带有至少一个线圈的感应式的传感器装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种带有至少一个线圈的感应式的传感器装置。用于机动车的感应式的传感器装置（1），所述传感器装置具有线圈（10），其中，所述线圈（10）布置在载体元件（12）上并且所述线圈（10）与电子单元（14）电连接，其中，感应出的电压能通过所述线圈（10）记录。根据本发明设计为，所述载体元件（12）具有第一侧（16）并且所述线圈（10）在所述载体元件（12）的第一侧（16）上通过至少一个平面线圈（11）构成。
【专利说明】带有至少一个线圈的感应式的传感器装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的带有至少一个线圈的感应式传感器装置。
【背景技术】
[0002]已知的是，利用绕制线圈来检测在传感器装置中感应的电压。在此，利用电磁感应的物理效应，其中，由于磁通密度的改变而在线圈中形成电场。由此，可以形成无接触的传感器，由此可以构建维护减少的传感器。绕制线圈在此布置在载体材料上。然而，已表明为不利的是，传感器装置的整个结构形状主要受绕制线圈共同影响。
【发明内容】
[0003]本发明的任务是提供一种传感器装置，其中，传感器装置基本上仅受载体元件的结构形状影响。尤其是，本发明的任务是提供一种传感器装置，其简单且成本低廉地构造。
[0004]为了解决该任务，提出了一种具有权利要求1的特征、尤其是具有特征部分的特征的传感器装置。在从属权利要求中介绍了优选的改进方案。在此，在权利要求中和在说明书中所提及的特征分别单独地或组合地反映本发明的实质。
[0005]本发明公开了一种用于机动车的具有线圈的感应式传感器装置，其中，该线圈布置在载体元件上。线圈与电子单元电连接。通过该线圈可记录感应的电压。根据本发明设计为，载体元件具有第一侧，其中，该线圈在载体元件的第一侧上通过至少一个平面线圈构成。利用平面线圈能够实现载体元件的结构形状基本上保持不变。对传感器装置的结构空间的考虑因此可以与平面线圈的几何形状和/或实际尺寸无关地只与载体元件的结构形状有关。相应地，在开发使用根据本发明的传感器装置的感应测量系统期间，测量系统的结构空间可与平面线圈的几何形状无关地实现。平面线圈可以由细导线制造，所述导线平面地也就是说在载体元件的平面中布置。所述导线例如可以通过粘合方法布置在载体元件上。在此可考虑的是，多于一个的平面线圈布置在载体元件上。由此，电子单元可以精确地检测平面线圈中由变化的磁场造成的感应的电压，该磁场作用在平面线圈上。这样，例如可以使用三个平面线圈，其同样布置在载体元件的第一侧上。在载体元件的第一侧上布置越多的平面线圈，则通过电子单元能够越精确地对感应的电压进行检测。这样，感应式传感器装置可以作为接收线圈使用在感应式测量系统中。感应式测量系统例如可以具有作为接收线圈的感应式传感器装置、发送器线圈和转子。发送器线圈和接收线圈即根据本发明的感应式传感器装置在此可以在载体元件上与电子单元一起布置。于是交变电流可流经发送器线圈，交变电流在发送器线圈中产生电磁场，其中，转子被变化的电磁场穿过。转子在此具有至少一个转子线圈，其中在转子线圈中通过变化的电磁场同样产生交变电流，该交变电流又产生引起对接收线圈的反作用的电磁场。由此，在接收线圈中可以感应出电压，该电压与转子的位置有关并且可以由电子单元分析。相应地，转子可以转动地并且无接触地以一定间距布置在接收器线圈旁。在此，0.05mm到7mm的间距是有利的，以便通过接收线圈感应出的电压能够以测量技术可靠地由电子单元来分析。有利地，与使用一个平面线圈相比，通过布置至少两个平面线圈可以检测更为精确的转子旋转运动。然而，更高的绕制密度还有利于更精确地检测感应电压。这样，对转子运动的检测可以用于角度测量。由此，甚至转子最小的转动运动能够通过感应式传感器装置来检测。同样，可设想的是，通过根据本发明的感应式传感器装置也可以检测平移运动。这样，一测量线圈可以平移地弓丨导经过感应式传感器装置，使得在此也适用与在带有转子和接收器线圈的测量系统中的同样的原则。在测量线圈经过接收线圈时，在测量线圈中会感应出交变电流，该交变电流又产生电磁场，该电磁场又会引起对感性传感器装置即接收线圈的反作用。通过感应式传感装置中的感应的电压于是可以由电子单元分析测量线圈的平移运动。也可设想的是，平面线圈三相地构成，其中，每个线圈可以错开120°地布置在该平面中。由此，可以形成线圈几何形状，其可以整面地充分利用载体元件的第一侧，由此可以精确地测量由交变磁场在线圈中感应出的电压。
