DE102005024215A1

DE102005024215A1 - Drucksensor

Info

Publication number: DE102005024215A1
Application number: DE102005024215A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Kariya Tanaka; Inao Kariya Toyoda; Ichiharu Kariya Kondo; Makoto Kariya Totani
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2005-12-22
Also published as: FR2871232A1; US7176541B2; US20050269654A1; FR2871232B1

Abstract

Ein Drucksensorchip (20) umfasst eine Membran (23) und Kontaktierungsinseln (26a-26d). Eine flexible Schaltungsplatine (FPC) (30) umfasst eine Harzschicht (31), die ein Durchgangsloch (33) und Leiterstrukturen (32a-32d) aufweist, die in der Harzschicht (31) ausgebildet und darin versiegelt sind. Die Harzschicht (31) ist mit dem Drucksensorchip (20) so verpresst, dass die Membran (23) an dem Durchgangsloch (33) offenliegt. Die Leiterstrukturen (32a-32d) sind mit den Kontaktierungsinseln (26a-26d) verbunden, und Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen zwischen den Leiterstrukturen (32a-32d) und den Kontaktierungsinseln (26a-26d) sind mit der Harzschicht (31) versiegelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drucksensor.

Packungs-Strukturen von Drucksensorchips einschließlich elektrischer Verbindungen und Schutzstrukturen sind in der US-Patentschrift Nr. 6,393,922 und der japanischen Patentanmeldung Nr. 10-153508 vorgeschlagen. In der US-Druckschrift Nr. 6,393,922 sind der Drucksensorchip und Bonddrähte mit einem Füllmaterial versiegelt. In der japanischen Patentanmeldung Nr. 10-153508 ist eine auf einem Halbleitersubstrat gebildete Kontaktierungsinsel mit einem Ti/Pd-Film beschichtet, und das Halbleitersubstrat, dass dadurch eine Membran bildet, ist mit einem Schutzfilm und einem Silikongel überzogen. Der Schutzfilm ist aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder dergleichen gebildet.

Wenn die Drucksensorchips Korrosionsmitteln wie etwa Motorabgasen ausgesetzt sind, bieten die oben genannten Strukturen keinen ausreichenden Schutz. Ferner wird das Silikongel über ein in der Membran ausgebildetes Erfassungselement zugeführt. Das Silikongel reduziert die Empfindlichkeit des Drucksensors, und seine inneren mechanischen Spannungen führen zu übermäßigen mechanischen Spannungen in der Membran und Veränderungen der Empfindlichkeit.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drucksensor mit hoher Genauigkeit und guter Korrosionsbeständigkeit bereitzustellen. Ein Drucksensor der vorliegenden Erfindung umfasst einen Drucksensorchip und eine flexible Schaltungsplatine. Der Drucksensorchip umfasst eine Membran und Kontaktierungsinseln. Die flexible Schaltungsplatine umfasst Leiterstrukturen und eine Harzschicht, die ein Durchgangsloch aufweist und Leiterstruktur in sich einhüllt und versiegelt. Die Leiterstrukturen sind mit den Kontaktierungsinseln verbunden. Die Harzschicht ist so auf den Drucksensorchip auf gepresst, dass die Membran in dem Durchgangsloch offenliegt, und Verbindungen zwischen den Leiterstrukturen und den Kontaktierungsinseln sind versiegelt.

Durch diese Konfiguration sind die Leiterstrukturen und die elektrischen Kontakte vor Korrosion geschützt. Die erfindungsgemäße korrosionsschützende Struktur weist im Vergleich zu korrosionsschützenden Strukturen, in denen Kontaktierungsinseln von Drucksensorchips und Bonddrähte mit Füllmaterial versiegelt sind, wie es im Stand der Technik gelehrt wird, eine höhere Korrosionsbeständigkeit auf. Ferner kann die Druckerfassung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden, da die Harzschicht so auf den Sensorchip auf gepresst ist, dass die Membran offenliegt.

Ein Drucksensor der vorliegenden Erfindung umfasst einen Drucksensorchip, einen Schaltungschip und eine flexible Schaltungsplatine. Der Drucksensorchip umfasst eine Membran und Kontaktierungsinseln. Der Schaltungschip umfasst Kontaktierungsinseln. Die flexible Schaltungsplatine umfasst Leiterstrukturen und eine Harzschicht, die die Leiterstruktur darin einschließt bzw. versiegelt. Der Drucksensorchip ist auf dem Schaltungschip befestigt. Die Leiterstrukturen sind mit den Kontaktierungsinseln des Drucksensorchips verbunden. Die Kontaktierungsinseln des Schaltungschips sind mit den Leiterstrukturen verbunden. Die Harzschicht ist so auf den Drucksensorchip und den Schaltungschip aufgepresst, dass Konktaktierungs- bzw. Übergangsstellen zwischen den Leiterstrukturen und den Kontaktierungsinseln des Drucksensorchips und Kontaktie rungs- bzw. Übergangsstellen zwischen den Kontaktierungsinseln des Schaltungschips und den Leiterstrukturen versiegelt sind.

Durch diese Konfiguration sind die elektrischen Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen und die Leiterstrukturen vor Korrosion geschützt. Ferner ist eine Abmessung des Drucksensors im Vergleich zu der einer Struktur, in der ein Sensorchip und ein Schaltungschip in derselben Ebene angeordnet sind, verringert, da der Drucksensorchip auf den Schaltungschip montiert ist.

Ein Drucksensor der vorliegenden Erfindung umfasst einen Drucksensorchip, ein Gehäuse und eine flexible Schaltungsplatine. Der Drucksensorchip umfasst eine Membran und Kontaktierungsinseln. Das Gehäuse umfasst einen Chipaufnahmeabschnitt zur Aufnahme des Drucksensorchips derart, dass eine Oberfläche des Drucksensorchips, auf der die Kontaktierungsinseln angeordnet sind, an dessen Öffnung freiliegt. Die flexible Schaltungsplatine umfasst Leiterstrukturen und eine Harzschicht, die die Leiterstruktur in sich einschließt. Die Leiterstrukturen sind mit den Kontaktierungsinseln des Drucksensorchips verbunden. Die Harzschicht ist auf den Drucksensorchip und das Gehäuse so auf gepresst, dass die Öffnung abgedeckt und die Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen zwischen den Leiterstrukturen und den Kontaktierungsinseln versiegelt sind.

Durch diese Konfiguration sind die Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen und die Leiterstrukturen vor Korrosion geschützt. Der Drucksensorchip ist mit der flexiblen Schaltungsplatine und dem Gehäuse überdeckt. Dies bietet weiteren Schutz für den Sensorchip gegen Korrosion.

