DE4101554A1

DE4101554A1 - PRESSURE SENSOR FOR GASES AND LIQUIDS

Info

Publication number: DE4101554A1
Application number: DE4101554A
Authority: DE
Inventors: Manfred Kamp; Kurt Metzger; Hans-Joerg Dipl Ing Schmidt; Reiner Dr Doerfler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-01-21
Filing date: 1991-01-21
Publication date: 1992-07-23
Also published as: WO1992013260A1

Abstract

Proposed is a pressure sensor for the determination of pressures in gases and liquids, the pressure-sensor elements being mounted in the form of a semiconductor chip (15) on a substrate (14) and connected together by bond connectors (17). To ensure stress-free, flexible mounting of the chip (15), the invention calls for a uniformly thick chip base (20), made of silicone mixed with a filler, preferably powdered quartz, to be applied to the substrate (14), and the chip (15) to be bonded with a silicone adhesive (21) to the surface of the silicone base (20).

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Drucksensor zur Ermittlung von Druckwerten in Gasen und Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Drucksensors.The invention is based on a pressure sensor for determining Pressure values in gases and liquids according to the generic term of Claim 1. The invention further relates to a method for Manufacture of such a pressure sensor.

Drucksensoren mit Halbleiter-Sensorelementen sind an sich bekannt. So ist beispielsweise ein Differenzdrucksensor der Firma Motorola, Typ MPX bekannt, bei dem der Halbleiterchip auf eine Bohrung einer Metalltragplatte aufgeklebt ist. Die Metallplatte ist auf einer Seite eines Kunststoff-Ringgehäuses befestigt, der Innenraum des Gehäuses mit dem Halbleiterchip ist mit Silikongel ausgegossen und mit einer Metallplatte ist das Ringgehäuse auf der anderen Seite verschlossen. Durch eine Bohrung dieser Metallplatte wird der Halb leiterchip dem zu messenden Gas oder Flüssigkeitsdruck ausgesetzt, wogegen an der Bohrung der Tragplatte des Halbleiterchips der jeweilige Bezugswert, z. B. Vakuum angelegt wird. Das Sensorelement des Halbleiterchips wird über Bonddrähte mit Leiteranschlüssen verbunden, die in dem Ringgehäuse eingebettet sind. Pressure sensors with semiconductor sensor elements are known per se. For example, a differential pressure sensor from Motorola, Type MPX known, in which the semiconductor chip on a bore of a Metal support plate is glued on. The metal plate is on one Side of a plastic ring case attached to the interior of the Housing with the semiconductor chip is poured out with silicone gel and with a metal plate, the ring case is on the other side locked. By drilling this metal plate the half conductor chip exposed to the gas or liquid pressure to be measured, whereas on the bore of the support plate of the semiconductor chip respective reference value, e.g. B. vacuum is applied. The sensor element of the semiconductor chip is made via bond wires with conductor connections connected, which are embedded in the ring housing.

Ferner ist es bei Drucksensoren der Firma Delco Electronics Typ DSP bekannt, den Halbleiterchip unter Vakuum mit einer Kavität an seiner Rückseite auf einen Glassockel aufzukleben, wobei der Glassockel auf eine Gehäuseplatte des Sensors aufgeklebt ist. Dieser als Absolut druckmesser arbeitende Sensorchip ist über Bonddrähte mit Anschluß pins im Sensorgehäuse verbunden.It is also used for pressure sensors from Delco Electronics type DSP known, the semiconductor chip under vacuum with a cavity on it Glue the back to a glass base, keeping the glass base on a housing plate of the sensor is glued on. This as an absolute Pressure sensor sensor chip is connected via bond wires pins connected in the sensor housing.

Die bekannten Drucksensoren sind relativ starr auf ihre Unterlage aufgeklebt, so daß bei Temperaturwechsel, Alterung, Belastung und dgl. Verspannungen im Sensorchip auftreten, welche große Meßwert veränderungen des Drucksensorsignals bewirken. Derartige Lösungen lassen sich daher für genaue Druckmessungen, wie sie beispielsweise zur Reifendruckmessung in Kraftfahrzeugen benötigt werden, nicht verwenden.The known pressure sensors are relatively rigid on their base glued so that with temperature changes, aging, stress and The like. Tensions occur in the sensor chip, which is a large measured value cause changes in the pressure sensor signal. Such solutions can therefore be used for precise pressure measurements, such as are not required for tire pressure measurement in motor vehicles use.

Advantages of the invention

Der erfindungsgemäße Drucksensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der Halb leiterchip mit den Sensorelementen zur Absolutdruckmessung auf einem elastischen Sockel einer Unterlage befestigt ist, so daß dort bei Temperaturwechsel, Belastung und Alterung keine Verspannungen auftreten bzw. vom Untergrund auf den Halbleiterchip übertragen werden. Der elastische Silikonsockel gleicht stark unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der Materialien des Halbleiterchips und der Unterlage aus. Die gleichmäßige Dicke des Silikonsockels bewirkt dabei eine gleichmäßige Auflage des Halbleiterchips. Durch die Beimischung von Quarzmehl in die Silikonmasse des Silikonsockels wird der Ausdehnungskoeffizient des Silikonsockels dem des Materials für die Unterlage angepaßt, so daß der Silikonsockel zuverlässig auf seiner Unterlage aufgeklebt werden kann. The pressure sensor according to the invention with the characteristic features of claim 1 has the advantage that the half conductor chip with the sensor elements for absolute pressure measurement on one elastic base of a base is attached, so that there Temperature changes, stress and aging no tension occur or transferred from the substrate to the semiconductor chip will. The elastic silicone base is very different Expansion coefficient of the materials of the semiconductor chip and the Underlay. The uniform thickness of the silicone base causes an even support of the semiconductor chip. Through the Add quartz powder to the silicone base the coefficient of expansion of the silicone base becomes that of the material adapted for the base so that the silicone base reliably can be glued to its base.

Bei dem Herstellverfahren des Drucksensors gemäß den Kennzeichnungs merkmalen des Patentanspruchs 5 ist vorteilhaft, daß der Silikon sockel sehr exakt in der gewünschten Form und Dicke auf die Unter lage aufgebracht wird und daß der Halbleiterchip mit den Sensor elementen ohne Lufteinschlüsse mit einem dosierten Silikonkleber auf den Silikonsockel aufgeklebt werden kann, ohne daß dabei die Anschlußpads für die Bondanschlüsse verschmutzt werden.In the manufacturing process of the pressure sensor according to the labeling Features of claim 5 is advantageous that the silicone base on the base in the desired shape and thickness location is applied and that the semiconductor chip with the sensor elements without air pockets with a metered silicone adhesive the silicone base can be glued on without the Connection pads for the bond connections are dirty.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den Patent ansprüchen 1 und 5 angegebenen Merkmale. So ist es zweckmäßig, den Silikonsockel mindestens 100 µm dick zu machen, damit sich mechanische Spannungen in der Unterlage kaum auf den Halbleiterchip übertragen. Der Chip wird auf diese Weise über seine ganze Auflage fläche gleichmäßig nahezu schwimmend gelagert. Besonders vorteilhaft ist es, als feste Unterlage eine Hybridplatte mit weiteren Schal tungselementen zu verwenden, die zur Signalformung, Auswertung sowie zur Spannungsversorgung der Sensorelemente über Bonddrähte mit dem Halbleiterchip kontaktiert werden. Die Hybridplatte wird dabei in bekannter Weise in einem Sensorgehäuse angeordnet. Ebenso ist es jedoch möglich, den Silikonsockel mit dem Halbleiterchip auf einer mit Anschlußpins versehenen Tragplatte aufzubringen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Tragplatte ein über die Enden des Anschlußpins vorstehendes Podest aufweist, auf das der Silikonsockel und der Halbleiterchip in Siebdrucktechnik aufgebracht wird bzw. wurde. Eine an dieser Tragplatte befestigte Gehäusekapsel mit einem Druckeinlaß umgibt dann den Halbleiterchip, um ihn gegen mechanische Beschädi gungen zu schützen.The measures listed in the subclaims result advantageous developments and improvements in the patent claims 1 and 5 specified features. So it is appropriate to To make silicone base at least 100 microns thick so that mechanical stresses in the base barely on the semiconductor chip transfer. In this way, the chip is used throughout its entire circulation surface evenly floating. Particularly advantageous is, as a solid base, a hybrid panel with another scarf tion elements to be used for signal shaping, evaluation and for the voltage supply of the sensor elements via bond wires with the Semiconductor chip can be contacted. The hybrid plate is in arranged in a known manner in a sensor housing. It is the same however, the silicon base with the semiconductor chip on a to apply support plate provided with connecting pins. It is advantageous if the support plate is one over the ends of the connecting pin has the above platform on which the silicone base and the Semiconductor chip is applied in screen printing technology or was. A housing capsule attached to this support plate with a pressure inlet then surrounds the semiconductor chip to protect it against mechanical damage to protect.

Bei der Herstellung des Drucksensors gemäß dem Verfahren nach Anspruch 6 ist es außerdem zweckmäßig, die rechteckige Öffnung der für die Dicke des Silikonsockels maßgebenden Abstandsfolie an ihren vier Ecken mit Entlüftungsschlitzen zu versehen, so daß beim Platt drücken der gefüllten Silikonmasse mit dem auf die Abstandfolie aufsetzenden Stempel Luft bzw. Gase aus der rechteckigen Öffnung entweichen können.When manufacturing the pressure sensor according to the method Claim 6, it is also appropriate, the rectangular opening of the for the thickness of the silicone base decisive spacing film on their to provide four corners with ventilation slots, so that the flat press the filled silicone mass onto the spacer film air or gases from the rectangular opening can escape.

drawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 und 2 einen Reifendrucksensor mit zwei Halbleiterchips als Sensorelemente, Fig. 3 zeigt die Halbleiterchips auf einem Keramik substrat in vergrößerter Darstellung, Fig. 4 zeigt einen Druck sensor-Halbleiterchip mit Bondanschlüssen auf einer Hybridplatte, Fig. 5 zeigt einen Reifendrucksensor mit einem Halbleiterchip auf der Tragplatte und Fig. 6 zeigt den Verfahrensablauf für das Auf bringen eines elastischen Sockels mit einem Drucksensor-Halbleiter chips auf eine Substratunterlage.Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. In the drawings Fig. 1 and 2, a tire pressure sensor having two semiconductor chips as sensor elements, Fig. 3 shows the semiconductor chips on a ceramic substrate in an enlarged representation, Fig. 4 shows a pressure sensor semiconductor chip having bonding pads on a hybrid disc, Fig. 5 shows a tire pressure sensor with a semiconductor chip on the support plate and Fig. 6 shows the process flow for bringing on an elastic base with a pressure sensor semiconductor chips on a substrate base.

