Gehäuse mit einem elektronischen Bauteil

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines elektronische Bauteils in einem Gehäuse, das Gehäuse und ein Verfahren zum Fixieren des Elektronischen Bauteils im Gehäuse gemäß den unabhängigen Ansprüchen.

Elektronische Bauteile, insbesondere Sensoren, werden im Bereich der Messtechnik, der allgemeinen Kontrolltechnik und auch insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt. Die Elektronisches Bauteilen arbeiten in der Umgebung von aggressiven Medien , wie Getriebeölen, sind hohen Temperaturschwankungen und hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Sie erfassen unter anderem Größen wie Drücke, Drehzahlen und Abstände. Dazu ist es in der Regel erforderlich, dass die Lage des elektronischen Bauteil zum zu sensierenden Teil exakt eingestellt ist und über die gesamte Lebensdauer auch eingehalten bleibt. Darüber hinaus darf eine bestimmte Kraft zum Fixieren des elektronischen Bauteils in seiner Aufnahme nicht überschritten werden , da dieses oft druckempfindlich ist und bei zu hohen einwirkenden Kräften beschädigt werden kann. Deshalb müssen die Abmessungen der elektronischen Bauteile enge Toleranzen einhalten, da beispielsweise bei einem übermaß das elektronische Bauteil in die Auf- nähme hineingepresst werden müsste und dabei Schaden nehmen könnte.

Bisher wurden elektronische Bauteile üblicherweise in einen als Aufnahme dienenden Vorumspritzling montiert, der Vorumspritzling in eine Spritzform eingelegt und anschließend wurde das Bauteilgehäuse in einem weiteren Arbeitsgang fertig gespritzt. Dies schließt viele Fertigungsschritte ein und ist zudem relativ materialintensiv.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein elektronisches Bauteil in einem Gehäuse der eingangs genannten Art derart anzuordnen, dass das elektronische Bauteil über die gesamte Lebensdauer bestimmungemäß funktioniert, wobei das elektronische Bauteil mit gewissen Abmessungstoleranzen behaftet sein darf.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass der Deckel des Gehäuses derart beschaffen ist, dass die Auswirkung einer Höhentole- ranz des elektronisches Bauteils auf die ^' Kraft, die der Deckel im montierten Zustand auf den nausübt, dahingehend kompensiert ist, dass die anliegende Kraft in einem vorgegebenen Kraftbereich liegt, insbesondere eine bestimmte Maximalkraft nicht übersteigt. Dadurch werden unter Beibehaltung der Funktionalität des elektronischen Bauteils über die gesamte Lebensdauer die Herstellungskosten für das elektronische Bauteil gesenkt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gehäuse zu schaffen, das geeignet ist, ein elektronisches Bauteil mit gewissen Abmessungstoleranzen mit einfachen Mitteln über seine gesamte Lebensdauer sicher zu positionieren und zu fixieren.

Dies Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Gehäuse gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2. Vorteilhafterweise liegt die Kraft, die der Deckel auf das elektronische Bauteil ausübt, zwischen einer minimalen Kraft, die mindestens nötig ist, um das elektronische Bauteil im Gehäuse zu fixieren, und einer maximalen Kraft , die zur Sicherstellung der Funktionalität des elektronischen Bauteils nicht überschritten werden darf.

Gemäß Anspruch 3 ist die Kompensation der Höhentoleranz mittels eines vorgegebenen Elastizitätsmoduls des Deckels oder mittels eines vorgegebenen Di- ckenprofils des Deckels gegeben ist. Es wäre auch eine Kombination aus beiden Merkmalen denkbar. Der Deckel, in der Regel auch das Gehäuse, ist vorzugsweise aus Polyamid oder einem anderen Polymer. Das Elastizitätsmodul des Deckels liegt insbesondere im Bereich zwischen 3 GPa und lOGpa. Die Dicke des Deckels schwankt vorteilhafterweise zwischen 0,15 mm und 3,0 mm. Es wäre auch denkbar, dass die Deckeldicke ein sich von der Mitte nach außen verjüngendes Profil besitzt, oder umgekehrt.

