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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer 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 7-174599 A und der
JP 11006752 A 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 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
DE 4241333 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung mit: einem Substrat; einem Sensorelement, welches einen Abtastabschnitt aufweist, wobei das Sensorelement auf dem Substrat über ein elastisch deformierbares Material angebracht ist; und einem Signalausgabeabschnitt, welcher elektrisch mit dem Sensorelement verbunden ist, wobei der Signalausgabeabschnitt auf dem Substrat angebracht ist, wobei ein Abschnitt, welcher elektrisch das Sensorelement mit dem Signalausgabeabschnitt verbindet, mit einem Isoliermaterial umgossen ist, während der Abtastabschnitt des Sensorelements außerhalb des Isoliermaterials bloßliegt.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf die oben erwähnten Schwierigkeiten gemacht, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung bereitzustellen, wobei eine genaue Positionierung eines Sensorelements auf einem Substrat ermöglicht wird.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Vorteilhafterweise wird dabei die Bildung der Formgrate auf den Seiten des Sensorelements bei dem Vergießprozess eliminiert oder unterdrückt.
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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 angebracht. 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 Luftmengenmesser 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 bloßgelegt 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 Vergießisolator 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, einen Reifendrucksensor und einen Sensor für Dieselpartikelfilter.
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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.
