. Außerdem wird ein elektrisches Anschlusselement an der Anschlussseite 90 befestigt und mit den Leiterbahnen 38 auf dem Kontaktierungsabschnitt 35 der Leiterplatte elektrisch verbunden .
Diese beiden Schritte können getrennt oder zusammen
erfolgen. Im letzteren Fall kann insbesondere das Fixieren des elektrischen Anschlusselements gleichzeitig eine hermetische Abdichtung bewirken.
Weiterhin kann. ohne Beschränkung auf das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel auch sowohl eine hermetische Abdichtung an der Trennwand einerseits und eine weitere hermetische Abdichtung des Anschlussteils 13 des Gehäuses 9 gegenüber der Umgebung erfolgen. Demgemäß sind bei dieser
Ausführungsform zwei hermetische Abdichtungen vorhanden, wovon die Abdichtung an der Trennwand einen hermetischen Abschluss des Sensorteils 15 gegenüber dem Anschlussteil 13 des Gehäuses und eine zweite Abdichtung einen hermetischen Abschluss des Anschlussteils 13 gegenüber der Umgebung darstellt .
Eine derartige doppelte Abdichtung ist auch bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel verwirklicht. Um zunächst eine Abdichtung des Sensorteils 15 an der Trennwand zu bewerkstelligen, wird an der Trennwand 11 zumindest im Bereich des Schlitzes 110 ein Kunststoffverguss 22
eingefügt. Geeignet ist beispielsweise ein Gießharz. Auch ein Verguss mit einem heißen, verflüssigten
thermoplastischen Kunststoff ist beispielsweise möglich. Auch eine Abdichtung mittels Dichtlippen ist möglich. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist der
Kunststoffverguss 22 auf der zum Sensorteil des Gehäuses weisenden Seite der Trennwand 11 eingefügt. Ebenso ist abe auch ein Verguss an der anschlußseitigen Seite der
Trennwand 11 möglich. Mit dem Kunststoffverguss 22 wird in beiden Fällen am Schlitz 110 in der Trennwand 11 der
Sensorteil 15 des Gehäuses 9 hermetisch gegenüber dem
Anschlussteil 13 abgedichtet.
Als elektrisches Anschlusselement 25 ist bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ein Kabel 26 vorgesehen. Dessen Litzen 27 sind mit den Leiterbahnen 38 verlötet.
Als zusätzliche Abdichtung ist ein Kunststoffformteil 29 vorgesehen, welches das Kabel 26 umschließt und mit der Wandung des Gehäuses 9 dichtend verbunden wird. Geeignet hierfür ist ähnlich wie bei der Fixierung des Gehäusekopfe 17 beispielsweise wieder eine Verschweißung oder
Verklebung. Auf diese Weise wird auch ein hermetischer Abschluss des Anschlußteils 13 des Gehäuses 3 erreicht. Um am Kabel 26 eine dichtende Verbindung mit dem Kunststoff- Formteil zu erzielen, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, das Kunststoff-Formteil durch Umspritzen des Kabels 26 herzustellen. Als Kunststoffe für das Kunststoff- Formteil 29 kommen unter anderem Heißkleber und/oder
Polyamid-Kunststoffe in Betracht.
Eine hermetische Abichtung des Schlitzes 110 bietet den Vorteil, dass die Sensoren vorgefertigt und hermetisch abgedichtet vorgehalten werden können, ohne bereits kunden- oder anwendungsspezifische Anschlußstrukturen vorsehen zu müssen. Die Anschlußelemente können auf diese Weise später ausgewählt und angebracht werden. Aus diesem Grund sieht die Erfindung auch allgemein, ohne Beschränkung auf die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform einen Sensor mit hermetisch verkapselter Sensorelektronik vor, welcher ein Gehäuse 9, zumindest ein Sensorelement 7 zur Erfassung einer
physikalischen Größe, und eine elektronische Schaltung 5 auf einer Leiterplatte 3 umfasst, wobei das Sensorelement 7 an der elektronischen Schaltung 5 auf der Leiterplatte 3 angeschlossen ist, wobei auf der Leiterplatte 3
Leiterbahnen 38 vorgesehen sind, welche Anschlusselemente für die elektronische Schaltung 5 bilden, und wobei
- die Leiterplatte 3 einen an einer Kante 33 der
Leiterplatte 3 angrenzenden Kontaktierungsabschnitt 35, sowie einen Bestückungsabschnitt 37 aufweist, welcher mit den elektronischen Bauelementen 6 der elektronischen
Schaltung 5 des Sensors 1 bestückt ist, wobei
die Leiterbahnen 38 vom Bestückungsabschnitt zum
Kontaktierungsabschnitt 35 hin verlaufen, so dass sie jeweils auf der Leiterplattenseite 32, auf der die
Leiterbahn 38 verläuft, am Kontaktierungsabschnitt 35 kontaktierbar sind, und wobei die Leiterplatte 3 in ein Gehäuse 9 eingesetzt ist, welches die Seiten der
Leiterplatte 3 umgibt, und wobei
- das Gehäuse 9 eine Anschlußseite 90 aufweist, und
- im Gehäuse 9 an der Anschlußseite 90 eine gegenüber dem anschlußseitigen Gehäuseende zurückgesetzte Trennwand 11 angeordnet ist, welche den Raum des Gehäuses 9 in einen Anschlußteil 13 und einen in Richtung auf die Anschlußseite 90 gesehen hinter der Trennwand 11 liegenden Sensorteil unterteilt, und wobei die Trennwand 11 einen Schlitz 110 aufweist, wobei die Leiterplatte 3 so eingesetzt und im Gehäuse 9 fixiert ist, dass deren Bestückungsabschnitt im Sensorteil des Gehäuses 9 angeordnet ist und deren
Anschlussabschnitt und die darauf verlaufenden Leiterbahnen 38 durch den Schlitz 110 in den Anschlussteil des Gehäuses 9 hineinragen, und wobei am Schlitz 110 der Trennwand 11 der Sensorteil 15 des Gehäuses 9 hermetisch mittels einer Abdichtung abgedichtet ist.
Ohne Anschlußelement stellt ein solcher Sensor eine
hermetisch abgedichtete Anordnung mit zugänglichen und noch kontaktierbaren Leiterbahnen auf dem aus dem Schlitz herausragenderi Kontaktierungsabschnitt der Leiterplatte dar .
Fig. 2 zeigt eine Variante des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels. Bei dieser Variante wurde anstelle eines Kunststoff-Formteils ein zweiter Kunststoffverguss 40 verwendet, um das elektrische Anschlusselement 25, hier speziell wieder ein Kabel 26 zu fixieren.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Im
Unterschied zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen dient hier ein elektrischer Steckverbinder 50 als
elektrisches Anschlusselement. Der Steckverbinder 50 weist elektrische Anschlusskontakte 52 auf, welche die
Leiterbahnen 38 am aus der Trennwand (11) herausragenden Kontaktierungsabschnitt 35 der Leiterplatte 3 kontaktieren. Auf den elektrischen Steckverbinder 50 kann dann ein passender Gegenstecker aufgesteckt werden.
Der Steckverbinder 50 umfasst als Steckerkörper 51 ein Kunststoff-Formteil, in welches die elektrischen
Anschlusskontakte 52 eingebettet sind. Der Steckerkörper 51 kann entsprechend zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Gehäuse 9 im
Anschlussteil 13 verbunden werden. In Weiterbildung der Erfindung, wie sie auch in Fig. 3 dargestellt ist, kann aber auch in den Anschlussteil 13 des Gehäuses 9 ein
Formteil eingesetzt werden, welches eine Aufnahme 54 für den elektrischen Steckverbinder 50 bildet. Diese Aufnahme 54 kann wieder mit dem Gehäuse 9 wie das Kunststoff- Formteil 29 des in Fig. 1 gezeigten Beispiels mit dem Gehäuse 9 durch Verschweissen, Einpressen, Verkleben oder Aufschrumpfen verbunden werden. Um eine künden- oder anforderungsspezifische Ausrüstung des Sensors 1 mit einem geeigneten Stecker zu erleichtern, kann in Weiterbildung der Erfindung der elektrische Steckverbinder in die
Aufnahme 54 eingesteckt werden und verrasten.
