传感器组件制造技术

本公开涉及一种传感器组件。一种传感器组件，包括基板布置(1)和安装到基板布置(1)的传感器芯片(2)。感测元件(24)集成在传感器芯片(2)上或其中，并且对流体的至少一个参数敏感。进入开口设置在基板布置(1)中，使得流体能够接近感测元件(24)。布置在基板布置(1)的至少一部分上的镀敷金属(18)密封包含传感器芯片(2)的腔室(5)，该部分包括限定进入开口的壁或者面向传感器芯片(2)的区域中的一个或多个。

Sensor components

The present disclosure relates to a sensor component. A sensor assembly includes a substrate arrangement (1) and a sensor chip (2) mounted to a substrate arrangement (1). The sensing element (24) is integrated on or in the sensor chip (2), and is sensitive to at least one parameter of the fluid. The entry opening is set in the substrate arrangement (1) so that the fluid can be close to the sensing element (24). The plating metal (18) arranged on at least a part of the substrate layout (1) seals the chamber (5) containing the sensor chip (2), which includes one or more areas defining the wall entering the opening or facing the sensor chip (2).

【技术实现步骤摘要】
传感器组件
本专利技术涉及传感器组件以及包括传感器组件的传感器设备的使用。
技术介绍
对于将传感器芯片电连接到其它部件，需要将传感器芯片安装到基板上。如果传感器芯片包括用于感测流体的参数的感测元件，则流体需要接近感测元件。第三，期望传感器芯片被机械保护。但是，关于传感器芯片在基板上的布置的目标可能是矛盾的：例如，就测量质量而言，特别是就响应时间而言，优选地可以将传感器芯片暴露于环境，由此允许直接接近流体。另一方面，这种布置确实促进对传感器芯片的机械保护。另一方面，传感器芯片在外壳中的布置可以提供足够的机械保护，但是不利于响应时间，因为要测量的流体在到达传感器芯片之前需要穿行通过外壳。外壳或其它硬塑料保护手段需要若干部分组装在一起，其可能是在不同的生产工艺中，并且需要提供充分的密封的容差。转而，橡胶帽在组装中不要求严格的容差，但增加了传感器芯片的响应时间。此外，本专利技术人观察到，用于外壳或帽的许多材料(诸如硬塑料或橡胶)污染待测流体。例如，如果流体是气体并且感测元件对气体中的期望确定该分析物的量的分析物敏感，则从外部供应到外壳中的气体可能被外壳的材料污染，从而使流体脱气并且影响流体的化学成分。还观察到，在一些情况下，外壳还充当流体的部分或其分析物的存储装置：例如，在湿度感测的情况下，外壳还可以从进入外壳的流体吸收湿度并由此伪造测量结果。
技术实现思路
因此，期望提供一种传感器组件，使得能够以短的响应时间进行测量并且避免流体的污染。该问题由权利要求1的传感器组件解决。相应地，传感器组件包括基板布置和安装到基板布置的传感器芯片。基板布置可以包括单个基板、两个基板或者甚至更多个基板。优选地，在多个基板的情况下，这些基板例如通过间隔物或者甚至通过其它基板机械互连。基板可以被认为是传感器芯片的载体，其中，在多个基板构成基板布置的情况下，传感器芯片优选地仅布置在多个基板中的一个上。此外，基板优选地包括导电轨道并且因而表示电路板。基板优选地是在其上和/或其中施加有导电轨道的印刷电路板。在另一个实施例中，基板是柔性印刷电路板。传感器芯片优选地是半导体芯片，诸如硅芯片，但也可以是例如玻璃或陶瓷芯片。优选地，电子电路系统集成在传感器芯片中，特别是无源和/或有源电路系统，诸如放大器、滤波器、A/D或D/A转换器、数字处理电路系统等。传感器芯片优选地被配置为感测流体的参数。流体被理解为或者液体或者气体。流体的参数可以是流体中化学分析物(诸如CO2等)的存在和/或浓度。在优选的实施例中，传感器芯片被配置为感测所供给的气体的湿度，该气体优选地可以是传感器组件和/或传感器组件安装到/安装在其中的设备周围的空气。在传感器芯片中，感测元件负责以将例如分析物转换成电气测量(诸如电流、电压、电阻、电容等中的一个)的换能器的形式来感测期望的参数。