DE102006035000A1

DE102006035000A1 - Sensorvorrichtung und Verfahren zu deren Fertigung

Info

Publication number: DE102006035000A1
Application number: DE102006035000A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Kariya Tanaka; Tsutomu Kariya Onoue
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2026-07-29
Also published as: US20070022808A1; US7404321B2; JP2007033411A; JP4830391B2; DE102006035000B4

Abstract

Ein Verfahren zur Fertigung einer Sensorvorrichtung (100) weist die folgenden Schritte auf: Bilden eines Sensorchips (10), einschließlich eines Messelements (14) und eines mit dem Messelement (14) verbundenen Verdrahtungsabschnitts (60), auf einem Substrat (11); Verbinden des Verdrahtungsabschnitts (60) mit einem Leiter (20); und Formen eines Elements (40) zum Abdecken eines Verbindungsabschnitts zwischen dem Verdrahtungsabschnitt (60) und dem Leiter (20) durch Einspritzen einer Formmasse in eine Form (200), ohne das Messelement (14) abzudecken. Bei dem Schritt des Formens wird ein Pufferelement (50) zwischen einem mit dem Formelement (40) abzudeckenden Bereich und dem Messelement (14) angeordnet. Bei dem Schritt des Formens wird ferner das Pufferelement (50) durch einen Druck von der Form (202) verformt und die Formmasse in dem verformten Zustand des Pufferelements (50) eingespritzt, um das Formelement (40) zu bilden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung, bei der ein Messelement freiliegt und ein Verbindungsabschnitt zwischen einem Verdrahtungsabschnitt und einem Leiter mit einem Formelement abgedeckt ist, und ein Verfahren zur Fertigung der Sensorvorrichtung.

Die US 5,396,795 (entspricht der JP-B2-2784286) offenbart ein Verfahren zur Fertigung einer Sensorvorrichtung, bei der ein Messelement freiliegt und ein Verbindungsabschnitt zwischen einem Verdrahtungsabschnitt und einem Leiter mit einem Formelement bedeckt ist.

Bei dem in der US 5,396,795 offenbarten Verfahren wird zunächst eine aus Siliziumharz bestehende Dammharzmembran um einen Sensorelementabschnitt gebildet. Anschließend wird einzig ein Verbindungsabschnitt zwischen einem Verbindungsanschluss und einem Leiter mit einem Formharz abgedeckt, wobei das Sensorelement freiliegt. Das Formharz schließt einen Halbleiterchip durch die Dammharzmembran derart ein, dass die Dammharzmembran die Funktion einer Abschirmung übernimmt. D.h., es kann verhindert werden, dass der Sensorelementabschnitt durch das Formharz verunreinigt wird.

Ferner offenbart die JP 3,328,547 einen Thermo-Flusssensor. Bei dem Flusssensor ist ein Flusserfassungschip an einem Halteelement befestigt. Ein Teil eines eine Heizvorrichtung aufweisenden Flusserfassungsabschnitts ist zu einem zu messenden Fluid freiliegend. Ein einen Verbindungsabschnitt und einen Schaltungschip aufweisender Bereich ist vollständig mit einem Formelement abgedeckt. Der Verbindungsabschnitt verbindet einen Verbin dungsdraht mit dem Flusserfassungsabschnitt, einem Schaltungsabschnitt und einem Leiter.

Bei dem vorstehend beschriebenen Thermo-Flusssensor weist das Halteelement eine Stirnfläche und beide Seitenflächen zum Positionieren des Flusserfassungschips auf. Die Flächen des Halteelements sind in vertikaler Richtung von einem Bodenteil des Haltelements, in welchem der Flusserfassungschip angeordnet ist, gebogen. Die Position des Flusserfassungschips wird durch die Endfläche und die beiden Seitenflächen des Halteelements bestimmt. Der Flusserfassungschip wird in dem Halteelement angeordnet, um einen Kavitätsabschnitt unterhalb eines Membranabschnitts eines Substrats abzudecken. Folglich ist der Kavitätsabschnitt unterhalb des Membranabschnitts des Flusserfassungschips mit dem Halteelement abgedeckt. Folglich ist die Kavität nicht direkt zu dem Fluid, d.h. der zu messenden Luft, freiliegend. Folglich kann die Erzeugung einer Turbulenz an dem Kavitätsabschnitt verhindert werden. Eine Temperaturschwankung der Heizvorrichtung kann derart verringert werden, dass ein Rauschen eines Ausgangssignals verringert werden kann.

Bei dem Verfahren zur Fertigung der in der US 5,396,795 offenbarten Sensorvorrichtung kann es jedoch passieren, dass sich ein Grat in den Seitenflächen des Halbleiterchips bildet, da die Dammharzmembran nicht auf den Seitenflächen des Halbleiterchips vorgesehen werden kann.

Wenn beispielsweise das in der US 5,396,795 offenbarte Fertigungsverfahren einfach auf den in der JP 3,328,547 offenbarten Thermo-Flusssensor angewandt wird, kann es passieren, dass sich ein Grat in den Seitenflächen des Flusserfassungschips bildet, da zwischen der Seitenfläche des Halteelements und der Seitenfläche des Flusserfassungschips ein Zwischenraum vorhanden ist. Die Formmasse kann während des Formbildungszeitraums durch den Zwischenraum laufen. Wenn sich ein Grat gebildet hat, kann es in diesem Fall passieren, dass durch den Grat eine Turbulenz erzeugt wird. Folglich kann die Erfassungsgenauigkeit des Sensors nicht eingehalten werden.

Es ist angesichts der obigen und weiterer Probleme Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensorvorrichtung mit einer verbesserten Erfassungsgenauigkeit und ein Verfahren zur Fertigung der Sensorvorrichtung bereitzustellen.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zur Fertigung einer Sensorvorrichtung einen Bildungsprozess, einen Verbindungsprozess und einen Formprozess auf. Bei dem Bildungsprozess wird ein Sensorchip, einschließlich eines Messelements und eines mit dem Messelement verbundenen Verdrahtungsabschnitts, auf einem Substrat gebildet. Bei dem Verbindungsprozess wird der Verdrahtungsabschnitt des Sensorchips mit einem Leiter verbunden. Bei dem Formprozess wird ein Element zum Abdecken eines Verbindungsabschnitts zwischen dem Verdrahtungsabschnitt und dem Leiter durch Einspritzen einer Formmasse in eine Form geformt, ohne das Messelement abzudecken. Bei dem Formprozess wird ferner ein Pufferelement in einem Bereich zwischen einer Grenze eines mit dem Formelement abzudeckenden Bereichs und dem Messelement angeordnet. Ferner wird das Pufferelement durch einen Druck von der Form verformt und die Formmasse in dem verformten Zustand des Pufferelements eingespritzt, um das Formelement zu bilden.