[0006]特别有利的是，平面线圈构成为导体电路，尤其构成为蜿蜒曲折形C maanderformige )的、螺旋形的或涡形的导体电路。平面线圈构成为导体电路提供的优点是，载体元件的结构高度不明显地受平面线圈影响。导体电路可以在其高度上明显小于载体元件的高度地设计。这样，环氧电路板可以用作载体元件。环氧电路板可以在第一侧上涂覆以铜膜。铜膜在此可以通过粘合方法布置在环氧电路板上。导体电路可以通过腐蚀方法或铣削方法在环氧电路板上制造。腐蚀方法的优点在于快速和成本低廉地制造导体电路作为平面线圈。铣削方法的优点在于在环氧电路板上无化学剂地构成导体电路。也可设想的是，载体元件由塑料制造。塑料是良好的绝缘体，由此，载体元件的第一侧可以与载体元件的另外的侧非常良好地绝缘。此外，可以使用柔韧的塑料，由此，可以将感应式传感器装置插入有公差的壳体中。这样，传感器装置可以用作用于例如内燃机的节气门的角度测量装置。平面线圈构成为蜿蜒曲折形的导体电路提供给的优点是，蜿蜒曲折形平面线圈的连接元件可以并排地设置。由此可以确保到电子单元的直接连接。平面线圈构成为涡形导体电路在此可以提高检测感应的电压的灵敏度。
[0007]此外会有利的是，载体元件具有第一开口，其中，电子单元布置在第一开口的区域中。这样，电子单元可以有利地布置在第一开口中。载体元件具有确定的高度，其中，第一开口的高度通过载体元件的高度来预先确定。电子单元在其结构形状方面可以确定为使得其能够精确匹配地进入第一开口中。电子单元可以是微芯片，其中，芯片的高度恰好是载体元件的高度。由此创建了第一侧的连续平面。于是可设想的是，有利地在第一侧上布置有在第一开口的区域中导电的膜，尤其是铜膜。通过布置铜膜，将第一开口向一侧进行限制。载体元件具有第二侧，其中，第一开口可经由第二侧达到。电子单元相应地可以在铜膜的背侧上安置在第一开口中。在此，电子单元可以通过粘合方法粘合到铜膜上。在电子单元就其尺寸来说小于第一开口的情况下，可以通过浇注方法填充由此形成的空间。在此，可以利用浇注材料，该浇注材料可以将电子单元与第一开口的边缘电绝缘。此外，浇注材料可以将电子单元固定在第一开口的区域中。此外可考虑的是，代替铜膜使用金膜，其中，金膜有利地是耐腐蚀的。同样，可以使用由铝构成的膜，因为其在小质量的同时具有良好导电率并且具有比铜更好的耐腐蚀性。
[0008]同样，根据本发明可考虑的是，载体元件具有至少一个第二开口，其中，在第二开口的区域中布置线圈的第一端部。载体元件的第一侧可以通过第二开口与载体元件的第二侧利用导电元件电连接。导电元件可以构成为导线。在平面线圈例如构成为涡形导体电路的情况下，其中涡形导体电路同样具有第二端部，在涡形导体电路的第一端部上和在涡形导体电路的第二端部上分别布置一个第二开口。通过开口中的每个于是可以建立与载体元件的第二侧的电接触。同样，在载体元件的第二侧上可以布置电子单元。通过布置第二开口和在载体元件的第二侧上布置电子单元，可以有效地阻止导体电路在第一侧上的交叉。相应地，在载体元件的第一侧上的线圈可以经由载体元件的第二侧来电接触。在此可以使用导线作为导电元件，其中，导线可以直接从第一侧经由第二开口引导至电子单元在第二侧上的连接元件。特别有利的是，载体元件的第一侧和/或载体元件的第二侧以保护层涂覆。由于导体电路可由覆铜的电路板通过腐蚀方法或铣削方法制造，导体电路可以以保护层涂覆用以免受外部环境影响。保护层同时用于使导体电路相对外部结构空间绝缘。这样，在将感应式传感器装置使用在感应式测量系统中时可以确保，在短时接触、例如转子与载体元件短时接触时不会形成短路。这例如在测量系统剧烈震动时会是这种情况。
