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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensoranordnung, welche
ein Sensorelement und einen Signalausgabeabschnitt aufweist, der elektrisch
mit dem Sensorelement verbunden ist. Die Sensoranordnung wird beispielsweise
zum Messen eines Betrags von Luft verwendet, welche einem Verbrennungsmotor
zugeführt
wird.
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Beispiele
dieser Art von Luftmengenmessern bzw. von Luftdurchsatzmessgeräten zum
Messen eines Betrags von Luft, welche einem Verbrennungsmotor zugeführt wird,
sind in der JP-A-7-174599 und der JP-A-11-6752 offenbart. Der Luftmengenmesser enthält ein Abtastelement
und einen Signalausgabeabschnitt, welcher elektrisch mit dem Abtastelement verbunden
ist. Der Abschnitt, welcher elektrisch das Abtastelement mit dem
Signalausgabeabschnitt verbindet, ist umgossen bzw. umspritzt, während ein
Abtastabschnitt des Sensorelements der zu messenden Luftströmung bloßgelegt
ist.
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In
einem Prozess der Herstellung der Sensoranordnung werden das Sensorelement
und der Signalausgabeabschnitt elektrisch verbunden, und danach
werden das Sensorelement und der Signalausgabeabschnitt in einem
Formstempel aufgenommen. Daraufhin wird der Abschnitt, welcher das
Sensorelement mit dem Signalausgabeabschnitt verbindet, in dem Formstempel
mit einem Haftmaterial umgossen. Da der zu umgießende Verbindungsabschnitt
in einem Hohlraum in dem Formstempel enthalten ist, welcher einen
bestimmten Zwischenraum oder Lücke
aufweist, werden an Seiten des Verbindungsabschnitts einige Formgrate
gebildet.
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Diese
Schwierigkeit wird bis unter Bezugnahme auf 7A, 7B und 7C weiter erläutert, welche
einen Prozess der Herstellung einer herkömmlichen Sensoranordnung darstellen.
Wie in 7A und 7B dargestellt, sind ein
Sensorelement 20, welches einen Abtastabschnitt 21 aufweist,
und ein Schaltungschip, welcher einen Signalausgabeabschnitt 31 bildet,
auf einem Substrat 10 angebracht. Das Sensorelement 20 ist
mit dem Signalausgabeabschnitt 31 mit einem Bonddraht 22 elektrisch
verbunden. Ein Abschnitt, welcher das Sensorelement 20 mit
dem Signalausgabeabschnitt 31 verbindet und den Bonddraht 22 enthält, und
der Signalausgabeabschnitt 31 sind mit einem Vergießisolator
(molding insulator) 50 umgossen bzw. umspritzt.
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Nachdem
wie in 7C dargestellt
das Sensorelement 20 und der Signalausgabeabschnitt durch
den Bonddraht 22 elektrisch miteinander verbunden worden
sind, wird das Sensorelement 20 in einem abgesenkten Abschnitt 240 eines
Formstempels 200 aufgenommen, welcher sich aus einem unteren
Formstempel 210 und einem oberen Formstempel 220 zusammensetzt.
Danach werden der Verbindungsabschnitt und der Signalausgabeabschnitt 31 mit
dem Isoliermaterial 50 umgossen, während der Abtastabschnitt 22 außerhalb
des Isoliermaterials 50 bloßliegt. Da eine bestimmte Lücke oder Zwischenraum
G in dem abgesenkten Abschnitt 240 zur Aufnahme des Abtastelements 20 darin
notwendig ist, werden durch den Vergießisolator 50 Formgrate
(burs) auf den Seiten des Abtastabschnitts 20 bei den Vergießprozess
(molding process) gebildet.