Gemäß den Ansprüchen 4 bis 6 kann der Deckel insbesondere planparallel, plankonvex oder auch konkav-konvex ausgestaltet sein. Ein Vorteil einer in Richtung elektronisches Bauteil gewölbten Form des Deckels ist, dass dadurch eine zusätz- liehe Vorspannung erzielt wird.

Gemäß Anspruch 7 weist der Deckel eine Vertiefung auf, die als Solldehnstelle dient.

Die Verbindung zwischen dem Deckel und dem Unterteil des Gehäuses kann gemäß Anspruch 8 zum Beispiel durch Verschrauben, Verschweißen, Kleben oder Verstemmen hergestellt sein.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das geeig- net ist, ein elektronisches Bauteil mit gewissen Abmessungstoleranzen in einem Gehäuse auch langfristig sicher zu positionieren und zu fixieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9.

Beim Verfahren zum Fixieren des elektronischen Bauteils im Gehäuse wird zunächst das elektronische Bauteil in das Unterteil des Gehäuses eingelegt. Anschließend wird der Deckel auf das Unterteil aufgelegt, wobei vorteilhafterwese eine vorgegebene Kraft kontrolliert auf den Deckel ausgeübt wird. Die Auswir- kung einer Höhentoleranz des elektronischen Bauteils auf die Kraft wird durch die Beschaffenheit des Deckels derart kompensiert, dass die anliegende Kraft in einem Kraftbereich liegt und eine vor allem eine vorgegebene Maximalkraft nicht überschreitet. Der Kraftbereich liegt insbesondere zwischen einer mimmalen Kraft, die mindestens nötig ist, um denn im Gehäuse zu fixieren, und einer ma- ximalen Kraft , die zur Sicherstellung der Funktionalität des elektronischen Bauteils nicht überschritten werden darf. Die Verbindung zwischen dem Deckel und

dem Unterteil des Gehäuses kann zum Beispiel durch Verschrauben, Verschweißen, Kleben oder Verstemmen hergestellt werden.

Bevorzugt kann der Deckel vor dem Aufsetzen auf das Unterteil erwärmt werden. Die Erwärmung kann partiell oder über die ganze Fläche des Deckels erfolgen. Der Temperaturverlauf über die Dicke des Deckels muss dabei nicht homogen sein. Bei der Erwärmung des Deckels sollte die Grenztemperatur zur plastischen Verformung nicht überschritten werden. Durch die Erwärmung wird das Material des Deckels weich und drückt ein elektronisches Bauteil, dessen Höhe an der oberen Toleranz liegt, mit einer verminderten Kraft in das Gehäuseunterteil und verhindert somit, dass das elektronische Bauteil beschädigt wird .

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeich- nungen. Es zeigen:

Fig.l ein elektronisches Bauteil in einem Gehäuse mit dem Deckel vor der Montage,

Fig.2 Gehäuse wie in Fig.1 , mit montiertem Deckel, und Fig. 3 Gehäuse wie in Fig. 2, mit umlaufender Vertiefung im Deckel, Fig.4 Gehäuse wie in Fig. 3, von oben

Fig. 1 zeigt einen Sensor 1 als Beispiel für ein elektronisches Bauteil im Unterteil 4 eines Gehäuses 2, wobei der Deckel 3 des Gehäuses 2 noch nicht montiert ist. Der Sensor 1 ragt über den Rand 7 des Unterteils 4 hinaus. Das Höhenmaß des Sensors 1 liegt demnach an der oberen Toleranzgröße. Am Rand 7 des Unterteils 4 sind mindestens zwei insbesondere zylinderförmige Zapfen 5 angeordnet. Der Deckel 3 hat ein konkav-konvexes Profil, wobei der konvexe Teil des Deckels 3 in Richtung des Sensor 1 zeigt. Der äußere Bereich des Deckels 3 sind

wenigstens zwei Durchgangsöffhungen 6, die dazu vorgesehen sind, die Zapfen 7 aufzunehmen.

Fig. 2 zeigt den Sensor 1 im Gehäuse 2 mit montiertem Deckel 3. Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen dem Deckel 3 und dem Unterteil 4 des Gehäuses 2 dichtend gegen die äußere Umgebung. Die Zapfen 5 sind in den entsprechenden Durchgangsöffhungen 6 des Deckels 3 angeordnet und verstemmt. Der Deckel 3 hat sich durch die Montage verformt. Das ehemals konkav-konvexe Profil ist jetzt planparallel. Der Deckel wirkt wie eine Feder. Dadurch fällt die Differenz der Kraft F auf den Sensor 1 in Abhängigkeit von der Höhentoleranz des Sensors 1 bei der Montage des Deckels 3 gering aus. Wird der Deckel 3 kraftüberwacht montiert, wird eine höhere Vorspannung auf den Sensor 1 erreicht. Dadurch wird einem Nachlassen der Kraft F durch alterungsbedingtes Relaxieren des Deckelmaterials entgegengewirkt.

Das Profil des Deckels könnte auch plan-konvex, planparallel oder meniskusför- mig sein. Die federnde Wirkung des Deckels wird dann durch die Geometrie des Deckels 3 erreicht. Alternativ dazu kann die federnde Wirkung auch durch die Wahl des Elastizitätsmoduls des Deckelmaterials erreicht werden. Denkbar wäre auch eine Kombination aus geeigneter Deckelgeometrie und geeignetem Deckelmaterial.

Fig. 3 zeigt das Gehäuse 2 wie in Fig. 2 mit einer umlaufenden Vertiefung 8 in der sensorseitigen Fläche des Deckel 3. Insbesondere verläuft die Vertiefung 8 im wesentlichen zwischen dem Sensor 1 und den Zapfen 5. Die Form und die Position der Vertiefung 8 kann aber auch variieren. So kann der Deckel 3 auch eine oder mehrere geradlinig, vorzugsweise parallel verlaufende Vertiefungen 8 aufweisen. Denkbar wäre auch eine U-förmig verlaufende Vertiefung 8. Die Vertiefung 8 kann auch auf der dem Sensor 1 abgewandten Fläche des Deckels 3 ange- ordnet sein.

Fig. 4 zeigt das Gehäuse 2 wie in Fig. 3, von oben.

Eine weitere, nicht gezeigte Möglichkeit, die Kraft F auf einen vorgegebenen Kraftbereich B zu beschränken, ist , den Deckel 3 vor der Montage zumindest partiell zu erwärmen. Der Deckel 3 kann dabei auch ein Standarddeckel ohne große Anforderungen an das Material oder die Geometrie sein. Vorteilhafterweise verteilt sich durch den weichen Deckel 3 die Kraft F gleichmäßig über den Sensor 1. Es wird insbesondere eine formschlüssige Fixierung des Sensors 1 durch den Deckel 3 möglich. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass der Deckel 3 auf Anschlag montiert werden kann, das heißt, dass der Deckel 3 im montierten Zustand auf dem Rand 7 des Unterteils 4 aufliegt. Eine kostspielige überwachung der Kraft kann bei der Montage des erwärmten Deckels 3 entfallen.

Die vorliegende Erfindung wurde anhand der vorstehenden Beschreibung so dargestellt, um das Prinzip der Erfindung und dessen praktische Anwendung bestmöglich zu erklären. Jedoch lässt sich die Erfindung bei geeigneter Abwandlung selbstverständlich in zahlreichen anderen Ausfuhrungsformen realisieren.

Bezugszeichenliste:

1 Sensor

2 Gehäuse 3 Deckel des Gehäuses

4 Unterteil des Gehäuses

5 Zapfen

6 Durchgangsöffhung im Deckel

7 Rand des Unterteils 8 Vertiefung im Deckel

F Kraft des Deckels auf den Sensor

B Kraftbereich für die Kraft F