CN102741664A - 传感器模块以及传感器模块的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传感器模块，包括芯片载体和布置在其上的传感器芯片。传感器模块在芯片载体的第二侧面上具有至少一个带有凹进处的部分盖板，因此芯片载体和/或传感器芯片的热量能散发出至凹进处。本发明还涉及一种用于制造被遮盖的传感器模块的方法，其中盖板具有凹进处。

Description

传感器模块以及传感器模块的制造方法

技术领域

本发明涉及一种传感器模块以及一种制造传感器模块的制造方法。

背景技术

传感器模块通常具有芯片载体（引线框架（lead frame））以及在芯片载体上的传感器芯片。传感器芯片与芯片载体电连接。为了保护传感器芯片不受外部影响，传感器模块至少部分地利用塑料材料包封。

此类传感器模块以及用于制造该传感器模块的方法在DE 10 2007057 903 A1中进行说明。传感器模块具有安装在导体栅格（Leitergitter）上的传感器芯片，而传感器芯片具有传感器面。传感器芯片这样固定在导体栅格的叉状保持部段上，即传感器面位于传感器芯片的面向导体栅格的侧面上。基于导体栅格的叉状设计，导体栅格只位于传感器芯片的外侧面上。

这种传感器模块的盖板形成于注塑过程中，其中，盖板材料进入注塑工具的入流在例如10bar以下的压力下进行。在填充注塑工具后，能够进行最后成型过程，其中，在50到100bar之间的压力下装入盖板材料，以压出注塑工具中剩余的空气。

在传感器模块的运行过程中产生热量，特别是在传感器模块的供给有电流的元件上。上述传感器模块的缺点是：盖板材料遮盖大部分的传感器模块。这导致与未被遮盖的传感器模块相比，该传感器模块到周围环境中的散热较差。恶化的散热会导致，与未被遮盖的传感器模块相比，该传感器模块的耐用性以及测量精度降低。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种与现有技术相比，在传感器模块散热方面优化了的传感器模块，以及给出一种相应的制造方法。

上述目的通过符合权利要求1的根据本发明所述的传感器模块以及通过符合权利要求10的根据本发明所述的传感器模块的制造方法得以实现。其它有利的实施方式从说明书、附图以及从属权利要求中得出。

根据本发明所述的传感器模块包括：芯片载体（引线框架），具有第一侧面以及位于第一侧面对面的第二侧面；布置在芯片载体的第一侧面上的传感器芯片，该传感器芯片能通过芯片载体供电；其中，芯片载体的第二侧面具有至少一个带有凹进处的部分盖板，因此芯片载体和/或传感器芯片的热量能散发出至凹进处。

传感器模块包括具有第一侧面和第二侧面的芯片载体（引线框架）。该第一侧面和第二侧面相对布置。在芯片载体的第一侧面上至少部分地布置有传感器芯片。该传感器芯片通过芯片载体供电。此外，芯片载体能这样与传感器芯片电连接，即其转发传感器芯片的电信号。芯片载体可以是例如导体栅格或者电路板。在传感器芯片和芯片载体之间的电连接能借助于粘合线实现。传感器芯片例如是指差压传感器芯片或者物料流量传感器芯片。它特别地是指具有两个传感区域的传感器芯片，而传感区域布置在传感器芯片的相对侧面上。

在芯片载体的第二侧面上，至少部分地设有盖板。该盖板具有凹进处，因此芯片载体和/或传感器芯片的热量能够散发至凹进处。凹进处可以是矩形的或者圆形的。此外，可以设有多个相互平行偏移的凹进处。特别地，对于凹进处，指的是自由凹进处。凹进处布置在芯片载体的第二侧面上的任一位置，例如面对传感器芯片。