Folglich kann das Pufferelement einen einen Grat verursachenden Zwischenraum, d.h. einen Zwischenraum zwischen dem Formelement und dem Sensorchip, füllen. D.h., es kann verhindert werden, dass ein Grat erzeugt wird, so dass die Erfassungsgenauigkeit der Sensorvorrichtung verbessert werden kann.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist eine Sensorvorrichtung ein Substrat, einen Sensorchip, ein Halteelement, einen Leiter, ein Formelement bzw. geformtes Element und ein Pufferelement auf. Der Sensorchip weist ein Messelement und einen mit dem Messelement verbundenen Verdrahtungsabschnitt auf dem Substrat auf. Der Leiter ist elektrisch mit dem Verdrahtungsabschnitt verbunden. Das Formelement deckt einen Verbindungsabschnitt zwischen dem Verdrahtungsabschnitt und dem Leiter ab, wobei das Messelement freiliegend ist. Das Pufferelement ist durch einen Druck von einer Außenseite verformbar und in einem Bereich zwischen dem Formelement und dem Messelement angeordnet.

Gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist eine Sensorvorrichtung ein Substrat, einen Sensorchip, ein Halteelement, einen Leiter, ein Formelement, ein Dichtungselement und ein Pufferelement auf. Der Sensorchip weist ein Messelement und einen mit dem Messelement verbundenen Verdrahtungsabschnitt auf dem Substrat auf. Der Sensorchip ist an dem Halteelement befestigt. Das Halteelement weist Positionierabschnitte auf, denen eine Endoberfläche bzw. Seitenoberflächen des Sensorchips gegenüberliegen. Der Leiter ist elektrisch mit dem Verdrahtungsabschnitt verbunden. Das Formelement deckt einen Verbindungsabschnitt zwischen dem Verdrahtungsabschnitt und dem Leiter ab, ohne das Messelement zu bedecken. Das Dichtungselement ist in einer vorbestimmten Tiefe in einem Zwischenraum zwischen den Oberflächen des Sensorchips und den Positionierabschnitten in einem Bereich zwischen dem Formelement und dem Messelement angeordnet. Das Pufferelement ist durch einen Druck von einer Außenseite verformbar und in einem Bereich zwischen einer Grenze des Dichtungselements und des Formelements und dem Messelement angeordnet.

Gemäß der zweiten und der dritten Ausgestaltung kann das Pufferelement einen einen Grat verursachenden Zwischenraum, d.h. einen Zwischenraum zwischen dem Formelement und dem Sensorchip, oder einen Zwischenraum zwischen dem Sensorchip und dem Halteelement, auf welchem der Sensorchip befestigt ist, füllen. D.h., es kann verhindert werden, dass ein Grat erzeugt wird, so dass die Erfassungsgenauigkeit der Sensorvorrichtung verbessert werden kann.

