CN101038909A - 电子部件,电子组件以及用于制造电子组件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有至少一个集成电路的电子部件，该集成电路被容纳在一个形状稳定的塑料壳体中并且电传导地与至少一个导电的、从外部在塑料壳体上可到达的接触舌簧相连接，本发明还涉及一种具有这种电子部件的电子组件，以及一种用于制造电子组件的方法。根据本发明设计，在该塑料壳体上设置了至少一个特别是构造为凹槽的凹部，至少一个接触舌簧露出地设置在其中。本发明还涉及针对电子元件的应用。

Description

电子部件，电子组件以及用于制造电子组件的方法
技术领域
本发明涉及具有至少一个集成电路的电子部件，该集成电路被容纳在形状稳定的塑料壳体中并且电传导地与至少一个导电的、从外部在塑料壳体上可到达的接触舌簧相连接；本发明涉及基于电子部件的电子组件以及用于制造电子组件的方法。
背景技术
在现有技术中，电子部件以不同的构造方式被公开。本发明首先涉及具有如本申请人在DE 103 10 260 A1中示例性地描述的构造方式的电子部件。在这种电子部件中设置了实施为半导体芯片的集成电路，该集成电路通过压焊丝与接触体相连接。压焊丝建立了与被导电地实施的接触体的导电连接。接触体具有至少一个外部的接触面，该接触面针对例如被构造为印刷电路(PCB-印刷电路板)的电路板的表面的接通而设置。集成电路、压焊丝和接触体被浇注到保护物质、典型的是浇注到环氧树脂中，以使对于集成电路和键合连接的环境影响最小化。这种部件例如可以根据标准JDEC JC-11、MO-220四侧、MO-2209两侧(连接侧)地限定，并且被称为四侧无引脚扁平(Quad flatNon-Lead)部件。其它对于电子部件的壳体构型或构造方式同样被本发明所包含。
发明内容
本发明的任务在于，实现一种电子部件、一种电子组件以及一种用于制造电子组件的方法，它们具有更灵活的可用性以及提高的功能可靠性。
根据本发明的第一方面，该任务通过开始所述类型的电子部件解决，其中在塑料壳体上设置了至少一个、特别是被构造为凹槽的凹部，至少一个接触舌簧露出地设置在其中。电子元件、特别是传感器元件可以放置到凹部中，并且可以通过至少一个接触舌簧与容纳在电子部件中的集成电路导电地相连接。为了电联接到至少一个接触舌簧上，电子元件具有至少一个、优选金属的接触面，其可以借助以下提及的接通方法与接触舌簧相连接。对于电子元件与电子部件的电的和机械的联接，不必使用附加的单元、如电路板。更确切地说，电子元件直接地被放置到凹部中并且被电接触。优选的是，凹部与电子元件的大小相配并且允许电子元件的基本上完全的容纳，使得该电子元件优选齐平地以电子部件的外表面结束。实现在电子元件和至少一个伸入凹部中的接触舌簧之间的电连接可以特别是通过焊接、键合、导电粘合、激光钎焊、激光焊接来实现。借助电子元件至集成电路的该直接联接，实现了一种有利的电连接，相对于与插入的电路板的联接，其特点特别在于明显减小的过渡电阻和杂散电容。在使用电路板用于将电子元件与电子部件联接的情况下，每个电连接都必须通过电路板引导，使得不但电子元件而且电子部件都必须分别实现与电路板的接触部位。为了这些接触部位的连接，在电路板中必须设置铜印制导线。由于每个接触部位都带来错误的电连接的风险，并且铜轨在电路板中可能会有故障地或错误地被布线，所以通过根据本发明的、电子元件与电子部件的接触舌簧的直接联接，得到由此确定的电子组件的功能可靠性的显著改善。此外，由于更少数目的要建立的电连接以及由于省略了电路板，包含该电子元件和电子部件的电子组件可以被更加低成本地制造。
