DE102005056062A1

DE102005056062A1 - Drucksensor und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102005056062A1
Application number: DE102005056062A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Kariya Tanaka; Tiaki Kariya Mizuno; Hiromi Kariya Ariyoshi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2006-06-08
Also published as: JP2006177925A; US7210357B2; US20060107750A1

Abstract

Ein Drucksensor (100) enthält einen Sensorchip (20), welcher eine auf einer Oberfläche des Sensorchips (20) gebildete Druckempfangsoberfläche (20a) aufweist, ein erstes Gehäuse (10), welches einen Endabschnitt aufweist, an dem der Sensorchip (20) gebildet ist, ein zweites Gehäuse (30), welches an dem einen Endabschnitt des ersten Gehäuses (10) befestigt ist, um den Sensorchip (20) zu bedecken. Das zweite Gehäuse (30) ist mit einem Druckzuführungsdurchgang (32) zum Zuführen des Drucks dem Sensorchip (20) versehen, und es ist eine Leiterplatte (40) an dem einen Endabschnitt des ersten Gehäuses (10) vorgesehen und weist eine Oberfläche auf, die dem Druckzuführungsdurchgang (32) zugewandt ist. In dem Drucksensor ist der Sensorchip (20) elektrisch mit der Oberfläche der Leiterplatte (40) durch Bondhügel (50) durch Höckerbonden derart verbunden, dass die Druckempfangsoberfläche (20a) der Oberfläche der Leiterplatte (40) zugewandt ist, und es ist ein isolierendes Teil (60) vorgesehen, um einen Verbindungsabschnitt der Bondhügel (50) zu versiegeln.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drucksensor, welcher ein erstes Gehäuse mit einem Sensorchip an einem Endabschnitt davon und ein zweites Gehäuse mit einem Druckzuführungsdurchgang zum Zuführen eines Drucks dem Sensorchip enthält. In dem Drucksensor ist das zweite Gehäuse an dem einen Endabschnitt des ersten Gehäuses angebracht. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Herstellungsverfahren eines Drucksensors, bei welchem ein Sensorchip elektrisch mit einem Basis- bzw. Sockelmaterial verbunden ist.

Bei einem herkömmlichen Drucksensor (siehe beispielsweise die JP-A-2004-279327) enthält ein Drucksensor einen Sensorchip zum Ausgeben von elektrischen Signalen entsprechend einem Druck, der an einer Druckaufnahmeoberfläche empfangen wird, die auf einer Oberfläche des Sensorchips gebildet ist, ein erstes Gehäuse, welches den Sensorchip an einem Endabschnitt davon aufweist, ein zweites Gehäuse, welches an dem einen Endabschnitt des ersten Gehäuses derart angebracht ist, dass der Sensorchip bedeckt ist, und einen Druckzuführungsdurchgang zum Zuführen des Drucks dem Sensorchip.

Bei dieser Art eines Drucksensors wird ein Druckmedium durch den Druckzuführungsdurchgang des zweiten Gehäuses zugeführt. Die Druckaufnahmeoberfläche des in dem ersten Gehäuse gebildeten Sensorchips empfängt den Druck, und der Sensorchip gibt elektrische Signale entsprechend dem aufgenommenen Druck derart aus, dass eine Druckerfassung durchgeführt wird.

Der Drucksensor kann in einem Fahrzeug als Drucksensor zum Erfassen eines Kraftstoffdrucks, eines Schmieröldrucks für einen Motor oder ein Antriebssystem, eines Kühlmitteldrucks einer Klimaanlage, eines Abgasdrucks, usw. verwendet werden.

In diesem Fall wird das Druckmedium wie das Kühlmittel der Klimaanlage, das Schmieröl oder das Abgas direkt der Druckaufnahmeoberfläche des Sensorchips oder einem elektrischen Verbindungsabschnitt des Sensorchips des Drucksensors aufgebracht.

Wenn die Druckaufnahmeoberfläche des Sensorchips dem Druckzuführungsdurchgang zugewandt ist, ist die Druckaufnahmeoberfläche direkt einem Fluss des durch den Durchgang zugeführten Druckmediums ausgesetzt. Daher treffen mit dem Druckmedium vermischte Fremdkörper wie Staub direkt auf die Druckaufnahmeoberfläche. Ebenfalls haften kontaminierte Materialien an der Druckaufnahmeoberfläche. Als Ergebnis besteht eine Möglichkeit, dass die Sensorchipeigenschaften ungünstig beeinflusst werden.

Das Aussetzen des elektrischen Verbindungsabschnitts des Sensorchips dem Druckmedium kann eine Verschlechterung des Sensorchips wie eine Korrosion infolge des Druckmediums oder der damit vermischten kontaminierten Materialien induzieren.

Daher ist bei dem in der JP-A-2004-279327 beschriebenen herkömmlichen Drucksensor der Sensorchip mit einem Metalldiaphragma bedeckt, und Öl, welches als Druckübertragungsmedium verwendet wird, ist innerhalb des Metalldiaphragmas eingeschlossen.

In diesem Fall werden daher der Sensorchip und der elektrische Verbindungsabschnitt vor dem Druckmedium ge schützt. Zur selben Zeit wird der Druck des Druckmediums an dem Metalldiaphragma empfangen und dem Sensorchip über das Druckübertragungsmittel übertragen.

Ebenfalls sind bei einem anderen herkömmlichen Drucksensor der Sensorchip und Elektroden eines Basismaterials elektrisch durch Bondhügel bzw. Höcker verbunden, und die Bondhügel und Randgebiete der elektrischen Verbindungsabschnitte der Elektroden sind mit einem Haftmaterial verschlossen (siehe beispielsweise die JP-A-9-126920). Entsprechend diesem Verfahren wird der elektrische Verbindungsabschnitt des Sensorchips davor geschützt, dem Druckmedium ausgesetzt zu sein.

Nachdem bei diesem Typ eines herkömmlichen Drucksensors der Sensorchip und die Elektroden des Basismaterials über die Bondhügel gebondet worden sind, wird das Haftmaterial durch Lücken zwischen dem Sensorchip und dem Basismaterial auf die Bondhügel zu eingespritzt, wodurch ein Verschluss bzw. eine Versiegelung des elektrischen Verbindungsabschnitts durch das Haftmaterial fertiggestellt wird.

Um die Größe der oben beschriebenen Drucksensoren zu verringern, wurde eine Struktur eines Drucksensors, bei welchem das Metalldiaphragma und das Öl beseitigt worden sind, von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung untersucht.

Dies geschah, weil die Form und die Größe des Metalldiaphragmas deutlich die Sensoreigenschaften beeinflusst, und es wurde als schwierig angesehen, die Form und die Größe des Metalldiaphragmas zu verändern. Als Folge wurde es als schwierig angesehen, die Größe des Drucksensors zu verringern, welcher das Metalldiaphragma in seiner Struktur aufweist.

Je größer insbesondere das Metalldiaphragma wird, desto besser ist die Empfindlichkeit des Metalldiaphragmas, wodurch die Empfindlichkeit des Sensors ebenfalls verbessert wird. Jedoch kann die Größe des Metalldiaphragmas aus den oben erläuterten Gründen nicht verkleinert werden, um einen kompakteren Drucksensor herzustellen, insbesondere in der radialen Richtung (einer äquivalenten Richtung zu der radialen Richtung des Diaphragmas).

Folglich wurde die Eliminierung des Metalldiaphragmas und des Öls versucht. Jedoch werden der Sensorchip oder der elektrische Verbindungsabschnitt des Sensorchips, welche gegenüber ihrer Umwelt nicht hinreichend widerstandsfähig sind, direkt dem Druckmedium wie dem Kühlmittel der Klimaanlage, dem Schmieröl oder dem Abgas ausgesetzt, wenn das Metalldiaphragma oder das Öl beseitigt worden sind.

Daher ist es schwierig, die Sensoreigenschaften durch einfaches Beseitigen des Metalldiaphragmas und des Öls aufrechtzuerhalten, da für den Sensorchip und ebenfalls für den elektrischen Verbindungsabschnitt davon schädliche Auswirkungen erwartet werden.

Bei dem in der JP-A-2004-279327 beschriebenen herkömmlichen Drucksensor sind die elektrischen Verbindungen des Sensorchips durch Bonddrähte gebildet. Wenn die Bonddrähte als elektrische Verbindungsteile zu dem Sensorchip verwendet werden, wird ein Raum zwischen Verbindungsabschnitten für den Drahtbondprozess erfordert. Als Ergebnis wird dies nicht im Hinblick auf die Kompaktheit des Sensors, insbesondere in der radialen Richtung des Sensors, bevorzugt.

Ebenfalls wird bei dem in der JP-A-9-126920 beschriebenen herkömmlichen Drucksensor das Haftmaterial durch die Lücken zwischen dem Sensorchip und dem Basismaterial eingespritzt, nachdem der Sensorchip und das Basismaterial über die Bondhügel verbunden worden sind. Daher kann die Einspritzung des Haftmaterials nicht genau um die Bondhügel herum durchgeführt werden, und es können durch einen unzureichenden Verschluss die Verbindungsabschnitte durch die Bondhügel teilweise bloßgelegt sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebenen Schwierigkeiten zu überwinden und insbesondere einen Drucksensor zu schaffen, welcher ein erstes Gehäuse mit einem Sensorchip an einem Endabschnitt davon und ein zweites Gehäuse mit einem Druckzuführungsdurchgang darin enthält. Bei dem Drucksensor ist das zweite Gehäuse an dem einen Endabschnitt des ersten Gehäuses angebracht, und dieser Drucksensor kann ohne eine Verschlechterung der Eigenschaften des Sensors kompakt ausgestattet sein.

Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drucksensor zu schaffen, bei welchem ein Sensorchip und ein Basis- bzw. Sockelmaterial über Bondhügel elektrisch verbunden sind und ein Verschließen eines Verbindungsabschnitts der Bondhügel durchgeführt werden kann, ohne dass ein Einspritzen eines Haftmaterials durch Lücken zwischen dem Sensorchip und dem Sockelmaterial vorgesehen wird.

Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren eines Drucksensors zu schaffen, bei welchem ein Sensorchip und ein Basismaterial über Bondhügel elektrisch verbunden sind.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.

Entsprechend einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung enthält ein Drucksensor einen Sensorchip zur Ausgabe von elektrischen Signalen entsprechend einem Druck, welcher an einer Druckempfangsoberfläche empfangen wird, die an einer Oberfläche des Sensorchips gebildet ist, ein erstes Gehäuse mit einem Endabschnitt, bei welchem der Sensorchip vorgesehen ist, ein zweites Gehäuse, welches an dem einen Endabschnitt des ersten Gehäuses befestigt ist, um den Sensorchip zu bedecken. Des Weiteren ist das zweite Gehäuse mit einem Druckzuführungsdurchgang zum Zuführen des Drucks dem Sensorchip versehen, und es ist eine Leiterplatte an dem einen Endabschnitt des ersten Gehäuses vorgesehen, um eine Oberfläche aufzuweisen, die dem Druckzuführungsdurchgang zugewandt ist. Bei dem Drucksensor sind in einer Vielzahl vorkommende Bondhügel, durch welche der Sensorchip elektrisch mit der Oberfläche der Leiterplatte durch Höcker- bzw. Flip-Chip-Bonden verbunden ist, derart vorgesehen, dass die Druckempfangsoberfläche der Oberfläche der Leiterplatte zugewandt ist, und ein isolierende Teil mit einem elektrischen Isoliervermögen verschließt bzw. versiegelt einen Verbindungsabschnitt der Bondhügel. Dementsprechend ist es möglich, wirksam die Größe des Drucksensors zu verringern.

Des Weiteren ist die Druckempfangsoberfläche des Sensorchips der Oberfläche der Leiterplatte zugewandt. Das heißt, die Druckempfangsoberfläche des Sensorchips ist dem Druckzuführungsdurchgang in entgegengesetzter Richtung zugewandt. Daher wird die Druckempfangsoberfläche davor geschützt, dass ein Druckmedium und Fremdkörper direkt darauf auftreffen, und sie wird ebenfalls vor dem Empfang von kontaminierten Materialien geschützt. Somit werden Möglichkeiten des Empfangs von schädlichen Wirkungen stark verringert.

Des Weiteren ist der Verbindungsabschnitt der Bondhügel mit dem Isoliermaterial verschlossen, welches ein elektrisches Isoliervermögen besitzt, wodurch die Bondhügel oder die Elektroden auf dem Sensorchip ebenfalls mit dem Isoliermaterial versiegelt sind. Daher sind diese Teile vor dem Druckmedium geschützt, und es kann die Verschlechterung des Verbindungsabschnitts des Sensorchips wie eine Korrosion herrührend von dem Druckmedium vermieden werden.

Das isolierende Teil kann aus Harz oder Keramik gebildet sein, welches das elektrische Isoliervermögen besitzt, und das isolierende Teil kann derart ausgestaltet sein, dass es eine Filmform aufweist. Des Weiteren kann das isolierende Teil aus einer Vielzahl von Filmteilen konstruiert sein, welche voneinander getrennt sind, um wenigstens eine Lücke zwischen den Bondhügeln zu bilden, durch welche der von dem Druckzuführungsdurchgang aus zugeführte Druck der Druckempfangsoberfläche aufgebracht wird.

Entsprechend einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren zur Herstellung eines Drucksensors: einen Schritt des Bereitstellens von Bondhügeln auf einer Oberfläche eines Teils von einem Sensorchip und einem Basismaterial und des Bereitstellens von Elektroden auf einer Oberfläche des anderen Teils von sowohl dem Sensorchip als auch dem Basismaterial an entsprechenden Positionen bezüglich der Bondhügel; einen Schritt des Bedeckens der Elektroden, welche auf dem anderen Teil durch eine isolierende Membran gebildet wird, die durch Wärme härtbar ist; einen Schritt des Anordnens des einen Teils und des anderen Teils einander gegenüber liegend derart, dass die Oberflächen des einen Teils und des anderen Teils einander zugewandt sind; einen Schritt des Stoßens der Bondhügel auf die isolierende Membran derart, dass die Bondhügel die isolierende Membran durchdringen und elektrisch mit den Elektroden verbunden sind; und einen Schritt des Erwärmens der isolierenden Membran, um gehärtet zu sein, so dass die Randgebiete der Bondhügel und die Elektroden versiegelt sind, welche durch die gehärtete isolierende Membran elektrisch verbunden sind. Dementsprechend werden die Bondhügel und die Elektroden elektrisch verbunden, und danach wird die isolierende Membran durch Wärme gehärtet, wodurch Randgebiete um die Bondhügel und die Elektroden herum mit der isolierende Membran versiegelt werden. In dem durch dieses Verfahren hergestellten Drucksensor kann das Versiegeln bzw. Verschließen des Verbindungsabschnitts des Sensorchips mit dem Basismaterial leicht durchgeführt werden, ohne dass ein Haftmaterial von Lücken zwischen dem Sensorchip und dem Basismaterial aus nach dem Verbinden eingespritzt wird.

Das Stoßen kann durchgeführt werden, nachdem das Isoliermaterial durch das Erwärmen weicher wird, und das Versiegeln der Randgebiete der Bondhügel und der Elektroden kann durch kontinuierliches Erwärmen der weich gemachten isolierenden Membran durchgeführt werden, um gehärtet zu werden. In diesem Fall kann das elektrische Verbinden und Versiegeln der Verbindungsteile des Sensorchips und des Basismaterials unter Verwendung der Bondhügel einfach genau durchgeführt werden.

Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Drucksensor einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 zeigt eine vergrößerte Draufsicht, welche die Nähe eines Sensorchips des Drucksensors von 1 darstellt;
3A und 3B zeigen Draufsichten, welche einen Klebeprozess (pasting process) in einem Herstellungsverfahren des Drucksensors der ersten Ausführungsform darstellen;
4A zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Verbindungsprozess in dem Herstellungsverfahren des Drucksensors darstellt, und 4B zeigt eine Draufsicht auf 4A entsprechend dem Drucksensor der ersten Ausführungsform;
5A zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche den Verbindungsprozess und einen Versiegelungsprozess in dem Herstellungsverfahren des Drucksensors darstellt, und 5B zeigt eine transparente Draufsicht von 5A, welche Positionsbeziehungen zwischen dem Sensorchip und Bondhügeln bei der dritten Ausführungsform darstellt;
6 zeigt einen schematischen Graphen, welcher eine Viskositätsänderung eines bei der ersten Ausführungsform verwendeten Isolierfilms entsprechend einer Erwärmungszeit (t) darstellt;
7A zeigt einen schematischen Graphen, welcher eine Viskositätsänderung des in der ersten Ausführungsform verwendeten Isolierfilms entsprechend einer Erwärmungstemperatur (T) darstellt, und 7B zeigt einen schematischen Graphen, welcher eine Beziehung zwischen einer Erwärmungszeit (t) und der in 7A verwendeten Erwärmungstemperatur (T) darstellt;
8 zeigt einen schematischen Graphen, welcher ein Beispiel von Temperaturprofilen bei dem Herstellungsverfahren des Drucksensors der ersten Ausführungsform darstellt;
9 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Drucksensor einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
10 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Verbindungsprozess in einem Herstellungsverfahren des Drucksensors einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
11 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche den Verbindungsprozess und einen Versiegelungsprozess in dem Herstellungsverfahren des Drucksensors der dritten Ausführungsform darstellt;
12A zeigt eine vergrößerte Draufsicht, welche die Umgebung eines Sensorchips eines Drucksensors einer Modifizierung der vorliegenden Erfindung darstellt, und 12B zeigt eine transparente Draufsicht von 12A; und
13A zeigt eine vergrößerte Draufsicht, welche die Umgebung eines Sensorchips eines Drucksensors einer anderen Modifizierung der vorliegenden Erfindung darstellt, und 13B zeigt eine transparente Ansicht von 13A.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
Erste Ausführungsform
1 zeigt eine Querschnittsansicht, welche einen Drucksensor 100 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 2 zeigt eine vergrößerte Draufsicht, welche die Umgebung eines Sensorchips 20 des Drucksensors 100 von 1 aus der Sicht von der Seite eines Sockels 22 des Sensorchips 20 darstellt. 2 stellt einige Teile transparent lediglich zum Zwecke des einfachen Anzeigens der Position jedes Teils dar.
Der Drucksensor 100 ist beispielsweise auf einem Fahrzeug angebracht und wird als Drucksensor zum Erfassen eines Kraftstoffdrucks, eines Schmieröldrucks für einen Motor oder ein Antriebssystem, eines Kühlmitteldrucks für eine Klimaanlage oder eines Abgasdrucks verwendet.
Der Drucksensor 100 enthält einen Sensorchip 20 mit einer Druckempfangsoberfläche 20a an einer Oberfläche davon zur Ausgabe von elektrischen Signalen entsprechend einem auf der Druckempfangsoberfläche 20a empfangenen Druck, ein Verbindungssteckergehäuse 10 mit dem Sensorchip 20 an einem Endabschnitt davon, ein Gehäuse 30, welches an dem einen Endabschnitt des ersten Gehäuses 10 befestigt ist, um den Sensorchip 20 zu bedecken, und einen in dem zweiten Gehäuse 30 vorgesehenen Druckzuführungsdurchgang 32 zum Zuführen eines Drucks dem Sensorchip 20.
In dem Drucksensor 100 besitzt das Verbindungssteckergehäuse 10 als erstes Gehäuse eine im Wesentlichen zylindrische Form und ist aus Harz wie Polyphenylensulfid (PPS) oder Polybutylenterephthalat (PBT) durch Gießen bzw. Spritzen (molding) gebildet. Eine Aussparung 11 ist auf einer Oberfläche des einen Endabschnitts des Verbindungssteckergehäuses 10 (beispielsweise an einer unteren Endoberfläche des Verbindungssteckergehäuses 10 in 1) gebildet.
Der Sensorchip 20 als Druckerfassungselement ist in der Aussparung 11 vorgesehen. Der Sensorchip 20 dieser Ausführungsform besitzt ein Diaphragma 21 als Druckempfangsabschnitt in einem mittleren Bereich der Oberfläche 20a des Sensorchips 20. Die Oberfläche des Diaphragmas 21 (eine obere Oberfläche des Diaphragmas 21 in 1) bildet ein Teil des Druckempfangsabschnitts 20a des Sensorchips 20.
Ein Hohlraum wird durch Entfernen eines Rückseitenteils des Sensorchips 20 der Druckempfangsoberfläche 20a (der unteren Oberfläche des Sensorchips 20 in 1) durch Ätzen oder ähnliche Verfahren gebildet. Das Diaphragma 21 ist ein Bodenabschnitt des wie oben gebildeten Hohlraums.
Der Sensorchip 20 ist integriert mit einem Sockel 22 gebildet, welcher aus Glas durch anodische Oxidation bzw. Eloxieren (anodizing) oder dergleichen an der Rückseitenoberfläche des Sensorchips 20 gebildet ist. Dabei wird der Hohlraum an der Rückseite des Sensorchips 20 luftdicht durch den Sensorchip und den Sockel 22 verschlossen, und dieser Hohlraum dient als Bezugsdruckkammer wie eine Vakuumdruckkammer.
Der Sensorchip 20 dieser Ausführungsform ist ein Halbleiter eines Diaphragmatyps, welcher den empfangenen Druck an dem Diaphragma 21 in elektrische Signale umwan delt und die elektrischen Signale als Sensorsignale ausgibt.
Bei diesem Halbleitersensorchip eines Diaphragmatyps 20 kann eine Brückenschaltung, welche beispielsweise aus einem Belastungs- bzw. Druckmessgerät besteht, auf dem Diaphragma 21 gebildet sein. Änderungen des Widerstandswerts der Brückenschaltung können durch Deformieren des Diaphragmas 21 erfasst werden.
Obwohl nicht dargestellt, kann eine Sensorsignalverarbeitungsschaltung, welche ein Transistorelement und verschiedene Verdrahtungen enthält, durch eine Halbleiterverarbeitungstechnik in der Umgebung des Diaphragmas 21 an der Seite der Druckempfangsoberfläche 20a des Sensorchips 20 gebildet werden.
Das heißt, der Sensorchip 20 kann ein integrierter Sensorchip sein, in welchem das Diaphragma 21 wie der Druckempfangsabschnitt und die Sensorsignalverarbeitungsschaltung integriert gebildet sind. Jedoch ist der Sensorchip 20 nicht notwendigerweise auf den integrierten Sensorchip beschränkt. Beispielsweise können die auf der Grundlage der Deformierung des Diaphragmas 21 erfassten Signale durch eine externe Schaltung verarbeitet werden.
Wie in 1 dargestellt, ist in der an dem einen Endabschnitt des Verbindungssteckergehäuses 10 befindlichen Aussparung 11 eine Leiterplatte 40 derart vorgesehen, dass eine Rückseitenoberfläche davon (eine untere Oberfläche in 1) dem Druckzuführungsdurchgang 32 des Gehäuses 30 zugewandt ist. Die Leiterplatte 40 ist an dem Verbindungssteckergehäuse 10 beispielsweise durch Anhaftung befestigt.
Die Leiterplatte 40 kann aus Keramik oder Harz gebildet sein, sie ist jedoch nicht auf bestimmte Materialien beschränkt. Ebenfalls kann die Leiterplatte 40 entweder eine einschichtige oder eine vielschichtige Platte sein. Bei dieser Ausführungsform ist die Leiterplatte 40 eine Keramikplatte.
Eine Schaltung zum Verarbeiten der von dem Sensorchip 20 ausgegebenen elektrischen Signale kann in der Leiterplatte 40 gebildet sein. Insbesondere dann, wenn der Sensorchip 20 nicht der Sensorchip eines integrierten Typs, wie oben erläutert, ist, wird es bevorzugt, die Leiterplatte 40 zu verwenden, welche die Schaltung zur Verarbeitung der Sensorsignale aufweist.
Wie in 1 und 2 dargestellt, ist der Sensorchip 20 mit der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40, welche dem Druckzuführungsdurchgang 32 zugewandt ist, durch Höckerbonden (flip-chip bonding) verbunden.
Der Sensorchip 20 ist elektrisch mit der Leiterplatte 40 durch Bondhügel 50 dazwischen in einem Zustand verbunden, bei welchem die Druckempfangsoberfläche 20a des Sensorchips 20 der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 zugewandt ist. Die Bondhügel 50 können allgemeine Goldbondhügel oder Lötkontakthügel sein.
Obwohl in 1 und 2 nicht dargestellt, sind beispielsweise aus Aluminium hergestellte Elektroden um ein äußeres Randgebiet des Diaphragmas 21 des Sensorchips 20 herum vorgesehen. Diese Elektroden sind mit (nicht dargestellten) Elektroden, welche auf der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 angeordnet sind, über die Bondhügel 50 verbunden.
Des Weiteren sind, wie in 1 und 2 dargestellt, bei dem Drucksensor 100 dieser Ausführungsform Verbindungsabschnitte des Bondhügels 50 durch Umwickelung mit einem isolierenden Teil 60 verschlossen bzw. versiegelt, welches ein elektrisches Isoliervermögen aufweist.
Bondhügelverbindungsabschnitte enthalten die Bondhügel 50, die Elektroden des Sensorchips 20, welche mit den Bondhügeln 50 verbunden sind, und die Elektroden der Leiterplatte 40, welche mit den Bondhügeln 50 verbunden sind. Das heißt, in dem Drucksensor 100 sind die Bondhügel 50 und die mit den Bondhügeln 50 verbundenen Elektroden mit dem isolierenden Teil 60 verschlossen bzw. versiegelt.
Das isolierende Teil 60 ist aus einem Harz oder einer Keramik gebildet, welche ein elektrisches Isoliervermögen ebenso wie ein Haftvermögen besitzen. Um genau zu sein, die isolierenden Teile 60 sind aus einem Epoxidharz gebildet, und es kann beispielsweise ein NCF (non conductive film, ein nicht leitfähiger Film) oder eine NCP (non conductive paste, nicht leitfähige Paste) verwendet werden.
Wie oben erläutert, ist in der Aussparung 11 des einen Endabschnitts des Verbindungssteckergehäuses 10 der Sensorchip 20 elektrisch mit der Leiterplatte 40 durch das Höckerbonden verbunden und mit dem Verbindungssteckergehäuse 10 über die Leiterplatte 40 befestigt.