Die obige und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde, näher ersichtlich. In der Zeichnung zeigt:
1A eine schematische Draufsicht eines Thermo-Flusssensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 1B eine Querschnittsansicht des Sensors entlang der Linie IB-IB in der 1A, und 1C eine Querschnittsansicht des Sensors entlang der Linie IC-IC in der 1A;
2 eine schematische Draufsicht eines Flusserfassungschips gemäß der ersten Ausführungsform;
3A eine Querschnittsansicht in einem Befestigungsprozess, 3B eine Querschnittsansicht in einem Verbindungsprozess und 3C eine Querschnittsansicht in einem Formprozess eines Fertigungsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform;
4A eine Querschnittsansicht vor einer Formbefestigung und 4B eine Querschnittsansicht während des Formbefestigungszeitraums, wobei ein Effekt eines Pufferelements gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht wird;
5A eine Querschnittsansicht vor einer Formbefestigung und 5B eine Querschnittsansicht während des Formbefestigungszeitraums, wobei ein Beispiel einer Verformung des Pufferelements gemäß der ersten Ausführungsform gezeigt wird;
6 eine Querschnittsansicht eines Thermo-Flusssensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7A eine Querschnittsansicht vor einer Formbefestigung und 7B eine Querschnittsansicht während des Formbefestigungszeitraums, wobei der Formprozess gemäß der zweiten Ausführungsform gezeigt wird;
8 eine Querschnittsansicht eines Thermo-Flusssensors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9A eine Querschnittsansicht vor einer Formbefestigung und 9B eine Querschnittsansicht während des Formbefestigungszeitraums, wobei ein Formprozess gemäß der dritten Ausführungsform gezeigt wird;
10A eine Querschnittsansicht eines Thermo-Flusssensors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 10B eine Querschnittsansicht des Thermo-Flusssensors gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11A eine Querschnittsansicht vor einer Formbefestigung und 11B eine Querschnittsansicht während des Formbefestigungszeitraums, wobei ein Formprozess gemäß der vierten Ausführungsform gezeigt wird; und
12 eine Querschnittsansicht eines Thermo-Flusssensors gemäß einer modifizierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Sensorvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird in den nachstehenden Ausführungsformen anhand eines Thermo-Flusssensors beschrieben.
Ein Thermo-Flusssensor 100 einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist, wie in den 1A, 1B und 1C gezeigt, einen Flusserfassungschip 10, einen Leiter 20, ein Halteelement 30, ein Harzelement 40 und ein Pufferelement 50 auf. Der Flusserfassungschip 10 erfasst eine Luftdurchflussmenge, indem er einen Teil des Chips 10 zu der zu messenden Luft freilegt. Der Leiter 20 verbindet den Flusserfassungschip 10 elektrisch mit der Außenseite des Sensors 100. Der Flusserfassungschip 10 ist an dem Halteelement 30 befestigt. Das Harzelement 40 (Formelement) 40 wird durch Formen gebildet und bedeckt einen Verbindungsabschnitt zwischen dem Flusserfassungschip 10 und dem Leiter 20. Das Harzelement 40 kann mit von Harz verschiedenen Materialien geformt werden. Das Pufferelement 50 ist durch einen Außendruck verformbar. Ferner verbindet ein Bonddraht 60 den Flusserfassungschip 10, wie in den 1A und 1B gezeigt, elektrisch mit dem Leiter 20. Alternativ können der Flusserfassungschip 10 und der Leiter 20 nicht einzig durch den Bonddraht 60, sondern ebenso durch beispielsweise einen Bondhügel verbunden werden.
Der Flusserfassungschip 10 weist einen Membranabschnitt 13 und eine Heizvorrichtung 14 auf. Der Membranabschnitt 13 ist ein Isolierfilm, der über einer Kavität 12 gebildet ist. Die Kavität 12 wird durch Ätzen eines aus Silizium bestehenden Halbleitersubstrats 11 gebildet. Die Heizvorrichtung 14 ist auf dem Membranabschnitt 13 gebildet. Der Membranabschnitt 13 kann leicht durch Ätzen einer Rückseite des Halbleitersubstrats 11 gebildet werden. Folglich kann die Heizvorrichtung 14 als hoch empfindlicher Flusserfassungsabschnitt dienen, der nachstehend noch beschrieben wird.
Der Flusserfassungschip 10 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben. 2 zeigt eine schematische Draufsicht des Flusserfassungschips 10. In der 2 ist das Harzelement 40 zur besseren Veranschaulichung ausgelassen. Das Harzelement 40 bedeckt einen Bereich rechts der Strichpunktlinie in der 2.
Der Membranabschnitt 13 ist verglichen mit dem Halbleitersubstrat 11 dünn ausgebildet. Folglich ist eine Wärmekapazität des Membranabschnitts 13 gering. Eine Wärmeisolierung des Membranabschnitts 13 von dem Halbleitersubstrat 11 ist sichergestellt. Zwei Heizwiderstände aufweisende Heizvorrichtungen 14 sind, wie in 2 gezeigt, in dem Membranabschnitt 13 vorgesehen. Eine erste Heizvorrichtung 14 ist an der Stromaufwärtsseite eines Luftstroms (Pfeil in der 2) und eine zweite Heizvorrichtung 14 an der Stromabwärtsseite des Luftstroms vorgesehen. Die Heizvorrichtungen 14 entsprechen in dieser Ausführungsform einem Messelement. Ferner sind zwei aus Widerstandstemperatursensoren aufgebaute Temperatursensoren 15 auf dem Halbleitersubstrat 11 um den zwischen den Heizvorrichtungen zu positionierenden Membranabschnitt 13 vorgesehen. Ein erster Temperatursensor 15 ist an der Stromaufwärtsseite des Luftstroms und ein zweiter Tempe ratursensor 15 an der Stromabwärtsseite des Luftstroms angeordnet.
Die Heizvorrichtungen 14 arbeiten in Übereinstimmung mit einem zugeführten elektrischen Strom als Heizelemente. Ferner dienen die Heizvorrichtungen 14 als Messelemente. Die Heizvorrichtungen 14 erfassen ihre Temperatur auf der Grundlage einer Änderung ihres Widerstandstemperaturkoeffizienten. Eine Luftdurchflussmenge wird auf der Grundlage einer Wärmemenge erfasst, die von der durch jede Heizvorrichtung 14 erzeugten wärme auf den Luftstrom übertragenen wird. Ferner wird ein der ersten Heizvorrichtung 14 zuzuführender Strombetrag auf der Grundlage einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten Heizvorrichtung 14 und dem ersten Temperatursensor 15 gesteuert. Ein Betrag des der zweiten Heizvorrichtung 14 zuzuführenden Stroms wird auf der Grundlage einer Temperaturdifferenz zwischen der zweiten Heizvorrichtung 14 und dem zweiten Temperatursensor 15 gesteuert.
Eine Kontaktstelle 17 in der 2 entspricht einer Elektrode, die an einem Ende der Verdrahtung 16 vorgesehen ist. Ein Flusserfassungsabschnitt und der Leiter 20 sind über den mit der Kontaktstelle 17 verbundenen Bonddraht 60 elektrisch miteinander verbunden. Der Flusserfassungsabschnitt weist die auf dem Membranabschnitt 13 gebildeten Heizvorrichtungen 14, die Temperatursensoren 15 und die Verdrahtung 16 auf. Ein Teil der Verdrahtung 16 und die Kontaktstelle 17 sind mit dem Harzelement 40 bedeckt. In der ersten Ausführungsform sind die Kontaktstelle 17 des Flusserfassungschips 10 und der Leiter 20 direkt über den Bonddraht 60 verbunden. Alternativ können die Kontaktstelle 17 des Flusserfassungschips 10 und der Leiter 20 über eine Platine mit einer Verarbeitungsschaltung elektrisch miteinander verbunden werden.
