专利名称：压力测量模块的制作方法
压力测量模块
背景技术：
DE10054013B4涉及一种压力传感器模块。该压力传感器模块包括至少一个具有接 管的模块壳体，在该接管中设有用于要测量的介质的开口。此外，该压力传感器模块包括压 力传感器，该压力传感器布置在设有传感器壳体开口并且与模块壳体分离构造的传感器壳 体中并且通过在传感器壳体中施加在压力传感器上的盖器件保护。该传感器壳体在模块壳 体的凹槽中至少部分地贴靠在模块壳体上并且通过塑料包覆成形部或者注模用料保持在 该凹槽中。传感器壳体的、包围传感器壳体开口的部分贴靠在模块壳体上，使得传感器壳体 开口完全包围接管的开口。塑料包覆成形部或者注模用料完全包围凹槽中的传感器壳体直 至传感器壳体的贴靠到马达壳体上的部分和传感器壳体开口。DE102004012593A1涉及一种传感器模块。该传感器模块特别涉及具有传感器壳体 的压力传感器模块，该传感器壳体具有一壳体部分，该壳体部分具有部分地嵌入其中的电 导体。在传感器壳体中构造第一内室并且设置相对该第一内室密封的第二内室，一传感器 组件布置在该第一内室中。在该第二室中布置至少一个电容器。在第一内室中布置具有通 过环绕的壁构成的接收部的接收件，该传感器组件置入到该接收部中并且通过一个填入到 接收部中防护盖件覆盖。该传感器组件与布置在接收件上的电连接元件触点接通。该连接 元件与电导体的连接段直接连接。所述至少一个布置在第二内室中的电容器通过导电材料 与所述至少一个电导体连接。由于抗干扰性(电磁兼容性)和相对于静电放电(ESD)的抗性的原因，在传感器 中为了保护具有分析处理电路的微机械的硅压力测量芯片需要电容器。这些硅压力测量芯 片通常称为SI芯片。一种可能性在于，可将这些电容器组合在SI芯片中。这一方面需要 消耗更多的芯片面积并且由此增加芯片的制造成本，另一方面这些组合的EMV电容器多数 情况下无法或者不足以满足关于静电放电的要求(ESD要求)。因此多数情况下仅能将电容器插装在外部，即与硅芯片分开。一般而言，这些电 容器被安装到与硅芯片相同的、被压力加载的室中，例如安装在电路载体(混合电路、电路 板)上或者传感器的冲压栅格上。该最后所述的可能性具有缺点，例如结构不灵活，因为这 些电容器不能安置在每个任意的位置上。这又导致硅芯片和电容器之间的间距不能任意地 减小，然而这对于电磁兼容性的优化又是必要的。
发明内容
根据本发明提出一种传感器模块，尤其具有组合的电容器的压力传感器模块，在 该压力传感器模块中在使用已存在的硅芯片的情况下，提高了相对于电磁干扰的抗性并且 同时整个传感器、尤其压力传感器的结构被简化并且保持更加灵活。要强调的是，在根据本 发明提出的压力传感器模块的结构中，应尽可能少地偏离现有的、已经批量生产并且检验 的生产概念。根据本发明提出的带有组合的电容器的压力测量模块的结构相对于传统构造的 变型具有优点，例如相对于电容器组合在硅芯片上的变型产生更小的芯片面积并且由此产生更少的芯片成本。与芯片组合的电容器仅表示一种折衷并且无法满足、不足以满足或者 根本无法满足对它提出的ESD要求。与研制新的硅芯片相比产生更少的零件费用。根据本发明提出的结构相对于这样一种变型具有优点，在该变型中电容器在一个 不受压力加载的室(双室结构)中粘接在冲压栅格上，该优点为以这样的方式实现EMV的 改善至硅芯片的间距显著更小。传感器的更灵活的结构变型是可以的，因为没有使用外部 的电容器。在制造根据本发明提出的压力传感器模块时能够显著地简化安放、粘接和硬化 过程，因为可以省去安放、粘接和硬化过程。在压力传感器模块的双室结构情况下存在的第 二室可被用于附加的ESD/EMV防护措施，该第二室迄今为止用于安放电容器。因此在现有 的第二室中例如能够安装变阻器或者其他的电子结构元件。已提及的电容器借助合适的方法(如钎焊、借助环氧树脂导电粘合剂或者通过钎 焊和键合)被预安装到压力传感器模块的冲压栅格上。随后以模块的壳体材料进行包覆成 形，这不是额外设置的生产步骤，而是可在模块壳体的制造范围内进行。替代地，两个EMV电容器在冲压栅格上的随后安装可以借助合适的方法(例如钎 焊、使用环氧树脂导电粘合剂、通过钎焊和键合)在已完成的模块壳体中实施，接着通过合 适的材料实施钝化步骤，例如胶合(Vergelen)或者粘合。在最后提到的制造变型中，所采用的EMV电容器也可以随后安装到回填 (Backfill)区域中。“回填区域”理解为向着模块壳体背面敞开的空槽，所述至少一个EMV 电容器可以从模块壳体的背面置入该空槽中。这时使用的传感器模块结构为此仅仅最小程度地适配。根据本发明提出的压力传感器模块的获得的结构具有显著提升的EMV、是灵活的 并且可毫不费力地设置外部布线。通过根据本发明提出的压力传感器的结构，可以为不同 的应用情况构造任意的压力传感器，这些压力传感器具有相对于目前使用的方案的所有上 述优点，如下面说明的那样。
下面根据附图详细地描述本发明。附图示出图1示出根据本发明提出的用于检测绝对压力的压力测量模块，图2示出根据本发明提出的用于检测相对压力的压力测量模块的实施形式，图3示出根据本发明提出的用于检测绝对压力的压力测量模块的实施形式，其 中，至少一个EMV电容器安装在壳体的背面上，和图4示出根据本发明提出的、具有两个EMV电容器的压力测量模块的俯视图，所述 EMV电容器各使冲压栅格的两个印制导线相互电接触，和图5示出压力测量模块的剖视图，该压力测量模块具有通过一个分段封装的EMV 电容器。
具体实施例方式在根据图1的示图中示出根据本发明提出的压力测量模块10，该压力测量模块可 以用于检测绝对压力。由根据图1的示图得知，该压力测量模块10具有一壳体12，该壳体的壳体壁16限定一个内室14。管座18位于该内室14的底部上，在该管座18的顶面上接收一压力测量芯 片、尤其硅压力测量芯片。该压力测量芯片20具有一上平面22和一底面34。例如一个冲 压栅格30或者多个印制导线50 (参照根据图4的俯视图)位于压力测量模块10的壳体12 中。所述冲压栅格30的或者多个印制导线50的自由端伸入到壳体12内部的内室14中。 压力测量芯片20的平面22通过键合线24 (视实施变型而定)与冲压栅格30或者与所述 多个印制导线50电连接。如由根据图1的示图得知的那样，为根据该实施变型的冲压栅格30配设至少一个 EMV电容器28。所述至少一个EMV电容器28被钝化介质26包围并且借助材料锁合连接或 者材料锁合连接32范围内的环氧树脂粘合连接与该冲压栅格30连接。如可从根据图1的 示图进一步得知的那样，压力测量模块10的内室14通过盖件60覆盖，但是该盖件允许对 压力测量芯片20的平面22进行压力加载并且因此能够测量绝对压力。在图1中以剖视图示出的压力测量模块10可以例如这样地制造，从而实现在冲压 栅格30上预安装至少一个电容器28或者预安装至少一个使两个印制导线50桥接地接触 的电容器56 (参照图4)。优选以构成材料锁合连接的方法实现至少一个电容器28或者56 的预安装，例如通过钎焊或者借助环氧树脂导电粘合剂或者通过钎焊和键合。在键合中通 过细的键合线建立电接触。在将所述至少一个电容器28或者56预安装到冲压栅格30或者至少一个印制导 线50上之后，用制造壳体12所使用的材料对冲压栅格包覆成形。这并不是单独的工艺步 骤，所述至少一个电容器28或者56也可以通过接在预安装后的包覆成形方法铸造到壳体 12中。替代地，在根据图1的视图中示出的压力测量模块10也可通过随后将至少一个电 子结构元件(例如EMV电容器28)安装到冲压栅格30或者至少一个印制导线50上实现。 该随后的安装在已完成的壳体中进行，其中，所述至少一个电子结构元件28通过构成材料 锁合连接(例如通过钎焊或者通过借助环氧树脂导电粘合剂的粘合或者通过钎焊和键合) 与壳体接合。接着可以使所述随后接合的电子结构元件28(例如至少一个EMV电容器)钝 化。该钝化通过加入钝化介质实现，例如通过壳体12空槽的胶合或者粘合实现，壳体12中 的所述至少一个电子结构元件28位于该空槽内部。在图1中以剖视图示出的、根据本发明提出的压力测量模块10的实施形式用于检 测绝对压力，而通过在图2中示出的、根据本发明提出的压力测量模块10的实施形式能够 实现相对压力的检测。与根据图1的实施形式不同，贯穿通道36、38为此分别位于管座18中以及位于壳 体12的在空心室14下面的底部区域中。通过在管座18或者壳体12中的贯穿通道36或 者38实现对压力测量芯片20的底面34的压力加载，压力测量芯片的上平面22通过可穿 透的盖件60加载。类似于根据图1的实施变型的示图，该壳体12设有一个内室14，管座 18位于该内室内部，该管座14具有接收在其顶面上的压力测量芯片20。冲压栅格30或者 印制导线50 (参照根据图4的视图)的能够实现电接触的自由端伸入到压力测量模块10 的内室14中。根据该实施形式，该冲压栅格30也具有至少一个电子结构元件28，例如EMV 电容器，该电容器在钝化介质26内部被钝化。构造成至少一个EMV电容器28的所述至少 一个电子结构元件通过材料锁合连接(其例如作为钎焊连接实现)或者通过使用环氧树脂导电粘合剂与该冲压栅格30或者与至少一个印制导线50连接。此外在根据图2的示图中，壳体12的底部通过附图标记42并且壳体12的外壁通 过附图标记44清楚地表示。根据图2中示图的压力测量模块10例如通过将所述至少一个电子结构元件28预 安装到冲压栅格或者所述至少一个印制导线50上制成。该预安装通过在所述至少一个电 子结构元件28 (其优选涉及EMV电容器)和冲压栅格30或者至少一个印制导线50之间构 成材料锁合连接(例如钎焊)或者通过借助环氧树脂导电粘合剂构成粘合或者通过钎焊和 键合实现。在例如EMV电容器形式的电子结构元件的预安装之后，对冲压栅格30或者所述 至少一个印制导线50和电子结构元件28、优选EMV电容器进行包覆成形，由此制成压力测 量模块10的壳体12。这并不是单独实施的工艺步骤，而是在压力测量模块10的实际制造 范围中进行。替代地，压力测量模块10通过以下方式制造所述至少一个电子结构元件28 (其 优选涉及EMV电容器)在冲压栅格30或者所述至少一个印制导线50上的随后安装通过材 料锁合的接合方法实现。作为材料锁合的接合方法尤其实施钎焊或者借助环氧树脂导电粘 合剂的粘合或者钎焊和键合。EMV电容器28形式的所述至少一个电磁结构元件的安装随后 在压力测量模块10的已制成的壳体12中进行。钝化步骤接在该随后的安装之后，在该钝 化步骤中钝化介质26包围所述至少一个电子结构元件28。所述至少一个电子结构元件28 的钝化优选通过胶合或者粘合实现。图3示出根据本发明提出的用于检测绝对压力的压力测量模块的实施形式，具有 至少一个从壳体背面安装的电子结构元件。如图3所示，根据图3中的实施形式的压力测量模块10的壳体12具有一空心室 46。该空心室46可从壳体12的背面42进入并且通过壁斜面48限界。在制成壳体12之 后，该冲压栅格30以及所述至少一个印制导线50 (参照根据图4的示图)可以通过空槽46 随后插装至少一个电子结构元件，例如EMV电容器28。这从壳体12的背面实现。根据该实 施形式，所述至少一个电子结构元件28 (其优选涉及至少一个EMV电容器)的安装通过在 所述至少一个电子结构元件28与冲压栅格30或所述至少一个印制导线50之间产生材料 锁合连接实现，例如通过钎焊连接或者通过借助环氧树脂导电粘合剂的粘合。在所述至少 一个电子结构元件28与冲压栅格30或者所述至少一个印制导线50之间的材料锁合连接 可以通过与导电粘合剂结合的钎焊、仅通过钎焊、通过钎焊和键合或者通过使用导电粘合 剂(例如环氧树脂导电粘合剂)来实现。此外由根据图3的示图得知，冲压栅格30或者至少一个印制导线50的自由端40 突出超过根据本发明提出的压力测量模块10的壳体12的外壁。如图3进一步得知，压力 测量芯片20通过键合线24与冲压栅格30或者至少一个印制导线50 (参照根据图4的示 图)电连接。在图3示出的、根据本发明提出的压力测量模块10的实施形式中，压力测量 芯片20的底面34放置在管座18的顶面上。该内室14被盖件60封闭，壳体12内部的管 座18和压力测量芯片20位于该内室中，该盖件被这样地提供，使得待感测的压力可以通过 压力测量芯片20检测。从根据图4的示图得知根据本发明提出的压力测量模块的俯视图。由根据图4的示图得出，壳体12具有切槽，该切槽通过附图标记54表示。电子结构元件56、尤其各桥接两个印制导线50的EMV电容器56位于该切槽54内部。替代在图4 中布置在切槽54内部的两个电子结构元件56 (其优选涉及EMV电容器)，也可以安装与所 示数目不同数目的电子结构元件56。由根据图4的俯视图得知，该压力测量芯片20的上平 面22通过多个键合线24与接触垫52连接。该接触垫52又与在根据图4的俯视图中仅部 分地示出的印制导线50形成连接，所述印制导线穿过根据本发明提出的压力测量模块10 的壳体12。在根据图4的俯视图58中，压力测量模块10的内室14的在图1、2和3中示出 的密封件60出于显示上的原因被省略。在俯视图58中示出的压力测量芯片20接收在管 座18上，然而该管座在根据图4的俯视图58中没有显示出来，因为它被压力测量芯片20 的平面尺寸覆盖。在使用现有的和提及的压力测量芯片20的情况下，以上结合根据图1至4的实施 形式阐述的、根据本发明提出的具有组合在其中且尤其被钝化介质26包围的电子结构元 件(例如EMV电容器28、56)的压力测量模块10的结构能够提高压力测量模块10相对于 电磁干扰(EMV)的抗性。同时通过根据本发明提出的方案，压力测量模块10的结构被显著 地简化以及更灵活地设计。与组合在压力测量芯片20上的电容器相比，具有组合的电子结构元件(例如至少 一个EMV电容器28、56)的压力测量模块的根据图1至4阐述的结构具有决定性的优点，即 由于电子结构元件28组合在壳体12中，尤其EMV电容器组合在壳体12中，压力测量芯片 的20的面积可以变得更小并且由此产生更少的芯片费用。此外已经证明，组合在压力测量 芯片中的电容器通常不能满足ESD要求，即对静电放电提出的要求。此外，根据本发明提出 的用于将电子结构元件28、尤其至少一个EMV电容器28组合到壳体12中的方案提供了优 点，即实现了更低的制造成本并且尤其不需要重新研发压力测量芯片20。在一种变型中，至少一个EMV电容器接收在不受压力加载的室中并且粘接在冲压 栅格上，与该变型相比，根据本发明提出的压力测量模块10的方案具有优点，即能够通过 以下方式实现电磁兼容性的改善在至少一个电子结构元件、尤其至少一个EMV电容器28、 56与压力测量芯片20之间存在显著更小的间距。这能够实现更灵活的结构变型，因为所述 至少一个尤其构造为EMV电容器28、56的电子结构元件28并不设置在外部，而是可以组合 到壳体12中。由此显著地简化了压力测量模块10的制造，因为例如可以取消安放、粘接和 硬化过程。在双室模块中存在的第二室可以在组合电子结构元件28、56 (其优选涉及EMV 电容器)的情况下例如用于设置附加的ESD-EMV防护措施。因此在双室结构的情况下，变 阻器和类似的装置更多地放置在此外用于安放电容器的第二室中。如以上参考根据图1和2的实施形式所示，根据本发明提出的压力测量模块10可 以通过多种制造方法制造因此，例如优选作为EMV电容器存在的电子结构元件28、56预安装在冲压栅格30 或者所述至少一个印制导线50上。所述预安装通过构成材料锁合连接实现，例如通过钎焊 或者借助环氧树脂导电粘合剂的粘合实现。随后用壳体12的壳体材料包覆成形由此获得 的、由冲压栅格或者印制导线50与至少一个电子结构元件28、56组成的预安装组件。在预 安装的组件的包覆成形过程中获得实际的壳体12。该包覆成形不是单独实施的制造步骤。 通过预安装组件的包覆成形使其对外部介质密封。在一种替代的可行制造方法中，可以首先完成铸造根据本发明提出的压力测量模块10的壳体12。随后借助材料锁合方法实现所述至少一个电子结构元件28在冲压栅格 30上的安装。为此，尤其提供钎焊和借助环氧树脂导电粘合剂的粘合，还有通过细键合线的 钎焊和键合。在该替代的制造方法中，所述至少一个电子结构元件也可以随后安装在回填 区域46中，即可从壳体12背面进入的空槽中。图5示出具有一个通过分段封装的EMV电容器的压力测量模块的实施变型。从根据图5的示图得知，该制造成预模制件的壳体12自身被装入到一塑料槽78 中，该壳体在其内室14中具有设置在管座18上的压力测量芯片20。该塑料槽78与盖62 连接。该盖铸造到嵌入件(Einbettimg)64中，使得制造成预模制件的壳体12相对周围环 境封装。布置在制造为预模制件的壳体12的内室14中的压力测量芯片20通过穿过制造 为预模制件的壳体12的贯穿通道38和穿过管座18的贯穿通道36以及构造在塑料槽78 中的开口承受环境压力。如已在根据图2的实施变型中所示的一样，该冲压栅格30插装有至少一个电子结 构元件、优选EMV电容器28。所述至少一个电子结构元件28被钝化介质26包围并且通过 钎焊连接或者环氧树脂粘合连接32与冲压栅格30的输出端或者至少一个印制导线50连接。与根据图2的实施变型(借助其同样可以检测相对压力)不同，在图5中示出的 根据本发明提出的压力测量模块的实施变型中，冲模状构造的盖件68至少位于所述至少 一个电子结构元件28上方以及必要时位于它的钝化介质26的上方。该盖件68在图5示 出的实施形式中构造为盖62的一个例如作为中间壁构造的分段66的突起。正如由根据图5的剖视图得知，盖62的内部通过尤其构造为中间壁的分段66分 为两个室。盖62的一个室覆盖制造为预模制件的壳体12，该盖的边缘接收在塑料槽78中 的嵌入件64中，另一室70没有内置件。在离开制造为预模制件的壳体12的冲压栅格30 或者至少一个印制导线50与冲压栅格延长部或者印制导线延长部(参照图5中的位置72) 之间的连接点74位于盖62的室70内部。冲压栅格延长部72的敞开的端部伸入塑料槽78上的连接区域76中。此外，从图5得知，该压力测量芯片20通过塑料壳体78中的开口承受环境压力， 该开口与贯穿通道38和贯穿通道36对齐。所述至少一个电子结构元件28优选涉及EMV电容器或者类似的器件，该电子结构 元件通过钎焊连接32或者环氧树脂粘合连接32与冲压栅格30或者至少一个印制导线50 连接。
权利要求
用于检测绝对压力或者相对压力的压力测量模块(10)，该压力测量模块具有壳体(12)，在该壳体中接收压力测量芯片(20)，该压力测量芯片与至少一个印制导线(50)或者与冲压栅格(30)电接触，在所述印制导线或者冲压栅格上接收至少一个电子结构元件(28，56)，其特征在于，所述至少一个电子结构元件(28，56)与所述冲压栅格(30)或者所述至少一个印制导线(50)的、侧向地从所述壳体(12)伸出的区段连接并且通过盖(62)的分段(66)覆盖。
2.根据权利要求1的压力测量模块，其特征在于，所述至少一个电子结构元件(28，56) 与所述冲压栅格(30)或者所述至少一个印制导线(50)材料锁合地连接，尤其钎焊或者借 助环氧树脂导电粘合剂粘合和/或钎焊和键合。
3.根据权利要求1的压力测量模块，其特征在于，所述至少一个电子结构元件(28，56) 在完成铸造的壳体(12)中与所述冲压栅格(30)或者所述至少一个印制导线(50)材料锁 合地连接，尤其钎焊或者借助环氧树脂导电粘合剂固定或者钎焊和键合。
4.根据权利要求3的压力测量模块，其特征在于，所述至少一个电子结构元件(28，56) 接收在用于钝化(26)的介质中，其中，所述钝化(26)尤其实施为粘合或者胶合。
5.根据权利要求3的压力测量模块，其特征在于，所述至少一个电子结构元件(28，56) 安装在所述壳体(12)中的、能从背面(42)进入的空槽(46)中。
6.根据权利要求1的压力测量模块，其特征在于，所述分段(66)具有盖件(68)，该盖 件搭接所述至少一个电子结构元件(28，56)或者搭接所述至少一个电子结构元件(28，56) 及其钝化(26)。
7.根据权利要求6的压力测量模块，其特征在于，所述盖(62)实施为与塑料槽(78)中 的构造为预模制件的所述壳体(12)搭接的结构。
8.用于制造根据上述权利要求之一或者多项的压力测量模块(10)的方法，其中，所述 压力测量模块(10)包含壳体(12)和压力测量芯片(20)，该方法具有以下方法步骤a)将至少一个电子结构元件(28，56)预安装在冲压栅格(30)或者至少一个印制导线 (50)上，b)随后用制造所述壳体(12)所用的材料包覆成形所述至少一个电子结构元件(28，56)。
9.用于制造根据权利要求1至7之一或者多项的压力测量模块(10)的方法，其中，所 述压力测量模块(10)包含壳体(12)和压力测量芯片(20)，该方法具有以下方法步骤a)完成铸造所述壳体(12)，b)在完成的壳体(12)中随后借助材料锁合的接合方法使至少一个电子结构元件(28， 56)与所述冲压栅格(30)或者所述至少一个印制导线(50)接合，和c)对所述至少一个电子结构元件(28，56)进行钝化(26)，尤其通过胶合或者粘合。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，根据方法步骤b)将所述至少一个电子结构元 件(28，56)安装在能从所述壳体(12)的背面(42)进入的区域(46，48)中。
11.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，根据方法步骤a)或方法步骤b)接合的 所述至少一个电子结构元件(28，56)通过钎焊连接、环氧树脂导电粘合剂或者通过钎焊和 键合与所述冲压栅格(30)或者所述至少一个印制导线(50)连接。
全文摘要
本发明涉及一种用于检测绝对压力或相对压力的压力测量模块(10)。该压力测量模块(10)包括一优选制造为预模制件的壳体(12)，在该壳体中接收一压力测量芯片(20)。该压力测量芯片与冲压栅格(30)或者与至少一个印制导线电接触，其中，设有至少一个电子结构元件(28)，该电子结构元件与所述冲压栅格(30)或者所述至少一个印制导线的、侧向地从优选制成预模制件的所述壳体(12)伸出的区段连接并且通过盖(62)的分段(66)覆盖。
文档编号G01L19/14GK101910815SQ200880124901
公开日2010年12月8日 申请日期2008年11月26日 优先权日2008年1月18日
发明者J·格鲍尔, M·哈比比 申请人:罗伯特·博世有限公司