具有陶瓷的壳体的传感器系统技术方案

介绍了一种具有传感器芯片（1）的传感器系统，所述传感器芯片被安装在陶瓷的壳体（2）的安装接纳部（20）上，其中所述壳体（2）三维地成形并且被整体地构造，并且通过具有一热膨胀系数的陶瓷材料来构成，所述热膨胀系数在大于或者等于-40℃并且小于或者等于150℃的温度范围内以小于30%的幅度偏离所述传感器芯片（1）的热膨胀系数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
介绍了一种具有传感器芯片的传感器系统。
技术介绍
在精度和偏移自由性方面以及在关于振荡和震动的机械的耐用性方面对传感器系统、比如加速度传感器、旋转速率传感器、磁传感器和压力传感器的要求持续上升，这要求对敏感的元件、信号处理装置和壳体组件进行特殊的协调，其中所述壳体组件下面也可以被称为“包装(Packaging)”。同时需要的是，这样的系统能够通过成本低廉的加工来制成并且具有降低了的系统复杂性。特别地，所述组件之间的热机械的应力是特殊的挑战。在现有技术中，对应力敏感的传感器元件通常仅仅在单侧与所述包装固定地连接并且被封闭地安装在空穴中。所述固定在此一般来说通过单侧的粘贴或者焊封来进行。为了获得足够的机械稳定性并且为了防止真正的传感器受到外部的影响并且为了避免由于腐蚀性介质引起的腐蚀，将所述传感器安装在壳体中，所述壳体一般来说由塑料构成或者由具有塑料、陶瓷、玻璃和/或金属的复合材料构成。所述壳体比如可以构造为所谓空穴-包装(Cavity-Package)，也就是说构造为壳体，该壳体具有安装板和在边缘上环绕的侧壁，所述安装板与所述侧壁形成一空穴。为进行电的连接，钎焊接点、插塞接点和/或馈电线路(LeitungszufUhrungen)被集成到所述壳体中。在使用恪焊、钎焊、密封件、饶注材料和/或胶粘剂的情况下对这样的系统进行合适的密封。现有技术中常见的壳体比如有: -具有借助于软性的胶粘剂来粘贴的敏感的元件及压接引线触点接通件(Bonddrahtkontaktierung)的、塑料注塑包封包封的冲压格栅壳体； -比如建立在氧化铝的基础上的、具有软性地粘贴的敏感的元件及压接引线触点接通件的高温共烧陶瓷 _ 空穴 _ 包装(HTCC-Cavity-Packages) (HTTC:“high temperaturecofired ceramics”，高温多层陶瓷)； -比如建立在氧化铝的基础上的、具有固定地连接在电的馈电线上的敏感的元件的高温共烧陶瓷-空穴-包装(倒装芯片凸点技术(Flip-Chip-Bump- Technologie))； -比如由氧化铝构成的、具有安放在上面的敏感的元件的、扁平的陶瓷的基座，其中空穴通过顶盖来构成。但是会出现以下情况:所述传感器元件与所述包装之间的有机的粘合连接在耐久性方面是薄弱环节。除此以外，塑料壳体体与备选的接合技术、比如熔焊和钎焊连接不相容。因此，现有技术中的大多数传感器系统由材料组合所构成，所述材料组合又要求附加的连接并且使所述系统变得非常复杂。
技术实现思路
特定的实施方式的至少一项任务是，介绍一种具有处于壳体中的传感器芯片的传感器系统。该任务通过按独立权利要求的主题得到解决。所述主题的有利的实施方式和改进方案在从属权利要求中得到说明，并且此外可以从以下说明和附图中得知。按照至少一种实施方式，提供了一种传感器系统、尤其是陶瓷的、被封装的传感器系统。按照至少一种实施方式，传感器系统具有传感器芯片，所述传感器芯片被安装在陶瓷的壳体的安装接纳部上。所述壳体由陶瓷材料制成，所述陶瓷材料三维地成形并且被整体地构造。“三维地成形”在这里并且在下面意味着，所述壳体不是通过平坦的陶瓷的基座构成，也就是说比如不是通过构造为陶瓷板的形式的陶瓷基片来构成，而是在安装侧上具有非平坦的三维的表面形状(Oberfljichentopographie)，其中在所述安装侧上安装了所述传感器芯片。特别地，陶瓷本体在一侧上-在这一侧上施加了所述压力传感器芯片_、也就是说在具有所述安装接纳部的一侧上具有三维的表面结构，在所述三维的表面结构中比如所述安装接纳部构造为安装面中的凸起或者凹部。