具有陶瓷的壳体的传感器系统的制作方法_2

文档序号:9291441阅读:来源:国知局
酸铝(Aluminiumsilikat)o此外也可能的是,所述壳体的陶瓷材料具有氮化招、碳化娃或者氮化硅。所述陶瓷的壳体也可以具有所提到的材料的组合。此外,所述陶瓷的壳体也可以由所提到的陶瓷材料中的一种或者多种来构成。这里所描述的传感器系统的优点在于壳体的整体的结构,所述壳体具有如前面所提到的那样的合适的陶瓷材料。由此与现有技术相比,可以使所述壳体显著更好地在热机械方面与所述传感器芯片相匹配。
[0019]按照另一种实施方式,在所述壳体的另一安装接纳部上安装了信号处理芯片。所述陶瓷的壳体的每个安装接纳部都可以构造为加深的结构,或者作为替代方案也可以构造为升高的结构。所述信号处理芯片尤其可以被设置并且被如此构造用于探测所述传感器芯片的电信号并且进一步对其进行处理,从而通过所述传感器系统的电的接头可以输出测量信号。所述信号处理芯片比如可以以单个的芯片的形式或者也可以以多个比如采用厚层技术来安装的、电子的组件的形式构造为集成开关电路。所述传感器芯片与所述信号处理芯片之间的电的连接可以通过处于所述壳体上面和/或里面的印制导线并且/或者通过压接引线连接部来产生。
[0020]按照另一种实施方式,所述传感器芯片借助于柔韧的连接材料整面地或者部分直接地被安装在所述陶瓷的壳体的安装接纳部上。所述柔韧的连接材料尤其可以通过硅树脂胶粘剂(Si I ikonklebstof f )或者通过无基体的胶粘膜或者通过具有一处于里面的、也就是处于两个胶粘膜之间的基体的、双侧的胶粘膜来构成。
[0021]按照另一种优选的实施方式,所述传感器芯片借助于刚性的连接材料被直接安装在所述陶瓷的壳体的安装接纳部上。所述刚性的连接材料比如可以通过环氧树脂胶粘剂或者特别优选通过玻璃焊料或者金属的焊料来构成。
[0022]特别有利地通过玻璃焊料或者金属焊料来将所述传感器芯片与所述陶瓷的壳体连接起来。由此可以避免传感器芯片与壳体之间的传感器信号及机械连接如由于聚合物的老化状态所引起的那样的发生变化。如果对于所述传感器芯片和所述陶瓷的壳体来说使用了具有类似的热膨胀系数的材料,在使用基于硅的传感器芯片的情况下、即对于所述壳体来说使用了优选如莫来石一样的材料或者也使用了氮化铝、氮化硅或者碳化硅,则只能使用焊料连接、尤其是玻璃焊料连接。仅仅用所述材料的、由此可达到的非常类似的热膨胀系数,就可以在固定的连接比如玻璃焊料连接部中避免所述传感器芯片中的、由热所诱发的、可能会对传感器信号产生影响的应力。
[0023]为了制造所述陶瓷的壳体,可以借助于所述陶瓷的浇注技术来实现其三维的及整体的结构。用所述陶瓷的浇注技术,可以实现所述陶瓷的壳体的、能够自由设计的几何形状,例如用于构成所集成的、一个或者多个用于传感器芯片并且必要时用于所述信号处理芯片的安装接纳部。通过具有用于接纳传感器芯片以及测评芯片的空穴或者凸起的、能够调整的壳体形状,可以使用不同的芯片。此外,也可以实现所述传感器系统的微型化。
[0024]在陶瓷的浇注技术中,将陶瓷的原材料、所谓的陶瓷的进料喷射到相应的模具中,所述陶瓷的原材料具有结构陶瓷的粉末、有利地是莫来石粉末、氮化铝粉末、氮化硅粉末或者碳化硅粉末以及有机的黏合剂或者由这些材料构成。随后在可以是双阶段的(水成的、热的或者催化的)或者单阶段的(仅仅热的)去黏合过程(Entbinderungsprozess)中在很大程度上将有机的份额从如此制成的还体(GrUnkSrper)中去除。接下来对经过去黏合的本体进行烧结。
[0025]陶瓷的浇注体的优点尤其在于非常精确地构造壳体尺寸,所述壳体尺寸能够在没有附加的系统元件的情况下同时以较小的热膨胀、很高的机械耐用性及化学耐用性以及极限的长期稳定性实现简单的并且标准化的安装作业。
[0026]作为替代方案,可以以三维的和整体的构造通过HTCC多层技术来制造所述陶瓷的壳体。在此,比如为了所述安装接纳部通过对陶瓷的薄片(Folien)的冲裁来使壳体结构化,所述陶瓷的薄片被组合成一陶瓷的坯体。