Die obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde, deutlicher ersichtlich. In den Zeichnungen sind:

1 eine Draufsicht eines Drucksensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II des Drucksensors von 1 gemäß der ersten Ausführungsform;

3 eine Draufsicht eines Drucksensorchips gemäß der ersten Ausführungsform;

4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV des Drucksensorchips der 3 gemäß der ersten Ausführungsform;

5 eine Draufsicht einer flexiblen Schaltungsplatine gemäß der ersten Ausführungsform;

6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI der flexiblen Schaltungsplatine von 5 gemäß der ersten Ausführungsform;

7 eine Draufsicht eines Drucksensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

8 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII des Drucksensors von 7 gemäß der zweiten Ausführungsform;

9 eine Draufsicht eines Drucksensorchips gemäß der zweiten Ausführungsform;

10 eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X des Drucksensorchips von 9 gemäß der zweiten Ausführungsform;

11 eine Draufsicht einer flexiblen Schaltungsplatine gemäß der zweiten Ausführungsform;

12 eine Querschnittsansicht entlang der Linie XII-XII der flexiblen Schaltungsplatine von 11 gemäß der zweiten Ausführungsform;

13 eine Draufsicht eines Drucksensors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

14 eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIV-XIV des Drucksensors von 13 gemäß der dritten Ausführungsform;

15 eine Querschnittsansicht des Drucksensors von 14 mit einem Druckleitungsrohr gemäß der dritten Ausführungsform;

16 eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVI-XVI des Drucksensors von 13 gemäß der dritten Ausführungsform;

17 eine Draufsicht eines Drucksensorchips gemäß der dritten Ausführungsform;

18 eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVIII-XVIII des Drucksensorchips von 17 gemäß der dritten Ausführungsform;

19 eine Draufsicht einer flexiblen Schaltungsplatine gemäß der dritten Ausführungsform; und

20 eine Querschnittsansicht entlang der Linie XX-XX der flexiblen Schaltungsplatine von 19 gemäß der dritten Ausführungsform.

