DE102007029720A1 - Baugruppe mit einem ASIC und einem Gehäuse für den ASIC - Google Patents
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Abstract
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein einfacher, platzsparender und kostengünstiger Aufbau einer Bnem Gehäuse für den ASIC (1) vorgeschlagen, wobei das Gehäuse mit Anschlüssen (6) zum externen Anschluss des ASIC (1) über elektrische Leitungen ausgestattet ist und wobei mindestens ein elektronisches Bauelement (7) zum Schutz des ASIC (1) gegen elektrostatische Entladungen (ESD-Schutz) und zur Unterdrückung von über die Leitungen oder Anschlüsse (6) induzierten Störspannungen (EMV) vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist das mindestens eine Bauelement (7) innerhalb des Gehäuses angeordnet und mit mindestens einem Anschluss (6) verbunden.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft eine Baugruppe mit mindestens einem ASIC und einem Gehäuse für den ASIC, wobei das Gehäuse mit Anschlüssen zum externen Anschluss des ASIC über elektrische Leitungen ausgestattet ist und wobei mindestens ein elektronisches Bauelement zum Schutz des ASIC gegen elektrostatische Entladungen (ESD-Schutz) und zur Unterdrückung von über die Leitungen oder Anschlüsse induzierten Störspannungen (EMV) vorgesehen ist.
- In der deutschen Offenlegungsschrift
DE 103 24 220 A1 wird eine Baugruppe mit einem mikromechanischen Sensorelement und einem speziellen Gehäuse für dieses Sensorelement beschrieben. Das Sensorelement ist hier auf einem Sockel des Gehäusebodens montiert und über Bonddrähte mit Kontaktstiften verbunden, die zur elektrischen Kontaktierung des Sensorelements durch den Gehäuseboden nach außen geführt sind. Über dem Sensorelement ist ein kappenartiges zweites Gehäuseteil angeordnet und mit Hilfe einer Verfüllmasse mit dem Gehäuseboden verbunden. - Zum Schutz des Sensorelements werden derartige Baugruppen in der Praxis häufig mit einem EMV-/ESD-Schutz ausgestattet. Es ist bekannt, dazu passive Bauelemente, wie Kondensatoren, Varistoren oder Dioden, auf einer Leiterplatte außerhalb des Gehäuses zu montieren. Damit können neben elektrostatischen Entladungen, die an den Zuleitungen und Anschlüsse auftreten können, auch hochfrequente Wechselspannungen abgeleitet werden, die über die Zuleitungen und Anschlüsse induziert werden, so dass das Sensorsignal nicht verfälscht wird.
- Diese externe Beschaltung mit passiven Bauelementen ist in mehrerlei Hinsicht problematisch. Aufgrund der Anordnung der Bauelemente außerhalb des Gehäuses ist ein zusätzlicher Montageschritt bei der Herstellung der Baugruppe erforderlich. Außerdem wird eine geeignete Montagefläche für die Bauelemente benötigt. Schließlich lässt sich die Anordnung der Bauelemente außerhalb des Gehäuses auch nur schwer mit dem allgemeinen Erfordernis der Miniaturisierung derartiger Baugruppen vereinbaren.
- Offenbarung der Erfindung
- Mit der vorliegenden Erfindung wird ein einfacher, platzsparender und kostengünstiger Aufbau einer Baugruppe der eingangs genannten Art vorgeschlagen.
- Erfindungsgemäß ist das mindestens eine Bauelement zum Schutz des ASIC gegen elektrostatische Entladungen (ESD-Schutz) und zur Unterdrückung von über die Leitungen oder Anschlüsse induzierten Störspannungen (EMV) innerhalb des Gehäuses angeordnet und mit mindestens einem Anschluss verbunden.
- Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass sich durch Integration der einen EMV-/ESD-Schutz bildenden Bauelemente in das Gehäuse des ASIC ein besonders guter Schutz erzielen lässt, da die Schutzwirkung um so besser ist, je kleiner die Abstände zwischen den Bauelementen und dem ASIC sind. Durch Integration dieser Bauelemente in das Gehäuse des ASIC lässt sich zudem auf einfache Weise eine besonders kompakte und platzsparende Bauform für eine Baugruppe der eingangs genannten Art realisieren.
- Von besonderem Vorteil ist, dass der EMV-/ESD-Schutz einer erfindungsgemäßen Baugruppe unter Verwendung der üblicherweise zu diesem Zweck eingesetzten elektronischen Bauelemente realisiert werden kann, nämlich insbesondere durch Anordnung mindestens eines Kondensators, eines Varistors und/oder einer Diode innerhalb des Gehäuses.
- Ein weiterer Vorteil ist, dass die erfindungsgemäße Baugruppe bei der Weiterverarbeitung durch den integrierten ESD-Schutz bereits geschützt ist.
- Die einen EMV-/ESD-Schutz bildenden Bauelemente sind ihrerseits durch die Integration in das Gehäuse gegen Korrosion oder Beschädigung geschützt.
- Grundsätzlich gibt es verschiedene Möglichkeiten für die Anordnung dieser elektronischen Bauelemente im Gehäuse des ASIC. So können der ASIC und das mindestens eine elektronische Bauelement auf einem gemeinsamen Träger montiert sein. Der ASIC kann aber auch auf dem Gehäuseboden montiert sein, während das bzw. die Bauelemente auf einem zusätzlichen Träger angeordnet sind, der im Gehäuse montiert ist. Alternativ können die Bauelemente für den EMV-/ESD-Schutz auch auf dem ASIC montiert sein. Je nach Anwendung und Einsatzort der Baugruppe kann es auch von Vorteil sein, wenn die durch die Gehäusewandung geführten Anschlüsse jeweils mit einem Durchführungskondensator versehen sind.
- Das erfindungsgemäße Konzept eignet sich besonders für ASICs in Verbindung mit einem mikromechanischen Sensorelement, insbesondere mit einem Drucksensorelement.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Wie bereits voranstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die dem unabhängigen Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen verwiesen.
-
1a zeigt einen Schnitt durch den Gehäuseboden einer ersten erfindungsgemäßen Baugruppe10 im Bereich eines Kondensators und -
1b zeigt eine Draufsicht auf diesen Gehäuseboden mit dem Schnittverlauf Ia. -
2a zeigt einen Schnitt durch den Gehäuseboden einer zweiten erfindungsgemäßen Baugruppe20 im Bereich eines Bauelementträgers und -
2b zeigt eine Draufsicht auf diesen Gehäuseboden mit dem Schnittverlauf IIa. -
3 zeigt einen Schnitt durch den Gehäuseboden einer dritten erfindungsgemäßen Baugruppe30 im Bereich eines Durchführungskondensators. -
4 zeigt einen Schnitt durch das Gehäuse einer vierten erfindungsgemäßen Baugruppe40 . - Ausführungsformen der Erfindung
- Die in den
1a und1b dargestellte Baugruppe10 umfasst einen ASIC1 mit einer mikromechanischen Komponente in Form einer Sensormembran11 . Demnach könnte es sich bei dem ASIC1 um einen Drucksensorchip handeln. Der ASIC1 ist in einem Gehäuse angeordnet, das hier aus einem Gehäuseboden2 mit einem achteckigen Sockel3 und einem nicht dargestellten, kappenartigen zweiten Gehäuseteil besteht, das auf den Sockel3 aufgesteckt wird. Etwaige Zwischenräume zwischen dem kappenartigen Gehäuseteil und dem Gehäuseboden2 werden dann mit Hilfe einer Verfüllmasse aufgefüllt, um das Gehäuse abzuschließen. Der ASIC1 ist auf einem Glassockel12 montiert, der mittig in einer Ausnehmung4 des Sockels3 angeordnet ist. Außerdem ist der ASIC1 über Bonddrähte5 mit Anschlüssen in Form von Anschlussstiften6 verbunden, die im Bereich des Sockels3 durch den Gehäuseboden2 geführt sind. Da das Gehäuse im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel aus Metall besteht, ist der Gehäuseboden2 bzw. der Sockel3 mit Glasdurchführungen13 zur elektrischen Isolation der Anschlussstifte6 ausgestattet. An die Anschlussstifte6 können elektrische Leitungen zum externen Anschluss des ASIC1 angeschlossen werden. Erfindungsgemäß sind im Bereich des Sockels3 zwei Kondensatoren7 in entsprechenden Ausnehmungen8 angeordnet. Jeder der beiden Kondensatoren7 ist über einen Bonddraht9 mit einem benachbarten Anschlussstift6 verbunden. Dadurch bilden die Kondensatoren7 einen EMV-/ESD-Schutz für den ASIC1 . Aufgrund ihrer Anordnung im Bereich des Sockels3 befinden sich die Kondensatoren7 innerhalb des Gehäuses, da das zweite kappenartige Gehäuseteil auf den Sockel3 aufgesteckt wird, so dass es auf dem in1b sichtbaren Randbereich des Gehäusebodens2 aufsitzt. Bei dem in den1a und1b dargestellten Ausführungsbeispiel sind der ASIC1 und die Kondensatoren7 also auf einem gemeinsamen Träger, nämlich dem Gehäuseboden2 , montiert. - Die in den
2a und2b dargestellte Baugruppe20 unterscheidet sich von der Baugruppe10 lediglich durch die Montageform der Kondensatoren. Zur Erläuterung der übrigen Komponenten der Baugruppe20 , die mit denselben Bezugszeichen wie in den1a und1b versehen sind, wird deshalb auf die Beschreibung zu den1a und1b verwiesen. Im Fall der Baugruppe20 wird der EMV-/ESD-Schutz zwar ebenfalls durch zwei Kondensatoren22 gebildet, die jeweils über einen Bonddraht9 mit einem benachbarten Anschlussstift6 verbunden sind. Diese Kondensatoren22 sind aber auf einem separaten Träger21 angeordnet, der wiederum im Bereich des Sockels3 auf dem Gehäuseboden montiert ist, so dass auch die Kondensatoren22 erfindungsgemäß im Gehäuse der Baugruppe20 angeordnet sind. - Die in
3 dargestellte Baugruppe30 umfasst einen ASIC31 mit einer Sensormembran311 , der in einem Gehäuse angeordnet ist. Dieses Gehäuse ist genauso aufgebaut wie die Gehäuse der Baugruppen10 und20 und umfasst einen Gehäuseboden32 mit einem Sockel33 und ein zweites, hier nicht dargestelltes, kappenartiges Gehäuseteil. Auch der ASIC31 ist auf einem Glassockel310 montiert, der in einer Ausnehmung34 des Sockels33 auf dem Gehäuseboden32 angeordnet ist. Außerdem ist der ASIC31 über Bonddrähte35 mit Anschlussstiften36 verbunden, die im Bereich des Sockels33 durch den Gehäuseboden32 geführt sind. Bei dem in3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der EMV/ESD-Schutz in Form von Durchführungskondensatoren37 an ausgewählten Anschlussstiften36 realisiert. Die Durchführungskondensatoren37 sind zylindrisch ausgebildet, wobei der Anschlussstift36 jeweils die Mittelelektrode bildet. Konzentrisch um den Anschlussstift36 ist die Außenelektrode38 angeordnet, die über einen elektrisch leitenden Kleber oder Lot39 mit dem Gehäuse verbunden ist. Das Dielektrikum der Durchführungskondensatoren37 bildet gleichzeitig die elektrisch isolierende Trennschicht zwischen Anschlussstift36 und Gehäuse. - Bei den drei voranstehend beschriebenen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Baugruppe werden die elektronischen Bauelemente, mit denen ein EMV-/ESD-Schutz für den ASIC realisiert wird, auf einer Montagefläche neben dem ASIC und innerhalb des Gehäuses angeordnet. Im Unterschied dazu ist in
4 eine besonders platzsparende Variante dargestellt, bei der ein solches Bauelement44 auf dem ASIC41 angeordnet ist. - Der ASIC
41 der Baugruppe40 , der ebenfalls eine Sensormembran411 umfasst, ist auf einer Leiterplatte42 montiert und über Bonddrähte43 mit Leiterbahnen und Durchkontakten der Leiterplatte42 verbunden, so dass der ASIC41 an externe Leitungen angeschlossen werden kann. Auf dem ASIC41 befindet sich ein Kondensator44 , der mittels Sealglas auf den ASIC41 geklebt wurde. Der elektrische Anschluss des Kondensators44 ist hier mit Hilfe von Bonddrähten45 realisiert. Alternativ kann ein solcher Kondensator auch mittels Leitkleber auf den ASIC geklebt werden. Allerdings müssen dazu entsprechende leitfähige Anschlussbereiche auf dem ASIC ausgebildet sein. Die Leiterplatte42 bildet zumindest einen Teil des Gehäusebodens46 . Ein zweites Gehäuseteil47 , das hier nur teilweise dargestellt ist, ist kappenartig über dem ASIC41 mit dem Kondensator44 angeordnet. Das Gehäuse ist zumindest so weit mit einer passivierenden Gelschicht48 verfüllt, dass ASIC41 und Kondensator44 zusammen mit den jeweiligen Anschlüssen vollständig in dem Gel48 eingebettet sind. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10324220 A1 [0002]
Claims (7)
- Baugruppe mit mindestens einem ASIC (
1 ) und einem Gehäuse für den ASIC (1 ), wobei das Gehäuse mit Anschlüssen (6 ) zum externen Anschluss des ASIC (1 ) über elektrische Leitungen ausgestattet ist und wobei mindestens ein elektronisches Bauelement (7 ) zum Schutz des ASIC (1 ) gegen elektrostatische Entladungen (ESD-Schutz) und zur Unterdrückung von über die Leitungen oder Anschlüsse (6 ) induzierten Störspannungen (EMV) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Bauelement (7 ) innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und mit mindestens einem Anschluss (6 ) verbunden ist. - Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kondensator (
7 ), ein Varistor und/oder eine Diode als elektronisches Bauelement zum Schutz des ASIC (1 ) gegen elektrostatische Entladungen (ESD-Schutz) und zur Unterdrückung von über die Leitungen oder Anschlüsse induzierten Störspannungen (EMV) innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. - Baugruppe (
10 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ASIC (1 ) und das mindestens eine elektronische Bauelement (7 ) auf einem gemeinsamen Träger (2 ) montiert sind. - Baugruppe (
20 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ASIC (1 ) auf dem Gehäuseboden (2 ) montiert ist und dass ein zusätzlicher Träger (21 ) für das mindestens eine elektronische Bauelement (7 ) vorgesehen ist, der im Gehäuse montiert ist. - Baugruppe (
40 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektronische Bauelement (44 ) auf dem ASIC (41 ) montiert ist. - Baugruppe (
30 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anschluss (36 ) mit einem Durchführungskondensator (37 ) versehen ist. - Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem mikromechanischen Sensorelement, insbesondere mit einem Drucksensorelement.
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |