具有陶瓷的壳体的传感器系统的制作方法_3

文档序号:9291441阅读:来源:国知局
案,也可以设置多个信号处理芯片。
[0040]按照一种优选的实施方式,所述传感器系统具有以下组件:
-至少一个基于硅的传感器芯片;
-陶瓷的壳体,该陶瓷的壳体以整体的结构来构成并且该陶瓷的壳体具有用于至少一个传感器芯片的至少一个安装接纳部,其中至少一个传感器芯片直接与所述陶瓷的壳体相连接,以及 -电的接头。
[0041]在另外的优选的实施方式,所述传感器系统额外地具有以下组件中的一个或者多个组件:
-至少一个信号处理芯片,所述信号处理芯片布置在所述壳体的至少一个安装接纳部上并且所述信号处理芯片优选直接与所述壳体相连接;以及_顶盖。
【附图说明】
[0042]其他的优点、有利的实施方式和改进方案从下面结合附图所描述的实施例中获得。附图示出:
图1是按照一种实施例的传感器系统的示意图;
图2A到2G是按照另一种实施例的传感器系统的、不同的视图的示意图;并且图3A到3F是按照另一种实施例的传感器系统的、不同的视图的示意图。
[0043]在所述实施例和附图中,相同的、同类的或者起相同作用的元件可以分别设有相同的附图标记。所示出的元件及其彼此间的大小比例不应该视为按照比例,更确切地说,各个元件、比如层、构件、结构元件和区域为了更好的可图示性起见并且/或者为了更好的理解起见而可能被夸大地示出。
【具体实施方式】
[0044]在图1中示出了按照一种实施例的传感器系统,该传感器系统具有传感器芯片1,该传感器芯片被安装在陶瓷的壳体2的安装接纳部20上。所述安装接纳部20通过所述壳体2的凹部在所述壳体2安装侧上构成。作为替代方案,所述安装接纳部20比如也可以不是构造为凹部而是构造为凸起。通过连接材料3来将所述传感器芯片I安装在所述陶瓷的壳体2的安装接纳部20上,从而将所述传感器芯片I直接安装在所述壳体2上。
[0045]所述传感器芯片I构造为基于硅的传感器芯片,所述传感器芯片比如被设置并且构造用于测量加速度、旋转速率、压力或磁场。
[0046]所述壳体2三维地成形并且被整体地构造。特别地为了制造所述陶瓷的壳体2而制造一个坯体,该坯体已经具有最终的壳体2的形状,并且该坯体以这种形状按材料情况进行干燥并且/或者去黏合以及进行烧结。
[0047]如在总括的部分中所描述的那样,特别优选地借助于陶瓷的浇注技术来制造所述壳体2,由此可以实现用于所述传感器芯片I的所集成的安装接纳部20的、能够自由地设计的几何形状以及比如有针对性的结构。按照在图1中的图示的壳体2的形状应该纯示范性地来理解,并且可以具有比如为了接纳其他电子构件、电的触头、顶盖或者为了安装所述传感器系统而可以设置的、其他几何的特征和表面结构或者形状。
[0048]作为所述陶瓷的浇注技术的替代方案,所述陶瓷的壳体2比如也可以借助于HTCC多层技术来制造。在此通过对陶瓷的薄片的冲裁来使所述壳体结构化,比如用于制造所述安装接纳部20,随后为了制造坯体而挤压所述陶瓷的薄片并且为了制成所述壳体2而对其进行烧结。
[0049]如果比如将莫来石用作用于所述陶瓷的壳体2的陶瓷材料,那么所述借助于浇注技术或者HTCC多层技术制造的坯体可以按纯度并且按烧结添加剂份额比如在1500°C到1750 0C的温度范围内在空气中进行烧结。
[0050]特别地所述陶瓷的壳体2具有一种陶瓷材料,该陶瓷材料则具有与所述传感器芯片I的热膨胀系数相匹配的热膨胀系数。这一点尤其意味着,所述传感器芯片I的和所述壳体2的热膨胀系数以小于30%、优选小于20%并且特别优选小于10%的幅度彼此偏离。尤其所述膨胀系数可以在大于或者等于_40°C并且小于或者等于150°C的温度范围内并且优选在大于或者等于_50°C并且小于或者等于200°C的温度范围内彼此相匹配。由此可以保证,对于所述传感器系统的典型的运行温度来说,所述传感器芯片I的和所述壳体2的热膨胀系数尽可能小地彼此偏离。
[0051]将莫来石也就是硅酸铝作为用于所述陶瓷的壳体2的陶瓷材料已经证实特别有利。作为替代方案,所述壳体2的陶瓷材料也可以具有氮化铝、碳化硅或者氮化硅或者由所提到的陶瓷材料中的一种或者多种所构成。通过合适地选择具有处于被用作传感器芯片I的基础的芯片材料的硅的范围内的热膨胀系数的陶瓷材料,可以有利地明显地降低或者甚至完全避免由热诱发的、可能导致传感器信号歪曲的机械应力。与现有技术相比,所述壳体2代表着多个系统组件在一个唯一的构件中的统一,通过所述壳体的整体的构造可以明显地降低所述传感器系统的系统复杂性,这与现有技术相比节省了材料和成本。
[0052]由于所述传感器芯片I的与所述壳体2的热膨胀系数彼此相匹配,可以特别优选使用刚性的连接材料3、比如环氧树脂胶粘剂、玻璃焊料或者金属的焊料。特别有利的是,借助于玻璃焊料或者金属的焊料将所述传感器芯片I与所述陶瓷的壳体2连接起来。与聚合物相比,这样的连接材料没有对于这些材料来说典型的老化状态,由此可以避免传感器信号的变化和机械的连接的变化。因为所述传感器芯片I的与所述壳体2的热膨胀系数彼此相匹配,所以尽管在所述传感器芯片I与所述壳体2之间通过所述连接材料3进行了固定的直接的连接也可以避免在所述传感器芯片I中构成可能对所述传感器信号产生影响的、由热诱发的应力。
[0053]特别地,在借助于陶瓷的浇注技术来制造的陶瓷的壳体2的情况下,可以实现非常精确地构成所述壳体尺寸。由此可以在没有附加的系统元件的情况下来容易地并且标准化地安装所述传感器芯片1,而同时可以实现较小的热膨胀、很高的机械耐用性及化学耐用性以及极限的长期稳定性。
[0054]在以下附图中示出了用于传感器系统的另外的实施例,这些实施例示出了按照在图1中的实施例的、传感器系统的改进方案和改动方案。下面的描述因此主要局限于与至此所描述的实施例的区别。
[0055]结合图2A到2G示出了用于传感器系统的另一种实施例的不同的视图,所述传感器系统作为处于所述壳体2上的传感器芯片I的补充而在所述陶瓷的壳体2的另一安装接纳部20上具有信号处理芯片7,其中用于传感器芯片I及信号处理芯片7的安装接纳部20分别通过凹部来构成。作为替代方案,所述传感器系统也可以具有多个传感器芯片I和/或信号处理芯片7。所述传感器芯片I和所述信号处理芯片7分别借助于在以下附图中为一目了然起见而未示出的连接材料如结合图1并且在总括的部分中所描述的那样被直接安装在所述壳体2上。
[0056]此外,结合图2A到2G所示出的传感器系统具有电的接头4、聚合物浇注件5以及顶盖6。
[0057]图2A和2B从上侧面和下侧面示出了在借助于所述顶盖6封闭的状态中的传感器系统,而图2C则示出了所述传感器系统的剖面图。在图2D和2E中,为了更好的说明起见在顶盖6打开的情况下示出了所述传感器系统,其中在图2E中所述聚合物浇注件5额外地被提起来。图2F示出了被这样打开的传感器系统的详细视图,而在图2G中则示出了所述传感器系统的分解图。
[0058]作为电的接头4,所述传感器系统具有布线基座41、印制导线42、焊料连接部43及压接引线44的部件。通过所述电的接头4,所述传感器芯片I可以与所述信号处理芯片7导电地连接,并且此外可以提供所述传感器系统的外部的电的接头。
[0059]所述印制导线42比如可以借助于金属化方法、比如厚层-或薄层技术被施加在所述陶瓷的壳体2上。所述壳体2的安装侧有利地为此至少部分地构成为平坦平面的结构,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所述印制导线42沉积。作为替代方案,对于所述壳体2的相应的表面形状来说,也可以比如借助于柔性印刷或者滴涂来三维地构成印制导线。
[0060]借助于所述压接引线44,所述传感器芯片I和所述信号处理芯片7在电方面被连接到印制导线42上。为了外部接触所述传感器系统而设置了所述布线基座41,所述布线基座的部件借助于焊料连接部43被钎焊在所述印制导线42的相应的接触位置上,并且所述布线基座从借助于顶盖6封闭的壳体2中伸出来,从而可以通过对于所述布线基座41的焊封在电方面连接所述传感器系统。所述布线基座41比如可以是刚性的或者柔韧的印刷电路板、冲压格栅、也就是所谓的引线框(Le
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