[0009]按照根据本发明的装置的一种有利的改进方案，设计为，载体元件的第一开口和/或第二开口被冲压。第一开口和/或第二开口的冲压过程确保了并行制造第一开口和/或第二开口。这样可以使用冲头，其可以将载体元件穿孔。冲头在此可以同时使用，使得在一个工序中可以制造载体元件的一个工序中的第一开口和第二开口。有利地，不会出现铜屑的磨耗，以及这在用于形成第一开口和/或第二开口的钻孔过程中情况如此。冲压出的块精确地对应于载体元件中所需的开口，其中，可以保证所冲压出的块不会进一步在其他制造过程中起干扰作用。此外，在制造载体元件的第一开口和/或第二开口时可以使用吸走装置，使得在冲压过程之后可以直接将冲压出的载体元件块吸走。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]本发明的其他措施和优点从权利要求、以下的描述和附图中得到。在此，在权利要求中和在说明书中所提及的特征分别单独地或任意组合地反映本发明的实质。在附图中:
[0011]图1示出了感应式传感器装置以及载体元件的第一侧的示意图，
[0012]图2示出了根据本发明的感应式传感器装置的载体元件的第二侧的示意图，
[0013]图3示出了带有在第一开口中的电子单元的载体元件的第二侧的示意图，以及
[0014]图4示出了载体元件的具有三相线圈的第二侧的示意图。
【具体实施方式】
[0015]在图1中示意性地示出了感应式传感器装置I的载体元件12的第一侧16的视图。第一侧16在此具有平面线圈11。平面线圈11在此与电子单元14电连接。可考虑的是，代替蜿蜒曲折形(皿蕴antierfiimiigen )的线圈也可以使用涡形的线圈。此外可考虑的是，可以使用多个平面线圈。于是可考虑混合形状，其中可以使用蜿蜒曲折形的、涡形的、圆形的或之字形的平面线圈。所有平面线圈可以与电子单元14电连接。
[0016]在图2中示意性地示出了感应式传感器装置I的载体元件12的第二侧24。载体元件12具有第一侧16，其中在第一侧16上布置两个平面线圈11、11’。导体电路11、11’蜿蜒曲折形地构成。载体元件12具有两个第二开口 22、22’。在第二开口 22的区域中布置有平面线圈11的第一端部。在平面线圈11的第二端部处同样布置第二开口 22’。通过两个第二开口 22、22’，相应地分别经由一个导电元件28、28’可电接触平面线圈11的第一端部和第二端部。在此相应使用导线28、28’，其穿过两个第二开口 22、22’将电子单元14与第一端部和第二端部电连接。电子单元14在此在高度上精确匹配地插在第一开口 20中。第一开口 20通过浇注材料21被封闭直至电子单元14的区域。由此，将电子单元14固定在第一开口 20中。此外，电子单元14可以通过浇注材料21与载体元件12电绝缘。电子单元14具有连接元件，其中，各连接元件分别经由导线28、28’穿过第二开口 22和22’与蜿蜒曲折形的平面线圈11连接。第二平面线圈11’在此在电学上与平面线圈11并联地布置。
[0017]在图3中示意性地示出了载体元件12的第二侧24。第二侧24具有涡形的平面线圈11’’。载体元件12同样具有第一侧16，其中，第一侧16在此具有传导性的膜26。导电的膜26在此可以是铜层或金层。在第一侧16的整个区域上构成有导电的膜。导电的膜26在此可以通过粘合方法与载体元件12连接。在第一开口 20的区域中布置电子单元14，其中，电子单元14在导电的膜26的下侧上布置在第一开口 20的区域中。电子单元14在此可以通过粘合方法布置在导电的膜26的下侧上。电子单元14松动放置在此也是可能的。为了固定电子单元14，在此可以使用浇注方法，其中，浇注材料可以将电子单元14固定在第一开口 20的区域中。第一侧16具有两个蜿蜒曲折形的平面线圈11、11’。这两个蜿蜒曲折形的平面线圈11、11’具有第一端部和第二端部，其中，从载体元件12的第二侧24可通过前一个第二开口 22到达第一端部并且可通过其次的第二开口 22’到达第二端部。电子单元14具有第一连接元件15，其中，第一连接元件15经由导线28与平面线圈11的第一端部导电连接。第二连接元件15’在此经由线28’与平面线圈11的第二端部导电地布置。相应地，从载体元件12的第二侧24穿过两个第二开口 22和22’与载体元件12的第一侧16的接触是可能的。在载体元件12的第二侧24上布置涡形平面线圈11’。在此，涡形平面线圈11’’的第一端部与平面线圈11的第一端部通过导电元件连接。这同样适用于涡形平面线圈11’的第二端部，其中，涡形平面线圈11’的第二端部与平面线圈11的第二端部经由导电元件电连接。金属销在此情况下可以用作连接部。焊接点在此也可考虑，其中，第一侧16可以与载体元件12的第二侧24电连接。