Im Folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen beziehen sich die gleichen Bezugszahlen auf die gleichen Komponenten bzw. Vorrichtungen.
[Erste Ausführungsform]
Ein in 1 gezeigter Drucksensor kann in einem Motorabgassystem eines Fahrzeugs angeordnet sein, um Drücke von Abgasen zu messen, d.h., der Messgegenstand des Drucksensors sind die Abgase eines Verbrennungsmotors. Zum Beispiel kann der Drucksensor verwendet werden, um Drücke in einem Umlaufsystem wie etwa einem Emissionsgasrückführungssystem zu erfassen, oder um Drücke auf einer Einlassseite und einer Auslassseite eines Diesel-Partikelfilters (DPF), welcher ein Abgasemissionsfilter für ein Dieselfahrzeug ist, in der in 15 gezeigten Weise zu erfassen.
2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 1 des Drucksensors. Eine in 30 gezeigte flexible Schaltungsplatine (FPC; flexible printed circuit board) ist auf eine obere Oberfläche eines viereckigen Drucksensorchips 20 aufgepresst. Die FPC 30 umfasst eine thermoplastische Harzschicht 31 und Leiterstrukturen 32a, 32b, 32c und 32d, die innerhalb der Harzschicht 31 ausgebildet und darin versiegelt bzw. eingeschlossen sind.
3 zeigt eine Draufsicht des Drucksensors im Bereich des Drucksensorsensorchips 20, und 4 zeigt ei ne Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 3 des Drucksensors im Bereich des Drucksensorchips 20. Der Drucksensorchip 20 ist auf einer Glasbasis 10 befestigt. Der Drucksensorchip 20 umfasst einen (110)-Ebenen-Siliziumchip als sein Halbleitersubstrat 21. Eine Aussparung 22 ist in der Mitte des Substrats 21, auf dessen unteren Seite in 2, ausgebildet. Und zwar ist die Dicke des Substrats 21 in einem Abschnitt, in dem die Aussparung 22 ausgebildet ist, geringer als in den übrigen Abschnitten, so dass dieser Abschnitt geringer Dicke eine Membran 23 bildet. Die Membran 23 weist von unten betrachtet die Form eines Achtecks auf.
Wenn der Sensorchip 20 auf der Glasbasis 10 befestigt ist, bildet eine durch die Glasbasis 10 und die Aussparung 22 definierte Kammer eine Referenzdruckkammer. Die Kammer kann als Vakuumkammer verwendet werden. Erfassungselemente 24a, 24b, 24c und 24d sind an geeigneten Positionen innerhalb der Membran 23 angeordnet. Die Positionen können durch eine entsprechende Analyse mechanischer Spannungen bestimmt werden. Die Erfassungselemente 24a–24d sind als Verunreinigungsdiffusionsschichten, insbesondere als auf n-leitenden Siliziumsubstraten ausgebildete p-leitende Verunreinigungsdiffusionsschichten, ausgebildet. In dem Sensorchip 20 wird mit Hilfe der Erfassungselemente 24a–24d eine Brückenschaltung gebildet. Mechanische Spannungen in der Membran 23 verändern sich in Übereinstimmung mit auf die Oberflächen der Membran 23 wirkenden Kräften. Widerstände der Erfassungselemente 24a–24d verändern sich entsprechend den Veränderungen der mechanischen Spannungen aufgrund des piezoelektrischen Effekts, und die Veränderungen der Widerstände werden durch die Brückenschaltung erfasst.
Die Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 ist mit einer Isolationsfilm 25 bedeckt, der ein Siliziumoxidfilm ist. Aluminium-Kontaktierungsinseln 26a, 26b, 26c und 26d sind auf der Isolationsschicht 25, in der Nähe von Ecken des Halbleitersubstrats 21 gebildet. Die Kontaktierungsinseln 26a–26d sind aus Aluminium-Dünnschichten gebildet. Ein konstanter Strom wird über die Kontaktierungsinseln 26a–26d der Brückenschaltung zugeführt, und Drucksignale werden über die Kontaktierungsinseln 26a–26d zu einer externen Schaltung ausgegeben. Nickel-Metallisierungsfilme sind auf den Oberflächen der Kontaktierungsinseln 26a–26d ausgebildet, und Gold-Metallisierungsfilme sind auf den Nickel-Metallisierungsfilmen ausgebildet, um die Kontaktierungsinseln 26a–26d lötbar zu machen.
5 zeigt eine Draufsicht der FPC 30, und 6 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 5 der FPC 30. Die FPC 30 ist als viereckige Platte ausgebildet. Die Leiterstrukturen 32a–32d sind mit der Harzschicht 31 umgossen bzw. darin eingegossen. Die Harzschicht 31 ist biegsam und ist elektrisch isolierend. Die Harzschicht 31 kann aus Polyester oder Polyimid hergestellt sein. Die Leiterstrukturen 32a–32d können aus Kupfer gebildet sein. Ein viereckiges Durchgangsloch 33 ist in der Mitte der FPC 30, d.h, der Harzschicht 31, angeordnet. Das Durchgangsloch 33 ist vorgesehen, damit ein Abschnitt des Sensorchips 20, in dem die Membran 23 ausgebildet ist, freiliegt. Die Leiterstrukturen 32a–32d erstrecken sich von Bereichen in der Umgebung des Durchgangslochs 33 zu Bereichen, die sich weiter weg von dem Durchgangsloch 33 befinden.
Ein inneres Ende jeder Leiterstruktur 32a, 32b, 32c und 32d liegt an der unteren Oberfläche der Harzschicht 31 frei, wie es in 6 gezeigt ist. Ein äußeres Ende jeder Leiterstruktur 32a, 32b, 32c und 32d ist ebenfalls freigelegt und mit einem entsprechenden Verbindungsleiter 34a, 34b, 34c, 34d verbunden. Die FPC 30 wird gebildet, indem die Leiterstrukturen 32a-32d, die durch Mustern bzw. Strukturieren (engl.: "patterning") gebildet wurden, durch die Harzschicht 31 versiegelt bzw. darin eingeschlossen werden. Die FPC 30 wird auf dem Sensorchip 20 angeordnet, und die Harzschicht 31 wird durch Thermokompressionsbonden auf dem Sensorchip befestigt.
Wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, sind die Leiterstrukturen 32a–32d durch Löten mit den jeweiligen Kontaktierungsinseln 26a–26d verbunden. Insbesondere wird Lötpaste auf die inneren, freiliegenden Abschnitte der Leiterstrukturen 32a–32d aufgebracht. Die FPC 30 ist auf dem Sensorchip 20 angeordnet, und die Harzschicht 31 ist durch Thermokompressionsbonden auf dem Sensorchip 20 befestigt. Während des Thermokompressionsbondens werden die inneren Enden der Leiterstrukturen 32a–32d an die jeweiligen Kontaktierungsinseln 26a–26d gelötet. Die gelöteten Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen (engl.: "junctions") sind dann mit der Harzschicht 31 versiegelt. Die Membran 23 ist über das Durchgangsloch 33 offengelegt. Die obere Oberfläche des Sensorchips 20 ist außer an dem Abschnitt, an dem die Membran 23 ausgebildet ist, mit der FPC 30 über- bzw. bedeckt. Und zwar weist die FPC 30 das Durchgangsloch 33 in dem Abschnitt auf, der sich über der Membran 23 befindet, und stellt eine elektrische Verbindung mit den Leiterstrukturen 32a–32d her. Durch diese Konfiguration weist der Drucksensor eine hohe Empfindlichkeit und eine hohe Zuverlässigkeit auf.
Die Harzschicht 31 ist durch Thermokompression so auf dem Sensorchip 20 befestigt, dass die Membran 23 offenliegt. Ferner sind die Leiterstrukturen 32a–32d mit den jeweiligen Kontaktierungsinseln 26a–26d verbunden, und die jeweiligen Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen zwischen den Leiterstrukturen 32a–32d und den Kontaktierungsinseln 26a–26d sind durch die Harzschicht 31 versie gelt. Und zwar sind die Kontaktierungsinseln 26a–26d elektrisch mit den jeweiligen Leiterstrukturen 32a–32d verbunden, und die elektrischen Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen und die Leiterstrukturen 32a–32d sind durch die Harzschicht 31 versiegelt.