[0027]为了构造成品的陶瓷的壳体,在合适的温度分布且在合适的大气下对通过陶瓷的浇注技术或者HTCC多层技术制造的陶瓷的本体进行烧结,在使用莫来石的情况下按纯度或者烧结添加剂份额(Sinteradditivanteil)比如以1500°C到1750°C并且优选以1600°C到1750°C在空气中对通过陶瓷的浇注技术或者HTCC多层技术制造的陶瓷的本体进行烧结。
[0028]按照另一种实施方式,所述传感器系统具有用于在电方面至少连接传感器芯片的电的接头。此外,所述电的接头可以形成所述传感器系统的外部的接头。所述电的接头可以构造在所述陶瓷的壳体的上面和/或里面,并且具有以下元件中的一个或者多个元件:印制导线、布线基座(Verdrahtungstrjiger)、金属的通孔(Vias )、压接引线(Bonddrjihte )。
[0029]所述电的接头比如可以具有印制导线或者由印制导线构成,所述印制导线借助于金属化方法、比如厚层技术或者薄层技术被直接施加在所述陶瓷的壳体上。用于传感器芯片的安装接纳部处于所述壳体的安装侧上,所述安装侧有利地部分地构造为平坦平面的结构,从而可以借助于成本低廉的丝网印刷技术或者溅射技术来使印制导线沉积。此外,也比如可以借助于柔性印刷(Tampondruck)或者滴涂(Dispensen)来实现所述印制导线的三维的结构。
[0030]此外,所述电的接头的部件可以从构造为通孔的形式的、陶瓷的壳体中穿过,用于将被安置在两侧的印制导线在电方面彼此连接起来。
[0031]此外,所述电的接头可以具有布线基座,或者构造为这样的布线基座,或者具有直接施加的厚层金属化结构或薄层金属化结构与布线基座的组合或者由所述组合所构成。所述布线基座比如可以通过钎焊连接从外部在电方面进行接触。
[0032]所述布线基座可以是刚性的或者柔韧的印刷电路板、冲压格栅(“Lead frame”)或者是至少部分地用塑料来包裹的冲压格栅。所述布线基座在陶瓷的基体处比如可以通过啮合、压紧或者夹紧直接安装到所述基体中的相应的结构中。此外,也可以通过直接的钎焊、比如软钎焊、硬钎焊、玻璃钎焊、活性钎焊或者粘贴来将所述布线基座固定到所述基体和/或印制导线上。
[0033]所述传感器芯片比如可以借助于压接引线或者通过直接安装在印制导线上的方式在电方面被连接在所述电的接头上并且/或者被连接在信号处理芯片上。
[0034]按照另一种实施方式,所述传感器系统具有顶盖,该顶盖在所述传感器芯片的上方被固定在所述壳体上。通过所述顶盖,可以将所述壳体的安装侧、也就是具有所述传感器芯片的那一侧封闭或者封装。所述顶盖比如可以具有塑料、金属或者陶瓷材料或者由这些材料构成。
[0035]按照另一种实施方式,可以形成所述电的接头的至少一部分的布线基座具有空隙,所述壳体的和/或所述顶盖的部件可以插入到所述空隙中或者从所述空隙中穿过,以便将所述布线基座锁止或者固定。
[0036]按照另一种实施方式,所述壳体具有空隙,形成所述电的接头的至少一部分的布线基座的和/或所述顶盖的相应的部件插入到所述空隙中或者从所述空隙中穿过,从而形成用于固定所述顶盖和/或所述布线基座的机械的锁止件。
[0037]作为替代方案,所述顶盖也可以被粘贴或者焊接在所述壳体上。
[0038]按照另一种实施方式,所述传感器芯片和/或信号处理芯片至少部分地用聚合物浇注件来覆盖。尤其可以借助于用所述聚合物浇注件覆盖的压接引线连接部来电接触所述传感器芯片。特别地,所述聚合物浇注件可以相对于环境形成对被覆盖的部件及组件的保护。为此,所述聚合物浇注件可以形成保护层,该保护层形成所述传感器系统的外侧面的至少一部分。作为替代方案,所述聚合物浇注件也可以布置在顶盖的下面。作为补充方案或者替代方案,所述聚合物浇注件在此也可以覆盖所述壳体的部件或者所述电的接头的部件。此外,所述聚合物浇注件可以与所述顶盖隔开地布置。比如所述顶盖可以具有凹部,在所述凹部中布置了所述传感器芯片,其中所述聚合物浇注件在这种情况下没有完全填满所述顶盖的凹部。
[0039]按照另一种实施方式,所述传感器系统在所述陶瓷的壳体的安装接纳部上具有多个传感器芯片。作为替代方案或者补充方
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