CN106716837B - 具有集成设计的感应式接近度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种用于感应式接近度传感器的前端，前端包括用于检测正接近的金属物体的线圈，并且包括电路板(105)，其中线圈设计为设置在所述电路板(105)中的电路板线圈，其中金属影响元件(115)设置在所述电路板(105)中或上，并且具有开口用以接收至少一个电连接元件，其中电路板(105)至电连接平面(120)的穿通连接通过至少一个电连接元件进行，所述电连接平面(120)用于将电路板(105)电连接到接近度传感器的控制电子器件。

Description

具有集成设计的感应式接近度传感器

技术领域

根据独立权利要求类型，本发明是基于用于感应式接近度传感器或接近开关的前端，以及具有这种前端的感应式接近度传感器或接近开关。

背景技术

与机械激活的基于接触的电开关装置相比，以无接触或非接触方式工作的感应式接近度传感器或接近开关在测量和控制技术领域中是已知的。

这种接近开关从DE 10 2006 040 550 A1已知，利用所述接近开关就可检测导电、一般来说金属物体是否已前进得足够靠近接近开关。在这种情况下，属于评估电路的电子开关被反转，其中，在接近开关被实现为N/O触点的情况下，先前非导电的电子开关变得导电，而在接近开关被实现为N/C触点的情况下，先前导电的电子开关从此关闭。

如果所述金属物体前进得足够靠近这种感应式接近开关，那么具有振荡电路线圈的振荡器以所述方式使所述电子开关反转。通过这样做，大约200kHz的交流电在振荡电路线圈中流动。交流电在振荡电路线圈的周围构成电磁交变场。如果所述导电物体(“目标”)(在大多数情况下为金属叶片)被引入到此交变场中，那么根据感应定律在其中感生出涡电流。因此，电能从振荡电路线圈所属的振荡器的电流电路移除，或者其被阻尼，由此振荡器旁边的振荡或振荡器(视情况而定)甚至完全停止振荡。

此外，从DE 100 48 290 A1得到感应式接近度传感器，感应式接近度传感器包括以载体板的结构化导电层的形状形成的传感器线圈，以及连接到传感器线圈并具有设置有导体轨道的电路板的评估电路。具体地，此传感器设为，电路板和载体板彼此横向延伸，并且至少一个线圈由电路板的结构化的导电层形成并以导体轨道的形式集成到电路板中。

此外，此已知接近度传感器进一步设为，承载传感器线圈的载体板通过两个焊接连接机械刚性地并且电气地连接到电路板，通过所述两个焊接连接传感器线圈进而电连接到电路板并且同时产生传感器线圈和电路板的机械连接。因此，传感器线圈和电路板形成能够在另外精加工过程中作为单元插入外壳中的可相互管理的单元。

发明内容

本发明的目标是在此提出用于感应式接近开关的前端，即，朝接近度传感器的感测区域布置的金属前面(＝前端)，或者由这种前端形成的接近度传感器或接近开关，所述接近度传感器或接近开关与现有技术相比能够更成本有效地进行生产，然而在检测所述接近物体时保持所需精度或灵敏度。

对于在此所涉及的感应式接近度传感器或开关，本发明具体地建议通过使用电路板线圈(下面称为“印刷线圈”)来实现前端的特殊地集成的构造。因此，具体地，布置金属影响元件，所述金属影响元件在结构上尽可能地与前端或金属前部相同，通过金属影响元件，得以校正由金属前部引起的关于位置和材料性质的对称性的破坏。影响元件优选地布置成集成在对应的电路板中，并且具有开口用以接收至少一个电连接元件，其中电路板到电连接平面的穿通接触通过这个连接元件进行，所述电连接平面优选地用于将电路板电连接到控制电子器件。关于根据本发明的具有集成线圈布置的电路板，影响元件优选地与前端相反。

因此，在此所涉及的接近度传感器或开关的根据本发明的前端系统可有利地形成为对应地集成的传感器外壳前部、具体地是金属外壳的一部分。

本发明通过尽可能小地减小表面的尺寸的所述金属影响元件或甚至是通过如下方式实现接触再次所涉及的前端电路板：使影响元件表面最大化，以便获得影响元件的尽可能大的传感器特性并且通过接触尽可能少地改变或干扰这些特性。

与解决方案的其他本身已知方法(例如使用具有所谓的“刚挠结合”连接的电路板)相比，本发明具有能够基本更成本有效地进行生产的优点，因为它不需要影响元件的特殊附接，并且实现具有大表面的相对对称影响元件。

感应式接近度传感器或开关的根据本发明的前端以及具有这种前端的感应式传感器或开关适用于正接近的金属物体的无接触或非接触式检测，具体地是在电气和电子开关、测量、控制和调节电路方面，从而具有本文所述优点。

附图说明

图1示出用于感应式接近度传感器或开关的根据本发明的前端的示意性侧视图。

图2示出用于图1所示的前端的根据本发明的电路板的第一示例性实施方式的示意性顶视图。

图3示出用于图1所示的前端的根据本发明的电路板的第二示例性实施方式的示意性顶视图。

图4示出根据第一示例性实施方式的具有根据本发明的前端的金属外壳的侧向剖视图。

图5a、b示出根据第二示例性实施方式的具有根据本发明的前端的金属外壳的顶视图(a.)和侧向剖视图(b.)。

具体实施方式

图1所示的前端100包括施加于金属片材101的电路板105。由第一预浸料层110覆盖的金属影响元件115布置在电路板105的与金属片材101相反的一侧上。在本示例性实施方式中，第二预浸料层113布置在电路板105到金属片材101的过渡侧上。材料“预浸料”是已知的用环氧树脂浸渍的玻璃纤维织物。电接触表面(126、226-239、326-329)布置在电路板105的这一侧上，用于将前端100电连接到接近度传感器或接近开关的电子组件组(125)。应注意，连接平面120可类似地由预浸料形成。在这种情况下，所述电接触表面布置在连接平面120上。

凹陷180布置在影响元件115中，所述凹陷填充有电绝缘体，在这种情况下为树脂。凹陷180通过至少一个通孔(通孔＝竖直互连通路)135、140实现连接平面120到电路板105的随后描述的穿通接触。

在示例性实施方式中，电路板105形成为具有许多层并且具有若干(在这种情况下为三个)导体轨道平面150、155、160，其中在此附图中不可见的电路板线圈(“印刷线圈”)布置在第三导体轨道平面160中。为了操作此印刷线圈，布置或终止于第三导体轨道平面160的虚线所示区域146中的通孔135、140设有布置在此处的连接平面120或接触表面(或“焊盘”)126。应注意，每个导体轨道平面都可以是印刷线圈。通过通孔130-145来进行的穿通接触在它们之间连接这些层。另外，通孔还将电接触表面(例如，根据附图标记126)连接到导体轨道平面或电路板105。

金属片材101和影响元件115可另外地通过另外通孔165、175来连接到印刷线圈和/或连接平面120，其中根据图2，可提供至少一个连续触点或导体230、235、240、245。另外或可替代地，它可提供用来通过通孔170将影响元件115连接到金属片材101。

应注意，设有影响元件115、预浸料层110、113和连接平面120的电路板105呈现能够单独销售的功能或构造单元。

在本示例性实施方式中，在图2中的顶视图中示出的当前圆形前端200包括用于焊接连接接收电子组件组(125)的四个电接触表面(所谓的“焊盘”)226、227、228、229以及布置在影响元件中的凹陷280，所述凹陷280填充有树脂。在示例性实施方式中，凹陷280具有用于通孔230、235、240、245的四个区域，即用于单独金属化平面的穿通接触的接触孔。具体地，这些接触孔230-245用于使印刷线圈(未示出)穿通接触到图1所示的连接平面。

应注意，根据用途，电路板还可形成为方形或矩形，因为在这种情况下，它不依赖于外部形状。

在此示例性实施方式中，为了上述目的，也在图3的顶视图中描绘的前端300进而包括四个电接触表面326、327、328、329。与图2相比，四个凹陷380、385、390、395布置在影响元件中(在此附图中不可见)。这些凹陷380-395中的每一个包括用于所述通孔的一个区域330、335、340、345，并实际上进而用于穿通接触印刷线圈。

如图4所示，所描述的前端可集成到金属外壳410中，并且因此被保护免受任何外部影响，使得其还能够安全地用于例如化学侵蚀性环境中。在此示例性实施方式中，根据图4中的视图，进而被布置为基本上牢固地接合到金属片材401的电路板405布置在金属外壳410的底端上。金属片材401描绘了在此所涉及的前端的所述金属前面。已描述的影响元件415的布置也在图4中示意性地示出。

图5a和5b示出集成到金属外壳500中的前端的第二示例性实施方式。两个凹痕或孔505用作安装辅助件。根据图5a，图5b中所示的剖视图通过沿线A-A的切口显现。在金属外壳500中，所述电路板515被布置为基本上牢固地直接结合到前面510，作为整个外壳500的一部分。在图5b中还示意性地绘出了已描述的影响元件520。

在先前描述的电路板105、405、515的制造中，类似于“绝缘金属基板”(IMS)的固有已知技术，用作所述影响元件的金属片材被并入到印刷线圈的精加工中。此片材布置在两个所述预浸料层之间并实现前述的穿通接触的生成。与现有技术相反，为此仅一个相对小的孔必须被引入(例如钻探)到影响元件中。因此，获得了印刷线圈与连接平面之间的相对节省空间的接触。

在下文中，描述了用于产生感应式接近度传感器或开关的根据本发明的前端的优选方法。最初，以固有地已知的方式在电路板上产生多层的、实际上至少两层的印刷线圈。随后，针对后续粘合工艺制备电路板与影响元件之间的粘合表面，其中可应用包括一个或多个清洁步骤。粘合过程的粘合剂配对物是所述的预浸料层和所述的金属片材。随后，例如通过引入预浸料，在压力或温度下将电路板接合或压向影响元件。此完成通过电路板精加工中的固有已知过程来实现，其中存在于影响元件中的孔用树脂填充。同时，进行另一预浸料层的挤压。随后，进行钻探、结构化和镀锌，包括前端和最终层的穿通接触，然而没有金属片材101。最后，将以这种方式形成的部分分组通过金属片材101压向另一预浸料层。

对应地产生接触平面，其中将电路板压向影响元件和所述预浸料层。

参考数字列表

101 金属片材

100 前端

105 电路板

110,113 预浸料层

115 影响元件

120 连接平面

125 电子组件组

126 电子接触表面

180 凹陷

130-145 通孔

146 第三导体轨道平面区域

150-160 导体轨道平面

165-175 通孔

200 前端

201 金属片材

226-229 电子接触表面

280 凹陷

230-245 通孔

300 前端

301 金属片材

326-329 电子接触表面

380-395 凹陷

330-345 通孔

400 前端

401 金属片材

410 金属外壳

415 影响元件

500 金属外壳

505 凹痕

510 前面

515 电路板

520 影响元件

Claims (14)

1.用于感应式接近度传感器的前端，所述前端具有：用于检测正接近的金属物体的线圈，电路板，和在所述电路板前面布置的金属片材，其特征在于：所述线圈被形成为在所述电路板中布置的电路板线圈，其中提供集成地布置在所述电路板中或上的片形金属影响元件，所述片形金属影响元件提供至少一个开口用以接收至少一个电连接元件，其中所述电路板至电连接平面的穿通接触通过所述至少一个电连接元件进行，所述电连接平面用于将所述电路板电连接到所述接近度传感器的电子组件组，其中所述金属影响元件被设计为在结构上与所述金属片材相同，以及其中所述前端还具有至少一个通孔，所述至少一个通孔将所述金属片材电连接到所述电路板中的所述电路板线圈。

2.如权利要求1所述的前端，其特征在于，所述线圈布置在绝缘体中，其中所述电路板的所述电连接通过所述金属影响元件进行。

3.如权利要求1或2所述的前端，其特征在于，所述金属影响元件以形成为“绝缘金属基板”的金属片材的形式来结合到所述电路板线圈。

4.如权利要求3所述的前端，其特征在于，所述前端还具有结合到所述影响元件的至少一个电绝缘层。

5.如权利要求3所述的前端，其特征在于，所述金属影响元件被覆盖有至少一个绝缘层。

6.如权利要求1所述的前端，其特征在于，所述前端还具有电接触表面，该电接触表面将所述前端电连接到电子组件组。

7.如权利要求6所述的前端，其特征在于，所述电子组件组机械地固定到所述前端。

8.如权利要求6或7所述的前端，其特征在于，所述连接平面具有用于焊接连接接收所述电子组件组的至少一个焊接表面。

9.如权利要求8所述的前端，其特征在于，作为所述开口，至少一个凹陷被布置成具有至少一个通孔，用以使所述电路板线圈通过至少一个通孔穿通接触到所述电子连接平面。

10.如权利要求3所述的前端，其特征在于，所述金属片材通过借助形成所述开口的至少一个通孔进行的穿通接触来连接到所述影响元件。

11.如权利要求1所述的前端，其特征在于，所述电路板牢固地结合到金属外壳的金属片材。

12.用于如前述权利要求中任一项所述的前端的电路板，其特征为形成为电路板线圈的线圈和布置在所述电路板中或上的金属影响元件，所述金属影响元件提供所述电路板至电连接平面的穿通接触，所述电路板至所述电连接平面的穿通接触用于将所述电路板电连接到所述接近度传感器的电子组件组。

13.感应式接近度传感器，其特征在于包括如权利要求1至11中任一项所述的前端和/或如权利要求12所述的电路板。

14.感应式接近开关，其特征在于包括如权利要求1至11中任一项所述的前端和/或如权利要求12所述的电路板。

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