Durch diese Konfiguration sind die elektrischen Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen und die Leiterstrukturen 32a–32d vor Korrosion geschützt. Durch diese korrosionsschützende Struktur kann im Vergleich zu korrosionsschützenden Strukturen, in denen Kontaktierungsinseln von Drucksensorchips und Bonddrähte mit Füllmaterial versiegelt sind, eine höhere Korrosionsbeständigkeit erreicht werden. Ferner kann die Druckerfassung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden, da die Harzschicht 31 auf den Sensorchip 20 auf gepresst bzw. mit diesem verpresst wird, wobei die Membran 23 offenliegt.
Der Drucksensor mit der oben beschriebenen Struktur besitzt eine hohe Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Druckerfassungsgenauigkeit und kann dennoch leicht hergestellt werden kann, indem lediglich die Harzschicht 31 auf den Sensorchip 20 auf gepresst wird. Der Drucksensor arbeitet zuverlässig, wenn er zur Erfassung von Drücken von Abgasen eines Verbrennungsmotors verwendet wird, da die Leiterstrukturen innerhalb der FPC 30 ausgebildet sind, und er weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber sauren Fluiden auf. In einem Abgassystem eines benzinbetriebenen Fahrzeugs ist der Drucksensor den Abgasen ausgesetzt, die saure Fluide enthalten, und der Sensorchip 20 wird mit dem Druck der Abgase beaufschlagt. Insbesondere ist der Sensorchip 20 während der Druckerfassung in einer korrosiven Atmosphäre des Abgasrückführungssystems korrosiven Fluiden ausgesetzt. Bondkontaktierungsinseln und Bonddrähte haben eine geringe Korrosi onsbeständigkeit, wenn sie aus Aluminium hergestellt sind, wie es im Stand der Technik gelehrt wird.
Jedoch sind erfindungsgemäß die Kontaktierungsinseln 26a–26d und die Leiterstrukturen 32a–32d durch die Harzschicht 21 versiegelt und nicht der korrosiven Atmosphäre ausgesetzt, wobei die Druckerfassungsempfindlichkeit aufrecht erhalten wird, indem das Durchgangsloch 33 zur Freilegung der Membran 23 vorgesehen ist. Daher kann der Drucksensor Drücke in der korrosiven Atmosphäre exakt erfassen. Die Kontaktierungsinseln 26a–26d und die Leiterstrukturen 32a–32d sind vor Korrosion durch die FPC 30 geschützt, wobei die Druckerfassungsempfindlichkeit und Zuverlässigkeit der Leiterstrukturen 32a–32d aufrecht erhalten werden, selbst wenn der Sensorchip 20 in einer korrosiven Atmosphäre bzw. in einem korrosiven Milieu eingesetzt wird.
[Zweite Ausführungsform]
Ein in 7 gezeigter Drucksensor kann in einem Motorabgassystem eines Fahrzeugs angeordnet sein, um wie in 15 gezeigt Abgasdrücke zu erfassen. 8 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII in
7 des Drucksensors. Der Drucksensorchip 20 ist auf der Glasbasis 10 befestigt, die auf einem Schaltungschip 100 angeordnet ist. Der Sensorchip 20 ist über eine flexible Schaltungsplatine 130 elektrisch mit dem Schaltungschip 100 verbunden. Die FPC 130 umfasst eine thermoplastische Harzschicht 31 und Leiterstrukturen 132a, 132b, 132c und 132d, die innerhalb der Harzschicht 131 angeordnet und darin versiegelt sind.
Eine Draufsicht des Drucksensors ohne die FPC 130 ist in 9 gezeigt, und 10 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in 9 des Drucksensors. Der Schaltungschip 100 ist als viereckige Platte ausge bildet. In dem Schaltungschip 100 umfasst ein Halbleitersubstrat 102 verschiedene Vorrichtungen, die Schaltungen, einschließlich einer Verstärkerschaltung, bilden. Eine Oberfläche des Halbleitersubstrats 102 ist mit einer Isolierungsschicht 103 bedeckt, welche eine Siliziumoxidschicht ist. Aluminium-Kontaktierungsinseln 104a, 104b, die aus Aluminium-Dünnschichten hergestellt sind, sind auf der Isolationsschicht 103, in der Nähe der Ecken des Halbleitersubstrats 102 ausgebildet. Der Schaltungschip 100 kann elektrisch mit den Schaltungen in dem Halbleitersubstrat 120 über die Aluminium-Kontaktierungsinseln 104a, 104b verbunden werden. Nickel-Metallisierungsfilme sind auf den Oberflächen der Kontaktierungsinseln 104a, 104b ausgebildet, und Gold-Metallisierungsfilme sind auf den Nickel-Metallisierungsfilmen ausgebildet, um die Kontaktierungsinseln 104a, 104b lötbar zu machen.
Die Glasbasis 10 ist im Wesentlichen in der Mitte des Schaltungschips 100 mit einem Klebemittel 105 auf dem Schaltungschip 100 befestigt. Der Sensorchip 20 ist auf der oberen Oberfläche der Glasbasis 10 befestigt. Die Größe der Glasbasis 10 und des Sensorchips 20 ist im Wesentlichen gleich und kleiner als die des Schaltungschips 100. Der Sensorchip 20 ist auf dem Schaltungschip 100 so befestigt, dass die Kontaktierungsinseln 104a, 104b freiliegen.
Der Drucksensorchip 20 umfasst einen (110)-Ebenen-Siliziumchip als sein Halbleitersubstrat 21. Eine Aussparung 22 ist in der Mitte des Substrats 21, an dessen unterer Oberfläche in 8 ausgebildet. Und zwar ist die Dicke des Substrats 21 in einem Abschnitt, in dem die Aussparung 22 ausgebildet ist, gering, und dieser Abschnitt geringer Dicke bildet eine Membran 23. Die Membran 23 weist von unten betrachtet die Form eines Achtecks auf.
Wenn der Sensorchip 20 auf der Glasbasis 10 befestigt ist, bildet eine Kammer, die durch die Glasbasis 10 und die Aussparung 22 definiert wird, eine Referenzdruckkammer. Die Kammer kann als Vakuumkammer verwendet werden. Erfassungselemente 24a, 24b, 24c und 24d sind an geeigneten Positionen innerhalb der Membran 23 angeordnet. Die Positionen können durch eine Analyse der mechanischen Spannungen bestimmt werden. Die Erfassungselemente 24a–24d sind als Verunreinigungsdiffusionsschichten, insbesondere durch auf n-leitenden Siliziumsubstraten gebildete p-leitende Verunreinigungsdiffusionsschichten, gebildet. In dem Sensorchip 20 ist unter Verwendung der Erfassungselemente 24a–24d eine Brückenschaltung gebildet. Mechanische Spannungen der Membran 23 verändern sich entsprechend der Unterschiede zwischen auf die Oberflächen der Membran 23 wirkenden Kräften. Widerstände der Erfassungselemente 24a–24d verändern sich entsprechend den Veränderungen der mechanischen Spannungen aufgrund des piezoelektrischen Effekts, und die Veränderungen der Widerstände werden von der Brückenschaltung erfasst.
Die Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 ist mit einem Isolationsfilm 25 bedeckt, der ein Siliziumoxidfilm ist. Aluminium-Kontaktierungsinseln 26a, 26b, 26c und 26d sind auf der Isolationsschicht 25, in der Nähe von Ecken des Halbleitersubstrats 21 gebildet. Die Kontaktierungsinseln 26a–26d sind Aluminium-Dünnschichten. Der Brückenschaltung wird über die Kontaktierungsinseln 26a–26d ein konstanter Strom zugeführt, und Drucksignale werden über die Kontaktierungsinseln 26a–26d zu einer externen Schaltung ausgegeben. Nickel-Metallisierungsfilme sind auf den Oberflächen der Kontaktierungsinseln 26a–26d ausgebildet und Gold-Metallisierungsfilme sind auf den Nickel-Metallisierungsfilmen ausgebildet, um die Kontaktierungsinseln 26a–26d lötbar zu machen. Eine Stapelstruktur ist dadurch realisiert, dass der Sensorchip 20 auf den Schaltungschip 100 montiert wird, und die Kontaktierungsinseln 104a, 104b sind auf der oberen Oberfläche des Schaltungschips 100, in anderen Bereichen als denen, in denen der Sensorchip angeordnet ist, ausgebildet.