Als Nächstes wird eine Verbindung des Sensorchips 20 mit der Leiterplatte 40 erläutert. Es wird der integriert mit dem Sockel 22 gebildete Sensorchip 20 bereitgestellt. Die Bondhügel 50 sind ebenfalls auf dem Sensorchip 20 gebildet. Der Sensorchip 20 wird auf der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 über die Bondhügel 50 angebracht, und es wird ein Höckerbonden unter Verwendung eines Ultraschallbondens (ultrasonic bonding) oder eines Zinnaufschmelzens (soldering reflow) durchgeführt.
Ein harziges Material wird um die angeschlossenen Teile der Bondhügel 50 durch Kleben (pasting) bereitgestellt und zur Bildung des isolierenden Teils 60 gehärtet.
Wenn das isolierende Teil 60 ein Film ist, wird der Film zwischen die Bondhügel des Sensorchips 20 und der Leiterplatte 40 platziert. Die Bondhügel 50 werden auf den Film gepresst, bis sie zerplatzen und durch den Film hindurchtreten, um direkt die Leiterplatte 40 zu berühren. Danach kann, wie oben erläutert, unter Durchführung des Höckerbondens über die Bondhügel 50 mit dem Ultraschallbonden oder dem Zinnaufschmelzen ein filmförmiges isolierendes Teil 60 gebildet werden. Eine detailliertere Erläuterung des Verfahrens zur Bildung des filmförmigen isolierenden Teils 60 wird später beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, sind eine Vielzahl von stabförmigen metallischen Anschlüssen (Steckerstiften) 12 zum Verbinden des Sensorchips 20 mit beispielsweise externen Schaltungen in dem Verbindungssteckergehäuse 10 vorgesehen.
Die Anschlüsse 12 sind elektrisch mit der Leiterplatte 40 verbunden, wodurch der Sensorchip 20 mit außen über die Leiterplatte 40 und die Anschlüsse 12 elektrisch verbindbar ist.
In 1 ist beispielsweise ein Endabschnitt jedes Anschlusses 12 (ein unteres Ende in 1) dem einen Endabschnitt des Verbindungssteckergehäuses 10 bloßgelegt bzw. ausgesetzt, welcher eine Innenseite der Aussparung 11 des Verbindungssteckergehäuses 10 bildet.
Die bloßgelegten Abschnitte der Anschlüsse 12 und die Leiterplatte 40 sind elektrisch verbunden. Als elektrisches Verbindungsverfahren kann Löten, Schweißen, Hartlöten oder ein Verwenden eines leitfähigen Haftmittels oder verschiedenartiges elektrisches Bonden verwendet werden.
Bei dieser Ausführungsform werden die Anschlüsse 12 aus einem Plattierungsmaterial, beispielsweise aus Messing mit einer Ni-Plattierung, gebildet. Die Anschlüsse 12 werden integriert mit dem Verbindungssteckergehäuse 10 durch Einpress- bzw. Einspritzformen (insert-molding) gebildet, wodurch sie innerhalb des Verbindungssteckergehäuses 10 gehalten werden.
Demgegenüber wird, wie in 1 dargestellt, der andere Endabschnitt des Verbindungssteckergehäuses 10 (das heißt ein oberes Ende in 1) als Öffnungsabschnitt 15 gebildet. Die anderen Enden der Anschlüsse 10, welche die gegenüberliegenden Enden zu denjenigen sind, die gegenüber der Aussparung 11 bloßgelegt sind, sind in dem Öffnungsabschnitt 15 bloßgelegt.
Die Enden der Anschlüsse 12, welche gegenüber dem Öffnungsabschnitt 15 des anderen Endabschnitts des Verbindungssteckergehäuses 10 bloßgelegt sind, sind elektrisch mit den externen Schaltungen (beispielsweise einer ECU des Fahrzeugs) durch externe Drähte wie (nicht dargestellte) Kabelbündel bzw. Kabelbäume verbunden.
Das heißt, der andere Endabschnitt des Verbindungssteckergehäuses 10 und die Enden der Anschlüsse 12, welche in den Öffnungsabschnitt 15 ragen, dienen als Verbindungsabschnitt 16 für eine Verbindung zu den externen Schaltungen. Daher wird eine Signalübertragung zwischen dem Sensorchip 20 und außen durch die Bondhügel 50, die Leiterplatte 40 und die Anschlüsse 12 durchgeführt.
Das Gehäuse 30 besitzt einen Öffnungsabschnitt 31 an einem Endabschnitt davon (beispielsweise an einem oberen Ende in 1) und besitzt den Druckzuführungsdurchgang 32 zum Zuführen des Druckmediums von außen an einem Endabschnitt davon (beispielsweise an einem unteren Ende in 1).
Das Druckmedium kann das Kühlmittel der Klimaanlage, der Kraftstoff für den Motor wie Benzin, das Schmieröl für den Motor oder das Antriebssystem oder das Abgas sein. Das Gehäuse 30 kann aus einem metallischen Material wie einem rostfreien Stahl (SUS) hergestellt sein und kann durch Stanzen (press-punching) oder Zerspanen (cutting work) gebildet werden.
Ein Schrauben- bzw. Gewindeabschnitt 33 zum Befestigen des Drucksensors 100 an einem geeigneten Teil des Fahrzeugs wie an einer Kühlmittelleitung der Klimaanlage oder an einer Kraftstoffleitung des Fahrzeugs ist auf einer größeren Oberfläche des Endabschnitts des Gehäuses 30 gebildet.
Der eine Endabschnitt des Verbindungssteckergehäuses 10 (das heißt, ein unteres Ende in 1) wird in den Öffnungsabschnitt 31 des Gehäuses 30 eingesetzt. In diesem eingesetzten Zustand wird das Gehäuse 30 an dem Verbindungssteckergehäuse 10 befestigt, um die Aussparung 11 des Verbindungssteckergehäuses 10 zu bedecken. Dabei wird ein Endabschnitt 30a des einen Endabschnitts des Gehäuses 30 an dem Verbindungssteckergehäuse 10 befestigt.
Ein ringförmiger Graben (ein O-Ring-Graben) 34 ist auf einer Oberfläche des einen Endabschnitts des Gehäuses 30 gebildet. Ein O-Ring 35 ist innerhalb des O-Ring-Grabens 34 angeordnet, um das Gehäuse 30 und das Verbindungssteckergehäuse 10 luftdicht zu verschließen. Der O-Ring 35 ist aus einem elastischen Material wie Silikongummi gebildet.
Das Herstellungsverfahren des Drucksensors 100 wird anhand eines Beispiels beschrieben. Es wird das Verbindungssteckergehäuse 10 mit den durch Einpress- bzw. Einspritzformen gebildeten Anschlüssen 12 bereitgestellt. Die Leiterplatte 40 wird ebenfalls bereitgestellt, auf welche der mit dem Sockel 22 integrierte Sensorchip 20 höckergebondet und auf welcher das isolierende Teil 60 gebildet ist.
Das Bildungsverfahren der Leiterplatte 40, auf welcher der Sensorchip 20 befestigt ist, wurde vorausgehend erläutert. Die Leiterplatte 40 wird in der Aussparung 11 des Verbindungssteckergehäuses 10 beispielsweise durch Anhaften angeordnet. Zur selben Zeit werden die Leiterplatte 40 und die Anschlüsse 12 elektrisch miteinander verbunden.
Als Nächstes wird das Gehäuse 30 bereitgestellt und der Öffnungsabschnitt 31 des Gehäuses 30 wird in den einen Endabschnitt des Verbindungssteckergehäuses 10 über den O-Ring 35 eingefügt. Der Endabschnitt 30a des Gehäuses 30 wird an dem Verbindungssteckergehäuse 10 befestigt, wodurch das Gehäuse 30 und das Verbindungssteckergehäuse 10 luftdicht integriert werden. Das Verbindungssteckergehäuse 10 und das Gehäuse 30 werden befestigt und zusammengebaut, um den in 1 dargestellten Drucksensor 100 zu bilden.
Das Herstellungsverfahren der Leiterplatte 40 mit dem Sensorchip 20, wobei das isolierende Teil 60 ein Film ist und als aus einem NCF hergestellte isolierende Membran 60 gebildet ist, wird unter Bezugnahme auf 3A bis 5B erläutert.
3A und 3B stellen einen Klebeprozess (Bondprozess) der isolierenden Membran 60 auf einer Oberfläche (das heißt einer Rückseitenoberfläche in 1) der Leiterplatte 40 mit einer ebenen Ansicht der Leiterplatte 40 dar. In 3A, 3B werden Elektroden 41 auf der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 dargestellt, welche mit den Bondhügeln 50 zu verbinden sind. Die Elektroden 41 auf der Leiterplatte 40 werden im Folgenden als Basismaterialelektroden 41 bezeichnet.
4A und 4B stellen einen Verbindungsprozess der Bondhügel 50 mit den Basismaterialelektroden 41 dar. 4A zeigt eine Querschnittsansicht, und 4B zeigt eine Draufsicht auf 4A. 5A zeigt eine Querschnittsansicht, welche einen Verbindungsprozess der Bondhügel 50 mit den Basismaterialelektroden 41 und einen Verschluss- bzw. Versiegelungsprozess durch die isolierende Membran 60 darstellt. 5B zeigt eine transparente Draufsicht auf 5B ohne den Sockel.
Elektroden 23, welche mit den Bondhügeln 50 des Sensorchips 20 verbunden sind, werden in 4A und 5A zusammen mit den Basismaterialelektroden 41 dargestellt. Die Elektroden 23 des Sensorchips 20 werden im Folgenden als die Chipelektroden 23 bezeichnet.
Die Chipelektroden 23 sind aus Aluminium hergestellt und auf der Druckempfangsoberfläche 20a des Sensorchips 20 vorgesehen. Die Basismaterialelektroden 41 werden durch Goldplattierung hergestellt und auf der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 gebildet.
Wenn die Druckempfangsoberfläche 20a des Sensorchips 20 bereitgestellt wird, um der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 zugewandt zu sein, werden die Chipelektroden 23 und die Basismaterialelektroden 41 ebenfalls bereitgestellt, um einander zugewandt zu sein.
Bei diesem Herstellungsverfahren werden der Sensorchip, welcher die Druckempfangsoberfläche 20a aufweist, und die Leiterplatte 40 als das Basismaterial bereitgestellt. Die Bondhügel 50 werden an Positionen der Druckempfangsoberfläche 20a bereitgestellt, welches die eine Oberfläche des Sensorchips 20 ist.
Die Bondhügel 50 sind beispielsweise Goldbondhügel und werden auf den Chipelektroden 23 unter Verwendung einer Drahtbondvorrichtung, wie in 4A dargestellt, gebildet. Ebenfalls werden, wie in 3A dargestellt, auf der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 die Basismaterialelektroden 41 unter Durchführung einer Goldplattierung auf einer Kupferbasis darunter an entsprechenden Positionen zu den Bondhügeln 50 gebildet.
Somit werden der Sensorchip 20, welcher die Bondhügel 50 auf der einen Oberfläche davon aufweist, und die Leiterplatte 40, welche die Basismaterialelektroden 41 aufweist, bereitgestellt. Als Nächstes wird der Klebeprozess (pasting process) wie in 3A, 3B dargestellt, durchgeführt, und es werden der Verbindungsprozess und der Verschlussprozess sequentiell, wie in 4A bis 5B dargestellt, durchgeführt. Das Herstellungsverfahren wird unter Verwendung einer allgemein bekannten Ultraschallbondvorrichtung durchgeführt, so dass die Bondhügel 50 und die Basismaterialelektroden 41 durch Ultraschall gebondet werden.