“被整体地构造”在这里并且在下面意味着，所述壳体不是由多个预制的陶瓷件的复合体制成，而是通过一个单个的、一体地构造的陶瓷本体来构成，该陶瓷本体以其三维的形状与对所述压力传感器系统的要求相匹配。这尤其也可能意味着，所述壳体不仅设有用于所述压力传感器芯片的安装接纳部，而且也设有一个或者多个另外的、用于另外的传感器芯片和/或用于其他的电子构件、比如信号处理芯片的安装接纳部并且/或者设有机械的固定件、比如构造为定位凸耳(Rastnasen)或者固定结构的形式的凸起或者凹部。特别地，所述壳体是所述传感器系统的一种构件，在该构件上面安装了所述传感器芯片以及必要时另外的电子的组件、比如信号处理电子装置。“安装”在这里并且在下面意味着，所述传感器芯片以及必要时另外的电子的组件直接地、也就是说相应地借助于连接材料被固定在所述壳体的、相应地为此设置的安装接纳部上。此外，所述壳体可以是唯一的构件并且尤其是所述传感器系统的、唯一的陶瓷的构件，在该构件上安装或者施加了所述电子的和电气的组件、也就是比如芯片、开关电路和电的接头。借助于合适的、下面还要更加详细地描述的、用于所述壳体的制造方法、比如陶瓷的饶注技术(Spritzgusstechnologie)或者HTCC多层技术，也可以精确地并且能够再现地以高的机械强度来制造非常复杂的、与传感器要求相匹配的、陶瓷的壳体结构形式。所述壳体以其三维的形状被整体地构造，由此还可以降低所述传感器系统的复杂性。由于所述壳体的整体的构造、特别地也由于将多个在现有技术中通常必须被合并成一个复合体的系统组件统一在一个唯一的构件中而降低了系统复杂性，这一点也额外地节约了材料及成本。按照另一种实施方式，所述壳体的陶瓷材料具有一热膨胀系数，该热膨胀系数在大于或者等于_40°C并且小于或者等于150°C的温度范围内以小于30%的幅度偏离所述传感器芯片的热膨胀系数。换句话说，所述陶瓷的壳体的热膨胀系数与所述传感器芯片的热膨胀系数相匹配。特别地，所述壳体的及所述传感器芯片的热膨胀系数也可以在大于或者等于-50°C并且小于或者等于200°C的温度范围内彼此相匹配并且以小于30%的幅度彼此偏离。所述壳体的与所述传感器芯片的热膨胀系数之间的差别越小，在所述传感器系统中在所述传感器芯片与所述陶瓷的壳体之间所出现的热机械的应力就可以越小。因此可以特别有利的是，在所提到的温度范围之一中所述热膨胀系数以小于20%的幅度并且优选以小于10%的幅度彼此偏离。这里所描述的传感器系统的突出之处由此尤其在于，所述壳体的热膨胀系数与所述传感器芯片的热膨胀系数相匹配。通过合适地选择用于形成包装的壳体的、陶瓷的材料，可以降低所述传感器芯片与所述壳体之间的、由于温度变化而出现的热机械的应力。按照另一种实施方式，所述传感器芯片是基于硅的传感器芯片。这尤其意味着，所述传感器芯片具有硅作为基础材料，在所述硅的里面和/或上面构造并且/或者施加了功能的区域。按照另一种实施方式，所述传感器系统构造为所谓的MEMS传感器系统(MEMS:“micro-electromechanical system”，微机电的系统)。比如所述传感器系统构造为加速度传感器、旋转速率传感器、磁传感器或者压力传感器，并且具有为此设立的传感器芯片，也就是比如加速度传感器芯片、旋转速率芯片、压力传感器芯片或者磁传感器芯片。如果所述传感器系统构造为磁传感器，那么所述传感器芯片就尤其比如可以根据AMR效应(AMR:uanisotropic magnetoresistance，，，本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有传感器芯片（1）的传感器系统，所述传感器芯片（1）被安装在陶瓷的壳体（2）的安装接纳部（20）上，其中所述壳体（2）三维地成形并且被整体地构造，并且通过具有一热膨胀系数的陶瓷材料来构成，所述热膨胀系数在大于或者等于‑40℃并且小于或者等于150℃的温度范围内以小于30%的幅度偏离所述传感器芯片（1）的热膨胀系数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J伊勒，B奥斯特里克，W施雷伯普里尔维茨，
申请(专利权)人：埃普科斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE