传感器设备和用于制造传感器设备的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种传感器设备，该传感器设备基于布置在壳体中的带有集成的传感器的传感器装置。
【背景技术】
[0002]半导体芯片能够具有功能，例如能够如此构造半导体芯片，使得其提供传感器功能，例如通过能够集成在该半导体芯片中的或安装在其上的传感器。包括集成的传感器功能的半导体芯片也能够被称为传感器芯片或者传感器装置。
[0003]该传感器芯片能够如此构造，使得其生成、获取且提供例如分析和/或转发压电信号和/或电容信号。该传感器能够例如具有压力传感器或者加速度传感器。
[0004]传感器芯片的机械负荷，例如传感器芯片中的机械应力，其例如能够造成膜片、悬挂装置或者类似的传感器结构的弯曲，能够导致产生传感器获取的压电信号和/或者电容信号，尽管该压电信号和/或者电容信号不以待获取的状态为基础。换言之，传感器芯片的机械负荷能够产生有故障的信号(也称作故障信号)，其从设置用于获取电(例如压电的和/或电容的)信号的传感器芯片中获取到。因此该由传感器芯片提供的信号能够至少部分地由故障信号组成。传感器芯片的精度和效率能够被削弱。
[0005]此外该传感器芯片能够获取待获取的信号，例如待测量的压力、例如环境压力或者加速度，其能够产生压电信号和/或者电容信号。
[0006]该传感器应当如此安装在壳体中，使得其承受尽可能少的机械负荷。
[0007]图1A中提供了一种示例性的传感器芯片102的结构。该传感器芯片102能够例如通过粘胶剂110，例如通过柔软的、例如弹性的粘胶剂110、例如硅酮粘胶剂110粘贴在壳体104的底部103上。由于该粘胶剂110的弹性，该传感器102能够从该壳体104机械地脱离，从而不仅该传感器102而且该壳体104能够由于温度变化导致长度膨胀，而不对各个其他部分施加力。
[0008]然而在该装置中该传感器芯片102能够有必要如此布置，使得该传感器芯片102的电触点112被布置在面向粘胶剂110的一侧。因此可能有必要通过焊线将该传感器芯片102的电触点112与金属承载结构106连接。将传感器芯片102粘贴在底部103上和焊线连接是耗费的方法。此外必须保护用于该焊线连接的金属线和该金属线接触芯片102的触点112或者是该金属承载结构106的位置以防止例如腐蚀。该接触位置例如能够具有由铝构成的接触面。对此例如能够使用具有柔软的、例如弹性材料114的浇注体，例如具有硅酮114的浇注体。
[0009]当该传感器、例如压力传感器布置在该传感器芯片面向触点112的侧面上时，能够使用类似的结构(具有同样缺点)。于是该传感器芯片102能够如此地已布置或被布置在壳体104的底部103上，例如粘贴，使得该传感器布置在底部103中的开口上。在此也能够将传感器芯片102注入到弹性材料114中。
[0010]如果放弃通过弹性材料114注入，则应当通过其他方面保证防腐蚀。这能够是耗费的，尤其对压力传感器来说，对其来说必须保证压力入口。
[0011]为了避免焊线连接，能够在壳体104中这样布置传感器芯片102(见图1B)，使得将电触点112引向壳体104的底部103。这种结构也被称作倒装芯片结构(Flip-Chip-Anordnung)(根据含义翻译:具有倒装芯片的结构)。金属承载结构106与芯片102的触点112的接触能够不仅用于将传感器芯片102存放在金属承载结构106上，而且用于传感器芯片102的触点112和金属承载结构106之间的电接触，例如于是传感器芯片102的触点112就被粘贴或者焊接在金属承载结构106上，例如通过接触装置116，例如焊料116或者导电的粘附剂116。换言之，传感器芯片102与其触点112直接安装在金属承载结构106上，或者通常安装在基底上。
[0012]尽管通常触点112、金属承载结构106和壳体104如此构造，使得传感器芯片102、金属承载结构106和壳体104在长度方向上能够不因温度变化而相互移动。因此能够在传感器芯片102上能够产生机械力。该机械力能够例如施加在传感器芯片102的有效面上，其中构造有至少一个半导体元件。因此能够对传感器造成强大的机械负荷，并且产生故障信号。
【发明内容】
[0013]在不同的实施例中传感器设备的传感器芯片作为倒装芯片能够如此安置在弹性的金属承载结构，例如焊接框架上，使得在传感器设备的温度变化时降低或者避免产生错误的传感器值。
[0014]在不同的实施方式中，半导体芯片能够具有功能，例如能够这样构造半导体芯片，使得其具有传感器功能，例如通过能够集成在半导体芯片中或者安装在其上的传感器。具有集成的传感器功能的半导体芯片也能够被称作传感器芯片或者传感器装置。
[0015]传感器芯片能够如此构造，即其产生、获取且提供，例如分析和/或传递压电和/或电容信号。传感器能够例如具有压力传感器或加速度传感器。
[0016]在不同的实施例中能够达到高的传感器的精度，在热负荷和/或机械负荷下也能达到。
[0017]在不同的实施例中传感器芯片能够作为倒装芯片在一定程度上基本无应力地放置，即支撑，例如热机械支撑，几乎不在传感器芯片上施加力。这能够例如符合在安装传感器芯片之后的状态。
[0018]在不同的实施例中能够如此放置传感器芯片，使得传感器设备的温度变化不产生集中在为了对抗传感器相对于围绕其的介质的位移和移动的力。
[0019]在不同的实施例中，该传感器芯片能够具有微电子机械系统(MEMS)，例如微电子机械传感器，例如压力传感器。
[0020]在不同的实施例中传感器芯片作为倒装芯片能够安装在空穴中，例如其能够安装在由壳体构造的空腔中。该壳体能够围绕金属承载结构，例如焊接框架布置。该壳体能够例如具有塑料，该塑料能够是浇铸的，例如是注塑成型的。此外该壳体能够具有陶瓷。
[0021]在不同的实施例中该金属承载结构能够伸入空穴中，例如伸入壳体的内部区域。该金属承载结构伸入空穴中的部分能够提供用于传感器芯片的多个电连接端。
[0022]在不同的实施例中金属承载结构的这些电连接端能够弹性地构造。换言之，其能够如此构造，使得其具有弹性。金属承载结构的这些电连接端能够如此构造，使得其在更小的机械负荷下屈服。
[0023]在不同的实施例中，金属承载结构能够在纵轴方向上弹性地构造，这些电连接端沿着纵轴方向从对应的侧壁出来，其穿过该侧壁，伸入到内部空间中。换言之，金属承载结构能够这样构造，使得其至少沿着这些电连接端的纵轴弹性地作用。换言之，该金属承载结构能够这样构造，使得其在更小的机械负荷下沿着对应的电连接端的纵轴屈服。因此传感器芯片和金属承载结构之间的接触区域能够进行相对自由地活动。
[0024]在不同的实施例中，金属承载结构能够沿着至少另一个方向弹性地构造，例如垂直于纵轴且基本上平行于壳体的底部，或者垂直于纵轴且基本上垂直于底部。
[0025]传感器芯片能够具有多个电触点。这些多个电触点能够与金属承载结构的电连接端电性地、例如通过焊接连接。
[0026]在不同的实施例中，金属承载结构能够如此构造，使得弹性的结构，即具有弹性的结构，构造在空穴中的电连接端的入口点和具有传感器芯片的触点的电连接端的接触区域之间。该弹性的结构能够以特殊的几何形状构造，例如构造为波纹形或者构造为分开再合一的结构，换言之构造为具有开口的结构。
[0027]在不同的实施例中，金属承载结构能够如此构造，使得其通过两个相互对置的侧壁穿透地伸入到空穴中。通过将该传感器芯片设置在相互对置的金属承载结构的多个电连接端上能够如此设置该传感器芯片，使得传感器设备的温度变化不产生集中在对抗包围其的介质以设置该传感器芯片的力。直观地说，在温度变化时通过金属承载结构和传感器芯片的这些电连接端的长度变化在这些电连接端的纵轴方向在传感器上施加力。但是因为由对置的面在传感器芯片上施加相反方向的力，因此这两个彼此相对的力相互抵消，且传感器芯片的位置基本上维持不变。
[0028]在不同的实施例中壳体和金属承载结构能够连接。该壳体和金属承载结构能够例如通过注塑连接。
[0029]在不同的实施例中能够在浇注前，例如在对壳体进行注塑前，将限位器已布置或被布置在金属承载结构的部分区域上。该限位器能够布置在金属承载结构的底面，即面向待构造的壳体的底部的金属承载结构的侧面和待构造的壳体的底部之间。该限位器能够实现在注塑之前关闭注塑工具。直观地说，能够使用该限位器，以在待构造的壳体的底部和金属承载结构的这些弹性的电连接端之间形成注塑模型的部分。由此实现壳体的注塑，而金属承载结构的这些电连接端不伸入到壳体的底部中和/或不施加在其上和/或不粘贴在其上。
[0030]在不同的实施例中，该限位器能够构造为金属承载结构的底面上的薄层。该薄层能够具有不粘贴在壳体的材料上的材料，甚至当其与壳体的流体的材料接触时。该注塑-模型能够如此构造，使得得到壳体的底部的基本上平的内表面。金属承载结构的底面上的薄层能够使得，金属承载结构的这些电连接端能够相对于壳体的底部运动。该金属承载结构的这些电连接端能够具有至少在其纵轴方向上的弹性作用。
[0031]在不同的实施例中，该限位器能够在注塑之后留在传感器设备中，只要尽管保留该限位器，但是金属承载结构的这些电连接端能够相对于壳体的底部运动。在其他实施例中限位器被移除。
[0032]在不同的实施例中填充材料能够注入空穴中。该填充材料能够是弹性的，例如硅酮或者其他类似的弹性的材料。
[0033]在不同的实施例中提出了一种传感器设备，