In dem Klebeprozess, wie in 3A und 3B dargestellt, wird die isolierende Membran 60 auf die Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 im Voraus geklebt, und die isolierende Membran 60 bedeckt die Basismaterialelektroden 41.
Bei dieser Ausführungsform werden die isolierenden Membranen 60 derart vorgesehen, dass wenigstens eine Lücke zwischen den Bondhügeln 50, wie in 3B dargestellt, gebildet wird. Dies liegt daran, dass der Druck durch die Lücke zwischen den Bondhügeln 50 zugeführt wird. Die isolierenden Membranen 60 werden aus der isolierenden Filmschicht durch Schneiden in eine geeignete Form entsprechend einem Platzierungsmuster durch eine Schneidemaschine geschnitten und danach geklebt (gebondet).
Die aus einem filmförmigem NCF gebildete isolierende Membran 60 wird, wie oben beschrieben, aus dem Epoxidharz gebildet, welches ein Härtungsvermögen durch Wärme aufweist. Bei dieser Ausführungsform wird die isolierende Membran 60 verwendet, welche durch Wärme zuerst weich und danach hart wird, wenn die Wärme gehalten wird, welche in dem weichen Zustand zugegeben wird.
6 bis 7B erläutern die oben beschriebene Eigenschaft der isolierenden Membran 60 dieser Ausführungsform. 6 zeigt einen schematischen Graphen, welcher Änderungen der Viskosität der isolierenden Membran 60 durch Wärme darstellt. 7A und 7B zeigen schematische Graphen, welche Änderungen der Viskosität der isolierenden Membran 60 darstellen, wenn ein Erwärmungsverfahren von dem Verfahren von 6 verändert wird.
Eine Beziehung zwischen einer Erwärmungszeit t und der Viskosität der isolierenden Membran 60, wenn die isolierende Membran 60 über eine vorbestimmte Zeitdauer bei einer Temperatur T erwärmt gehalten wird, welche den isolierenden Film 60 härten kann, ist in 6 dargestellt. Wenn die Erwärmungszeitdauer t ansteigt, wird die Viskosität kleiner, und es wird der Isolierfilm 60 über eine Zeitspanne in Bezug auf einen Startpunkt weich. Danach wird die Viskosität größer als diejenige an dem Startpunkt, und der Isolierfilm 60 härtet.
7A stellt eine Beziehung zwischen der Viskosität des isolierenden Films 60 und der Erwärmungstemperatur T dar, welche allmählich auf eine Härtetemperatur des isolierenden Films 60 über die Erwärmungszeit t, wie in 7B dargestellt, ansteigt. In diesem Fall zeigt der Übergang der Viskosität des isolierenden Films 60 eine ähnliche Eigenschaft wie in 6.
8 stellt ein Beispiel von Temperaturprofilen (Temperaturansteuerungsmustern) eines Klebeprozesses S1 (Klebeschritt), eines Verbindungsprozesses S2 (Verbindungsschritt) und eines Versiegelungs- bzw. Verschlussprozesses S3 (Versiegelungs- bzw. Verschlussschritt) in dem Herstellungsverfahren unter Verwendung der isolierenden Membran 60 dar, welche die oben beschriebene Eigenschaft besitzt. Die horizontale Achse stellt eine Erwärmungszeit t dar, und die vertikale Achse stellt eine Erwärmungstemperatur T dar.
In dem Klebeprozess S1 wird die isolierende Membran 60 mit einer ersten Temperatur T1 (von beispielsweise 80 °C) beispielsweise über eine Zeitperiode von einer Sekunde bis einigen Sekunden erwärmt, so dass die isolierende Membran 60 auf der Rückseitenoberfläche der Leiter platte 40 klebt. Danach wird die Temperatur der isolierenden Membran 60 auf Raumtemperatur zurückgeführt, und es wird der Verbindungsprozess S2 durchgeführt.
Bei dem Verbindungsprozess S2, wie in 4A dargestellt, wird die Druckaufnahmeoberfläche 20a des Sensorchips 20 derart angeordnet, dass sie der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 zugewandt ist. Danach werden die Bondhügel 50 nach unten auf die isolierende Membran 60 gedrückt, wodurch die Bondhügel 50 zerplatzen und die isolierende Membran 60 durchdringen. Als Ergebnis sind die Bondhügel 50 elektrisch mit den Basismaterialelektroden 41 verbunden.
Bei diesem Schritt wird die isolierende Membran 60 durch Wärme weich gemacht, und es wird die elektrische Verbindung der Bondhügel 50 mit den Basismaterialelektroden 41 wie oben erläutert in dem Zustand der isolierenden Membran 60 durchgeführt. Um genauer zu sein, es wird, wie in 8 dargestellt, die Temperatur des Verbindungsprozesses S2 auf eine zweite Temperatur T2 erhöht, die größer als die erste Temperatur T1 des Klebeprozesses S1 ist. Der Verbindungsprozess S2 wird unter Erwärmen des Isolierfilms 60 beispielsweise bei einer zweiten Temperatur T2 (von Beispiel 150 °C) über mehrere Sekunden durchgeführt.
Bei dem Verbindungsprozess S2 ändert die weich gemachte isolierende Membran 60 ihre Form durch den Empfang von Lasten der Bondhügel 50, und es werden die Bondhügel 50 in die isolierenden Filme 60 eingesetzt und durchdringen sie. Die Basismaterialelektroden 41 und die Kontakthügel 50 werden mit Ultraschall gebondet, während sie einander berühren. Dementsprechend sind die Bondhügel 50 und die Basismaterialelektroden 41 metallisch gebondet und elektrisch verbunden, wie in 5A dargestellt.
Nachdem die Temperatur der isolierenden Membran 60 auf Raumtemperatur zurückführt worden ist, wird der Versiegelungs- bzw. Verschließprozess S3 durchgeführt. In dem Verschließprozess S3 wird die isolierende Membran 60 durch Wärme derart gehärtet, dass die Randgebiete der verbundenen Bondhügel 50 und Basismaterialelektroden 41 jeweils durch die isolierende Membran 60 verschlossen werden.
Dabei wird die isolierende Membran 60 unter Beibehaltung einer Anordnung jedes in 5A und 5B dargestellten Teils erwärmt gehalten. Der Verbindungsabschnitt der Bondhügel 50 wird mit der isolierenden Membran 60 verschlossen, welche durch Wärme hart wird. Um genauer zu sein, es wird, wie in 8 dargestellt, der Verschließprozess S3 unter derselben zweiten Temperatur T2 des Verbindungsprozesses S2 beispielsweise bei 150 °C über eine Stunde durchgeführt.
Daher wird die isolierende Membran 60 hart, wobei der in 5A und 5B dargestellte strukturelle Zustand beibehalten wird, wodurch die isolierende Membran 60 an der Druckempfangsoberfläche 20a und an der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 anhaftet, so dass der Verbindungsabschnitt um die Bondhügel 50 herum verschlossen wird. Somit wird auf einfache Weise der Drucksensor 100 gebildet, welcher die Leiterplatte 40 des Basismaterials mit dem Sensorchip 20 enthält, der elektrisch über die Bondhügel 50 angeschlossen ist.
Bei dem in 8 dargestellten Beispiel wird die Temperatur auf die Raumtemperatur in Intervallen zwischen jedem Prozess S1, S2 und S3 zurückgeführt. Jedoch können die Prozesse S1 bis S3 aufeinanderfolgend unter Auslassung einer Operation des Erhöhens der Temperatur der iso lierenden Membran 60 auf die Raumtemperatur durchgeführt werden. Es ist ebenfalls möglich, verschiedene Muster von Temperaturprofilen außer denjenigen des in 8 dargestellten Beispiels festzulegen.
Zusammenfassend sei erwähnt, dass als der bei dieser Ausführungsform anzunehmende isolierende Film 60 irgendein Typ verwendet werden kann, solange wie er die oben beschriebene Eigenschaft, wie in 6 und 7A dargestellt, besitzt. Es wird der Verbindungsprozess S2 durchgeführt, während der Isolierfilm 60 weich ist, und es wird der Verschließprozess S3 durchgeführt, während der Isolierfilm hart wird. Das heißt, es kann jeder Prozess S2 und S3 während eines geeigneten Eigenschaftsbereichs des isolierenden Films 60, wie in 6 und 7A dargestellt, durchgeführt werden.
Als Nächstes wird eine grundlegende Druckerfassungsoperation des Drucksensors 100 beschrieben. Der Drucksensor 100 wird an einem geeigneten Teil des Fahrzeugs über den Gewindeabschnitt 33 des Gehäuses 30 befestigt. Die Druckmedien von außen (wie das Kühlmittel der Klimaanlage oder das Schmieröl des Fahrzeugs, usw., wie vorher beschrieben) werden in den Drucksensor 100 durch den Druckzuführungsdurchgang 32 des Gehäuses 30 eingeführt.
Das auf diese Weise eingeführte Druckmedium wird nicht direkt auf die Druckempfangsoberfläche 20A angewandt, sondern wird auf den Sockel 22 angewandt, welcher die gegenüberliegende Oberfläche zu der Druckempfangsoberfläche 20a des Sensorchips 20 bildet.
Jedoch verläuft das Druckmedium um die Seiten des Sensorchips 20 herum und fließt auf die Druckaufnahmeoberfläche 20a des Sensorchips 20 zu durch die Lücken zwischen den Kontakthügeln 50, wie in 2 dargestellt.
Daher wird der zu messende Druck auf die Druckempfangsoberfläche 20a aufgebracht und von dem Diaphragma 21 empfangen.
Das heißt, obwohl bei dem Drucksensor 100 dieser Ausführungsform der Verbindungsabschnitt der Bondhügel 50 durch das isolierende Teil 60 verschlossen wird, ist das isolierende Teil 60 dennoch derart angeordnet, dass der Druck der Druckempfangsoberfläche 20a durch die Lücken zwischen den Kontaktstellen 50 aufgebracht werden kann.
Das Diaphragma 21 des Sensorchips 20 wird entsprechend dem aufgebrachten Druck deformiert, und es werden die elektrischen Signale auf der Grundlage der Deformierung des Diaphragmas 21 der Leiterplatte 40 von den Bondhügeln 50 aus und weiter auf die Anschlüsse 12 übertragen. Zu dieser Zeit werden die elektrischen Signale mittels einer Verarbeitungsschaltung, welche in der Nähe des Sensorchips 20 oder in der Leiterplatte 40 gebildet ist, durch Verstärken oder Abgleichen verarbeitet und als Sensorsignale von der Leiterplatte 40 aus den Anschlüssen 12 ausgegeben.
Die Sensorsignale werden den externen Schaltungen wie einer ECU des Fahrzeugs über die Anschlüsse 12 übertragen, welche in dem Verbindungsabschnitt 16 vorgesehen sind. Die grundlegende Druckerfassungsoperation wird, wie oben erläutert, durchgeführt.
Bei der ersten Ausführungsform enthält der Drucksensor 100 das Verbindungssteckergehäuse 10 als das erste Gehäuse, welches den Sensorchip 20 zur Ausgabe von Signalen entsprechend dem empfangenen Druck an der Druckempfangsoberfläche 20a aufweist, die auf einer Oberfläche des Sensorchips 20 angeordnet ist. Der Sensorchip 20 ist in einem Endabschnitt des Verbindungssteckergehäuses 10 angeordnet, und das Gehäuse 30 als das zweite Gehäuse ist an dem einen Endabschnitt des Verbindungssteckergehäuses 10 derart befestigt, dass der Sensorchip 20 von dem Verbindungssteckergehäuse 10 bedeckt wird. Bei diesem Drucksensor 100 wird der Druck durch den Druckzuführungsdurchgang 32 des Gehäuses 30 auf den Sensorchip 20 zu zugeführt.
