CN111492205B - 传感器组件和用于制造传感器组件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传感器组件(1)，包括保持体(2)和布置在所述保持体(2)上的、用于转速感测和/或位置感测的封装的半导体传感器元件(4)，其中，完全遮盖所述封装的半导体传感器元件(4)的硬化的包覆材料(3)布置在所述保持体(2)上。本发明提出，所述封装的半导体传感器元件(4)借助于不同于所述包覆材料(3)的粘接剂(71)粘接到所述保持体(2)的装配面(22)上并且所述粘接剂(71)布置在所述装配面(22)和所述封装的半导体传感器元件(4)的面向所述装配面(22)的下侧(42)之间的接收空间(7)中。

Description

传感器组件和用于制造传感器组件的方法
背景技术
具有用于转速感测和/或位置感测的半导体传感器元件的传感器组件在现有技术中以多种方式使用。作为封装的半导体传感器元件例如使用霍尔集成电路元部件或具有霍尔集成电路的ASIC(专用集成电路)，该霍尔集成电路元部件嵌入到壳体中。这种传感器经常与磁性或非磁性的传感轮结合以用于转速感测。如果具有齿部和齿间(Zahnlücke)的传感轮在传感器组件的前侧之前旋转，那么引起在半导体传感器元件的部位处的磁场变化，由此根据经过的齿部和齿间可以产生电信号，由所述电信号可以确定传感轮的转速。附加地或替代地，这种传感器组件例如也可以与编码的传感轮组合用于绝对角度的位置感测，从而可以探测旋转的传感轮的确定的旋转角度位置。
由DE 10 2014 220 974 A1例如已知传感器组件，该传感器组件具有带着布置在其上的连接元件的保持体和带着接触元件的封装的半导体传感器元件。封装的半导体传感器元件布置在保持体的装配面上。半导体传感器元件的连接元件与接触元件电连接。布置在保持体上的、硬化的包覆材料完全遮盖封装的半导体传感器元件。在DE 10 2014 220974 A1中使用环氧树脂填塞料作为包覆材料。
另外的已知传感器组件使用注塑料作为包覆材料。例如由DE 10 2009 000 428A1已知传感器组件，该传感器组件包括由热塑性塑料制成的支架，在该支架上注塑有构造为冲裁栅格件的连接元件。连接元件具有从传感器组件突出的连接区段以用于传感器组件的外部接触。传感器组件还包括放到支架的装配面上的封装的半导体传感器元件，该半导体传感器元件具有与连接元件电连接的接触元件。为了保护传感器元件和电连接部位，将由热固性塑料制成的包覆材料施加到支架上。硬化了的包覆材料完全遮盖封装的半导体传感器元件。
此外，例如由US 6 169 316 B1已知具有用于压力测量的半导体传感器元件的传感器组件，在所述传感器组件中，半导体传感器元件借助于粘接剂粘接到装配面上。但在这些传感器组件中，半导体传感器元件没有集成到壳体中。此外，用于压力测量的半导体传感器元件在此原则上不能以硬化的包覆材料遮盖，因为不再能够实现到半导体传感器元件上的压力传递。
发明内容
本发明涉及一种传感器组件，包括保持体和布置在保持体上的、用于转速感测和/或位置感测的封装的半导体传感器元件，其中，完全遮盖封装的半导体传感器元件的、硬化的包覆材料布置在保持体上。根据本发明，封装的半导体传感器元件借助于不同于包覆材料的粘接剂粘接到保持体的装配面上，其中，粘接剂布置在装配面和半导体传感器元件的面向装配面的下侧之间的接收空间中。在特别有利的实施方式中，用于封装的半导体传感器元件的支撑面可以通过环形磁体的面向半导体传感器元件的端侧形成。在所述情况中，封装的半导体传感器元件可以直接放在环形磁体的端侧上。
根据本发明，半导体材料是断裂敏感的。在已知的用于转速感测和/或位置感测的传感器组件中，封装的半导体传感器元件由硬化的包覆材料遮盖，该包覆材料例如可以是环氧树脂材料。在施加这种包覆材料时(这例如也能够以注塑实现)从所有侧将力作用到断裂敏感的半导体传感器元件上，所述力可能导致封装的半导体传感器元件的移位并且在不利的情况下导致位于壳体中的半导体传感器元件的断裂。
根据本发明的传感器组件有利地使用引入到保持体的装配面和封装的半导体传感器元件的下侧之间的接收空间中的粘接剂来固定和支撑封装的半导体传感器元件。该粘接剂使封装的半导体传感器元件在包覆材料的施加期间有利地紧固在它的位置中，使得该半导体传感器元件在施加包覆材料时不能滑动或移位。此外，通过布置在接收空间中的粘接剂有利地实现，防止或最小化断裂敏感的半导体传感器元件在包覆材料的施加和硬化期间的变形。此外，包含在接收空间中的粘接剂有利地用于热机械应力的机械阻尼，该热机械应力在传感器组件的之后的运行中可以对封装的半导体传感器元件产生影响。引入在接收空间中的粘接剂如机械阻尼件那样起作用，该机械阻尼件接收并且补偿作用到封装的半导体传感器元件上的力，使得避免半导体传感器元件的断裂。
本发明的有利的构型和扩展方案能够通过包含在从属权利要求中的特征实现。
有利地，封装的半导体传感器元件可以通过其下侧的外部边缘区域直接放在保持体的围绕接收空间的支撑面上或放在布置在保持体上的另外的构件的围绕接收空间的支撑面上。支撑面能够有利地实现封装的半导体传感器元件在垂直于装配面的方向上的限定的定向。这尤其在霍尔集成电路或具有霍尔集成电路的专用集成电路中是有利的，因为在这里霍尔集成电路的定向对于传感轮的磁场的探测是重要参数。
沿垂直于装配面的方向看，装配面可以相对于支撑面缩回，由此能够以简单的方式构造用于粘接剂的接收空间。粘接剂例如可以通过分配器引入到该接收空间，而不污染支撑面。
当传感器组件具有磁体时，该磁体例如在与被动磁性传感轮的组合中被需要，那么可以有利地将环形槽引入到传感器组件的保持体中，该环形槽环绕构造在保持体上的装配支座，其中，在装配支座的朝向封装的半导体传感器元件的一侧上构造有装配面并且在环形槽中布置有环形磁体作为传感器组件的另外的构件。环形磁体例如可以通过夹紧在环形槽中而固定。
如果使用环形磁体，那么用于封装的半导体传感器元件的支撑面可以有利地通过环形磁体的面向封装的半导体传感器元件的端侧形成。在所述情况下，封装的半导体传感器元件有利地直接放在环形磁体的端侧上。
在环形磁体和环形槽的内壁之间可以形成间隙。例如借助于可以布置在间隙中的夹紧钳口或夹紧肋，环形磁体能够以相对于环形槽的内壁的间距被保持。由此形成间隙，该间隙使接收空间与外部空间连接。在将粘接剂施加在接收空间中时和/或在将封装的半导体传感器元件压抵粘接剂时，该粘接剂可以将一部分转移到所述间隙中。因此，所述间隙可以有利地设置为用于在接合期间被排挤的粘接剂的通道。
在之后的方法步骤中，间隙可以从外部填充以填塞料。填塞料也可以通过包覆材料形成，该包覆材料在施加时或在施加后硬化。
传感器组件可以具有壁，该壁从保持体的朝向封装的半导体传感器元件的一侧朝着封装的半导体传感器元件的方向超过装配面突出并且包围环形槽。有利地，该壁可以接收在将环形磁体压入到环形槽中时的弹性力。
此外有利的是用于制造传感器组件的方法，在该方法中首先提供用于转速感测和/或位置感测的封装的半导体传感器元件。附加地，提供保持体，该保持体具有装配面，其中，在保持体上或在布置在保持体上的另外的构件上构造有围绕装配面的支撑面，其中，装配面相对于支撑面沿垂直于装配面的方向看缩回，由此可以有利地形成接收空间。保持体例如可以通过热塑性注射方法制造，在所述热塑性注射方法中作为电连接元件使用的冲裁栅格件通过注塑料注塑包封。
在根据本发明的方法中，首先将粘接剂例如借助于分配器或计量装置在接收空间内部施加到装配面上，其中，接收空间例如可以直至支撑面的高度或略低于该高度地以粘接剂填满。优选地，可以使用以下粘接剂，该粘接剂的粘性足够用于在装配面上形成粘接剂滴或堆，该粘接剂滴或堆突起到直至支撑面的高度。然后将封装的半导体传感器元件以其面向装配面的下侧直接放到支撑面上。在此，下侧在边缘面之间的区域贴靠在粘接剂上，由此该粘接剂被排挤并且压入接收空间中。在接收空间中的间隙可以有利地用于接收排挤的粘接剂。在最终位置中，封装的半导体传感器元件通过其下侧的外部边缘区域直接放在支撑面上并且粘接剂填满在半导体传感器元件下方的整个接收空间。最后，保持体可以设有包覆材料。这例如可以通过例如以热塑性物质的注塑实现。包覆材料至少完全地遮盖封装的半导体传感器元件并且还可以形成传感器组件的外套。
附图说明
图1示出用于本发明的实施例的传感器组件的示意性构造。
具体实施方式
在图1中以局部示出传感器组件1的头部部分的横截面。
传感器组件1具有由例如塑料制成的保持体2。保持体2例如可以通过金属的冲裁栅格轨6的注塑包封制造为注塑件。在保持体2的头部部分上设置有环形槽23，所述环形槽可以围绕装配支座21同心地布置。在装配支座21的端侧上构造有装配面22。优选地，装配面22构造为平面。构造在保持体2上的、优选弹性的、环绕的壁24可以位于环形槽23的两侧，所述壁可以朝着装配面22的方向超过该装配面伸出一段。
构件5压入到环形槽23中，该构件例如可以是传感器组件1的环形磁体50。为此，可以在环形槽23的内壁上布置有未示出的夹紧件，该夹紧件能够将环形磁体50夹紧在环形槽23中。
如在图1中可看出，环形磁体50可以通过在环形磁体的半侧的横截面观察呈U-f形的间隙8与环形槽24的内壁间隔开。环形磁体的背离保持体2的端侧51形成用于封装的半导体传感器元件4的支撑面52。但支撑面52也可以不同于示出的那样构造在另外的构件5上或直接构造在保持体2上。
封装的半导体传感器元件4例如可以作为半导体传感器元件包括具有霍尔元部件的霍尔集成电路或ASIC(专用集成电路)，该霍尔元部件设置成用于转速感测或位置确定。半导体传感器元件在图1中设有附图标记43。例如基于硅的半导体传感器元件43设有例如由环氧树脂制成的壳体并且具有未示出的电接触部。半导体传感器元件43与壳体一起形成封装的半导体传感器元件4。封装的半导体传感器元件4设置成用于感测作用在封装的半导体传感器元件4的传感器侧41上的磁性信号。封装的半导体传感器元件4具有背离传感器侧41的下侧42，该下侧例如平行于传感器侧41地构造。
封装的半导体传感器元件4通过其下侧42的外部边缘区域环绕地直接放到支撑面52上。如在图1中容易看出，装配面22沿垂直于装配面22的方向看相对于支撑面52缩回，从而形成接收空间7。在接收空间7中布置有粘接剂71。在将半导体传感器元件4放到支撑面52上时，粘接剂71可以被排挤到接收空间7中并且例如侵入到间隙8中。粘接剂71可以填满在装配面22和封装的半导体传感器元件4的下侧42之间的接收空间7。由此使半导体传感器元件4紧固在它在保持体2上的位置中以用于随后包覆材料3的施加过程。
包覆材料3例如能够以传递模塑方法或注塑方法布置在保持体上。包覆材料3可以包括环氧树脂、热固性塑料或(优选)热塑性材料。包覆材料3可以形成在半导体传感器元件4上方的罩状的遮盖部31并且还构造与所述遮盖部一件式连接的外套32，该外套固定地贴靠在保持体2的侧壁上。此外，包覆材料3也可以侵入到保持体2的为此设置的凹部中、例如侵入到区域33和34中。包覆材料3例如在硬化状态中不再能够无损地从保持体2移除。
包覆材料3例如也可以从端侧51开始侵入到间隙8中并且完全或部分地填满所述间隙，如示出的那样。替代地，可以在施加包覆材料3之间将填塞材料81引入到间隙中。
在制造传感器组件时如下面那样进行。首先，将粘接剂71例如借助于分配器在接收空间7内部施加到装配面22上，其中，接收空间7例如可以直至支撑面52的高度或略低于该高度地以粘接剂71填满。例如可以使用以下粘接剂，该粘接剂的粘性足够用于在装配面22上形成粘接剂滴或堆，该粘接剂滴或堆突起到直至支撑面52的高度。随后将封装的半导体传感器元件4以其面向装配面22的下侧42直接放到支撑面52上。在此，下侧42在边缘面之间的区域贴靠在粘接剂71上，由此将该粘接剂排挤到接收空间7中。间隙8可以有利地用于接收被排挤的粘接剂。在最终位置中，封装的半导体传感器元件4如示出的那样通过其下侧42的外部边缘区域直接放在支撑面52上并且粘接剂71填满在半导体传感器元件4下方的整个接收空间8，由此封装的半导体传感器元件紧固在它的位置中。封装的半导体传感器元件4的未示出的电接触部可以与保持体的图1中同样未示出的电连接元件接触。这例如能够以类似于在DE 10 2014 220 974 A1中描述的方式实现。
最后，保持体2能够例如通过注塑设有包覆材料3，其中，包覆材料3至少遮盖封装的半导体传感器元件4并且此外例如也可以形成传感器组件1的外套。

Claims (9)

1.传感器组件(1)，包括保持体(2)和布置在所述保持体(2)上的、用于转速感测和/或位置感测的封装的半导体传感器元件(4)，其中，完全遮盖所述封装的半导体传感器元件(4)的硬化的包覆材料(3)布置在所述保持体(2)上，其中，所述封装的半导体传感器元件(4)借助于不同于所述包覆材料(3)的粘接剂(71)粘接到所述保持体(2)的装配面(22)上并且所述粘接剂(71)布置在处于所述装配面(22)和所述封装的半导体传感器元件(4)的面向所述装配面(22)的下侧(42)之间的接收空间(7)中，其特征在于，所述封装的半导体传感器元件(4)通过其下侧(42)的外部边缘区域直接放在所述保持体(2)的围绕所述接收空间(7)的支撑面(52)上或放在布置在所述保持体(2)上的另外的构件(5)的围绕所述接收空间(7)的支撑面(52)上。
2.根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述装配面(22)沿垂直于所述装配面(22)的方向看相对于所述支撑面(52)缩回。
3.根据权利要求1或2所述的传感器组件，其特征在于，在所述保持体(2)中引入环形槽(23)，该环形槽环绕构造在所述保持体(2)上的装配支座(21)，其中，在所述装配支座(21)的朝向所述封装的半导体传感器元件(4)的一侧上构造有所述装配面(22)并且在所述环形槽(23)中布置有环形磁体(50)作为所述传感器组件(1)的另外的构件(5)。
4.根据权利要求3所述的传感器组件，其特征在于，所述环形磁体(50)保持夹紧在所述环形槽(23)中。
5.根据权利要求3所述的传感器组件，其特征在于，所述支撑面(52)通过所述环形磁体(50)的面向所述封装的半导体传感器元件(4)的端侧(51)形成。
6.根据权利要求3所述的传感器组件，其特征在于，在所述环形磁体(50)和所述环形槽(23)的内壁之间的间隙(8)借助于填塞料(81)填充。
7.根据权利要求6所述的传感器组件，其特征在于，所述填塞料(81)通过所述硬化的包覆材料(3)形成。
8.根据权利要求3所述的传感器组件，其特征在于，包围所述环形槽(23)的壁(24)从所述保持体(2)的朝向所述封装的半导体传感器元件(4)的一侧朝着所述封装的半导体传感器元件(4)的方向超过所述装配面(22)突出。
9.用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的传感器组件(1)的方法，其特征在于下列方法步骤，
-提供用于转速感测和/或位置感测的封装的半导体传感器元件(4)
-以及提供保持体(2)，该保持体具有装配面(22)，其中，在所述保持体(2)上或在布置在所述保持体(2)上的另外的构件(5)上构造有环绕所述装配面(22)的支撑面(52)，其中，所述装配面(22)相对于所述支撑面(52)沿垂直于所述装配面(22)的方向看缩回，由此形成接收空间(7)，
-将粘接剂(71)在所述接收空间(7)内部施加到所述装配面(22)上，
-将所述封装的半导体传感器元件(4)以面向所述装配面(22)的下侧(42)直接放在支撑面(52)和所述粘接剂(71)上，
-将遮盖所述封装的半导体传感器元件(4)的、硬化的包覆材料(3)施加到所述保持体(2)上。
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