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Hintergrund der Erfindung
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Der in beschriebene Erfindungsgegenstand betrifft allgemein Sensorgehäuse, und insbesondere Sensorgehäuse, die Bauteile verwenden, die elektrisch miteinander mit von anderen Verbindungen in dem Sensorgehäuse unabhängigen Verbindungen verbunden sind.
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Sensorgehäuse, die Halbleiterbauteile verwenden, werden in verschiedenen Anwendungen aufgrund ihrer kleinen und kompakten Größe eingesetzt. Ein Beispiel eines derartigen Sensorgehäuses wird von Reifenluftdruck-Überwachungs-(”TPM”)-Systemen verwendet, welche Sensoren und Sensorgehäuse verwenden, um unter anderem den Luftdruck in Automobilreifen zu überwachen. Diese Systeme erzeugen eine Warnung, um den Fahrer auf niedrigen Reifendruck aufmerksam zu machen. Zusätzlich können TPM-Systeme dem Fahrer auch weitere Information (z. B. Temperatur, Beschleunigung und Geschwindigkeit) liefern, welche die korrekte Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Reifendruckes unterstützen können. Dieses kann zu vielen Vorteilen, einschließlich eines geringeren Kraftstoffverbrauchs und längerer Reifenlebensdauer führen.
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Systeme, wie die vorstehend diskutierten TPM-Systeme verwenden typischerweise eine Vielfalt von Komponenten, die Daten erfassen, verarbeiten und an andere Systeme und insbesondere an den Fahrer weitergeben. Eine Komponente ist ein Drucksensor zum Messen des Reifendruckes und zum Liefern von Datenausgangssignalen, die diesen anzeigen. Eine weitere Komponente ist ein Prozessor, wie z. B. eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (”ASIC”), die auf diese Datenausgangssignale sowie auf andere Daten von anderen Komponenten reagiert. Diese Komponenten können in der Form des Sensorgehäuses zusammengefasst sein, wovon viele so eingerichtet sind, dass sie auf anderen Substraten, (z. B. gedruckten Leiterplatten) oberflächenmontiert werden können.
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Es ist oft erforderlich, dass die Auswahl der Komponenten in einer Weise vorgenommen wird, die Flexibilität in der allgemeinen Funktion, in Betrieb und Konfiguration des Sensorgehäuses aufrechterhält. Es ist gleichermaßen wünschenswert, dass, obwohl neue Konfigurationen des Sensorgehäuses mit verringerten Materialkosten und Fertigungsressourcen erscheinen, keine Höhenreduzierung stattfindet, und die Palette verfügbarer Funktionalität in dem neuen Sensorgehäuse realisiert wird.
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Bestimmte Arten von Sensorgehäusen haben diese speziellen Qualitäten in einem relativ kleinen kompakten Bauteil untergebracht. Es gibt beispielsweise Sensorgehäuse, die ein Sensorbauteil und ein Verarbeitungsbauteil haben, die auf gegenüberliegenden Seiten eines Substrates montiert sind. Obwohl diese zwei Bauteile über Leiter innerhalb des Sensorgehäuses kommunizieren, sind die Bauteile auf gegenüberliegenden Seiten des Substrates montiert. Diese Konfiguration wirkt nicht nur als begrenzender Faktor in der Größe des Gehäuses, sondern erfordert auch längere Zwischenverbindungsstrecken zwischen den Bauteilen, welche das Betriebsverhalten, die Funktionalität und die Flexibilität des Sensorgehäuses beeinträchtigen können.
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Daher wäre es vorteilhaft, ein Sensorgehäuse zu haben, das Daten und Information sammeln kann, das aber auch eine Plattform für weitere Änderungen und Erweiterung dieser Funktionen bereitstellt. Es wäre auch ebenso vorteilhaft, dass ein derartiges Sensorgehäuse dafür ausgelegt ist, mechanische Belastungen auf speziellen Bereichen des Gehäuses zu reduzieren, und einen Zugang zu der Umgebung zur Datensammlung bereitzustellen, dass es aber auch andere Bereiche des Gehäuses vor der Umgebung schützt. Ferner könnten derartige Sensorgehäuse so eingerichtet sein, dass sie minimale Zwischenverbindungslängen zwischen den Komponenten, wie z. B. die Zwischenverbindungslängen zwischen den Sensorbauteilen und den Verarbeitungsbauteilen verwenden.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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In einer Ausführungsform kann ein Sensorgehäuse ein Substrat aufweisen, das eine erste Seite, eine Oberseite, und eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite aufweist. Das Sensorgehäuse kann auch ein auf der Oberseite angeordnetes erstes Bauteil aufweisen, wobei das erste Bauteil eine erste Anschlussfläche unmittelbar an der ersten Seite des Substrates aufweist. Das Sensorgehäuse kann ferner ein auf der Unterseite angeordnetes zweites Bauteil aufweisen, wobei das zweite Bauteil eine zweite Anschlussfläche unmittelbar an der ersten Seite des Substrates aufweist. Das Sensorgehäuse kann ferner eine Umhüllung in umgebender Beziehung zu dem zweiten Bauteil aufweisen, wobei die Umhüllung eine Aussparung aufweist, die das erste Bauteil einer Umgebung außerhalb der Umhüllung aussetzt, und einen ersten Leiter, der mit der ersten Anschlussfläche und mit der zweiten Anschlussfläche verbunden ist, wobei der erste Leiter ein Ende unmittelbar an der ersten Seite aufweist. Des Weiteren kann die Ausführungsform des Sensorgehäuses weiter dort beschrieben werden, wo der erste Leiter eine Drahtverbindung sowohl von der ersten Anschlussfläche als auch der zweiten Anschlussfläche in einer Weise aufnehmen kann, die eine Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil vollständig innerhalb der Umhüllung ausbildet.