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Die
Lücke G
ist notwendig, da das Sensorelement 20 auf dem Substrat 10 befestigt
wird und das Sensorelement 20 relativ zu dem Substrat 10 nicht beweglich
ist. Die auf den Seiten des Sensorelements 20 gebildeten
Formgrate verändern
die Wärmekapazität des Sensorelements 20,
und eine derartige Änderung
der Wärmekapazität wirkt
sich auf einen Ausgang der Sensoranordnung aus. Wenn die Sensoranordnung
als Luftmengenmesser verwendet wird, welche einen Betrag von Luft
auf der Grundlage einer Temperatur des Sensorelements misst, sind
die Änderungen
der Wärmekapazität schädlich für den Sensorausgang.
Wenn die Sensoranordnung als Drucksensor eines Diaphragmatyps verwendet
wird, wird eine Verzerrung bzw. Deformierung des Diaphragmas durch
die auf den Seiten des Sensorelements gebildeten Formgraten bewirkt.
Daher ist es nötig,
derartige Formgrate beim Vergießprozess
zu eliminieren oder zu verringern.
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf die oben erwähnten Schwierigkeiten
gemacht, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Sensoranordnung bereitzustellen, bei welcher die Bildung der Formgrate
auf den Seiten des Sensorelements bei dem Vergießprozess eliminiert oder unterdrückt wird.
Des weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Herstellung einer derartigen Sensoranordnung zu schaffen.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
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Die
Sensoranordnung der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise als
Luftmengensensor zur Messung eines Betrags von Luft verwendet, welche
einem Verbrennungsmotor zugeführt
wird. Die Sensoranordnung setzt sich zusammen aus einem Substrat,
einem Sensorelement, welches einen Sensorabschnitt aufweist, und
einem Signalausgabeabschnitt zur Entnahme von elektrischen Signalen
aus dem Sensorelement. Das Sensorelement ist auf dem Substrat über ein
elastisch deformierbares Material angebracht, und der Signalausgabeabschnitt
ist auf dem Substrat ange bracht. Das Sensorelement ist beispielsweise
mit dem Signalausgabeabschnitt durch einen Bonddraht elektrisch
verbunden. Ein Abschnitt, welcher das Sensorelement elektrisch mit dem
Signalausgabeabschnitt verbindet, und der Signalausgabeabschnitt
sind mit einem Isoliermaterial umgossen bzw. umspritzt, während der
Abtastabschnitt des Sensorelements von dem Isoliermaterial bloßgelegt
gehalten wird. Durch Anbringung des Sensorelements auf dem Substrat
auf diese Weise bildet das Sensorelement eine Auslegerstruktur.
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Bei
dem Herstellungsprozess werden das Sensorelement und der Signalausgabeabschnitt
auf dem Substrat angebracht, und danach werden beide durch einen
Bonddraht elektrisch verbunden. Danach wird ein Erzeugnis, welches
sich aus dem Sensorelement, dem Signalausgabeabschnitt und dem Substrat
zusammensetzt, in einem Formstempel gehalten, welcher einen abgesenkten
Abschnitt zur Aufnahme des Sensorelements darin enthält. Der
Abtastabschnitt des Sensorelements wird außerhalb des Formstempels gehalten.
Danach werden der elektrische Verbindungsabschnitt und der Signalausgabeabschnitt
zusammen mit einem Isoliermaterial umgossen, während der Abtastabschnitt außerhalb
des Isoliermaterials bloßgelegt
halten wird.
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Der
abgesenkte Abschnitt in dem Formstempel besitzt im Wesentlichen
keinen Zwischenraum oder Lücke
relativ zu dem Sensorelement. Das Sensorelement wird genau in dem
abgesenkten Abschnitt positioniert, wobei die Elastizität bzw. Spannkraft
des elastisch deformierbaren Materials verwendet wird, welches das
Sensorelement auf das Substrat bondet. Da dort kein Zwischenraum
oder Lücke
in dem abgesenkten Abschnitt in dem Formstempel vorhanden ist, wird
die Bildung von Formgraten auf Seiten des Sensorelements in dem
Vergießprozess vermieden.
