用于测量流体压力的传感器模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于测量流体压力的、具有至少一个支撑构件、布置在电路载体上的至少一个电子电路尤其集成的线路和至少一个压力测量芯片的传感器模块，压力测量芯片具有至少一个压力测量膜，其中，电路载体至少区段地由保护材料包围以防止周围的流体。
【背景技术】
[0002]传感器模块用于测量介质压力(油或燃料的流体压力)的例如用在很多领域中，尤其用在机动车中。为了测量相对压力，压力传感器模块至少包括两个元件:具有压力测量膜的压力测量芯片和载体玻璃，而在绝对压力测量的情况下包括三个零件:具有压力测量膜的压力测量芯片、载体玻璃和用于形成真空室的玻璃构件。由压力测量芯片产生的信号主要通过可布置在电路载体上的集成线路(ASIC)处理。集成的线路与其他的构件一起装配在支撑构件、例如载体冲压格栅(Trjigerstanzgitter)或电路板上。此外，存在这样的传感器模块，在其中压力测量芯片更确切地说压力测量膜直接整体地集成到集成的线路中。
[0003]在文献US 8 101 469 B2中说明了一种用于将压力测量芯片整体集成到集成的线路中的方法。
[0004]因为传感器模块通常用于测量侵蚀性(aggressiven)流体(例如油或燃料)，所以为了保护，传感器模块必须利用保护材料(例如塑料、尤其热固塑料)包封。
[0005]为了保证正确地测量压力，必须使压力测量芯片与用作载体的构件(例如冲压格栅或电路板)机械地去耦，以便使振动或膨胀的传递最小化。对此通常使用仅为此目的存在的构件，例如载体玻璃。
[0006]此外，由于通过热固性材料的湿气吸收，附加的机械的压力引入可影响对压力敏感的压力测量膜。压力测量膜或压力测量芯片与包围的保护材料的机械耦合影响测量精度，因为可由于包围的保护材料的吸湿特性出现应力，其由于机械的耦合传递到压力测量芯片上，并且因此产生不可补偿的测量错误。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种传感器模块，在其中对压力测量芯片进行保护以防受到包围的保护材料和支撑构件的影响。
[0008]对于用于测量流体压力的、具有至少一个支撑构件、布置在至少一个电路载体上的至少一个电子电路尤其集成的线路和至少一个压力测量芯片的传感器模块，压力测量芯片具有至少一个压力测量膜，其中，电路载体至少区段地由保护材料包围以防止周围的流体，根据本发明规定，压力测量芯片和电路载体垂直上下地布置，压力测量芯片与支撑构件机械地去耦，并且压力测量芯片在具有凹处的侧部处在包围凹处的区域中至少区段地具有与电路载体的不透介质的连接以用于构造在压力测量膜与电路载体之间的封闭的空腔。为了精确地测量压力，必需压力测量芯片与支撑构件(例如冲压格栅或电路板，所谓的引线框架)的去耦，在支撑构件上装配有传感器模块的构件。为了去耦，例如可代替仅为此目的设置的构件(例如载体玻璃)使用集成的线路的电路载体。对此，压力测量芯片和电路载体垂直上下地布置，从而仅仅电路载体具有与支撑元件的接触部并且因此压力测量芯片与支撑元件机械地去耦。为了机械地去耦，必须去耦构件，因此在这种情况下电路载体具有最小厚度。最小厚度例如被标准硅晶片(可由其制成电路载体)满足。晶片的通常在使用硅晶片时实现的磨蚀(ZurUckschleifen)应仅实施直至达到最小厚度。通过遮蔽构件的最小厚度将支撑构件(例如冲压格栅)的机械损害不那么严重地传递到压力测量芯片上，从而实现比未去耦的系统更精确的测量。因此，通过在压力测量芯片与电路载体之间的不透介质的连接还不透介质地封闭构造在压力测量膜与电路载体之间的空腔。通过在真空条件下连接压力测量芯片和电路载体，空腔可具有真空。通过邻近压力测量膜的一侧的真空(其用作参考体积)使得能够利用压力传感器模块实现绝对压力测量。通过在电路载体与压力测量芯片之间构造真空参考室可取消布置包围真空室的为此额外设置的物体，例如玻璃体。这引起进一步的成本节省并且实现传感器模块的还要更紧凑的结构类型。
[0009]在本发明的一种改进方案中，压力测量芯片通过电路载体与支撑构件机械地去耦。通过将电路载体用作去耦构件相对于使用为此额外设置的载体玻璃得到成本节省。此夕卜，通过垂直上下地布置压力测量芯片和电路载体实现传感器模块的更紧凑的结构类型。
[0010]在本发明的一种改进方案中，压力测量芯片至少区段地与包围的保护材料机械地去耦。例如由于湿气吸收或温度影响可在包围的保护材料中出现膨胀或收缩，由此引起材料压力。由于材料压力传递到压力测量膜上可引起测量不准确性。通过机械地去耦(例如通过在包围的保护材料中在压力测量膜的区域中的凹槽)可防止材料压力的传递并且由此降低测量不准确性。
[0011]在本发明的另一改进方案中，压力测量膜由压力测量芯片的至少一侧的凹处形成。压力测量芯片的压力测量膜例如可通过从一侧或从两侧腐蚀芯片制成。通过将压力测量芯片直接垂直相叠地布置在电路载体上，压力测量膜非常贴近地布置在电路载体的表面处。由此在包围的保护材料中的材料应力(其例如可由于保护材料的吸湿特性或由于温度变化引起)仅以很小的程度传递到压力测量膜上。因此，材料应力仅以很小的程度导致压力测量膜的附加的变形，由此可减小测量误差。此外，膜的最大的振幅通过靠近电路载体的上侧限制，从而限制由于膜的过大的振幅而损伤的危险。
[0012]在本发明的一种改进方案中，压力测量芯片具有卸载缝隙以用于压力测量膜与至少区段地包围压力测量芯片的保护材料的机械的去耦。压力测量芯片和电路载体的垂直上下的布置引起传感器模块的紧凑的结构型式，由此比起不那么紧凑的结构型式，压力测量芯片由更少地包围的保护材料包围。由此降低在包围的材料中的材料应力对压力测量膜的影响。附加的降低通过布置卸载缝隙实现，其优选沿侧向在压力测量膜旁边在面向待测量的流体的侧部和背对电路载体的侧部处布置在压力测量芯片的表面中。在此，卸载缝隙以及压力测量膜的面向流体的侧部优选并未被保护材料包围。保护材料例如由于温度变化或吸湿作用的膨胀由于卸载缝隙的空腔的挤压没有传递到压力测量膜上。因此出现压力测量膜的更低的压力加载，由此降低由于保护材料的材料特性的测量误差。
[0013]在本发明的另一改进方案中，电路载体和压力测量芯片具有呈硅穿通接触部的形式的导电连接。在压力测量芯片与电路载体之间的导电连接例如可通过接线(例如通过线焊建立的接线)建立。在压力测量芯片与电路载体之间的无线的电气连接的可行性方案是借助于硅穿通接触部的接触。在此，电气连接例如通过压力测量芯片的硅衬底安放。通过借助于硅穿通接触部的接触支持传感器模块的紧凑的结构类型，因为需要围绕压力测量芯片的更少的包围的保护材料，这是因为不必包围接线。通过节省保护材料还得到保护材料的吸湿特性或温度膨胀的更小的影响。
[0014]在本发明的另一实施方式中，传感器模块具有包封体，包封体至少区段地限制空腔，并且包封体至少区段地形成在压力测量芯片与包围的保护材料之间的障碍物。
[0015]包封体例如可由玻璃或其他的有抵抗能力的材料构成。包封体如此布置，即，在传感器模块利用包围的保护材料的注塑包封工艺中没有保护材料接触压力测量芯片。因此，压力测量芯片尤其压力测量膜通过包封体与包围的保护材料遮隔开。通过由包封体构成的障碍物得到压力测量芯片与包围的保护材料的完全的机械去耦。为此，包封体至少区段地包围空腔，在其中布置有压力测量芯片。
[0016]在本发明的另一实施方式中，包封体至