CN105008867A - 具有陶瓷的壳体的传感器系统 - Google Patents

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Abstract

介绍了一种具有传感器芯片（1）的传感器系统，所述传感器芯片被安装在陶瓷的壳体（2）的安装接纳部（20）上，其中所述壳体（2）三维地成形并且被整体地构造，并且通过具有一热膨胀系数的陶瓷材料来构成，所述热膨胀系数在大于或者等于-40℃并且小于或者等于150℃的温度范围内以小于30%的幅度偏离所述传感器芯片（1）的热膨胀系数。

Description

具有陶瓷的壳体的传感器系统
技术领域
介绍了一种具有传感器芯片的传感器系统。
背景技术
在精度和偏移自由性方面以及在关于振荡和震动的机械的耐用性方面对传感器系统、比如加速度传感器、旋转速率传感器、磁传感器和压力传感器的要求持续上升，这要求对敏感的元件、信号处理装置和壳体组件进行特殊的协调，其中所述壳体组件下面也可以被称为“包装（Packaging）”。同时需要的是，这样的系统能够通过成本低廉的加工来制成并且具有降低了的系统复杂性。特别地，所述组件之间的热机械的应力是特殊的挑战。
在现有技术中，对应力敏感的传感器元件通常仅仅在单侧与所述包装固定地连接并且被封闭地安装在空穴中。所述固定在此一般来说通过单侧的粘贴或者焊封来进行。
为了获得足够的机械稳定性并且为了防止真正的传感器受到外部的影响并且为了避免由于腐蚀性介质引起的腐蚀，将所述传感器安装在壳体中，所述壳体一般来说由塑料构成或者由具有塑料、陶瓷、玻璃和/或金属的复合材料构成。所述壳体比如可以构造为所谓空穴-包装（Cavity-Package），也就是说构造为壳体，该壳体具有安装板和在边缘上环绕的侧壁，所述安装板与所述侧壁形成一空穴。为进行电的连接，钎焊接点、插塞接点和/或馈电线路（Leitungszuführungen）被集成到所述壳体中。在使用熔焊、钎焊、密封件、浇注材料和/或胶粘剂的情况下对这样的系统进行合适的密封。
现有技术中常见的壳体比如有：
-具有借助于软性的胶粘剂来粘贴的敏感的元件及压接引线触点接通件（Bonddrahtkontaktierung）的、塑料注塑包封包封的冲压格栅壳体；
-比如建立在氧化铝的基础上的、具有软性地粘贴的敏感的元件及压接引线触点接通件的高温共烧陶瓷-空穴-包装（HTCC-Cavity-Packages）（HTTC：“high temperature cofired ceramics”，高温多层陶瓷）；
-比如建立在氧化铝的基础上的、具有固定地连接在电的馈电线上的敏感的元件的高温共烧陶瓷-空穴-包装（倒装芯片凸点技术（Flip-Chip-Bump- Technologie））；
-比如由氧化铝构成的、具有安放在上面的敏感的元件的、扁平的陶瓷的基座，其中空穴通过顶盖来构成。
但是会出现以下情况：所述传感器元件与所述包装之间的有机的粘合连接在耐久性方面是薄弱环节。除此以外，塑料壳体体与备选的接合技术、比如熔焊和钎焊连接不相容。因此，现有技术中的大多数传感器系统由材料组合所构成，所述材料组合又要求附加的连接并且使所述系统变得非常复杂。
发明内容
特定的实施方式的至少一项任务是，介绍一种具有处于壳体中的传感器芯片的传感器系统。
该任务通过按独立权利要求的主题得到解决。所述主题的有利的实施方式和改进方案在从属权利要求中得到说明，并且此外可以从以下说明和附图中得知。
按照至少一种实施方式，提供了一种传感器系统、尤其是陶瓷的、被封装的传感器系统。
按照至少一种实施方式，传感器系统具有传感器芯片，所述传感器芯片被安装在陶瓷的壳体的安装接纳部上。所述壳体由陶瓷材料制成，所述陶瓷材料三维地成形并且被整体地构造。“三维地成形”在这里并且在下面意味着，所述壳体不是通过平坦的陶瓷的基座构成，也就是说比如不是通过构造为陶瓷板的形式的陶瓷基片来构成，而是在安装侧上具有非平坦的三维的表面形状（Oberflächentopographie），其中在所述安装侧上安装了所述传感器芯片。特别地，陶瓷本体在一侧上-在这一侧上施加了所述压力传感器芯片-、也就是说在具有所述安装接纳部的一侧上具有三维的表面结构，在所述三维的表面结构中比如所述安装接纳部构造为安装面中的凸起或者凹部。“被整体地构造”在这里并且在下面意味着，所述壳体不是由多个预制的陶瓷件的复合体制成，而是通过一个单个的、一体地构造的陶瓷本体来构成，该陶瓷本体以其三维的形状与对所述压力传感器系统的要求相匹配。这尤其也可能意味着，所述壳体不仅设有用于所述压力传感器芯片的安装接纳部，而且也设有一个或者多个另外的、用于另外的传感器芯片和/或用于其他的电子构件、比如信号处理芯片的安装接纳部并且/或者设有机械的固定件、比如构造为定位凸耳（Rastnasen）或者固定结构的形式的凸起或者凹部。
特别地，所述壳体是所述传感器系统的一种构件，在该构件上面安装了所述传感器芯片以及必要时另外的电子的组件、比如信号处理电子装置。“安装”在这里并且在下面意味着，所述传感器芯片以及必要时另外的电子的组件直接地、也就是说相应地借助于连接材料被固定在所述壳体的、相应地为此设置的安装接纳部上。此外，所述壳体可以是唯一的构件并且尤其是所述传感器系统的、唯一的陶瓷的构件，在该构件上安装或者施加了所述电子的和电气的组件、也就是比如芯片、开关电路和电的接头。
借助于合适的、下面还要更加详细地描述的、用于所述壳体的制造方法、比如陶瓷的浇注技术（Spritzgusstechnologie）或者HTCC多层技术，也可以精确地并且能够再现地以高的机械强度来制造非常复杂的、与传感器要求相匹配的、陶瓷的壳体结构形式。所述壳体以其三维的形状被整体地构造，由此还可以降低所述传感器系统的复杂性。由于所述壳体的整体的构造、特别地也由于将多个在现有技术中通常必须被合并成一个复合体的系统组件统一在一个唯一的构件中而降低了系统复杂性，这一点也额外地节约了材料及成本。
按照另一种实施方式，所述壳体的陶瓷材料具有一热膨胀系数，该热膨胀系数在大于或者等于-40℃并且小于或者等于150℃的温度范围内以小于30%的幅度偏离所述传感器芯片的热膨胀系数。换句话说，所述陶瓷的壳体的热膨胀系数与所述传感器芯片的热膨胀系数相匹配。特别地，所述壳体的及所述传感器芯片的热膨胀系数也可以在大于或者等于-50℃并且小于或者等于200℃的温度范围内彼此相匹配并且以小于30%的幅度彼此偏离。所述壳体的与所述传感器芯片的热膨胀系数之间的差别越小，在所述传感器系统中在所述传感器芯片与所述陶瓷的壳体之间所出现的热机械的应力就可以越小。因此可以特别有利的是，在所提到的温度范围之一中所述热膨胀系数以小于20%的幅度并且优选以小于10%的幅度彼此偏离。
这里所描述的传感器系统的突出之处由此尤其在于，所述壳体的热膨胀系数与所述传感器芯片的热膨胀系数相匹配。通过合适地选择用于形成包装的壳体的、陶瓷的材料，可以降低所述传感器芯片与所述壳体之间的、由于温度变化而出现的热机械的应力。
按照另一种实施方式，所述传感器芯片是基于硅的传感器芯片。这尤其意味着，所述传感器芯片具有硅作为基础材料，在所述硅的里面和/或上面构造并且/或者施加了功能的区域。
按照另一种实施方式，所述传感器系统构造为所谓的MEMS传感器系统（MEMS：“micro-electromechanical system”，微机电的系统）。比如所述传感器系统构造为加速度传感器、旋转速率传感器、磁传感器或者压力传感器，并且具有为此设立的传感器芯片，也就是比如加速度传感器芯片、旋转速率芯片、压力传感器芯片或者磁传感器芯片。如果所述传感器系统构造为磁传感器，那么所述传感器芯片就尤其比如可以根据AMR效应（AMR：“anisotropic magnetoresistance”，各向异性的磁阻效应）、GMR效应（GMR：“giant magnetoresistance”，巨磁阻效应）或者TMR效应（TMR：“tunnel magnetoresistance”，隧道磁电阻）的原理来工作并且为此而设立。
通过合适地选择所述壳体的、具有处于所述传感器芯片的材料的范围内也就是例如硅的范围内的热膨胀系数的、陶瓷的材料，可以有利地显著地降低或者甚至完全避免由热诱发的、可能导致传感器信号歪曲的机械应力。
按照另一种实施方式，所述陶瓷材料具有莫来石（Mullit）、也就是硅酸铝（Aluminiumsilikat）。此外也可能的是，所述壳体的陶瓷材料具有氮化铝、碳化硅或者氮化硅。所述陶瓷的壳体也可以具有所提到的材料的组合。此外，所述陶瓷的壳体也可以由所提到的陶瓷材料中的一种或者多种来构成。这里所描述的传感器系统的优点在于壳体的整体的结构，所述壳体具有如前面所提到的那样的合适的陶瓷材料。由此与现有技术相比，可以使所述壳体显著更好地在热机械方面与所述传感器芯片相匹配。
按照另一种实施方式，在所述壳体的另一安装接纳部上安装了信号处理芯片。所述陶瓷的壳体的每个安装接纳部都可以构造为加深的结构，或者作为替代方案也可以构造为升高的结构。所述信号处理芯片尤其可以被设置并且被如此构造用于探测所述传感器芯片的电信号并且进一步对其进行处理，从而通过所述传感器系统的电的接头可以输出测量信号。所述信号处理芯片比如可以以单个的芯片的形式或者也可以以多个比如采用厚层技术来安装的、电子的组件的形式构造为集成开关电路。所述传感器芯片与所述信号处理芯片之间的电的连接可以通过处于所述壳体上面和/或里面的印制导线并且/或者通过压接引线连接部来产生。
按照另一种实施方式，所述传感器芯片借助于柔韧的连接材料整面地或者部分直接地被安装在所述陶瓷的壳体的安装接纳部上。所述柔韧的连接材料尤其可以通过硅树脂胶粘剂（Silikonklebstoff）或者通过无基体的胶粘膜或者通过具有一处于里面的、也就是处于两个胶粘膜之间的基体的、双侧的胶粘膜来构成。
按照另一种优选的实施方式，所述传感器芯片借助于刚性的连接材料被直接安装在所述陶瓷的壳体的安装接纳部上。所述刚性的连接材料比如可以通过环氧树脂胶粘剂或者特别优选通过玻璃焊料或者金属的焊料来构成。
特别有利地通过玻璃焊料或者金属焊料来将所述传感器芯片与所述陶瓷的壳体连接起来。由此可以避免传感器芯片与壳体之间的传感器信号及机械连接如由于聚合物的老化状态所引起的那样的发生变化。如果对于所述传感器芯片和所述陶瓷的壳体来说使用了具有类似的热膨胀系数的材料，在使用基于硅的传感器芯片的情况下、即对于所述壳体来说使用了优选如莫来石一样的材料或者也使用了氮化铝、氮化硅或者碳化硅，则只能使用焊料连接、尤其是玻璃焊料连接。仅仅用所述材料的、由此可达到的非常类似的热膨胀系数，就可以在固定的连接比如玻璃焊料连接部中避免所述传感器芯片中的、由热所诱发的、可能会对传感器信号产生影响的应力。
为了制造所述陶瓷的壳体，可以借助于所述陶瓷的浇注技术来实现其三维的及整体的结构。用所述陶瓷的浇注技术，可以实现所述陶瓷的壳体的、能够自由设计的几何形状，例如用于构成所集成的、一个或者多个用于传感器芯片并且必要时用于所述信号处理芯片的安装接纳部。通过具有用于接纳传感器芯片以及测评芯片的空穴或者凸起的、能够调整的壳体形状，可以使用不同的芯片。此外，也可以实现所述传感器系统的微型化。
在陶瓷的浇注技术中，将陶瓷的原材料、所谓的陶瓷的进料喷射到相应的模具中，所述陶瓷的原材料具有结构陶瓷的粉末、有利地是莫来石粉末、氮化铝粉末、氮化硅粉末或者碳化硅粉末以及有机的黏合剂或者由这些材料构成。随后在可以是双阶段的（水成的、热的或者催化的）或者单阶段的（仅仅热的）去黏合过程（Entbinderungsprozess）中在很大程度上将有机的份额从如此制成的坯体（Grünkörper）中去除。接下来对经过去黏合的本体进行烧结。
陶瓷的浇注体的优点尤其在于非常精确地构造壳体尺寸，所述壳体尺寸能够在没有附加的系统元件的情况下同时以较小的热膨胀、很高的机械耐用性及化学耐用性以及极限的长期稳定性实现简单的并且标准化的安装作业。
作为替代方案，可以以三维的和整体的构造通过HTCC多层技术来制造所述陶瓷的壳体。在此，比如为了所述安装接纳部通过对陶瓷的薄片（Folien）的冲裁来使壳体结构化，所述陶瓷的薄片被组合成一陶瓷的坯体。
为了构造成品的陶瓷的壳体，在合适的温度分布且在合适的大气下对通过陶瓷的浇注技术或者HTCC多层技术制造的陶瓷的本体进行烧结，在使用莫来石的情况下按纯度或者烧结添加剂份额（Sinteradditivanteil）比如以1500℃到1750℃并且优选以1600℃到1750℃在空气中对通过陶瓷的浇注技术或者HTCC多层技术制造的陶瓷的本体进行烧结。
按照另一种实施方式，所述传感器系统具有用于在电方面至少连接传感器芯片的电的接头。此外，所述电的接头可以形成所述传感器系统的外部的接头。所述电的接头可以构造在所述陶瓷的壳体的上面和/或里面，并且具有以下元件中的一个或者多个元件：印制导线、布线基座（Verdrahtungsträger）、金属的通孔（Vias）、压接引线（Bonddrähte）。
所述电的接头比如可以具有印制导线或者由印制导线构成，所述印制导线借助于金属化方法、比如厚层技术或者薄层技术被直接施加在所述陶瓷的壳体上。用于传感器芯片的安装接纳部处于所述壳体的安装侧上，所述安装侧有利地部分地构造为平坦平面的结构，从而可以借助于成本低廉的丝网印刷技术或者溅射技术来使印制导线沉积。此外，也比如可以借助于柔性印刷（Tampondruck）或者滴涂（Dispensen）来实现所述印制导线的三维的结构。
此外，所述电的接头的部件可以从构造为通孔的形式的、陶瓷的壳体中穿过，用于将被安置在两侧的印制导线在电方面彼此连接起来。
此外，所述电的接头可以具有布线基座，或者构造为这样的布线基座，或者具有直接施加的厚层金属化结构或薄层金属化结构与布线基座的组合或者由所述组合所构成。所述布线基座比如可以通过钎焊连接从外部在电方面进行接触。
所述布线基座可以是刚性的或者柔韧的印刷电路板、冲压格栅（“Lead frame”）或者是至少部分地用塑料来包裹的冲压格栅。所述布线基座在陶瓷的基体处比如可以通过啮合、压紧或者夹紧直接安装到所述基体中的相应的结构中。此外，也可以通过直接的钎焊、比如软钎焊、硬钎焊、玻璃钎焊、活性钎焊或者粘贴来将所述布线基座固定到所述基体和/或印制导线上。
所述传感器芯片比如可以借助于压接引线或者通过直接安装在印制导线上的方式在电方面被连接在所述电的接头上并且/或者被连接在信号处理芯片上。
按照另一种实施方式，所述传感器系统具有顶盖，该顶盖在所述传感器芯片的上方被固定在所述壳体上。通过所述顶盖，可以将所述壳体的安装侧、也就是具有所述传感器芯片的那一侧封闭或者封装。所述顶盖比如可以具有塑料、金属或者陶瓷材料或者由这些材料构成。
按照另一种实施方式，可以形成所述电的接头的至少一部分的布线基座具有空隙，所述壳体的和/或所述顶盖的部件可以插入到所述空隙中或者从所述空隙中穿过，以便将所述布线基座锁止或者固定。
按照另一种实施方式，所述壳体具有空隙，形成所述电的接头的至少一部分的布线基座的和/或所述顶盖的相应的部件插入到所述空隙中或者从所述空隙中穿过，从而形成用于固定所述顶盖和/或所述布线基座的机械的锁止件。
作为替代方案，所述顶盖也可以被粘贴或者焊接在所述壳体上。
按照另一种实施方式，所述传感器芯片和/或信号处理芯片至少部分地用聚合物浇注件来覆盖。尤其可以借助于用所述聚合物浇注件覆盖的压接引线连接部来电接触所述传感器芯片。特别地，所述聚合物浇注件可以相对于环境形成对被覆盖的部件及组件的保护。为此，所述聚合物浇注件可以形成保护层，该保护层形成所述传感器系统的外侧面的至少一部分。作为替代方案，所述聚合物浇注件也可以布置在顶盖的下面。作为补充方案或者替代方案，所述聚合物浇注件在此也可以覆盖所述壳体的部件或者所述电的接头的部件。此外，所述聚合物浇注件可以与所述顶盖隔开地布置。比如所述顶盖可以具有凹部，在所述凹部中布置了所述传感器芯片，其中所述聚合物浇注件在这种情况下没有完全填满所述顶盖的凹部。
按照另一种实施方式，所述传感器系统在所述陶瓷的壳体的安装接纳部上具有多个传感器芯片。作为替代方案或者补充方案，也可以设置多个信号处理芯片。
按照一种优选的实施方式，所述传感器系统具有以下组件：
-至少一个基于硅的传感器芯片；
-陶瓷的壳体，该陶瓷的壳体以整体的结构来构成并且该陶瓷的壳体具有用于至少一个传感器芯片的至少一个安装接纳部，其中至少一个传感器芯片直接与所述陶瓷的壳体相连接，以及
-电的接头。
在另外的优选的实施方式，所述传感器系统额外地具有以下组件中的一个或者多个组件：
-至少一个信号处理芯片，所述信号处理芯片布置在所述壳体的至少一个安装接纳部上并且所述信号处理芯片优选直接与所述壳体相连接；以及
-顶盖。
附图说明
其他的优点、有利的实施方式和改进方案从下面结合附图所描述的实施例中获得。附图示出：
图1是按照一种实施例的传感器系统的示意图；
图2A到2G是按照另一种实施例的传感器系统的、不同的视图的示意图；并且
图3A到3F是按照另一种实施例的传感器系统的、不同的视图的示意图。
在所述实施例和附图中，相同的、同类的或者起相同作用的元件可以分别设有相同的附图标记。所示出的元件及其彼此间的大小比例不应该视为按照比例，更确切地说，各个元件、比如层、构件、结构元件和区域为了更好的可图示性起见并且/或者为了更好的理解起见而可能被夸大地示出。
具体实施方式
在图1中示出了按照一种实施例的传感器系统，该传感器系统具有传感器芯片1，该传感器芯片被安装在陶瓷的壳体2的安装接纳部20上。所述安装接纳部20通过所述壳体2的凹部在所述壳体2安装侧上构成。作为替代方案，所述安装接纳部20比如也可以不是构造为凹部而是构造为凸起。通过连接材料3来将所述传感器芯片1安装在所述陶瓷的壳体2的安装接纳部20上，从而将所述传感器芯片1直接安装在所述壳体2上。
所述传感器芯片1构造为基于硅的传感器芯片，所述传感器芯片比如被设置并且构造用于测量加速度、旋转速率、压力或磁场。
所述壳体2三维地成形并且被整体地构造。特别地为了制造所述陶瓷的壳体2而制造一个坯体，该坯体已经具有最终的壳体2的形状，并且该坯体以这种形状按材料情况进行干燥并且/或者去黏合以及进行烧结。
如在总括的部分中所描述的那样，特别优选地借助于陶瓷的浇注技术来制造所述壳体2，由此可以实现用于所述传感器芯片1的所集成的安装接纳部20的、能够自由地设计的几何形状以及比如有针对性的结构。按照在图1中的图示的壳体2的形状应该纯示范性地来理解，并且可以具有比如为了接纳其他电子构件、电的触头、顶盖或者为了安装所述传感器系统而可以设置的、其他几何的特征和表面结构或者形状。
作为所述陶瓷的浇注技术的替代方案，所述陶瓷的壳体2比如也可以借助于HTCC多层技术来制造。在此通过对陶瓷的薄片的冲裁来使所述壳体结构化，比如用于制造所述安装接纳部20，随后为了制造坯体而挤压所述陶瓷的薄片并且为了制成所述壳体2而对其进行烧结。
如果比如将莫来石用作用于所述陶瓷的壳体2的陶瓷材料，那么所述借助于浇注技术或者HTCC多层技术制造的坯体可以按纯度并且按烧结添加剂份额比如在1500℃到1750℃的温度范围内在空气中进行烧结。
特别地所述陶瓷的壳体2具有一种陶瓷材料，该陶瓷材料则具有与所述传感器芯片1的热膨胀系数相匹配的热膨胀系数。这一点尤其意味着，所述传感器芯片1的和所述壳体2的热膨胀系数以小于30%、优选小于20%并且特别优选小于10%的幅度彼此偏离。尤其所述膨胀系数可以在大于或者等于-40℃并且小于或者等于150℃的温度范围内并且优选在大于或者等于-50℃并且小于或者等于200℃的温度范围内彼此相匹配。由此可以保证，对于所述传感器系统的典型的运行温度来说，所述传感器芯片1的和所述壳体2的热膨胀系数尽可能小地彼此偏离。
将莫来石也就是硅酸铝作为用于所述陶瓷的壳体2的陶瓷材料已经证实特别有利。作为替代方案，所述壳体2的陶瓷材料也可以具有氮化铝、碳化硅或者氮化硅或者由所提到的陶瓷材料中的一种或者多种所构成。通过合适地选择具有处于被用作传感器芯片1的基础的芯片材料的硅的范围内的热膨胀系数的陶瓷材料，可以有利地明显地降低或者甚至完全避免由热诱发的、可能导致传感器信号歪曲的机械应力。与现有技术相比，所述壳体2代表着多个系统组件在一个唯一的构件中的统一，通过所述壳体的整体的构造可以明显地降低所述传感器系统的系统复杂性，这与现有技术相比节省了材料和成本。
由于所述传感器芯片1的与所述壳体2的热膨胀系数彼此相匹配，可以特别优选使用刚性的连接材料3、比如环氧树脂胶粘剂、玻璃焊料或者金属的焊料。特别有利的是，借助于玻璃焊料或者金属的焊料将所述传感器芯片1与所述陶瓷的壳体2连接起来。与聚合物相比，这样的连接材料没有对于这些材料来说典型的老化状态，由此可以避免传感器信号的变化和机械的连接的变化。因为所述传感器芯片1的与所述壳体2的热膨胀系数彼此相匹配，所以尽管在所述传感器芯片1与所述壳体2之间通过所述连接材料3进行了固定的直接的连接也可以避免在所述传感器芯片1中构成可能对所述传感器信号产生影响的、由热诱发的应力。
特别地，在借助于陶瓷的浇注技术来制造的陶瓷的壳体2的情况下，可以实现非常精确地构成所述壳体尺寸。由此可以在没有附加的系统元件的情况下来容易地并且标准化地安装所述传感器芯片1，而同时可以实现较小的热膨胀、很高的机械耐用性及化学耐用性以及极限的长期稳定性。
在以下附图中示出了用于传感器系统的另外的实施例，这些实施例示出了按照在图1中的实施例的、传感器系统的改进方案和改动方案。下面的描述因此主要局限于与至此所描述的实施例的区别。
结合图2A到2G示出了用于传感器系统的另一种实施例的不同的视图，所述传感器系统作为处于所述壳体2上的传感器芯片1的补充而在所述陶瓷的壳体2的另一安装接纳部20上具有信号处理芯片7，其中用于传感器芯片1及信号处理芯片7的安装接纳部20分别通过凹部来构成。作为替代方案，所述传感器系统也可以具有多个传感器芯片1和/或信号处理芯片7。所述传感器芯片1和所述信号处理芯片7分别借助于在以下附图中为一目了然起见而未示出的连接材料如结合图1并且在总括的部分中所描述的那样被直接安装在所述壳体2上。
此外，结合图2A到2G所示出的传感器系统具有电的接头4、聚合物浇注件5以及顶盖6。
图2A和2B从上侧面和下侧面示出了在借助于所述顶盖6封闭的状态中的传感器系统，而图2C则示出了所述传感器系统的剖面图。在图2D和2E中，为了更好的说明起见在顶盖6打开的情况下示出了所述传感器系统，其中在图2E中所述聚合物浇注件5额外地被提起来。图2F示出了被这样打开的传感器系统的详细视图，而在图2G中则示出了所述传感器系统的分解图。
作为电的接头4，所述传感器系统具有布线基座41、印制导线42、焊料连接部43及压接引线44的部件。通过所述电的接头4，所述传感器芯片1可以与所述信号处理芯片7导电地连接，并且此外可以提供所述传感器系统的外部的电的接头。
所述印制导线42比如可以借助于金属化方法、比如厚层-或薄层技术被施加在所述陶瓷的壳体2上。所述壳体2的安装侧有利地为此至少部分地构成为平坦平面的结构，从而可以借助于成本低廉的丝网印刷技术或者溅射技术来使所述印制导线42沉积。作为替代方案，对于所述壳体2的相应的表面形状来说，也可以比如借助于柔性印刷或者滴涂来三维地构成印制导线。
借助于所述压接引线44，所述传感器芯片1和所述信号处理芯片7在电方面被连接到印制导线42上。为了外部接触所述传感器系统而设置了所述布线基座41，所述布线基座的部件借助于焊料连接部43被钎焊在所述印制导线42的相应的接触位置上，并且所述布线基座从借助于顶盖6封闭的壳体2中伸出来，从而可以通过对于所述布线基座41的焊封在电方面连接所述传感器系统。所述布线基座41比如可以是刚性的或者柔韧的印刷电路板、冲压格栅、也就是所谓的引线框（Leadframe）或者是至少部分地用塑料来包裹的冲压格栅。
借助于钎焊、比如软钎焊、硬钎焊、玻璃钎焊或者活性钎焊可以将所述布线基座41固定在所述印制导线42上并且此外比如也固定在所述壳体2的部件上，作为上述钎焊方法的替代方案，也可以借助于粘贴来固定所述布线基座41。此外，所述布线基座41在所述陶瓷的壳体2处可以借助于啮合、压紧或者夹紧直接安装到陶瓷本体2的相应的结构中。这样的结构可以用上面所描述的方法与所述壳体的其他三维的壳体特征一起来制造。比如也可能的是，所述布线基座41具有空隙，所述陶瓷本体2的和/或所述顶盖6的部件从所述空隙中穿过，用于将所述布线基座41锁止或固定。
所述顶盖6用于封闭所述陶瓷的基体2的安装侧，在所述安装侧上布置了所述传感器芯片1。所述顶盖6比如可以由塑料、金属或者陶瓷构成或者具有所提到的材料中的至少一种或者多种材料。在所示出的实施例中，所述顶盖6尤其由塑料材料制成。为了将所述顶盖6固定在所述壳体2上，所述壳体2可以具有空隙，所述顶盖6的部件插入到所述空隙内或者从所述空隙中穿过，从而在所述壳体2上形成所述顶盖6的机械的锁止件71。
所述顶盖6具有凹部，该凹部在所述壳体2的安装侧的上方延伸。在所述顶盖6的凹部中，至少在所述传感器芯片1的和/或所述电的接头4的和/或所述信号处理芯片7的和/或所述壳体2的部件上布置了聚合物浇注件5，该聚合物浇注件可以用于保护或者用于稳定被覆盖的表面或者元件。如在图2C中所示出的那样，所述聚合物浇注件5在此可以与所述顶盖6隔开地布置，使得所述顶盖6的凹部没有完全用所述聚合物来填充。特别地所述压接引线连接部可以用用于使其稳定的聚合物来覆盖。
作为所示出的实施例的替代方案，压力传感器系统也可以仅仅具有一个聚合物浇注件5并且没有顶盖。在这种情况下，所述聚合物浇注件5相对于环境可以形成对被覆盖的部件及组件的保护。为此，所述聚合物浇注件5可以形成保护层，该保护层形成所述压力传感器系统的、外侧面的至少一部分。
结合图3A到3F示出了另一种用于传感器系统的实施例，该实施例是前述实施例的改动方案。在图3A和3B中又示出了所述传感器系统的上侧面及下侧面的视图，而图3C则示出了所述传感器系统的剖面图。在图3D中示出了顶盖6被打开情况下的传感器系统，而在图3E中则示出了打开的传感器系统的、在聚合物浇注件5被移走的情况下的详细视图。图3F示出了所述传感器系统的分解图。
与前述实施例相比，按照图3A到3F的实施例的传感器系统具有壳体2，该壳体设有构造为凸起的安装接纳部20。在所述安装接纳部20上相应地布置了传感器芯片1和信号处理芯片7，所述传感器芯片和所述信号处理芯片通过压接引线44在电方面彼此相接触。为了保护处于所述芯片1、7上的压接连接部（Bondverbindungen），这些压接连接部分别用自身的聚合物浇注件5来覆盖。与前述实施例相比，所述电的接头4在所述壳体2的、背向安装侧的下侧面上具有印制导线42以及布线基座41的部件。与所述芯片1、7电的接触通过金属的通孔45来进行，所述金属的通孔45穿过所述壳体2从所述下侧面伸展到所述安装接纳部20。
为了将所述顶盖6固定在所述壳体2上，在所述壳体2上设置了厚层金属化结构72，所述厚层金属化结构用于将所述顶盖6与所述壳体2焊封在一起。作为替代方案，所述顶盖6比如也可以借助于胶粘剂被固定在所述壳体2上。
所述传感器系统的、在附图中示出的实施例不局限于所示出的特征，并且可以具有按照在总括的部分中的实施方式的、另外的或者备选的特征。
本发明没有通过借助于实施例所作的说明而局限于这些实施例。更确切地说，本发明包括每种新的特征以及特征的每种组合，这尤其包括权利要求中的特征的每种组合，即使这种特征或者这种组合本身没有明确地在权利要求或者实施例中得到说明。
附图标记列表：
1 传感器芯片
2 壳体
3 连接材料
4 电的接头
5 聚合物浇注件
6 顶盖
7 信号处理芯片
20 安装接纳部
41 布线基座
42 印制导线
43 焊料连接部
44 压接引线
45 通孔
71 机械的锁止件
72 厚层金属化结构

Claims (15)

1. 具有传感器芯片（1）的传感器系统，所述传感器芯片（1）被安装在陶瓷的壳体（2）的安装接纳部（20）上，其中所述壳体（2）三维地成形并且被整体地构造，并且通过具有一热膨胀系数的陶瓷材料来构成，所述热膨胀系数在大于或者等于-40℃并且小于或者等于150℃的温度范围内以小于30%的幅度偏离所述传感器芯片（1）的热膨胀系数。
2. 按权利要求1所述的传感器系统，其中所述传感器芯片（1）建立在硅的基础上。
3. 按权利要求1或2所述的传感器系统，其中所述陶瓷材料具有莫来石。
4. 按前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述陶瓷材料具有氮化铝、碳化硅和/或氮化硅。
5. 按前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述陶瓷材料由一种或者多种从莫来石、氮化铝、碳化硅和/或氮化硅中选出的材料构成。
6. 按前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述壳体（2）的与所述传感器芯片（1）的热膨胀系数在大于或者等于-50℃并且小于或者等于200℃的温度范围内以小于30%的幅度、优选以小于20%的幅度并且特别优选以小于10%的幅度彼此偏离。
7. 按前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述壳体（2）在安装侧上具有非平坦的、三维的表面形状，并且所述安装接纳部（20）通过所述壳体（2）的隆起或者凹部来构成。
8. 按前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中在所述壳体（2）的另一安装接纳部（20）上安装了信号处理芯片（7）。
9. 按权利要求1到8中任一项所述的传感器系统，其中所述传感器芯片（1）借助于刚性的连接材料（3）被直接安装在所述安装接纳部（20）上，所述刚性的连接材料通过玻璃焊料、金属的焊料或者环氧树脂胶粘剂来构成。
10. 按权利要求1到8中任一项所述的传感器系统，其中所述传感器芯片（1）借助于柔韧的连接材料（3）被直接安装在所述安装接纳部（20）上，所述柔韧的连接材料通过硅树脂胶粘剂来构成。
11. 按前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述壳体（2）借助于陶瓷的浇注法或者借助于HTCC多层法来三维地成形并且被整体地构造。
12. 按前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述传感器系统在所述壳体（2）的上面和/或里面具有用于在电方面至少连接所述传感器芯片（1）的电的接头（4），所述电的接头具有以下元件中的一个或者多个元件：布线基座（41）、印制导线（42）、压接引线（44）、金属的通孔（45）。
13. 按前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中借助于用聚合物浇注件（5）覆盖的压接引线连接部（44）来电接触所述传感器芯片（1）。
14. 按前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述传感器系统具有顶盖（6），该顶盖在所述传感器芯片（1）的上方被固定在所述壳体（2）上。
15. 按权利要求14所述的传感器系统，其中所述顶盖（6）被粘贴、被焊接或者通过机械的锁止件（71）被固定在所述壳体（2）上。
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