DE19521712A1

DE19521712A1 - Vorrichtung zum Erfassen einer physikalischen Größe

Info

Publication number: DE19521712A1
Application number: DE19521712A
Authority: DE
Inventors: Naohito Mizuno; Shinichi Hirose; Hiromi Ariyoshi; Yasuki Shimoyama
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-06-15
Filing date: 1995-06-14
Publication date: 1995-12-21
Anticipated expiration: 2015-06-15
Also published as: DE19521712B4; US5554806A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vor richtung zum Erfassen einer physikalischen Größe, die mit einem Sensorchip versehen ist, welcher der Wirkung einer Kraft unterworfen ist und ein entsprechendes Signal aus gibt. Die Vorrichtung zum Erfassen einer physikalischen Größe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise in einer Vorrichtung eines Halbleiter typs zum Erfassen einer Beschleunigung verwendet werden, die einer Beschleunigung unterworfen ist und die aufge brachte Beschleunigung durch Verschiebung eines auf einem Siliziumsubstrat gebildeten Auslegers erfaßt.

Eine herkömmliche Struktur einer Vorrichtung zum Erfas sen einer Beschleunigung ist in Fig. 13A und 13B darge stellt.

Fig. 13A zeigt eine Seitenquerschnittsansicht der Vor richtung; ein Gehäuse 100 mit einer Abdeckung 100a ist im Innern mit einer Aushöhlung bzw. einem Hohlteil versehen. Ein Sensorchip zur Erfassung einer Beschleunigung, eine Verarbeitungsschaltung und ähnliches sind innerhalb der Aushöhlung angeordnet. Das Gehäuse 100 besitzt eine Ab deckung 100b zum Befestigen, welche Schrauben besitzt, und ist mittels Schrauben 102 an einer Befestigungsplatte 103 befestigt. Die Befestigungsplatte 103 besitzt eine L-för mige Gestalt und ist mittels einer Schraube 103a an einer Schaltungsplatine 104 befestigt. Folglich ist das Gehäuse im wesentlichen senkrecht zu der Schaltungsplatine 104 über die Befestigungsplatte 103 mechanisch befestigt.

Des weiteren besitzt das Gehäuse einen Anschluß 101, der mit einer in dem Inneren angeordneten elektrischen Schaltung verbunden ist. Der Anschluß 101 ist mit einem Ausgangsanschluß 105 verbunden, während der Ausgangsan schluß 105 an die Schaltungsplatine 104 gelötet ist und elektrisch mit einer Verdrahtungsleitung an die Schaltungs platine 104 angeschlossen ist. Der Ausgangsanschluß 105 ist durch ein Gußharzteil 106 positioniert und befestigt.

Fig. 13B zeigt eine Draufsichtstruktur des Gehäuses 100 mit abgetrennter Abdeckung 100a. Wie in Fig. 13B darge stellt, ist eine aus Chipkomponenten wie einem Sensorchip 108, einem Prozessorchip, einem Widerstand und einem Kon densator zusammengesetzte Verarbeitungsschaltung 109 auf einem Keramiksubstrat 107 innerhalb des Gehäuses 100 gebil det. Diese Verarbeitungsschaltung 109 erfaßt eine Verschie bung infolge einer Beschleunigung des Sensorchips 108 und gibt ein Beschleunigungssignal aus. Dieses Beschleunigungs signal wird über den Anschluß 101 und den Ausgangsanschluß 105 einer (nicht dargestellten) ECU (Electrical Control Unit) auf der Schaltungsplatine 104 zugeführt und dazu ver wendet, einen Airbag oder ähnliches zu steuern.

Fig. 14 zeigt ein strukturelles Querschnittsschema des oben erwähnten Gehäuses 100. Das Keramiksubstrat 107 ist durch ein Klebemittel an einem Fuß 110 befestigt, und der Sensorchip 108 und die Verarbeitungsschaltung 109 sind auf diesem Keramiksubstrat 107 gebildet. Eine metallische Ab deckung 100a ist durch Schweißen auf eine Vorderseite des Fußes 100 installiert, wodurch eine Aushöhlung 111 luft dicht abgeschlossen ist. Darüber hinaus ist eine metalli sche Abdeckung 100b zum Zwecke der Befestigung durch Schweißen an eine Rückseite installiert. Damit ist der Sen soranordnung die Form gegeben.

Der Anschluß 101 und der Sensorchip 108 und die Verar beitungsschaltung 109 sind durch Verbindungsleitungen 112 drahtgebondet und elektrisch mit der Außenseite verbunden. Der Anschluß 101 ist hinsichtlich des Fußes 110 durch ein Glas 113 mit niedrigem Schmelzpunkt hermetisch abgeschlos sen, und die Abdeckung 100a ist an den Fuß 110 ange schweißt, und das Gehäuse 100 ist im Inneren luftdicht ab geschlossen.

Da die in Fig. 13A angezeigte Schaltungsplatine 104 auf einer Ebene parallel zu einer Grundplatte einer Kabine für Fahrzeuginsassen installiert ist, ist das Gehäuse über die Befestigungsplatte 103 im wesentlichen senkrecht zu der Schaltungsplatine 104 installiert, so daß der Sensorchip 108 im wesentlichen senkrecht bezüglich der Schaltungspla tine 104 ausgerichtet ist.

Bei der herkömmlichen Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung tritt die Schwierigkeit auf, daß es eine ho he Anzahl von Komponenten gibt, die in ihrer Struktur groß und komplex sind, und folglich ist die Anzahl von Herstellungsschritten ebenso groß.

Da heißt bei der oben beschriebenen herkömmlichen Struktur sind die Abdeckung 100a, der Fuß 110 und der An schluß 101 luftdicht abgeschlossen. Des weiteren wird die Anordnung der Befestigungsplatte 103, die im wesentlichen senkrecht an der Schaltungsplatine 103 befestigt ist, eben so wie die Abdeckung 100b zum Zwecke der Befestigung und die Schraube 102 zum Festschrauben benötigt, um das Gehäuse 100 im wesentlichen senkrecht bezüglich der Schaltungspla tine 104 anzuschließen. Darüber hinaus werden Durchgangslö cher zum Löten für den Ausgangsanschluß 105 und die Schal tungsplatine 104 benötigt, um die Schaltungsplatine 104 und die Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung elek trisch zu verbinden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfa che und kompakte Vorrichtung zum Erfassen einer physikali schen Größe wie eine Vorrichtung zum Erfassen einer Be schleunigung zu schaffen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.

Demgemäß ist in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Erfassen einer physikali schen Größe geschaffen, die ein Gehäuse aufweist, das an einer Schaltungsplatine befestigt ist und eine Aushöhlung besitzt, und einen Sensorchip, der innerhalb der Aushöhlung installiert ist, um einer Kraft in einer Richtung senkrecht oder parallel zu der Schaltungsplatine unterworfen zu wer den, um ein elektrisches Signal entsprechend der Größe der Kraft aus zugeben. Des weiteren weist die Vorrichtung zum Erfassen einer elektrischen Größe folgende Merkmale bzw. Komponenten auf: das Gehäuse besitzt eine ebene Endfläche bzw. ein ebenes Vorderseitenende an einer äußeren Seite; eine Verdrahtungs- bzw. Verbindungsleitungselektrode zum Ausgeben des elektrischen Signals ist vorgesehen, um von einer Wand der Aushöhlung bzw. des Hohlteils zu dem ebenen Vorderseitenende gezogen zu werden, und durchdringt das Ge häuse; die Verbindungsleitungselektrode besitzt ein Seiten bondierungskontaktstellengebiet auf dem ebenen Vordersei tenende; und das Flächenbondierungskontaktstellengebiet der Verbindungsleitungselektrode ist elektrisch und mechanisch mit der Verbindungsleitung- bzw. Verdrahtung an der Schal tungsplatine verbunden, wenn das Gehäuse an der Schaltungs platine befestigt ist.

Das Gehäuse kann wie folgt strukturiert sein: ein An bringungsteil zum Tragen eines Chips, bei welchem ein Teil, auf welchem der Sensorchip installiert ist, ist parallel oder senkrecht zu dem Vorderseitenende ausgerichtet; und eine Abdeckung ist an einer Installationsseite des Chips bezüglich des Anbringteils installiert, wodurch die Aushöh lung und ein luftdichter Abschluß der Aushöhlung gebildet ist.

Das Gehäuse kann derart ausgebildet sein, daß eine Mehrzahl von Isolierungssubstraten an einer diesbezüglichen Anbringung bzw. einem Träger aufgeschichtet sind, um eine entsprechende Gestalt zu bilden.

Zusätzlich kann das Flächenbondierungskontaktstellen gebiet der an dem Vorderseitenende des Gehäuses vorgesehe nen Verbindungsleitungselektrode und die Verbindungsleitung der Schaltungsplatine unter Verwendung eines leitfähigen Bondierungsmittels flächengebondet und elektrisch verbunden werden.

Des weiteren ist es ebenso möglich, Verbindungsleitun gen anstelle eines Flächenbondens zu verwenden, um das Flä chenbondierungskontaktstellengebiet der Verbindungslei tungselektrode mit der Verbindungsleitung bzw. Verdrahtung der Schaltungsplatine elektrisch zu verbinden. In diesem Fall wird bevorzugt, daß eine Verdrahtungsbondierungsober fläche, d. h. die Oberflächen des Flächenbondierungskon taktstellengebiets der Verbindungsleitungselektrode und die Verbindungsleitung der Schaltungsplatine in einer im we sentlichen identischen Ebene errichtet werden.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist ein Sensorchip innerhalb einer Aushöhlung eines Gehäuses installiert. Ein elektrisches Signal, das einen Verschie bungszustand des Sensorchips anzeigt, wird an ein äußeres Teil durch die Verdrahtungselektrode ausgegeben, die inner halb des Gehäuses ebenso wie auf einem ebenen Vorderseiten ende gebildet ist. Die Endfläche des Gehäuses ist elek trisch und mechanisch mit einer Schaltungsplatine verbun den, und das Gehäuse ist dabei im wesentlichen senkrecht oder parallel zu der Schaltungsplatine ausgerichtet, und das elektrische Signal wird der Schaltungsplatine ausgege ben.

Da das Gehäuse mit dem ebenen Vorderseitenende elek trisch und mechanisch mit der Schaltungsplatine verbunden und daran befestigt werden kann, wird folglich eine bei der herkömmlichen Erfassungsvorrichtung benötigte Befestigungs platte nicht benötigt, und da die elektrischen und mechani schen Verbindungen an einer Stelle gebildet sind, wird eine Struktur erzielt, die im Vergleich zu derjenigen der her kömmlichen Erfassungsvorrichtung einfach ist.

Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt eine strukturelle Querschnittsansicht, die eine erste Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vor liegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2A bis 2E zeigen eine Struktur des in Fig. 1 dargestellten Gehäusekörperteils 2, wobei Fig. 2A eine obere Ansicht, Fig. 2B eine Vorderansicht, Fig. 2C eine Bo denansicht, Fig. 2D eine Seitenansicht und Fig. 2E eine Rückansicht zeigen;

Fig. 3A bis 3F stellen Verfahrensdiagramme dar, wel che ein Herstellungsverfahren des Gehäusekörperteils 2 zei gen;

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche sechs Schichten eines Substrats anzeigt, wodurch das Gehäusekör perteil 2 gebildet wird;

Fig. 5A bis 5E stellen Verfahrensdiagramme dar, wel che ein anderes Herstellungsverfahren des Gehäusekörper teils 2 anzeigen;

Fig. 6 zeigt eine strukturelle Querschnittsansicht, welche eine zweite Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 7 zeigt eine strukturelle Querschnittsansicht, welche eine dritte Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung anzeigt;

Fig. 8 zeigt eine strukturelle Querschnittsansicht, welche eine vierte Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 9A bis 9D stellen Verfahrensdiagramme dar, wel che ein Herstellungsverfahren des in Fig. 8 dargestellten Gehäusekörperteils 2 anzeigen;

Fig. 10 zeigt eine strukturelle Querschnittsansicht, welche eine fünfte Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 11A und 11B zeigen strukturelle Querschnittsan sichten, die eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, wobei Fig. 11A einen Zustand anzeigt, bei welchem ein G-Sensor senkrecht an einer Schaltungspla tine befestigt ist, und Fig. 11B zeigt einen Zustand an, bei welchem der G-Sensor horizontal an der Schaltungspla tine befestigt ist;

Fig. 12A bis 12E zeigen eine Struktur des in Fig. 11A und 11B dargestellten Gehäusekörperteils 2, wobei Fig. 12A eine obere Ansicht, Fig. 12B eine Vorderansicht, Fig. 12C eine Bodenansicht, Fig. 12D eine Seitenansicht und Fig. 12E eine Rückansicht zeigen;

Fig. 13A und 13B zeigen eine herkömmliche Struktur einer Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung, wobei Fig. 13A eine Querschnittsseitenansicht und Fig. 13B eine Grundrißansicht eines Gehäuses 100 mit entfernter Abdeckung 100a zeigen; und

Fig. 14 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des in Fig. 13A dargestellten Gehäuses 100.

Im folgenden wird eine erste Ausführungsform der vor liegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine strukturelle Querschnittsseitenan sicht eines Beschleunigungssensors (hiernach "G-Sensor" be zeichnet) 1 einer Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleu nigung.

Der G-Sensor 1 umfaßt ein Gehäusekörperteil 2, einen Sensorchip 3, eine Abdeckung 4 und dergleichen, wie in Fig. 1 dargestellt, und ist senkrecht an einer Schaltungsplatine 10 angebracht. Das Gehäusekörperteil 2 und die Abdeckung 4 bilden ein Gehäuse. Auf der Schaltungsplatine 10 sind ande re (nicht dargestellte) Schaltungselemente angebracht.

Das Gehäusekörperteil 2 besitzt eine kastenförmige Ge stalt mit einer Aushöhlung, die durch Aufeinanderschichten einer Mehrzahl von Schichten eines Isolatorsubstrats aus Keramik, Glas oder dergleichen gebildet ist, und besitzt eine Aushöhlung bzw. ein Hohlteil 5, um den Sensorchip 3 und dergleichen aufzunehmen. Die Aushöhlung 5 ist durch Bonden und Befestigen der aus keramischem Material gebilde ten Abdeckung 4 auf dem bzw. an dem Gehäusekörperteil 2 durch ein Lötmetall, ein Glas mit niedrigem Schmelzpunkt, ein Klebemittel oder dergleichen luftdicht verschlossen. Die Abdeckung 4 ist vorgesehen, um den Sensorchip 3 vor Wasserdampf und dergleichen von außen zu schützen. Die Ab deckung kann ebenso aus einem Isolator wie Glas oder aus Metall anstelle des keramischen Materials gebildet sein.

Der Sensorchip 3 ist auf eine innere Oberfläche des Ge häusekörperteils 2 durch ein Chipbondierungsmittel 6 gebon det bzw. daran befestigt. Der Sensorchip 3 besitzt einen Ausleger, der aus einem Gewicht 3a und einem dünnen Teil 3b zusammengesetzt ist, das aus einem monokristallinen Silizi umsubstrat gebildet ist, und die Verschiebung des Gewichts 3a wird durch eine Spannungslehre erfaßt, die an dem dünnen Teil 3b angeordnet ist. Die Spannungslehre ist als bekannte Brückenstruktur gebildet, und eine Beschleunigungserfassung wird von der Verarbeitungsschaltung durchgeführt. Die Ver arbeitungsschaltung ist in Fig. 1 nicht dargestellt, sie ist jedoch auf einer Oberfläche des Gehäusekörperteils 2 gebildet, auf welchem der Sensorchip 3 gebildet ist.

Darüber hinaus sind Verbindungsleitungen 8 und 9 zum externen elektrischen Anschließen an einer inneren und ei ner äußeren Wand des Gehäusekörperteils 2 gebildet. Die Leitung 8 ist elektrisch durch Verdrahtungsbonden unter Verwendung einer Verbindungsleitung 7 oder Aluminium, Gold oder dergleichen, an Verdrahtungsausgangskontaktstellen an geschlossen, die jeweils an dem Sensorchip 3 und der (nicht dargestellten) Verarbeitungsschaltung angeordnet sind, und ist durch das Innere des Gehäusekörperteils 2 an die Ver bindungs- bzw. Verdrahtungsleitung 9, die an dem Vordersei tenende gebildet ist, die obere Oberfläche und die untere Oberfläche des Gehäusekörperteils 2 angeschlossen. Es ist ebenso annehmbar, die Verbindungs- bzw. Verdrahtungsleitung 8 durch Bilden von Durchgangslöchern innerhalb des Substrats wie in der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform dargestellt bereitzustellen, was später beschrieben wird.

Auf der Schaltungsplatine 10 sind der G-Sensor 1 und (nicht dargestellte) Schaltungselemente, welche eine ECU und dergleichen bilden, gleichzeitig durch Aufschmelzlöten unter Verwendung eines Bondierungsmittels 12 wie ein Lötme tall, eine Silberpaste oder dergleichen angebracht. Hierbei sind die Verdrahtungsleitung 9, welche auf dem Gehäusekör perteil 2 ausgebildet ist, und eine Verdrahtung 11 (eine mit den oben genannten Schaltungselementen verbundene Schaltungsverdrahtung), die auf der Schaltungsplatine 10 gebildet ist, elektrisch über das Bondierungsmittel 12 der art miteinander verbunden, so daß der G-Sensor 1 mit der Vorderseite nach unten gebondet und im wesentlichen senk recht zu der Schaltungsplatine 10 befestigt ist. Folglich ist der G-Sensor 1 durch das Bondierungsmittel 12 elek trisch und mechanisch mit der Schaltungsplatine 10 verbun den.

