專利名稱：在印刷線路板裝配表面上可裝配的壓力傳感器元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在印刷線路板裝配表面上可裝配的壓力傳感器元件，帶有近似平面蕊片載體的芯片載體，主要用電絕緣材料所制成，帶有壓力傳感器的半導體芯片被固定在該芯片載體平面上，并與芯片載體相貫通，與帶有表面可裝配配置的、與半導體芯片電連接的電極接頭。
運用以表面裝配設計(SMD=Surface Mounted Design)配置形式表面可裝配的半導體元件殼體可以使在用戶印刷線路板上的觸點接通價廉體積而又小。這對壓力測試的傳感器元件也是適用的。在這種裝配形式下，元件接頭不再需要像插入式裝配那樣被插入線路板孔中，而是被放置在印刷電路的接觸斑點上，在該處被焊接。由于接頭的網格間距不再取決于印刷線路板的孔徑和焊眼直徑的大小，所以用于表面裝配的元件比推入式裝配的元件小。另外，在印刷線路板上去掉了那些僅僅用于裝配需要的孔，只保留一些用于層間觸點所需的孔；它可以小到工藝實施所允許的那么小。由于對此還有可能實現(xiàn)印刷線路板雙面裝配，所以通過表面裝方式可以達到節(jié)省很多空間和降低巨額成本的目的。假如將穿過芯片載體的和與半導體芯片電連接的電極接頭，以至少向芯片載體兩個側面方向引出的接頭引線形狀所構成，被彎曲和被剪切成翼狀的短接線末端，這樣在此可得到特別小的電子元件結構高度。
為了測量壓力必須把待測的介質移近傳感器，或者說在介質中存在的壓力必須被傳遞至傳感器。為了達到此目的，壓力傳感器是用一個單面開式元件殼體配置的，這壓力傳感器敏感芯片面就能夠直接與待測介質接觸。但這種配置具有這樣缺點，即敏感芯片傳感器，還有那些單面開式壓力傳感器的零件易遭到環(huán)境侵害影響，也就是存在著腐蝕元件組成部份的危險，甚至導致元件破壞為止。
本發(fā)明是以提供一個用于在印刷線路板裝配表面上裝配壓力傳感器元件的任務為基礎的，此處的壓力傳感器元件主要有一個帶芯片載體的單面開式殼體，該壓力傳感器是這樣構成的，能夠確保避免遭到環(huán)境影響的構件腐蝕與元件破壞危險。
本任務是通過一個壓力傳感器元件按照權利要求1被解決的。
遵照發(fā)明所規(guī)定，芯片載體是用一種完全敷蓋半導體芯片的、能流動的添充劑所填充的。
做為預防環(huán)境影響的保護，本發(fā)明建議運用一種能流動的添充劑，完全敷蓋敏感的半導體芯片。添充劑是能流動的，因此具有足夠的彈性和靈活性，以便將壓力無測量結果差異地傳遞到壓力傳感器上，因此能滿足待測介質盡可能最佳與壓力耦合和分離的兩個要求。
運用一種做為預防環(huán)境影響保護的流動添加劑展現(xiàn)出壓力傳感器外罩的廉價和直排式的可能性，該壓力傳感器是成批生產的。在這里值得努力的是保證按規(guī)定的流動添充劑定量稱量和控制成型填充特性。為了達到此目的，本發(fā)明提出了一種特別優(yōu)越的結構形式，即芯片載體在相對于其印刷線路板裝配表面轉過來的側面上是單面開式的，并且芯片載體側壁是用穿過內側安放的流動截止棱邊所構成的。流動截止棱邊起著按規(guī)定中止添充劑吸附毛細力的作用，并且用此方法阻止流到殼體邊緣以外的添充劑快速增加。用此方法能夠防止添充劑繼續(xù)流入傳感器元件的后幾道加工工序里，從而防止隨之而產生的加工工具的臟污和損壞。按照發(fā)明所述流動添充劑能按定義的方式被準確地固定在元件內部的位置，此處，當把單面開式芯片載體的頂朝下裝配時，也能確保添加劑不流出。眾所周知隨著膠體厚度的增加測量靈敏度而降低，為了考慮到待測加速度和壓力時對壓力傳感器的測量靈敏度非所希望的影響不至于太壞，用優(yōu)良的方式將相應的造型配置的阻止流動棱邊結構形成能保持流動添充劑的作用厚度盡可能的薄。
遵循發(fā)明原理繼而預料到流動添充劑能包圍住易腐蝕的，特別是壓力傳感器元件的金屬零件，比如半導體芯片的連接導線、支撐載體以及相類似的。在某一種特別優(yōu)異的發(fā)明實施情況時流動添充劑能形成一層凝膠。
發(fā)明用特別優(yōu)異的方式涉及到壓力傳感器元件，用于在一印刷線路板的裝配表面上的表面裝配。就此意義來講，因而是有其優(yōu)點的，假如穿過芯片載體的并與半導體芯片電連接的電極接頭，以至少向芯片載體兩個側面方向引出的接頭引線形狀構成，接頭引線被彎曲和被剪切成翼狀的短接線末端。對以上情況，本發(fā)明的優(yōu)越造型可從從屬權利要求的特征說明。
特別優(yōu)越方式是芯片載體由一種熱塑性塑料材料單件制成的。
其它發(fā)明的特征、優(yōu)點和實用性用示意圖實施舉例說明。它表示

圖1遵照發(fā)明實施舉例的一個示意壓力傳感器元件的視圖；和圖2根據實施例的一個壓力傳感器元件芯片載體的示意總視圖。
附圖表示出按照發(fā)明在印刷線路板(3)裝配表面上的壓力傳感器元件(1)實施舉例。壓力傳感器元件(1)具有一個近似于平面芯片載體平面(4)的芯片載體(5)，它由電絕緣塑料材料所組成，在該芯片載體平面(4)上安放一個帶有集成的壓力傳感器的半導體芯片(6)，并且將配置的電子線路與它相連接，這里的壓力傳感器和圖象中的線路表示的不太詳細，并穿過芯片載體(5)以及與半導體芯片(6)相聯(lián)的電極接頭(7)電連接，電極接頭末端(8)放置在印刷線路板(3)的裝配表面(2)上的接線斑點(不詳細描述)地方，它在該處被焊接。用眾所周知的塑料注塑方法絕對單件生產的芯片載體5包括相對于裝配表面2能被抬起的底部分9，在其上面安放著半導體芯片6，靠近底部9的側面安放的側面部分10、10a和11、11a形成了側面封閉的壓力傳感器殼體的殼壁。芯片載體5在圖象1中是按著尺寸要求的方式這樣構成的，即相對于線路板3的裝配表面2面向外的芯片5邊界平面12、13之間的距離，從邊界區(qū)域底部14、15到芯片載體5的中心區(qū)域16逐漸增大。特別是芯片載體5的外邊界面12、13，從其橫斷面看去，其變化曲線主要是一反向V形，也就是屋頂式曲線，反向V形的尖端正好位于中心，此處的距離相對于線路板為最大，其值約為0.1mm到0.5mm。繼而看到穿過芯片載體5的和與半導體芯片6電連接的電極接頭7是用至少向芯片載體兩面引出的連接腿形狀構成的，連接腿是被彎曲和剪切成翼狀末端17。這種配置方式能保證傳感器元件的高度最小。另外，連接腿的圓弧18被芯片5的側面部分10、11內部全部包圍，其優(yōu)點是殼體尺寸得到再一次的縮?。汇U制框架的尺寸被縮??；除此外，易腐蝕的介質的漏電途徑被大大地縮短，從而降低了與化學物質的滲透。除此以外，這樣一種配置能使鉛制框架的機械固定成為可能，也就是說電極接頭7在元件殼體的內部，從而導致機械穩(wěn)定性的額外提高。另外，由芯片載體5的側面部分10、11相對于線路板3裝配表面2的接線腿末端來說，有一個小的傾斜度，即朝向裝配表面2最外面的接線腿末端8的邊線19與用虛線標記的輔助面20之間的距離約為0.1mm。通過這種配置能確保元件與線路板3裝配表面2只有通過接線腿最外面的末端的通電接觸，對此與所描述的適宜的殼體配置一起考慮了可能出現(xiàn)的線路板3彎曲，在該處的底部結構是能從印刷線路板抬起的以及殼體如同描述過的那樣是以屋頂形狀構形的，在此處以優(yōu)良的方式能夠取消到現(xiàn)在為止用所謂平衡和成型工具需要的調整，并且同時還考慮了保持與地面距離的規(guī)定要求。由于確保裝配膠的附著力性能良好，所以裝配實施是比較方便的。除此外，由于僅通過接腿才能與印刷線路板3觸點接通，所以彎曲變形時可能出現(xiàn)的印刷線路板3公差被校正，以及熱能和機械的張力相互抵消。
對于在半導體芯片6上的集成壓力傳感器的電子連線路電連接以及與此相匹配并帶有電極接頭7的電子線路來講，導線觸點接通方法能夠如同描述那樣得到應用，此處的焊線21被固定在芯片上的金屬芯片接頭處21a，并且被牽引到相對應的待連接的電極腿處。除此外對于這樣的電連接還可以應用所謂蜘蛛狀觸點接通，此時在壓焊線處應用一個導電系統(tǒng)載體平板或者應用一個所謂的鉛制框架。
在半導體芯片6上面的硅集成壓力傳感器是一個所謂壓阻式傳感器，在其芯片6的表層內有一個用電子機械加工制成的薄硅膜片，它與壓力有關的電阻電耦合，膜片同時是用硅基片制成的，并且通常用眾所周知的電橋線路方式連線。同樣匹配于傳感器的線路也是集成在半導體芯片6內，該線路是用于信號運行準備(放大和校正)，也用于傳感器調諧和補償。根據本發(fā)明制成的半導體壓力傳感器與其它結構形狀相比較非常適用于那些結構尺寸最小的場合，比如在汽車范圍內的壓力測量、例如測量制動壓力、輪胎壓力、燃燒室壓力以相類似的。除了按壓阻壓力測量工作原理的半導體壓力傳感器外，還有用電容的測量原理的傳感器。
在圖1描述的實施舉例中，芯片載體5的結構在線路板3裝配表面2的另一面22處是單面開式的，并且在框住開口23的邊緣區(qū)域24、25的頂部處有一支撐塊26，它是機械的、無間隙的形狀聯(lián)接，并帶有這樣一個能安放在芯片載體5上的和與支撐塊26交替咬合的接線件夾持件(不詳細描述)。為了達到此目的，沿芯片載體5的支撐塊26外周處有一個支撐的托架平面29。該托架如同描繪那樣沿在芯片載體5的邊緣區(qū)域有一條槽30，沿接線件的外周可至少部分地往槽內裝入成形彈簧。
芯片載體5是用全敷蓋半導體芯片6的、流動添充劑32填充的，它特別呈現(xiàn)出一層能將壓力幾乎無延遲地和無誤差地傳遞到半導體壓力傳感器上的凝膠。該凝膠一方面用于支撐敏感的壓力傳感器芯片6，另一方面特別是用于保護電子元件的金屬組成部分，特別是壓焊線21，接線腿7以及面臨環(huán)境影響的鉛制框架，也防止與待測介質33的接觸，并且用此種方式防止構件受到離子或其它介質33的有害成份的污染，或者防止基于環(huán)境影響的或者介質33的腐蝕危害。除此外，凝膠層還用來作為填充材料，以便保持傳感器元件和放置的接線件之間的死區(qū)空間盡可能的小，繼而防止測量壓力時的誤差和時間延遲。為了繼續(xù)待測介質與半導體芯片6或者與電子元件易受腐蝕危害的組成部分分離，還將朝向芯片載體5的接線件側面用彈性膜片封閉。膜片隨都能夠無誤地或無時間延遲地給出引向傳感器的介質的壓力脈沖，當然還能防止通過離子或其它有害介質部件侵害的組成部分的污染危害。
單面開式芯片載體5的側壁24、25是可以繼續(xù)用穿過相對應的流體阻止棱邊36來實施。在此種情況下用凝膠體32將芯片載體5內側填充，一直到流體阻止棱邊高度為止。這個流體阻止棱邊36能按規(guī)定中斷吸附凝膠體32的毛細力，從而阻止基于毛細力的、流出殼體邊框外的、非所希望的凝膠體32溢出。
權利要求
1．在一個印刷線路板(3)的裝配表面(2)上有可裝配的壓力傳感器元件(1)，帶有一個近似平面的芯片載體面(4)的芯片載體(5)，在該芯片載體平面(4)上固定著帶有壓力傳感器的半導體芯片(6)，并帶有穿過芯片載體(5)的與半導體芯片(6)電連接的電極接頭(7)，其帶有表面可裝配的配置，其特征在于芯片載體(5)是用一種將半導體芯片(6)全部敷蓋的、能流動的添充劑(32)填充的。
2．依照權利要求1的壓力傳感器元件，其特征在于芯片載體(5)在其相對于印刷線路板(3)裝配表面(2)的對面的側面(22)是單面開式構成的和芯片載體(5)的側壁是用穿越內側相對應的流體阻力棱邊(36)構成的。
3．依照權利要求1或者2的壓力傳感器元件，其特征在于流動添充劑(32)包圍著易腐蝕的、尤其是壓力傳感器元件(1)的金屬零件，例如尤其是連接線、用于半導體芯片(6)的支撐載體以及相類似的。
4．依照權利要求1到3之一的壓力傳感器元件，其特征在于流動添充劑(32)形成一層凝膠。
5．依照權利要求1到4的壓力傳感器元件，其特征在于穿過芯片載體(5)和與半導體芯片(6)電連接的電極接線(7)是以至少向芯片載體(5)的一側引出的接線腿形式構成的，該接線腿被彎曲和剪切成翼狀的短接線末端(17)(Anschlussstummeln)。
6．依照權利要求1至5之一的壓力傳感器元件，其特征在于由電絕緣材料和尤其是單件制成的芯片載體(5)含有相對于線路板(3)裝配表面(2)彎曲的底部(9)和在底部(9)兩側配置的側面部分(10,10a,11,11a)。
7．依照權利要求1到6之一的壓力傳感器元件,其特征在于，接線腿的彎曲部分被裝在芯片載體(5)側面(10,10a,11,11a)的內部。
8．依照權利要求6或7的壓力傳感器元件，其特征在于從芯片載體(5)側面部分(10,10a,11,11a)伸出的連線腿末端相對于印刷線路板(3)裝配表面(2)有一很小的傾斜度。
9．依照權利要求1到8之一的壓力傳感器元件，其特征在于在芯片載體(5)的橫斷面中朝向印刷線路板(3)裝配表面(2)的芯片載體(5)的外界限面(12,13)有一條主要是倒V形狀的曲線。
10．依照權利要求1到9之一的壓力傳感器元件，其特征在于朝向裝配表面(2)的芯片載體(5)的外界限面(12,13)相對于印刷線路板(3)的最大距離約為0.1到0.5mm。
11．依照權利要求1到10之一的壓力傳感器元件，其特征在于芯片載體(5)是由熱塑性塑料材料制成的。
12．依照權利要求1到11之一的壓力傳感器元件，其特征在于壓力傳感器呈現(xiàn)出一個壓阻式或電容式壓力傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個在線路板(3)裝配表面(2)上可裝配的壓力傳感器(1),它帶有近似平面芯片載體(5)的芯片載體面(4),由電絕緣材料所制成,在該芯片載體面(4)上固定一片帶有壓力傳感器的半導體芯片(6),并穿過芯片載體和與半導體芯片(6)電連接的并帶有一表面可裝配的配置的電極接頭(7)。芯片載體(5)是用一種敷蓋半導體芯片(6)的流動添充劑(6)所填充的。
文檔編號G01L19/00GK1217059SQ97194181
公開日1999年5月19日 申請日期1997年6月17日 優(yōu)先權日1996年6月28日
發(fā)明者J·溫特雷爾, A·奧布爾格 申請人:西門子公司