In dem Drucksensor 100 ist die Leiterplatte 40 an dem einen Endabschnitt des Verbindungssteckergehäuses 10 derart vorgesehen, dass die Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 dem Druckzuführungsdurchgang 32 zugewandt ist. Des weiteren wird der Sensorchip 20 elektrisch mit der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 über die Bondhügel 50 durch Höckerbonden in einem Zustand verbunden, bei welchem die Druckempfangsoberfläche 20a gegenüberliegend der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 befindlich ist.
Der Verbindungsabschnitt der Bondhügel 50 ist mit dem isolierenden Teil 60 verschlossen, welches ein elektrisches Isoliervermögen aufweist.
Bei diesem Drucksensor 100 ist die Leiterplatte 40 an dem einen Ende des Verbindungssteckergehäuses 10 vorgesehen, und der Sensorchip 20 ist elektrisch mit der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 über die Bondhügel 50 unter Verwendung des Höckerbondens verbunden. Daher kann der Drucksensor kompakt ausgebildet und diesbezüglich vorteilhaft sein, da das Höckerbonden des Sensorchips 20 eine kleinere Fläche zum Bonden im Vergleich mit einem Drahtbonden erfordert.
Obwohl die Leiterplatte 40 derart vorgesehen ist, dass die Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 dem Druckzuführungsdurchgang 32 zugewandt ist, ist die Druck empfangsoberfläche 20a des Sensorchips 20 der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 zugewandt. Das heißt, die Druckempfangsoberfläche 20a des Sensorchips 20 ist der entgegengesetzten Richtung zu dem Druckzuführungsdurchgang 32 zugewandt.
Bei diesem Drucksensor 100 trifft das Druckmedium nicht direkt auf die Druckempfangsoberfläche 20a. Daher ist eine direkte Kollision eines Fremdkörpers auf die Druckempfangsoberfläche 20a oder eine Anhaften eines Verschmutzungsmaterials daran beschränkt, wodurch schädliche Wirkungen in Bezug auf Eigenschaften des Sensorchips 20 durch das Druckmedium wirksam verringert werden können.
Ebenfalls wird, wie oben beschrieben, der Druck durch die Lücke zwischen den Bondhügeln 50 auf die Druckempfangsoberfläche 20a des Sensorchips 20 zu nach einem Schwenken um den Sensorchip 20 herum zugeführt. Daher wird der zu messende Druck geeignet der Druckempfangsoberfläche 20a aufgebracht, und es wird die Druckerfassung nicht beeinträchtigt.
Da der Verbindungsabschnitt der Bondhügel 50 durch das isolierende Teil 60 verschlossen ist, welches das elektrische Isoliervermögen aufweist, sind die Bondhügel 50 oder die Elektroden auf dem Sensorchip 20, welche umgebungsempfindliche Komponenten sind, durch das isolierende Teil 60 versiegelt und vor dem Druckmedium geschützt.
Daher kann bei dem Drucksensor 100 eine Korrosion der Bondhügel 50 oder der Elektroden auf dem Sensorchip 20 hervorgerufen durch das Druckmedium vermieden werden, wodurch die Verschlechterung des elektrischen Verbindungsabschnitts des Sensorchips 20 herrührend von dem Druckmedium vermieden werden kann.
Da das Gehäuse 30, welches den Druckzuführungsdurchgang 32 zum Zuführen des Drucks dem Sensorchip 20 aufweist, an dem einen Endabschnitt des Verbindungssteckergehäuses 10 befestigt ist, welches den Sensorchip 20 aufweist, kann der Drucksensor 100 ohne Verschlechterung seiner Eigenschaften kompakt ausgebildet sein.
Bei dem Drucksensor 100 dieser Ausführungsform kann das harzartige oder keramische Isoliermaterial für das isolierende Teil 60 verwendet werden.
Bei dem Herstellungsverfahren des unter Bezugnahme auf 3A bis 8 erläuterten Drucksensors 100 sind die Bondhügel 50 auf den Basismaterialelektroden 41 der Leiterplatte 40 an der Seite des Sensorchips 20 vorgesehen, und die auf der Leiterplatte 40 vorgesehenen Basismaterialelektroden 41 werden von der isolierenden Membran 60 im Voraus bedeckt. Danach werden der Sensorchip 20 und die Leiterplatte 40 einander zugewandt angeordnet und veranlassen die Bondhügel dazu, durch die isolierende Membran 60 hindurch zu zerplatzen. Daher kann die elektrische Verbindung zwischen dem Sensorchip 20 und der Leiterplatte 40 leicht durchgeführt werden, und es wird der elektrische Verbindungsabschnitt mit der durch Wärme gehärteten isolierenden Membran 60 verschlossen.
Wenn der Sensorchip 20 und die Leiterplatte 40 als das Basismaterial über die Kontakthügel 50 elektrisch verbunden werden, besteht keine Notwendigkeit, ein Haftmaterial durch Lücken zwischen dem Sensorchip 20 und der Leiterplatte 40 nach der Verbindung dieser zwei Teile einzuspritzen, da der Verschluss des Verbindungsabschnitts des Bondhügels 50 fertiggestellt werden kann.
Da bei dem herkömmlichen Verfahren das Haftmaterial durch die Lücken zwischen dem Sensorchip 20 und der Leiterplatte 40 eingespritzt wird, nachdem die zwei Teile über die Bondhügel 50 verbunden worden sind, kann das Einspritzen des Harzmaterials infolge eines Kapillarphänomens oder dergleichen nicht genau durchgeführt werden. Da jedoch bei dem Herstellungsverfahren des Drucksensors 100 der vorliegenden Ausführungsform der Isolierfilm 60 bereitgestellt wird, bevor der Sensorchip 20 der Leiterplatte 40 zugewandt angeordnet wird, ist eine genauere Anordnung der isolierenden Membran 60 möglich.
Da das isolierende Material eines Filmtyps wie die isolierende Membran 60 verwendet wird, kann ebenfalls der Film in eine Form geschnitten werden, welche an eine Struktur angepasst ist, die in der Anordnung erfordert wird. Daher ist die genauere Anordnung der isolierenden Membran 60 möglich, und zur selben Zeit besitzt die isolierende Membran 60 eine ausgeglichene Dicke.
Zweite Ausführungsform
9 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Drucksensor 200 einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Unterschiede zu der ersten Ausführungsform werden im Folgenden hauptsächlich erläutert.
Wie in 9 dargestellt, sind ein Schaltungschip bzw. Mikroschaltungsbaustein 70 und ein Kondensator (condenser) 71 auf einer vorderen Oberfläche (einer oberen Oberfläche in 9) der Leiterplatte 40 vorgesehen, welche der Oberfläche gegenüberliegt, an welcher der Sensorchip 20 angebracht ist.
Dabei wird der Schaltungschip 70 auf der vorderen Oberfläche der Leiterplatte 40 über ein Chipanbringungsmaterial oder dergleichen angebracht und elektrisch mit der Leiterplatte 40 über Bonddrähte 72 verbunden. Der Schaltungschip 70 ist zum Zwecke des Hinzufügens einer Übertragungsfunktion oder ähnlicher Aufgaben vorgesehen. Der Kondensator 71 ist zum Zwecke des Verbesserns eines EMC-Widerstands (Rauschwiderstandsverhalten) vorgesehen.
In diesem Fall ist die Leiterplatte 40 die vielschichtige Platine, und es wird bevorzugt, die Rückseitenoberfläche der Leiterplatte mit der Vorderseitenoberfläche davon durch Einlegeverdrahtungen (inlayer wirings) oder Durchgangslochverbindung bzw. Durchkontaktierung (through-hole connection) zu verbinden. Daher kann an der Leiterplatte 40 der auf der Rückseitenoberfläche davon vorgesehene Sensorchip 20 Signale dem Schaltungschip 70 oder dem auf der Vorderseitenoberfläche der Leiterplatte 40 vorgesehenen Kondensator 71 übertragen.
Obwohl in 9 nicht dargestellt, können in dem Drucksensor 200 der zweiten Ausführungsform die Leiterplatte 40 und die Anschlüsse 20 elektrisch durch verschiedene elektrische Verbindungsmittel wie Löten, Schweißen, Hartlöten oder durch das leitfähige Haftmaterial verbunden werden.
Der Drucksensor 200 der zweiten Ausführungsform kann im Wesentlichen unter Verwendung des bezüglich der ersten Ausführungsform erläuterten Herstellungsverfahrens hergestellt werden.
Das heißt, es wird die Leiterplatte 40 bereitgestellt, auf welcher der Sensorchip 20 integriert mit dem Sockel 22 durch Höckerbonden und das isolierende Teil 60 darauf gebildet sind. Der drahtgebondete Schaltungschip 70 und der Kondensator 71 sind ebenfalls auf der Leiterplatte 40 angebracht.
Die Leiterplatte 40 wird in der Aussparung 11 des Verbindungssteckergehäuses 10 bereitgestellt, und die Leiterplatte und die Anschlüsse 12 werden elektrisch verbunden. Danach werden das Gehäuse 30 und das Verbindungssteckergehäuse 10 durch den O-Ring 35 für eine Integration befestigt, und es ist die in 9 dargestellte Anordnung des Drucksensors 200 fertiggestellt.
Der Drucksensor 200, welcher die obige Struktur aufweist, kann ebenfalls ohne eine Verschlechterung der Eigenschaften des Sensors kompakt ausgebildet sein.
In dem Drucksensor 200 der zweiten Ausführungsform werden der Schaltungschip 70 und der Kondensator 71 zum Zwecke der Verbesserung des EMC-Widerstands oder der Hinzufügung einer Übertragungsfunktion wie oben erläutert benötigt. Sogar in einem derartigen Fall ist es möglich, den Schaltungschip 70 und den Kondensator 71 auf der Vorderseitenoberfläche des Drucksensors 200 ohne ein Ansteigen der Gesamtgröße des Sensors 200, insbesondere ein Ansteigen in der radialen Richtung davon (einer Linksrechts-Richtung in 9) anzubringen.
Dritte Ausführungsform
In dem oben beschriebenen Verbindungsverfahren, wie in 3A bis 5B dargestellt, ist das eine Teil, welches die Bondhügel 50 darauf aufweist, der Sensorchip 20 und das andere Teil, welches die Elektroden 41 darauf an den entsprechenden Teilen der Bondhügel 50 aufweist, ist die Leiterplatte 40 als das Basismaterial. In der dritten Ausführungsform ist das eine Teil, welches die Bondhügel 50 darauf aufweist, die Leiterplatte 40, und das andere Teil, welches elektrisch mit den Bondhügeln 50 zu verbinden ist, ist der Sensorchip 20.
10 und 11 zeigen Herstellungsprozesse eines Drucksensors einer dritten Ausführungsform. 10 und 11 zeigen Querschnittsansichten, welche das Herstellungsverfahren darstellen, bei welchem der Sensorchip 20 mit der Leiterplatte 40 über die Bondhügel 50 verbunden wird, wenn das isolierende Teil 60 ein Film ist. 10 stellt einen Verbindungsprozess dar, und 11 stellt einen Versiegelungs- bzw. Verschließprozess dar.
In dem Herstellungsverfahren des Drucksensors der dritten Ausführungsform sind die Bondhügel 50 auf der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 vorgesehen. Auf der Druckempfangsoberfläche 20a des Sensorchips 20 sind die Chipelektroden 23 an Positionen vorgesehen, welche den Bondhügeln 50 gegenüberliegen. Dabei wird eine Bildung der Bondhügel 50 auf der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 in Bezug auf die Oberflächen der Basismaterialelektroden 41 durch die Drahtbondvorrichtung wie bei der ersten Ausführungsform durchgeführt.
Die Leiterplatte 40, auf welcher die Bondhügel 50 gebildet sind, und der Sensorchip 20, auf welchem die Chipelektroden 23 gebildet sind, werden somit bereitgestellt. Danach wird der Klebeprozess, der Verbindungsprozess und der Verschließprozess aufeinanderfolgend durchgeführt. Bei der dritten Ausführungsform wird in dem Klebeprozess die isolierende Membran 60 auf die eine Oberfläche des Sensorchips 20 geklebt, welche die Druckempfangsoberfläche 20a ist. Daher werden die Chipelektroden 23 mit der isolierenden Membran 60 bedeckt.
Die isolierende Membran 60 bei der dritten Ausführungsform ist die gleiche, wie diejenige, die bei der ersten Ausführungsform verwendet wird, und das Temperaturansteuerungsmuster (temperature control pattern) jedes Prozesses gleicht demjenigen von 8.
In dem Verbindungsschritt wird, wie in 10 dargestellt, die Druckempfangsoberfläche 20a des Sensorchips 20 derart angeordnet, dass sie der Rückseitenoberfläche der Leiterplatte 40 zugewandt ist. Danach werden die Bondhügel 50 von oberhalb der isolierenden Membran 60 aus gestoßen, wodurch die Bondhügel 50 zerplatzen und die isolierende Membran 60 durchdringen. Daher kommen die Bondhügel 50 in Kontakt mit den Chipelektroden 23, und die Bondhügel 50 und die Chipelektroden 23 werden durch Ultraschallbonden metallisch gebondet und, wie in 11 dargestellt, elektrisch verbunden.
Der folgende Versiegelungs- bzw. Verschlussschritt ist gleich demjenigen bei der ersten Ausführungsform. Die isolierende Membran 60 wird hart, wobei der in 11 dargestellte strukturelle Zustand beibehalten wird, und das Verschließen der Verbindungsabschnitte der Bondhügel 50 durch die isolierende Membran 60 ist fertiggestellt. Der Drucksensor der dritten Ausführungsform ist konstruiert, in welchem der Sensorchip 20 und die Leiterplatte 40 als das Basismaterial über die Bondhügel 50 verbunden sind.
Wie oben erläutert, werden bei dem Herstellungsverfahren des Drucksensors der dritten Ausführungsform die Bondhügel 50 an der Oberfläche der Leiterplatte 40 bereitgestellt, und es werden die auf dem Sensorchip 20 angeordneten Chipelektroden 23 durch die isolierende Membran 60 im Voraus bedeckt. Danach werden der Sensorchip 20 und die Leiterplatte 40 derart angeordnet, dass sie einander zugewandt sind, und es werden die Bondhügel 50 derart gebildet, dass sie die isolierende Membran 60 durch dringen, wodurch der Sensorchip 20 und die Leiterplatte 40 elektrisch verbunden werden. Das Verschließen des elektrischen Verbindungsabschnitts wird dadurch fertiggestellt, dass die isolierende Membran 60 durch Wärme gehärtet wird.
Wenn der Sensorchip 20 und die Leiterplatte 40 als das Basismaterial elektrisch über Bondhügel 50 verbunden werden, kann daher das Verschließen des Verbindungsabschnitts der Bondhügel 50 fertiggestellt werden, ohne dass das Haftmaterial durch die Lücken zwischen dem Sensorchip 20 und der Leiterplatte 40 eingespritzt wird.
weitere Ausführungsformen
Obwohl die vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen davon unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben worden ist, wird es festgestellt, dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen für den Fachmann ersichtlich sind.
Beispielsweise ist der Sensorchip 20 nicht notwendigerweise auf einen Halbleiterdiaphragmatyp, wie erläutert, beschränkt, sondern er kann irgendeinem Typ angehören, solange wie der Sensorchip den empfangenen Druck an der Druckempfangsoberfläche 20a in elektrische Signale umwandeln und selbige als Sensorsignale ausgeben kann.
Der erste Fall ist nicht notwendigerweise auf das Verbindungssteckergehäuse 10, wie erläutert, beschränkt, sondern kann irgendein anderes Teil sein, solange wie es die Leiterplatte 40 an seinem einen Ende aufnehmen kann. Ähnlich ist das zweite Gehäuse nicht notwendigerweise auf das Gehäuse 30, wie erläutert, beschränkt, sondern es kann irgendein Teil sein, solange wie es den Druckzuführungsdurchgang aufweist.
Was die in den ersten und zweiten Gehäusen verwendeten Materialien anbelangt, so sind sie nicht notwendigerweise auf Harz oder Metall, wie in den Ausführungen erläutert, beschränkt. Sie können dort, wo es geeignet ist, verändert werden. Was ebenfalls das Verfahren des Zusammenfügens des ersten und des zweiten Gehäuses anbelangt, so ist es nicht notwendigerweise auf das Befestigen, wie erläutert, beschränkt, sondern kann ein Anhaften oder ein Aneinanderfügen (joint) sein.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Druck durch die Lücken zwischen den Bondhügeln 50 zu der Druckempfangsoberfläche 20a des Sensorchips 20 nach einem Passieren des Sensorchips 20 bzw. einem Verlaufen um den Sensorchip 20 herum wegen beispielsweise der Anordnung der isolierenden Teile 60, wie in 2 dargestellt. Jedoch kann die Anordnung der isolierenden Teile 60, wie in 12a bis 13b dargestellt, verändert werden. 12a bis 13a zeigen Draufsichten, und 12b zeigt eine transparente Draufsicht von 12a, und 13b zeigt eine transparente Draufsicht von 13a.
Um den Druck durch die Lücken zwischen den Bondhügeln 50 zu der Druckempfangsoberfläche 20a nach einem Verlaufen um den Sensorchip 20 herum einzuführen, können die Bondhügel 50 derart angeordnet werden, dass die Lücken an jedem Intervall der Bondhügel 50, wie in 12a und 12b dargestellt, gebildet werden. Ebenfalls können die Verbindungsabschnitte durch die Bondhügel 50 kollektiv an einer Seite auf der Oberfläche des Sensorchips 20, wie in 13a und 13b dargestellt, angeordnet werden. Die Anordnungspositionen der Bondhügel 50 und die Anzahl davon kann geeignet verändert werden.
Das Herstellungsverfahren des Drucksensors ist nicht notwendigerweise auf die erläuterten Verfahren beschränkt, sondern es können unterschiedliche Arten von Herstellungsverfahren des Drucksensors verwendet werden, solange wie das Verfahren den Prozess aufweist, bei welchem der Sensorchip 20 und die Leiterplatte 40 elektrisch verbunden werden.
Lediglich dann, wenn die isolierende Membran durch den Druck der Bondhügel 50 reißen kann und durch Wärme hart wird, können beispielsweise andere Typen von isolierenden Teilen außer der beschriebenen isolierenden Membran 60 verwendet werden.
Die isolierende Membran 60 ist nicht notwendigerweise filmförmig ausgebildet, wenn sie verwendet wird, um den Sensorchip 20 mit der Leiterplatte 40 als dem Basismaterial zu verbinden. Sie kann beispielsweise eine aus Epoxidharz gebildete NCP sein.
Beispielsweise wird die NCP in Pastenform auf einem ersten Teil verteilt, welches ein Teil ist, das sich von einem zweiten Teil, in welchem die Bondhügel 50 angeordnet sind, unterscheidet und gegenüberliegend dazu befindlich ist. Danach wird die NCP halb gehärtet, um es in eine Filmform zu bringen, und wird auf das erste Teil geklebt. Danach wird die NCP während des Verbindungsprozesses weich gemacht und wird wiederum hart im Verschlussprozess auf dieselbe Weise, wie bezüglich der ersten und zweiten Ausführungsform erläutert.
Was die Verbindung des Sensorchips 20 mit der Leiterplatte als dem Basismaterial anbelangt, ist das Basismaterial nicht notwendigerweise auf die plattenförmige Leiterplatte 40 beschränkt, sondern sie kann ein blockförmiges Verdrahtungsteil sein, in welches Metallelektroden eingepresst bzw. eingespritzt worden sind (insertmolded). Ebenfalls braucht der Sensorchip 20 nicht den Sockel 22 aufweisen, sondern es kann die Rückseitenoberfläche des Diaphragmas 21 als die Druckempfangsoberfläche dort ausgebildet sein, wo das Druckmedium direkt aufgebracht werden kann.
Es ist selbstverständlich, dass der Drucksensor der vorliegenden Erfindung auf irgendeinen der Sensoren zur Erfassung eines Kraftstoffdrucks, eines Schmieröldrucks für einen Motor oder ein Antriebssystem, einen Kühlmitteldruck für eine Klimaanlage und einen Abgasdruck angewandt werden kann.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die Erfindung deckt verschiedene Modifizierungen und äquivalente Anordnungen ab. Weitere Kombinationen und Konfigurationen liegen im Rahmen der Erfindung.
Vorstehend wurde ein Drucksensor und ein Verfahren zur Herstellung desselben offenbart. Der Drucksensor (100, 200) enthält einen Sensorchip (20), welcher eine auf einer Oberfläche des Sensorchips (20) gebildete Druckempfangsoberfläche (20a) aufweist, ein erstes Gehäuse (10), welches einen Endabschnitt aufweist, an dem der Sensorchip (20) gebildet ist, ein zweites Gehäuse (30), welches an dem einen Endabschnitt des ersten Gehäuses (10) befestigt ist, um den Sensorchip (20) zu bedecken. Das zweite Gehäuse (30) ist mit einem Druckzuführungsdurchgang (32) zum Zuführen des Drucks dem Sensorchip (20) versehen, und es ist eine Leiterplatte (40) an dem einen Endabschnitt des ersten Gehäuses (10) vorgesehen und weist eine Oberfläche auf, die dem Druckzufüh rungsdurchgang (32) zugewandt ist. In dem Drucksensor ist der Sensorchip (20) elektrisch mit der Oberfläche der Leiterplatte (40) durch Bondhügel (50) durch Höckerbonden derart verbunden, dass die Druckempfangsoberfläche (20a) der Oberfläche der Leiterplatte (40) zugewandt ist, und es ist ein isolierendes Teil (60) vorgesehen, um einen Verbindungsabschnitt der Bondhügel (50) zu versiegeln.

Claims

Drucksensor mit: einem Sensorchip (20), welcher elektrische Signale entsprechend einem Druck ausgibt, der an einer Druckempfangsoberfläche (20a) empfangen wird, die an einer Oberfläche des Sensorchips (20) gebildet ist; einem ersten Gehäuse (10), welches einen Endabschnitt aufweist, an dem der Sensorchip (20) gebildet ist; einem zweiten Gehäuse (30), welches an dem einen Endabschnitt des ersten Gehäuses (10) befestigt ist, um den Sensorchip (20) zu bedecken, wobei das zweite Gehäuse (30) mit einem Druckzuführungsdurchgang (32) zum Zuführen des Drucks dem Sensorchip (20) versehen ist; einer Leiterplatte (40), welche an dem einen Endabschnitt des ersten Gehäuses (10) vorgesehen ist und eine Oberfläche aufweist, die dem Druckzuführungsdurchgang (32) zugewandt ist; einer Vielzahl von Bondhügeln (50), durch welche der Sensorchip (20) elektrisch mit der Oberfläche der Leiterplatte (40) durch Höckerbonden derart verbunden ist, dass die Druckempfangsoberfläche (20a) der Oberfläche der Leiterplatte (40) zugewandt ist; und einem isolierenden Teil (60), welches ein elektrisches Isoliervermögen aufweist und einen Verbindungsabschnitt der Bondhügel versiegelt.
Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Teil (60) aus Harz oder Keramik gebildet ist, welches das elektrische Isoliervermögen aufweist.
Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Teil (60) die Form eines Films aufweist.
Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Teil aus einer Vielzahl von Filmteilen (60) konstruiert ist, die voneinander getrennt sind, um wenigstens eine Lücke zwischen den Bondhügeln zu bilden, durch welche der aus dem Druckzuführungsdurchgang zugeführte Druck der Druckempfangsoberfläche (20) aufgebracht wird.
Verfahren zur Herstellung eines Drucksensors, wobei ein Sensorchip (20) und ein Basismaterial (40) über eine Vielzahl von Bondhügeln (50) elektrisch verbunden sind, mit den Schritten: Bereitstellen des Basismaterials (40) und des Sensorchips (20) zur Ausgabe von elektrischen Signalen entsprechend einem aufgenommenen Druck; Vorsehen der Bondhügel (50) auf einer Oberfläche eines Teils von dem Sensorchip (20) und dem Basismaterial (40) und Bereitstellen von Elektroden (23, 41) auf einer Oberfläche des anderen Teils von dem Sensorchip (20) und dem Basismaterial (40) an entsprechenden Positionen bezüglich der Bondhügel (50); Bedecken der auf dem anderen Teil vorgesehenen Elektroden (23, 41) durch eine isolierende Membran (60), welche durch Erwärmen härtbar ist; Anordnen des einen Teils oder des anderen Teils gegenüberliegend zueinander derart, dass die Oberflächen des einen Teils und des anderen Teils einander zugewandt sind; Stoßen der Bondhügel (50) auf die isolierende Membran (60) derart, dass die Bondhügel (50) durch die isolierende Membran (60) hindurchtreten und mit den Elektroden (23, 41) elektrisch verbunden sind; und Erwärmen der isolierenden Membran (60), um gehärtet zu werden, so dass Randgebiete der Bondhügel (50) und der Elektroden (23, 41), welche elektrisch verbunden sind, durch die gehärtete isolierende Membran (60) versiegelt werden.
Verfahren zur Herstellung des Drucksensors nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Membran (60) auf ein einmaliges Erwärmen weich wird und wiederum durch kontinuierliches Erwärmen von dem weichen Zustand ausgehend hart wird; das Stoßen durchgeführt wird, nachdem die isolierende Membran (60) durch Erwärmen weich geworden ist; und das Versiegeln der Randgebiete der Bondhügel (50) und der Elektroden (23, 41) durch kontinuierliches Erwärmen der zu härtenden weichen isolierenden Membran (60) durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung des Drucksensors nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Membran (60) die Form eines Films aufweist.
Verfahren zur Herstellung des Drucksensors nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Teil der Sensorchip (20) und das andere Teil das Basismaterial (40) ist.
Verfahren zur Herstellung des Drucksensors nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Erwärmens einen ersten Erwärmungsschritt zum Erwärmen der isolierenden Membran auf eine erste Temperatur (T1) derart, dass die isolierende Membran weich wird, bevor das Stoßen durchgeführt wird, und einen zweiten Erwärmungsschritt zum Erwärmen der isolierenden Membran auf eine zweite Temperatur (T2), welche größer als die erste Temperatur ist, derart enthält, dass die isolierende Membran hart wird, nachdem das Stoßen durchgeführt worden ist.