Entsprechend der oben beschriebenen Struktur kann der G-Sensor 1 im wesentlichen senkrecht zu der Schaltungspla tine 10 angebracht werden.

Des weiteren unterscheidet sich die oben erwähnte Aus führungsform von einer herkömmlichen Vorrichtung in der Strukturierung des Gehäusekörperteils 2 und der Abdeckung 4 aus keramischem Material oder dergleichen. In dem Fall ei ner derartigen Struktur können sogar angemessene Rauschge genmaßnahmen durch Bereitstellen eines Verstärkers zur Rauschunterdrückung in der Verarbeitungsschaltung innerhalb des G-Sensors 1 und ebenso durch Bereitstellen eines Rand filters in einer Schaltung auf der Seite der Schaltungspla tine 10 durchgeführt werden.

Fig. 2A bis 2E zeigen die Struktur des Gehäusekör perteils 2 an. Fig. 2A bis 2E zeigen jeweils die obere Oberfläche, die vordere Oberfläche, die untere Oberfläche, die Seitenoberfläche und die Rückseitenoberfläche des Ge häusekörperteils 2 an. Wie in diesen Figuren dargestellt, ist das Hohlteil 5 in dem Gehäusekörperteil 2 gebildet, und der Sensorchip 3 und dergleichen sind auf einer Oberfläche A dieses Hohlteils gebildet.

Darüber hinaus ist innerhalb des Gehäusekörperteils 2 eine Verdrahtungsleitung 8 gebildet, und eine Verdrahtungs leitung 9 ist auf der in Fig. 2A angezeigten oberen Ober fläche des Gehäuseteils 2 gebildet (das Vorderseitenende der Vorrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung wird hiernach mit "Oberfläche B" bezeichnet) und auf der vorde ren Oberfläche und einem Teil der Rückseitenoberfläche. Die Seite der Oberfläche B ist über das Bondierungsmittel 12 mit der Schaltungsplatine 10 verbunden, und die Verdrah tungsleitung 9 ist elektrisch mit der Verdrahtung 11 auf der Schaltungsplatine 10 verbunden.

Das Gehäusekörperteil 2 ist durch Laminieren bzw. Auf schichten von Substraten gebildet, die sich einer Lochung unterzogen haben. Ein diesbezügliches Herstellungsverfahren wird später unter Bezugnahme auf Fig. 3A bis 3F be schrieben.

Sechs Substratschichten, die aus einem Isolator aus Ke ramik, Glas oder dergleichen zusammengesetzt sind, werden bereitgestellt (die Anzahl von Laminierungen ist durch die Größe des Gehäuses, den Umfang der Schaltung usw. be stimmt), und es wird bezüglich der oberen drei Schichten wie in Fig. 3A gezeigt eine Lochung durchgeführt. Bezüglich dieser drei Substratschichten wird, wie in Fig. 3A darge stellt, bezüglich jeder Schicht eine Vielzahl von Lochstan zungen durchgeführt, um gleichzeitig eine Vielzahl von Ge häusekörperteilen zu bilden.

Wie in Fig. 3B dargestellt, wird demgemäß eine Leiter paste 13 auf vorbestimmte Stellen gedruckt, und diese wird geschichtet und komprimiert (Fig. 3C). Als nächstes wird ein Schneiden mit einer Schneidevorrichtung oder ähnlichem wie in Fig. 3D dargestellt durchgeführt. Dieses Schneiden wird in die vertikale Richtung von Fig. 4 durchgeführt, d. h. in die durch die gestrichelten Linien von Fig. 4 ange zeigte Richtung.

Wie in Fig. 3E dargestellt, wird danach eine Leiterpa ste 14 auf die Seitenoberfläche, welche zu der Oberfläche B wird, gedruckt, um mit der vorher gebildeten Leiterpaste 13 verbunden zu werden. Danach wird ein Einbrennen durchge führt, es wird ein Überziehen mit Kupfer oder Nickel oder Gold durchgeführt (Fig. 3F), es wird ein Schneiden in die horizontale Richtung mit einer Schneidevorrichtung oder ähnlichem durchgeführt, und es wird ein Gehäusekörperteil 2 gebildet.

Die Leiterpasten 13 und 14 dienen der Bildung der Ver drahtungsleitungen 8 und 9.

Der Sensorchip 3 und dergleichen werden innerhalb des Hohlteils 5 auf das Gehäusekörperteil 2 gebondet und daran befestigt, und die Abdeckung 4 wird auf die Vorderseiten oberfläche des Gehäusekörperteils 2 gebondet und daran be festigt. Wie in Fig. 1 dargestellt, wird danach das Vorder seitenende des Gehäusekörperteils 2 mit der Vorderseite nach unten gebondet, um im wesentlichen senkrecht zu der Schaltungsplatine 10 durch das Bondierungsmittel 12 befe stigt zu sein.

Der Grad der senkrechten Ausrichtung des G-Sensors 1 und der Schaltungsplatine wird durch die Größengenauigkeit des Gehäusekörperteils 2 bestimmt. Der Grad der Paralleli tät der Oberfläche A kann auf 0,5° oder darunter bestimmt werden. Der Grad der senkrechten Ausrichtung der Oberfläche B wird durch die Genauigkeit der Schneidevorrichtung oder dergleichen bestimmt, welche die Oberfläche B abtrennt, und kann mit einer Präzision von 0,5° oder weniger maschinell erzielt werden. Folglich kann der G-Sensor 1 im wesentlichen senkrecht zu der Schaltungsplatine mit einer Gesamt verkippung von 1° oder weniger befestigt werden.

In Übereinstimmung mit der oben dargestellten Ausfüh rungsform wird nach dem Schneiden der aufgeschichteten Substrate auf das Vorderseitenende eine Leiterpaste 14 ge druckt, wie in Fig. 3D und 3E dargestellt, es ist jedoch ebenso akzeptabel, vorher die Leiterpaste unter Verwendung von Durchgangslöchern derart zu bilden, so daß in demselben Schritt ein Vertikal- und Horizontalsubstratschneiden durchgeführt werden kann.

