DE10321692B4

DE10321692B4 - Verbesserung einer Drahtkontaktierbarkeit in einer gehäusten Sensoranordnung

Info

Publication number: DE10321692B4
Application number: DE2003121692
Authority: DE
Inventors: Minoru Tokuhara
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2011-12-29
Anticipated expiration: 2023-05-15
Also published as: JP3888228B2; CN1235288C; DE10321692A1; US6696753B2; JP2003337073A; US20030214026A1; CN1461053A; DE10321692B9

Abstract

Sensoranordnung mit: einem Harzgehäuse (20), welches mit einem Leiterrahmen (40) mittels Einlageformens derart ausgebildet ist, dass daß eine Oberfläche (41) des Leiterrahmens (40) innerhalb des Harzgehäuses freiliegt; einer darin angebrachten Halbleitervorrichtung (10, 60); und Kontaktierungsdrähten (50), welche die eine Oberfläche des Leiterrahmens mit der Halbleitervorrichtung verbindet, wobei das Harzgehäuse (20) von einer Form durch einen Auswurfstift (P1) nach der Bildung in der Form gelöst ist, eine Anbringungsoberfläche (21, 22) des Harzgehäuses für die Halbleitervorrichtung mit einer Vertiefung (23, 24) gebildet ist, wobei die Vertiefung in der Anbringungsoberfläche ausgebildet ist, ein Boden der Vertiefung ein von dem Auswurfstift gestoßener Abschnitt ist, und die Vertiefung von einer oberen Seite der Anbringungsoberfläche (21, 22) des Harzgehäuses für die Halbleitervorrichtung aus betrachtet an einer Position befindlich ist, wo die Vertiefung und die Halbleitervorrichtung sich teilweise überlappen, so daß die die Vertiefung die Kontaktierungsanschlußflächen (15, 61) der Halbleitervorrichtung und die...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung, insbesondere eine Halbleiterdrucksensoranordnung mit einem Harzgehäuse, in welchem eine Halbleitervorrichtung, die auf dem Harzgehäuse angebracht ist, unter Verwendung von Kontaktierungsdrähten elektrisch mit einem Leiterrahmen verbunden ist.
Eine herkömmliche Sensoranordnung ist in 8 dargestellt durch: Ausbilden eines Harzgehäuses 20 durch Einspritzen eines Harzes in eine Form, in welche bereits ein Leiterrahmen gelegt worden ist; Anbringen einer Sensorvorrichtung 10; und elektrisches Verbinden der Sensorvorrichtung 10 mit jedem Leiter 40 des Leiterrahmens an seiner Kontaktierungsoberfläche 41 durch Drahtkontaktierung unter Verwendung von Kontaktierungsdrähten 50. Zum Beispiel beinhaltet die Sensorvorrichtung 10 einen Drucksensor-Halbleiterchip 11 mit einer Membran und einem Sockel 12 als eine einzige Einheit. Der Sensorchip 11 ist an dem Sockel 12 befestigt und die Sensorvorrichtung 10 ist unter Verwendung von zum Beispiel einem Klebstoff auf einer Vorrichtungsanbringungsoberfläche 21 des Harzgehäuses 20 befestigt. Eine ähnliche gehäuste Sensoranordnung mit einer Halbleiterdrucksensorvorrichtung ist in der JP 08292115 A dargestellt.
Wie es in 9A gezeigt ist, wird, nachdem ein Harzgehäuse 20 unter Verwendung einer Form K1 ausgebildet worden ist, das Harzgehäuse 20 durch Stoßen des Harzgehäuses 20 mit einem beweglichen Auswurfstift P1 der Form K1 entlang der Richtung, die in dem kreisförmigen Bereich AA mit einem Pfeil gezeigt ist, von der Form K1 gelöst. In diesem Fall werden, wie es in 9B gezeigt ist, Grate B1 auf der Vorrichtungsanbringungsoberfläche 21 des Harzgehäuses 20 ausgebildet, an welcher das Harzgehäuse 20 durch den beweglichen Auswurfstift P1 gestoßen wird. Die Grate B1 sind unvermeidbar, da die Grate B1 durch die Harzversickerung in den Zwischenraum zwischen dem Auswurfstift P1 und der Form K1 ausgebildet werden, welcher erforderlich ist, um zuzulassen, daß sich der Auswurfstift 21 problemlos bewegt.
Es gibt Anforderungen, daß das Harzgehäuse 20 so klein wie möglich ist. Deshalb ist es nicht möglich, dediziert einen Bereich vorzusehen, an welchem das Harzgehäuse 20 getrennt von der Vorrichtungsanbringungsoberfläche 21 durch den Auswurfstift P1 gestoßen wird. Aus diesem Grund ist das Harzgehäuse 20 von dem Auswurfstift 21 an einem Bereich gestoßen worden, der sich in der Nähe des Leiterrahmens oder auf der Vorrichtungsanbringungsoberfläche 21 des Harzgehäuses 20 befindet, als das Harzgehäuse 20 von der Gießform K1 gelöst worden ist.
Wenn jedoch ein Bereich in der Nähe des Leiterrahmens zum Lösen des Harzgehäuses 20 von dem Auswurfstift P1 gestoßen wird, wird der Leiterrahmen derart gekippt, daß sich die Flachheit verschlechtert oder er sich von dem Harzgehäuse 20 abhebt. Als Ergebnis wird das nachfolgende Drahtkontaktierungsverfahren nachteilig beeinträchtigt. Andererseits werden, wenn die Vorrichtungsanbringungsoberfläche 21 zum Lösen des Harzgehäuses 20 durch den Auswurfstift P1 gestoßen wird, Grate B1 auf der Vorrichtungsabringungsoberfläche 21 erzeugt und wird, wie es in 10 gezeigt ist, die Sensorvorrichtung 10 nachfolgend über den Graten B1 angebracht. Als ein Ergebnis wird die Sensorvorrichtung 10 gekippt, wenn sie angebracht wird, und ist eine Drahtkontaktierung nicht länger möglich, ohne die Grate B1 zu entfernen. Aus diesem Grund ist ein zusätzlicher Schritt, um die Grate B1 zu entfernen, nachdem das Harzgehäuse 20 geformt worden ist, unberücksichtigt der zusätzlichen Arbeit erforderlich.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben dieses Problem untersucht und haben einen Prototypen eines Halbleitervorrichtungsgehäuses in den 11A und 11B entwickelt. In dem Vorrichtungsgehäuse in den 11A und 11B weist ein Harzgehäuse 20 eine Vertiefung 21a in einer Vorrichtungsanbringungsoberfläche 21 auf. Wenn das Harzgehäuse 20 in seinem Herstellungsverfahren von einer Form gelöst wird, wird das Harzgehäuse 20 von einem Auswurfstift an dem Boden der Vertiefung 21a gestoßen. Als Ergebnis werden, wie es in 11B gezeigt ist, Grate B1 auf die Vertiefung 21a eingeschränkt und wird die Sensorvorrichtung 10 des Vorrichtungsgehäuses der 11A und 11B nicht in Kontakt mit den Graten 21 kommen. Folglich wird die Sensorvorrichtung 10 nicht länger aufgrund der Grate B1 kippen im Gegensatz zu derjenigen in 10.
Jedoch entsteht ein anderes Problem, wenn eine Kontaktierungsanschlußfläche 15 über der Vertiefung 21a für den Auswurfstift angeordnet ist, wie es nachstehend beschrieben wird. Wenn die Kontaktierungsanschlußfläche 15 mit einem Draht kontaktiert wird, drückt ein Kontaktierungswerkzeug einen Draht 50 unter Verwendung einer Ultraschallschwingung auf die Kontaktierungsanschlußfläche 15. Da die Sensorvorrichtung 10 an dem Abschnitt direkt über der Vertiefung 21a über das Harzgehäuse 20 angehoben ist, kann die Sensorvorrichtung 10 während der Drahtkontaktierung kippen oder sich verschieben. Als Ergebnis kann die für die Drahtkontaktierung verwendete Ultraschalleistung abgeführt werden und können die Drähte 50 nicht richtig kontaktiert werden. Das heißt, eine bevorzugte Drahtkontaktierbarkeit kann an der Kontaktierungsanschlußfläche 15 nicht sichergestellt werden.
Jede Kontaktierungsoberfläche 41 der Leiter 40 muß von dem Harzgehäuse 20 freiliegen, da die Leiter 40 an den Kontaktierungsoberflächen drahtkontaktiert werden. Wenn ein Gußharz auf den Kontaktierungsoberflächen 41 versickert und an diesen anhaftet, wenn der Leiterrahmen mittels Einlageformens ausgebildet wird, kann jedoch eine bevorzugte Drahtkontaktierbarkeit an der Kontaktierungsoberfläche 41 auch nicht sichergestellt werden.
Daher weist eine Sensoranordnung, in welcher eine Halbleitervorrichtung, die auf einem Harzgehäuse angebracht ist, und elektrisch mit einem Leiterrahmen verbunden ist, der mittels Einlageformens unter Verwendung eines Kontaktierungsdrahts ausgebildet ist, wobei eine Kontaktierungsoberfläche freiliegt, die vorhergehenden Probleme bei einer Drahtkontaktierung auf, wenn die Kontaktierungsanschlußfläche wie bei der herkömmlichen Halbleitersensoranordnung der 11A und 11B direkt über einer Vertiefung für den Auswurfstift angeordnet ist, oder wenn ein Gußharz auf einer Kontaktierungsoberfläche versickert und an dieser anhaftet, wenn ein Leiterrahmen, aus welchem der Leiter ausgebildet wird, mittels Einlageformens ausgebildet wird.
In der JP 06125019 A liegt zwar die Kontaktierungsanschlußfläche nicht direkt über einer Vertiefung für den Auswurfstift, jedoch kann die darin eingeschlossene erwärmte Luft nicht abgeführt werden.
Die vorliegenden Erfindung ist im Hinblick auf die vorhergehenden Probleme geschaffen worden und ihre Aufgabe besteht darin, die Drahtkontaktierbarkeit in einer Sensoranordnung zu verbessern, in welcher eine Halbleitervorrichtung, die auf einem Harzgehäuse angebracht ist, unter Verwendung von Kontaktierungsdrähten elektrisch mit einem Leiterrahmen verbunden ist, ohne daß sich eingeschlossene erwärmte Luft in der Vertiefung staut und sich die Halbleitervorrichtung löst.
Diese Aufgabe wird mit den in dem Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist Gegenstand des abhängigen Anspruchs 2.
Um die vorhergehende Aufgabe zu lösen, weist eine Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Halbleitervorrichtung, ein Harzgehäuse, einen Leiterrahmen und eine Mehrzahl von Kontaktierungsdrähten auf. Die Halbleitervorrichtung weist eine Mehrzahl von Kontaktierungsanschlußflächen auf. Das Harzgehäuse weist eine Vorrichtungsanbringungsoberfläche auf. Die Vorrichtungsanbringungsoberfläche weist eine Vertiefung auf. Die Halbleitervorrichtung ist auf der Vorrichtungsanbringungsoberfläche angebracht. Jeder der Leiter des Leiterrahmens weist eine Kontaktierungsoberfläche auf. Jeder der Leiter ist derart mittels Einlageformens in dem Harzgehäuse ausgebildet, daß die Kontaktierungsoberfläche von dem Harzgehäuse freiliegt. Ein jeweiliger der Kontaktierungsdrähte verbindet elektrisch eine jeweilige der Kontaktierungsanschlußflächen und eine jeweilige der Kontaktierungsoberflächen. Jede der Kontaktierungsanschlußflächen und die Vertiefung weisen eine derartige positionelle Beziehung auf, daß die Halbleitervorrichtung durch die Vorrichtungsanbringungsoberfläche direkt unter den Kontaktierungsanschlußflächen gehalten wird, wenn die Kontaktierungsanschlußflächen unter Verwendung der Kontaktierungsdrähte drahtkontaktiert werden. Deshalb ist es möglich, zu verhindern, daß die Halbleitervorrichtung kippt oder sich verschiebt, wenn die Kontaktierungsanschlußflächen unter Verwendung der Kontaktierungsdrähte drahtkontaktiert werden. Gleichzeitig kann die in der Vertiefung verursachte Wärme in den Gehäuseinnenraum abgeführt werden, da die Vertiefung nicht vollständig durch die Halbleitervorrichtung abgedichtet wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine schematische Draufsicht eines Drucksensorgehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine entlang einer Linie II-II genommene schematische Querschnittsansicht des Drucksensorgehäuses in 1;
3 eine den Zustand, bevor der Leiterrahmen verarbeitet wird, zeigende schematische Draufsicht des Drucksensorgehäuses in 1;
4 eine schematische Draufsicht eines vorgeschlagenen Leiterrahmens;
5 eine schematische teilweise quergeschnittene Ansicht des Drucksensorgehäuses in 1, die den Zustand zeigt, nachdem ein Leiter derart mittels Einlageformans in einem Harzgehäuse ausgebildet worden ist, daß die Oberfläche des Leiters, die einer unbeweglichen Metallform eines Stanzwerkzeugs gegenübergelegen hat, als ein Leiterrahmen ausgestanzt worden ist, von dem Harzgehäuse freiliegt;
6A eine schematische Querschnittsansicht einer Einlageform zum Ausbilden der in 5 gezeigten Struktur;
6B eine schematische vergrößerte Ansicht des kreisförmigen Bereichs D in 6A;
7 eine schematische teilweise quergeschnittene Ansicht eines Gehäuses, in welchem ein Leiterrahmen derart mittels Einlageformens in dem Harzgehäuse ausgebildet worden ist, daß die Oberfläche des Leiterrahmens, die einem beweglichen Metallausstanzer eines Stanzwerkzeugs gegenübergelegen hat, als der Leiterrahmen ausgestanzt worden ist, von dem Harzgehäuse freiliegt;
8 eine schematische Querschnittsansicht einer herkömmlichen Halbleitersensoranordnung;
9A eine schematische Querschnittsansicht eines Verfahrens zum Lösen eines Harzgehäuses von einer Form;
9B eine schematische vergrößerte Ansicht des kreisförmigen Bereichs AA in 9A;
10 eine schematische Ansicht, die zeigt, wie ein Sensorchip aufgrund von Graten kippt, wenn er auf einem Harzgehäuse angebracht wird;
11A eine schematische Draufsicht einer anderen herkömmlichen Halbleitersensoranordnung; und
11B eine entlang der Linie XIB-XIB genommene Querschnittsansicht der Sensoranordnung in 11A.
Wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, weist ein Drucksensorgehäuse S1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Sensorvorrichtung 10 auf, welche eine Halbleitervorrichtung ist. Die Sensorvorrichtung 10 weist einen Halbleiterchip 11, welcher zum Beispiel aus einem Siliziumsubstrat besteht und eine Vertiefung aufweist, und einen Sockel 12 auf, welcher zum Beispiel aus Glas besteht. Der Halbleiterchip 11 und der Sockel 12 sind derart verbunden, daß unter Verwendung der Vertiefung eine Druckreferenzkammer 13 zwischen ihnen ausgebildet wird. Die Sensorvorrichtung 10 ist eine Absolutdruck-Erfassungsvorrichtung, welche die Druckreferenzkammer 13 aufweist, um einen Absolutpegel eines Drucks zu erfassen, der auf die obere Oberfläche des Halbleiterchip 11 in 2 ausgeübt wird.
Wie es in 2 gezeigt ist, weist der Halbleiterchip 11 eine Membran 14 auf, welche an dem Boden der Vertiefung angeordnet ist. Obgleich es in der Figur nicht gezeigt ist, sind Meßwiderstände auf einer Oberfläche der Membran 14 angeordnet, um eine Brückenschaltung auszubilden, welche als Reaktion auf den auf die obere Oberfläche ausgeübten Druck eine elektrische Größe ausgibt. Der Halbleiterchip 11 weist ebenso eine Verstärkungsschaltung auf, obgleich dies in der Figur nicht gezeigt ist. Die Verstärkerschaltung ist elektrisch mit der Brückenschaltung verbunden. Wenn sich die Membran 14 durch den auf die obere Oberfläche der Membran 14 in 2 ausgeübten Druck dehnt, wird als Reaktion auf die Dehnung, das heißt als Reaktion auf den Druck, eine elektrische Größe, wie zum Beispiel ein Potential, aus der Brückenschaltung 14 zu der Verstärkerschaltung ausgegeben. Die elektrische Größe wird von der Verstärkerschaltung verstärkt und aus dem Halbleiterchip 11 ausgegeben.
Wie es in 1 gezeigt ist, weist das Drucksensorgehäuse ebenso ein Harzgehäuse 20 auf. Obgleich es in 1 nicht gezeigt ist, ist das Harzgehäuse 20 mit einem Deckel 80 abgedeckt. Das Harzgehäuse 20 weist eine erste Vorrichtungsanbringungsoberfläche 21 auf. Die Sensorvorrichtung 10 ist auf der ersten Vorrichtungsanbringungsoberfläche 21 angebracht. Der Sockel 12 der Sensorvorrichtung 10 ist mit einem Klebstoff 30 auf die erste Vorrichtungsanbringungsoberfläche 21 geklebt und an dieser befestigt, wobei der Kleber zum Beispiel ein Harz beinhaltet. Das Harzgehäuse 20 ist mittels Einlageformens ausgebildet und besteht im wesentlichen aus einem Harz, wie zum Beispiel Polyphenylensulfid bzw. PPS.
Das Drucksensorgehäuse S1 weist ebenso eine Mehrzahl von Leitern 40 auf. Wie es in 2 gezeigt ist, weist jeder Leiter 40 eine Kontaktierungsoberfläche 41 und eine gegenüberliegende Oberfläche 42, welche der Kontaktierungsoberfläche 41 gegenüberliegt, auf. Die Leiter 40 sind mittels Einlageformens eines Leiterrahmens in dem Harzgehäuse 20 ausgebildet. Der Leiterrahmen ist durch Stanzen einer Platte, die zum Beispiel aus einer Kupferlegierung besteht, ausgebildet. Der Leiterrahmen ist mittels Einlageformens derart in dem Harzgehäuse 20 ausgebildet, daß die Kontaktierungsoberflächen 41 Freiliegen, während sich die gegenüberliegenden Oberflächen 42 mit dem Harzgehäuse 20 direkt unter den Kontaktierungsoberflächen 41 in Kontakt befinden.
Wie es in 1 gezeigt ist, weist der Halbleiterchip 11 ebenso Kontaktierungsanschlußflächen 15 zum Drahtkontaktieren auf. Die Kontaktierungsoberflächen 41 und die Kontaktierungsanschlußflächen 15 sind durch Kontaktierungsdrähte 50, welche zum Beispiel aus Gold oder Aluminium bestehen, elektrisch verbunden. Jeder der Leiter 40 weist in dem Abschnitt, der sich aus dem Harzgehäuse 20 ausdehnt, eine gebogene Ecke 43 auf, wie es in 2 gezeigt ist. Jeder der Leiter 40 weist ebenso ein Ende 44 auf, das eine Spitzenfläche 44a aufweist. Das Drucksensorgehäuse S1 ist an den Enden 44 mit einer externen Platte, wie zum Beispiel einer gedruckten Schaltung, welche in der Figur nicht gezeigt ist, verbunden, wenn das Drucksensorgehäuse S1 auf der externen Platte aufgebracht ist. Die Enden 44 und die externe Platte sind unter Verwendung eines Lots elektrisch und mechanisch verbunden. Anstelle eines Lots kann ein leitfähiger Klebstoff verwendet werden.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist jedes der Enden 44 vollständig mit einer Auflage 45, wie zum Beispiel einer Flash-Gold-Auflage, vollständig bedeckt, um die Benetzbarkeit von Lot zu verbessern, wenn das Drucksensorgehäuse S1 in den 1 und 2 auf die externe Platte gelötet wird. Die Flash-Gold-Auflage behält die bisherige bleifreie Zusammensetzung bei und bietet mit vielen unterschiedlichen Typen von Loten eine hervorragende Benetzbarkeit.
Weiterhin beinhaltet das Drucksensorgehäuse S1, wie es in 2 gezeigt ist, ebenso einen Schaltungschip 60, welcher eine andere Halbleitervorrichtung ist. Der Halbleiterchip 60 ist auf einer zweiten Vorrichtungsanbringungsoberfläche 22 angebracht, die sich neben der Sensorvorrichtung 10 in dem Harzgehäuse 20 befindet. Der Halbleiterchip 60 ist unter Verwendung von zum Beispiel einem Klebstoff auf die zweite Vorrichtungsanbringungsoberfläche 22 geklebt.
Der Schaltungschip 60 beinhaltet Kontaktierungsanschlußflächen 61 zur Drahtkontaktierung. Die Kontaktierungsanschlußflächen 61 sind durch Kontaktierungsdrähte 50 elektrisch mit den Kontaktierungsoberflächen 41 und den Kontaktierungsanschlußflächen 15 der Sensorvorrichtung 10 verbunden In dem Drucksensorgehäuse S1 in 1 sind die Höhe der ersten Vorrichtungsanbringungsoberfläche 21, auf welche die Sensorvorrichtung 10 geklebt ist, und die Höhe der zweiten Vorrichtungsanbringungsoberfläche 22, auf welche der Schaltungschip 60 geklebt ist, derart eingestellt, daß sich die Kontaktierungsanschlußflächen 15 der Sensorvorrichtung 10 und die Kontaktierungsanschlußflächen 61 des Schaltungschip 60 im wesentlichen auf der gleichen Höhe wie die Kontaktierungsoberflächen 41 befinden, um die Drahtkontaktierung zwischen diesen zu erleichtern.
Der Schaltungschip 60 wird zum Einstellen der Ausgangssignale verwendet, die in einer Form, wie zum Beispiel einem Potential, von dem Sensorchip 11 gesendet werden. Die Ausgangssignale werden durch die Drähte 50 aus dem Halbleiterchip 11 zu dem Schaltungschip 60 gesendet, um eingestellt zu werden. Dann werden die von dem Schaltungschip 60 eingestellten Ausgangssignale zurück zu dem Sensorchip 11 gesendet und durch die Drähte 50 und die Leiter 40 zu einer äußeren Schaltung ausgegeben.
Hauptcharakteristiken des Drucksensorgehäuses S1 in der 1 und 2 werden nachstehend beschrieben. Wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, weisen die erste Vorrichtungsanbringungsoberfläche 21 und die zweite Vorrichtungsanbringungsoberfläche 22 eine erste Vertiefung 23 bzw. eine zweite Vertiefung 24 auf. Weiterhin ist keine der Kontaktierungsanschlußflächen 15 des Sensorchip 11 direkt über der ersten Vertiefung 23 angeordnet und ist keine der Kontaktierungsanschlußoberflächen 61 des Halbleiterchip 60 direkt über der zweiten Vertiefung 24 angeordnet. Anders ausgedrückt wird der Sockel 12 mindestens direkt unter jeder der Kontaktierungsanschlußflächen 15 des Sensorchip 11 von der ersten Vorrichtungsanbringungsoberfläche 21 gehalten und wird der Schaltungschip 60 mindestens direkt unter jeder der Kontaktierungsanschlußflächen 61 des Schaltungschip 60 von der zweiten Vorrichtungsanbringungsoberfläche 22 gehalten.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist in dem Drucksensorgehäuse S1 die erste Vertiefung 23 im wesentlichen rechteckig und überlappt derart mit der Sensorvorrichtung 10, daß die erste Vertiefung mit der Umgebung in Verbindung stehen kann. Die zweite Vertiefung 24 ist ebenso im wesentlichen rechteckig und überlappt derart mit dem Schaltungschip 60, daß die zweite Vertiefung 24 mit der Umgebung in Verbindung stehen kann.
Wenn das Harzgehäuse 20 hergestellt wird, wird das Harzgehäuse 20 auf die gleiche Weise, wie es in 9 gezeigt ist, nachdem das Harzgehäuse 20 in einer Form ausgebildet worden ist, unter Verwendung von Auswurfstiften von der Form gelöst. Wenn das Harzgehäuse 20 von der Form gelöst wird, stoßen bzw. drücken jeweilige Auswurfstifte gegen die Böden der Vertiefungen 23 und 24. Jede Tiefe der Vertiefungen 23, 24 ist größer als die Höhe der Grate, die in dem Zwischenraum zwischen dem Auswurfstift und der Form erzeugt werden. Jede Tiefe der Vertiefungen 23, 24 sollte vorzugsweise zum Beispiel 0,3 mm oder größer sein.
Wie es in 2 gezeigt ist, sind die obere Oberfläche des Halbleiterchip 11 der Sensorvorrichtung 10 und jede Kontaktierungsoberfläche 41 der Leiter 40 mit einem Gel 70 bedeckt, um die Kontakte zwischen den Kontaktierungsdrähten 50 und den Kontaktierungsanschlußflächen 15 des Halbleiterchip 11 und die Kontakte zwischen den Kontaktierungsdrähten 50 und den Kontaktierungsoberflächen 41 zu schützen. Obgleich es in der Figur nicht gezeigt ist, ist die obere Oberfläche des Schaltungschip 60 ebenso mit einem Gel 70 bedeckt, um die Kontakte zwischen den Kontaktierungsdrähten 50 und den Kontaktierungsanschlußflächen 61 des Schaltungschip 60 zu schützen.
Wie es in 2 gezeigt ist, ist der Deckel 80, welcher aus einem Harz, wie zum Beispiel PPS besteht, unter Verwendung von zum Beispiel einem Klebstoff auf das Harzgehäuse 20 geklebt. Die Sensorvorrichtung 10, der Schaltungschip 60 und die Kontaktierungsdrähte 50 sind in einem Raum untergebracht, der durch das Harzgehäuse 20 und den Deckel 80 ausgebildet wird. Der Deckel 80 weist ein Druckeinleitungsloch 81 auf, welches zuläßt, daß der Raum mit dem Äußeren in Verbindung steht, so daß der zu messende Druck durch das Druckeinleitungsloch 81 in den Raum weitergeleitet wird.
Deshalb dehnt sich die Membran 14 der Sensorvorrichtung 10 aufgrund des Differenzdrucks zwischen dem Druck in der Druckreferenzkammer 13 und dem zu messenden weitergeleitenden Druck aus. Wenn sich die Membran 14 ausdehnt, wird eine elektrische Größe, wie zum Beispiel ein Potential, als Reaktion auf die Dehnung, das heißt als Reaktion auf den Druck, von dem Halbleiterchip 11 durch die Kontaktierungsdrähte 50 zu dem Schaltungschip 60 ausgegeben. Die elektrische Größe wird von dem Schaltungschip 60 eingestellt und durch die Kontaktierungsdrähte 50 zurück zu dem Halbleiterchip 11 gesendet. Dann wird die eingestellte elektrische Größe durch die Kontaktierungsdrähte 50 und die Leiter 40 zu einer äußeren Schaltung ausgegeben.
Das Drucksensorgehäuse S1 in den 1 und 2 kann wie folgt hergestellt werden. Als Erstes wird ein Verfahren zum Ausbilden eines Leiterrahmens, aus welchem die Leiter 40 in den 1 und 2 ausgebildet werden, beschrieben. Jedes der Enden 44 der Leiter 40 kann mit dem Verfahren vollständig mit einer Auflage 45 bedeckt werden.
In 3 sind Leiter 40 mit Trägern 40a und Verbindungsbalken 40b integriert, um einen Leiterrahmen 140 auszubilden, bevor der Leiterrahmen 140 verarbeitet wird, um das Drucksensorgehäuse S1 in den 1 und 2 zu vervollständigen. Der Leiterrahmen 140 in 3 ist durch Stanzen einer Platte, die zum Beispiel aus einer Kupferlegierung besteht, und Plattieren ihrer gesamten Oberfläche mit Nickel, um eine geeignete Drahtkontaktierbarkeit sicherzustellen, ausgebildet. Wenn die Platte gestanzt wird, werden die Enden 44 der Leiter 40, von denen jeder die Spitzenfläche 44a aufweist, ausgebildet. Dann wird eine Auflage 45, wie zum Beispiel eine Flash-Gold-Auflage, unter Verwendung einer Streifenplattierung auf der Nickelauflage an den Enden 44 ausgebildet, wie es in 3 gezeigt ist. Da die Spitzenflächen 44a bereits nach dem Stanzen freiliegen, werden die Spitzenflächen 44a ebenso mit der Nickelauflage und der Flash-Gold-Auflage 45 bedeckt.
Als Nächstes wird der Leiterrahmen 140 in eine Form gelegt, die einen Hohlraum aufweist, dessen Form dem Harzgehäuse 20 entspricht. Ein Harz wird in die Form eingespritzt, um den Leiterrahmen 40 einem Einlageformen zu unterziehen. Bei dem Gießen wird das Harzgehäuse 20, in welches der Leiterrahmen 40 mittels Einlageformens ausgebildet worden ist und welches die Vorrichtungsanbringungsoberflächen 21, 22 und Vertiefungen 23, 24 aufweist, ausgebildet. Dann wird, wie es vorhergehend erwähnt worden ist, das Harzgehäuse 20 durch Stoßen der Böden der Vertiefungen 23, 24 mit den Auswurfstiften von der Form gelöst.
Dann werden die Sensorvorrichtung 10 und der Schaltungschip 60 auf die Vorrichtungsanbringungsoberflächen 21 bzw. 22 in dem Harzgehäuse 20 geklebt und werden die Kontaktierungsdrähte 50 drahtkontaktiert. Dann wird das Gel 70 vergossen und wird der Deckel 80 angebracht. Schließlich wird der Leiterrahmen 40 verarbeitet und werden die Leiter 40 in die Form gebogen, um das Drucksensorgehäuse S1 in den 1 und 2 zu vervollständigen.
Wie es in 4 gezeigt ist, werden die Spitzenflächen von Spitzenenden in einem vorgeschlagenen Leiterrahmen 140a, welcher einen Chipkontaktierungsbereich 100, Leiter 40 und Verbindungsbalken 40b beinhaltet, nicht plattiert, während die Spitzenenden 44a in 3 durch die Auflage 45 zum Verbessern der Benetzbarkeit bedeckt werden. Wie es in 4 gezeigt ist, wird der vorgeschlagene Leiterrahmen 140a aus einer Metallplatte ausgestanzt und wird eine Flash-Gold-Auflage auf der Oberfläche des vorgeschlagenen Leiterrahmens 140a ausgebildet. Dann werden der Umfang des Leiterrahmens 140a und die Verbindungsbalken 140b weggeschnitten, Zu diesem Zeitpunkt werden die Spitzenenden der Leiter 40 durch Schneiden der Leiter 40 entlang den punktierten Linien C ausgebildet.
Aus diesem Grund werden die Spitzenenden der Leiter 40, welche nach den Stanzen auftreten, nicht plattiert, während die oberen und unteren Oberflächen und die vorderen und hinteren Oberflächen der Leiter 40 in 4 plattiert werden. Als Ergebnis weisen die Spitzenflächen der Leiter 40 eine derart schlechte Benetzbarkeit mit einem Lot auf, daß es eine Schwierigkeit beim Überprüfen zum Entscheiden gibt, ob die Leiter 40 und eine externe Platte sicher miteinander verlötet sind oder nicht.
Andererseits sind in dem Drucksensorgehäuse S1 in den 1 und 2 die Enden der Leiter 40 vollständig mit der Auflage 45 bedeckt. Deshalb weisen die Spitzenflächen 44a ebenso eine hervorragende Benetzbarkeit auf. Daher können die Lotauflagen an den Enden 44 zum Entscheiden, ob die Leiter 40 und eine externe Platte richtig miteinander verlötet sind oder nicht, einfach überprüft werden.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist keine der Kontaktierungsanschlußflächen 15 des Sensorchip 11 direkt über der ersten Vertiefung 23 angeordnet und ist keine der Kontaktierungsanschlußflächen 61 des Schaltungschip 60 direkt über der zweiten Vertiefung 24 angeordnet. Anders ausgedrückt weist jede der Kontaktierungsanschlußflächen 15 des Sensorchip 11 und der ersten Vertiefung 23 eine derartige positionelle Beziehung auf, daß der Sockel 12 durch die erste Vorrichtungsanbringungsoberfläche 21 direkt unter jeder der Kontaktierungsanschlußflächen 15 des Sensorchip 11 gehalten wird, wenn die Kontaktierungsanschlußflächen 15 des Sensorchip 11 drahtkontaktiert werden. Weiterhin weist jede der Kontaktierungsanschlußflächen 61 des Schaltungschip 60 und der zweiten Vertiefung 24 eine derartige positionelle Beziehung auf, daß der Schaltungschip 60 durch die zweite Vorrichtungsanbringungsoberfläche 22 direkt unter jeder der Kontaktierungsanschlußflächen 61 des Schaltungschip 60 gehalten wird, wenn die Kontaktierungsanschlußflächen 61 und der Schaltungschip 60 drahtkontaktiert werden.
Aus diesem Grund wird verhindert, daß die Sensorvorrichtung 10 und der Schaltungschip 60 während der Drahtkontaktierung kippen oder sich verschieben. Als Ergebnis wird die Ultraschalleistung, die für das Drahtkontaktieren verwendet wird, bei dem Herstellungsverfahren des Drucksensorgehäuses S1 in den 1 und 2 nicht abgeführt und wird die Drahtkontaktierung im Vergleich zu dem Halbleitervorrichtungsgehäuse in den 11A und 11B sicherer durchgeführt. Anders ausgedrückt ist es möglich, eine richtige Drahtkontaktierbarkeit in dem Drucksensorgehäuse S1 in den 1 und 2 sicherzustellen, obgleich die Vertiefungen 23, 24 in den Vorrichtungsanbringungsoberflächen 21, 22 ausgebildet sind.
Weiterhin stoßen die Auswurfstifte in dem Herstellungsverfahren des Drucksensorgehäuses S1 in den 1 und 2, wenn das Harzgehäuse 20 von der Form gelöst wird, gegen die Böden der Vertiefungen 23 bzw. 24 und ist jede Tiefe der Vertiefungen 23, 24 größer als die Höhe der Grate, die in dem Zwischenraum zwischen dem Auswurfstift und der Form erzeugt werden. Als Ergebnis können die Grate auf die Vertiefungen 23, 24 eingeschränkt werden. Aus diesem Grund verursachen die Grate nicht, daß die Sensorvorrichtung 10 und der Schaltungschip 60 kippen, wenn die Sensorvorrichtung 10 und der Schaltungschip 60 auf die ersten bzw. zweiten Vorrichtungsanbringungsoberflächen 21, 22 geklebt werden.
Weiterhin überlappt, wie es in 1 gezeigt ist, die erste Vertiefung 23 derart mit der Sensorvorrichtung 10, daß die erste Vorrichtung mit der Umgebung in Verbindung steht, und überlappt die zweite Vertiefung 24 derart mit dem Schaltungschip 60, daß die zweite Vertiefung 24 mit der Umgebung in dem Drucksensorgehäuse S1 in Verbindung steht. Wenn die Sensorvorrichtung 10 und der Schaltungschip 60 vollständig die Vertiefungen 23, 24 abdichten würden, kann sich unter Wärme die eingeschlossene Luft in den Vertiefungen 23, 24 ausdehnen und verursachen, daß die Sensorvorrichtung 10 und der Schaltungschip 60 von den entsprechenden Vorrichtungsanbringungsoberflächen 21, 22 abheben. Jedoch stehen in dem Drucksensorgehäuse S1 in den 1 und 2 die Vertiefungen 23, 24 mit der Umgebung in Verbindung, so daß die Luft nicht innerhalb der Vertiefungen 23, 24 eingeschlossen wird.
In dem Herstellungsverfahren des Drucksensorgehäuses S1 in den 1 und 2 wird der Leiterrahmen 140 unter Verwendung eines Stanzwerkzeugs, das mit einer unbeweglichen Metallform und einem beweglichen Metallausstanzer ausgestattet ist, aus einer Metallplatte ausgestanzt. Dann wird der Leiterrahmen 140 derart mittels Einlageformens in dem Harzgehäuse 20 ausgebildet, daß die Oberfläche des Leiterrahmens 140, die dem unbeweglichen Metallform gegenübergelegen hat, als der Leiterrahmen 40 ausgestanzt worden ist, als die Kontaktierungsoberfläche 41 von dem Harzgehäuse 20 freiliegt, wie es in 5 gezeigt ist.
Wenn der Leiterrahmen 40 gestanzt wird, werden Grate 41a in dem Leiterrahmen 40 an den Kanten der Oberflächen ausgebildet, die der unbeweglichen Metallform gegenüberliegen. Die Oberflächen, die der unbeweglichen Metallform gegenüberliegen, werden die Kontaktierungsoberflächen 41, wie es in 5 gezeigt ist. Andererseits werden die Kanten der Oberflächen, die dem beweglichen Metallausstanzer gegenübergelegen haben, abgerundet, wie es in 5 gezeigt ist. Die Oberflächen, die dem beweglichen Metallausstanzer gegenübergelegen haben, werden die gegenüberliegenden Oberflächen 42, welche den Kontaktierungsoberflächen 41 gegenüberliegen.
Wie es in 6A gezeigt ist, wird das Harzgehäuse 20 ausgebildet durch: Legen eines Leiterrahmens 140 in eine untere Form K12; Passen einer oberen Form K11 in die untere Form K12; und Füllen des Hohlraums, der durch die Formen K12, K11 ausgebildet ist, mit einem geschmolzenen Harz. Zu diesem Zeitpunkt werden, wie es in 6B gezeigt ist, die Grate 41a durch die obere Form K11 gebrochen und kontaktieren die gebrochenen Grate 41a hart die obere Form K11. Als Ergebnis wirken die gebrochenen Grate 41a als Barrieren an den Kanten der Kontaktierungsoberflächen 41 des Leiterrahmens 40, um zu verhindern, daß das geschmolzene Harz auf den Kontaktierungsoberflächen 41 versickert. Andererseits wird, wenn die Oberflächen des Leiterrahmens 140, die dem beweglichen Metallausstanzer gegenüberliegen, als die Kontaktierungsoberflächen 41 verwendet werden, das geschmolzene Harz auf den Kontaktierungsoberflächen 41 haften, wie es in 7 gezeigt ist, da das geschmolzene Harz entlang den abgerundeten Kanten der Kontaktierungsoberflächen 41 versickern kann. Deshalb kann bei der bevorzugten Struktur, die in 5 gezeigt ist, die Qualität einer Drahtkontaktierung in dem Drucksensorgehäuse S1 in den 1 und 2 verbessert werden.
Zusätzlich zu diesem weist das Drucksensorgehäuse S1 in den 1 und 2 einen weiteren Vorteil an den Kontakten zwischen den Leitern 40 und der externen Platte auf, an welche die Leiter 40 gelötet werden. Wenn die Oberflächen eines Leiterrahmens, die den beweglichen Metallausstanzer gegenübergelegen haben, als die Kontaktierungsoberflächen verwendet werden, werden die Grate der Leiter, die aus dem Leiterrahmen bestehen, in Kontakt mit einer externen Platte kommen und verursachen, daß das Drucksensorgehäuse, das derartige Leiter enthält, kippt, wenn das Drucksensorgehäuse auf der externen Platte angebracht wird, um die Leiter mit der externen Platte zu verlöten. Als Ergebnis wird ein derartiges Problem bei dem Drucksensorgehäuse S1 in den 1 und 2 nicht verursacht und kann ein stabiles Anbringen erzielt werden.
Zusätzlich zu diesem weist das Drucksensorgehäuse S1 in den 1 und 2 einen weiteren Vorteil in seinen Leitern 40 auf. Wie es in 1 gezeigt ist, weist jeder der Leiter 40 eine Verjüngung an dem Abschnitt auf, der in dem Harzgehäuse 20 eingebettet ist. Mit der Verjüngung ist jeder der Leiter 40 fest mit dem Harzgehäuse 20 verbunden, um einer Kraft standzuhalten, die in einer Richtung auf die Leiter 40 ausgeübt wird, die parallel zu dem Leiterrahmen 140 ist, wenn der Leiterrahmen 140 verarbeitet wird.
Zusätzlich zu diesem weist das Drucksensorgehäuse S1 in den 1 und 2 einen weiteren Vorteil in seinen Leitern 40 auf. Wie es in 1 gezeigt ist, ist der Abstand L von der Oberfläche der externen Platte, welche nicht dargestellt ist, zu den gebogenen Ecken 43 2 mm oder größer in dem Drucksensorgehäuse S1. Wenn der Abstand L auf ungefähr 1 mm eingestellt werden würde, würde das Lot entlang den gegenüberliegenden Oberflächen 42 kriechen, welche den Kontaktierungsoberflächen 41 gegenüberliegen, und an den gebogenen Ecken 43 haften. Die gebogenen Ecken 43 sind derart aufgebaut, daß sie eine Spannung in den Leitern 40 abbauen. Die gebogenen Ecken 43 sind nicht imstande, die Spannung ausreichend abzubauen, wenn sie von dem Lot bedeckt werden würden und durch dieses gehärtet werden würden.
Untersuchungen, die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführt worden sind, haben gezeigt, daß dann, wenn der Abstand L 2 mm oder größer ist, das Lot nicht zu den gebogenen Ecken 43 fließt. Deshalb sind die gebogenen Ecken 43 imstande, ausreichend die Spannung in dem Drucksensorgehäuse S1 in den 1 und 2 abzubauen.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Drucksensoranordnung in den 1 und 2 beschränkt und kann für irgendeine Halbleitersensoranordnung gelten, in welcher ein Halbleitersensor, der auf ein Harzgehäuse aufgebracht ist, unter Verwendung eines Kontaktierungsdrahts elektrisch mit einem Leiterrahmen verbunden ist, der mittels Einlageformens in dem Harzgehäuse ausgebildet ist. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung eine Infrarotsensoranordnung, eine Gassensoranordnung, eine Flußsensoranordnung oder eine Feuchtigkeitssensoranordnung beschreiben.

Claims

Sensoranordnung mit: einem Harzgehäuse (20), welches mit einem Leiterrahmen (40) mittels Einlageformens derart ausgebildet ist, dass daß eine Oberfläche (41) des Leiterrahmens (40) innerhalb des Harzgehäuses freiliegt; einer darin angebrachten Halbleitervorrichtung (10, 60); und Kontaktierungsdrähten (50), welche die eine Oberfläche des Leiterrahmens mit der Halbleitervorrichtung verbindet, wobei das Harzgehäuse (20) von einer Form durch einen Auswurfstift (P1) nach der Bildung in der Form gelöst ist, eine Anbringungsoberfläche (21, 22) des Harzgehäuses für die Halbleitervorrichtung mit einer Vertiefung (23, 24) gebildet ist, wobei die Vertiefung in der Anbringungsoberfläche ausgebildet ist, ein Boden der Vertiefung ein von dem Auswurfstift gestoßener Abschnitt ist, und die Vertiefung von einer oberen Seite der Anbringungsoberfläche (21, 22) des Harzgehäuses für die Halbleitervorrichtung aus betrachtet an einer Position befindlich ist, wo die Vertiefung und die Halbleitervorrichtung sich teilweise überlappen, so daß die die Vertiefung die Kontaktierungsanschlußflächen (15, 61) der Halbleitervorrichtung und die Kontaktierungsdrähte (50) nicht überlappt, und dort, wo die Vertiefung nicht von der Halbleitervorrichtung überlappt wird, die Innenseite der Vertiefung mit der Umgebung in dem Harzgehäuse (20) in Verbindung steht.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Vertiefung (23, 24) 0,3 mm oder mehr beträgt.