因此，感测元件对期望被检测的流体的一个或多个参数敏感。感测元件集成在传感器芯片上或传感器芯片中。这包括感测元件附连到传感器芯片或者从传感器芯片的现有部分(例如，从金属层)构建。例如，感测元件包括以下之一：对湿度敏感的聚合物膜、对压力敏感的膜、对化学分析物敏感的金属氧化物膜。优选地，电极连接到敏感元件，另一方面，电极可以连接到集成到传感器芯片中的电路系统，该电路系统可以被配置为预处理或处理由电极供应的信号。传感器芯片到基板布置的安装可以包括传感器芯片的机械安装。它还可以包括电气装置。两者都可以通过例如焊料凸块/球来实现。为了将感测元件暴露于流体，特别是传感器组件的环境的流体(诸如周围空气)，在基板布置中提供进入开口。进入开口可以被实现为基板中的通孔，或者实现在两个或更多个基板之间的通路中。目前认为流体在传感器组件内到达感测元件所采取的路径对于以短的响应时间获得可靠的测量结果是关键的。在这种语境下，路径被认为是进入开口的入口与感测元件之间的流体的轨道。腔室被认为是从进入开口的入口开始的对应的三维空间，包括传感器组件中的流体可以在内部扩散并到达感测元件的空间。一方面，期望路径短并且期望腔室体积小，以便允许测量中的响应时间短。另一方面，即使路径短并且腔室的体积小，限定路径(并且由此限定腔室)的部件也可能使供应到腔室内的流体脱气或者以其它方式与流体发生化学反应或者吸收流体。因此，这些部件目前被视为可能污染和/或吸收待测流体。例如，如果基板是含有聚合物的印刷电路板，则该聚合物可能使流体脱气以及改变流体的化学成分。为此，根据本专利技术的实施例，期望尽可能多地密封这些部件。为此，基板布置的至少一部分由镀敷金属(metallization)覆盖。镀敷金属优选地是由金属制成的膜，诸如在制造过程中使用的铜，其优选地镀有金或锡。镀敷金属被认识为非渗透性的或者至少充当准备脱气进入腔室或者准备从基板被吸收的相关物质的屏障，使得通过镀敷金属密封表示测量空间的腔室，以防止这种污染和/或吸收。在多基板布置的情况下，被镀敷金属覆盖的基板布置的部分可以延伸跨越两个或更多个基板。在单个基板布置的情况下，镀敷金属覆盖基板的一个或多个区域。具体而言，被镀敷金属覆盖的基板布置的部分包括限定进入开口的壁或面向传感器芯片的区域中的一个或多个。这些部分被认为如果不被密封则对于不利地影响腔室中的流体是关键的。优选地，限定进入开口的壁和面向传感器芯片的区域二者都被镀敷金属覆盖。并非所有面向传感器芯片的区域都需要被密封。但是，在优选的实施例中，限定进入开口的壁和基板布置的面向传感器芯片的所有区域都由镀敷金属覆盖。此外，如果镀敷金属被布置在暴露的位置，其可以充当ESD(静电放电)保护。在这种情况下，镀敷金属可以电连接到传感器芯片和/或设备的地连接。在非常优选的实施例中，基板布置包括基板，并且优选地由传感器芯片安装到的单个基板组成。在这种实施例中，优选地，进入开口包括或者是基板中的通孔。因此，传感器芯片可以被安装到基板的第一侧(称为内侧)，其中感测元件面向基板并优选地面向通孔，而待测流体位于基板的相对侧(也被称为外侧)上。这种类型的安装也被称为倒装芯片(flip-chip)安装。在安装之后，传感器芯片的包含感测元件(优选地还包含集成电路系统)的前侧面向基板。为了使路径最小化，特别优选的是传感器芯片面向基板，其中前侧面向通孔。甚至更优选的是，传感器芯片被布置成使得敏感元件面向通孔。优选地，进入开口由单个通孔组成。但是，在不同的实施例中，进入开口可以由彼此相邻的多个通孔组成，例如通过晶格形成。通孔优选地由适用于各种类型的基板的常规工艺制成，诸如钻孔、蚀刻、激光处理等。基板中的通孔有一个或多个壁，这些壁优选地由镀敷金属或镀敷金属的一部分覆盖。在将传感器芯片安装到基板之后，基板的内侧的区域仍然可以面向传感器芯片。优选地，这种区域也被镀敷金属的一部分覆盖，采取围绕通孔的环的形式，该环优选地与限定通孔的壁的镀敷金属覆盖物一起构建单个镀敷金属。这有助于甚至更好地密封腔室。在另一个实施例中，镀敷金属还包括在基板的外侧围绕通孔的另一个环，优选地也与限定通孔的壁的镀敷金属覆盖物一起构建单个镀敷金属。在优选的实施例中，传感器芯片-基板界面也被密封。因而，优选为传感器芯片提供封装。如果流体须接近感测元件，则优选封装至少不覆盖感测元件。在另一个实施例中，封装暴露传感器芯片的整个前侧。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器组件，包括基板布置(1)，传感器芯片(2)，安装到所述基板布置(1)，感测元件(24)，集成在所述传感器芯片(2)上或所述传感器芯片(2)中，并且对流体的至少一个参数敏感，所述基板布置(1)中的进入开口，使得流体能够接近所述感测元件(24)，镀敷金属(18)，布置在所述基板布置(1)的至少一部分上，该部分包括限定所述进入开口的壁或者面向所述传感器芯片(2)的区域中的一个或多个。

【技术特征摘要】
2016.08.23 EP 16001844.61.一种传感器组件，包括基板布置(1)，传感器芯片(2)，安装到所述基板布置(1)，感测元件(24)，集成在所述传感器芯片(2)上或所述传感器芯片(2)中，并且对流体的至少一个参数敏感，所述基板布置(1)中的进入开口，使得流体能够接近所述感测元件(24)，镀敷金属(18)，布置在所述基板布置(1)的至少一部分上，该部分包括限定所述进入开口的壁或者面向所述传感器芯片(2)的区域中的一个或多个。2.如权利要求1所述的传感器组件，其中所述基板布置(1)包括基板(13)，其中所述进入开口包括所述基板(13)中的通孔(133)，其中所述传感器芯片(2)包括前侧(21)，所述感测元件(24)集成在所述前侧(21)上或所述前侧(21)中，其中所述传感器芯片(2)是安装到所述基板(13)的倒装芯片，其中所述前侧(21)面向所述基板(13)，并且特别地，所述前侧(21)面向所述通孔(133)。3.如权利要求2所述的传感器组件，其中所述镀敷金属(18)包括限定所述基板(13)中的所述通孔(133)的所述壁的覆盖物(181)。4.如权利要求2所述的传感器组件，其中所述镀敷金属(18)包括在所述基板(13)的面向所述传感器芯片(2)的内侧(131)上围绕所述通孔(133)的环(182)。5.如权利要求2所述的传感器组件，其中所述镀敷金属(18)包括在所述基板(13)的与所述内侧(131)相对的外侧(132)上围绕所述通孔(133)的环(183)。6.如权利要求2所述的传感器组件，其中所述通孔(133)是镀通孔。7.如权利要求6所述的传感器组件，其中所述镀通孔被隔离在浮动电位上。8.如权利要求2所述的传感器组件，其中所述基板(13)是在其内侧(131)上包括导电轨道(135)和接触垫集合(136)的印刷电路板，其中所述传感器芯片(2)在其前侧(21)上包括接触垫集合(211)，其中所述传感器芯片(2)的所述接触垫集合(211)通过导电材料(3)电连接到所述印刷电路板的所述接触垫集合(136)。9.如权利要求8所述的传感器组件，其中所述印刷电路板是多层印刷电路板。10.如权利要求2所述的传感器组件，包括封装，部分地封装所述传感器芯片(2)，其中至少所述感测元件(24)保持免于封装，并且其中所述封装向下到达所述基板(13)。11.如权利要求10所述的传感器组件，其中所述封装是圆顶封装体(4)，其至少覆盖所述传感器芯片(2)的与所述前侧(21)相对的后侧(22)，并且覆盖所述传感器芯片(2)的连接所述前侧(21)与所述后侧(22)的侧壁(23)。12.如权利要求2所述的传感器组件，包括另一个传感器芯片(7)，包括集成在所述另一个传感器芯片(7)上或所述另一个传感器芯片(7)中并且对流体的至少一个参数敏感的另一个感测元件，所述基板(13)中的另一个通孔(134)，使得流体能够接近所述另一个感测元件，布置在所述基板(13)的至少另一部分上的镀敷金属，该另一部分包括限定所述另一个通孔(134)的壁或者面向所述另一个传感器芯片(7)的区域中的一个或...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·斯奇博理，D·勒曼，
申请(专利权)人：盛思锐股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH