CN104870947B - 电子装置和用于制造电子装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子装置(14),该电子装置包括:电子电路(26),该电子电路封装在具有第一热膨胀系数的电路壳体(38)中;和包围电路壳体(38)的成型体(40),该成型体具有与第一热膨胀系数不同的第二热膨胀系数。成型体(40)在电路壳体(38)上的、彼此以间距(48)间隔开的至少两个不同的固定点(46)处固定在电路壳体(38)上。
Description
技术领域
本发明涉及电子装置和用于制造该电子装置的方法。
背景技术
WO 2010/037810 A1公开了一种传感器形式的电子装置,用于基于所获取的物理参量输出电信号。该电子装置具有电子电路,该电子电路被封装在电路壳体中。
发明内容
本发明的目的是,改进已知的电子装置。
该目的通过一种电子装置得以实现,包括:
-电子电路,该电子电路封装在电路壳体中,和
-包围电路壳体的成型体,其中,
-所述电路壳体的材料具有第一热膨胀系数以及成型体的材料具有与第一热膨胀系数不同的第二热膨胀系数,其中,
-所述成型体在电路壳体上的、彼此以间距间隔开的至少两个不同的固定面或固定点处以一固定方法固定在电路壳体上以及该固定方法在所述固定面或固定点之外的其它位置不被使用。
根据本发明的一个方面,电子装置具有电子电路,该电子电路封装在具有第一热膨胀系数的电路壳体中并优选能通过电信号连接与外部的电路建立联系,电子装置还具有包围电路壳体的成型体,该成型体具有与第一热膨胀系数不同的第二热膨胀系数,其中所述成型体在电路壳体上的、彼此间隔开的至少两个不同的固定点处固定在电路壳体上。
在所提出的电子装置范围内,热膨胀系数指电路壳体或成型体各自的与热有关的膨胀和收缩。
所提出的电子装置基于以下构思:所使用的电子装置一方面必须受到对机械损害和电损害的防护,另一方面还必须被定制成适合于其最终应用。机械防护和电防护能够以电路壳体的形式连同电子电路本身一起在批量生产中产生,而成型体的形状则取决于最终应用并且必须为此单独产生。
在制造技术方面已被证实为有利的是,提供对机械损害和电损害的防护作用的电路壳体使用另一种与定型用的成型体不同的材料。这两种材料通常还具有不同的热膨胀系数,这些不同的热膨胀系数会导致电路壳体与成型体之间的不同的热运动。由于这个原因,成型体可能会随着时间而从电路壳体脱离,从而使得电路壳体在严重情况下可能会从成型体中脱落并因此从最终应用中脱落。
为避免这点,所述成型体可以被固定在电路壳体上。这例如可以通过选择与电路壳体形成固定连接的合适的粘结性材料来实现。但是在电路壳体和成型体之间在二维平面上被完全固定时会出现的问题是,由于成型体和电路壳体之间的不同的膨胀系数,成型体和电路壳体相互施加机械应力。这些机械应力然后还作用于电子电路上并相应对其构成负载。
在此,所提出的电子装置提出了一种建议,只将成型体通过彼此间隔开的固定点固定在电路壳体上。这些固定点还可以是固定面的部分,然而在此情况下这些固定面是彼此间隔开的。通常比电路壳体软的成型体可以然后向布一样围绕电路壳体放置并且在所述固定点处固定在电路壳体上。众所周知,逐点固定在膨胀体上的布会起皱纹,这例如像在穿上过于紧的夹克时可观察到的那样。机械应力的作用与方向有关,这在所提出的电子壳体范围内可以被利用,以便在机械方面保护电子电路。
在所提出的电子装置的一种改进方案中,这样选择两个固定点,使得在电子电路上由于第二热膨胀系数所导致的成型体的热应力反作用于由于第一热膨胀系数所导致的电路壳体的热应力。为作出选择,可以例如对所述电子装置进行模拟/仿真,其中所述至少两个固定点然后在模拟范围内这样移位,直至成型体的应力和电路壳体的应力的反作用在电子电路的位置上满足了某一特定的标准。为进行模拟,可以由所述电子装置以公知的方式制作一个合适的数学模型并寻找所期望的应力。
特别优选的是,这样选择之前所述的标准,使得在固定点被相应选择的情况下,成型体的应力和电路壳体的应力相互抵消,从而使由于成型体和电路壳体之间的不同的热膨胀而施加到电子电路上的机械负荷最小化。
在所提出的电子装置的另一种改进方案中,这样选择固定点中的至少一个固定点,使得电路壳体和成型体之间的间隙被密封以防止湿气侵入。该改进方案所基于的考虑是,成型体由于之前所述的热膨胀效果会从电路壳体脱离并因此会在成型体和电路壳体之间形成间隙。湿气和其他反应物会侵入到该间隙中,在经过较长的电子装置运行时间后会例如在信号连接区域中导致电子装置被腐蚀或移位,并因此相应中断信号连接或使其短路。为了避免这种短路或其他由湿气原因所造成的损害,要这样布置至少一个固定点,使得之前所述的间隙相对于外侧被密封。
在所提出的电子装置的另一种改进方案中,成型体能够被注塑或浇注到电路壳体周围,其中其在注塑和浇注之后的硬化过程中的收缩被选择得小于在从电子装置的工作温度冷却到成型体的凝固温度的过程中的收缩。以这种方式,确保了成型体即使在凝固时也贴靠于电路壳体上并因而以上述方式可靠地封闭间隙。
在所提出的电子装置的另一种改进方案中,电路壳体在固定点上的表面被活性化。对电路壳体表面的活性化应在下面被理解为局部破坏电路壳体的表面的分子结构,从而在电路壳体表面形成自由基。这些自由基能够形成与成型体的化学和/或物理连接,从而使成型体不能够再从电路壳体表面脱离。以这种方式,成型体被牢固地固定在了电路壳体上。
成型体在此可以具有极性材料,如聚酰胺。该极性的聚酰胺可以以本领域技术人员已知的方式与电路壳体的被活性化的表面物理连接并因此被牢固地固定在电路壳体上。还可以有其他的连接方案,其中在成型体的熔融状态下具有极性表面并由此形成与电路壳体的被活性化的表面的连接。所产生的该连接在熔融的成型体硬化之后仍然存在。
在所提到的装置的一种额外的改进方案中,使电路壳体的在与成型体相连接的连接区域中的表面的一部分粗糙化,从而增大有效的被活性化的表面并提高电路壳体与成型体之间的结合作用。
在所提出的电子装置的一种特别的改进方案中,利用激光使所述电路壳体的被粗糙化的表面部分粗糙化。利用激光不仅可以使电路壳体的表面被活性化,还可以从电路壳体的表面去除可能存在的分型剂/脱模剂,该分型剂/脱模剂会抑制电路壳体与成型体之间的结合性。
替代于此,也可以只使用激光来使表面粗糙化。然后可以例如利用等离子体来实施所述活性化。
在所提出的电子装置的一种特别优选的改进方案中,以可识别的特征的形式使电路壳体的要被粗糙化的表面部分粗糙化。以此方式,可将所述粗糙化还额外用于对电子装置的识别。所述特征可被随意选择。因此例如可将特征选择为可机器读取的密码或者是可由使用者辨认的数字码。
在一种备选的改进方案中,所提出的电子装置被布置为传感器,以便利用电路在所获取的物理参量基础上输出电信号。为获取物理参量,所述电子电路可以具有测量变送器。所述物理参量在此例如可以是上面固定了传感器的物体的空间位置、机械应力、磁场或任何其他的物理参量。在这种类型的传感器中,上面所述的由电路壳体和成型体在测量变送器上导致的机械应力造成使载有关于物理参量的相关信息的实际电信号失真的所谓的横向敏感度(Querempfindlichkeiten)。在这方面,所提出的电子装置具有特别有利的作用,因为通过使电子电路上的机械应力最小化,还使得测量变送器在产生与物理参量有关的电信号时的横向敏感度最小化。
根据本发明的另一个方面,用于制造电子装置的方法包括以下步骤:
-将电子电路封装在电路壳体中,
-在至少两个彼此间隔开的固定点处使电路壳体被活性化,和
-利用成型体以如下方式封装所述被活性化的电路壳体,使得电路壳体的所述被封装的区域至少包括所述固定点。
所提出的方法可扩展有与上述装置的特征在意义上相应的特征。
附图说明
本发明的上述特点、特征和优点以及实现这些所用的方法和方式都利用下面对参照附图详细说明的实施例的说明变得清楚明白易懂,附图中:
图1示出具有行驶动态控制系统的车辆的示意图,
图2示出图1的惯性传感器的示意图,和
图3示出图1的惯性传感器的另一示意图。
具体实施方式
相同的技术元件在图中被标注相同的附图标记并且仅解释一次。
参照图1,图1示出了具有已知的行驶动态控制系统的车辆2的示意图。关于该行驶动态控制系统的细节可以例如从DE 10 2011 080 789A1中获得。
车辆2具有底盘4和四个车轮6。每个车轮6都能够通过位置不动地固定到底盘4上的制动器8相对于底盘4减速,以便使车辆2在未进一步示出的道路上的运动减速。
在此会以本领域技术人员已知的方式发生的情况是,车辆2上的车轮6失去路面附着力,车辆2甚至由于不足转向或过度转向而离开例如由未进一步示出的方向盘所预定的轨迹。这一点通过已知的控制回路、例如ABS(防抱死系统)和ESP(电子稳定程序)加以避免。
在本实施例中,车辆2为此在车轮6上具有转速传感器10,所述转速传感器获取车轮6的转速12。此外,车辆2还具有惯性传感器14,该惯性传感器获取车辆2的行驶动态数据16,从所述行驶动态数据16中能够以本领域技术人员已知的方式输出例如俯仰率、侧倾率、横摆率、横向加速度、纵向加速度和/或垂直加速度。
基于所获取的转速12和行驶动态数据16,控制器18可以以本领域技术人员已知的方式确定出车辆2是否在行车道上打滑或者甚至偏离了上述预定的轨迹,并相应利用本身已知的控制器输出信号20对此作出反应。所述控制器输出信号20可以然后由调整装置22用于借助于调整信号24来对调整元件、例如制动器8进行控制,这些调整元件以本身已知的方式对打滑和偏离预定轨迹作出反应。
控制器18可以例如集成到车辆2的本身已知的发动机控制装置中。控制器18和调整装置22也可以设计为一个共同的控制装置,并且可以选择被集成到之前所述的发动机控制装置中。
图1中示出了在控制器18外部作为外部设备的惯性传感器14。在这种情况下被称作是设计为卫星(Satellit)的惯性传感器14。但该惯性传感器14也可以构造为SMD构件,由此使得它例如能够一起被集成到控制器18的壳体中。
参照图2,图2以示意图形式示出了惯性传感器14。
惯性传感器14具有电子电路,该电子电路具有至少一个微机电系统26——所谓的MEMS 26——作为测量变送器,该测量变送器以已知的方式将与行驶动态数据16有关的、未进一步示出的信号通过放大器电路28输出给两个专用集成电路30——所谓的ASIC 30(英文:application-specific integrated circuit)——形式的信号分析处理电路30。ASIC30可以然后基于所接收到的、与行驶动态数据16有关的信号生成行驶动态数据16。
MEMS 26、放大器电路28和ASIC 30都被承载在印制电路板32上,并且与成型在印制电路板32上的不同的电导线34和键合线35电接触。替代于此,印制电路板32也可以被设计为引线框。为输出所产生的行驶动态数据16,可以设有接口36。
MEMS 26和ASIC 30还可以成型在电路壳体38中,该电路壳体例如可以由热固性塑料制成。因此该电路壳体38单独就可以起到惯性传感器14的壳体的作用并且保护其中所容纳的电路部件。
但惯性传感器14并不局限于在开头所述的行驶动态控制系统中使用,因此被制造用于多种不同的最终应用。为了将惯性传感器14集成到行驶动态控制系统中,该惯性传感器14被成型体40——也称作外模40——注塑包封。在此,可以在成型体40中留有一个外模开口41,以便例如露出未进一步示出的序列号标示。
该成型体40可以例如是热塑性塑料,并具有与电路壳体30的热膨胀系数不同的热膨胀系数。
由于这些不同的热膨胀系数,电路壳体38和成型体40在温度影响下不同程度地膨胀,并且可以如图2所示在膨胀到一定程度后相互脱离,从而在电路壳体38和成型体40之间形成间隙42,湿气44会由此浸入并且损坏带有印制导线34的印制电路板32。
为了避免形成间隙,在本实施例中,如图3所示,使电路壳体38在特定的表面区46中在表面上活性化。在该活性化范围内,在表面区46中的电路壳体38的表面的分子结构被部分地破坏,从而在电路壳体38的该表面上产生自由基。这些自由基能够与成型体40形成化学和/或物理连接,使得成型体不能够再从在表面区46的区域中的电路壳体38的所述表面脱离。以这种方式,成型体40被牢固固定在电路壳体38上。
在本实施例中,这些表面区46相互间此外以彼此相距预定间距48的方式设计,由于清晰性原因在图3中仅用间距箭头示出了一个间距。在该间距48以内,电路壳体38的表面不被活性化,从而成型体40仍可相对于电路壳体38运动。所述成型体40可以因此可以在电路壳体38——其在电路壳体38的被活性化的表面区46处被固定——的热运动的情况下像布一样地变形/扭曲,并且由于电路壳体38的热运动而施加到成型体40上的机械应力反作用于特定的机械应力。如果表面区46的间距48选择得合适的话,那么可以使得电路壳体38和成型体40的机械应力在MEMS 26位置上相抵消,并且因此减小MEMS 26的通常在该机械应力影响下会出现的横向敏感度。
为了合适地确定被活性化的表面区46的位置以使得机械应力在MEMS 26位置处相抵消,例如可以提前对惯性传感器14进行机械模拟。替代于此,当然还可以在样品上对被活性化的表面区46的位置进行测试。
为了避免上面所述的湿气44的侵入,作为其他边缘条件,所述被活性化的表面区46中的至少一个可以绕外模开口41的边缘分布。
所述活性化在此可以利用激光实施,其中可以在此将几个被活性化的表面区46设计成携带信息。因此这些表面区46例如可以被设计为字符串,这些字符串然后使得能够读取关于惯性传感器的数据,例如生产日期和/或产地。
Claims (12)
1.一种电子装置(14),包括:
-电子电路(26),该电子电路封装在电路壳体(38)中,和
-包围电路壳体(38)的成型体(40),其中,
-所述电路壳体(38)的材料具有第一热膨胀系数以及成型体(40)的材料具有与第一热膨胀系数不同的第二热膨胀系数,其特征在于,
-所述成型体(40)在电路壳体(38)上的、彼此以间距(48)间隔开的至少两个不同的固定面或固定点(46)处以一固定方法固定在电路壳体(38)上以及该固定方法在所述固定面或固定点(46)之外的其它位置不被使用。
2.根据权利要求1所述的电子装置(14),其中,这样选择两个固定面或固定点(46),使得在电子电路(26)上由于第二热膨胀系数所导致的成型体的热应力反作用于由于第一热膨胀系数所导致的电路壳体的热应力。
3.根据权利要求2所述的电子装置(14),其中,这样选择所述固定面或固定点(46),使得成型体的应力和电路壳体的应力相互抵消。
4.根据上述权利要求之一所述的电子装置(14),其中,这样选择固定面或固定点(46)中的至少一个固定面或固定点,使得电路壳体(38)和成型体(40)之间的间隙(42)被密封以防止湿气(44)侵入。
5.根据权利要求1或2所述的电子装置(14),其中,电路壳体(38)的在与成型体(40)相固定的固定面或固定点(46)处的表面被粗糙化。
6.根据权利要求5所述的电子装置(14),其中,利用激光以可识别的特征的形式使所述电路壳体(38)的表面的要被粗糙化的部分粗糙化。
7.根据权利要求1或2所述的电子装置(14),其中,所述电路壳体(38)在固定面或固定点(46)处的表面被活性化。
8.根据权利要求1或2所述的电子装置(14),其中,所述电路壳体(38)在固定面或固定点(46)处的表面利用激光被粗糙化。
9.根据权利要求1或2所述的电子装置(14),其中,所述电子装置被设置为传感器(14),以便利用电路基于所获取的物理参量输出电信号(16)。
10.根据权利要求8所述的电子装置(14),其中,所述电路壳体(38)在固定面或固定点(46)处的表面以带有延时的方式被活性化。
11.一种用于制造电子电路(14)的方法,包括:
-将电子电路(26)封装在具有第一热膨胀系数的电路壳体(38)中,
-利用具有与第一热膨胀系数不同的第二热膨胀系数的成型体(40)以如下方式封装被活性化的电路壳体(38),使得电路壳体(38)的被封装的区域至少包括固定点(46),其特征在于,将所述成型体(40)在电路壳体(38)上的、彼此以间距(48)间隔开的至少两个不同的固定面或固定点(46)处以一固定方法固定在电路壳体(38)上,其中,该固定方法在所述固定面或固定点(46)之外的其它位置不被使用。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,在至少两个彼此间隔开的固定面或固定点(46)处使电路壳体(38)活性化。
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