Um gegebenenfalls auch ohne Verklebung oder Verschweißung einen dichtenden Sitz des Steckerkörpers 51 zu erreichen, ist gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung eine 0- Ring-Dichtung vorgesehen, welche den Steckerkörper
gegenüber der Aufnahme 54 abdichtet. Ist der Übergang zwischen diesen beiden Elementen abgedichtet, so liegt auch wiederum ein hermetischer Einschluss des Anschlussteils 1 des Gehäuses 9 vor.
Fig. 4 zeigt die bestückte Leiterplatte 3 und die Trennwand 11 eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. Wie anhand der perspektivischen Ansicht der Fig. 4 zu erkennen ist, ist der Kontaktierungsabschnitt 35 schmaler gegenüber dem Bestückungsabschnitt 37 der Leiterplatte 3. Auch bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis Fig. 3 kann der Kontaktierungsabschnitt entsprechend geformt sein, um die Breite des Schlitzes 110 in der Trennwand 11 zu reduzieren.
Auf dem Kontaktierungsabschnitt 35 ist bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ein
Signalübertragungselement, beispielsweise in Form eines Transmitters, Receivers oder Transceivers angeordnet. Im speziellen kann dazu eine Leuchtdiode 42 oder ein
Optokoppler verwendet werden. Mit dem
Signalübertragungselement können beispielsweise Signalwerte optisch umgesetzt werden. Die Signalübertragung kann auf diese Weise optisch, etwa über einen an die Leuchtdiode angekoppelten Lichtleiter erfolgen. Wird beispielsweise ein transparenter Anschluss oder transparenter
Kunststoffverguss an der Anschlußseite eingesetzt, kann die Leuchtdiode auch zur Funktionsanzeige verwendet werden. Der Schlitz 110 und/oder die Höhe des
Signalübertragungselements können vorteilhaft so bemessen sein, dass der mit dem Signalübertragungselement bestückte Anschlußabschnitt 35 der Leiterplatte 3 durch den Schlitz 110 hindurchgesteckt werden kann.
Fig. 5 zeigt in perspektivischer Ansicht ein weiteres
Ausführungsbeispiel einer Leiterplatte 3 mit einem
Signalübertragungselement. Auch hier umfasst das
Signalübertragungselement wieder eine Leuchtdiode 42. Im Unterschied zu der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist hier das Signalübertragungselement aber auf dem
Bestückungsabschnitt 37 der Leiterplatte 3 angeordnet. Um die Signale in den Anschlussteil 13 des Gehäuses zu leiten, ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Lichtleiter 44 durch ' die Trennwand 11 hindurchgeführt. Alternativ kann ein Lichtleiter 42 auch auf der Platine angeordnet sein. Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform kann die Trennwand auch transparent ausgebildet sein, so daß diese das Licht der Leuchtdiode 42 transmittiert.
Bezugszeichenliste
1 Sensor
3 Leiterplatte
5 elektronische Schaltung
6 elektronische Bauelemente von 5
7 Sensorelement
9 Gehäuse
11 Trennwand
13 Anschlussteil von 9
15 Sensorteil von 9
17 Gehäusekopf
19 Aufnahme für 7
20 Fenster
22, 40 Kunststoffverguss
25 elektrisches Anschlusselement
26 Kabel
27 Litzen von 26.
29 Kunststoff-Formteil
31, 32 Leiterplattenseiten von 3
33 Kante von 3
35 Kontaktierungsabschnitt von 3
37 Bestückungsabschnitt von 3
38 Leiterbahnen
40 Kunststoffverguss
42 Leuchtdiode
44 Lichtleiter
50 elektrischer Steckverbinder
51 Steckerkörper
52 elektrische Anschlusskontakte von 50
54 Aufnahme für 50 Anschlußseite von 9 Kopfseite von 9 Schlitz- in 11