11 zeigt eine Draufsicht der FPC 130, und 12 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie XII-XII in 11 der FPC 130. Der FPC 130 ist in Form einer viereckigen Platte ausgebildet. Die Leiterstrukturen 132a, 132b, 132c und 132d sind in der Harzschicht 131 eingegossen. Die Harzschicht 131 ist biegsam und elektrisch isolierend. Die Harzschicht 131 kann aus Polyester oder Polyimid gebildet sein. Die Leiterstrukturen 132a–132d können in Kupfer ausgebildet sein. Ein viereckiges Durchgangsloch 133 ist in der Mitte der FPC 130, d.h. der Harzschicht 131, vorgesehen. Das Durchgangsloch 133 ist vorgesehen, um einen Abschnitt des Sensorchips 20, in dem die Membran 23 ausgebildet ist, freizulegen. Die Leiterstrukturen 132a–132d erstrecken sich von Bereichen in der Umgebung des Durchgangslochs 133 zu Bereichen, die sich weiter weg von dem Durchgangsloch 133 befinden.
Ein inneres Ende jeder Leiterstruktur 132a–132d ist an der unteren Oberfläche der Harzschicht 131 offengelegt. Ein äußeres Ende jeder Leiterstruktur 132a–132d liegt ebenfalls offen. Die äußeren Enden der Leiterstrukturen 132a und 132c sind mit Verbindungsleitern 134a bzw. 134b verbunden. Die FPC 130 wird erzeugt, indem die Leiterstrukturen 132a–132d, die durch Mustern bzw. Strukturieren (engl.: "patterning") gebildet werden, in der Harzschicht 131 eingebettet (versiegelt) werden. Die FPC 130 ist so angeordnet, dass der Sensorchip 20 mit dem Schaltungschip 100 verbunden ist, und die Harzschicht 131 ist auf dem Sensorchip 20 und dem Schaltungschip 100 durch Thermokompressionsbonden befestigt.
Wie es in den 7 und 8 gezeigt ist, sind die Leiterstrukturen 132a–132d durch Löten mit den jeweiligen Kontaktierungsinseln 26a–26d verbunden. Insbesondere ist Lötpaste auf die inneren, offenliegenden Abschnitte der Leiterstrukturen 132a–132d aufgetragen. Die FPC 130 ist auf dem Sensorchip 20 und dem Schaltungschip 100 angeordnet, und die Harzschicht 131 ist auf dem Sensorchip 20 und dem Schaltungschip 100 durch Thermokompressionsbonden befestigt. Während des Thermokompressionsbondens werden die Enden der Leiterstrukturen 132a–132d an die jeweiligen Kontaktierungsinseln 26a–26d gelötet. Die gelöteten Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen werden durch die Harzschicht 131 versiegelt. In gleicher Weise werden die äußeren Enden der Leiterstrukturen 132a und 132b mit den Kontaktierungsinseln 134a bzw. 134b verbunden, und die Lötkontaktierungs- bzw. Übergangsstellen zwischen den Leiterstrukturen 132a, 132b und die Kontaktierungsinseln 134a, 134b werden in der Harzschicht 131 versiegelt.
Die Membran 23 ist an dem Durchgangsloch 133 offengelegt. Die obere Oberfläche des Sensorchips 20 ist mit Ausnahme des Abschnitts, in dem die Membran 23 ausgebildet ist, mit der FPC 130 bedeckt. Und zwar weist die FPC 130 in dem Abschnitt, der über der Membran 23 angeordnet ist, das Durchgangsloch 133 auf und stellt über die Leiterstrukturen 132a–132d eine elektrische Verbindung her. Durch diese Konfiguration weist der Drucksensor eine hohe Empfindlichkeit und eine hohe Zuverlässigkeit auf.
Die Harzschicht 131 ist auf dem Sensorchip 20 durch Thermokompression so befestigt, dass die Membran 23 offenliegt. Ferner sind die Leiterstrukturen 132a–132d mit den jeweiligen Kontaktierungsinseln 26a–26d verbunden, und die Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen zwischen den Leiterstrukturen 132a–132d und den jeweiligen Kontak tierungsinseln 26a–26d sind durch die Harzschicht 131 versiegelt. Und zwar sind die Kontaktierungsinseln 26a–26d mit den Leiterstrukturen 132a–132d elektrisch verbunden, und die elektrischen Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen und die Leiterstrukturen 132a–132d sind durch die Harzschicht 131 versiegelt.
Die Stapelstruktur wird realisiert, indem der Sensorchip 20 auf dem Schaltungschip 100 angebracht wird, und die Kontaktierungsinseln 104a, 104b sind auf der oberen Oberfläche des Schaltungschips 100, in anderen Bereichen als denen, in denen der Sensorchip angeordnet ist, ausgebildet. Die Harzschicht 31 ist auf den Sensorchip 20 und den Schaltungschip 100 aufgepresst. Die Leiterstrukturen 132a–132d sind an ihren inneren Enden mit den jeweiligen Kontaktierungsinseln 26a–26d verbunden, und die Leiterstrukturen 132a und 132c sind an ihren äußeren Enden mit den Kontaktierungsinseln 134a bzw. 134b verbunden. Die Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen sind durch die Harzschicht 31 versiegelt. Die Leiterstrukturen 132a–132d sind ebenfalls durch die Harzschicht 131 versiegelt. Und zwar sind die Kontaktierungsinseln 26a26d elektrisch mit den Leiterstrukturen 132a–132d verbunden, und die elektrischen Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen und die Leiterstrukturen 132a–132d sind durch die Harzschicht 131 versiegelt.
Durch diese Konfiguration sind die elektrischen Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen und die Leiterstrukturen 132a–132d vor Korrosion geschützt. Diese korrosionsschützende Struktur bietet eine höhere Korrosionsbeständigkeit als korrosionsschützende Strukturen, in denen Kontaktierungsinseln von Drucksensorchips und Bonddrähten mit Füllmaterial versiegelt sind. Ferner ist eine Abmessung des Drucksensors durch Befestigen des Sensorchips 20 auf dem Schaltungschip 100, d.h. durch Anordnen des Sen sorchips 20 und des Schaltungschips 100 in einer Stapelstruktur, und elektrisches Verbinden des Sensorchips 20 und des Schaltungschips 100 mit dem FPC 130, im Vergleich zu einer Struktur, in der ein Sensorchip und ein Schaltungschip in dergleichen Ebene angeordnet sind, verkleinert.
Durch die oben beschriebene einzigartige Struktur ist Drucksensor hoch beständig gegenüber Korrosion und klein dimensioniert. Ferner wird die oben beschriebene Struktur leicht hergestellt, bzw. das Aufpressen der Harzschicht 131 ist leicht zu bewerkstelligen. Die Membran 23 ist offengelegt, wenn die Harzschicht 31 auf den Sensorchip 20 auf gepresst ist, da die Harzschicht 31 das Durchgangsloch an einer Position aufweist, die der Membran 23 entspricht. Daher wird der Druck korrekt erfasst.
Der Drucksensor ist zuverlässig, wenn er zur Erfassung von Drücken von Abgasen eines Verbrennungsmotors, die ein hoch korrosives, saures Fluid enthalten, verwendet wird, da die Leiterstrukturen innerhalb der FPC 130 ausgebildet sind. In einem Abgassystem eines benzinbetriebenen Fahrzeugs ist der Drucksensor den Abgasen ausgesetzt, und der Sensorchip 20 wird mit dem Druck der Abgase beaufschlagt. Insbesondere ist der Sensorchip 20 während der Druckerfassung in der korrosiven Atmosphäre des Abgasrückführungssystems korrosiven Fluiden ausgesetzt. Bondkontaktierungsinseln und Bonddrähte haben eine niedriger Korrosionsbeständigkeit, wenn sie aus Aluminium hergestellt sind, wie es im Stand der Technik gelehrt wird.
Jedoch sind erfindungsgemäß die Kontaktierungsinseln, 26a–26d und die Leiterstrukturen 132a–132d durch die Harzschicht 131 versiegelt und nicht der korrosiven Atmosphäre ausgesetzt, wobei die Druckerfassungsempfindlich keit durch das Durchgangsloch 133 zur Offenlegung der Membran 23 gewährleistet ist. Daher kann der Drucksensor korrekt Drücke in der korrosiven Atmosphäre erfassen. Die Kontaktierungsinseln 26a–26d und die Leiterstrukturen 132a–132d werden vor Korrosion durch die FPC 130 geschützt, wobei die Druckerfassungsempfindlichkeit und die Zuverlässigkeit der Leiterstrukturen 132a–132 daufrecht erhalten werden, selbst wenn der Sensorchip 20 in einer korrosiven Atmosphäre verwendet wird.
[Dritte Ausführungsform]
Ein in 13 gezeigter Drucksensor kann in einem Motorabgassystem eines Fahrzeugs angeordnet sein, um Abgasdrücke zu erfassen. Zum Beispiel kann der Drucksensor zur Erfassung eines Drucks in einem Emissionsgasrückführungsweg verwendet werden, wobei der Drucksensor mit einem Druckleitungsrohr 50 verbunden ist, wie es in 15 gezeigt ist.
Wie es in 16 gezeigt ist, ist der Drucksensorchip 220 in einem Chipgehäuseabschnitt R1 eines Kunststoffgehäuses 200 aufgenommen und über eine Glasbasis 210 an dem Gehäuse 200 befestigt. Ein Schaltungschip 230 ist ebenfalls in dem Chipgehäuseabschnitt R1 aufgenommen und an dem Gehäuse 200 befestigt. Die Chips 220, 230 sind über eine flexible Schaltungsplatine (FPC) 240 miteinander verbunden. Die FPC 240 umfasst eine thermoplastische Harzschicht 241, in der Leiterstrukturen 242a, 242b, 242c, 242d, 242e und 242f ausgebildet sind. Die FPC 240 überdeckt eine Öffnung in dem Gehäuse 200, die an der oberen Oberfläche des Gehäuses 200 angeordnet ist, und verschließt dadurch den Chipgehäuseabschnitt R1.
Wie in den 17 und 18 gezeigt ist, umfasst das Gehäuse 200 einen Plattenabschnitt 202 und einen Rahmenabschnitt 203. Der Plattenabschnitt 202 ist als viereckige Platte ausgebildet, und der Rahmenabschnitt 203 ist als viereckiger Rahmen ausgebildet. Der Rahmenabschnitt 203 weist vier Seiten auf, von denen eine, die auf der rechten Seite in 17 angeordnet und mit der Bezugszahl 203b bezeichnet ist, breiter als die übrigen Seiten ist, welche mit der Bezugszahl 203a bezeichnet sind. Das Gehäuse 200 wird hergestellt, indem der Plattenabschnitt 202 auf dem Rahmenabschnitt 203 so befestigt wird, dass eine Öffnung des Rahmenabschnitts 203 dicht zu verschlossen ist. Der Plattenabschnitt 202 ist mit einem Klebemit tel an dem Rahmenabschnitt 203 befestigt. Der Chipgehäuseabschnitt R1 ist in dem Gehäuse 200 und mit einer Öffnung 204 ausgebildet, wenn der Plattenabschnitt 202 an dem Rahmenabschnitt 203 befestigt ist.
Die Glasbasis 210 ist in dem Chipgehäuseabschnitt R1, mit einem Klebemittel 205 an der oberen Oberfläche des Plattenabschnitts 202 befestigt. Der Sensorchip 220 ist an der oberen Oberfläche der Glasbasis 210 befestigt. Die Glasbasis 210 und der Sensorchip 220 weisen im Wesentlichen die gleiche Breite und die gleiche Tiefe auf vorgesehen.
Der Drucksensorchip 220 umfasst einen (110)-Ebenen-Siliziumchip als sein Halbleitersubstrat 221. Eine Aussparung 222 ist in der Mitte des Substrats 221, in dessen unterer Oberfläche ausgebildet, wie es in 16 gezeigt ist. Und zwar ist die Dicke des Substrats 221 in einem Abschnitt, in dem die Aussparung 221 ausgebildet ist, gering, und dieser Abschnitt geringer Dicke bildet eine Membran 223. Die Membran 223 hat von unten betrachtet die Form eines Achtecks.
Wenn der Sensorchip 220 auf der Glasbasis 210 befestigt ist, bildet eine Kammer, die durch die Glasbasis 210 und die Aussparung 222 definiert wird, eine Referenzdruckkammer. Die Kammer kann eine Vakuumkammer sein. Erfassungselemente 224a, 224b, 224c und 224d sind an geeigneten Positionen innerhalb der Membran 223 angeordnet. Die Positionen können durch Analyse der mechanischen Spannungen bestimmt werden. Die Erfassungselemente 224a–224d sind als Verunreinigungsdiffusionsschichten, insbesondere als auf n-leitenden Siliziumsubstraten ausgebildete p-leitende Verunreinigungsdiffusionsschichten, ausgebildet. Die Erfassungselemente 224a–224d sind in dem Sensorchip 220 zu einer Brückenschaltung verbunden. Me chanische Spannungen in der Membran 223 verändern sich entsprechend den Unterschieden zwischen auf die Oberflächen der Membran 223 ausgeübten Kräften. Widerstände der Erfassungselemente 224a–224d verändern sich entsprechend den Veränderungen der mechanischen Spannungen aufgrund des piezoelektrischen Effekts, und die Veränderungen der Widerstände werden von der Brückenschaltung erfasst.
Die Oberfläche des Halbleitersubstrats 221 ist mit einem Isolationsfilm 225 bedeckt, der ein Siliziumoxidfilm ist. Aluminium-Kontaktierungsinseln 226a, 226b, 226c, 226d, 226e und 226f sind auf der Isolationsschicht 225, entlang Rändern des Halbleitersubstrats 221 ausgebildet. Die Kontaktierungsinseln 226a–226f sind Aluminium-Dünnschichten. Über die Kontaktierungsinseln 226a–226f wird der Brückenschaltung ein konstanter Strom zugeführt, und über die Kontaktierungsinseln 226a–226f werden Drucksignale zu einer externen Schaltung ausgegeben. Nickel-Metallisierungsfilme sind auf den Oberflächen der Kontaktierungsinseln 226a–226d ausgebildet, und Gold-Metallisierungsfilme sind auf den Nickel-Metallisierungsfilmen gebildet, um die Kontaktierungsinseln 226a–226d lötbar zu machen.
Der Schaltungschip 230 ist mit einem Klebemittel 206 auf der oberen Oberfläche des Plattenabschnitts 202 in dem Chipgehäuseabschnitt R1, neben dem Sensorchip 220 befestigt. Der Schaltungschip 230 enthält verschiedene Vorrichtungen, die Schaltungen, einschließlich einer Verstärkerschaltung, bilden. Aluminium-Kontaktierungsinseln 231a, 231b und 231c, die Aluminium-Dünnschichten sind, sind auf dem Schaltungschip 230 gebildet. Der Sensorchip 220 ist über die Aluminium-Kontaktierungsinseln 231a–231c mit den Schaltungen in dem Schaltungschip 230 verbunden. Nickel-Metallisierungsfilme sind auf den Oberflächen der Kontaktierungsinseln 231a–231c gebildet, und Gold-Metall isierungsfilme sind auf den Nickel-Metallisierungsfilmen gebildet, um die Kontaktierungsinseln 231a–231c lötbar zu machen.
19 zeigt eine Draufsicht einer FPC 240, und 20 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie XX-XX in 19 der FPC 240. Die FPC 240 ist in Form einer viereckigen Platte ausgebildet. Die FPC 240 umfasst eine thermoplastische Harzschicht 241, erste Leiterstrukturen 242a, 242b und 242c und zweite Leiterstrukturen 242d, 242e und 242f. Die Leiterstrukturen 242a–242f sind in die Harzschicht 241 eingegossen. Die Harzschicht 31 ist biegsam und elektrisch isolierend. Die Harzschicht 241 kann aus Polyester oder Polyimid hergestellt sein. Die Leiterstrukturen 242a–242f können aus Kupfer gebildet sein. Ein viereckiges Durchgangsloch 243 ist in der Mitte der FPC 240, d.h. der Harzschicht 241, vorgesehen. Das Durchgangsloch 243 ist vorgesehen, um einen Abschnitt des Sensorchips 220, in dem die Membran 223 ausgebildet ist, freizulegen. Die Leiterstrukturen 242a–242f erstrecken sich von Bereichen in der Umgebung des Durchgangslochs 243 zu Bereichen, die von dem Durchgangsloch 243 weiter entfernt sind.
Ein inneres Ende jeder Leiterstruktur 242a–242f ist auf der unteren Oberfläche der Harzschicht 241 offengelegt. Ein äußeres Ende jeder Leiterstruktur 242a–242c ist ebenfalls offengelegt und mit Verbindungsleitern 244a, 244b bzw. 244c verbunden. Die FPC 240 wird hergestellt, indem die Leiterstrukturen 242a–242f, die durch Mustern bzw. Strukturieren (engl: "patterning") gebildet werden, mit der Harzschicht 241 versiegelt werden. Der Sensorchip 220 und der Schaltungschip 230 sind in dem Chipgehäuseäbschnitt R1 so befestigt, dass ihre Oberflächen, auf denen die Kontaktierungsinseln 226a–226f bzw. 231a–231c ausgebildet sind, an der Öffnung 204 offenliegen. Die Harz schicht 241 ist auf den oberen Oberflächen des Gehäuses 200 und den Chips 220, 230 durch Thermokompression befestigt.
Die Leiterstrukturen 242a–242f sind an die Kontaktierungsinseln 226a–226f, 231a–231c gelötet. Insbesondere ist Lötpaste auf die inneren offenliegenden Abschnitte auf den Leiterstrukturen 242a–242f und die äußeren offenliegenden Abschnitte der Leiterstrukturen 242d–242f aufgebracht. Die FPC 240 ist auf dem Sensorchip 220 und dem Schaltungschip 230 angeordnet, und die Harzschicht 241 ist auf dem Sensorchip 220 und dem Schaltungschip 230 durch Thermokompressionsbonden befestigt. Während des Thermokompressionsbondens werden die Enden der Leiterstrukturen 242a–242f an die jeweiligen Kontaktierungsinseln 226a–226f, 231a–231c gelötet. Die gelöteten Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen werden mit der Harzschicht 241 versiegelt. Die Membran 223 ist über das Durchgangsloch 243 offengelegt. Die obere Oberfläche des Sensorchips 220 ist mit Ausnahme des Abschnitts, in dem die Membran 223 ausgebildet ist, mit der FPC 240 überdeckt. Und zwar weist die FPC 240 ein Durchgangsloch 243 in dem Abschnitt auf, der über der Membran 223 angeordnet ist. Durch diese Konfiguration weist der Drucksensor eine hohe Empfindlichkeit und eine hohe Zuverlässigkeit auf.
Eine innere Wand 207 der Seite 203b des Rahmenabschnitts 203 und obere Oberflächen 208 der weiteren Seiten 203a sind mit der Harzschicht 241 verpresst. Somit ist die Öffnung 204 des Rahmenabschnitts 203, d.h. die Öffnung 204 des Chipgehäuseabschnitts R1 mit der FPC 240 verschlossen.
Die Harzschicht 241 ist durch Thermokompression an dem Gehäuse 200 und der Oberfläche, auf der die Kontaktierungsinseln 226a–226f ausgebildet sind, befestigt, um die Öffnung 204 des Chipgehäuseabschnitts R1 zu verschließen. Die Leiterstrukturen 242a–242f sind mit den Kontaktierungsinseln 226a–226f verbunden, und die Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen zwischen den Leiterstrukturen 232a–232f und den Kontaktierungsinseln 226a–226f sind mit der Harzschicht 241 versiegelt. Und zwar sind die Kontaktierungsinseln 226a–226f elektrisch mit den Leiterstrukturen 242a–242f verbunden, und die elektrischen Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen und die Leiterstrukturen 242a–242f sind mit der Harzschicht 241 versiegelt.
Durch diese Konfiguration sind die elektrischen Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen und die Leiterstrukturen 242a–242f vor Korrosion geschützt. Die korrosionsschützende Struktur besitzt im Vergleich zu korrosionsschützenden Strukturen eine höhere Korrosionsbeständigkeit, in denen Kontaktierungsinseln von Drucksensorchips und Bonddrähte durch Füllmaterialien versiegelt sind. Ferner ist der Sensorchip 220 mit der FPC 240 und dem Gehäuse 200 überdeckt. Die liefert einen weiteren Schutz des Sensorchips 220 gegen Korrosion.
Der Drucksensor mit der oben beschriebenen Struktur weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Druckerfassungsgenauigkeit auf. Ferner ist die oben beschriebene Struktur leicht herzustellen, indem lediglich die Harzschicht 241 mit dem Sensorchip 220 verpresst werden. Die Harzschicht 241 wird mit dem Sensorchip 220 so verpresst, dass die Membran 223 über das Durchgangsloch 243 offenliegt. Durch diese Konfiguration kann der Drucksensor die Druckerfassung mit großer Genauigkeit ausführen.
Der Schaltungschip 230 ist in dem Chipgehäuseabschnitt R1 so befestigt, dass die Oberfläche, auf der die Kontaktierungsinseln 231a–231c ausgebildet sind, an der Öffnung 204 offenliegt. Die Harzschicht 241 wird mit dem Gehäuse 200 und den Oberflächen, auf denen die Kontaktierungsinseln 226a–226f, 231a–231c ausgebildet sind, verpresst, um so die Öffnung 204 zu verschließen. Die Leiterstrukturen 242a–242f sind mit den jeweiligen Kontaktierungsinseln 226a–226f verbunden, und die Leiterstrukturen 242d–242f sind mit den jeweiligen Kontaktierungsinseln 231a–231c verbunden. Die Verbindungsstellen sind durch die Harzschicht 241 versiegelt. Somit ist der Schaltungschip 230 so in dem Gehäuse 200 aufgenommen, dass er zuverlässig vor Korrosion geschützt ist.
Der Drucksensor mit der oben beschriebenen Struktur weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Druckerfassungsgenauigkeit auf und ist dennoch leicht herzustellen, indem die Harzschicht 241 mit dem Sensorchip 220 verpresst wird. Der Drucksensor arbeitet zuverlässig, wenn er zur Erfassung eines Drucks von Abgasen eines Motors verwendet wird, da die Leiterstrukturen in der FPC 240 ausgebildet sind, und er weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber sauren Fluiden auf. In einem Abgassystem eines benzinbetriebenen Fahrzeugs ist der Drucksensor den Abgasen ausgesetzt, die saure Fluide enthalten, und der Sensorchip 220 wird mit dem Druck der Abgase beaufschlagt. Bondkontaktierungsinseln und Bonddrähte haben eine geringe Korrosionsbeständigkeit, wenn sie aus Aluminium hergestellt sind, wie es der Stand der Technik lehrt.
Jedoch sind erfindungsgemäß die Kontaktierungsinseln 226a–226f und die Leiterstrukturen 242a–242f mit der Harzschicht 241 versiegelt und nicht dem korrosiven Milieu ausgesetzt, wobei dennoch die Druckerfassungsempfindlichkeit aufrecht erhalten wird, indem das Durchgangsloch 243 zur Offenlegung der Membran 223 vorgesehen ist. Daher kann der Drucksensor auch in der korrosiven Atmosphäre exakt Drücke erfassen. Die Kontaktierungsinseln 226a–226f und die Leiterstrukturen 242a–242f sind vor Korrosion durch die FPC 240 geschützt, wobei die Druckerfassungsempfindlichkeit und die Zuverlässigkeit der Leiterstrukturen 242a–242f aufrecht erhalten werden, selbst wenn der Sensorchip 220 in einem korrosiven Milieu eingesetzt wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen begrenzt, sondern kann auf verschiedene Weise implementiert sein, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann der Drucksensor verwendet werden, um einen Reifendruck zu messen. Es ist möglich, dass das Gehäuse 200 nur den Sensorchip 220 aufnimmt.

Claims

Drucksensor, mit: – einem Drucksensorchip (20), der eine Membran (23) und Kontaktierungsinseln (26a–26d) umfasst; und – einer flexiblen Schaltungsplatine (30), die Leiterstrukturen (32a–32d) und eine biegsame und elektrisch isolierende Harzschicht (31) umfasst, wobei die Harzschicht (31) ein Durchgangsloch (33) aufweist und die Leiterstrukturen (32a–32d) versiegelt, wobei – die Leiterstrukturen (32a–32d) mit den Kontaktierungsinseln (26a–26d) verbunden sind; und – die Harzschicht (31) so mit dem Drucksensorchip (20) verpresst ist, dass die Membran (23) an dem Durchgangsloch (33) offenliegt und Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen zwischen den Leiterstrukturen (32a–32d) und den Kontaktierungsinseln (26a–26d) versiegelt sind.
Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzschicht (31) eine thermoplastische Harzschicht (31) und durch Thermokompression mit dem Drucksensorchip (20) verpresst ist.
Drucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensorchip (20) mit einem Druck von Abgasen eines Verbrennungsmotors beaufschlagt wird.
Drucksensor, mit: – einem Drucksensorchip (20), der eine Membran (23) und Kontaktierungsinseln (26a–26d) umfasst; – einem Schaltungschip (100), der eine Oberfläche aufweist, auf der der Drucksensorchip (20) befestigt ist, und Kontaktierungsinseln (104a, 104b) aufweist, die auf der Oberfläche in einem anderen Bereich als dem Bereich, in dem der Drucksensor (20) angeordnet ist, ausgebildet sind; und – einer flexiblen Schaltungsplatine (130), die Leiterstrukturen (132a–123d) und eine flexible und elektrisch isolierende Harzschicht (131) aufweist, wobei die Harzschicht (131) die Leiterstrukturen (132a–132d) versiegelt, wobei – der Drucksensorchip (20) auf dem Schaltungschip (100) befestigt ist; – die Leiterstrukturen (132a–132d) mit den Kontaktierungsinseln (26a–26d) des Drucksensorchips (20) verbunden sind; – die Kontaktierungsinseln (104a, 104b) des Schaltungschips (100) mit den Leiterstrukturen (132b, 132d) verbunden sind; und – die Harzschicht (131) mit dem Drucksensorchip (20) und dem Schaltungschip (100) so verpresst ist, dass Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen zwischen den Leiterstrukturen (132a–132d) und den Kontaktierungsinseln (26a–26d) des Drucksensorchips und Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen zwischen den Kontaktierungsinseln (104a, 104b) des Schaltungschips (100) und den Leiterstrukturen (132b, 132d) versiegelt sind.
Drucksensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzschicht (131) ein Durchgangsloch (133) aufweist und die Membran (23) an dem Durchgangsloch (133) offenliegt.
Drucksensor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzschicht (131) eine thermopla stische Harzschicht (131) und durch Thermokompression mit dem Drucksensorchip (20) verpresst ist.
Drucksensor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensorchip (20) mit einem Druck von Abgasen eines Verbrennungsmotors beaufschlagt wird.
Drucksensor, mit: – einem Drucksensorchip (220), der eine Membran (223) und Kontaktierungsinseln (226a–226d) umfasst; – einem Gehäuse (200), das einen Chipgehäuseabschnitt (R1) zur Aufnahme des Drucksensorchips (220) umfasst, so dass eine Oberfläche des Drucksensorchips (220), auf der die Kontaktierungsinseln (226a–226f) ausgebildet sind, an der Öffnung (204) offenliegt; und – einer flexiblen Schaltungsplatine (240), die Leiterstrukturen (242a–242f) umfasst, die mit einer biegsamen und elektrisch isolierenden Harzschicht (241) versiegelt sind, wobei die Harzschicht (241) die Leiterstrukturen (242a–242f) in sich einschließt, wobei – die Leiterstrukturen (242a–242f) mit den Kontaktierungsinseln (226a–226f) des Drucksensorchips (220) verbunden sind; und – die Harzschicht (241) mit dem Gehäuse (200) und einer Oberfläche des Drucksensorchips (220), auf der die Kontaktierungsinseln (226a–226f) ausgebildet sind, so verpresst ist, dass die Öffnung (204) überdeckt ist und die Kontaktierungs- bzw. Über gangsstellen zwischen den Leiterstrukturen (242a–242f) und den Kontaktierungsinseln (226a–226f) versiegelt sind.
Drucksensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Schaltungsplatine (240) ein Durchgangsloch (243) aufweist, an dem die Membran (223) offenliegt.
Drucksensor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzschicht (241) eine thermoplastische Harzschicht (241) und durch Thermokompression mit dem Drucksensorchip (220) verpresst ist.
Drucksensor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner einen Schaltungschip (230) umfasst, der Kontaktierungsinseln (231a–231c) aufweist und in dem Chipgehäuseabschnitt (R1) so befestigt ist, dass eine Oberfläche des Schaltungschips (230), auf der die Kontaktierungsinseln (231a–231c) ausgebildet sind, an der Öffnung (204) offenliegt; wobei: – die Kontaktierungsinseln (231a–231c) des Schaltungschips (230) mit den Leiterstrukturen (242d–242f) verbunden sind; und – die Harzschicht (241) mit dem Gehäuse (200), der Oberfläche des Drucksensorchips (220) und der Oberfläche des Schaltungschips (230) verpresst ist, um die Öffnung (204) zu überdecken und die Kontaktierungs- bzw. Übergangsstellen zwischen den Leiterstrukturen (242a–242f) und den Kontaktierungsinseln (226a–226f) des Drucksensorchips (220) und zwischen den Leiterstrukturen (242d–242f) und den Kontaktierungsinseln (231a–231c) des Schaltungschips (230) zu versiegeln.
Drucksensor nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensorchip (220) mit einem Druck von Abgasen eines Verbrennungsmotors beaufschlagt wird.
Drucksensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass: – das Gehäuse (200) ferner einen Plattenabschnitt (202) umfasst, der als viereckige Platte ausgebildet ist, und einen Rahmenabschnitt (203) umfasst, der als viereckiger Rahmen ausgebildet ist; – der Rahmenabschnitt (203) eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Seite (203a, 203b) umfasst; – die erste, die zweite und die dritte Seite (203a) jeweils eine kleinere Dicke aufweisen als die vierte Seite (203b); – der Drucksensorchip (220) und der Schaltungschip (230) in dem Chipgehäuseabschnitt (R1) so angeordnet sind, dass die oberen Oberflächen des Drucksensorchips (220) und des Schaltungschips (230) zwischen oberen Oberflächen (208) der ersten, der zweiten und der dritten Seite (203a), die im Wesentlichen auf gleicher Höhe liegen, und einer oberen Oberfläche der vierten Seite (203b) angeordnet sind; und – die Harzschicht (241) mit den oberen Oberflächen (208) der ersten, der zweiten und der dritten Seite und einer inneren Wand (207) der vierten Seite (203b) verpresst ist.