这一传感器模块的优点是：与根据现有技术的传感器模块相比，基于凹进处而改进了散热。其结果是例如与传统的传感器模块相比，延长了耐用性以及提高了测量精度。

在一个有利的实施方式中，芯片载体在凹进处的区域中具有开口。基于该开口，与没有开口的传感器模块相比，芯片载体和/或传感器模块的散热得到改进。

有利地，开口是第一通道的一部分，而第一通道特别延伸到布置在芯片载体上的激活的部件。激活的部件指的是被供给电流的部件、例如线圈。利用第一通道，激活的部件的热量能够有针对性地通过芯片载体散出。因此，第一通道用于支持传感器模块的散热，特别是传感器模块的激活的部件的散热。如果存在多个激活的部件，则第一通道能够分叉，或者能够预设多个第一通道，相应于激活的部件的数量。

在一个优选的实施方式中，在传感器芯片的第二侧面上的凹进处中，布置有冷却结构。该冷却结构可以指每个任意冷却装置。其可以是例如传感器模块的壳体或者散热体。冷却结构还支持芯片载体和/或传感器芯片的、除了凹进处之外的散热。特别地，冷却结构可以是指冷却肋片。

此外有利的是，即传感器模块的盖板在传感器模块的表面上具有流体导向装置。利用流体导向装置，在传感器模块的表面上的热量能散发出。特别地，流体导向装置设计在传感器模块的表面上。该表面位于例如芯片载体的第二侧面的对面。以此方式，传感器模块的第一侧面上的热量能借助于凹进处散出，而传感器模块的第二侧面上的热量能借助于流体导向装置散出。

特别地，流体导向装置可以是在传感器模块的表面上的、通过盖板形成的流体导向通道。基于该流体导向通道，能通过传感器模块有针对性地对冷却介质、例如空气进行导向。与具有凹进处的传感器模块相比，这额外地改进了散热。

在另一优选实施方式中，传感器模块具有在传感器芯片和芯片载体的第一侧面之间延伸的第二通道。利用该第二通道，传感器芯片的面向芯片载体的第一侧面的侧面能与传感器模块的周围环境相连接。传感器芯片特别接受了第二通道的壁的任务。第二通道能借助于芯片载体中的压花形成，并沿着芯片载体被引导至传感器模块的连接面。

具有第二通道的传感器模块的优点是：基于芯片载体和传感器芯片的布置，待测量的介质通过第二通道到达传感器芯片。特别地，传感器芯片的传感区域不直接暴露于待测量的介质之下。由此产生一个优点，即传感器芯片的脏污减少，因此与传统传感器模块相比，该传感器模块的耐用性提高。另外，脏污还会导致传感器模块的测量性能恶化。通过上面说明的传感器模块的结构，即在传感器芯片和芯片载体之间设有第二通道，与传统传感器模块相比降低了由于脏污造成的传感偏差。

在一个优选实施方式中，第二通道延伸至芯片载体的第二侧面，以便介质能从芯片载体的第二侧面输送至传感器芯片。通道能例如首先通过在芯片载体的第一侧面上的第一部段，在芯片载体和传感器芯片之间延伸。在第一部段之后，通道穿过芯片载体，从芯片载体的第一侧面延伸至第二侧面。以此方式形成穿过芯片载体的通路通道。如果例如在机动车的管路中使用该传感器模块，则第二通道的开口位于传感器模块的和流动方向相反的侧面上。

第二通道的开口能存在于凹进处的区域中或者其能够穿过盖板延伸。

用于制造被遮盖的传感器模块的、特别是根据本发明所述的传感器模块的制造方法包括以下步骤：布置传感器芯片，并将传感器芯片与芯片载体（引线框架）的第一侧面相连接；将芯片载体连同传感器芯片一同装入注塑工具中，其中，注塑工具具有装置，利用该装置能覆盖芯片载体的位于第一侧面对面的第二侧面的区域；利用盖板材料至少部分地遮盖芯片载体连同传感器芯片，其中基于被装置覆盖的区域，在芯片载体的第二侧面上设计有凹进处，因此芯片载体和/或传感器芯片的热量能散发至凹进处。

首先提供具有芯片载体（引线框架）和传感器芯片的传感器模块。芯片载体具有第一侧面以及位于第一侧面对面的第二侧面。在芯片载体的第一侧面上，至少部分地布置有传感器芯片，其通过芯片载体供电，例如借助于粘合线。此外，芯片载体能这样与传感器芯片电连接，即其转发传感器芯片的电信号。芯片载体是导体栅格或者电路板。传感器芯片是指差压传感器芯片或者物料流量传感器芯片。传感器芯片特别是指具有两个传感区域的传感器芯片，而传感区域布置在传感器芯片的相对侧面上。

传感器模块被装入注塑工具。特别地，注塑工具由两个工具半体组成，该工具半体配置有薄膜。与没有薄膜的注塑工具相比，基于该薄膜，在遮盖步骤后，传感器模块能容易地从注塑工具中脱开。此外，注塑工具具有装置，利用该装置能遮盖芯片载体的位于第一侧面对面的第二侧面的区域。该装置例如是指形成于注塑工具中的凸起。该凸起预定了特别是之后要形成的凹进处或者自由凹进处的形式。

在注塑工具关闭后，盖板材料被装入注塑工具中，以便芯片载体连同传感器芯片至少部分地被遮盖。盖板材料可以是塑料材料。基于芯片载体的第二侧面上的被装置覆盖的区域，因此凹进处形成于盖板中。如上面所述地，凹进处特别用于在传感器模块的运行过程中，芯片载体和/或传感器芯片的散热。

因此利用根据本发明所述的制造方法能够制造根据本发明所述的、具有上面所说明的所有优点的传感器模块。

在一个有利的实施方式中，制造方法包括另一步骤：将冷却结构布置在凹进处的区域中。基于附加的冷却结构，与传统传感器模块相比，进一步改进了芯片载体和/或传感器芯片的散热。该冷却结构可以是散热体、如冷却肋片。此外，凹进处能够与传感器模块的壳体相连接，以便热量能够通过壳体散出。

此外，有利的是这一步骤：将流体导向装置形成于传感器模块的表面上，因此热量能从传感器模块的表面散发出。利用流体导向装置，能够通过传感器模块的表面，有针对性地进行冷却介质、例如空气的流体导向。该流体导向装置能够设计为流体导向通道。该流体导向通道能够形成于传感器模块的位于凹进处的对面的侧面上。以此方式，能够在传感器模块的两个侧面上，与传统传感器模块相比更好地散发热量。

如果传感器模块在芯片载体的第一侧面和传感器芯片之间具有通道，利用该通道，传感器芯片的面向芯片载体的第一侧面的侧面能与传感器模块的周围环境相连接，那么，在有利的实施方式中的制造方法包括以下步骤：在遮盖传感器模块时开通通道，以便在盖板中形成开口。以此方式，在以后使用传感器模块时，介质能通过通道被输送到传感器芯片、特别是传感器芯片的传感区域。

附图说明

下面参考附图详细说明本发明。在附图中，相同的参考标号表示相同的元件。

图中示出：

图1根据本发明的传感器模块的示意图；

图2根据本发明的传感器模块的实施方式的示意图；以及

图3根据本发明的制造方法的示意性方法流程。

具体实施方式

根据本发明的传感器模块用于机动车。传感器芯片是差压传感器或者物料流量传感器，其布置在机动车的气流中。

参考图1，传感器模块1包括芯片载体110（引线框架）以及布置在芯片载体110的第一侧面上的传感器芯片（未显示）。此外，传感器模块1具有盖板120。在芯片载体110的第二侧面上的盖板120的区域具有凹进处122。在当前情况下，凹进处122是矩形的。然而，凹进处也可以是圆形的或者以多个平行狭槽的形式偏移。芯片载体110和/或未显示的传感器芯片的热量能够散发至该凹进处。

另外，在凹进处122的区域内，在芯片载体110中设有开口112。该开口112可以是第一通道的一部分，该第一通道延伸到布置在芯片载体110上的激活的部件（未显示）。对于激活的部件，指的是供给有电流的部件、如线圈。借助于第一通道，未显示的激活的部件的热量能够有针对性地散出。如果在芯片载体110上存在多个激活的部件，通道可以具有到相应激活的部件的分支。替换方式是：在凹进处的区域内，预设有多个开口，其分别具有通向对应的激活的部件的第一通道。

在图1中，传感器模块1还具有冷却结构124。对于冷却结构124，指的是例如冷却肋片。除了凹进处122，这些冷却结构也支持芯片载体110和/或传感器芯片的散热。

为了进一步改进传感器模块1的散热，通过盖板120形成的流体导向通道126形成在传感器模块1的表面上。通过流体导向通道126，能够通过传感器模块1有针对性地对冷却介质进行流体导向。通过冷却介质、例如空气，也能支持散热。附加地或者可替换地，流体导向通道也可以利用凹进处122形成在传感器模块1的侧面上。

参考图2，根据本发明的传感器模块2的实施方式具有芯片载体210，在芯片载体210上布置有传感器芯片230。此外，传感器模块2具有由盖板材料制成的盖板220。盖板材料是塑料材料。为了为传感器芯片239供电，预设有固定在芯片载体210上的粘合线212。

在传感器芯片220和芯片载体210之间，存在有通道214。该通道214从芯片载体210的第二侧面上的开口处，延伸至传感器芯片230的结构空腔232。为此，通道214从芯片载体210的第二侧面出发，首先穿过芯片载体210，并且然后沿着芯片载体210的第一侧面，延伸至空腔232。传感器芯片230充当例如通道214的壁。此外，通道214能借助于芯片载体210中的压花形成。在传感器芯片230的空腔232中能布置膜片，因此空腔232代表传感器芯片230的传感区域。传感器芯片230特别是差压传感器芯片或者物料流量传感器芯片。除了上面说明的第一通道之外，或者取代它，还能设有通道214。如果除了第一通道之外还存在通道214，则通道214指的是第二通道。通道214也能在凹进处的方向上延伸，因此通道214的开口存在于凹进处的区域中。

为了进一步有针对性地导出流体，借助于盖板220，在传感器模块2的表面上形成流体导向通道224。通过流体导向通道224，能够通过传感器芯片230实现有针对性的流体导向。可替换地或者附加地，如上面在图1中所示出地，流体导向通道也能够形成于芯片载体的相对的第二侧面上。

此外，根据图1所述的实施方式以及根据图2所述的实施方式能相互组合。因此，图1中的开口112可以是图2中的通道214的构件。替换方式是：能够形成到达传感器模块的激活的部件的通道，正如同也能够形成到达传感器芯片的传感区域的通道。

参考图3，在步骤A中，传感器芯片被布置在芯片载体上并与其连接。传感器芯片布置在芯片载体的第一侧面上。传感器模块的芯片载体可以具有一个或多个在芯片载体的第二侧面上的开口，其位于之后存在的凹进处的区域内。特别地，一个或多个开口能在将传感器芯片布置到芯片载体上之前，形成于芯片载体中。这一个或多个开口可以是通道的一部分，如上面所述地，该通道延伸至传感器模块的激活的部件。

在步骤B中，传感器模块被装入注塑工具中。注塑工具具有例如两个工具半体，而该工具半体由薄膜遮盖。此外，注塑工具具有装置，借助于其能覆盖芯片载体的位于第一侧面对面的第二侧面的区域。

如果传感器模块在芯片模块的第一侧面和传感器芯片之间具有通道，而该通道延伸至芯片载体的第二侧面，则注塑工具具有另一辅助装置，借助于该辅助装置，在步骤F中，在遮盖传感器模块时开通通道。以此方式，在盖板中形成开口，以便在遮盖后，传感器芯片能通过通道与传感器模块的周围环境相连接。

利用遮盖材料，在步骤C中至少部分地遮盖传感器模块。基于被装置覆盖的区域，凹进处形成在芯片载体的第二侧面上。借助于该凹进处，芯片载体和/或传感器芯片的热量能够散出。

此外，在步骤E中，流体导向装置形成于传感器模块的表面上。借助于流体导向装置，能够像上面图1和图2中所述地，通过传感器模块对冷却介质有针对性进行流体导向。

在步骤D中，冷却结构布置在凹进处的区域在。同样如上面所述地，冷却结构例如是指冷却肋片。

Claims (13)

1.一种传感器模块（1；2），包括：

a）芯片载体（110；210）（引线框架），具有第一侧面以及位于所述第一侧面对面的第二侧面；

b）布置在所述芯片载体的所述第一侧面上的传感器芯片（230），所述传感器芯片能通过所述芯片载体（110；210）供电，其中

c）所述芯片载体（110；210）的所述第二侧面具有至少一个带有凹进处（122）的部分盖板（120；220），因此所述芯片载体（110；210）和/或传感器芯片（230）的热量能散发出至所述凹进处（122）。

2.根据权利要求1所述的传感器模块（1；2），所述传感器模块的芯片载体（110；210）在所述凹进处（122）的区域中具有开口（112）。

3.根据权利要求2所述的传感器模块（1；2），所述传感器模块的开口（112）是第一通道的一部分，而所述第一通道特别地延伸至布置在所述芯片载体上的激活的部件，因此所述激活的部件的热量能通过所述第一通道散发出。

4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器模块（1；2），其中，在所述传感器芯片（110；210）的所述第二侧面上的所述凹进处（122）中布置有冷却结构（124）。

5.根据权利要求4所述的传感器模块（1；2），所述传感器模块的冷却结构（124）是冷却肋片。

6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器模块（1；2），所述传感器模块的盖板（120；220）在所述传感器模块（1；2）的表面上具有流体导向装置，因此在所述传感器模块（1；2）的所述表面上的热量能散发出。

7.根据权利要求6所述的传感器模块（1；2），所述传感器模块的流体导向装置是在所述传感器模块（1；2）的所述表面上的、通过所述盖板（120；220）形成的流体导向通道（126；224）。

8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器模块（1；2），所述传感器模块具有在所述传感器芯片（230）和所述芯片载体（110；210）的所述第一侧面之间延伸的第二通道（214），借助于所述第二通道，所述传感器芯片（230）的面向所述芯片载体（110；210）的所述第一侧面的侧面能与所述传感器模块（1；2）的周围环境相连接。

9.根据权利要求8所述的传感器模块（1；2），所述传感器模块的第二通道（214）延伸至所述芯片载体（210）的所述第二侧面，因此能将介质从所述芯片载体（210）的所述第二侧面输送至所述传感器芯片（230）。

10.一种用于制造被遮盖的传感器模块、特别是根据权利要求1至9中任一项所述的传感器模块的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

a）布置传感器芯片，并将所述传感器芯片与芯片载体（引线框架）的第一侧面相连接（A）；

b）将所述芯片载体连同所述传感器芯片一同装入（B）注塑工具中，其中，所述注塑工具具有装置，利用所述装置能覆盖所述芯片载体的位于所述第一侧面对面的第二侧面的区域；

c）利用盖板材料至少部分地遮盖（C）所述芯片载体连同所述传感器芯片，其中，基于被所述装置覆盖的所述区域，在所述芯片载体的所述第二侧面上设计有凹进处。

11.根据权利要求10所述的制造方法，所述制造方法包括另一步骤：

d）将冷却结构布置（D）在所述凹进处的区域中。

12.根据权利要求10至11中任一项所述的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

e）将流体导向装置设计（E）在所述传感器模块的表面上，因此热量能从所述传感器模块的所述表面散发出。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的制造方法，其中，所述传感器模块在所述芯片载体的所述第一侧面和所述传感器芯片之间具有通道，利用所述通道，所述传感器芯片的面向所述芯片载体的所述第一侧面的侧面能与所述传感器模块的周围环境相连接，其中，所述制造方法包括以下步骤：

f）在遮盖所述传感器模块时开通（F）所述通道，以便在所述盖板中形成开口。

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