Eine führende
Verjüngung
bzw. Abschrägung
(guiding taper) kann in dem Formstempel für eine glatte Führung des
Sensorelements in den abgesenkten Abschnitt gebildet werden. Ein
Pufferteil kann zwischen dem abgesenkten Abschnitt und dem Sensorelement
angeordnet sein, um Belastungen zu vermindern, die dem Sensorelement
bei dem Vergießprozess
auferlegt werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt
eine Querschnittansicht, welche einen Luftmengenmesser darstellt,
der innerhalb eines Einlassrohrs eines Verbrennungsmotors angebracht
ist;
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht, welche eine Sensoranordnung mit einem
Sensorelement und einem Signalausgabeabschnitt darstellt;
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3 zeigt
eine Querschnittsansicht, welche dieselbe Sensoranordnung wie in 2 dargestellt von
der linken Seite von 2 aus betrachtet darstellt;
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4 zeigt
eine Draufsicht, welche die Sensoranordnung von oben aus betrachtet
darstellt, falls ein Vergießisolator
durchsichtig wäre;
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5 zeigt
eine Querschnittsansicht, welche die in einem Formstempel enthaltene
Sensoranordnung darstellt;
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6 zeigt
eine Querschnittsansicht, welche die in dem Formstempel enthaltene
Sensoranordnung von der linken Seite von 5 aus betrachtet darstellt;
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7A zeigt
eine Querschnittsansicht, welche eine herkömmliche Sensoranordnung darstellt;
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7B zeigt
eine Querschnittsansicht, welche die herkömmliche Sensoranordnung von
der linken Seite von 7A aus betrachtet darstellt;
und
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7C zeigt
eine Querschnittsansicht, welche die in einem Formstempel enthaltene
herkömmliche
Sensoranordnung darstellt.
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Unter
Bezugnahme auf 1–6 wird eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Eine Sensoranordnung der vorliegenden
Erfindung wird als wärmeempfindlicher Luftmengenmesser
zur Messung eines Betrags von Luft verwendet, welche durch ein Einlassrohr
eines Verbrennungsmotors fließt.
Wie in 1 dargestellt, ist ein Durchgang bildendes Teil 820 innerhalb
eines Einlassrohrs 900 eines Verbrennungsmotors installiert.
Das Durchgang bildende Teil 820 ist mit einem Anbringungsloch 910 des
Einlassrohrs 900 mit einem Verschlussteil 840 wie
einem O-Ring verbunden.
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Ein
Luftströmungsmessgerät 800 setzt
sich zusammen aus einem Schaltungsmodul 810, welches einen
elektrischen Steckverbinder aufweist, und einem Luftmengenmesser 100.
Das Schaltungsmodul 810 ist außerhalb des Einlassrohrs 900 angebracht,
und der Luftmengenmesser (airflow Sensor) 100 ist auf dem
Durchgang bildenden Teil 820 angebracht, welches innerhalb
des Einlassrohrs 900 angebracht ist. Ein Umführungsdurchgang 821,
durch welchen Luft strömt,
die an einem Hauptdurchgang vorbeigeleitet wird, ist in dem Durchgang
bildenden Teil 820 gebildet, und der Luftmengenmesser 100 ist derart
positioniert, dass er der vorbeigeleiteten Luftströmung ausgesetzt
ist.
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Das
Schaltungsmodul 810 enthält eine Schaltung zur Verarbeitung
von elektrischen Signalen, die von dem Luft mengenmesser 100 empfangen werden,
und die verarbeiteten Signale werden durch den elektrischen Steckverbinder 811 einer
(nicht dargestellten) äußeren elektronischen
Steuereinheit zugeführt.
Die Luftströmung,
welche an dem Hauptdurchgang in dem Einlassrohr 900 vorbeigeleitet wird,
fließt
durch den Umführungsdurchgang 821 entlang
einer in 1 dargestellten Linie Y. Der
Luftmengenmesser 100 erzeugt elektrische Signale entsprechend
einem Betrag von Luft, welche durch das Einlassrohr 900 fließt. Die
Signale von dem Luftmengenmesser 100 werden dem Schaltungsmodul 810 zugeführt, und
die in dem Schaltungsmodul verarbeiteten Signale werden durch den
Steckverbinder 811 der äußeren elektronischen
Steuereinheit zugeführt.
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Eine
Sensoranordnung 100 (welche als der in 1 dargestellte
Luftmengenmesser verwendet wird) wird detailliert unter Bezugnahme
auf 2-4 beschrieben. Die Sensoranordnung 100 enthält ein Substrat 10,
ein Sensorelement 20 und einen Signalausgabeabschnitt 30,
welcher ein Schaltungselement 31 aufweist. Ein Leiterrahmen
bzw. Trägerstreifen,
eine Keramikplatte oder dergleichen können als Substrat 10 dienen.
In dieser bestimmten Ausführungsform
wird ein Inselabschnitt eines Leiterrahmens als das Substrat 10 verwendet.
Das Sensorelement 20 besitzt einen dünnen Abtastabschnitt 21 an
einem Ende (dem linken Ende in 2), und
das andere Ende (das rechte Ende) des Sensorelements 20 ist über ein
elastisch deformierbares Material 40, welches als Haftmittel
dient, auf dem Sensorelement 20 angebracht. Ein auf Wärme ansprechender
Widerstand oder dergleichen ist auf dem dünnen Abtastabschnitt 21 derart
angebracht, dass sich ein Widerstandswert des Widerstands entsprechend
einem Betrag von Luft ändert,
welcher der Abtastabschnitt 21 ausgesetzt ist. Das Sensorelement 20 kann
als Halbleiterchip unter Verwendung von bekannten Halbleiterherstellungsprozessen
gebildet sein.
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Da
das Sensorelement 20 auf dem Substrat 10 über das
elastisch deformierbare Haftmittel 40 angebracht ist, ist
das Sensorelement 20 relativ zu dem Substrat 10 beweglich.
Daher ist das Sensorelement 20 in einem abgesenkten Abschnitt 240 des
Formstempels 200 (was später detailliert erläutert wird)
sogar dann untergebracht, wenn keine Lücke G in dem abgesenkten Abschnitt 240 vorgesehen
ist. Verschiedene isolierende Haftmittel, welche wie Kautschuk-Haftmittel
oder Gel-Haftmittel nach dem Bonden elastisch deformierbar sind,
können
als das elastisch deformierbare Haftmittel 40 verwendet
werden. Insbesondere können
aus Silikonkautschuk, Fluorkautschuk, Silikongel-Kautschuk, Fluorgel oder dergleichen
gebildete Haftmittel als das elastisch deformierbare Haftmittel
verwendet werden. Es wird bevorzugt, dass die Dicke des elastisch
deformierbaren Haftmittels 40 größer als 100 μm ausgebildet
ist, um eine hinreichend hohe Elastizität bzw. Spannkraft sicherzustellen.
In einer herkömmlichen
Sensoranordnung beträgt
die Dicke des Haftmittels, welches das Sensorelement mit dem Substrat
verbindet, etwa 20 bis 30 μm
oder weniger.
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Der
Signalausgabeabschnitt 30, welcher ein Schaltungselement 31 aufweist,
ist von dem Sensorelement 20 getrennt und auf Leiterabschnitten 32 des Substrats 10 mit
einem aus einem Isoliermaterial wie Harz oder Keramik gebildeten
Haftmittel 34 angebracht. Der Signalausgabeabschnitt 30 ist
durch den Bonddraht 22 elektrisch mit dem Sensorelement 20 verbunden.
Signale von dem Sensorelement 20 werden in dem Schaltungselement 31 in
eine geeignete Form verarbeitet, um nach außen geführt zu werden. Das Schaltungselement 31 kann
in Form eines Halbleiterchips gebildet werden, welcher durch bekannte Prozesse
hergestellt wird.
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Das
Substrat 10 ist durch einen Leiterrahmen gebildet, welcher
Leiterabschnitte 32 aufweist, die sich aus dem Isoliermaterial 50 herausstrecken. Der
Signalausgabeabschnitt 30 ist elektrisch mit Leiterabschnitten 32 durch
Bonddrähte 33 wie
in 4 dargestellt verbunden. Die Ausgangssignale der Sensoranordnung 100 werden
von den Leiterabschnitten 32 herausgeführt. Der Leiterrahmen kann aus
Kupfer, welches üblicherweise
in elektronischen Anordnungen verwendet wird, einer 42-Legierung (42-alloy)
oder dergleichen gebildet sein. Die Bonddrähte 22, 33 können aus
Gold, Aluminium oder dergleichen gebildet sein.
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Wie
in 2 dargestellt, sind der Abschnitt, welcher das
Sensorelement 20 mit dem Signalausgabeabschnitt 30 verbindet
und den Bonddraht 22 enthält, und der Signalausgabeabschnitt 30 mit
dem Vergießisolator
(molding insulator) 50 verkapselt bzw. davon eingeschlossen.
Der Abtastabschnitt 21 des Sensorelement 20 ist
nicht mit dem Vergießisolator 50 bedeckt,
sondern außerhalb
davon bloßgelegt. In 4 ist
der Vergießisolator 50 mit
einer gestrichelten Linie dargestellt, und die Leiterabschnitte 32 erstrecken
sich aus dem Vergießisolator 50 heraus. Wie
in 2 besser ersichtlich, wird das Sensorelement 20 an
einem Ende getragen, wodurch eine Auslegerstruktur gebildet wird.
Verschiedene Harzmaterialien wie Epoxidharz, welches üblicherweise
in einem Vergießprozess
verwendet wird, können
als Vergießisolator 50 verwendet
werden.
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Eine
Abmessung L1 von einer oberen Oberfläche des Vergießisolators 50 bis
zu einer unteren Oberfläche
des Sensorelements 20 und eine anderen Abmessung L2 von
einer unteren Oberfläche
des Sensorelements 20 zu einer unteren Oberfläche des Vergießisolators 50 sind
in 2 dargestellt. In 2 ist L2
deutlich größer als
L1 dargestellt, um das elastisch deformierbare Haftmittel 40 klar
darzustellen. Bei der aktuellen Anordnung ist jedoch L1 etwa gleich
L2. Mit anderen Worten, das Sensorelement 20 ist im Wesentlichen
in der Mitte der Sensoranordnung 100 in Richtung ihrer
Dicke positioniert. Auf diese weise können Belastungen, welche auf
das Sensorelement 20 von den oberen und unteren Oberflächen ausgeübt werden,
ausgeglichen werden.
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Wie
in 4 dargestellt, ist ein vorderer Rand (an der linken
Seite) des Vergießisolators 50 kreisförmig gekrümmt, und
wie in 2 dargestellt ist eine vordere Oberfläche (eine
vertikale Oberfläche an
der linken Seite) mit einem Radius R gekrümmt. Es wird bevorzugt, einen
derartig gekrümmten
Rand und eine gekrümmte
Oberfläche
auf dem Vergießisolator 50 auszubilden,
um darauf ausgeübte
Belastungen zu vermindern.
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Unter
Bezugnahme auf 5 und 6 wird ein
Prozess des Herstellens der Sensoranordnung 100 beschrieben.
Zuerst wird das Sensorelement 20 auf dem Substrat 10 über das
elastisch deformierbare Haftmittel 40 angebracht, und es
wird der Signalausgabeabschnitt 30 auf dem Substrat 10 mit dem
Haftmittel 34 angebracht. Danach wird das Sensorelement 20 elektrisch
mit dem Signalausgabeabschnitt 30 durch den Bonddraht 22 verbunden,
und es wird der Signalausgabeabschnitt 30 elektrisch mit den
Leiterabschnitten 32 des Substrats 10 durch die Bonddrähte 33 verbunden.
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Ein
somit gebildetes Werkstück 101 wird
auf einem unteren Stempel 210 positioniert, und danach wird
ein oberer Stempel 220 derart platziert, dass das Werkstück 101 bedeckt
wird. Der obere Stempel 220 besitzt einen abgesenkten Abschnitt 240 zur
Aufnahme des Sensorelements 20 darin. Beim Platzieren des
oberen Stempels 220 auf dem Werkstück 101 wird die Position
des Sensorelements 20 relativ zu dem Substrat 10 durch
die Elastizität
bzw. Spannkraft des elastisch deformierbaren Haftmittels 40 derart eingestellt,
dass das Sensorelement 20 in dem abgesenkten Abschnitt 240 des
oberen Stempels 220 genau aufgenommen ist. Der abgesenkte
Abschnitt 240 besitzt im Wesentlichen keinen Zwischenraum
oder Lücke
(welche in dem herkömmlichen
Formstempel gebildet ist) relativ zu der Breite des Sensorelements 20,
um auf den Seiten des Sensorelements 20 gebildete Vergießformgrate
(molding burs) zu minimieren.
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Somit
ist das Werkstück 101 in
dem Formstempel 200 enthalten, während der Abtastabschnitt 21 des
Sensorelements 20 und ein Teil des Substrats 10 außerhalb
des Formstempels 200 bloßgelegt gehalten werden. Ein
mit dem Vergießisolator 50 zu
füllender
Hohlraum 230 wird zwischen dem Werkstück 101 und dem Formstempel 200 gebildet.
Danach wird das Vergießmaterial
gezwungenermaßen
dem Hohlraum 230 zugeführt,
um das Werkstück 101 mit dem
Vergießisolator 50 einzuschließen. Der
Abtastabschnitt 21 des Sensorelements wird außerhalb
des Vergießisolators 50 bloßgelegt
gehalten. Nachdem der Vergießisolator 50 fest
geworden ist, wird das Werkstück 101 aus
dem Formstempel 200 herausgenommen.
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Wie
in 6 dargestellt, wird in dem oberen Stempel 220 eine
abgeschrägte
Oberfläche 250 (eine
Führungsoberfläche) zum
genauen Führen
des Sensorelements 20 in den abgesenkten Abschnitt 240,
gebildet. Das elastisch auf dem Substrat 10 angebrachte
Sensorelement 20 wird durch die abgeschrägte Oberfläche 250 geführt und
genau in dem abgesenkten Abschnitt 240 positioniert. Es
wird bevorzugt, ein Pufferteil 260 auf der Bodenoberfläche des
abgesenkten Abschnitts 240 dort anzuordnen, wo die obere Oberfläche des
Sensorelements 20 den unteren Stempel 220 berührt. Durch
das Pufferteil 260 wird eine von dem Formstempel aus dem
Sensorelement aufgebrachte Belastung vermindert. Das Pufferteil 260 kann
durch Bedecken der Bodenoberfläche
des abgesenkten Abschnitts 240 mit PIQ (Polyimid), leicht
härtendem
Harz, Resist oder dergleichen gebildet werden. Alternativ kann die
obere Oberfläche
des Sensorelements 20, welches die Bodenoberfläche des
abgesenkten Abschnitts 240 berührt, mit einem elastischen
Teil bedeckt werden.
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In
dem Prozess der Aufnahme des Werkstücks 101 in den Formstempel 200 wird
die Position des Sensorelements 20 relativ zu dem Substrat 10 durch
die Elastizität
bzw. Spannkraft des Haftmittels 40 eingestellt, welches
das Sensorelement 20 mit dem Substrat 10 verbindet.
Daher kann das Sensorelement 20 genau in dem abgesenkten
Abschnitt 240 des oberen Stempels positioniert werden,
welcher keinen Zwischenraum oder Lücke relativ zu der Breite des
Sensorelements 10 besitzt. Da es im Wesentlichen keinen
Zwischenraum zwischen dem abgesenkten Abschnitt 240 und
dem Sensorelement 20 gibt, werden keine Formgrate auf den
Seiten des Sensorelements bei dem Vergießprozess gebildet.
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Der
Zwischenraum oder die Lücke
zwischen dem abgesenkten Abschnitt 240 und dem Sensorelement 20 kann
bei der vorliegenden Erfindung einen kleinen Wert von etwa 20 bis
30 μm besitzen.
Dies bedeutet, dass der Zwischenraum auf ein Zehntel des herkömmlichen
Zwischenraums bei der vorliegenden Erfindung verringert wird. Es
war notwendig, einen Zwischenraum von etwa 0,3 mm bei dem herkömmlichen
Stempel zu bilden. Als Ergebnis wird die Bildung der Vergießformgrate
auf den Seiten Sensorelements 20 im Wesentlichen auf null
unterdrückt. Dementsprechend
wird der Abtastabschnitt 21, welcher vom Vergießisolator 50 bloßge legt
ist, durch die Vergießengrate
nicht ungünstig
beeinflusst.
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Da
das Sensorelement an einem Mittenabschnitt des Vergießisolators 50 in
Richtung seiner Dicke wie oben erwähnt positioniert ist, wird
eine Belastung, welche sich bildet, wenn der Vergießisolator 50 erhärtet, gleichförmig auf
das Sensorelement 20 aufgebracht. Daher wird das Sensorelement 20 davor geschützt, von
der darauf aufgebrachten Belastung beschädigt zu werden. Die Endlinie
der Endoberfläche 51 des
Vergießisolators 50 ist
wie in 4 mit einer gestrichelten Linie dargestellt kreisförmig gekrümmt. Die
gekrümmte
Linie vermindert die auf das Sensorelement 20 von dem Vergießisolator 50 aufgebrachte
Belastung. Des weiteren besitzt die Endoberfläche 51 des Vergießisolators 50 wie
in 2 dargestellt einen konkaven Radius R. Dieser
konkave Radius R dient ebenfalls dazu, die auf das Sensorelement 20 von
dem Vergieflisolator 50 aufgebrachte Belastung, wenn der
Vergießisolator 50 erhärtet, zu
vermindern.
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Bei
dem Vergießprozess
wird das Sensorelement 20 genau in den abgesenkten Abschnitt 42 des
oberen Formstempels 220 durch die Elastizität bzw. Spannkraft
des Haftmittels 40 geführt,
mit welchem das Sensorelement 20 auf das Substrat 10 gebondet
ist. Die Lücke
G oder der Zwischenraum relativ zu den Seiten des Sensorelements 20,
welcher bei dem herkömmlichen
Formstempel notwendig war, ist ausgelassen. Daher wird verhindert,
dass Vergießformgrate
auf den Seiten des Sensorelements 20 gebildet werden. Durch
Bildung der führenden
Abschrägung 250 in
dem Formstempel 220 wie in 6 dargestellt
wird das Sensorelement 20 weiter glatt in den abgesenkten
Abschnitt 240 geführt.
Durch Anordnen des Pufferteils 260 zwischen der oberen
Oberfläche des
Sensorelements 20 und dem unteren Formstempel 220 (siehe 5 und 6)
kann die dem Sensorelement 20 von dem Formstempel 200 aus
in dem Vergießprozess
aufgebrachte Belastung weiter vermindert werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform
beschränkt, sondern
kann verschiedenartig modifiziert werden. Beispielsweise können das
Sensorelement 20 und das Schaltungselement 31 integriert
auf einem einzigen Halbleiterchip gebildet sein, obwohl sie bei
der vorausgehenden Ausführungsform
getrennt waren. Das mit dem Substrat 10 verbundene Sensorelement 20 braucht
nicht auf lediglich eines beschränkt
sein. Es kann eine Vielzahl von Sensorelementen 20 in einer
Richtung parallel zu der Oberfläche
des Substrats 10 ausgerichtet sein. In diesem Fall ist
jedes Sensorelement 20 auf dem Substrat 10 über das elastisch
deformierbare Haftmittel 40 angebracht, und der Signalausgabeabschnitt 30 und
der Abschnitt, welcher elektrisch die Sensorelemente mit dem Signalausgabeabschnitt 30 verbindet,
sind zusammen mit dem Vergießisolator 50 vergossen,
während
jeder Abtastabschnitt 21 des Sensorelements 20 außerhalb
des Vergießisolators 50 bloßliegt.
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Der
Vergießisolator 50 ist
nicht auf Epoxidharz beschränkt,
sondern es können
verschiedenartige Materialien verwendet werden, solange wie derartige
Materialien geeignet sind, in dem Formstempel vergossen zu werden.
Die elektrischen Verbindungen zwischen dem Sensorelement 20 und
dem Signalausgabeabschnitt 30 und zwischen dem Signalausgabeabschnitt 30 und
den Leiterabschnitten 32 können durch verschiedene Arten
außer
durch die Bonddrähte 22 und 33 gebildet
werden, welche in der vorausgehenden Ausführungsform verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedenartige Sensoren außer auf
die Luftmengenmesser angewandt werden wie auf einen Feuchtigkeitssensor,
einen Gassensor, einen optischen Sensor, ei nen Reifendrucksensor
und einen Sensor für
Dieselpartikelfilter.
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Während die
vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die vorausgehende bevorzugte Ausführungsform
dargestellt und beschrieben wurde, ist es für den Fachmann ersichtlich,
dass Änderungen
in der Form und im Detail gemacht werden können, ohne vom Rahmen der Erfindung
wie in den beigefügten
Ansprüchen
definiert abzuweichen.
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Vorstehend
wurde eine Sensoranordnung mit einem umgossenen bzw. umspritzten
Signalausgabeabschnitt offenbart. Die Sensoranordnung (100) setzt
sich zusammen aus einem Sensorelement (20), welches einen
Abtastabschnitt (21) aufweist, und einem Signalausgabeabschnitt
(30), welcher auf einem Substrat (10) angebracht
ist. Das Sensorelement ist ebenfalls auf dem Substrat über ein
elastisches Material (40) angebracht. Das Sensorelement
ist elektrisch mit dem Signalausgabeabschnitt durch einen Bonddraht
(22) verbunden. Das Werkstück (101), welches
sich aus dem Sensorelement (20), dem Signalausgabeabschnitt
(30) und dem Substrat (10) zusammensetzt, wird
in einem Formstempel (200) gehalten, und das Werkstück wird
mit einem Isoliermaterial (50) umgossen, während der
Abtastabschnitt (21) außerhalb des Isoliermaterials
(50) bloßgelegt belassen
wird. Ein abgesenkter Abschnitt (240) des Formstempels,
in welchem das Sensorelement in dem Vergießprozess aufgenommen ist, besitzt
im Wesentlichen keinen Zwischenraum relativ zu dem Sensorelement,
und das Sensorelement (20) wird auf den abgesenkten Abschnitt
(240) durch die Elastizität bzw. Spannkraft des Materials
(40) geführt, welches
das Sensorelement (20) auf das Substrat (10) bondet.
Daher werden keine Formgrate auf den Seiten des Sensorelements (20)
in dem Vergießprozess
gebildet.