Der Flusserfassungschip 10 ist an dem Halteelement 30 befestigt. In der ersten Ausführungsform wird das Halteelement 30 durch Verarbeiten, wie beispielsweise Ätzen, des dem des Leiters 20 entsprechenden Materials gebildet. Folglich kann der Aufbau des Thermo-Flusssensors 100 vereinfacht werden. Ferner ist die Kavität 12 des Flusserfassungschips 10 nicht direkt der zu messenden Luft ausgesetzt. Folglich kann ein durch eine Turbulenz verursachtes Rauschen verglichen mit einem Aufbau, bei welchem das Halteelement 30 nicht unterhalb der Kavität 12 angeordnet ist, verringert werden.
Genauer gesagt, es wird, wie in den 1A und 1B gezeigt, beispielsweise durch Anätzen (half-etching) ein Nut- bzw. Rillenabschnitt 31 auf einer Stirnfläche des Halteelements 30 gebildet. Der Rillenabschnitt 31 ist um einen Zwischenraum größer als der Umfang des Flusserfassungschips 10. Der Flusserfassungschip 10 ist in dem Rillenabschnitt 31 angeordnet. (Der Flusserfassungschip 10 wird beispielsweise mit Hilfe eines Klebemittels mit seiner Rückseite nach unten gerichtet an dem Boden des Rillenabschnitts 31 befestigt) Ferner sind die obere Oberfläche des Flusserfassungschips 10, auf welcher der Flusserfassungsabschnitt gebildet ist, und die obere Oberfläche des Halteelements 30 auf annähernd der gleichen ebenen Oberfläche angeordnet. Folglich kann der Einfluss einer durch einen Bondhügel bzw. Höcker zwischen der oberen Oberfläche des Flusserfassungschips 10 und der oberen Oberfläche des Halteelements 30 erzeugten Turbulenz verringert werden. Es kann jedoch auf irgendeine Weise eine Änderung in der Höhenrichtung erzeugt werden, da der Flusserfassungschip 10 durch ein Klebemittel an dem Boden des Rillenabschnitts 31 befestigt wird. Folglich kann es passieren, dass auf der oberen Oberfläche des Flusserfassungschips 10, auf welcher der Flusserfassungsabschnitt gebildet ist, ein Grat erzeugt wird.
Ein Kommunikationsabschnitt zur Kommunikation der Kavität 12 mit der Außerseite des Flusserfassungschips 10 ist derart in dem Halteelement 30 gebildet, dass der Flusserfassungschip 10 in dem Rillenabschnitt 31 angeordnet ist. Die Kavität 12 des Flusserfassungschips 10 ist nicht vollständig durch das Halteelement 30 versperrt. Die Kavität 12 kommuniziert über den Flusserfassungsabschnitt mit der Außenseite, d.h. mit der zu messenden Luft, des Flusserfassungschips 10. Folglich kann sich die Temperatur der Kavität 12 ändern, indem sie der Temperaturänderung um den Thermo-Flusssensor 100 herum folgt. Folglich kann eine Messabweichung durch die Temperaturänderung in dem Thermo-Flusssensor 100 verglichen mit dem Aufbau, bei welchem die Kavität 12 vollständig durch das Halteelement 30 versperrt wird, verringert werden.
Genauer gesagt, der Rillenabschnitt 31 wird, wie in den 1A und 1B gezeigt, derart gebildet, dass ein vorbestimmter Zwischenraum zwischen dem Flusserfassungschip 10 und dem Halteelement 30 vorgesehen ist. Wenn der Flusserfassungschip 10 in dem Rillenabschnitt angeordnet wird, wird ein vorbestimmter Zwischenraum 32 zwischen der Seitenwandfläche des Rillenabschnitts 31 und der Seitenfläche des Flusserfassungschips 10 gebildet. Folglich kann es passieren, dass an der Seitenfläche des Flusserfassungschips 10 ein Grat erzeugt wird. Der Umfang des den Rillenabschnitt 31 bildenden Halteelements 30 entspricht in dieser Ausführungsform Positionierabschnitten.
In der ersten Ausführungsform wird durch Anätzen (half etching) ein Kommunikationsrillenabschnitt 33 an der unteren Seite der Kavität 12 in der 1B gebildet. Der Kommunikationsrillenabschnitt 33 kommuniziert mit dem Zwischenraum 32. Ein Kommunikationsabschnitt weist den Kommunikationsrillenabschnitt 33 und den Zwischenraum 32 auf. Folglich kann der Aufbau des Kommunikationsabschnitts vereinfacht werden. Ferner kann zu messende Luft über den Zwischenraum 32 in die Kavität 12 eintreten. Folglich kann ein hoher Anteil der Luft nicht in die Kavität 12 eintreten, wodurch das Rauschen der Turbulenz verringert werden kann.
Die Anzahl an Kommunikationsabschnitten für die Kavität 12 kann größer oder gleich 1 betragen. Die Anzahl, Form und Größe des Kommunikationsabschnitts kann in geeigneter Weise unter Berücksichtigung der Tendenz der Turbulenz und des Vermögens der Umgebungstemperaturänderung in der Kavität 12 zu folgen bestimmt werden. In der ersten Ausführungsform wird der Kommunikationsrillenabschnitt 33 entlang des Luftflusses gebildet. Die Zwischenräume 32 können auf den beiden Seitenoberflächen des Flusserfassungschips 10 gebildet werden.
In der ersten Ausführungsform wird ein relativ breiter Zwischenraum 32a in dem Zwischenraum 32 zwischen der Grenze des geformten Bereichs bzw. Formbereichs und den Positionen der Membran 13 und der Heizvorrichtungen 14 gebildet. Das Pufferelement 50 wird in dem breiten Zwischenraum 32a angeordnet. Das Positionieren des Pufferelements 50 kann problemlos vorgenommen werden, indem der Zwischenraum 32, welche dem Bereich entspricht, in welchem das Pufferelement 50 angeordnet ist, erweitert wird. Das Pufferelement 50 kann fest an dem Halteelement 30 befestigt werden, da die Kontaktfläche des Pufferelements 50 mit dem Halteelement 30 zunimmt. Alternativ kann das Pufferelement 50 jedoch in dem Zwischenraum 32 und nicht in dem breiten Zwischenraum 32a angeordnet werden.
Das Harzelement 40 besteht aus einem Isolierungsmaterial, wie beispielsweise Epoxydharz, das ganzheitlich geformt werden kann. Das Harzelement 40 bedeckt den Bond draht 60 und den Verbindungsabschnitt, welcher den Bonddraht 60 mit dem Flusserfassungschip 10 und/oder dem Leiter 20 verbindet, vollständig, so dass: der Flusserfassungschip 10 in dem Rillenabschnitt 31 des Halteelements 30 angeordnet ist; die Kavität 12 über den Kommunikationsabschnitt mit der Außenseite des Flusserfassungschips 10 kommuniziert; und das Pufferelement 50 in dem breiten Zwischenraum 32a zwischen dem Flusserfassungschip 10 und dem Rillenabschnitt 31 angeordnet ist.
Ein Druck von der Außenseite (z.B. einer Form zum Formen des Harzelements 40) verformt das Pufferelement 50. Folglich wird das Pufferelement 50 gebildet, um einen Zwischenraum zu füllen, der ein Grat verursacht (z.B. einen Zwischenraum zwischen der Form und dem Flusserfassungschip 10, einen Zwischenraum zwischen dem Flusserfassungschip 10 und dem Halteelement 30). Vorzugsweise wird ein Pufferelement 50 verwendet, das durch den Druck von der Form elastisch verformt werden kann und gegenüber einem Einspritzdruck des Harzmaterials zur Formung beständig ist. Das Pufferelement 50, das aus dem Material mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften besteht, kann das Harzmaterial präzise abschirmen. In der ersten Ausführungsform wird Fluorkohlenwasserstoffgummi mit einer besseren chemischen Beständigkeit für das Pufferelement 50 verwendet, wobei die Möglichkeit berücksichtigt wird, dass das Pufferelement 50 einer säurehaltigen Umgebung ausgesetzt ist.
Das Pufferelement 50 wird angeordnet, um einen einen Grat verursachenden Zwischenraum zu füllen. Das Pufferelement 50 wird in einem Bereich zwischen der Grenze des geformten Bereichs und den Positionen der Membran 13 und der Heizvorrichtungen 14 angeordnet. In der ersten Ausführungsform können, wie vorstehend beschrieben, Grate auf der oberen Oberfläche, auf denen der Flusserfassungs abschnitt gebildet wird, und auf den Seitenoberflächen (Zwischenraum 32) des Flusserfassungschips 10 erzeugt werden. D.h., das Pufferelement 50 muss auf der oberen Oberfläche des Flusserfassungschips 10, auf welcher der Flusserfassungsabschnitt gebildet wird, und auf den Seitenflächen des Flusserfassungschips 10 gebildet werden.
Folglich wird das Pufferelement 50, wie in 1 gezeigt, annähernd U-förmig ausgebildet. Das Pufferelement 50 wird an einer Position angeordnet, die 3 mm oder weiter von dem Ende (an der Seite des Harzelements 40) des Membranabschnitts 13 entfernt gelegen ist, so dass das Pufferelement 50 keine Turbulenz erzeugen kann. Das Pufferelement 50 und die breite Zwischenraum 32a, welche zu dem Pufferelement 50 gehört, werden in dem vorbestimmten Bereich von der Grenze des geformten Bereichs zu dem Flusserfassungsabschnitt vorgesehen. Beide das Halteelement 30 berührenden Enden des Pufferelements 50 sind an dem Halteelement 30 befestigt.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung des Thermo-Flusssensors 100 unter Bezugnahme auf die 3A, 3B, 3C, 4A und 4B beschrieben.
Zunächst werden der Flusserfassungschip 10 und das Halteelement 30 vorbereitet. Die Position des Flusserfassungschips 10 in dem Rillenabschnitt 31 des Halteelements 30 wird, wie in 3A gezeigt, bestimmt. Der Flusserfassungschip 10 ist in dem Rillenabschnitt 31 des Halteelements 30 angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt sind die obere Oberfläche des Flusserfassungschips 10, auf welcher der Flusserfassungsabschnitt gebildet ist, und die obere Oberfläche des Halteelements 30 annähernd auf der gleichen ebenen Oberfläche angeordnet. In diesem Zustand wird der vorbestimmte Zwischenraum 32 (einschließlich dem breiten Zwischenraum 32a) zwischen dem Flusserfassungs chip 10 und der Seitenoberfläche des Rillenabschnitts 31 gebildet. Folglich wird der Flusserfassungschip 10 während des Befestigungsprozesses an einer vorbestimmten Position des Halteelements 30 befestigt.
Anschließend werden die Kontaktstelle 17 (2) des Flusserfassungschips 10 und der Leiter 20 in einem Verbindungsprozess, wie in 3B gezeigt, durch den Bonddraht 60 elektrisch miteinander verbunden.
Anschließend wird das Pufferelement 50, wie in 3C gezeigt, auf dem Flusserfassungschip 10 angeordnet. Das Pufferelement 50 wird an der vorbestimmten Position in dem Bereich von der Grenze des geformten Bereichs zu dem Membranabschnitt 13 und den Heizvorrichtungen 14 angeordnet. Das Bonddraht 60 und die Verbindungsabschnitte, welche den Bonddraht 60 mit dem Flusserfassungschip 10 und dem Leiter 20 verbinden, werden mit dem Harzelement 40 bedeckt, das durch Formen unter Verwendung einer vorbestimmten Form geformt wird.
Genauer gesagt, der Flusserfassungschip 10 wird an dem Halteelement 30 befestigt; der Leiter 20 wird mit dem Flusserfassungschip 10 verbunden; und die zwei Enden des U-förmig ausgebildeten Pufferelements 50 werden an dem Halteelement 30 befestigt. Anschließend wird diese Annordnung in einer unteren Form 201 einer Form 200 angeordnet, und zwar mit der Rückseite des Flusserfassungschips 10 nach unten ausgerichtet. 4A zeigt diese Anordnung vor der Formbefestigung. Auf das Pufferelement 50 wird kein externer Druck aufgebracht, so dass wenigstens ein Teil des breiten Zwischenraums 32a nicht gefüllt ist.
Eine obere Form 202, die einem Gegenstück zu der unteren Form 201 entspricht, wird nach unten bewegt, so dass die obere Form 202 und die untere Form 201 aneinan der befestigt werden. Bei dem Befestigen verformt der Druck von der oberen Form 202 das Pufferelement 50, das zwischen der oberen Form 202, der unteren Form 201, dem Flusserfassungschip 10 und dem Halteelement 30 geschichtet ist. Zwischenräume, die unter der oberen Form 202, der unteren Form 201, dem Flusserfassungschip 10 und dem Halteelement 30 Grate verursachen, werden, wie in der 4B gezeigt, gefüllt. Folglich schirmt das Pufferelement 50 den Flusserfassungsabschnitt von dem Harzelement 40 ab, wenn das Material zum Bilden des Harzelements 40 durch eine Öffnung (Gate, nicht gezeigt) in einen zwischen der unteren Form 201 und der oberen Form 202 vorgesehenen Raum gespritzt wird. Folglich wird verhindert, dass das Material zum Bilden des Harzelements 40 in den Flusserfassungsabschnitt eindringt.
Ferner bestehen der Leiter 20 und das Halteelement 30 in der ersten Ausführungsform aus dem gleichen Material. Beide werden in den vorstehend beschriebenen Prozessen mit Hilfe eines externen Rahmens (nicht gezeigt) integriert. Das Integrieren kann eine Genauigkeit bei der Positionierung des Leiters 20, des Halteelements 30 und des Flusserfassungschips 10 verbessern. Ferner können der Verbindungsprozess und der Formprozess vereinfacht werden. Der externe Rahmen wird nach dem Aushärten des Einspritzmaterials für das Harzelement 40 entfernt. Auf diese Weise wird der Thermo-Flusssensor 100 gebildet.
Gemäß dem Thermo-Flusssensor 100 und dem Verfahren zur Fertigung des Sensors 100 der ersten Ausführungsform wird das Pufferelement 50 in einem Bereich zwischen der Grenze des geformten Bereichs und der Position der Membran 12 und der Heizvorrichtungen 14 angeordnet. Anschließend wird das Pufferelement 50 befestigt und das Material zum Formen des Harzelements 40 eingespritzt. Folglich verformt der Druck von der oberen Form 202 das Pufferele ment 50 während des Befestigungszeitraums. Der Grate verursachende Zwischenraum (z.B. zwischen dem Flusserfassungschip 10 und der oberen Form 202 oder dem Halteelement 30) kann sicher aufgefüllt werden. D.h., es kann verhindert werden, dass Grate erzeugt werden, so dass die Erfassungsgenauigkeit verbessert werden kann.
Die Erfassungsgenauigkeit des Thermo-Flusssensors 100 verringert sich insbesondere dann, wenn Grate auf der Oberfläche des Flusserfassungschips 10, auf welcher die Heizvorrichtungen 14 befestigt sind, erzeugt werden. Wenn Grate auf der oberen Oberfläche des Flusserfassungschips 10, auf welcher die Heizvorrichtungen 14 befestigt sind, und auf den Seitenoberflächen des Flusserfassungschips 10 erzeugt werden, wird ferner eine Turbulenz durch die Grate erzeugt. Folglich nimmt ein durch die Turbulenz verursachtes Rauschen einen hohen Wert an. Entsprechend kann der das Pufferelement 50 aufweisende Sensor 100 effektiv arbeiten.
Das Pufferelement 50 wird bei dem Formprozess der ersten Ausführungsform auf dem Flusserfassungschip 10 und dem Halteelement 30 angeordnet. Alternativ kann das Pufferelement 50 vor dem Formprozess (z.B. bei dem Befestigungsprozess oder bei dem Verbindungsprozess) angeordnet werden.