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In einer weiteren Ausführungsform wird ein Sensorgehäuse zur Montage auf der Oberfläche einer gedruckten Leiterplatte bereitgestellt. Diese Ausführungsform des Sensorgehäuses kann einen Leiterrahmen aufweisen, der einen Außenrand in umgebender Beziehung zu einem Platzierungsbereich mit einer ersten Seite, einer zweiten Seite und ein Paar gegenüberliegender Oberflächen aufweist, wobei die gegenüberliegenden Oberflächen eine Oberseite und eine Unterseite in ebener Beziehung zu der Oberseite aufweisen. Das Sensorgehäuse kann auch einen auf der Oberseite angeordneten Sensor aufweisen, wobei der Sensor mehrere Sensorbauteile aufweist, wobei jedes von diesen Sensorbauteilen eine Anschlussfläche unmittelbar an der ersten Seite des Platzierungsbereiches aufweist. Das Sensorgehäuse kann ferner ein auf der Unterseite angeordnetes Verarbeitungsbauteil aufweisen, wobei das Verarbeitungsbauteil eine Anschlussfläche unmittelbar an der ersten Seite des Platzierungsbereiches aufweist, und das Verarbeitungsbauteil zur Verarbeitung von Daten aus den Sensorbauteilen dient. Das Sensorgehäuse kann ferner eine den Leiterrahmen umgebende Umhüllung aufweisen, wobei die Umhüllung einen Abschnitt aufweist, der das Verarbeitungsbauteil von einer Umgebung außerhalb der Umhüllung abschließt, und eine Aussparung, der wenigstens eines von den Sensorbauteilen der Umgebung aussetzt, und mehrere Leiter, wovon ein Leiter mit jeder Anschlussfläche der Sensorbauteile verbunden ist, wobei jeder von den Leitern ein Ende unmittelbar an der ersten Seite aufweist. Das Sensorgehäuse kann ferner dort beschrieben werden, wo die Leiter eine Drahtverbindung von den Anschlussflächen aufnehmen, und somit eine Verbindung zwischen den Sensorbauteilen und dem Verarbeitungsbauteil ausbilden, das sich vollständig innerhalb der Umhüllung befindet.
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In noch einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung eines Sensorgehäuses bereitgestellt. Das Verfahren kann in einem ersten Schritt die Ausbildung eines Leiterrahmens mit einem Außenrand in umgebender Beziehung zu einem Platzierungsbereich mit einer ersten Seite, einer Oberseite und einer Unterseite in ebener Beziehung zu der Oberseite aufweisen. Das Verfahren kann auch in einem weiteren Schritt die Montage eines ersten Sensorbauteils auf der Oberseite in einer Weise aufweisen, die eine erste Anschlussfläche unmittelbar an der ersten Seite des Platzierungsbereiches positioniert. Das Verfahren kann auch in einem weiteren Schritt die Montage eines Verarbeitungsbauteils an der Unterseite in einer Weise aufweisen, die eine zweite Anschlussfläche unmittelbar an der ersten Seite des Platzierungsbereiches platziert. Das Verfahren kann ferner in noch weiteren Schritten die Ausbildung einer Umhüllung durch Umgießen des Verarbeitungsbauteils in einer das Verarbeitungsbauteil von einer Umgebung außerhalb der Umhüllung isolierenden Weise und eine Drahtverbindung der ersten Anschlussfläche und der zweiten Anschlussfläche mit einem ersten Leiter aufweisen, wobei der erste Leiter ein Ende unmittelbar an der ersten Seite hat. Das Verfahren kann ferner dort beschrieben werden, wo der erste Leiter eine Drahtverbindung sowohl von der ersten Anschlussfläche als auch der zweiten Anschlussfläche aufnimmt, um somit eine Form einer Verbindung zwischen dem ersten Sensorbauteil und dem Verarbeitungsbauteil auszubilden, die sich vollständig innerhalb der Umhüllung befindet.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Damit die Merkmale der Erfindung im Detail verständlich werden, erfolgt eine detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen, wovon einige in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Es ist jedoch anzumerken, dass die Zeichnungen nur bestimmte Ausführungsformen dieser Erfindung veranschaulichen, und daher nicht als Einschränkung ihres Schutzumfangs zu betrachten sind, da der Schutzumfang der Erfindung weitere gleichermaßen effektive Ausführungsformen mit umfasst. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstäblich, da der Schwerpunkt im Wesentlichen auf der Darstellung der Prinzipien bestimmter Ausführungsformen der Erfindung liegt.