在本发明的构型中考虑，在塑料壳体的至少一个外表面上在凹部旁设置了至少一个露出的接触舌簧，其特别为导电的表面安装而构造。借助至少一个在凹部旁边并且由此不是为电子元件的直接电连接而设置的接触舌簧，电子部件在设置在电路板上时，可以与电路板的接触面电连接。这例如能够实现为电子部件提供电压和/或能够实现导入和/或导出电信号至与电路板联接的控制和/或分析单元。由此电子部件可以以已知的方式集成到电子电路结构中，如其特别是对于在机动车领域中的控制设备所公知的那样。
在本发明的另外的构型中考虑，仅仅在塑料壳体的凹部中设置有露出的接触舌簧。在本发明的这种实施形式中，电子部件不是设置用于电联接到电路板上，而是自给自足地构造并且优选无接触地可控制地实施。提供电功率可以或者通过集成在电子部件中的电压供给或者通过外部能量场、例如电场至电子部件中的耦合来进行。电信号的至和/或从电子部件的导入和/或导出同样无接触地进行，例如通过改变辐射入的电场或者通过由电子部件主动发出信号。由此，由电子部件和电子元件构成的电子组件可以特别灵活地也使用在这些部位，在这些部位上受制于接触的能量供给和受制于接触的电信号导入和/或导出是昂贵或者不可能的。
在本发明的另外的构型中考虑，凹部至少按段地构造为缺口或挖槽(Ausbruch)，在其中由该塑料壳体露出地设置至少一个设置在凹部中的接触舌簧。由此可以特别灵活地进行在凹部中的电子元件安装。在电子部件的塑料壳体中的缺口能够实现电子元件从电子部件的上侧或下侧的安装。在缺口和接触舌簧的一种合适的构造中，电子元件在电子部件上的两侧的安装也是可能的。在挖槽中，即在塑料壳体的端面中作为凹槽构造的凹部中，可以安装电子元件，该元件例如实施为传感器元件并且其在多于一个外表面上具有有源的传感器面。
在本发明的另外的构型中考虑，凹部构造为缺口，并且所述至少一个接触舌簧被构造为悬臂的(freitragender)片或桥状的片，其中塑料壳体特别是框状地包围凹部。由此，电子元件的安装可以从塑料壳体的两个相对的侧进行。电子元件与悬臂的或桥状地构造的接触舌簧的电接触能够实现电连接的一种特别有利的构型。构造为悬臂的片的接触舌簧单侧地安装在塑料壳体上并且伸入缺口中。桥状地构造的接触舌簧分别在两个相对的端部区域上被容纳在塑料壳体中，并且能够实现稳定的、对于力的传递合适的在塑料壳体和电子元件之间的连接。
根据本发明的另一个方面，设置了一种电子组件，其具有一个电子部件和至少一个电子元件，其中所述至少一个电子元件电联接到所述至少一个设置在凹部中的接触舌簧上并且被浇注材料浇注，该浇注材料至少部分地围绕电子元件。浇注材料保证了在塑料壳体和电子元件之间的有利的机械连接以及必要时还保证了其间的热和/或电连接。此外，浇注材料防止了环境影响，例如湿气对于在电子元件和接触舌簧之间的电连接的影响。
在本发明的另外的构型中考虑，凹部被构造为形状锁合的联接结构，其被设置用于至少逐段地与联接结构相应地构造的、可以与所述至少一个接触舌簧电连接的电子元件的位置正确的定位。由此，可以实现电子元件相对于塑料壳体的简单和可靠的对准。在本发明的一种优选的实施形式中，凹部至少逐段地设置有侧凹(Hinterschnitt)，特别是以燕尾导向装置的方式。这能够实现在凹部和电子元件之间的机械编码，其中电子元件只可以在恰好一个可预先给定的、可精确复制的位置中被安装入所述凹部中。
在本发明的另外的构型中考虑，这样地选择浇注材料，使得在凹部中的电子元件被基本上没有机械内应力地埋入。电子元件，典型地是用于确定测量量的传感器，由此也在应用机械-电的测量原理的情况下，例如特别是在形变传感器如应变计的情况下所使用的那样，不会通过浇注材料在其测量准确性方面以负面方式地被影响。由此，准确的测量值的提供只是不显著地通过浇注材料的机械特性、特别是温度相关的膨胀被影响。
在本发明的另外的构型中考虑，浇注材料是硅树脂凝胶(Silikongel)，其在硬化的状态中具有与电子元件匹配的小于60、特别优选地小于40、特别是小于30的肖氏硬度，并且由此具有与传感器类型或执行机构类型匹配的肖氏硬度。优选的是设置小于60、特别优选的是小于40、特别是小于30的肖氏硬度(Shore A，20摄氏度)。由此保证了，通过浇注材料引起的机械内应力明显小于在电子元件的壳体中总归出现的内应力，并且由此不会导致电子元件的特性的不期望的改变。
在本发明的另外的构型中考虑，电子元件是压力传感器，特别是用于确定液体或气体压力的压力传感器。电子元件由此例如可以用作用于胎压监视系统(胎压测量系统-TPMS)的压力传感器。
在本发明的另外的构型中考虑，压力传感器被配置有另外的、被构造为运动传感器和/或加速度传感器的电子元件。借助优选地安装在相同的凹部中或者在电子部件上的另外的凹部中的运动和/或加速传感器，由压力传感器得到的测量结果可以与其中安装有胎压监视系统的轮胎的运动相关联。优选的是，运动传感器能够检测轮胎的旋转方向。在行使期间，在轮胎中的压力损失的情况下，由此可以由压力传感器产生报警，该报警被转发至控制设备或者直接转发至显示设备。
在本发明的另外的构型中考虑，集成电路或者电子元件构造为RFID单元和/或信号处理器和/或存储器单元。借助RFID单元，可以进行无接触的信号传输、特别是传感器的测量数据的无接触的信号传输。优选的是，传感器配置有信号处理器，该处理器能够实现所求得的测量值的处理、特别是数字化。存储器单元能够实现测量值的暂时的、短时的或者不可删除的存储。
根据本发明的另一方面，设计了一种用于制造电子组件的方法，具有以下步骤：特别是通过键合(Bonden)在集成电路和至少一个接触舌簧之间建立至少一个电连接；以可硬化的浇注材料包覆集成电路、电连接和接触舌簧，用于在浇注模具中形成形状稳定的塑料壳体，其中在浇注过程中，在塑料壳体中的凹部保持为露出的，在该凹部中露出地设置至少一个接触舌簧。借助该方法制造了一种电子部件，该部件准备用于安装一个或多个可直接地在接触舌簧上接触的电子元件。在此，多个接触舌簧可以组合为一个接触体，它也被称为引线框架。引线框架具有围绕的框架，接触舌簧安装在其上并且在一个以后的工作步骤中被分开，以实现彼此电绝缘的接触舌簧。特别地被实现为硅芯片的集成电路典型地在背面上具有材料面(Masseflche)并且在上侧设置有键合焊盘，其能够实现铝压焊丝或金线压焊丝的材料锁合的(stoffschlüssige)的安装，这些压焊丝与接触舌簧相连接。被用于建立塑料壳体的浇注材料材料锁合地埋入集成电路、电连接以及局部地也埋入接触舌簧，并且由此产生防止环境影响的封装。
在本发明的另外的构型中，设置了以下的进一步的步骤：将至少一个电子元件引入电子部件的凹部中；在电子元件和至少一个设置在凹部中的、露出的接触舌簧之间建立导电的连接；用可硬化的、特别是几乎无应力地硬化的浇注材料将至少一个电子部件埋入在凹部中。电子部件通过前面提及的接触方法，以对于两个分立的、彼此分离地实施的部件可能的最短的路径与集成电路相连接。部件的直接联接只有当两个部件直接彼此相连接时才可能，如这典型地在多芯片模块中可以被实现的那样。然而这种多芯片模块远不具有以电零件和可安装在其上的、分立的电子元件可以实现的灵活的可适用性。
附图说明
本发明的另外的优点和特征由随后的对优选的实施例的描述中得出，这些实施例借助附图来示出。其中：
图1示出了电子组件的第一实施形式的透视的俯视图，
图2示出了电子组件的从下方的透视视图，
图3示出了电子组件的平面俯视图，
图4示出了电子组件的平面侧视图，
图5示出了电子组件的从下方的平面视图，
图6示出了电子组件的第二实施形式的透视视图；
图7示出了与图7的电子部件匹配的电子元件的透视视图。
具体实施方式
图1至5示出了一种电子组件1，其由一个电子部件2和两个电子元件3、4构成。电子组件1被容纳在形状稳定的塑料壳体5中，该壳体示例性地由QFN_5x8_32L型的QFN壳体6以及一个成一体地安装在其上的根据本发明的扩展区域7构成。数值说明，QFN壳体具有5mm乘8mm的边长并且设置有32个接触部。
扩展区域7用于容纳两个分立的电子元件3、4，它们在图1和3中被更详细地示出。在QFN壳体6中包含一个未被更详细示出的集成电路，该集成电路导电地与能够导电的、从外部在塑料壳体5壳体上可到达的接触舌簧相连。更大数目的接触舌簧作为焊盘8被构造在QFN壳体6和扩展区域7的围绕的边缘区域10上，并且被设置用于塑料壳体5至未被示出的电路板上的表面安装。在QFN壳体6的下侧的面中央设置有导热面15，其保证了从集成电路至环境中或者优选地至被热耦合的、未被示出的电路板的散热。在QFN壳体6和扩展区域7之间设置有一个分离槽12，其保证了QFN壳体6和扩展区域7的这些以小间距相对设置的焊盘8的可靠的焊接，而不会在焊接过程中由于毛细作用或者其它效应而在这些相对的焊盘8之间出现不期望的接跨焊线。
这些接触舌簧中的一些伸入设置在扩展区域7中的、被构造为凹槽的凹部11中，该凹槽井状地并且矩形地被构造。凹部11占据了扩展区域7的大块体积并且一直伸展到QFN壳体6旁。扩展区域7由此基本上由围绕的边缘13和底部区域14构成，该底部区域向下封闭凹部11并且用作用于被构造为接触区域9的接触舌簧的支承面。接触区域9能够借助已知的接通方法如焊接、导电粘合、激光焊接来实现电子元件3、4的表面安装。接触区域9位于底部区域14上并且因此有利地被支撑。电子元件3、4被实施为压力传感器和加速度传感器，并且由此能够实现例如在机动车中的胎压的动态获得。集成电路被构造为具有存储单元和RFID单元的信号处理器，并且能够实现压力传感器和加速度传感器的测量信号的准备、存储和无接触传输。通过在凹部11中容纳电子元件3、4，可以保证电子组件1的灵活的制造方式，因为例如对于不同的轮胎，必须使用不同的压力传感器，特别是针对不同的压力。然而所有压力传感器都需要连接在后面的信号处理、信号储存和信号传输，这可以在集成电路中被实现。由此，在第一工作步骤中，可以提供分别具有相同的集成电路的相同的电子部件2，它们在随后的工作步骤中被配备以各个符合要求地匹配的压力和加速度传感器，并且由此得到具有不同特征的电子组件1。电子元件3、4在与接触面9接通之后被以未示出的浇注材料浇注，该浇注材料优选地被选择为由粘合剂和硬化剂构成的2-组份系统，并且由此可以无需外部的影响如升高的温度或紫外辐射地完全硬化。浇注材料优选地也这样选择，使得其具有小的内应力和高的柔韧性，以便在温度波动时避免机械应力施加到电子元件3和4上。
在图6中示出的电子部件2a中，在塑料壳体5a中的凹部11a被构造为形状锁合的联接结构，其被构造用于电子元件3a的位置正确的定位。在被实施为具有端面的传感面16a的压力传感器的电子元件3a上，在表面根据图7设置有两个接触弹簧17a，它们被设置用于与设置在凹部11a中的接触面9a的电接触。通过凹部11a的燕尾形的轮廓，电子元件3a仅仅可以位置正确地被安装在电子部件2a上，并且由此能够实现可靠的制造过程。
                   参考标号表
1.电子组件
2.电子部件(a)
3.电子元件(a)
4.电子元件
5.塑料壳体(a)
6.QFN壳体
7.扩展区域
8.焊盘
9.接触面(a)
10.边缘区域
11.凹部(a)
12.分离槽
13.边缘
14.键合区域
15.导热面
16.传感面(a)
17.接触区域(a)

Claims (14)

1.具有至少一个集成电路的电子部件(2，2a)，该集成电路被容纳在一个形状稳定的塑料壳体(5，5a)中并且它电传导地与至少一个导电的、从外部在该塑料壳体(5，5a)上可到达的接触舌簧(8，9，9a)相连接，其特征在于，在该塑料壳体(5，5a)上设置了至少一个、特别是被构造为凹槽的凹部(11，11a)，至少一个接触舌簧(8，9，9a)露出地设置在其中。
2.根据权利要求1的电子部件，其特征在于，在该塑料壳体(5，5a)的至少一个外表面上在所述凹部(11，11a)旁设置有至少一个露出的接触舌簧(8)，其特别是被构造用于导电的表面安装。
3.根据权利要求1的电子部件，其特征在于，仅仅在该塑料壳体的所述凹部(11，11a)中设置了露出的接触舌簧(9，9a)。
4.根据上述权利要求之一的电子部件，其特征在于，所述凹部(11，11a)至少按段地被构造为缺口或挖槽，在其中由该塑料壳体(5，5a)露出地设置至少一个设置在所述凹部中的接触舌簧(9，9a)。
5.根据权利要求1至3之一的电子部件，其特征在于，所述凹部(11，11a)被构造为缺口或挖槽，并且所述至少一个接触舌簧(9，9a)被构造为悬臂的片或桥状的片，其中该塑料壳体(5，5a)特别是框状地包围所述凹部(11，11a)。
6.具有根据上述权利要求之一的电子部件(2，2a)和至少一个电子元件(3，3a，4，4a)的电子组件(1)，其特征在于，所述至少一个电子元件(3，3a，4，4a)电联接到所述至少一个设置在所述凹部(11，11a)中的接触舌簧(8，9，9a)上并且被一种浇注材料浇注，该浇注材料至少部分地围绕所述电子元件(3，3a，4，4a)。
7.根据权利要求1的电子组件，其特征在于，所述凹部(11，11a)被构造为形状锁合的联接结构，其被设置用于所述至少按段地与该联接结构相应地构造的、可以与所述至少一个接触舌簧(9，9a)电连接的电子元件(3，3a，4，4a)的位置正确的定位。
8.根据权利要求7的电子组件，其特征在于，这样地选择所述浇注材料，使得在所述凹部(11，11a)中的所述电子元件(3，3a，4，4a)被基本上没有机械内应力地埋入。
9.根据权利要求8的电子组件，其特征在于，所述浇注材料是硅树脂凝胶，其在完全硬化的状态中具有与所述电子元件匹配的小于60、特别优选地小于40、特别是小于30的肖氏硬度。
10.根据权利要求6至9之一的电子组件，其特征在于，所述电子元件(3，3a，4，4a)是压力传感器，特别是用于确定气体压力。
11.根据权利要求10的电子组件，其特征在于，所述压力传感器被配置有一个另外的、被构造为运动传感器和/或加速度传感器的电子元件(3，3a，4，4a)。
12.根据权利要求6至11之一的电子组件，其特征在于，所述集成电路或者电子元件(3，3a，4，4a)被构造为RFID单元和/或信号处理器和/或存储器单元。
13.用于制造电子组件(1)的方法，具有以下步骤：特别是通过键合在一个集成电路和至少一个接触舌簧(8，9，9a)之间建立至少一个电连接；以一种可硬化的浇注材料包覆该集成电路、所述电连接和所述接触舌簧(8，9，9a)，用于在一个浇注模具中形成一个形状稳定的塑料壳体(5，5a)，其中在浇注过程中，在该塑料壳体(5，5a)中的一个凹部(11，11a)保持为露出的，在该凹部中露出地设置至少一个接触舌簧(9，9a)。
14.根据权利要求13的用于制造电子组件的方法，其特征在于进一步的步骤：将至少一个电子元件(3，3a，4，4a)引入电子部件(2，2a)的所述凹部(11，11a)中；在电子元件(3，3a，4，4a)和至少一个设置在所述凹部(11，11a)中的、露出的接触舌簧(9，9a)之间建立一个导电的连接；用一种可硬化的、特别是几乎无应力地硬化的浇注材料将所述至少一个电子部件(3，3a，4，4a)埋入在所述凹部(11，11a)中。
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