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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Sensoranordnung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Solche
Sensoranordnungen sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus
der Druckschrift
DE 100
58 593 A1 ein verpacktes elektronisches Bauelement bekannt,
wobei ein Chip auf einer Oberseite eines Diepads eines Leadframes
befestigt ist und der Diepad und der Chip von einer Plastikmasse
umschlossen sind und wobei ferner auf einer Oberseite des Chips
und auf einer Unterseite des Diepads ein Gel angeordnet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Sensoranordnung und das erfindungsgemäße
Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung gemäß den
nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem
Stand der Technik den Vorteil, dass eine Entkopplung des Trägerelements
von dem Gehäuse im Bereich der metallischen Beschichtung
mit vergleichsweise einfachen und kostengünstig zu implementieren
Standardverfahren und insbesondere ohne einen zusätzlichen
Herstellungsschritt für das Aufbringen der metallischen
Beschichtung ermöglicht wird. Dies wird dadurch erreicht,
dass die Bildung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen
dem Gehäuse und dem Trägerelement im Bereich der
metallischen Beschichtung und insbesondere während der
Herstellung des Gehäuses durch die metallische Beschichtung
auf dem Trägerelement unterbunden wird. Das Trägerelement
umfasst insbesondere einen Leadframe, welcher zur elektrischen Kontaktierung
des Sensormoduls vorgesehen ist und standardmäßig
mit einer metallischen Schicht zur Erzeugung von Bondfläche
und/oder Leiterbahnen auf dem Leadframe zumindest teilweise beschichtet
wird. Bei der Beschichtung des Leadframes zur Ausbildung der Leiterbahnen
wird vorzugsweise gleichzeitig die metallische Beschichtung auf
die zweite Seite des Trägerelements aufgebracht, so dass
im Gegensatz zum Stand der Technik keine weiteren Schritte zum Einbringen
von Entkopplungsschichten zwischen das Gehäuse und den
Leadframe notwendig sind. Die Herstellungskosten der Sensoranordnung
werden somit in erheblicher Weise gesenkt. Insbesondere bei der
Verpackung von mikromechanischen Sensoren in Moldgehäusen
wird die Entstehung einer Spannungsänderung im Gehäuse
durch eine Delamination des Gehäusematerials von der zweiten
Seite des Trägerelements durch die Entkopplungsschicht
unterbunden, so dass eine Änderung des Spannungszustands
keinen Einfluss auf das Sensorelement ausübt. Besonders
vorteilhaft ermöglicht eine Entkopplung des Trägerelements
im Bereich der metallischen Beschichtung von dem Gehäuse
einen im Wesentlichen konstanten Spannungszustand im Gehäuse,
da eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuse
und dem Trägerelement im Bereich der metallischen Beschichtung
grundsätzlich durch die metallische Beschichtung verhindert
wird und somit keine spätere Delamination in diesem Bereich
möglich ist. Die metallische Beschichtung umfasst vorzugsweise
eine galvanische Silberschicht, während das Trägerelement
vorzugsweist ein metallisches oder ein nichtmetallisches Material
umfasst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen,
sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Seite
auf einer der ersten Seite, insbesondere in einer Richtung senkrecht zu
einer Haupterstreckungsebene des Trägerelements, gegenüberliegenden
Seite des Trägerelements angeordnet ist. Besonders vorteilhaft
wird somit die Entstehung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen
dem Trägerelement und dem Gehäuse auf der vergleichsweise
großen Rückseite des Trägerelements verhindert,
da eine Delamination des Gehäuses auf einer vergleichsweise
großen Fläche eine vergleichsweise große
Spannungsänderung im Gehäuse bewirkt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse
ein Moldgehäuse umfasst. Die Herstellung eines Moldgehäuses
ist vorteilhaft vergleichsweise kostengünstig, wobei ein
zumindest teilweises Umspritzen des Trägerelements und
des Sensormoduls mit dem Mold- bzw. Gehäusematerial insbesondere
zu einer form-, kraft- und/oder stoffschlüssigen Verbindung
zwischen dem Gehäuse und dem Trägerelement bzw. dem
Gehäuse und dem Sensorelement führt. Die zumindest
teilweise Beschichtung des Trägerelements mit der metallischen
Schicht verhindert in vorteilhafter Weise eine stoffschlüssige
Verbindung zwischen dem beschichteten Bereich des Trägerelements
