專利名稱：在印刷電路板插接表面上裝配用的壓力傳感器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在印制電路板插接表面上裝配用的一種壓力傳感器裝置，此壓力傳感器裝置由具有一個尤其是接近平面芯片載體面的一個芯片載體，以及由貫穿芯片載體的和與半導(dǎo)體芯片電氣連接的各電極接頭組成，此芯片載體尤其由電絕緣的材料制成，在壓力傳感器裝置的芯片載體面上是固定著一個帶有一個壓力傳感器的半導(dǎo)體芯片的。
為了測量各種壓力必須將要測的介質(zhì)移近到傳感器上，或者將存在于介質(zhì)中的壓力傳遞到傳感器上。在此要求一種可簡易制造的和密封的，介于要測介質(zhì)和傳感器之間的連接，以便避免歪曲壓力測量的外界空氣的流入。在許多情況下此外還要求將要測量的介質(zhì)與傳感器各金屬組成部分以及與半導(dǎo)體芯片隔開，以避免由介質(zhì)對傳感器各敏感組成部分腐蝕的或破壞影響的危險。
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種在印制電路板插接表面上裝配用的壓力傳感器裝置，此壓力傳感器裝置帶有一個半導(dǎo)體壓力傳感器，此壓力傳感器裝置保障移近到傳感器上介質(zhì)的無誤差壓力測量。
通過按權(quán)利要求1的一種壓力傳感器裝置來解決此任務(wù)。
按本發(fā)明考慮了此芯片載體在其與印制電路板插接表面相背的面上是構(gòu)成為一側(cè)敞開的，并且此芯片載體在芯片載體的界限著這開口的各邊緣區(qū)域上，具有一種型面結(jié)合式機械的，無間隙連接用的支承裝置，此連接帶有一種可安放到芯片載體上的連接塊的定位裝置，這些支承與定位裝置是優(yōu)先地如此構(gòu)成的，在將連接塊安放到芯片載體上時支承裝置和定位裝置交互地進入嚙合。連接塊的朝向芯片載體的面是用一種與要測量介質(zhì)中的各種條件相適配的膜片封閉的。以此可以以簡單的方式和方法，通過連接部分中的膜片的適配來使壓力傳感器元件適配于要測量的介質(zhì)，并與存在于其中的壓力范圍相匹配。
通過本發(fā)明達到了提供一種靈活的裝配草案的目的，用此裝配草案按本身而言可以提供用于連接到此壓力傳感器上的，任意的軟管接頭或插接接頭的形式，以此可滿足范圍廣泛的用戶愿望。通過按本發(fā)明連接塊的插頭連接可保障將要測介質(zhì)移近到傳感器上，或?qū)⒋嬖谟诮橘|(zhì)中的壓力傳遞到傳感器上，可以簡單和費用有利地制作此插頭連接，在此通過介于要測介質(zhì)和傳感器之間的型面結(jié)合式機械的，無間隙的連接可以杜絕外界空氣的流入，并且因此可進行無誤差的壓力測量。
按本發(fā)明的原則可以考慮這種芯片載體的支承裝置在其外周上擁有一種周圍的和支承著連接塊定位裝置的支承面。
在本發(fā)明的一個有利的實施中可以考慮連接塊的定位裝置是配備了一種彈性的突緣的，此突緣是附加了一種安排在芯片載體支承裝置中的卡槽的，此卡槽用于在裝配部位中自行固定連接塊和芯片載體。
為了將要測量的介質(zhì)與半導(dǎo)體芯片和與其他的，尤其是壓力傳感器裝置各金屬組成部分隔開，以避免由于介質(zhì)的腐蝕危險，可以以有利的方式來考慮芯片載體是用一種完全覆蓋半導(dǎo)體芯片的可流動充填劑充填的。在此這種可流動的充填劑尤其是一種凝膠，此凝膠幾乎無滯后和無誤差地傳遞壓力。此凝膠同時用作充填劑，以使在傳感器和所安放連接塊之間的所謂死空間保持盡量地小。由此可避免測量壓力時的歪曲或時間上的滯后。