[0018]在图4中示意性地示出了感应式传感器装置1，其中，在载体元件12的第二侧上布置三相平面线圈11、11’、11’’。三相平面线圈11、11’、11’’由三个涡形元件构成，其中，每个涡形元件以120°的角度与接下来的涡形元件错开地布置。三个涡形平面线圈11、11’、11’’’的构造可以构成为导体电路，其中，导体电路可以通过腐蚀方法来制造。为此，可以使用覆铜的印刷电路板。也可以考虑除铜之外的其他导电材料，例如金。此外，载体元件12总共具有三个第二开口 22、22’、22’’，其中，涡形的平面线圈的第一端部分别布置到第二开口处。三相构造的涡形平面线圈11、11’、11’’在其三个线圈的等效电路上相同，所述线圈彼此并联地布置。在此，涡形线圈11的第一端部经由第二开口 22利用导线28与电子单元14连接。涡形的平面线圈11’的第一端部在此经由第二开口 22’导电地通过导线28’与电子单元14连接。第三涡形的平面线圈11’’经由第二开口 22’利用导线28’’与电子单元14连接。在此，可以使用其他平面线圈，其尤其也可以布置在载体元件12的第一侧16上。代替导线28、28’、28’ ’，同样可以将导体电路元件从电子单元14引导至第二开口 22、22’、22，’。
[0019]附图标记表
[0020]I传感器装置
[0021]10线圈
[0022]11平面线圈
[0023]11’平面线圈
[0024]11’’平面线圈
[0025]12载体元件
[0026]14电子单元
[0027]15连接元件
[0028]15’连接元件
[0029]16第一侧
[0030]20第一开口
[0031]22第二开口
[0032]22，第二开口
[0033]22，’第二开口
[0034]24第二侧
[0035]26膜
[0036]28导线
[0037]28'导线
[0038]28’ ’导线
【权利要求】
1.用于机动车的感应式的传感器装置(1)，所述传感器装置具有线圈(10)，其中，所述线圈(10)布置在载体元件(12)上并且所述线圈(10)与电子单元(14)电连接，其中，感应出的电压能通过所述线圈(10)记录， 其特征在于， 所述载体元件(12)具有第一侧(16)并且所述线圈(10)在所述载体元件(12)的第一侧(16)上通过至少一个平面线圈(11)构成。
2.根据权利要求1所述的感应式的传感器装置(I)， 其特征在于， 通过所述平面线圈(11)能够检测旋转运动或平移运动。
3.根据权利要求1或2所述的感应式的传感器装置(I)， 其特征在于， 所述平面线圈(11)构成为导体电路，尤其构成为蜿蜒曲折形的、螺旋形的或涡形的导体电路。
4.根据权利要求1至3之一所述的感应式的传感器装置(I)， 其特征在于， 所述载体元件(12)具有第一开口(20)，其中，所述电子单元(14)布置在所述第一开口(20)的区域中。
5.根据上述权利要求之一所述的感应式的传感器装置(I)， 其特征在于， 所述电子单元(14)通过粘合方法布置在导电膜(26)上、尤其是布置在所述第一开口(20)的区域中。
6.根据权利要求3所述的感应式的传感器装置(3)， 其特征在于， 所述第一开口(20)通过浇注材料封闭。
7.根据上述权利要求之一所述的感应式的传感器装置(I)， 其特征在于， 所述载体元件(12)具有至少一个第二开口(22)，其中，在所述第二开口(22)的区域中布置线圈(10)的第一端部。
8.根据上述权利要求之一所述的感应式的传感器装置(I)， 其特征在于， 导电元件(28)、尤其是导线引导穿过所述第二开口(22)，其中，所述导电元件(28)将所述载体元件(12)的第一侧(16)与载体元件(12)的第二侧(24)导电连接。
9.根据上述权利要求之一所述的感应式的传感器装置(I)， 其特征在于， 所述载体元件(12)的第一侧(16)和/或所述载体元件(12)的第二侧(24)以尤其是绝缘的保护层涂覆。
10.根据上述权利要求之一所述的感应式的传感器装置(I)， 其特征在于， 所述载体元件(22)的第一开口(20)和/或第二开口(22)是冲压的。
【文档编号】G01D5/20GK104075739SQ201410115093
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2013年3月26日
【发明者】L·范纳施, H·伊尔勒 申请人:黑拉许克联合股份有限公司