und dem Moldgehäuse.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Sensormodul und/oder
das Gehäuse in einem Modulbereich des Trägerelements
angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Modulbereich im Vergleich
zum übrigen Trägerelementbereich senkrecht zur
Haupterstreckungsebene eine Vertiefung umfasst, so dass das Sensormodul
im Vergleich zum übrigen Trägerelementbereich besonders
bauraumkompakt in das Trägerelement integrierbar ist und
das Sensormodul zur Spannungsoptimierung in einer neutralen Faser
des Trägerelements angeordnet ist. Ferner ist somit besonders
vorteilhaft eine Zentrierung des Sensormoduls auf dem Trägerelement
möglich, so dass die Erzeugung des Gehäuses um
das Sensormodul, vorzugsweise in einem Moldprozess, in deutlicher
Weise vereinfacht wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der übrige
Trägerelementbereich Anschlussbereiche, insbesondere zur elektrischen
Kontaktierung des Sensormoduls umfasst, so dass das Trägerelement
besonders vorteilhaft gleichzeitig sowohl zur mechanischen Fixierung des
Sensormoduls und des Gehäuses, als auch zur elektrischen
Kontaktierung des Sensormoduls fungiert. Die Anschlussbereiche sind
vorzugsweise als elektrische Kontaktflächen und/oder als
Steckerelemente zur Ausbildung einer lösbaren Steckverbindung
ausgebildet.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine stoffschlüssige Verbindung
zwischen dem Gehäuse und dem Trägerelement lediglich
auf der ersten Seite, lediglich auf der ersten Seite und in übrigen
Trägerelementbereichen auf der zweiten Seite oder lediglich
in übrigen Trägerelementbereichen auf der zweiten
Seite vorgesehen ist. In vorteilhafter Weise wird das Gehäuse somit
durch eine stoffschlüssige Verbindung auf der ersten Seite
des Trägerelements und/oder in den übrigen Trägerelementbereichen
auf der zweiten Seite zusätzlich befestigt, ohne dass eine
stoffschlüssige Verbindung im Modulbereich auf der zweiten
Seite zwischen dem Trägerelement und dem Gehäuse
entsteht, welche zu den Spannungsänderungen im Gehäuse
führen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die metallische
Beschichtung in einem Bereich angeordnet ist, welcher im Wesentlichen
deckungsgleich der Projektion des Modulbereichs senkrecht zur Haupterstreckungsebene
ist. Vorzugsweise wird somit in vorteilhafter Weise eine stoffschlüssige
Verbindung zwischen dem Gehäuse und der zweiten Seite des
Trägerelements lediglich im Modulbereich zumindest teilweise
verhindert. Üblicherweise ist auf der Trägerelementrückseite
im Modulbereich die größte dem Gehäuse
unmittelbar zugewandte Fläche des Trägerelements
ausgebildet, so dass eine Entkopplung von Gehäuse und Trägerelement
durch die metallische Beschichtung in diesem Bereich eine vergleichsweise
gute Unterdrückung von Spannungsänderungen im
Gehäuse bewirkt.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur Herstellung einer Sensoranordnung, wobei in einem ersten Herstellungsschritt
die zweite Seite des Trägerelements beschichtet wird und
wobei in einem zweiten Herstellungsschritt das Trägerelement
zumindest teilweise umspritzt wird. Wie oben bereits ausgeführt,
bewirkt eine zumindest teilweise Umspritzung des Trägerelements
mit dem Gehäusematerial die Ausbildung einer stoffschlüssigen
Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Trägerelement
im zweiten Herstellungsschritt. Dies wird zumindest im Bereich der
im ersten Herstellungsschritt aufgebrachten Beschichtung verhindert,
so dass zumindest in diesem Bereich Spannungsänderungen
im Gehäuse durch eine mögliche spätere
Delamination des Gehäuses von dem Trägerelement
unterbunden werden. Ferner wird im ersten Herstellungsschritt das
Trägerelement derart beschichtet, dass gleichzeitig die
Leiterstrukturen auf dem Trägerelement zur elektrischen
Kontaktierung des Sensormoduls gebildet werden. Besonders vorteilhaft
wird daher kein zusätzlicher Verfahrensschritt zur Implementierung
einer Unterdrückung von späteren Spannungsänderungen
im Gehäuse benötigt, da die Beschichtung des Trägerelements
mit der metallischen Beschichtung gleichzeitig mit der Beschichtung
des Trägerelements zur Ausbildung der Leiterstrukturen
durchgeführt wird. Die metallische Beschichtung umfasst
insbesondere eine galvanische Silberschicht.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass im ersten Herstellungsschritt
die metallische Beschichtung durch eine galvanische Beschichtung,
Sputtern, Aufkleben und/oder Aufsprühen aufgebracht wird.
Besonders vorteilhaft ist insbesondere eine Beschichtung durch galvanisieren vergleichsweise
gut beherrschbar und kostengünstig zu implementieren.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem
dritten Herstellungsschritt, insbesondere zeitlich vor dem zweiten Herstellungsschritt
und vorzugsweise zeitlich nach dem ersten Herstellungsschritt, das
Sensormodul auf das Trägerelement aufgebracht wird, so
dass besonders vorteilhaft im zweiten Herstellungsschritt zumindest
teilweise das Trägerelement und gleichzeitig das Sensormodul
von dem Gehäuse umschlossen werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es
zeigen
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1 eine
schematische Aufsicht einer Sensoranordnung gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
schematische Seitenansicht einer ersten Vorläuferstruktur
zur Herstellung einer Sensoranordnung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
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3 eine
schematische Seitenansicht einer zweiten Vorläuferstruktur
zur Herstellung einer Sensoranordnung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 ist
eine schematische Aufsicht einer Sensoranordnung 1 gemäß einer
beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung dargestellt, wobei die Sensoranordnung 1 ein
Trägerelement 2 und ein Sensormodul 3 aufweist,
wobei das Sensormodul 3 auf einer ersten Seite 10 des
Trägerelements 2 angeordnet ist und wobei das
Trägerelement 2 und das Sensormodul 3 zumindest
teilweise von einem Gehäuse 9, insbesondere einem Moldgehäuse,
umschlossen sind. Das Sensormodul 3 und das Gehäuse 9 sind
in einem Modulbereich 5 des Trägerelements 2 angeordnet
sind, wobei der Modulbereich 5 im Vergleich zum übrigen
Trägerelementbereich 6 senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene 100 des
Trägerelements 2 eine Vertiefung 7 umfasst.
Das Trägerelement 2 weist ferner eine der ersten
Seite 10 in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene 100 gegenüberliegende
zweite Seite 11 auf, wobei auf der zweiten Seite 11 zumindest
teilweise eine metallische Beschichtung 4 vorgesehen ist.
Die metallische Beschichtung 4 ist insbesondere derart
angeordnet vorgesehen, dass eine Projektion des Modulbereichs 5 senkrecht
zur Haupterstreckungsebene 100 deckungsgleich mit der metallischen
Beschichtung 4 ist. Die übrigen Trägerelementbereiche 6 umfassen
zur elektrischen Kontaktierung des Sensormoduls 3 Anschlussbereiche 8.
Zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung weist das Trägerelement 2 vorzugsweise
ebenfalls eine Schicht aus dem Material der metallischen Beschichtung 4 auf,
welche insbesondere zur Ausbildung von elektrisch leitfähigen
Leiterstrukturen auf dem Trägerelement 2 vorgesehen
sind. Die metallische Beschichtung 4 verhindert eine stoffschlüssige
Verbindung zwischen dem Gehäuse 9 und dem Trägerelement 2 im
Bereich der metallischen Beschichtung 4. Das Trägerelement 2 umfasst
insbesondere einen ”Leadframe” und der Modulbereich 5 auf
dem Leadframe den die paddle. Ferner umfasst die metallische Beschichtung 4 auf
dem Leadframe vorzugsweise eine galvanische Silberschicht.
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In 2 ist
eine schematische Seitenansicht einer ersten Vorläuferstruktur 1' zur
Herstellung einer Sensoranordnung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt,
wobei in einem ersten Herstellungsschritt die zweite Seite 11 des
Trägerelements 2 mit der metallischen Schicht 4 beschichtet
wird und wobei in dem ersten Herstellungsschritt vorzugsweise gleichzeitig
die Leiterstrukturen zur späteren elektrischen Kontaktierung
des Sensormoduls 3 auf das Trägermodul 2 aufgebracht wurden.
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In 3 ist
eine schematische Seitenansicht einer zweiten Vorläuferstruktur 1'' zur
Herstellung einer Sensoranordnung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei
die zweite Vorläuferstruktur 1'' der ersten Vorläuferstruktur 1' dargestellt
in 2 identisch ist, wobei in einem dritten Herstellungsschritt
durchgeführt nach dem ersten Herstellungsschritt das Sensormodul 3 im
Modulbereich 5 auf der ersten Seite 10 des Trägerelements 2 angeordnet
wird. In einem nicht dargestellten nachfolgenden zweiten Herstellungsschritt
wird das Sensormodul 3 und zumindest teilweise das Trägerelement 2 der
zweiten Vorläuferstruktur 1'' mit dem Gehäusematerial
bzw. der Moldmasse zur Bildung des Gehäuses 9 umspritzt,
so dass die Sensoranordnung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert
in 1 entsteht, wobei die Bildung einer stoffschlüssigen
Verbindung im Bereich der metallischen Beschichtung 4 zwischen
dem Trägerelement 2 und dem Gehäuse 9 durch
die metallische Beschichtung 4 verhindert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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