Damit sind, wie in Fig. 5A dargestellt, Durchgangslö cher 15 in den jeweiligen Substraten durch ein Substratlo chen gebildet, und in dem in Fig. 5B dargestellten Schritt werden die Durchgangslöcher 15 mit Leiterpaste gefüllt, wo bei gleichzeitig ein Drucken der Leiterpaste 13 auf das Substrat ähnlich wie bei Fig. 3B durchgeführt wird.

Wie in Fig. 5C dargestellt, werden danach die jeweili gen Substrate aufgeschichtet und komprimiert und zusammen eingebrannt, und danach wird ein Überziehen durchgeführt, wie in Fig. 5D dargestellt. Danach wird mit einer Schneide vorrichtung oder ähnlichem ein Schneiden durchgeführt, wie in Fig. 5E dargestellt. Das Schneiden wird in die vertikale Richtung (die durch gestrichelte Linien in Fig. 4 dar stellte Richtung) ebenso wie in die horizontale Richtung durchgeführt.

Da die Verdrahtungsleitung 9 mit Durchgangslöchern ver sehen ist, können in demselben Schritt das vertikale und horizontale Schneiden durchgeführt werden, und es kann in einem Vorgang eine große Anzahl von Gehäusekörperteilen 2 hergestellt werden.

Im folgenden wird eine zweite Ausführungsform in Über einstimmung mit der vorliegenden Erfindung dargestellt.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird die Struk tur des Gehäuses in Bezug auf die eben erwähnte erste Aus führungsform modifiziert. Entsprechend mit der vorliegenden Ausführungsform wird wie in Fig. 6 dargestellt ein Substrat 21 einer ebenen Konfiguration verwendet, und eine Aushöh lung bzw. ein Hohlteil existiert an einer Seite einer Ab deckung 41. Die Abdeckung 41 ist ein metallischer Gegen stand mit einer Aushöhlung und ist auf eine Oberflächensei te des Substrats 21 gebondet und daran befestigt. Dadurch ist das Hohlteil 5, das den Sensorchip 3 aufnimmt, gebil det, und dadurch ist das Innere des Hohlteils 5 luftdicht abgeschlossen. Darüber hinaus kann die Dicke in Richtung der Breite durch die Abdeckung 41 der Aushöhlungsform ver größert werden, und die Stabilität kann durch Bonden auf die Schaltungsplatine 10 verbessert werden.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungs form ist in dem Substrat 21 ein Durchgangsloch gebildet, und es ist in diesem Durchgangsloch eine Verdrahtungslei tung 81 gebildet, um mit der auf dem Vorderseitenende ge bildeten Verdrahtungsleitung 9 verbunden zu sein.

Darüber hinaus kann die Abdeckung 41 ebenso aus Kera mik, Glas oder dergleichen anstatt aus Metall gebildet sein.

Im folgenden wird eine dritte Ausführungsform in Über einstimmung mit der vorliegenden Erfindung dargestellt.

Die vorliegende Ausführungsform verwendet eine metalli sche L-förmige Abdeckung 42, wie in Fig. 7 dargestellt. Durch Verwendung dieser Abdeckung 42 der L-förmigen Struk tur kann die Stabilität des G-Sensors 1 durch Befestigung auf einer Schaltungsplatine 10 verbessert werden, und als Ergebnis kann die Dicke des Gehäusekörperteils 2 verringert werden.

Das Gehäusekörperteil 2 wird ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform durch Aufschichten einer Mehrzahl von Iso latorsubstraten gebildet. Eine Verdrahtungsleitung 82 wird durch ein Durchgangsloch innerhalb des Gehäusekörperteils 2 gebildet, und die Verdrahtungsleitung 82 wird mit der auf dem Vorderseitenende gebildeten Verdrahtungsleitung 9 ver bunden.

Die L-förmige Abdeckung 42 kann ebenso aus Keramik, Glas oder dergleichen anstelle aus Metall gebildet sein.

Im folgenden wird eine vierte Ausführungsform der vor liegenden Erfindung dargestellt.

Wie in Fig. 8 dargestellt, wird die vorliegende Ausfüh rungsform durch Gußharz ohne Verwendung eines aufgeschich teten Substrats in einem Gehäusekörperteil 2 gebildet. Ein Flüssigkristallpolymer oder dergleichen mit einem kleinen Verhältnis der Feuchtigkeit zu der Permeabilität kann als das Harz verwendet werden. Darüber hinaus wird eine Ab deckung 43 ebenso aus Harz unter Berücksichtigung des ther mischen Ausdehnungskoeffizienten mit einem Harzgehäusekör perteil 22 gebildet.

Ein Herstellungsverfahren des Harzgehäusekörperteils 22 ist in Fig. 9A bis 9D dargestellt. Nachdem das Harz un ter Verwendung eines Flüssigkristallpolymers wie in Fig. 9A dargestellt und durch Einfügung gegossen bzw. geformt ist, wird ein Durchgangsloch 16 gebildet. Über die gesamten Oberflächen dieses gegossenen Harzes wird ein Überziehen mit Kupfer, Nickel oder Gold durchgeführt, wie es in Fig. 9B dargestellt ist, und danach wird, wie in Fig. 9C darge stellt, auf allen Oberflächen ein Fotolack gebildet und da nach strukturiert. Schließlich wird, wie in Fig. 9D darge stellt, ein Ätzen durchgeführt, um eine Verdrahtungsstruk tur 91 der gewünschten Gestalt zu erzielen.

Um die Luftdichtigkeit innerhalb des Hohlteils 5 bezüg lich der Bildung des Durchgangslochs 16 zu erhöhen, wird darüber hinaus ein Bondierungsmittel 17 innerhalb des Durchgangslochs 16 angeordnet, um eine luftdichte Versiege lung durchzuführen.

Darüber hinaus kann die Abdeckung 43 ebenso aus Metall anstelle aus Harz gebildet werden, wenn der thermische Aus dehnungskoeffizient nahe demjenigen des Gehäusekörperteils 22 liegt.

Im folgenden wird eine fünfte Ausführungsform der vor liegenden Erfindung dargestellt.

Die vorliegende Ausführungsform verwendet ein Harzge häuse 18, in welchem eine Stufe zum Bonden des G-Sensors 1 auf einen unteren Stufenteil des Gehäuses und zum Befesti gen daran vorgesehen ist, wie in Fig. 10 dargestellt ist. Darüber hinaus wird die Schaltungsplatine 10 an einem obe ren Stufenteil des Harzgehäuses 18 befestigt.

Für den G-Sensor 1 sind Verdrahtungsleitungen 83 und 92 auf einer oberen Seiten davon gebildet, und der G-Sensor ist elektrisch mit der Schaltungsplatine 10 durch Verdrah tungsbonden mit einer Verdrahtung 19 verbunden.

Durch Bildung auf diese Weise können der G-Sensor 1 und die Schaltungsplatine 10 in einer im wesentlichen identi schen Ebene gebildet werden.

Bezüglich der dritten bis fünften Ausführungsformen wurde oben eine aus Metall, Harz oder dergleichen gebildete Abdeckung beschrieben, es ist jedoch ebenso eine Bildung aus Keramik oder dergleichen möglich.

Im folgenden wird eine sechste Ausführungsform der vor liegenden Erfindung dargestellt.

Fig. 11A und 11B zeigen strukturelle Querschnitts seitenansichten eines G-Sensors 1 der vorliegenden Ausfüh rungsform an.

Der G-Sensor 1 wird von einem Gehäusekörperteil 2, ei nem Chipsensor 3, einer Abdeckung 4 und dergleichen gebil det, wie in Fig. 11A oder 11B dargestellt, und ist senk recht oder horizontal zu der Schaltungsplatine 10 ange bracht. Auf der Schaltungsplatine sind andere Schaltungs elemente a und b angebracht.

Auf der Schaltungsplatine 10 sind der G-Sensor 1 und Schaltungselemente a und b, die eine ECU und dergleichen bilden, gleichzeitig durch Aufschmelzlöten eines Bondie rungsmittels 12 wie ein Lötmetall, eine Silberpaste oder dergleichen angebracht. Hierbei sind die auf dem Gehäuse körperteil 2 gebildeten Verdrahtungsleitungen 93, 94 oder 95 und die auf der Schaltungsplatine 10 gebildete Verdrah tung 11 (die Schaltungsverdrahtung, die mit den oben er wähnten Schaltungselementen a und b verbunden ist) über das Bondierungsmittel 12 derart miteinander verbunden, so daß der G-Sensor 1 mit der Vorderseite nach unten auf die Schaltungsplatine 10 gebondet ist. Folglich wird der G-Sen sor 1 durch das Bondierungsmittel 12 elektrisch und mecha nisch mit der Schaltungsplatine 10 verbunden.

Wenn die Schaltungsplatine 10 mitsamt dem angebrachten G-Sensor 1 in einer Ebene parallel zu der Grundplatte einer Fahrzeuginsassenkabine installiert wird wie bei den oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen, wird der G-Sensor in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungs form senkrecht an der Schaltungsplatine 10 befestigt, wie in Fig. 11A dargestellt. Andererseits wird in einem Fall, bei welchem die mit dem G-Sensor 1 versehene Schaltungspla tine innerhalb eines Steuerrades installiert ist, erfor dert, daß der G-Sensor 1 in einer horizontalen Richtung an der Schaltungsplatine 10 befestigt wird.

Diesbezüglich kann in Übereinstimmung mit der vorlie genden Ausführungsform der G-Sensor 1 nicht nur senkrecht sondern ebenso horizontal an der Schaltungsplatine 10 befe stigt werden, wodurch der Freiheitsgrad bezüglich der In stallierung des G-Sensors 1 sich vergrößert.

Aus diesem Grund sind, wie in Fig. 11A und 11B dar gestellt, die Verdrahtungsleitungen 93 bis 95 an einer äu ßeren Umfangsoberfläche des Gehäusekörperteils 2 gebildet und elektrisch mit der Verdrahtung 11 an der Schaltungspla tine 10 durch die Verdrahtungsleitung 93 verbunden. Da die Verdrahtungsleitung 93 auf einer oberen Oberfläche gebildet ist (d. h. auf der Grundoberfläche in dem Installationszu stand von Fig. 11A) und der unteren Oberfläche des Gehäuse körperteils 2, können in diesem Fall die Verdrahtungslei tung 93 und die Verdrahtung 11 auf der Schaltungsplatine 10 elektrisch verbunden werden, ob sie entweder senkrecht oder horizontal an der Schaltungsplatine 10 befestigt sind, wie jeweils in Fig. 11A bzw. 11B dargestellt.

Des weiteren ist in Übereinstimmung mit der vorliegen den Ausführungsform ein Durchgangsloch innerhalb des Gehäu sekörperteils 2 gebildet, und es ist eine Verdrahtungslei tung 84 gebildet. In anderer Hinsicht ist die Struktur ähn lich wie diejenige der ersten Ausführungsform.

Fig. 12A bis 12E zeigen eine Struktur des Gehäuse körperteils 2 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Aus führungsform. Fig. 12A bis 12E zeigen jeweils die obere Oberfläche, die vordere Oberfläche, die untere Oberfläche, die Seitenoberfläche und die Rückseitenoberfläche des Ge häusekörperteils 2. Wie in diesen Figuren dargestellt, sind die Verdrahtungsleitungen 94 und 95 getrennt von der Ver drahtungsleitung 93 gebildet. Die Verdrahtungsleitungen 93 bis 95 können ohne Abtrennung gebildet sein, jedoch wird eine Abtrennung dieser Verdrahtungen unter Berücksichtigung der Haltbarkeit des Bondierungsmittels 12 bevorzugt.