為了將要測量的介質(zhì)從半導(dǎo)體芯片或從壓力傳感器裝置受腐蝕威脅的各組成部分進一步地隔開，此外可考慮用一種彈性膜片封閉連接塊的朝向芯片載體的面。此膜片能夠無重要歪曲或時間滯后地傳遞移近到傳感器上的壓力脈沖，可是此膜片防止沾染受到介質(zhì)離子或其它各有害部分危脅的組成部分的危險。在此該膜片是可以一體化地構(gòu)成在連接塊中的，通過相應(yīng)的工具設(shè)計使得此連接塊與膜片一起是制成一整塊的，或者此膜片也可以是通過一種外加的嵌入部分構(gòu)成的，使得此連接塊是多件式的。
在本發(fā)明的其它發(fā)展中此外可有利地考慮一側(cè)敞開的芯片載體的各側(cè)壁是用一種在內(nèi)側(cè)面上貫通布置的止流邊裝備的。一體化地構(gòu)成在壓力傳感器裝置殼體中的止流邊能夠指定地止住附著性凝膠的各毛細力，并因此基于各毛細力防止不受歡迎的越出各殼體邊緣的凝膠爬高。同時防止在后續(xù)各制造過程中不受歡迎的凝膠拖帶和防止由凝膠沾染制造工具的危險。通過安排一種止流邊可以將凝膠以準確指定的方式定位于芯片載體或殼體之內(nèi)，在此即使在倒立地裝配一側(cè)敞開的芯片載體時也可靠地避免凝膠的流出。
本發(fā)明以尤其有利的方式涉及一種在印制電路板插接表面上表面裝配用的壓力傳感器裝置。在這種裝配形式上各種元件接頭不再像在插入式裝配上那樣地插入印制電路板的各種孔中，而是安放到印制電路板上各連接斑區(qū)上和在那里釬焊。表面裝配用的元件比插入式裝配的小，因為不再由印制電路板的孔徑和焊眼直徑?jīng)Q定這些接頭的引線間距。此外在印制電路板上取消了僅為插接所需的各種孔，在此可以像工藝可能的那樣小地實施那些僅僅還用于通孔敷鍍所需的孔。由于此外還有印制電路板的雙面插接是可能的，通過此表面裝配可以實現(xiàn)很大的位置節(jié)約和可觀的費用下降。如果貫穿芯片載體的和與半導(dǎo)體芯片電氣連接的電極接頭是構(gòu)成為向芯片載體至少兩個側(cè)面引出的各種連接引線形式的話。在此則產(chǎn)生壓力傳感器裝置特別小的結(jié)構(gòu)高度，這些連接引線是彎曲成和切成短的擺桿形連接末端的。
從一個實施例借助圖的說明中得出本發(fā)明的各其它的特征、優(yōu)點和合理性。在以下

圖1示出了按本發(fā)明一個實施例一種壓力傳感器裝置的一個示意剖視圖；并且圖2示出了按此實施例一種壓力傳感器裝置芯片載體的一個示意總視圖。
這些圖示出了在印制電路板3插接表面2上表面裝配用的，按本發(fā)明壓力傳感器裝置1的一個實施例。此壓力傳感器裝置1擁有由電絕緣合成材料制的芯片載體5，此芯片載體具有一個近似平面的芯片載體面4，在壓力傳感器裝置的芯片載體面4上固定了一個半導(dǎo)體芯片6，此半導(dǎo)體芯片帶有一個一體化構(gòu)成的壓力傳感器和從屬于此壓力傳感器的電子電路，在此在這些圖中未詳示壓力傳感器和電路，并且此壓力傳感器裝置1擁有各電極接頭7，這些電極接頭貫穿芯片載體5和與半導(dǎo)體芯片6電氣連接，將這些電極接頭的末端8安放在印制電路板3插接表面2(未詳示)上的各連接斑區(qū)上，并且在那里釬焊。這個特別是整體地，借助本來已知的合成材料澆鑄法制造的芯片載體5包括一個相對于插接表面2凸起的底座9以及布置在底座9各側(cè)面上的各側(cè)面部分10,10a和11,11a，半導(dǎo)體芯片6是支承在底座上的，這些側(cè)面部分形成壓力傳感器殼體各側(cè)向封閉的殼體壁。此芯片載體5是按圖1中基本上按比例表示的方式如此構(gòu)成的，芯片載體5的這些朝向印制電路板3插接表面2的外界限面12,13具有一種通向印制電路板3插接表面2的距離，此距離從芯片載體5的各下部邊緣區(qū)域14,15向中心區(qū)域16不斷增大。芯片載體5的這些外界限面12,13尤其擁有一種在截面上看基本上是反V型的走向或頂蓬形造型的走向，這種走向是如此方式的，反V的尖端是中心地布置的，在此在此處到印制電路板的最大距離擁有約為0.1mm至0.5mm的值。此外考慮了這些貫穿芯片載體5的和與半導(dǎo)體芯片6電氣連接的電極接頭7是構(gòu)成為向芯片載體5至少兩個側(cè)面引出的各種連接引線形式的，這些連接引線是彎曲成和切成短的擺桿形連接末端17的。這樣的布置保證傳感器元件的一種最小的結(jié)構(gòu)高度。此外連接引線的這些彎曲段18是完全容納在芯片載體5的各側(cè)面部分10,11之內(nèi)的，這具有的優(yōu)點在于，再次地在其各尺寸上縮小了殼體、減小了引線框架的大小和此外顯著加長了各腐蝕性介質(zhì)的泄漏距離以及因此減少了用各化學(xué)制劑的滲透。此外這樣的布置使得引線框架和各電極接頭7能夠機械地描固在構(gòu)件殼體之內(nèi)和能額外地總的提高機械穩(wěn)定性。此外各種連接引線伸出芯片載體5各個側(cè)面部分10,11的各末端8相對于印制電路板3的插接表面2擁有一種這樣的微小斜度，各連接引線末端8朝向插接表面2最外邊的棱邊19擁有到虛線表示輔助平面20的，約為0.1mm的距離。通過這種布置保證了，僅僅通過各連接引線的這些最外邊的末端8產(chǎn)生了元件與印制電路板3插接表面2的接觸，這與所表示有利的殼體布置一起考慮了印制電路板3各種可能的撓度，并且除此之外避免了在印制電路板3上插接元件時的以及在以后使用印制電路板3時的各種問題，在此元件上印制電路板的底座是構(gòu)成為凸起的，并且殼體像所示那樣構(gòu)成為頂蓬形的。在此以有利的方式可取消以往在插接時所需的，用所謂的微調(diào)工具和成形工具的調(diào)整，并且同時考慮了對應(yīng)該保持底板距離的各項規(guī)定要求?？梢暂^有利地進行插接，因為保障了插接粘結(jié)劑的良好附著性，并且除此之外從各撓度方面補償印制電路板3的各種可能的公差，并且克服熱和/或機械性質(zhì)的內(nèi)應(yīng)力，因為僅僅通過這些連接引線產(chǎn)生與印制電路板3的接觸。
如所示那樣的導(dǎo)線接點接通法可以應(yīng)用于一體化構(gòu)成于半導(dǎo)體芯片6上的壓力傳感器或從屬于此壓力傳感器的電子電路與這些電極接頭7的電氣連接上，在此導(dǎo)線接點接通法上將各金屬芯片連接點21a上的各壓焊絲21固定在芯片上，并且將各壓焊絲21拉到相應(yīng)地要連接的各電極引線上。除此之外一種所謂的星形接點接通也可使用于這種電氣連接，在此星形接點接通上一種導(dǎo)電的系統(tǒng)載體板或一種所謂的引線框架代替各壓焊絲得到應(yīng)用。
一體化在硅制半導(dǎo)體芯片6上的壓力傳感器是一種所謂的耐壓電的傳感器，在此傳感器上安排了在芯片6表面中按照微機械各種方法制造的薄的硅膜片，此硅膜片是與取決于壓力的各電阻電氣耦合的，這些電阻同樣是構(gòu)成在硅基片中的，并且是以本來已知的方式在一種橋式電路中接通的。一個從屬于傳感器的電路同樣是一體化在半導(dǎo)體芯片6中的，此電路用于信號處理(放大和修正)，但是也用于平衡與補償傳感器。相對于其它各種結(jié)構(gòu)形式，這樣的基于本發(fā)明的各種半導(dǎo)體壓力傳感器主要適用于這樣的各種用途，在這些用途上取決于最小的結(jié)構(gòu)尺寸，也就是例如在汽車領(lǐng)域的各種壓力測量上，例如在制動器壓力，輪胎壓力，燃燒室壓力和相類似的測量上。除了按耐壓電的壓力測量原理工作的各種半導(dǎo)體壓力傳感器之外，此外，以各電容測量原理工作的壓力傳感器也是可采用的。
在圖1中所示的實施例中，芯片載體5在其背向印制電路板3插接表面2的面22上是構(gòu)成為一側(cè)敞開的，并且在界限著此開口23的各上部邊緣區(qū)域24,25上擁有一種型面結(jié)合式機械的，無間隙連接用的支承裝置26，此連接如此地帶有一種可安放到芯片載體(5)上的連接塊(28)的定位裝置27，在將連接塊28安放到芯片載體5上時定位裝置27和支承裝置26交互地進入嚙合。用于此用途芯片載體5的支承裝置26在其外周邊上擁有一個周圈的和支承著連接塊28定位裝置27的支承面29。如所表示的那樣此支承面可以構(gòu)成為在芯片載體5的邊緣區(qū)域上周圈地形成的溝30的形式，一個成形在連接塊28外周上的彈簧31至少部分地作用到此溝中。
芯片載體5是用一種完全覆蓋此半導(dǎo)體芯片6的可流動充填劑32充填的，此充填劑尤其是一種凝膠，凝膠將各種壓力幾乎無滯后地以及無誤差地傳遞到半導(dǎo)體壓力傳感器上。此種凝膠一方面用于防止敏感的壓力傳感器芯片6和其它的，尤其是壓力傳感器裝置各金屬組成部分，尤其是壓焊絲21、連接引線7或引線框架與要測量的介質(zhì)33接觸，并且以此方式防止由介質(zhì)33的離子或其它有害組成部分沾染構(gòu)件，或防止基于介質(zhì)33的腐蝕危險。除此之外一直充填到向上敞開的芯片載體5邊緣上的這種凝膠32用作為充填材料，以便使在傳感器元件和安放上的連接塊28之間的死空間34保持盡量地小，以便避免壓力測量時的歪曲或時間滯后。為了進一步地將要測量的介質(zhì)33從半導(dǎo)體芯片6或從壓力傳感器裝置受腐蝕威脅的各組成部分隔開，此外考慮了用一種彈性膜片35封閉連接塊28的朝向芯片載體5的面。此膜片35能夠沒有重要的歪曲或時間滯后地傳送移近到傳感器上的介質(zhì)33的壓力脈沖，而此膜片卻防止沾染受到介質(zhì)離子或其它各有害部分危脅的組成分的危險。
一側(cè)敞開的芯片載體5的這些側(cè)壁24,25此外可以是用一種貫通地布置在內(nèi)側(cè)面上的止流邊36裝備的。在此情況下，芯片載體5的內(nèi)側(cè)面是用凝膠32僅僅充填至止流邊36的高度。此止流邊36使確定地止住附著性凝膠32的各毛細力成為可能，并且因此基于各毛細力防止不受歡迎的越出各殼體邊緣的凝膠爬高。
相關(guān)號清單1 壓力傳感器裝置2 插接表面3 印制電路板4 芯片載體面5 芯片載體6 半導(dǎo)體芯片7 各電極接頭8 各末端9 底座10,10a,11,11a 各側(cè)面部分12,13 各外界限面14,15 各下部邊緣區(qū)域16 中心區(qū)域
17各連接末端18各彎曲段19最外邊的邊20輔助平面21各壓焊絲21a 芯片連接點22背向的面23開口24,25 各上部邊緣區(qū)域26支承裝置27定位裝置28連接塊29支承面30溝31彈簧32充填劑33介質(zhì)34死空間35膜片36止流邊
權(quán)利要求
1．在印制電路板(3)插接表面(2)上裝配用的壓力傳感器裝置，此壓力傳感器裝置由一個具有一個芯片載體面(4)的芯片載體(5)和貫穿此芯片載體(5)的而且與半導(dǎo)體芯片(6)電氣連接的各電極接頭(7)組成，一個帶有一種壓力傳感器的半導(dǎo)體芯片(6)是固定在芯片載體的芯片載體面(4)上的，其特征在于，此芯片載體(5)是在其背向印制電路板(3)插接表面(2)的面(22)上構(gòu)成為一側(cè)敞開的，并且在芯片載體(5)的界限此開口(23)的這些邊緣區(qū)(24,25)上具有一種型面結(jié)合式機械的，無間隙連接用的支承裝置(26)，這種連接帶有一種可安放到芯片載體(5)上的連接塊(28)的定位裝置(27)，并且連接塊(28)朝向芯片載體(5)的面是用一種彈性膜片(35)封閉的。
2．按權(quán)利要求1的壓力傳感器裝置，其特征在于，支承裝置(26)和定位裝置(27)是如此方式構(gòu)成的，在將連接塊(28)安放到芯片載體(5)上時定位裝置(27)和支承裝置(26)交互地進入嚙合。
3．按權(quán)利要求1或2的壓力傳感器裝置，其特征在于，芯片載體(5)的支承裝置(26)在其外周上擁有一個周圈的和支承著連接塊(28)的定位裝置(27)的支承面(29)。
4．按權(quán)利要求1或3之一的壓力傳感器裝置，其特征在于，連接塊(28)的定位裝置(27)是用一種彈性突緣配備的，此突緣是附加了一種安排在芯片載體(5)支承裝置(26)中的卡槽的，此卡槽用于在裝配位置中自行固定連接塊(28)和芯片載體(5)。
5．按權(quán)利要求1至4之一的壓力傳感器裝置，其特征在于，芯片載體(5)和連接塊(28)是由一種合成材料制成的。
6．按權(quán)利要求1至5之一的壓力傳感器裝置，其特征在于，芯片載體(5)是用一種完全覆蓋半導(dǎo)體芯片(6)的可流動充填劑(32)充填的。
7．按權(quán)利要求6的壓力傳感器裝置，其特征在于，一側(cè)敞開的芯片載體(5)的這些側(cè)壁是用一種在內(nèi)側(cè)面上貫通布置的止流邊(36)裝備的。
8．按權(quán)利要求6或7的壓力傳感器裝置，其特征在于，可流動的充填劑(32)是一種凝膠。
9．按權(quán)利要求1至8之一的壓力傳感器裝置，其特征在于，連接塊(28)是構(gòu)成為可從芯片載體(5)上取下的。
10．按權(quán)利要求1至9之一的壓力傳感器裝置，其特征在于，連接塊(28)是與一個輸入道連接的，此輸入道含有一種可加壓力的介質(zhì)(33)。
11．用于將一種含有可加壓力介質(zhì)(33)的輸入道耦合到一個壓力傳感器裝置(1)上的連接塊，尤其是按權(quán)利要求1至10之一的連接塊，其特征在于，此連接塊(28)是在其朝向壓力傳感器裝置(1)的面上構(gòu)成為一側(cè)敞開的，并且在連接塊(28)界限此開口(23)的這些邊緣區(qū)域(14,15)上具有一種型面結(jié)合式機械的、無間隙連接用的定位裝置(27)，此連接帶有壓力傳感器裝置(1)的一種支承裝置(26)，連接塊是這樣的，以致在將連接塊(28)安放到壓力傳感器裝置(1)上時定位裝置(27)和支承裝置(26)交互地進入嚙合。
12．按權(quán)利要求11的連接塊，其特征在于，連接塊(28)朝向芯片載體(5)的面是用一種彈性膜片(35)封閉的。
全文摘要
本發(fā)明涉及在印制電路板(3)插接表面(2)上裝配用的一種壓力傳感器裝置,它由一個具有幾乎平面的芯片載體面(4)的,用電絕緣材料制的芯片載體(5)和由貫穿芯片載體(5)的并與半導(dǎo)體芯片(6)電氣連接的各電極接頭(7)組成,在芯片載體的芯片載體面(4)上半導(dǎo)體芯片(6)是與一個壓力傳感器固定的。芯片載體(5)是在其背向印制電路板(3)插接表面(2)的面(22)上構(gòu)成為一側(cè)敞開的,并且在芯片載體(5)的界限此開口(23)的這些邊緣區(qū)域(24,25)上具有型面結(jié)合式機械的、無間隙連接用的支承裝置(26),此連接帶有可安放到芯片載體(5)上如此連接塊(28)的定位裝置(27),以致在將連接塊(28)安放到芯片載體(5)上時定位裝置(27)和支承裝置(26)交互地進入嚙合。
文檔編號G01L9/00GK1223720SQ97195918
公開日1999年7月21日 申請日期1997年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月27日
發(fā)明者J·溫特雷爾, G·貝爾 申請人:西門子公司