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Somit kann für ein weitergehendes Verständnis der Erfindung Bezug auf die nachstehende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen genommen werden, in welchen:
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1 eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Sensorgehäuses ist, das in einer Ausführungsform der Erfindung hergestellt wird.
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2 eine Seitendraufsicht auf das Sensorgehäuse von 1 ist.
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3 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Sensorgehäuses ist, das in einer Ausführungsform der Erfindung hergestellt wird.
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4 eine Seitendraufsicht auf das Sensorgehäuse von 3 ist.
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5 eine perspektivische Ansicht noch einer weiteren Ausführungsform eines Sensorgehäuses ist, das in einer Ausführungsform der Erfindung hergestellt wird.
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6 eine Querschnitts-Seitendraufsicht des Sensorgehäuses von 5 ist.
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7 eine detaillierte Draufsicht auf den Querschnitt des Sensorgehäuses von 6 ist.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich der besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
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Unter allgemeiner Bezugnahme auf die Zeichnungen und auf die Zeichnungen in 1–7 im Besonderen werden Ausführungsformen eines Sensorpaketes bereitgestellt, das auf gegenüberliegenden Seiten eines Substrates positionierte Bauteile aufweist. Jedes Bauteil weist eine Anschlussfläche auf, die in einer Zone des Substrates unmittelbar an einem Abschnitt des Sensorgehäuses, oder einem ”Zwischenverbindungsbereich” positioniert ist, welcher effektiv frei von Verbindungen zur Schaltung ist, die sich außerhalb des Sensorgehäuses befindet. Die Verwendung des Zwischenverbindungsbereiches reduziert die Anzahl elektrischer Zwischenverbindungen, die für den Betrieb des Sensorgehäuses erforderlich sind. D. h., die Anzahl elektrischer Zwischenverbindungen, die in Sensorgehäusen des Typs verwendet werden, der hierin offengelegt und betrachtet wird, ist deutlich geringer als die anderer Sensorgehäuse mit vergleichbarer Funktionalität. Diese Reduzierung der Anzahl von Zwischenverbindungen, obwohl sie als solche selbst signifikant ist, verringert auch die Abmessung oder den Flächenbedarf derartiger Sensorgehäuse, sodass der Flächenbedarf wesentlich geringer als der anderer Sensorgehäuse ist, ohne die Funktionalität wesentlich einzuschränken.
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Eine schematische Darstellung auf höherer Ebene einer Ausführungsform eines Sensorgehäuses 100, das in einer Ausführungsform der Erfindung hergestellt wird, ist in den 1 und 2 dargestellt. Es ist zu sehen, dass das Sensorgehäuse 100 eine Umhüllung 102 in umgebender Beziehung zu einem Substrat 104 mit einem Außenrand 106 aufweisen kann, der laterale Seiten 108, eine hintere Seite 110 und eine vordere Seite 112 besitzt. Der Außenrand 106 kann einen Platzierungsbereich 114 mit einer Oberseite 116 und einer der Oberseite 116 gegenüberliegenden Unterseite 118 definieren. Sowohl die Oberseite 116 als auch die Unterseite 118 des Platzierungsbereiches 114 können eine interne Verbindungszone 120 aufweisen, welcher unmittelbar an den Seiten (z. B. den lateralen Seiten 108, der hinteren Seite 110 und der vorderen Seite 112) des Substrates 104 angeordnet ist.
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Das Sensorgehäuse 100 kann auch ein erstes Bauteil 122 und ein zweites Bauteil 124 aufweisen, welches auf der dem ersten Bauteil 122 gegenüberliegenden Oberfläche des Substrates 104 angeordnet ist. Sowohl das erste Bauteil 122 als auch das zweite Bauteil 124 weisen eine erste Anschlussfläche 126 bzw. eine zweite Anschlussfläche 128 auf. Das Sensorgehäuse 100 kann ferner einen Zwischenverbindungsbereich 130 und Außenverbindungsbereiche 132 aufweisen, die sich von dem Zwischenverbindungsbereich 130 unterscheiden. Hier ist in dem Beispiel von 1 zu sehen, dass sich der Zwischenverbindungsbereich 130 unmittelbar an der vorderen Seite 112 des Substrates 104 befindet. Es kann jedoch erwünscht sein, dass sich in einigen Ausführungsformen des Sensorgehäuses 100 der Zwischenverbindungsbereich 130 in unmittelbarer Nähe anderer Seiten (z. B. der lateralen Seite 108 und der hinteren Seite 110) so befindet, dass er sich ebenfalls unmittelbar an der internen Verbindungszone 120 befindet.
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Es wird festgestellt, dass die Begriffe ”vordere Seite”, ”hintere Seite” und ”laterale Seite” dazu verwendet werden, Seiten eines Elementes oder Objektes, z. B. des Sensorgehäuses 100, Substrates 104 und/oder Außenrandes 106, zu bezeichnen, und nicht den Umfang und das Ausmaß der vorliegenden Offenlegung einschränken. Stattdessen sind, und wie es in Verbindung mit den Ausführungsformen des Sensorgehäuses diskutiert wird, die durch die vorliegende Offenlegung betrachtet werden, Teile des Sensorgehäuses in Bezug auf den Außenrand 106 und insbesondere auf eine oder mehrere von der vorderen Seite, hinteren Seite und lateralen Seite eingerichtet oder positioniert. Beispielsweise wird er, obwohl er im Wesentlichen als die relative Lage von einigen oder allen dieser Teile definiert ist, in einigen Ausführungsformen nur einen Teil des Sensorgehäuses, z. B. die interne Verbindungszone 120, beinhalten, welche in Bezug auf einen anderen Teil des Sensorgehäuses, z. B. die vordere Seite 112 des Substrates 104, positioniert ist.
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Insbesondere ist in der Ausführungsform des Sensorgehäuses 100 der 1 und 2 zu sehen, dass das erste Bauteil 122 und das zweite Bauteil 124 auf der Oberseite 116 bzw. Unterseite 118 so positioniert sind, dass sowohl die erste Anschlussfläche 126 als auch die zweite Anschlussfläche 128 unmittelbar an der vorderen Seite 112 des Substrates 104 und im Wesentlichen innerhalb des internen Verbindungsbereichs 120 liegen. Eine derartige Konfiguration ermöglicht, dass sowohl die erste Anschlussfläche 126 als auch die zweite Anschlussfläche 128 beispielsweise durch Drahtbondung mit dem Zwischenverbindungsbereich 130 verbunden werden. Dieses ermöglicht es wiederum elektrischen Signalen zwischen der ersten Anschlussfläche 126 und der zweiten Anschlussfläche 128 zu passieren.
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Der Zwischenverbindungsbereich 130, von dem detailliertere Beispiele in den 3–7 zu sehen sind und nachstehend diskutiert werden, ist im Wesentlichen in einer Weise aufgebaut, die die Leiter elektrischer Signale ermöglicht. Er ist im Wesentlichen frei von externen Verbindungen, wie z. B. den Verbindungen, die zwischen Abschnitten innerhalb des Sensorgehäuses 100 und Abschnitten außerhalb des Sensorgehäuses 100 empfangen, senden oder eine Kommunikation ermöglichen können. Obwohl er im Allgemeinen aus leitenden Materialien (z. B. Metallen, leitenden Kunststoffen, usw.) besteht, ist ebenso zu erkennen, dass der Aufbau des Zwischenverbindungsbereiches 130 so ist, dass er empfangen, unterstützen und anderweitig leitend mit den Verbindungselementen (und zugeordneten Materialien, die zum Herstellen von Komponenten des Sensorgehäuses verwendet werden) wie z. B. den Drahtverbindungen, die sich aus den vorstehend diskutierten ersten und zweiten Anschlussflächen erstrecken, in Wechselwirkung treten kann.
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In einer Ausführungsform des Sensorgehäuses 100 kann der Zwischenverbindungsbereich 130 in einer Position in Bezug auf die interne Verbindungszone 120 so angeordnet sein, dass er die Zwischenverbindungslänge zwischen dem ersten Bauteil 122 und dem zweiten Bauteil 124 minimiert. Wie es in 1 dargestellt ist, ist diese Position unmittelbarer an der vorderen Seite 112, wobei aber auch in Betracht gezogen wird, dass der Zwischenverbindungsbereich 130 sich an anderen Positionen auf der Basis teilweise der Lage der internen Verbindungszone 120 befinden kann. In einem Beispiel ist die Position durch eine Zwischenverbindungsdimension ID definiert, welche den Abstand von dem Außenrand 106 des Substrates 104 zu der Lage in dem Zwischenverbindungsbereich 130 der Verbindung mit den Bauteilen (z. B. dem ersten Bauteil 122 und dem zweiten Bauteil 124) misst.
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Bauteile zur Verwendung als das erste Bauteil 122 und das zweite Bauteil 124 können auf der Basis einer oder mehrerer gewünschter Funktionen für das Sensorgehäuse 100 gewählt werden. Es kann beispielsweise erwünscht sein, dass das Sensorgehäuse 100 zur Messung von einer oder mehreren Umgebungseigenschaften, wie z. B. Druck, Beschleunigung, Temperatur, Strom und Spannung eingerichtet ist. Jede von diesen Eigenschaften kann ein getrenntes Bauteil oder eine Kombination von Bauteilen erfordern, die die Umgebungseigenschaften detektieren können. Diese Bauteile können integrierte Schaltungen mit diskreten Elementen wie z. B. Transistoren, Kondensatoren und Widerständen umfassen, deren Kombination so gewählt ist, dass sie die gewählte Funktionalität zum Detektieren der Umgebungseigenschaften bereitstellen. Eine detailliertere Diskussion von bestimmten Arten dieser Bauteile erfolgt nachstehend in Verbindung mit den 3–4.
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Beispielsweise werden in 3 und 4 eine Draufsicht (3) und eine Seitenansicht (4) einer weiteren Ausführungsform eines Sensorgehäuses 200 dargestellt. Hier werden gleiche Bezugszeichen zum Bezeichnen gleicher Elemente wie die verwendet, die in Verbindung mit dem Sensorgehäuse 100 der 1 und 2 diskutiert wurden, wobei aber die Bezugszeichen um 100 erhöht sind. Nur beispielsweise kann das Sensorgehäuse 200 eine Umhüllung 202, ein Substrat 204, das einen Platzierungsbereich 214 mit einer Oberseite 216 und einer Unterseite 218 besitzt, aufweisen. Das Sensorgehäuse 200 kann auch ein erstes Bauteil 222, eine erste Anschlussfläche 226, ein zweites Bauteil 224 mit einer zweiten Anschlussfläche 228 und einen Verbindungsbereich 230 und einen Außenverbindungsbereich 232 aufweisen. Das Sensorgehäuse 200 kann ferner ein drittes Bauteil 234 aufweisen, das eine dritte Anschlussfläche 236, mehrere Leiter 238, mehrere Herausführungen 240, hintere Verbindungsstege 242 und einen vorderen Verbindungssteg 244 besitzt. Das Sensorgehäuse 200 kann ferner Drahtverbindungen 246 aufweisen, welche die Anschlussflächen 226, 228, 238 mit dem Leiter 238 und den Herausleitungen 240 elektrisch verbinden.
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In einer Ausführungsform des Sensorgehäuses 200 weist das Substrat 204 einen Leiterrahmen 248 auf, der in einer Weise aufgebaut ist, die die Oberseite 216 und die Unterseite 218 in einer im Wesentlichen ebenen und/oder parallelen Anordnung platziert. Der Leiterrahmen 248 ist typischerweise aus einem Metallband so ausgebildet, dass mehrere Leiterrahmen 248 zusammen hergestellt werden, wobei jeder von den Leiterrahmen 248 Ende-an-Ende entlang den hinteren Verbindungsstegen 242 und dem vorderen Verbindungssteg 244 verbunden ist. Dieses erleichtert die Vereinzelung der entsprechenden Leiterrahmen 248, was den Aufbau des Sensorgehäuses 200 wie nachstehend detaillierter diskutiert ermöglicht.
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Ferner bilden gemäß der Diskussion der Bauteile, die in dem vorstehenden Sensorgehäuse verwendet werden können, das erste Bauteil 222 und das dritte Bauteil 234 in einer Hinsicht einen Sensor 250, der auf Umweltbedingungen in einer Umgebung um die Umhüllung 202 herum reagiert. Im Rahmen eines nicht einschränkenden Beispiels reagiert das erste Bauteil 222 auf Druckänderungen in der Umgebung und das dritte Bauteil 234 reagiert auf Beschleunigung. Ferner ist in einer speziellen Implementation des Sensorgehäuses 200 das erste Bauteil 222 ein aus einem mikroelektromechanischen System (”MEMS”) bestehendes Bauteil, wovon ein Beispiel ein Rückseiten-Absolutdruck-Sensorchip (”BAPS”) ist, der von General Electric of Fremont, CA geliefert wird. Das zweite Bauteil 224 kann ein integrierter Schaltungschip (”IC”) wie z. B. ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltungschip (”ASIC”) sein. Dieser ist typischerweise dafür ausgelegt, mit dem ersten Bauteil 222 und dem dritten Bauteil 234 zur Erfassung von Information und Daten zu kommunizieren, und um insbesondere Daten bezüglich der Umgebungseigenschaften zu erfassen.
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Das erste Bauteil 222, das zweite Bauteil 224 und das dritte Bauteil 234 (”die Bauteile”) sind auf der Platzierungsfläche 214 unter Verwendung herkömmlicher Prozesse und Materialien befestigt. Diese umfassen beispielsweise Kleber, Gele und weitere Fluide und/oder fließende Materialien, die mit den Bauteilen und dem Substrat 204 kompatibel sind. In einigen Implementationen des Sensorgehäuses 200 können die ausgewählten Materialien von einer Art sein, die widrigen Umgebungen widerstehen kann, sowie Umgebungen, die anderweitig für Materialien schädlich sind, die nicht spezifisch für eine derartige Umgebung ausgewählt sind.
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Die Leiter 238 sind innerhalb der Umhüllung 202 positioniert, um so eine elektrische Verbindung der Leiter 238 mit der Schaltung außerhalb der Umhüllung 202 zu verhindern. Obwohl sich der gesamte Körper der Leiter 238 ausschließlich innerhalb der Umhüllung 202 befinden kann, kann ein bestimmter Aufbau des Sensorgehäuses 200 bewirken, dass einige Teile und Abschnitte der Leiter die Umhüllung 202 durchdringen. In einer Ausführungsform enthält jeder von den Leitern 238 ein Ende 252 unmittelbar an der vorderen Seite 212. Dieses kann die Enden 252 in dem Zwischenverbindungsbereich 230 positionieren. Die Enden 252 sind für die Aufnahme der Drahtverbindungen 246 geeignet, deren Platzierung Haftmaterialien erfordern kann, die mit den Enden 252 (und den Leiter 238 im Allgemeinen) kompatibel sind. Derartige Materialien sind so gewählt, dass die Drahtverbindungen 246 daran befestigt werden und elektrisch mit den Enden 252 verbunden sind. Wie vorstehend angemerkt, verbinden die Anschlussflächen (z. B. die erste Anschlussfläche 226, die zweite Anschlussfläche 228 und dritte Anschlussfläche 236), die Drahtverbindungen 246 und die Enden 252 die Bauteile elektrisch miteinander und verbinden insbesondere das zweite Bauteil 224 mit dem ersten Bauteil 222 und dem dritten Bauteil 234.
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Die Herausführungen 240 sind ebenfalls aus Materialien aufgebaut, die elektrische Signale leiten und Drahtverbindungen, wie z. B. Drahtverbindungen 246, aufnehmen können. In einem Beispiel, und wie deutlicher in den nachstehenden 5–7 dargestellt, kann jede von den Herausführungen 240 in einem Stück (und monolithisch) mit Außenbeinen, Leitern und Stiften, die sich aus der Umhüllung 202 erstrecken, ausgebildet oder elektrisch damit verbunden sein. Dieses ermöglicht, dass die Herausführungen 240 elektrische Signale zwischen dem zweiten Bauteil 224 und der Schaltung außerhalb der Umhüllung 202 leiten.
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In den 5 und 6 sind eine Draufsicht (5) und eine Querschnittsansicht (6) noch einer weiteren Ausführungsform eines Sensorgehäuses 300 dargestellt. Wiederum werden wie in Verbindung mit den 3 und 4 vorstehend diskutiert, gleiche Bezugszeichen in den 5 und 6 zum Bezeichnen gleicher Komponenten verwendet, wobei jedoch die Bezugszeichen um 100 erhöht sind. Es ist beispielsweise zu sehen, dass das Sensorgehäuse 300 eine Umhüllung 302 in umgebender Beziehung zu einem Bauteil 322, ein zweites Bauteil 324 und ein drittes Bauteil 334 aufweisen kann. Das Gehäuse 302 kann auch einen umgossenen Abschnitt 354 und eine Aussparung 356 mit einem darin angeordneten Einkapselungsgel 358 aufweisen. Das Sensorgehäuse 300 kann ferner Stifte 360 und einen Deckel 362 mit einer Öffnung 364 aufweisen, der den Innenraum der Aussparung 356 der die Umhüllung 302 umgebenden Umgebung aussetzt.
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Der umgossene Abschnitt 354 kann durch Umgießen der verschiedenen Komponenten des Sensorgehäuses 300 erzeugt werden. Dieses beinhaltet beispielsweise das Umgießen des zweiten Bauteils 324 und des Leiterrahmens 348, um diese Abschnitte des Sensorgehäuses 300 zu schützen. Ebenso ist die Aussparung 356 als der Abschnitt des Gehäuses 302 ausgebildet, der nicht umgossen wird, sondern stattdessen offen ist, um das erste Bauteil 322 und das dritte Bauteil 334 der Umgebung auszusetzen. In einer Ausführungsform des in Verbindung mit der Detailansicht von 7 dargestellten und diskutierten Sensorgehäuses 300 ist die Aussparung 356 in einer Wand 366 mit einem Sockel 368 ausgebildet, der sich in die Aussparung 356 erstreckt. Obwohl die Abmessungen des Sockels 368 variieren können, ist in einem Beispiel der Sockel 368 so aufgebaut, dass er sich in die Aussparung 356 in einem Umfang erstreckt, der verhindert, dass das Einkapselungsgel 358 über die und aus der Aussparung 356 herausfließt.
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Insbesondere ist das Einkapselungsgel 358 in der Aussparung 356 so abgeschieden, dass es das erste Bauteil 322 und das dritte Bauteil 334 abdeckt. Es kann einen Schutzgrad für diese Bauteile 322, 334 bereitstellen, ohne die Funktionalität der Bauteile 322, 334 und des Sensorgehäuses 300 insgesamt einzuschränken. Exemplarische Materialien umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Silikon, Silikon-basierende Verbundstoffe und viele Kombinationen, Abkömmlinge und Zusammensetzungen davon. Derartige Materialien haben einen ersten Zustand mit einer Viskosität, der eine Verteilung des Materials in der Aussparung 356 zulässt, und einen zweiten Zustand mit einer Viskosität, die größer als die des ersten Zustandes ist. Dieser zweite Zustand ist oft das Ergebnis einer bestimmten Art von Verarbeitung, wie z. B. Härtung, Trocknung, Kühlung und dergleichen. Es kann beispielsweise erwünscht sein, dass das Einkapselungsgel 358 ausreichend flexibel ist, um zu ermöglichen, dass eines oder mehr von dem ersten Bauteil 322 und dem dritten Bauteil 334 auf Änderungen in den Umgebungseigenschaften, z. B. Änderungen in dem Umgebungsdruck, reagieren.
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Fortfahrend mit der allgemeinen Diskussion der Ausführungsform des Sensorgehäuses 300, das in den 5–7 dargestellt ist, und insbesondere in Hinblick auf die Herstellung der Sensorgehäuse mit Merkmalen wie die Sensorgehäuse 100, 200, 300 (”die Sensorgehäuse”) kann der Aufbau der Sensorgehäuse wie folgt erhalten werden. Im Rahmen eines nicht einschränkenden Beispiels kann ein ASIC-Chip an der entsprechenden Unterseite des Platzierungsbereiches des Leiterrahmens so befestigt werden, dass seine Anschlussflächen in der Nähe einer Seite für die Verbindung mit Leitern positioniert werden, die ähnlich unmittelbar an derselben Seite des Leiterrahmens positioniert sind. Drahtverbindungen werden von den ASIC-Anschlussflächen zu entsprechenden Leitern und insbesondere zu den Enden der Leiter in dem Zwischenverbindungsbereich angebracht.
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Die Umhüllung kann dann durch Umgießen des ASIC-Chips und des Leiterrahmens erzeugt werden, was den ASIC-Chip von der Umgebung abkapselt. Dieses erzeugt auch eine Aussparung, in welcher der Sensor montiert wird, und in den Beispielen der hierin beschriebenen Bauteile werden der Drucksensor (”der BAPS”) und der Beschleunigungsmesser an der Oberseite des Platzierungsbereiches des Leiterrahmens befestigt. Bevorzugt werden auch die Anschlussflächen des BAPS und des Beschleunigungsmessers in der internen Verbindungszone unmittelbar an derselben Seite des Leiterrahmens wie die Anschlussflächen des ASIC-Chips positioniert. Die Anschlussflächen des BAPS und des Beschleunigungsmessers werden mit Drahtverbindungen an die Enden des Leiters drahtgebondet, um eine elektrische Verbindung aufzubauen.
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Das Einkapselungsgel wird in der Aussparung über dem BAPS und dem Beschleunigungsmesser abgeschieden. Dieses kann gehärtet werden, indem das Gel UV-Licht ausgesetzt wird. Der Deckel wird an der Öffnung der Aussparung befestigt, indem ein Dichtungsmittel, wie z. B. ein Epoxiddichtungsmittel oder ein anderes geeignetes Material mit Klebeeigenschaften, verwendet wird, das mit den hierin diskutierten und betrachteten Bauteilen kompatibel ist.
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Die Herstellung der Sensorgehäuse kann ferner Schritte umfassen, in welchen die Sensorgehäuse von anderen Sensorgehäusen vereinzelt werden. Beispielsweise können die Leiterrahmen von benachbarten Sensorgehäusen in einer unbeschnittenen Form mit einem oder mehreren von den Verbindungsstegen verbunden sein, die gebrochen, geschnitten oder anderweitig getrennt werden, um einzelne Sensorgehäuse zu erzeugen. Die Vereinzelung erfolgt unter Verwendung bekannter Verfahren und wird somit hierin nicht im Detail beschrieben.
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Die Stifte, welche sich aus der Umhüllung nach außen erstrecken, können in einer Ausführungsform aus den Herausführungen des Sensorgehäuses ausgebildet sein. Beispielsweise können die Herausführungen so verformt werden, dass sie die Stifte in einer solchen Weise formen, dass sie eine Verbindung der Stifte mit der Außenschaltung ermöglichen. Eine derartige Schaltung kann beispielsweise auf einer gedruckten Leiterplatte und/oder einem Halbleiterbauteil angeordnet sein.
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In Anbetracht des Vorstehenden können die vorstehend diskutierten Herstellungstechniken sowie weitere Prozesse zur Herstellung der hierin betrachteten Sensorgehäuse herkömmliche Umgießungstechniken verwenden, bei denen mehrere Leiterrahmen erzeugt werden. Obwohl diese Techniken und Prozesse dem Fachmann bekannt sind, liegt es innerhalb des Schutzumfangs und Erfindungsgedankens der vorliegenden Offenlegung, dass weitere Schritte, Prozesse und Techniken entwickelt und angewendet werden können, um die Sensorgehäuse so zu fertigen, dass sie Konzepte solcher hierin offenbarter Ausführungsformen beinhalten. Beispielsweise können weitere Ausführungsformen der Sensorgehäuse Bauteile zusätzlich zu oder im Unterschied von den hierin beschriebenen Bauteilen aufweisen. Dieses kann andere, neue und/oder unterschiedliche Baumaterialien und/oder Aufbauverfahren erfordern, die zur Erzeugung von Teilen und Abschnitten des Sensorgehäuses erforderlich sind. In einem Beispiel können die Prozesse, Materialien und Verfahren mit der Platzierung des Sensorbauteils und des ASIC-Bauteils kompatibel sein, um so die Anschlussflächen dieser Bauteile innerhalb der internen Verbindungszone zu positionieren, um dadurch diese zur Verbindung mit dem Zwischenverbindungsbereich zu positionieren.
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Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich der besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
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Es wird ein Sensorgehäuse 100 und in einer Ausführungsform ein Sensorgehäuse 100 für Oberflächenmontage-Anwendungen bereitgestellt, das eine Umhüllung 102 und einen Leiterrahmen 104 mit einer Oberseite 116 und einer Unterseite 118 zur Aufnahme eines Bauteils 122, 124 darauf aufweist. Ausführungsformen des Sensorgehäuses 100 weisen ein auf der Oberseite 116 befestigtes erstes Bauteil 122 und ein auf der Unterseite 118 befestigtes zweites Bauteil 124 dergestalt auf, dass sie Anschlussflächen 126, 128 sowohl des ersten Bauteils 122 als auch des zweiten Bauteils 124 unmittelbar an einer Seite 112 des Leiterrahmens 104 platzieren. Das Sensorgehäuse 100 weist ferner einen Leiter 238 auf, der in dem Sensorgehäuse 100 in einer Weise positioniert ist, die eine elektrische Verbindung zu einer Schaltung verhindert, die sich außerhalb der Umhüllung 102 befindet. Der Leiter 238 hat ein Ende 252 unmittelbar an der Seite 112 des Leiterrahmens 104, wo die Anschlussflächen 126, 128 auf der Oberseite 116 und der Unterseite 118 positioniert sind. Das Ende ist 252 ist dafür ausgebildet, Verbindungen, wie z. B. Drahtverbindungen von den Anschlussflächen 126, 128 in einer Weise aufzunehmen, die das erste Bauteil 122 und das zweite Bauteil 124 unabhängig von allen externen Verbindungen des Sensorgehäuses 100 verbindet.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Sensorgehäuse
- 102
- Umhüllung
- 104
- Substrat
- 106
- Außenrand
- 108
- laterale Seiten
- 110
- hintere Seite
- 112
- vordere Seite
- 114
- Platzierungsbereich
- 116
- Oberseite
- 118
- Unterseite
- 120
- interne Verbindungszone
- 122
- erstes Bauteil
- 124
- zweites Bauteil
- 126
- erste Anschlussfläche
- 128
- zweite Anschlussfläche
- 130
- Zwischenverbindung
- 132
- Außenverbindung
- 200
- Sensorgehäuse
- 202
- Umhüllung
- 204
- Substrat
- 212
- vordere Seite
- 214
- Platzierungsbereich
- 216
- Oberseite
- 218
- Unterseite
- 222
- erstes Bauteil
- 224
- zweites Bauteil
- 226
- erste Anschlussfläche
- 228
- zweite Anschlussfläche
- 230
- Zwischenverbindung
- 232
- Außenverbindung
- 234
- drittes Bauteil
- 236
- dritte Anschlussflächen
- 238
- Leiter
- 240
- Herausführungen
- 242
- hintere Verbindungsstege
- 244
- vordere Verbindungsstege
- 246
- Drahtverbindungen
- 248
- Leiterrahmen
- 250
- Sensor
- 252
- Ende
- 300
- Sensorgehäuse
- 302
- Umhüllung
- 322
- erstes Bauteil
- 324
- zweites Bauteil
- 334
- drittes Bauteil
- 348
- Leiterrahmen
- 354
- umgossener Abschnitt
- 356
- Aussparung
- 358
- Einkapselungsgel
- 360
- Anschlussstifte
- 362
- Abdeckung
- 364
- Öffnung
- 366
- Wand
- 368
- Sockel
