DE102016219586A1

DE102016219586A1 - Sensor device and method for producing a sensor device

Info

Publication number: DE102016219586A1
Application number: DE102016219586.7A
Authority: DE
Inventors: Kristian Schindler; Alexander Lux; Andreas Roehler; Bernd Riethmueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-10-10
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2018-04-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung (100), insbesondere eine Drucksensorvorrichtung mit wenigstens einem Leiterplattensubstrat (1), einem auf einer ersten Seite (11) des Leiterplattensubstrats (1) zumindest mittelbar angeordneten Sensorelement (3) und einem von ersten Seite (11) des Leiterplattensubstrats (1) abstehenden und das Sensorelement (3) umgebenden Rahmenteil (4) und einem in das Rahmenteil (4) gefüllten und das Sensorelement (3) abdeckenden Vergussmaterial (5), insbesondere einem Gel, sowie ein Herstellungsverfahren für eine solche Sensorvorrichtung. Es wird vorgeschlagen, die erste Seite (11) des Leiterplattensubstrats (1) mit einer Klebefolie (2) zu versehen und sowohl das Sensorelement (3) als auch das Rahmenteil (4) mittels dieser Klebefolie (2) auf die erste Seite (11) des Leiterplattensubstrats (2) aufzukleben.The invention relates to a sensor device (100), in particular a pressure sensor device having at least one printed circuit board substrate (1), a sensor element (3) at least indirectly arranged on a first side (11) of the printed circuit substrate (1) and a first side (11) of the printed circuit board substrate (1) projecting and surrounding the sensor element (3) frame part (4) and in the frame part (4) filled and the sensor element (3) covering potting material (5), in particular a gel, and a manufacturing method for such a sensor device. It is proposed to provide the first side (11) of the printed circuit board substrate (1) with an adhesive film (2) and to position both the sensor element (3) and the frame part (4) on the first side (11) by means of this adhesive film (2). of the printed circuit board substrate (2) stick.

Description

Stand der Technik State of the art

Bekannte Sensorvorrichtungen verwenden verschiedene Typen von Sensorelementen, die mittelbar oder unmittelbar auf einem Leiterplattensubstrat angeordnet sein können. Über Leiterbahnen des Leiterplattensubstrats kann das jeweilige Sensorelement mit einer auf dem Leiterplattensubstrat angeordneten Auswerteschaltung und/oder mit Entstörkondensatoren oder einem elektrisch an das Leiterplattensubstrat angebundenen Steckerteil zur Anschluss der Sensorvorrichtung an ein externes Steuergerät kontaktiert werden. Bei den Sensorvorrichtungen kann es sich um eine Sensorvorrichtung handeln, die einen Parameter eines Mediums, beispielsweise den Druck, die Temperatur oder einen anderen Parameter eines Gases oder einer Flüssigkeit erfassen soll. Known sensor devices use various types of sensor elements, which may be arranged directly or indirectly on a printed circuit board substrate. Via conductor tracks of the printed circuit board substrate, the respective sensor element can be contacted with an evaluation circuit arranged on the printed circuit board substrate and / or with interference suppression capacitors or with a plug part connected electrically to the printed circuit board substrate for connecting the sensor device to an external control device. The sensor devices may be a sensor device which is intended to detect a parameter of a medium, for example the pressure, the temperature or another parameter of a gas or a liquid.

Aus der DE 197 31 420 A1 ist beispielsweise eine Drucksensorvorrichtung bekannt, welche ein Leiterplattensubstrat als Trägersubstrat verwendet, auf dem ein Drucksensorelement angeordnet ist. Das Drucksensorelement ist über Bonddrähte mit Kontaktierungselementen auf einer ersten Seite des Leiterplattensubstrats elektrisch verbunden. Das Drucksensorelement ist hier als Halbleiterbauelement mit einer druckempfindlichen Membran ausgebildet und wird unter Zwischenlage eines Glassockels auf das Leiterplattensubstrat aufgebracht. Zum Schutz des Drucksensorelementes wird ein Vergussmaterial eingesetzt, das einerseits eine Druckübertragung des Mediums auf das Drucksensorelement erlaubt, andererseits eine Beschädigung des Drucksensorelementes durch einen direkten Kontakt mit dem Medium verhindern soll. Als Vergussmaterial wird beispielsweise ein Gel, insbesondere ein Silikongel verwandt. Damit sich das zähflüssige Vergussmaterial beim Einfüllen nicht über das Leiterplattensubstrat hinaus ausbereitet, ist ein ringförmig geschlossenes Rahmenteil auf dem Leiterplattensubstrat angeordnet, welches das Drucksensorelement an den Seiten umgibt und eine von dem Leiterplattensubstrat abgewandte offene Seite aufweist, durch die das Silikongel in den Rahmen derart eingefüllt wird, dass das Drucksensorelement auf seiner von dem Leiterplattensubstrat abgewandten Seite mit dem Silikongel vollständig bedeckt und dadurch geschützt ist. Die Druckzuführung kann bei einem Einsatz als Absolutdrucksensor über die offene Seite des Rahmenteils und das elastische Silikongel auf die druckempfindliche Membran des Drucksensorelementes erfolgen. Beim Einsatz als Relativdrucksensor wird die dem Leiterplattensubstrat zugewandte Unterseite des Drucksensorelementes und der Membran zusätzlich durch einen Druckkanal im Leiterplattensubstrat und Glassockel mit einem Referenzdruck beaufschlagt. From the DE 197 31 420 A1 For example, a pressure sensor device is known which uses a printed circuit substrate as a carrier substrate on which a pressure sensor element is arranged. The pressure sensor element is electrically connected via bonding wires with contacting elements on a first side of the printed circuit board substrate. The pressure sensor element is formed here as a semiconductor device with a pressure-sensitive membrane and is applied with the interposition of a glass cap on the printed circuit board substrate. To protect the pressure sensor element, a potting material is used, which on the one hand allows pressure transmission of the medium to the pressure sensor element, on the other hand, to prevent damage to the pressure sensor element by direct contact with the medium. As a potting material, for example, a gel, in particular a silicone gel is used. So that the viscous potting material does not prepare beyond the printed circuit board substrate during filling, an annularly closed frame part is arranged on the printed circuit board substrate which surrounds the pressure sensor element on the sides and has an open side facing away from the printed circuit board substrate, through which the silicone gel is filled into the frame in such a way is that the pressure sensor element is completely covered on its side facing away from the printed circuit board substrate side with the silicone gel and thereby protected. When used as an absolute pressure sensor, the pressure feed can take place via the open side of the frame part and the elastic silicone gel onto the pressure-sensitive membrane of the pressure sensor element. When used as a relative pressure sensor, the underside of the pressure sensor element and the membrane facing the printed circuit board substrate is additionally subjected to a reference pressure by a pressure channel in the printed circuit board substrate and glass base.

Nachteilig ist, dass das Rahmenteil und das Sensorelement in aufwändiger Weise an dem Leiterplattensubstrat befestigt werden müssen. Zur Kostenreduktion ist ein fertigungstechnisch einfach herstellbarer Aufbau mit vereinfachtem Aufbaukonzept wünschenswert, um die Anzahl und Komplexität der Verbindungstechniken und der benötigten Teile zu reduzieren. The disadvantage is that the frame part and the sensor element must be attached in a complex manner to the printed circuit board substrate. In order to reduce costs, it is desirable to have a structure which can be produced easily in terms of production and has a simplified construction concept in order to reduce the number and complexity of the connection techniques and the parts required.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung, insbesondere eine Drucksensorvorrichtung, mit wenigstens einem Leiterplattensubstrat, einem auf einer ersten Seite des Leiterplattensubstrats zumindest mittelbar angeordneten Sensorelement und einem von der ersten Seite des Leiterplattensubstrats abstehenden und das Sensorelement umgebenden Rahmenteil und einem in das Rahmenteil gefüllten und das Sensorelement abdeckenden Vergussmaterial, insbesondere einem Gel. Erfindungsgemäß ist die erste Seite des Leiterplattensubstrats mit einer Klebefolie versehen ist und sowohl das Sensorelement als auch das Rahmenteil mittels dieser Klebefolie auf die erste Seite des Leiterplattensubstrats aufgeklebt. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Sensoranordnung. The invention relates to a sensor device, in particular a pressure sensor device, comprising at least one printed circuit board substrate, a sensor element at least indirectly arranged on a first side of the printed circuit substrate and a frame part projecting from the first side of the printed circuit substrate and surrounding the sensor element and a sensor element which is filled in the frame part and covers the sensor element Potting material, in particular a gel. According to the invention, the first side of the printed circuit substrate is provided with an adhesive film, and both the sensor element and the frame part are adhesively bonded to the first side of the printed circuit substrate by means of this adhesive film. Moreover, the invention relates to a method for producing such a sensor arrangement.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Unter einer Klebefolie wird im Kontext der vorliegenden Anmeldung ein separat von dem Leiterplattensubstrat bereitstellbares und handhabbares, sich flächenartig ausbreitendes folienartiges Gebilde verstanden, das auf wenigstens einer Oberfläche Klebstoff aufweist oder vollständig aus Klebstoff gebildet ist und das in seiner Form als sich flächenartig ausbreitendes Gebilde auf das Leiterplattensubstrat aufzulegen ist. Unter einer Klebefolie wird also ein auf das Leiterplattensubtrat bestückbares Bauteil und kein auf die Leiterplatte auftragbares, zähflüssiges Beschichtungsmaterial verstanden, das erst nach der Auftragung auf der Oberseite der Leiterplatte einen Beschichtungsfilm bildet. Als Klebefolie wird daher ausdrücklich kein schichtförmiger Klebstoffauftrag auf der Oberfläche des Leiterplattensubstrats verstanden, wie er beispielsweise in der Leiterplattentechnik mit einer Dispens-Vorrichtung auf die Oberfläche von Leiterplatten aufgetragen wird. In the context of the present application, an adhesive film is understood to mean a sheet-like structure which can be prepared and handled separately from the printed circuit substrate, has adhesive on at least one surface or is formed entirely from adhesive and which in its form extends as a planar structure onto the surface PCB substrate is hang up. An adhesive film is thus understood to mean a component which can be fitted onto the printed circuit board substrate and not a viscous coating material which can be applied to the printed circuit board and forms a coating film only after being applied to the upper side of the printed circuit board. As an adhesive film is therefore not expressly understood a layered adhesive application on the surface of the printed circuit board substrate, as it is applied for example in printed circuit board technology with a dispensing device on the surface of printed circuit boards.

Durch die Verwendung einer Klebefolie ist vorteilhaft die parallele Aufbringung des Sensorelementes und des Rahmenteils auf das Leiterplattensubstrat möglich, wobei nur ein Bauteil, nämlich die Klebefolie, zu Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung von Sensorelement und Rahmenteil dient. Dadurch wird der Fertigungsaufwand spürbar verringert. Außerdem wird durch die Klebefolie auf der ersten Seite des Leiterplattensubstrats ein verbesserter Medienschutz erreicht, da die Klebefolie eine die erste Seite des Leiterplattensubstrats abdeckende Schutzschicht gegen aggressive Medien bildet. Diese vorteilhafte Wirkung lässt sich noch steigern, wenn die Klebefolie aus einem Material gefertigt wird, das gegenüber aggressiven Medien beständig ist. Die Klebstofffolie kann insbesondere vorteilhaft ein Epoxid, ein Acrylat und/oder ein Silikon aufweisen. By using an adhesive film, the parallel application of the sensor element and of the frame part to the printed circuit board substrate is advantageously possible, with only one component, namely the adhesive film, serving to produce a cohesive connection between the sensor element and the frame part. As a result, the production cost is noticeably reduced. In addition, the adhesive film on the first side of the printed circuit board substrate achieves improved media protection since the adhesive film a covering the first side of the printed circuit substrate covering protective layer against aggressive media. This advantageous effect can be further increased if the adhesive film is made of a material that is resistant to aggressive media. The adhesive film may in particular advantageously comprise an epoxide, an acrylate and / or a silicone.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Merkmale ermöglicht. Advantageous embodiments and further developments of the invention are made possible by the features described in the dependent claims.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer beidseitig mit Klebstoff versehenen Klebefolie. Diese ist vorteilhaft mittels einer ersten mit Klebstoff versehenen Seite auf die erste Seite des Leiterplattensubstrats aufgeklebt und dadurch stoffschlüssig mit dem Leiterplattensubstrat verbunden. Eine von der ersten Seite der Klebefolie abgewandte zweite Seite ist ebenfalls mit Klebstoff versehen und mit dem Rahmenteil und dem Sensorelement klebend verbunden ist. Particularly advantageous is the use of a double-sided provided with adhesive adhesive film. This is advantageously glued by means of a first adhesive side provided on the first side of the printed circuit board substrate and thereby materially connected to the printed circuit board substrate. A remote from the first side of the adhesive film second side is also provided with adhesive and is adhesively bonded to the frame part and the sensor element.

Die Klebefolie kann vor ihrer Aufbringung auf das Leiterplattensubstrat zumindest im Bereich von auf der ersten Seite des Leiterplattensubstrats angeordneten Kontaktierungselementen mit die Klebefolie durchdringenden Aussparungen versehen werden. Da die Lage der Kontaktierungselemente auf dem Leiterplattensubstrat genau bekannt ist und die Klebefolie über dem Leiterplattensubstrat genau positioniert werden kann, ist es möglich zuvor die Klebefolie an den auswählten Positionen mit Aussparungen zu versehen, welche beispielweise durch Stanzen oder Schneiden in die Klebefolie eingebracht werden können. Die Aussparungen können daher in einfacher Weise den Kontaktierungselementen auf der ersten Seite des Leiterplattensubstrats jeweils zugeordnet sein. Before being applied to the printed circuit substrate, the adhesive film may be provided with recesses penetrating the adhesive film at least in the region of contacting elements arranged on the first side of the printed circuit substrate. Since the position of the contacting elements on the printed circuit board substrate is precisely known and the adhesive film can be accurately positioned over the printed circuit board substrate, it is possible to provide the adhesive film with recesses at the selected positions beforehand, which can be introduced into the adhesive film by punching or cutting, for example. The recesses may therefore be associated with the contacting elements on the first side of the printed circuit board substrate in a simple manner.

Mit dem Sensorelement verbundene elektrische Kontaktelemente können die den Kontaktierungselementen zugeordneten Aussparungen jeweils durchgreifen und mit den Kontaktierungselementen auf der ersten Seite des Leiterplattensubstrats in einfacher Weise elektrisch verbunden sind. Hier sind vielfältige Ausführungsmöglichkeiten der Kontaktelemente vorstellbar. Besonders vorteilhaft erscheinen jedoch die Ausgestaltungen der Kontaktelemente als Bonddrähte, da hier die bewährte und gut beherrschte Bonddrahttechnik zur Herstellung der elektrischen Kontaktierung zwischen Sensorelement und Leiterplattensubstrat verwandt werden kann. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform welche alternativ oder auch zusätzlich eingesetzt werden kann, ist die Ausgestaltung der Kontaktelemente als Kontakthöcker, welche von einer dem Leiterplattensubstrat zugewandten Seite des Sensorelementes zum Leiterplattensubstrat hin abstehen. Electrical contact elements connected to the sensor element can each pass through the recesses associated with the contacting elements and can be electrically connected in a simple manner to the contacting elements on the first side of the printed circuit substrate. Here are many possible embodiments of the contact elements conceivable. However, the embodiments of the contact elements appear particularly advantageous as bonding wires, since the proven and well-controlled bonding wire technique for producing the electrical contact between the sensor element and printed circuit board substrate can be used here. A further advantageous embodiment which can be used alternatively or additionally is the design of the contact elements as contact bumps, which protrude from a side of the sensor element facing the printed circuit board substrate to the printed circuit board substrate.

Das Sensorelement kann unmittelbar auf die Klebefolie aufgebracht werden. Besonders vorteilhaft – da platzsparend – ist der Einsatz eines auf Halbleiterbasis gefertigten Sensorchips, der unmittelbar auf die Klebefolie aufgeklebt ist. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, die elektrischen Kontaktelemente als Kontakthöcker auszubilden, die von der dem Leiterplattensubstrat zugewandten und auf die Klebefolie aufgeklebten Seite des Sensorchips in den Aussparungen der Klebefolie zu den Kontaktierungselementen hin abstehen. The sensor element can be applied directly to the adhesive film. Particularly advantageous - since space-saving - is the use of a sensor chip made on a semiconductor basis, which is glued directly to the adhesive film. In this case, it is particularly advantageous to form the electrical contact elements as contact bumps, which protrude from the side of the sensor chip facing the printed circuit board substrate and glued onto the adhesive film in the recesses of the adhesive film to the contacting elements.

Vorteilhaft ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Sensorvorrichtung mit den folgenden Schritten:

– Bereitstellen eines Leiterplattensubstrat mit einer ersten Seite, auf der Kontaktierungselemente des Leiterplattensubstrats angeordnet sind,
– Bereitstellen einer Klebefolie, welche eine erste Seite aufweist und zumindest auf einer von der ersten Seite abgewandten zweiten Seite der Klebefolie mit Klebestoff versehen ist,
– Herstellen von die Klebefolie durchdringenden Aussparungen,
– Aufkleben der ersten Seite der Klebefolie auf die erste Seite des Leiterplattensubstrats derart, dass die Kontaktierungselemente in den diesen jeweils zugeordneten Aussparungen freiliegen,
– Aufkleben eines Sensorelementes auf die von dem Leiterplattensubstrat abgewandte zweite Seite der Klebefolie,
– Herstellen von elektrischen Verbindungen zwischen dem Sensorelement und den Kontaktierungselementen mittels elektrischer Kontaktelemente, deren von dem Sensorelement abgewandte Enden jeweils durch eine Aussparungen hindurch mit einem Kontaktierungselement auf der ersten Seite des Leiterplattensubstrats elektrisch verbunden werden,
– Aufkleben eines Rahmenteils auf die von dem Leiterplattensubstrat abgewandte zweite Seite der Klebefolie und
– Befüllen des Rahmenteils mit einem Vergussmaterial derart, dass die von dem Leiterplattensubstrat abgewandte Seite des Sensorelementes von dem Vergussmaterial vollständig abgedeckt wird.

Also advantageous is a method for producing a sensor device with the following steps:

Providing a printed circuit substrate having a first side, on which contacting elements of the printed circuit substrate are arranged,
Providing an adhesive film which has a first side and is provided with adhesive at least on a second side of the adhesive film facing away from the first side,
Manufacture of the adhesive film penetrating recesses,
Adhering the first side of the adhesive film to the first side of the printed circuit board substrate in such a way that the contacting elements are exposed in the respectively associated recesses,
Adhering a sensor element to the second side of the adhesive film facing away from the printed circuit substrate,
Producing electrical connections between the sensor element and the contacting elements by means of electrical contact elements whose ends facing away from the sensor element are electrically connected in each case through a recess to a contacting element on the first side of the printed circuit board substrate,
- Gluing a frame part on the remote from the printed circuit substrate second side of the adhesive film and
- Filling the frame part with a potting material such that the remote from the printed circuit substrate side of the sensor element is completely covered by the potting material.

Zur Vereinfachung der Fertigung kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass im Schritt des Bereitstellens der Klebefolie diese mit einer auf der ersten Seite der Klebefolie angeordneten und diese abdeckenden, ablösbaren ersten Trennlage und/oder mit einer auf der zweiten Seite der Klebefolie angeordneten und diese abdeckenden, ablösbaren zweiten Trennlage bereitgestellt wird. Die erste Trennlage kann vor dem Schritt des Aufkleben der Klebefolie auf die erste Seite des Leiterplattensubstrats entfernt werden, während die zweite Trennlage erst vor dem Schritt des Aufkleben des Sensorelementes entfernt zu werden braucht. Die Trennlagen erleichtern das Handling und den Fertigungsablauf während der Herstellung der Sensorvorrichtung. To simplify the production can advantageously be provided that in the step of providing the adhesive film with this arranged on the first side of the adhesive film and this covering, detachable first release liner and / or arranged on the second side of the adhesive film and this covering, removable second separation layer is provided. The first release liner may be prior to the step of adhering the adhesive film on the first side of the printed circuit board substrate are removed, while the second release layer needs to be removed before the step of adhering the sensor element. The separating layers facilitate the handling and the production process during the manufacture of the sensor device.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Es zeigen: Show it:

1 bis 8 Querschnitte durch eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung in verschiedenen Phasen während der Herstellung der Sensorvorrichtung, 1 to 8th Cross sections through a sensor device according to the invention in different phases during the manufacture of the sensor device,

9 ein Ausführungsbeispiel eines als Sensorchip ausgebildetes Sensorelements mit Kontakthöckern und 9 an embodiment of a sensor chip designed as a sensor element with bumps and

10 die Montage des Sensorelementes aus 9 auf dem Leiterplattensubstrat. 10 the mounting of the sensor element 9 on the PCB substrate.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung anhand ihrer Herstellung erläutert. Ausführungsbeispiele für die verschiedenen Phasen während der Herstellung der Sensorvorrichtung sind in den 1 bis 8 dargestellt, wobei 8 die fertige Sensorvorrichtung zeigt. The sensor device according to the invention will be explained below with reference to its production. Embodiments for the various phases during the manufacture of the sensor device are in FIGS 1 to 8th shown, where 8th shows the finished sensor device.

1 zeigt im Querschnitt ein Leiterplattensubstrat 1, bei dem es sich um eine konventionelle Leiterplatte aus epoxidharzgetränktem FR4 oder höherwertig, um eine keramisches Trägersubstrat oder ein anders geeignetes Leiterplattensubstrat handeln kann. Das Leiterplattensubstrat ist plattenförmig mit einer ersten Seite 11 und einer davon abgewandten zweiten Seite 12 aufgebaut. Auf der ersten Seite 11 des Leiterplattensubstrats 1 sind Kontaktierungselemente 13 beispielsweise in Form von Kupferflächen ausgebildet, die über Vias oder Durchkontaktierungen des Leiterplattensubstrats 1 mit nicht dargestellten Leiterbahnen im Inneren desselben verbunden sind. 1 shows in cross section a printed circuit board substrate 1 , which may be a conventional printed circuit board of epoxy resin impregnated FR4 or higher, a ceramic carrier substrate or other suitable printed circuit board substrate. The printed circuit board substrate is plate-shaped with a first side 11 and a second side facing away from it 12 built up. On the first page 11 of the printed circuit board substrate 1 are contacting elements 13 formed in the form of copper surfaces, for example, via vias or plated-through holes of the printed circuit board substrate 1 are connected to the conductor tracks, not shown in the interior thereof.

2 zeigt eine Klebefolie 2, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als beidseitig klebende Folie ausgebildet ist. Es kann sich aber auch um eine nur auf der zweiten Seite 22 mit Klebstoff versehene Klebefolie handeln, deren ersten Seite 21 über einen auf das Leiterplattensubstrats 1 aufgetragene Klebeschicht mit dem Leiterplattensubstrat 2 verbunden wird. Vorzugsweise ist die Klebefolie 2 aber derart herstellt, dass sie im Ausgangszustand sowohl auf der ersten Seite als auch auf der zweiten Seiten mit Klebstoff versehen ist. Die Klebefolie 2 kann beispielsweise ein mit Klebstoff getränktes Faserband oder ein beidseitig mit Klebstoff beschichtetes Kunststoffband umfassen. Vorzugsweise umfasst die Klebefolie ein Epoxid, ein Acrylat und/oder ein Silikon. Es kann sich beispielsweise um ein epoxidharzgetränktes Glasfasergewebe handeln. Die Klebefolie 2 weist auf ihrer ersten Seite 21 und ihrer davon abgewandten zweiten Seite 22 klebende Eigenschaften auf. Unter einer klebenden Eigenschaft einer Seite der Klebefolie, beziehungsweise unter einer mit Klebstoff versehenen Seite der Klebefolie wird verstanden, dass diese Seite eine stoffschlüssige Verbindung zu einem darauf aufgesetzten Bauteil durch Oberflächenhaftung und innere Festigkeit wie Adhäsion und Kohäsion eingehen kann. Die Klebefolie kann mit Klebstoff getränkt/beschichtet sein oder die klebenden Eigenschaften können durch das Basismaterial der Klebefolie selbst bereitgestellt sein. 2 shows an adhesive film 2 , which is formed in the illustrated embodiment as a double-sided adhesive film. It can also be just one on the second page 22 act with adhesive provided adhesive film, the first page 21 via one on the printed circuit board substrate 1 applied adhesive layer to the printed circuit board substrate 2 is connected. Preferably, the adhesive film 2 but made so that it is provided in the initial state on both the first side and on the second side with adhesive. The adhesive film 2 For example, it may comprise an adhesive-impregnated sliver or a plastic band coated with adhesive on both sides. The adhesive film preferably comprises an epoxide, an acrylate and / or a silicone. It may be, for example, an epoxy impregnated glass fiber fabric. The adhesive film 2 points to her first page 21 and its second side facing away from it 22 adhesive properties. An adhesive property of one side of the adhesive film, or an adhesive side of the adhesive film, is understood to mean that this side can make a material connection to a component applied thereto by surface adhesion and internal strength such as adhesion and cohesion. The adhesive sheet may be soaked / coated with adhesive, or the adhesive properties may be provided by the base material of the adhesive sheet itself.

Zur Abdeckungen der klebenden ersten Seite 21 und zweiten Seite 22 kann eine erste Trennlage 24 und eine zweite Trennlage 23 auf der klebenden erste Seite 21 beziehungsweise zweiten Seite 22 aufgetragen sein. Die Trennlagen (Liner) werden durch ein Material gebildet, das an der Klebefolie anhaftet, jedoch von den klebenden Seiten problemlos abgezogen werden kann. Die Trennlagen 23, 24 bilden einen Schutz der klebenden Oberflächen der Klebefolie 2 und dienen der besseren Handhabung während der Fertigung. Wie in 2 zu erkennen ist, ist die Klebefolie 2 an vordefinierten Positionen mit die Klebefolie von der ersten Seite 22 zur zweiten Seite 21 durchdringenden Aussparungen 25 versehen, welche beispielswiese in die Klebefolie hineingestanzt oder geschnitten werden. Die Positionen der Aussparungen 25 der Klebefolie 2 entsprechen dabei den Positionen der Kontaktierungselemente 13 auf dem Leiterplattensubstrat. To cover the adhesive first page 21 and second page 22 can be a first separator 24 and a second release liner 23 on the adhesive first page 21 or second page 22 be applied. The liners are formed by a material that adheres to the adhesive film, but can be easily peeled off the adhesive sides. The separating layers 23 . 24 form a protection of the adhesive surfaces of the adhesive film 2 and serve for better handling during production. As in 2 it can be seen, is the adhesive film 2 at predefined positions with the adhesive film from the first page 22 to the second page 21 penetrating recesses 25 provided, for example, which are punched or cut into the adhesive film. The positions of the recesses 25 the adhesive film 2 correspond to the positions of the contacting elements 13 on the PCB substrate.

Im Bedarfsfall können weitere nicht dargestellte Aussparungen in die Klebefolie 2 eingebracht werden, um beispielsweise Haftungseigenschaften zu variieren oder Bereiche zu schaffen in denen Bauelemente direkt auf das Leiterplattensubstrat 2 aufgelötet werden können. If necessary, further not shown recesses in the adhesive film 2 be introduced, for example, to vary adhesion properties or to create areas in which components directly on the printed circuit board substrate 2 can be soldered.

In einem weiteren Herstellungsschritt kann, wie in 3 gezeigt, die erste Trennlage 24 von der Klebefolie 2 entfernt und die Klebefolie 2 mit der klebefähigen ersten Seite 21 vollflächig auf die erste Seite 11 des Leiterplattensubstrats aufgeklebt werden, wobei die Kontaktierungselemente 13 in Aussparungen 25 der Klebefolie angeordnet werden und dort von oben zugänglich sind. Alternativ kann die ersten Seite 21 der Klebefolie 2 auch über einen auf das Leiterplattensubstrat 1 aufgetragenen Klebstofffilm auf das Leiterplattensubstrat 1 aufgeklebt werden, falls die fertige Klebefolie 2 auf der ersten Seite 21 keinen Klebstoff aufweisen sollte. In a further manufacturing step, as in 3 shown the first separator 24 from the adhesive film 2 removed and the adhesive film 2 with the sticky first page 21 full surface on the first page 11 the printed circuit board substrate are glued, wherein the contacting elements 13 in recesses 25 the adhesive film are arranged and there are accessible from above. Alternatively, the first page 21 the adhesive film 2 also on one on the PCB substrate 1 applied adhesive film on the printed circuit board substrate 1 be glued, if the finished adhesive film 2 on the first page 21 should have no adhesive.

Bei dem in 3 dargestelltem Stadium ist das Verbundteil aus Klebefolie 2 und Leiterplattensubstrat 1 noch durch die zweite Trennlage 23 abgedeckt und kann daher problemlos zwischen Fertigungsstationen transportiert oder zwischengelagert werden. Wie dargestellt, kann die Klebefolie die gesamte erste Seite 11 des Leiterplattensubstrats 1 abdecken oder nur einen Bereich auf der ersten Seite 11 des Leiterplattensubstrats 1. Ergänzend kann die erste Seite 11 des Leiterplattensubstrats 1 zuvor unterhalb der Klebefolie 2 oder auch außerhalb des mit der Klebefolie 2 abgedeckten Bereichs zumindest bereichsweise mit einer Passivierungsschicht beispielsweise einem Lötstopplack beschichtet werden. At the in 3 The illustrated stage is the composite part of adhesive film 2 and PCB substrate 1 still through the second separation layer 23 covered and can therefore be easily transported between production stations or stored. As shown, the adhesive sheet may cover the entire first side 11 of the printed circuit board substrate 1 cover or just an area on the first page 11 of the printed circuit board substrate 1 , In addition, the first page 11 of the printed circuit board substrate 1 previously below the adhesive film 2 or even outside with the adhesive film 2 covered area at least partially coated with a passivation layer such as a solder mask.

4 zeigt die Verbundanordnung von Leiterplattensubstrat 1 und darauf haftender Klebefolie 2 nach der Entfernung der zweiten Trennlage 23. Wie dargestellt, kann beispielsweise die Oberseite der Verbundanordnung in 3 an den Stellen, an denen die Klebefolie 2 aufgebracht ist, die klebenden Eigenschaften der Klebefolie 2 aufweisen. 4 shows the composite arrangement of printed circuit substrate 1 and adhesive film adhering thereto 2 after the removal of the second release liner 23 , As shown, for example, the top of the composite assembly in 3 in the places where the adhesive film 2 is applied, the adhesive properties of the adhesive film 2 exhibit.

Auf das in 4 dargestellte Verbundmaterial kann nun in beliebiger Reihenfolge oder auch gleichzeitig ein Sensorelement 3 und ein Rahmenteil 4 aufgeklebt werden, was in 5 und 7 dargestellt ist. Vorzugweise wird zunächst das Sensorelement 3 auf die klebende zweite Seite 22 der Klebefolie aufgeklebt. Das Sensorelement kann dabei mittelbar unter Zwischenlage beispielsweise eines Glassockels oder auch wie dargestellt unmittelbar auf die Klebefolie 2 aufgeklebt werden. Das Sensorelement ist beispielswiese ein Halbleiter-Sensorchip der eine von dem Leiterplattensubstrat abgewandte Oberseite 38 und eine dem Leiterplattensubstrat 1 zugewandte Unterseite 37 aufweist. On the in 4 shown composite material can now in any order or at the same time a sensor element 3 and a frame part 4 be stuck in what 5 and 7 is shown. Preferably, first, the sensor element 3 on the adhesive second side 22 glued on the adhesive film. The sensor element can thereby indirectly with the interposition of, for example, a glass base or as shown directly on the adhesive film 2 glued on. The sensor element is, for example, a semiconductor sensor chip which is an upper side facing away from the printed circuit substrate 38 and a the printed circuit board substrate 1 facing underside 37 having.

Wie in 5 gezeigt, können sodann Bonddrahtverbindungen 31 zwischen dem Sensorelement und den Kontaktierungselementen 13 des Leiterplattensubstrats 1 hergestellt werden. Dazu werden elektrische Kontaktflächen auf der Oberseite 38 des Sensorelemente 3 über Bonddrahtverbindungen 31 mit den Kontaktierungselementen 13 elektrisch verbunden. Dabei werden die von dem Sensorelement 3 abgewandten Enden der Bonddrähte durch die Aussparungen 25 hindurchgeführt und auf die Kontaktierungselemente aufgeschweißt. Vorzugsweise ist jedem Kontaktierungselement 13 eine Bonddrahtverbindung 31 zugeordnet. Es können aber auch mehrere Bonddrähte gleichzeitig mit einem Kontaktierungselement verbunden werden. As in 5 can then be shown bonding wire connections 31 between the sensor element and the contacting elements 13 of the printed circuit board substrate 1 getting produced. These are electrical contact surfaces on the top 38 of the sensor elements 3 via bonding wire connections 31 with the contacting elements 13 electrically connected. In this case, those of the sensor element 3 remote ends of the bonding wires through the recesses 25 guided and welded onto the contacting elements. Preferably, each contacting element 13 a bonding wire connection 31 assigned. However, it is also possible to connect a plurality of bonding wires simultaneously with a contacting element.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, auf der dem Leiterplattensubstrat 1 zugewandte Unterseite 37 des Sensorelementes 3 Kontakthöcker 32 auszubilden, wie in 9 gezeigt, und das Sensorelement 3 wie in 10 dargestellt auf das Leiterplattensubstrat 1 zu bestücken. Dabei greifen die Kontakthöcker 32 durch die Aussparungen 25 hindurch. Die von dem Sensorelement 3 abgewandten Enden der Kontakthöcker 32 gelangen an den Kontaktierungselementen 13 zur Anlage. Gleichzeitig wird die Unterseite 37 auf die zweite Seite 22 der Klebefolie aufgeklebt. Die Kontakthöcker 32 können als Metallanschlüsse oder auch als Lötbumps ausgebildet und mit den Kontaktierungselementen 13 durch Anpressen, Verschweißen oder Löten verbunden werden oder aus einem elektrisch leitfähigen Klebstoff ausgebildet werden. Alternatively or additionally, it may be provided on the printed circuit board substrate 1 facing underside 37 of the sensor element 3 bumps 32 train as in 9 shown, and the sensor element 3 as in 10 shown on the printed circuit board substrate 1 to equip. The contact bumps grip 32 through the recesses 25 therethrough. The of the sensor element 3 opposite ends of the contact bumps 32 arrive at the contacting elements 13 to the plant. At the same time, the bottom is 37 on the second page 22 glued on the adhesive film. The contact bumps 32 can be designed as metal connections or as Lötbumps and with the contacting elements 13 be connected by pressing, welding or soldering or be formed of an electrically conductive adhesive.

Vor oder nach der Aufbringung des Sensorelementes 3 wird das Rahmenteil 4 unmittelbar auf die zweite Seite 22 der Klebefolie 2 aufgeklebt. Das Rahmenteil 4 haftet daher an der gleichen Klebefolie wie das Sensorelement 3. Wie in 7 dargestellt ist, umgebt das Rahmenteil 4 das Sensorelement 3 und bildet derart einen Vergussraum. Dabei ragt das Rahmenteil von dem Leiterplattensubstrat 1 derart weit ab, dass es über das Sensorelement 3 hinaus von dem Leiterplattensubstrat 1 absteht. Before or after the application of the sensor element 3 becomes the frame part 4 immediately to the second page 22 the adhesive film 2 glued. The frame part 4 therefore adheres to the same adhesive film as the sensor element 3 , As in 7 is shown, surrounds the frame part 4 the sensor element 3 and thus forms a Vergussraum. In this case, the frame part protrudes from the printed circuit board substrate 1 so far off that it is above the sensor element 3 out from the circuit board substrate 1 projects.

Wie in 8 gezeigt, wird schließlich eine Vergussmaterial 5, bei dem es sich vorzugsweise um ein Gel, insbesondere um ein Silikongel handelt, durch die offene Seite in das Rahmenteil 4 eingefüllt. Das Vergussmaterial 5 füllt den durch das Rahmenteil 4 gebildeten Vergussraum so weit auf, dass auch die Oberseite 38 des Sensorelementes 3 mit dem Vergussmaterial abgedeckt wird. Außerdem werden die Kontaktierungselemente 13 und die Bonddrahtverbindungen 31 mit dem Vergussmaterial abgedeckt und die Aussparungen 25 mit dem Vergussmaterial gefüllt. Das Vergussmaterial 5 füllt also den gesamten das Sensorelement 3 umgebenden Raum zwischen dem Rahmenteil 4 und dem Leiterplattensubstrat 1 und umgibt das Sensorelement 2 schützend an fünf Seiten, während die sechste Seite und Unterseite 37 durch das Aufkleben auf das Leiterplattensubstrat 1 geschützt ist. Das Rahmenteil 4 muss nicht notwendig bis zur Oberkante des Rahmenteils mit Vergussmaterial gefüllt werden. Es reicht, wenn das Sensorelement 3 und die Bonddrahtverbindungen 31 abgedeckt sind. As in 8th Finally, a casting material is shown 5 , which is preferably a gel, in particular a silicone gel, through the open side into the frame part 4 filled. The potting material 5 fills that through the frame part 4 formed Vergussraum so far on that also the upper side 38 of the sensor element 3 covered with the potting material. In addition, the contacting elements 13 and the bonding wire connections 31 covered with the potting material and the recesses 25 filled with the potting material. The potting material 5 So fills the entire the sensor element 3 surrounding space between the frame part 4 and the circuit board substrate 1 and surrounds the sensor element 2 protective on five sides, while the sixth side and bottom 37 by sticking to the printed circuit board substrate 1 is protected. The frame part 4 does not necessarily have to be filled up to the upper edge of the frame part with potting material. It is enough if the sensor element 3 and the bonding wire connections 31 are covered.

Man erkennt in 8, dass die Klebefolie 2 einen zusätzlichen Schutz für das Leiterplattensubstrats 1 darstellt. Aggressive Substanzen, die eventuell in das weiche Vergussmaterial 5 eindringen, werden durch die Klebefolie 2 daran gehindert, bis zum Leiterplattensubstrat 1 vorzudringen. One recognizes in 8th that the adhesive film 2 an additional protection for the PCB substrate 1 represents. Aggressive substances that may be in the soft potting material 5 penetrate through the adhesive film 2 prevented from getting to the PCB substrate 1 penetrate.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19731420 A1 [0002]

Claims

Sensor device ( 100 ), in particular pressure sensor device, with at least one printed circuit substrate ( 1 ), one on a first page ( 11 ) of the printed circuit board substrate ( 1 ) at least indirectly arranged sensor element ( 3 ) and one from the first page ( 11 ) of the printed circuit board substrate ( 1 ) protruding and the sensor element ( 3 ) surrounding frame part ( 4 ) and one in the frame part ( 4 ) and the sensor element ( 3 ) covering potting material ( 5 ), in particular a gel, characterized in that the first side ( 11 ) of the printed circuit board substrate ( 1 ) with an adhesive film ( 2 ) and that both the sensor element ( 3 ) as well as the frame part ( 4 ) by means of this adhesive film ( 2 ) on the first page ( 11 ) of the printed circuit board substrate ( 2 ) are glued.

Sensor device according to claim 1, characterized in that the adhesive film ( 2 ) an adhesive film provided on both sides ( 2 ) which is provided by means of a first adhesive side ( 21 ) on the first page ( 11 ) of the printed circuit board substrate ( 1 ), wherein a second adhesive provided and from the printed circuit board substrate ( 1 ) averted side ( 22 ) of the adhesive film ( 2 ) with the frame part ( 4 ) and the sensor element ( 3 ) is adhesively bonded.

Sensor device according to claim 1 or 2, characterized in that the adhesive film ( 2 ) at least in the range of on the first page ( 11 ) of the printed circuit board substrate ( 1 ) arranged contacting elements ( 13 ) with the adhesive film ( 2 ) penetrating recesses ( 25 ) is provided.

Sensor device according to claim 3, characterized in that with the sensor element ( 3 ) connected electrical contact elements ( 30 ) the contacting elements ( 13 ) associated recesses ( 25 ) in each case and with the contacting elements ( 13 ) on the first page ( 11 ) of the printed circuit board substrate ( 1 ) are electrically connected.

Sensor device according to claim 4, characterized in that the electrical contact elements ( 39 ) Bond wire connections ( 31 ) and / or bumps ( 32 ).

Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element ( 3 ) formed as a sensor chip and directly on the adhesive film ( 2 ) is glued.

Sensor device according to claim 5 and 6, characterized in that the electrical contact elements ( 30 ) as a contact bump ( 31 ) formed by the printed circuit board substrate ( 1 ) and on the adhesive film ( 2 ) glued page ( 37 ) of the sensor chip ( 3 ) to the contacting elements ( 13 ) stand out.

Method for producing a sensor device according to one of Claims 1 to 7, characterized by the following steps: - Provision of a printed circuit board substrate ( 1 ) with a first page ( 11 ), on the contacting elements ( 13 ) of the printed circuit board substrate ( 1 ), - providing an adhesive film ( 2 ), which is a first page ( 21 ) and at least on one of the first side ( 21 ) facing away from the second side ( 22 ) of the adhesive film ( 2 ) is provided with adhesive, - manufacture of the adhesive film ( 2 ) penetrating recesses ( 25 ), - gluing the first page ( 21 ) of the adhesive film ( 2 ) on the first page ( 21 ) of the printed circuit board substrate ( 1 ) such that the contacting elements ( 13 ) in each of these associated recesses ( 25 ), - gluing a sensor element ( 3 ) on the of the printed circuit board substrate ( 1 ) facing away from the second page ( 22 ) of the adhesive film ( 2 ), - establishing electrical connections between the sensor element ( 3 ) and the contacting elements ( 13 ) by means of electrical contact elements ( 30 ), of which the sensor element ( 3 ) facing away in each case by a recesses ( 25 ) through with a contacting element ( 13 ) on the first page ( 11 ) of the printed circuit board substrate ( 2 ), - gluing a frame part ( 4 ) on the of the printed circuit board substrate ( 1 ) facing away from the second page ( 22 ) of the adhesive film ( 2 ) and - filling the frame part ( 4 ) with a potting material such that the from the printed circuit board substrate ( 1 ) facing away ( 38 ) of the sensor element ( 3 ) of the potting material ( 5 ) is completely covered.

Method according to claim 8, characterized in that the adhesive film ( 2 ) also on the first page ( 21 ) is provided with adhesive and in the step of providing the adhesive film ( 2 ) with one on the first page ( 21 ) of the adhesive film ( 2 ) arranged and this covering, detachable first separation layer ( 24 ) and / or that the adhesive film ( 2 ) with one on the second page ( 22 ) of the adhesive film ( 2 ) arranged and this covering, removable second separation layer ( 23 ) provided.

Method according to claim 9, characterized in that the first separating layer ( 24 ) before the step of sticking the adhesive sheet to the first side ( 11 ) of the printed circuit board substrate ( 1 ) and / or that the second separating layer ( 24 ) before the Step of gluing the sensor element ( 3 ) Will get removed.