Der Thermo-Flusssensor 100 weist in der ersten Ausführungsform das Pufferelement 50 auf. Das Pufferelement 50 wird zwischen dem Harzelement 40 und dem Flusserfassungsabschnitt, der zu einer zu erfassenden Umgebung freiliegend ist, angeordnet. Folglich kann ein Korrosionsbeständigkeitseffekt an den Verbindungsabschnitten zwischen der Verdrahtung 16 (Kontaktstelle 17) und dem Leiter 20 verbessert werden. Es ist jedoch möglich, das Pufferelement 50 bei dem Thermo-Flusssensor 100 auszulas sen. Beispielsweise kann das Pufferelement 50 in dem breiten Zwischenraum 32a angeordnet werden, ohne an dem Flusserfassungschip 10 und an dem Halteelement 30 befestigt zu werden. Das Pufferelement 50 kann nach dem Formprozess entfernt werden. Bei diesem Fertigungsverfahren kann die Erzeugung von Graten verhindert und die Erfassungsgenauigkeit verbessert werden. Ferner kann das Pufferelement 50 wiederholt verwendet werden, so dass die Kosten für das Pufferelement 50 verringert werden können.
Der mit dem Zwischenraum 32 kommunizierende Kommunikationsrillenabschnitt 33 wird in der ersten Ausführungsform durch Anätzen in der unteren Seite der Kavität 12 der 3B gebildet. Der Kommunikationsabschnitt weist den Kommunikationsrillenabschnitt 33 und den Zwischenraum 32 auf. Die Umgebungstemperatur der Kavität 12 sich ändern, indem sie der Temperaturänderung um den Thermo-Flusssensor 100 herum folgt. Der Aufbau des Flusserfassungschips 10 und des Halteelements 30 ist jedoch nicht auf die vorstehende Beschreibung beschränkt. Der Kommunikationsabschnitt kann ausgelassen werden.
Das Pufferelement 50 besteht in der ersten Ausführungsform aus einem Element. Alternativ kann das Pufferelement 50, wie in 5A gezeigt, aus einer Mehrzahl von Elementen bestehen. Die Grate verursachenden Zwischenräume werden während des Befestigungszeitraums, wie in 5B gezeigt, vollständig mit der Mehrzahl von Elementen gefüllt. Es ist jedoch leichter, das einfach aus einem Element bestehende Pufferelement 50 gemäß der obigen Beschreibung bezüglich der ersten Ausführungsform zu positionieren.
(Zweite Ausführungsform)
Der Thermo-Flusssensor 100 und das Verfahren zur Fertigung des Sensors 100 der zweiten Ausführungsform weisen Teile auf, die denen der ersten Ausführungsform entsprechen. Eine detaillierte Beschreibung der gemeinsamen Teile wird ausgelassen. Die folgende Beschreibung ist stark auf die von der ersten Ausführungsform verschiedenen Teile gerichtet.
Ein von der ersten Ausführungsform verschiedener Punkt der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass die Grate verursachenden Zwischenräume mit einem Dichtungselement 51 und dem Pufferelement 50 gefüllt werden. In der zweiten Ausführungsform können die anderen Teile denen der ersten Ausführungsform entsprechen.
Sämtliche Grate verursachende Zwischenräume werden in der ersten Ausführungsform einzig mit dem Pufferelement 50 gefüllt. Nachdem ein Teil der Zwischenräume mit anderen Elementen gefüllt wurde, kann der Rest der Zwischenräume alternativ mit dem Pufferelement 50 gefüllt werden. In einem Thermo-Flusssensor 100 gemäß der zweiten Ausführungsform füllt das Dichtungselement 51, wie in 6 gezeigt, den Zwischenraum 32 (z.B. den breiten Zwischenraum 32a) zwischen der Seitenfläche des Flusserfassungschips 10 und dem Halteelement 30 in einer vorbestimmten Tiefe. Das Pufferelement 50 wird auf dem Dichtungselement 51 und dem Flusserfassungschip 10 angeordnet.
Ein Material zum Bilden des Dichtungselements 51 kann in den Zwischenraum 32 (z.B. den breiten Zwischenraum 32a) gespritzt werden. Nach dem Einspritzen verfestigt sich das Einspritzmaterial, so dass das Dichtungselement 51 gebildet wird. Das Dichtungselement 51 verhindert, dass das Material zum Formen des Harzelements 40 in den Zwischenraum 32 dringt, wenn das Material eingespritzt wird. In der zweiten Ausführungsform wird beispielsweise ein Epoxydklebemittel für das Dichtungselement 51 verwendet. Das Klebemittel verhindert nicht nur, dass das Material in den Zwischenraum 32 dringt, sondern hilft ferner dabei, den Flusserfassungschip 10 an dem Halteelement 30 zu befestigen.
Das Pufferelement 50 wird an der Oberfläche des Flusserfassungschips 10, auf welcher die Heizvorrichtungen 14 befestigt sind, befestigt. Ferner wird das Pufferelement 50 an dem Halteelement 30, das über den Rillenabschnitt 31 verläuft, befestigt.
In dem Sensor 100, welcher das Dichtungselement 51 zusätzlich zu dem Pufferelement 50 aufweist, wird ein Teil des Zwischenraums 32 (z.B. des breiten Zwischenraums 32a) während des Formprozesses, wie in 7A gezeigt, mit dem flüssigen Material zum Formen des Dichtungselements 51 gefüllt. Nachdem sich das Material für das Dichtungselement 51 verfestigt hat, wird das Pufferelement 50 auf dem Dichtungselement 51 und dem Flusserfassungschip 10 angeordnet.
Anschließend wird die Anordnung, wie in 7B gezeigt, mit der oberen Form 202 und der unteren Form 201 verbunden. Während dieses Zeitpunkts verformt der Druck von der oberen Form 202 das Pufferelement 50. Folglich wird der Zwischenraum, der nicht mit dem Material für das Dichtungselement 51 gefüllt ist, mit dem Pufferelement 50 gefüllt. Anschließend wird das Material für das Harzelement 40 in dem Raum der Form 200 gefüllt.
Folglich wird mit Hilfe des Verfahrens zur Fertigung des Thermo-Flusssensors 100 gemäß der zweiten Ausführungsform verhindert, dass Graten erzeugt werden, so dass die Erfassungsgenauigkeit verbessert werden kann. Insbesondere dann, wenn es schwer ist, das Pufferelement 50 in dem Zwischenraum 32 anzuordnen, ist das Fertigungsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform effektiv.
Das Dichtungselement 51 wird bei dem Formprozess in dem breiten Zwischenraum 32a gebildet. Alternativ kann das Dichtungselement 51 vor dem Formprozess gebildet und angeordnet werden. Ebenso kann das Pufferelement 50, vorausgesetzt, dass das Dichtungselement 51 gebildet ist, vor dem Formprozess angeordnet werden.
Der Thermo-Flusssensor 100 weist in der zweiten Ausführungsform das Pufferelement 50 auf. Das Pufferelement 50 kann bei dem Thermo-Flusssensor 100 jedoch auch ausgelassen werden. Beispielsweise wird das Pufferelement 50 in dem breiten Zwischenraum 32a angeordnet, ohne an dem Flusserfassungschip 10 und dem Halteelement 30 befestigt zu werden. Das Pufferelement 50 kann nach dem Formprozess entfernt werden. Bei diesem Fertigungsverfahren kann die Erzeugung von Graten verhindert und die Erfassungsgenauigkeit verbessert werden. Ferner kann das Pufferelement 50 wiederholt verwendet werden, so dass die Kosten für das Pufferelement 50 verringert werden können.
(Dritte Ausführungsform)
Der Thermo-Flusssensor 100 und das Verfahren zur Fertigung des Sensors 100 der dritten Ausführungsform weisen Teile auf, die denen der ersten und der zweiten Ausführungsform entsprechen. Eine detaillierte Beschreibung der gemeinsamen Teile wird ausgelassen. Die folgende Beschreibung ist stark auf die von der ersten und der zweiten Ausführungsform verschiedenen Teile gerichtet.