Darüber hinaus werden die Verdrahtungsleitungen 94 und 95 zu einer Ersatz- bzw. Dummiverdrahtung ohne Beziehung zur Signalübertragung, es ist jedoch sogar diesbezüglich annehmbar, die Verdrahtungsleitung 84 und dergleichen als Signalverdrahtung vorzusehen.

Darüber hinaus ist in Übereinstimmung mit den oben dar gestellten verschiedenen Ausführungsformen die Prozessor schaltung nicht ausschließlich auf einer Oberfläche iden tisch zu dem Sensorchip 3 innerhalb des Gehäusekörperteils 2 gebildet, es ist jedoch annehmbar, daß sie integriert mit dem Sensorchip 3 gebildet ist oder an einer äußeren Um fangsoberfläche des Gehäusekörperteils 2 vorgesehen ist. Darüber hinaus ist es annehmbar, daß Signale von dem Sen sorchip 3 empfangen werden und eine Signalverarbeitung auf der Seite der Schaltungsplatine 10 durchgeführt wird. In einem dieser Fälle bedeutet das elektrische Signal, welches extern von dem Gehäusekörperteil 2 ausgegeben wird, ein elektrisches Signal, das einen Zustand der Verschiebung ei nes Sensorchips der vorliegenden Erfindung anzeigt.

Bei den oben erwähnten Ausführungsformen wurde eine Verwendung eines Beschleunigungssensors eines Spannungsleh rentyps unter Verwendung von monokristallinem Silizium be schrieben, es ist jedoch darüber hinaus eine Anwendung in einem Beschleunigungssensor eines Dünnschichtkondensator typs oder dergleichen unter Verwendung von polykristallinem Silizium usw. ebenso möglich.

Des weiteren wird eine Anwendung der vorliegenden Er findung einer Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung beschrieben, es ist jedoch ebenso eine Anwendung in einer anderen Erfassungsvorrichtung möglich, in welchem ein Ge häuse im wesentlichen senkrecht an einer Schaltungsplatine befestigt ist und ein Sensorchip in dem Gehäuse angeordnet ist, um eine Kraft in einer Richtung parallel zu der Schal tungsplatine zu erfassen, beispielsweise eine Anwendung in einem Drucksensor zum Erfassen eines Druckes.

Vorstehend ist eine Vorrichtung zum Erfassen einer phy sikalischen Größe offenbart. Insbesondere ist eine Vorrich tung zum Erfassen einer Beschleunigung offenbart, die ein fach hergestellt werden kann und eine kompakte Struktur be sitzt. Eine Abdeckung ist an einem Gehäusekörperteil in stalliert, um ein Hohlteil zu bilden, und ein Sensorchip, der einer Beschleunigung unterworfen und verschoben wird, ist auf das Hohlteil gebondet und innerhalb dessen befe stigt. Das Gehäusekörperteil besitzt ein ebenes Vordersei tenende, und es sind elektrische Verdrahtungsleitungen an dem Vorderseitenende über dem Inneren des Gehäusekörper teils gebildet und elektrisch mit dem Sensorchip verbunden. Das Vorderseitenende ist elektrisch und mechanisch durch ein Bondierungsmittel mit einer Schaltungsplatine verbun den, und das Gehäusekörperteil ist an der Schaltungsplatine im wesentlichen senkrecht befestigt.

Claims

1. Vorrichtung zum Erfassen einer physikalischen Größe mit:
einem Gehäuse (2, 21, 22, 4, 41, 42 und 43), welches an einer Schaltungsplatine (10) befestigt wird und ein Hohlteil (5) aufweist;
einem Sensorchip (3), der innerhalb des Hohlteils in stalliert wird, wobei der Sensorchip einer Kraft in einer Richtung senkrecht oder parallel zu der Schaltungsplatine unterworfen wird und ein elektrisches Signal in Überein stimmung mit der Größe der Kraft ausgibt;
dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse ein ebenes Vorderseitenende (B) an einer äußeren Seite davon aufweist;
eine Verdrahtungselektrode (8, 9) zum Ausgeben des elektrischen Signals vorgesehen ist, die von einer Wand des Hohlteils zu dem ebenen Vorderseitenende gezogen ist und das Gehäuse durchdringt, wobei die Verdrahtungselektrode ein Vorderseitenbondierungskontaktstellengebiet (9, 91, 92, 93, 94, 95) auf dem ebenen Vorderseitenende aufweist; und
das Vorderseitenbondierungskontaktstellengebiet der Verdrahtungselektrode elektrisch und mechanisch mit der Verdrahtung (11) an der Schaltungsplatine verbunden ist, wenn das Gehäuse an der Schaltungsplatine befestigt ist.

2. Vorrichtung zum Erfassen einer elektrischen Größe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein Anbringungsteil (2, 21, 22) zum Zwecke des Chip haltens aufweist, wobei ein Teil, auf welchem der Sen sorchip installiert ist, parallel oder senkrecht zu dem ebenen Vorderseitenende angeordnet ist; und
eine Abdeckung (4, 41, 42, 43) aufweist, die an einer Installationsseite des Sensorchips bezüglich des Anbrin gungsteils installiert ist und das Hohlteil mit dem Anbrin gungsteil und einem luftdichten Abschluß des Hohlteils bil det.

3. Vorrichtung zum Erfassen einer physikalischen Größe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anbrin gungsteil des Gehäuses eine Mehrzahl von Isolierungs substraten enthält, die zur Bildung einer entsprechenden Konfiguration aufgeschichtet sind.

4. Vorrichtung zum Erfassen einer physikalischen Größe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem ebenen Vorderseitenende des Gehäuses vorgesehene Verdrah tungselektrode auf die Verdrahtung der Schaltungsplatine mit einem leitfähigen Bondierungsmittel gebondet ist.

5. Vorrichtung zum Erfassen einer physikalischen Größe mit:
einem Gehäuse, das an einer Schaltungsplatine befe stigt ist und ein Hohlteil aufweist, wobei das Gehäuse eine erste äußere Wand und eine zweite äußere Wand aufweist;
einem Sensorchip, der innerhalb des Hohlteils instal liert ist, wobei der Sensorchip einer Kraft in Richtung parallel oder senkrecht zu der Schaltungsplatine unterwor fen ist und ein elektrisches Signal entsprechend der Kraft ausgibt; und
einer Verdrahtungseinrichtung zum Ausgeben des elek trischen Signals, welche ein Kontaktstellengebiet aufweist, das sich auf den ersten und zweiten äußeren Wänden erstrec kend gebildet ist, wobei das auf der ersten oder zweiten äußeren Wand vorgesehene Kontaktstellengebiet elektrisch und mechanisch mit der Schaltungsplatine verbunden ist und das Gehäuse an der Schaltungsplatine befestigt ist.

6. Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung mit:
einem Gehäuse einer Konfiguration, die im Inneren ein Hohlteil aufweist und ein ebenes Vorderseitenende besitzt, mit einem Sensorchip, welcher einer Beschleunigung unter worfen und verschoben wird und der innerhalb des Hohlteils installiert ist;
einer elektrischen Verdrahtung zum Ausgeben eines elektrischen Signals, das einen Verschiebungszustand des in dem Gehäuse und an dem Vorderseitenende gebildeten Sen sorchips anzeigt;
einer Schaltungsplatine, die mit Schaltungselementen gebildet ist, welche auf der Grundlage des elektrischen Si gnals arbeiten; und
einer Einrichtung zum elektrischen und mechanischen Verbinden des mit der elektrischen Verdrahtung gebildeten Vorderseitenendes mit der Schaltungsplatine und zum im we sentlichen senkrechten Befestigen des Gehäuses an der Schaltungsplatine.

7. Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung nach An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse durch
ein Substrat einer ebenen Konfiguration, welches in nerhalb des Sensorchips installiert ist; und
ein Abdeckungsteil einer Konfiguration mit einer Aus höhlung gebildet ist, welche auf einer Oberfläche des Substrats installiert ist, um das Hohlteil zu bilden und das Hohlteil luftdicht zu schließen.

8. Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung nach An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus
einem Gehäusekörperteil einer konkaven schachtelförmi gen Konfiguration, in welchem der Sensorchip aufgenommen ist; und
einem Abdeckungsteil gebildet ist, daß auf der Ober fläche der Aushöhlung des Gehäusekörperteils installiert ist, um das Hohlteil zu bilden und das Hohlteil luftdicht abzuschließen.

9. Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung nach An spruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckungsteil eine L-förmige Gestalt besitzt und ein erstes Teil, das auf einer Gesamtoberfläche der Aushöhlung installiert ist, und ein zweites Teil aufweist, das auf einer identischen Ober fläche wie das Vorderseitenende gebildet ist, und wobei die Einrichtung zum Verbinden das Vorderseitenende des Gehäuses und das zweite Teil mit der Schaltungsplatine verbindet.

10. Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung mit:
einem Gehäusekörperteil, das eine Aushöhlung einer schachtelförmigen Konfiguration und einen Sensorchip be sitzt, welcher einer Beschleunigung unterworfen und ver schoben wird und innerhalb der Aushöhlung installiert ist;
einem Abdeckungsteil, welches auf der Oberfläche der Aushöhlung des Gehäusekörperteils installiert ist, um ein Hohlteil zu bilden, in welchem der Sensorchip aufgenommen ist, und das Hohlteil luftdicht abzuschließen;
einer elektrischen Verdrahtung zum Ausgeben eines elektrischen Signals, das einen Verschiebungszustand des Sensorchips anzeigt, der innerhalb des Gehäusekörperteils an einer äußeren Umfangsoberfläche des Gehäusekörperteils und an einer anderen Oberfläche gebildet ist, welche senk recht die Oberfläche davon durchschneidet;
einer mit Schaltungselementen gebildeten Schaltungs platine, die auf der Grundlage des elektrischen Signals ar beitet; und
einer Einrichtung zum elektrischen und mechanischen Verbinden der Oberfläche und der anderen Oberfläche an die Schaltungsplatine und zum Befestigen des Gehäuses an der Schaltungsplatine.

11. Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung nach An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäusekörperteil durch Aufschichten einer Mehrzahl von Isolierungssubstraten gebildet ist.

12. Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung nach An spruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäusekörper teil durch Aufschichten einer Mehrzahl von Isolierungs substraten gebildet ist.

13. Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung nach An sprüchen 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich tung zum Verbinden ein leitfähiges Bondierungsmittel ist.

14. Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung mit:
einem Gehäuse einer Konfiguration, die im Inneren ein Hohlteil und außen ein ebenes Vorderseitenende besitzt, mit einem Sensorchip, welcher einer Beschleunigung unterworfen und verschoben wird und innerhalb des Hohlteils installiert ist;
einer elektrischen Verdrahtung zum Ausgeben eines elektrischen Signals, welches einen Verschiebungszustand des Sensorchips anzeigt, der innerhalb des Gehäuses und auf einem Umfangsteil des Gehäuses gebildet ist;
einer Schaltungsplatine mit Schaltungselementen, wel che auf der Grundlage des elektrischen Signals arbeiten, die mit der Schaltungsverdrahtung gebildet ist, welche an die Schaltungselemente angeschlossen ist;
einer Einrichtung zum Verdrahten zum elektrischen Ver binden der elektrischen Verdrahtung und der Schaltungsver drahtung; und
einer Einrichtung zum Verbinden des Vorderseitenendes des Gehäuses mit der Schaltungsplatine und zum im wesentli chen senkrechten Befestigen des Gehäuses.

15. Vorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung nach An spruch 14, des weiteren gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einer Stufe, wobei die Schaltungsplatine auf einem obe ren Stufenteil der Stufe installiert ist, das Gehäuse an einem unteren Stufenteil befestigt ist und das Gehäuse und die Schaltungsplatine in einer im wesentlichen identischen Ebene gebildet sind.