传感器模块制造技术

本发明专利技术涉及一种传感器模块（１００），该传感器模块具有一壳体（１１０）和一设置在该壳体中的芯片装置（１２０），其中，该芯片装置（１２０）设置在一衬底（１３０）上并且嵌入到沉积到所述衬底上的密封层（１５０）中。在此，该芯片装置（１２０）设置在框架结构（１４０）的窗口区域（１４１）中，该框架结构设置在该衬底（１３０）上并且基本上具有与衬底（１３０）相同的热膨胀特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传感器模块，具有一壳体和一设置在该壳体中的传感器、尤其是 微机械传感器。本专利技术还涉及一种具有这样的传感器模块的传感器装置。
技术介绍
微机械传感器在很多
中得到应用。因此传感器模块例如用在机动车领域 中，该传感器模块具有微机械地制造的、用于测定车辆实时运动状态的转速或加速度传感 器。在这种传感器模块中，一微机械地制造的传感器芯片被放置到传感器壳体中。在此，比 较常用的壳体形式是所谓的模制壳体，在该模制壳体中传感器芯片被嵌入到一个例如由塑 料材料制成的保护层中。为此，该传感器芯片被安装到电路板衬底上并且用适当的模制材 料包覆成形。在此，传感器模块通常在所谓的多格板(Mehrfachnutzen)中与另外的传感器 模块一起制造。这些制造好的模块接着被分离。这通常通过锯断实现。受结构的限制，传 感器壳体的触点仅仅设置在底面上。对于模制壳体，尤其是在存在温度差的情况下会在嵌入到所述壳体中的传感器芯 片的微机械的和电子的导体结构上产生机械应力。其原因首先在于所使用的材料的特性不 同，例如电路板衬底和塑料材料之间的膨胀系数不同。但是在模制壳体的制造期间也可能 在模制壳体内部引起机械应力。传感器芯片和分析处理电路的机械负荷能够对传感器特征曲线产生负面影响。在 不利的情况下，模制壳体中的机械应力还可能导致传感器的破坏。例如，在机械应力下传感 器芯片和附加地使用的罩之间的密封玻璃连接可能脱离层合。为了避免因应力而起的功能干扰，在力学上特别敏感的传感器、例如低重力 (Nieder-g)传感器或转速传感器并不是封装在成本有利的模制壳体中。而是为这些传感器 使用昂贵的陶瓷衬底或预模制壳体。
技术实现思路
本专利技术的任务在于提供一种传感器模块，该传感器模块具有嵌入到壳体中的芯片 装置，在该传感器模块中该芯片装置受到较小的机械负荷。该任务通过根据权利要求1的 传感器模块、根据权利要求12的板(Nutzen)、根据权利要求13的制造方法以及通过根据权 利要求14的传感器装置来解决。本专利技术的其它有利实施形式在从属权利要求中说明。根据本专利技术设置了一种具有壳体和设置在该壳体中的芯片装置的传感器模块，其 中，该芯片装置设置在衬底上并且嵌入到沉积在该衬底上的密封层中。在此，该芯片装置设 置在一框架结构的窗口区域中，该框架结构设置在该衬底上，其中，该框架结构和该衬底基 本上具有相同的热膨胀特性。借助该框架结构避免了模制材料和电路板之间整个面的分界 面，由此可确保模制材料和电路板之间的不同膨胀特性不会在传感器部件的区域中导致 危险的机械应力。因此，对于特别敏感的传感器也能够实现在模制壳体中的成本有利的封 装。4在本专利技术的一种有利的实施形式中规定，该框架结构和该衬底由同样的材料构 成。因此，由框架获得的作用被优化。此外，这也降低了制造成本，因为由此减少了使用的 材料的数量。根据另一种实施形式，该衬底被构造为电路板。通过使用相对成本有利的电路板 材料能够进一步降低制造成本。另一种实施形式规定，该框架结构由多个相叠地设置的电路板层构成。这是特别 成本有利的，因为仅使用了具有一个层厚的材料。此外，借助多个层可构造出任意高的框架 结构。在另一种有利的实施形式中规定，为覆盖层使用了一种基于塑料或凝胶的填充材 料。尤其是通过使用相对软的塑料或同样也软的凝胶能够明显地降低传递到芯片部件上的 机械应力。在另一种有利的实施形式中规定，芯片装置包括微机械的传感器芯片和/或微电 子的分析处理芯片。正好对于特别敏感的微机械的传感器芯片，例如低重力传感器或转速 传感器，可以借助该框架结构实现可靠性的明显提高或者说故障率的降低。另一种实施形式规定，在该衬底的与该芯片装置相对置的一侧上设置有传感器模 块的一个另外的部件。尤其是传感器模块的不太敏感的部件可以如此地设置在模块壳体的 外部。因此可为设置在传感器模块中的芯片装置提供更多的空间。作为替代，该模块壳体 可变得较小。因此，例如芯片电容器可以被疏散到壳体的外侧上，以便一方面减少对敏感的 传感器部件的影响并且另一方面在壳体内部为这些部件提供更多的空间。另一种有利的实施形式规定，该壳体具有至少一个贯穿的孔，所述孔在框架结构 的内部和/或在衬底的内部延伸并且用于传感器模块的固定和/或电接触。借助这样的孔， 一方面能够使模块的多个布线平面相互连接，这例如使模块在多格板中以及在其安装到承 载衬底上时的连接能力变容易。另一方面这些孔适合于借助压入销将模块固定在承载衬底 上。根据另一种有利的实施形式规定，在具有一设置在承载衬底上的传感器模块的传 感器装置中，该传感器模块借助其顶面被安装在承载衬底上，其中，该芯片装置设置在衬底 和承载衬底之间。在此，该衬底作为保护层用于被安放在模块壳体中的芯片部件。在另一种有利的实施形式中规定，该衬底用作该芯片装置的金属屏蔽装置。由此， 可成本有利地实现特别有效的EMV屏蔽。此外，根据本专利技术提出了一种具有多个传感器模块和一连接区域的板，在该板中 每个传感器模块的芯片装置通过衬底上的导体结构和各个传感器模块的框架结构中的相 应孔以及通过在该板的顶面和/或底面上延伸的导体结构与所述连接区域电连接。通过在 该板的顶面或底面上引入导体结构，能够特别简单地且节省面积地实现从这些单个传感器 模块至多格板的一个或多个连接区域的数据和信号线路。由此又简化了对多格板中的传感 器的测量和/或补偿。此外，本专利技术的另一个方面提出了一种传感器装置，该传感器装置具有设置在承 载衬底上的传感器模块，该传感器模块包括一壳体和设置在该壳体中的芯片装置。在此，该 芯片装置设置在壳体的衬底上并且嵌入到沉积在该衬底上的密封层中。此外，该芯片装置 设置在一框架结构的窗口区域中，该框架结构设置在该衬底上，其中，该框架结构和该衬底具有基本上相一致的热膨胀特性。在此，如果该传感器模块以其顶面安装在承载衬底上，其 中，该芯片装置设置在该衬底和该承载衬底之间，则由此能够以简单方式保护敏感的芯片 装置免受机械的外部影响。在一种有利的实施形式中规定，该衬底用作该芯片装置的金属屏蔽装置。由此可 特别简单地实现对芯片装置的电磁屏蔽。附图说明下面借助附图详细地说明本专利技术。其中图1示出具有填充材料的传统的传感器模块，该填充材料整个面地沉积在承载衬 底上；图2示出根据本专利技术的传感器模块，具有设置在衬底上的芯片装置和框架状地包 围芯片装置的框架结构，该框架结构具有通孔电接触部(Durchkontaktierung)图3示出根据本专利技术的传感器模块，具有一个由多层电路板构造的框架结构；图4以立体图示出来自图3的传感器模块；图5示出根据本专利技术的传感器模块，具有框架结构和覆盖在该框架结构上的覆盖 层；图6示出安装到电路板上的传感器模块，在该传感器模块中壳体衬底用作屏蔽装 置；图7示出安装到电路板上的传感器模块，该传感器模块在电路板衬底的与芯片装 置相对的一侧上具有附加的部件；图8示出借助压入销安装到电路板上的传感器模块；以及图9示出具有多个传感器模块和一个共同的连接区域的多格板。具体实施例方式图1示意性地示出传统传感器模块100的结构，该传感器模块具有构造为模制壳 体110的传感器壳体110。在这种壳体类型中，传感器壳体110由电路板衬底130和沉积在本文档来自技高网...

【技术保护点】
传感器模块（１００），具有一壳体（１１０）和一设置在所述壳体中的芯片装置（１２０），其中，所述芯片装置（１２０）设置在一衬底（１３０）上并且嵌入到沉积在所述衬底上的密封层（１５０）中，其特征在于，所述芯片装置（１２０）设置在框架结构（１４０）的窗口区域（１４１）中，所述框架结构设置在所述衬底（１３０）上并且基本上具有与所述衬底（１３０）相同的热膨胀特性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M霍尔茨曼，C奥尔，H埃梅里希，
申请(专利权)人：罗伯特博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]