Ein von der ersten und der zweiten Ausführungsform verschiedener Punkt der dritten Ausführungsform besteht in der Form des Halteelements 30.
Der Thermo-Flusssensor 100 gemäß der dritten Ausführungsform weist, wie in 8 gezeigt, keinen Rillenabschnitt 31 in dem Halteelement 30 auf. In der dritten Ausführungsform können die anderen Teile gleich denen der ersten und der zweiten Ausführungsform ausgebildet sein.
Zwischen der oberen Form 202 und dem Flusserfassungschip 10 wird ein vorbestimmter Zwischenraum gebildet, wobei die Abweichungen bei der Befestigungsposition und der Höhe des Flusserfassungschips 10 auf dem Halteelement 30 berücksichtigt werden. D.h., der vorbestimmte Zwischenraum wird zwischen der Form 200 und dem Flusserfassungschip 10 vorgesehen. Die obere Form 202 wird, wie in 9A gezeigt, an dem Pufferelement 50 befestigt, das auf dem Halteelement 30 angeordnet ist. Folglich verformt der Druck von der oberen Form 202, wie in 9B gezeigt, das Pufferelement 50. Der vorstehend beschriebene, Grate verursachende Zwischenraum kann aufgefüllt werden.
Das Pufferelement 50 kann an dem Flusserfassungschip 10 und/oder an dem Halteelement 30 befestigt werden. Das Pufferelement 50 muss nicht befestigt werden und kann nach dem Formprozess entfernt werden. Der in der 8 gezeigte Thermo-Flusssensor 100 ist an dem Halteelement 30 befestigt.
(Vierte Ausführungsform)
Der Thermo-Flusssensor 100 und das Verfahren zur Fertigung des Sensors 100 der vierten Ausführungsform weisen Teile auf, die denen der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform entsprechen. Eine detaillierte Beschreibung der gemeinsamen Teile wird ausgelassen. Die folgende Beschreibung ist stark auf die von der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform verschiedenen Teile gerichtet.
Ein von der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform verschiedener Punkt der vierten Ausführungsform besteht darin, dass das Halteelement 30 nicht in dem Aufbau vorgesehen ist.
In dem Thermo-Flusssensor 100 der vierten Ausführungsform wird der Flusserfassungschip 10, wie in den 10A und 10B gezeigt, nicht an dem Halteelement 30 befestigt. In der vierten Ausführungsform können die anderen Teile gleich denen der ersten und zweiten Ausführungsform ausgebildet werden.
Zwischen der oberen Form 202 und dem Flusserfassungschip 10 wird ein vorbestimmter Zwischenraum vorgesehen. Die obere Form 202 und die untere Form 20 werden, wie in 11A gezeigt, an dem in der unteren Form 201 angeordneten Pufferelement 50 befestigt. Folglich wird das Pufferelement 50, wie in 11B gezeigt, durch einen Druck von der oberen Form 202 verformt und kann der vorstehend beschriebene, Grate verursachende Zwischenraum gefüllt werden.
Das Pufferelement 50 kann an dem Flusserfassungschip 10 befestigt werden. Es ist möglich, das Pufferelement 50 nicht zu befestigen und nach dem Formprozess zu entfernen. Bei dem in den 10A und 10B gezeigten Thermo-Flusssensor 100 ist das Pufferelement 50 ringförmig mit einem Durchgangsloch ausgebildet. Der Flusserfassungschip 10 wird in das Durchgangsloch eingefügt, und das Pufferelement 50 wird gepresst und befestigt.
Obgleich die vorliegende Erfindung vollständig in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben wurde, sollte beachtet werden, dass Fachleuten verschie dene Änderungen und Ausgestaltungen ersichtlich sein werden.
Beispielsweise weist der Flusserfassungschip 10 in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das aus Silizium bestehende Halbleitersubstrat 11 auf. Die Kavität 12 und der Membranabschnitt 13 können leicht auf dem aus Silizium bestehenden Substrat 11 gebildet werden, indem ein herkömmliches Verfahren zur Fertigung von Halbleitern angewandt wird. Folglich kann der Thermo-Flusssensor 100 kostengünstig gefertigt werden. Es ist jedoch auch möglich, ein Glasssubstrat für das Halbleitersubstrat 11 zu verwenden.
Das Pufferelement 50 wird in der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform mit Hilfe eines Klebemittels an den Flusserfassungschip 10 oder das Halteelement 30 geklebt. In der vierten Ausführungsform wird das Pufferelement 50 gepresst und eingepasst. Das Verfahren zur Befestigung des Pufferelements 50 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein konvexer Abschnitt oder ein konkaver Abschnitt an der Position des Flusserfassungschips 10 oder des Halteelements 30, welche das Pufferelement 50 berühren, vorgesehen werden. In diesem Fall wird das durch den Druck der oberen Form 202 verformte Pufferelement 50 an dem konvexen Abschnitt oder an dem konkaven Abschnitt befestigt. In dem in der 12 gezeigten Thermo-Flusssensor 100 sind die konvexen Abschnitte 31a an den Seitenflächen des Rillenabschnitts 31 vorgesehen. In diesem Fall wird das Pufferelement 50 derart gebildet, dass es in den konvexen Abschnitten 31a eingepasst ist.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind der Thermo-Flusssensor 100 und das Verfahren zur Fertigung des Sensors 100 beschrie ben worden. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung (Vorrichtung und Fertigungsverfahren) ist jedoch nicht auf den Thermo-Flusssensor 100 beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auf Sensorvorrichtungen angewandt werden, in denen ein Messelement einem Medium ausgesetzt und ein Verbindungsabschnitt zwischen einem Verdrahtungsabschnitt und einem Leiter mit einem geformten Element abgedeckt wird. Neben dem Thermo-Flusssensor 100 ist die vorliegende Erfindung auf Sensoren, wie beispielsweise einen Thermosäulen-Infrarotsensor, einen Feuchtigkeitssensor und einen Drucksensor, und insbesondere auf einen Sensor anwendbar, bei dem ein Teil eines Messelements auf einem Membranabschnitt eines Substrats gebildet ist.
Solche Änderungen und Ausgestaltungen sollen als mit in dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, sowie er in dem beigefügten Ansprüchen dargelegt wird, beinhaltet verstanden werden.
Vorstehend wurden eine Sensorvorrichtung und ein Verfahren zur Fertigung des Sensors offenbart.
Ein Verfahren zur Fertigung einer Sensorvorrichtung 100 weist die folgenden Schritte auf: Bilden eines Sensorchips 10, einschließlich eines Messelements 14 und eines mit dem Messelement 14 verbundenen Verdrahtungsabschnitts 60, auf einem Substrat 11; Verbinden des Verdrahtungsabschnitts 60 mit einem Leiter 20; und Formen eines Elements 40 zum Abdecken eines Verbindungsabschnitts zwischen dem Verdrahtungsabschnitt 60 und dem Leiter 20 durch Einspritzen einer Formmasse in eine Form 200, ohne das Messelement 14 abzudecken. Bei dem Schritt des Formens wird ein Pufferelement 50 zwischen einem mit dem Formelement 40 abzudeckenden Bereich und dem Messelement 14 angeordnet. Bei dem Schritt des Formens wird ferner das Pufferelement 50 durch einen Druck von der Form 202 verformt und die Formmasse in dem verformten Zustand des Pufferelements 50 eingespritzt, um das Formelement 40 zu bilden.

