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Stand der Technik
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DE 100 54 013 B4 bezieht
sich auf ein Drucksensormodul. Dieses umfasst zumindest ein Modulgehäuse
mit einem Stutzen, in dem eine Öffnung für ein
zu messendes Medium angeordnet ist. Das Drucksensormodul umfasst
des Weiteren einen Drucksensor, der in einem mit einer Sensorgehäuseöffnung
versehenen und separat von dem Modulgehäuse ausgebildeten
Sensorgehäuse angeordnet ist und durch ein in dem Sensorgehäuse
auf den Drucksensor aufgebrachtes Deckmittel geschützt
ist. Das Sensorgehäuse liegt in einer Vertiefung des Modulgehäuses
zumindest teilweise an dem Modulgehäuse an und ist in der
Vertiefung durch eine Kunststoffumspritzung oder eine Vergussmasse
gehalten. Ein die Sensorgehäuseöffnung um- gebender
Teil des Sensorgehäuses liegt an dem Modulgehäuse
an, so dass die Sensorgehäuseöffnung die Öffnung
des Stutzens vollständig umschließt. Die Kunststoffumspritzung
oder Vergussmasse umschließt das Sensorgehäuse
in der Vertiefung bis auf den an dem Motorgehäuse anliegenden
Teil des Sensorgehäuses und die Sensorgehäuseöffnung
vollständig.
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DE 10 2004 012 593
A1 bezieht sich auf ein Sensormodul. Bei dem Sensormodul
handelt es sich insbesondere um ein Drucksensormodul mit einem Sensorgehäuse,
welches ein Gehäuseteil mit darin teilweise eingebetteten
elektrischen Leitern aufweist. In dem Sensorgehäuse ist
ein erster Innenraum, in dem eine Sensoranordnung angeordnet ist,
ausgebildet und ein gegenüber dem ersten Innenraum abgedichteter
zweiter Innenraum vorgesehen. In diesem ist wenigstens ein Kondensator
angeordnet. In dem ersten Innenraum ist ein Aufnahmeteil mit einer
durch eine umlaufende Wand gebildeten Aufnahme angeordnet, in der
die Sensoranordnung eingesetzt und mit einer in die Aufnahme eingefüllten
Schutzabdeckung abgedeckt ist. Die Sensoranordnung ist mit an dem
Aufnahmeteil angeordneten elektrischen Anschlusselementen kontaktiert.
Die Anschlusselemente sind mit Anschlussabschnitten der elektrischen Leiter
direkt verbunden. Der wenigstens eine in dem zweiten Innenraum angeordnete
Kon densator ist über ein elektrisch leitendes Material
mit wenigstens einem der elektrischen Leiter verbunden.
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Aus
Gründen der Störfestigkeit (elektromagnetische
Verträglichkeit) und der Beständigkeit gegen elektrostatische
Entladungen (ESD) werden bei Sensoren zum Schutz der mikromechanischen
Silizium-Druckmesschips mit Auswerteschaltung Kondensatoren benötigt.
Die Silizium-Druckmesschips werden üblicherweise als SI-Chip
bezeichnet. Eine Möglichkeit besteht darin, diese Kondensatoren
in den SI-Chip zu integrieren. Dies erfordert zum einen einen Mehraufwand
an Chipfläche und erhöht damit die Herstellkosten
des Chips, zum anderen erfüllen die integrierten EMV-Kondensatoren
meistens die Anforderung hinsichtlich der elektrostatischen Entladungen
(ESD-Anforderung) nicht oder nur unzureichend.
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Daher
bleibt meist nur die Möglichkeit, die Kondensatoren extern,
d. h. getrennt vom Si-Chip zu bestücken. Im Allgemeinen
werden diese Kondensatoren im gleichen druckbeaufschlagten Raum
wie der Si-Chip bestückt, so zum Beispiel auf dem Schaltungsträger
(Hybrid, Leiterplatte) oder dem Stanzgitter des Sensors. Die letztgenannte
Möglichkeit bringt eine Nachteile mit sich, so zum Beispiel
wird der Aufbau unflexibler, da die Kondensatoren nicht an jedem beliebigen
Ort platziert werden können. Dies hat wiederum zur Folge,
dass der Abstand zwischen Si-Chip und Kondensatoren nicht beliebig
verringert werden kann, was jedoch für eine Optimierung
der elektromagnetischen Verträglichkeit nötig
ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird
ein Sensormodul, insbesondere ein Drucksensormodul mit integrierten Kondensatoren
vorgeschlagen, bei dem unter Verwendung bereits vorhandener Si-Chips
die Festigkeit gegen elektromagnetische Störungen erhöht
ist und gleichzeitig der Aufbau des gesamten Sensors, insbesondere
des Drucksensors, vereinfacht und flexibler gehalten ist. Es wird
Wert darauf gelegt, bei dem Aufbau des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Drucksensormoduls
so wenig wie möglich von bestehenden Fertigungskonzepten,
die bereits in Serie gefertigt werden und erprobt sind, abzuweichen.
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Der
erfindungsgemäß vorgeschlagene Aufbau eines Drucksensormoduls
mit integrierten Kondensatoren hat gegenüber herkömmlich
aufgebauten Varianten die Vorteile, dass zum Beispiel gegenüber der
Variante die Vorteile, dass zum Beispiel gegenüber der
Variante, die Kondensatoren auf dem Si-Chip zu integrieren, eine
geringere Chipfläche und damit geringere Chipkosten entstehen.
Chipintegrierte Kondensatoren stellen lediglich einen Kompromiss dar
und erfüllen die an sie gestellten ESD-Anforderungen nicht,
unzureichend oder gar nicht. Es entstehen geringere Einzelteilkosten
im Vergleich zur Entwicklung eines neuen Si-Chips.
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Der
erfindungsgemäß vorgeschlagene Aufbau hat gegenüber
der Variante, bei der die Kondensatoren in einer nicht druckbeaufschlagten
Kammer (Zwei-Kammer-Aufbau) auf das Stanzgitter geklebt werden,
die Vorteile, dass eine Verbesserung der EMV dadurch erreicht wird,
dass ein wesentlich geringerer Abstand zum Si-Chip herrscht. Es
sind flexiblere Aufbauvarianten des Sensors möglich, da
keine externen Kondensatoren verwendet werden. Der Aufsetz-, Klebe-
und Aushärteprozess kann bei der Fertigung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Drucksensormoduls
erheblich vereinfacht werden, da Setz-, Klebe- und Aushärteprozesse
entfallen können. Die bei einem Zwei-Kammer-Aufbau des Drucksensormoduls
vorhandene zweite Kammer, die bisher zur Unterbringung der Kondensatoren
diente, kann für zusätzliche ESD/EMV-Schutzmaßnahmen genutzt
werden. So können in der vorhandenen zweiten Kammer zum
Beispiel Varistoren oder andere elektronische Bauelemente montiert
werden.
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Die
erwähnten Kondensatoren werden auf dem Stanzgitter des
Drucksensormoduls mittels eines geeigneten Verfahrens, wie des Lötens,
mittels Epoxy-Leitklebers oder durch Löten und Ronden, vormontiert.
Anschließend erfolgt ein Umspritzen mit dem Gehäusematerial
des Moduls, was keinen extra vorzusehenden Fertigungsschritt darstellt,
sondern im Rahmen der Herstellung des Modulgehäuses erfolgen
kann.
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Alternativ
kann ein nachträgliches Montieren der beiden EMV-Kondensatoren
auf dem Stanzgitter mittels eines geeigneten Verfahrens, wie zum
Beispiel des Lötens, unter Einsatz von Epoxy-Leitkleber, durch
Löten und Ronden, in dem fertigem Modulgehäuse
mit einem sich daran anschließenden Passivierungsschritt,
so zum Beispiel Vergelen oder Verkleben, durch ein geeignetes Material
durchgeführt werden.
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Bei
der letztgenannten Fertigungsvariante können die eingesetzten
EMV-Kondensatoren auch im Backfill-Bereich nachträglich
montiert werden. Unter „Backfill-Bereich" ist eine zur Rückseite
des Modulgehäuses offene Ausnehmung zu verstehen, in welcher
der mindestens eine EMV-Kondensator von der Rückseite des
Modulgehäuses eingesetzt werden kann.
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Die
derzeit verwendete Konstruktion eines Drucksensormoduls ist dazu
lediglich minimal anzupassen.
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Der
erhaltene Aufbau des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Drucksensormoduls weist eine deutlich erhöhte EMV auf,
ist flexibel und ohne weitere externe Beschaltung verbaubar. Mit
dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Aufbau des
Drucksensormoduls können beliebige Drucksensoren für die
unterschiedlichen Applikationen aufgebaut werden, die alle die oben
beschriebenen Vorteile gegenüber den bisher eingesetzten
Lösungen aufweisen, wie nachfolgend noch dargelegt werden
wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
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1 das
erfindungsgemäß vorgeschlagene Druckmessmodul
zur Erfassung eines Absolutdruckes,
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2 eine
Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Druckmessmoduls zur Erfassung des Relativdruckes,
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3 eine
Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Druckmessmoduls zur Erfassung des Absolutdruckes, wobei mindestens
ein EMV-Kondensator an der Rückseite des Gehäuses her
eingebaut ist, und
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4 die
Draufsicht auf das erfindungsgemäß vorgeschlagene
Druckmessmodul mit zwei EMV-Kondensatoren, die jeweils zwei Leiterbahnen eines
Stanzgitters elektrisch miteinander kontaktieren, und
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5 ein
Druckmessmodul in Schnittdarstellung mit einem durch eine Unterteilung
gekapselten EMV-Kondensator.
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Ausführungsformen
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In
der Darstellung gemäß 1 ist ein
erfindungsgemäß vorgeschlagenes Druckmessmodul 10 dargestellt,
welches zur Erfassung eines Absolutdruckes eingesetzt werden kann.
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Aus
der Darstellung gemäß 1 geht hervor,
dass das Druckmessmodul 10' ein Gehäuse 12 aufweist,
dessen Gehäusewände 16 einen Innenraum 14 begrenzen.
Auf dem Boden des Innenraums 14 befindet sich ein Sockel 18,
auf dessen Oberseite ein Druckmesschip, insbesondere ein Silizium-Druckmesschip,
aufgenommen ist. Der Druckmesschip 20 weist eine obere
Planfläche 22 und eine Unterseite 34 auf.
In dem Gehäuse 12 des Druckmessmoduls 10 befindet
sich beispielsweise ein Stanzgitter 30 oder eine Anzahl
von Leiterbahnen 50 (vergleiche Draufsicht gemäß 4).
Freie Enden des Stanzgitters 30 beziehungsweise der Anzahl
von Leiterbahnen 50 münden in den Innenraum 14 innerhalb
des Gehäuses 12. Über Bonddrähte 24 ist
die Planfläche 22 des Druckmesschips 20 mit
dem Stanzgitter 30 beziehungsweise mit der Anzahl von Leiterbahnen 50,
je nach Ausführungsvariante, elektrisch verbunden.
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Wie
aus der Darstellung gemäß 1 hervorgeht,
ist dem Stanzgitter 30 gemäß dieser Ausführungsvariante
mindestens ein EMV-Kondensator 28 zugeordnet. Der mindestens
eine EMV-Kondensator 28 ist von einem Passivierungsmedium 26 umgeben und
mittels einer stoffschlüssigen Verbindung beziehungsweise
einer Epoxy-Klebeverbindung im Rahmen einer stoffschlüssigen
Verbindung 32 mit dem Stanzgitter 30 verbunden.
Wie der Darstellung gemäß 1 weiterhin
entnehmbar ist, ist der Innenraum 14 des Druckmessmoduls 10 durch
eine Abdeckung 60 überdeckt, die jedoch eine Druckbeaufschlagung
der Planfläche 22 des Druckmesschips 20 gestattet
und somit eine Messung eines Absolutdruckes ermöglicht.
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Das
in 1 in der Schnittdarstellung dargestellte Druckmessmodul 10 kann
zum Beispiel derart gefertigt werden, dass eine Vormontage mindestens eines
Kondensators 28 auf dem Stanzgitter 30 oder mindestens
eines Kondensators 56, der zwei Leiterbahnen 50 überbrückend
kontaktiert (vergleiche 4), erfolgt. Die Vormontage
des mindestens einen Kondensators 28 beziehungsweise 56 erfolgt
bevorzugt im Wege der Ausbildung einer stoffschlüssigen
Verbindung, so zum Beispiel durch Löten oder mittels eines
Epoxy-Leitklebers oder durch Löten und Ronden. Beim Ronden
wird eine elektrische Kontaktierung durch einen dünnen
Bonddraht hergestellt.
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Nach
der Vormontage des mindestens einen Kondensators 28 beziehungsweise 56 auf
dem Stanzgitter 30 beziehungsweise auf der mindestens einen
Leiterbahn 50 erfolgt ein Umspritzen des Stanzgitters 30 mit
dem Material, aus welchem das Gehäuse 12 gefertigt
wird. Dies stellt keinen gesonderten Prozessschritt dar, sondern
der mindestens eine Kondensator 28 beziehungsweise 56 kann durch
das sich an die Vormontage anschließende Umspritzungsverfahren
in das Gehäuse 12 eingespritzt werden.
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Alternativ
kann das in der Darstellung gemäß 1 dargestellte
Druckmessmodul 10 auch durch eine nachträgliche
Montage des mindestens einen elektronischen Bauelementes, so zum
Beispiel eines EMV-Kondensators 28, auf dem Stanzgitter 30 beziehungsweise
auf mindestens einer Leiterbahn 50 durchgeführt
werden. Die nachträgliche Montage erfolgt in ein fertiggestelltes
Gehäuse, wobei das mindestens eine elektronische Bauteil 28 durch
Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung, so zum Beispiel
durch Löten oder durch Verkleben mittels eines Epoxy-Leitklebers
oder durch Löten und Ronden, mit dem Gehäuse gefügt
wird. Anschließend kann das nachträglich gefügte
elektronische Bauelement 28, wie zum Beispiel mindestens
ein EMV-Kondensator, passiviert werden. Die Passivierung erfolgt
durch Einbringen eines Passivierungsmediums, so zum Beispiel durch
Vergelen oder Verklebung einer Ausnehmung des Gehäuses 12,
innerhalb welcher sich das mindestens eine elektronische Bauelement 28 im
Gehäuse 12 befindet.
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Während
die in 1 in der Schnittdarstellung dargestellte Ausführungsform
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Druckmessmoduls 10 zur
Erfassung des Absolutdruckes dient, kann über die in 2 dargestellte
Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Druckmessmoduls 10 die Erfassung eines Relativdruckes erfolgen.
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Im
Unterschied zur Ausführungsform gemäß 1 befinden
sich dazu im Sockel 18 sowie im Bodenbereich des Gehäuses 12 unterhalb
des Hohlraums 14 jeweils Durchgangskanäle 36, 38. Über
die Durchgangskanäle 36 beziehungsweise 38 im
Sockel 18 beziehungsweise im Gehäuse 12 erfolgt
die Druckbeaufschlagung der Unterseite 34 des Druckmesschips 20,
dessen obere Planfläche 22 über die durchlässige
Abdeckung 60 beaufschlagt ist. Analog zur Darstellung der
Ausführungsvariante gemäß 1 ist
das Gehäuse 12 mit einem Innenraum 14 versehen,
innerhalb dessen sich der Sockel 18 mit auf dessen Oberseite
aufgenommenem Druckmesschip 20 befindet. In den Innenraum 14 des
Druckmessmoduls 10 ragen freie, eine elektrische Kontaktierung
ermöglichende Enden des Stanzgitters 30 beziehungsweise
von Leiterbahnen 50 (vergleiche Darstellung gemäß 4)
hinein. Auch gemäß dieser Ausführungsform
weist das Stanzgitter 30 mindestens ein elektronisches
Bauelement 28, wie zum Beispiel einen EMV-Kondensator,
auf, der innerhalb eines Passivierungsmediums 26 passiviert
ist. Das mindestens eine elektronische Bauelement in Gestalt mindestens
eines EMV-Kondensators 28 wird durch eine stoffschlüssige
Verbindung, die beispielsweise als Lötverbindung beschaffen
ist, oder durch Einsatz eines Epoxy-Leitklebers mit dem Stanzgitter 30 beziehungsweise
mit mindestens einer Leiterbahn 50 verbunden.
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In
der Darstellung gemäß 2 sind ferner ein
Boden des Gehäuses 12 durch Bezugszeichen 42 und
eine Außenwand des Gehäuses 12 durch
Bezugszeichen 44 kenntlich gemacht.
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Das
Druckmessmodul 10 gemäß der Darstellung
in 2 wird zum Beispiel durch Vormontage des mindestens
einen elektronischen Bauelementes 28 auf dem Stanzgitter
oder der mindestens einen Leiterbahn 50 gefertigt. Die
Vormontage erfolgt durch Ausbildung einer stoffschlüssigen
Verbindung zwischen dem mindestens einen elektronischen Bauelement 28,
bei dem es sich bevorzugt um einen EMV-Kondensator handelt, und
dem Stanzgitter 30 beziehungsweise mindestens einer Leiterbahn 50 durch
Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung, wie zum Beispiel
einer Lötverbindung, oder durch Ausbildung einer Verklebung
mittels eines Epoxy-Leitklebers oder durch Verlöten und
Ronden. Nach der Vormontage der elektronischen Bauelemente, die
zum Beispiel als EMV-Kondensatoren beschaffen sind, erfolgt ein
Umspritzen des Stanzgitters 30 beziehungsweise der mindestens
einen Leiterbahn 50 und des elektronischen Bauelementes 28, bevorzugt
eines EMV-Kondensators, aus welchem das Gehäuse 12 des
Druckmessmoduls 10 gefertigt wird. Dies stellt keinen gesondert
durchzuführenden Prozessschritt dar, sondern erfolgt im
Rahmen der eigentlichen Herstellung des Druckmessmoduls 10.
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Alternativ
kann das Druckmessmodul 10 dadurch hergestellt werden,
dass ein nachträgliches Montieren des mindestens einen
elektronischen Bauelementes 28, bei dem es sich bevorzugt
um einen EMV-Kondensator handelt, auf dem Stanzgitter 30 oder
der mindestens einen Lei terbahn 50 durch ein stoffschlüssiges
Fügeverfahren erfolgt. Als stoffschlüssiges Fügeverfahren
haben sich insbesondere das Verlöten beziehungsweise die
Verklebung mittels eines Epoxy-Leitklebers oder das Löten
und Ronden durchgesetzt. Die Montage des mindestens ei- nen elektromagnetischen
Bauelementes in Gestalt eines EMV-Kondensators 28 erfolgt
nachträglich im fertigen Gehäuse 12 des
Druckmessmoduls 10. An die nachträgliche Montage
schließt sich ein Passivierungsschritt an, bei dem ein
Passivierungsmedium 26 das mindestens eine elektronische
Bauelement 28 umgibt. Die Passivierung des mindestens einen elektronischen
Bauelementes 28 erfolgt bevorzugt durch Vergelen beziehungsweise
Verkleben.
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3 zeigt
eine Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Druckmessmoduls zur Erfassung eines Absolutdruckes mit von der Rückseite
des Gehäuses montiertem, mindestens einen elektronischen
Bauelement.
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Wie 3 zeigt,
weist das Gehäuse 12 des Druckmessmoduls 10 gemäß der
Ausführungs form in 3 einen
Hohlraum 46 auf. Der Hohlraum 46 ist von der Rückseite 42 des
Gehäuses 12 her zugänglich und durch
Wandschrägen 48 begrenzt. Nach der Fertigung des
Gehäuses 12 können das Stanzgitter 30 sowie
die mindestens eine Leiterbahn 50 (vergleiche Darstellung
gemäß 4) durch die Ausnehmung 46 nachträglich
mit mindestens einem elektronischen Bauelement, wie zum Beispiel
einem EMV-Kondensator 28, bestückt werden. Dies
erfolgt von der Rückseite des Gehäuses 12 her.
Auch gemäß dieser Ausführungsform erfolgt
die Montage des mindestens einen elektronischen Bauelementes 28, bei
dem es sich bevorzugt um mindestens einen EMV-Kondensator handelt,
durch Erzeugung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen
dem mindestens einen elektronischen Bauelement 28 und dem Stanzgitter 30 beziehungsweise
der mindestens einen Leiterbahn 50 durch eine Lötverbindung
oder durch eine Verklebung mittels eines Epoxy-Leitklebers, um Beispiele
zu nennen. Eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem
mindestens einen elektronischen Bauelement 28 und dem Stanzgitter 30 beziehungsweise
der mindestens einen Leiterbahn 50 kann durch Verlöten
in Kombination mit einem Leitkleber, nur durch Verlöten,
durch Verlöten und Ronden oder durch Einsatz eines Leitklebers,
wie zum Beispiel eines Epoxyleitklebers, erfolgen.
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Aus
der Darstellung gemäß 3 geht überdies
hervor, dass ein freies Ende 40 des Stanzgitters 30 beziehungsweise
der mindestens einen Leiterbahn 50 über eine Außenwand
des Gehäuses 12 des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Druckmessmoduls 10 vorsteht. Wie 3 des Weiterhin
zu entnehmen ist, wird der Druckmesschip 20 über
Bonddrähte 24 mit dem Stanzgitter 30 beziehungsweise
mindestens einer Leiterbahn 50 (vergleiche Darstellung
gemäß 4) elektrisch verbunden. Die
Unterseite 34 des Druckmesschips 20 ist in der
in 3 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Druckmessmoduls 10 auf der Oberseite des Sockels 18 aufgelegt.
Der Innenraum 14, in dem sich der Sockel 18 und
der Druckmesschip 20 innerhalb des Gehäuses 12 befinden,
ist durch eine Abdeckung 60 abgeschlossen, welche derart
beschaffen ist, dass der zu sensierende Druck durch den Druckmesschip 20 erfasst
werden kann.
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Der
Darstellung gemäß 4 ist eine
Draufsicht auf das erfindungsgemäß vorgeschlagene Druckmessmodul
zu entnehmen.
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Aus
der Darstellung gemäß 4 geht hervor,
dass das Gehäuse 12 einen Ausschnitt aufweist, der
durch Bezugszeichen 54 identifiziert ist. Innerhalb des
Ausschnittes 54 befinden sich elektronische Bauteile 56,
insbesondere jeweils zwei Leiterbahnen 50 überbrückende
EMV-Kondensatoren 56. Anstelle der in 4 innerhalb
des Ausschnittes 54 angeordneten zwei elektronischen Bauteile 56,
bei denen es sich bevorzugt um EMV-Kondensatoren handelt, kann auch
eine von der dargestellten Anzahl abweichende Anzahl von elektronischen
Bauelementen 56 verbaut werden. Aus der Draufsicht gemäß 4 geht
hervor, dass die obere Planseite 22 des Druckmesschips 20 durch
eine Anzahl von Bonddrähten 24 mit Kontaktierungspads 52 verbunden
ist. Die Kontaktierungspads 52 stehen wiederum mit den
in der Draufsicht gemäß 4 nur teilweise
dargestellten Leiterbahnen 50 in Verbindung, die das Gehäuse 12 des
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Druckmessmoduls 10 durchziehen.
Die in den 1, 2 und 3 dargestellte
Abdichtung 60 des Innenraumes 14 des Druckmessmoduls 10 ist
in der Draufsicht 58 gemäß 4 aus
darstellerischen Gründen fortgelassen. Der in der Draufsicht 58 dargestellte
Druckmesschip 20 ist auf dem Sockel 18 aufgenommen, der
in der Draufsicht 58 gemäß 4 jedoch
nicht wiedergegeben ist, da dieser durch die Flächenabmessungen
des Druckmesschips 20 überdeckt ist.
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Der
vorstehend im Zusammenhang mit den Ausführungsformen gemäß der 1 bis 4 beschriebene
Aufbau des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Druckmessmoduls 10 mit
darin integrierten und insbesondere von einem Passivierungsmedium 26 umschlossenen
elektroni schen Bauteilen, wie zum Beispiel EMV-Kondensatoren 28, 56,
ermöglicht es unter Verwendung bereits vorhandener und
bewährter Druckmesschips 20, die Festigkeit des Druckmessmoduls 10 gegen
elektromagnetische Störungen (EMV) zuerhöhen.
Gleichzeitig wird durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Lösung der Aufbau des Druckmessmoduls 10 erheblich
vereinfacht und flexibler konzipiert.
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Der
anhand der 1 bis 4 erläuterte Aufbau
des Druckmessmoduls mit integrierten elektronischen Bauelementen,
wie zum Beispiel mindestens eines EMV-Kondensators 28, 56,
hat gegenüber auf dem Druckmesschip 20 integrierten
Kondensatoren den schlagenden Vorteil, dass aufgrund der in das
Gehäuse 12 integrierten elektronischen Bauteile 28,
insbesondere in das Gehäuse 12 integrierter EMV-Kondensatoren,
die Fläche des Druckmesschips 20 geringer ausfallen
kann und damit geringere Chipkosten generiert werden. Zudem hat
sich herausgestellt, dass in den Druckmesschip integrierte Kondensatoren
im Allgemeinen die ESD-Anforderungen, d. h. die Anforderungen, die
an elektrostatische Entladungen gestellt werden, im Allgemeinen
nicht erfüllen. Zudem bietet die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Lösung zur Integration von elektronischen Bauteilen 28,
insbesondere mindestens eines EMV-Kondensators 28, in das
Gehäuse 12 den Vorteil, dass geringere Fertigungskosten
erreicht werden und insbesondere keine Neuentwicklung eines Druckmesschips 20 erforderlich
ist.
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Die
erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung
des Druckmessmoduls 10 weist gegenüber einer Variante,
bei der mindestens ein EMV-Kondensator in einer nicht druckbeaufschlagten
Kammer aufgenommen und auf das Stanzgitter geklebt wurde, den Vorteil
auf, dass eine Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit
dadurch realisiert werden kann, dass ein wesentlich geringerer Abstand zwischen
dem mindestens einen elektronischen Bauteil, insbesondere mindestens
eines EMV-Kondensators 28, 56, und dem Druckmesschip 20 vorliegt.
Es sind flexiblere Aufbauvarianten möglich, da das mindestens
eine elektronische Bauteil 28, das insbesondere als EMV-Kondensator 28, 56 ausgebildet
ist, nicht extern unterzubringen ist, sondern in das Gehäuse 12 integriert
werden kann. Dadurch lässt sich eine erhebliche Vereinfachung
der Fertigung des Druckmessmoduls 10 realisieren, da zum
Beispiel Setz-, Klebe- und Aushärteprozesse entfallen können.
Die bei einem Zwei-Kammer-Modul vorliegende zweite Kammer kann bei
Integration der elektronischen Bauteile 28, 56,
bei denen es sich bevorzugt um EMV-Kondensatoren handelt, zum Beispiel
zur Unterbringung zusätzlicher ESD-EMV-Schutzmaßnahmen
genutzt werden. So können bei einem Zwei-Kammer-Aufbau
in der zweiten, ansonsten für die Unterbringung der Kondensatoren
genutzten Kammer Varistoren und dergleichen mehr untergebracht werden.
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Wie
vorstehend in Bezug auf die Ausführungsformen gemäß der 1 und 2 dargelegt, kann
das erfindungsgemäß vorgeschlagene Druckmessmodul 10 durch
mehrere Fertigungsverfahren hergestellt werden:
So können
zum Beispiel die bevorzugt als EMV-Kondensatoren vorliegenden elektronischen
Bauelemente 28, 56 auf dem Stanzgitter 30 beziehungsweise der
mindestens einen Leiterbahn 50 vormontiert werden. Die
Vormontage erfolgt durch Ausbildung einer stoffschlüssigen
Verbindung, so zum Beispiel durch Löten oder Verklebung
mittels eines Epoxy-Leitklebers. Anschließend wird die
so erhaltene vormontierte Baugruppe aus Stanzgitter beziehungsweise
Leiterbahnen 50 und mindestens einem elektronischen Bauelement 28, 56 mit
dem Gehäusematerial des Gehäuses 12 umspritzt.
Im Wege der Umspritzung der vormontierten Baugruppe wird das eigentliche Gehäuse 12 erhalten.
Diese Umspritzung stellt keinen separat durchzuführenden
Herstellungsschritt dar. Durch das Umspritzen der vormontierten
Baugruppe wird diese gegen äußere Medien versiegelt.
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In
einem alternativ möglichen Fertigungsverfahren kann zunächst
das Gehäuse 12 des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Druckmessmoduls 10 fertiggespritzt werden. Nachträglich
erfolgt eine Montage des mindestens einen elektronischen Bauelementes 28 auf
dem Stanzgitter 30 mittels eines stoffschlüssigen
Verfahrens. Dazu bieten sich insbesondere das Löten und
die Verklebung mittels eines Epoxy-Leitklebers an, ferner das Löten
und Ronden mit einem dünnen Bonddraht. Bei diesem alternativen
Fertigungsverfahren kann das mindestens eine elektronische Bauteil
auch in einem Backfill-Bereich 46, d. h. in eine von der
Rückseite des Gehäuses 12 zugängliche
Ausnehmung nachträglich montiert werden.
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5 zeigt
eine Ausführungsvariante eines Druckmessmoduls mit einem
durch eine Unterteilung gekapselten EMV-Kondensator.
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Der
Darstellung gemäß 5 ist zu
entnehmen, dass das als Premold gefertigte Gehäuse 12, welches
in seinem Innenraum 14 den auf dem Sockel 18 angeordneten
Druckmesschip 20 aufweist, seinerseits in eine Kunststoffwanne 78 eingelassen
ist. Die Kunststoffwanne 78 ist mit einem Deckel 62 verschlossen.
Der Deckel ist in Einbettungen 64 eingespritzt, so dass
das als Premold gefertigte Gehäuse 12 gegen die
Umgebung gekapselt ist. Der im Innenraum 14 des als Premold
gefertigten Gehäuses 12 angeordnete Druckmesschip 20 ist über
einen Durchgangskanal 38, welcher das als Premold gefertigte
Gehäuse 12 durchsetzt, und einen den Sockel 18 durchsetzenden
Durchgangskanal 36 sowie eine in der Kunststoffwanne 78 ausgebildete Öffnung
dem Umgebungsdruck ausgesetzt.
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Wie
bereits in den Ausführungsvarianten gemäß 2 angedeutet,
ist das Stanzgitter 30 mit mindestens einem elektronsichen
Bauelement, bevorzugt einem EMV-Kondensator 28 bestückt.
Das mindestens eine elektronische Bauelement 28 ist von einer
Passivierung 26 umgeben und über eine Lötverbindung
oder eine Epoxy-Klebverbindung 32 mit einem Abgang des
Stanzgitters 30 beziehungsweise mindestens einer Leiterbahn 50 verbunden.
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Im
Unterschied zur Ausführungsvariante gemäß 2,
mit der ebenfalls ein Relativdruck erfasst werden kann, befindet
sich in der in 5 dargestellten Ausführungsvariante
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Druckmessmoduls
zumindest oberhalb des mindestens einen elektronischen Bauelementes 28 und
gegebenenfalls oberhalb von dessen Passivierung 26 eine
stempelartig konfigurierte Abdeckung 68. Die Abdeckung 68 ist
in der in 5 dargestellten Ausführungsform
als Fortsatz einer zum Beispiel als Zwischenwand 66 ausgestalteten Unterteilung
des Deckels 62 ausgebildet.
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Wie
aus der Schnittdarstellung gemäß 5 hervorgeht,
wird das Innere des Deckels 62 durch die insbesondere als
Zwischenwand ausgebildete Unterteilung 66 in zwei Kammern
unterteilt. Eine der Kammern des Deckels 62, dessen Ränder
in Einbettungen 64 in der Kunststoffwanne 78 aufgenommen sind, überdeckt
das als Premold gefertigte Gehäuse 12, während
eine andere Kammer 70 einbautenfrei ist. Innerhalb der
Kammer 70 des Deckels 62 befindet sich eine Verbindungsstelle 74 zwischen
dem das als Premold gefertigten Gehäuse 12 verlassenden Stanzgitter 30 beziehungsweise
der mindestens einen Leiterbahn 50 sowie einer Stanzgitter-
beziehungsweise Leiterbahnverlängerung, vergleiche Position 72 in 5.
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Ein
offenes Ende der Stanzgitterverlängerung 72 ragt
in einen Anschlussbereich 76 an der Kunststoffwanne 78 hinein.
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5 ist
des Weiteren zu entnehmen, dass der Druckmesschip 20 über
eine Öffnung im Kunststoffgehäuse 78,
die mit dem Durchgangskanal 38 und dem Durchgangskanal 36 fluchtet,
dem Umgebungsdruck ausgesetzt ist.
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Bei
dem mindestens einen elektronischen Bauelement 28, welches über
die Lotverbindung 32 oder eine Epoxyklebverbindung 32 mit
dem Stanzgitter 30 beziehungsweise der mindestens einen
Leiterbahn 50 verbunden ist, handelt es sich bevorzugt
um einen EMV-Kondensator oder dergleichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10054013
B4 [0001]
- - DE 102004012593 A1 [0002]