Claims

Verfahren zur Fertigung einer Sensorvorrichtung (100), mit den Schritten: – Bilden eines Sensorchips (10), einschließlich eines Messelements (14) und eines mit dem Messelement (14) verbundenen Verdrahtungsabschnitts (60), auf einem Substrat (11); – Verbinden des Verdrahtungsabschnitts (60) des Sensorchips (10) mit einem Leiter (20); und – Formen eines Elements (40) zum Abdecken eines Verbindungsabschnitts zwischen dem Verdrahtungsabschnitt (60) und dem Leiter (20) durch Einspritzen einer Formmasse in eine Form (200), ohne das Messelement (14) abzudecken, wobei – bei dem Formen ein Pufferelement (50) in einem Bereich zwischen einer Grenze eines mit dem Formelement (40) abzudeckenden Bereichs und dem Messelement (14) angeordnet wird, – das Pufferelement (50) durch einen Druck von der Form (202) verformt wird, und – die Formmasse in dem verformten Zustand des Pufferelements (50) eingespritzt wird, um das Formelement (40) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck von der Form (202) bei dem Formen durch ein Befestigen der Form (202) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das Pufferelement (50) durch den Druck von der Form (202) elastisch verformbar ist; und – das Pufferelement (50) gegenüber dem Einspritzdruck der Formmasse beständig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pufferelement (50) aus einem Gummi besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den Schritt aufweist: – Befestigen einer Rückseitenoberfläche des Sensorchips (10) an einem Halteelement (30), und zwar vor dem Verbinden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (30) bei dem Befestigen ferner in einen Führungsrahmen integriert ist und das Verfahren ferner den Schritt umfasst: – Trennen und Entfernen des Führungsrahmens nach dem Formen.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass – das Halteelement (30) Positionierabschnitte (31) aufweist, denen eine Endoberfläche bzw. Seitenoberflächen des Sensorchips (10) gegenüberliegen; und – das Pufferelement (50) in einem Zwischenraum (32) zwischen den Oberflächen des Sensorchips (10) und den Positionierabschnitten (31) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pufferelement (50) annähernd U-förmig ausgebildet ist und eine oberen Oberfläche des Sensorchips (10), auf welcher das Messelement (14) befestigt ist, und Seitenoberflächen des Sensorchips (10) berührt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass – bei dem Formen ein Teil des Zwischenraums (32) mit einem flüssigen Dichtungsmaterial gefüllt und das Dichtungsmaterial gehärtet wird, um ein gehärtetes Dichtungselement (51) zu bilden; und – bei dem Formen die Form (202) befestigt wird, während das Pufferelement (50) auf dem Dichtungselement (51) und dem Sensorchip (10) angeordnet und die Formmasse eingespritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Membranabschnitt (13) auf dem Substrat (11) geformt wird; – ein Teil des Messelements (14) auf dem Membranabschnitt (13) gebildet wird; und – die Verbindungsabschnitte zwischen dem Verdrahtungsabschnitt (60) und dem Leiter (20) bei dem Formen mit dem Formelement (40) bedeckt werden, ohne das Messelement (14) und den Membranabschnitt (13) zu bedecken.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorchip (10) ein Flusserfassungschip ist, in dem ein eine Heizvorrichtung aufweisender Flusserfassungsabschnitt auf dem Membranabschnitt (13) gebildet ist.
Sensorvorrichtung (100) mit: – einem Substrat (11); – einem Sensorchips (10) mit einem Messelement (14) und einem mit dem Messelement (14) verbundenen Verdrahtungsabschnitt (60) auf dem Substrat (11); – einem Haltelement (30), an dem eine Rückseitenoberfläche des Sensorchips (10) befestigt ist; – einem Leiter (20), der elektrisch mit dem Verdrahtungsabschnitt (60) verbunden ist; – einem Formelement (40), der einen Verbindungsabschnitt zwischen dem Verdrahtungsabschnitt (60) und dem Leiter (20) abdeckt, ohne das Messelement (14) abzudecken; und – einem Pufferelement (50), das durch einen Druck von einer Außenseite verformbar ist und in einem Bereich zwischen dem Formelement (40) dem Messelement (14) angeordnet ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Pufferelement (50) einen annähernd U-förmigen Querschnitt aufweist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass – das Halteelement (30) Positionierabschnitte (31) aufweist, denen eine Endoberfläche bzw. Seitenoberflächen des Sensorchips (10) gegenüberliegen; und – das Pufferelement (50) in einem Zwischenraum (32) zwischen den Oberflächen des Sensorchips (10) und den Positionierabschnitten (31) des Halteelements angeordnet ist.
Sensorvorrichtung (100) mit: – einem Substrat (11); – einem Sensorchips (10) mit einem Messelement (14) und einem mit dem Messelement (14) verbundenen Verdrahtungsabschnitt (60) auf dem Substrat (11); – einem Haltelement (30), an welchem der Sensorchip (10) befestigt ist, wobei das Halteelement (30) Positionierabschnitte (31) aufweist, denen eine Endoberfläche und Seitenoberflächen des Sensorchips (10) gegenüberliegen; – einem Leiter (20), der elektrisch mit dem Verdrahtungsabschnitt (60) verbunden ist; – einem Formelement (40), das einen Verbindungsabschnitt zwischen dem Verdrahtungsabschnitt (60) und dem Leiter (20) abdeckt, ohne das Messelement abzudecken; – einem Dichtungselement (51), das in einer vorbestimmten Tiefe in einem Zwischenraum (32) zwischen den Oberflächen des Sensorchips (10) und den Positionierabschnitten (31) in einem Bereich zwischen dem Formelement (40) und dem Messelement (14) angeordnet ist; und – einem Pufferelement (50), das durch einen Druck von einer Außenseite verformbar ist und in einem Bereich zwischen einer Grenze des Dichtungselements (51) und des Formelements (40) und dem Messelement (14) angeordnet ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (51) ein Klebemittel ist.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass – der Sensorchip (10) in dem Halteelement (30) angeordnet ist, um eine Mehrzahl von Zwischenräumen (32) zu den Positionierabschnitten (31) zu bilden; und – der Zwischenraum (32a), in welchem das Pufferelement (50) angeordnet ist, breiter als die andere Zwischenraum (32) ist.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorchip (10) und/oder das Haltelement (30) eine Konvexität (31a) oder eine Konkavität aufweisen/aufweist, welche das Pufferelement (50) berührt.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Pufferelement (50) an dem Halteelement (30) oder an dem Sensorchip (10) befestigt ist.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass – das Formelement (40) mit Hilfe einer Form (200) durch Einspritzen einer Formmasse in die Form (200) geformt wird; – das Pufferelement (50) durch einen Druck von der Form (202) elastisch verformbar ist; und – das Pufferelement (50) gegenüber einem Einspritzdruck der Formmasse beständig ist.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Pufferelement (50) aus einem Gummi besteht.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (30) aus dem gleichen Material wie der Leiter (20) besteht.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass – das Substrat (11) einen Membranabschnitt (13) aufweist; – sich wenigstens ein Teil des Messelements (14) auf dem Membranabschnitt (13) befindet; und – das Formelement (40) die Verbindungsabschnitte zwischen dem Verdrahtungsabschnitt (60) und dem Leiter (20) bedeckt, während das Messelement (14) und der Membranabschnitt (13) nicht von dem Formelement (40) bedeckt sind.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorchip (10) ein Flusserfassungschip ist, in dem ein eine Heizvorrichtung aufweisender Flusserfassungsabschnitt auf dem Membranabschnitt (13) angeordnet ist.