Description of the embodiments

Der in Fig. 1 und 2 vergrößert dargestellte, mit 10 bezeichnete Drucksensor zur Reifendruckmessung bei Kraftfahrzeugen besteht aus einer metallischen Tragplatte 11, in die eine Reihe von Anschlußpins 12 in Glasdurchführungen 13 eingeschmolzen sind. Auf der Tragplatte 11 ist eine Keramikplatte 14 aufgeklebt, die als Unterlage für zwei Halbleiterchips 15 dient. In den Halbleiterchips 15 sind in an sich bekannter Weise Drucksensorelemente 16 zur Absolutdruckmessung in Brückenschaltung angeordnet und über Bonddrähte 17 mit den Anschluß pins 12 elektrisch verbunden. Die Halbleiterchips 15 sind durch eine am Rand der Tragplatte 11 festgeschweißte Metallkappe 18 gegen mechanische Beschädigungen geschützt. Über eine oder mehrere Öffnungen 19 in der Metallkappe 18, die ggf. mit einem luftdurch lässigen Filter versehen werden kann, gelangt der zu messende Luft druck zu den Halbleiterchips 15. Die Anschlußpins 12 werden an ihren freien Enden beispielsweise über eine Leiterplatte mit weiteren Schaltelementen einer Signalformer- und/oder Auswerteschaltung verbunden, wobei der Drucksensor 10 in einer Radfelge montiert ist und seine Meßwerte in an sich bekannter Weise über Koppelspulen auf eine fahrzeugfeste Auswerteschaltung überträgt. Anstelle zweier zur Druckmessung verwendeter Halbleiterchips 15 kann der zweite Chip auch zur Temperaturmessung der Reifenluft verwendet werden, um so gemäß einer Schaltungsanordnung nach der DE-A- 36 00 260 die jeweilige Gasmenge im Fahrzeugreifen überwachen zu können.The pressure sensor for tire pressure measurement in motor vehicles, shown in enlarged form in FIG. 1 and 2 and designated by 10 , consists of a metallic support plate 11 , into which a number of connection pins 12 are melted in glass bushings 13 . A ceramic plate 14 , which serves as a base for two semiconductor chips 15, is glued to the support plate 11 . In the semiconductor chips 15 , pressure sensor elements 16 for absolute pressure measurement are arranged in a bridge circuit in a manner known per se and are electrically connected to the connecting pins 12 via bonding wires 17 . The semiconductor chips 15 are protected against mechanical damage by a metal cap 18 welded to the edge of the support plate 11 . The air pressure to be measured reaches the semiconductor chips 15 through one or more openings 19 in the metal cap 18 , which can optionally be provided with an air-permeable filter. The connection pins 12 are connected at their free ends, for example via a printed circuit board, to further switching elements of a signal shaping and / or evaluation circuit, the pressure sensor 10 being mounted in a wheel rim and transmitting its measured values in a manner known per se via coupling coils to an evaluation circuit fixed to the vehicle. Instead of two semiconductor chips 15 used for pressure measurement, the second chip can also be used for temperature measurement of the tire air, in order to be able to monitor the respective amount of gas in the vehicle tire in accordance with a circuit arrangement according to DE-A-36 00 260.

Gemäß Fig. 2 ist erkennbar, daß die Halbleiterchips 15 mit Abstand voneinander auf je einen gleichmäßig dicken Sockel 20 befestigt sind. Diese Sockel 20 bestehen aus einem mit Quarzmehl vermischten Silikon, welches fest mit der Keramikplatte 14 als Unterlage ver bunden ist. Diese Silikonsockel 20 können aus einer vorgefertigten Silikonfolie mit ebenen Oberflächen ausgestanzt und auf die Keramik unterlage 14 aufgeklebt werden oder sie werden nach dem Verfahren gemäß Fig. 5 unmittelbar auf ein Substrat aufgebracht. Derartige Silikonsockel haben eine große Temperaturbeständigkeit und sind aufgrund des kleinen, nahezu temperaturunabhängigen Elastizitäts modules sehr weich. Um den hohen Ausdehnungskoeffizienten von Silikon am Silikonsockel 20 herabzusetzen, werden vorzugsweise Silikon und Quarzmehl im Gewichtsverhältnis 2 : 1 vermischt. Dadurch werden unterschiedliche Ausdehnungen zwischen der Keramikunterlage 14 und dem Silikonsockel 20 minimiert.According to FIG. 2, it is seen that the semiconductor chips 15 are mounted at a distance from each other depending on a uniformly thick base 20. These bases 20 consist of a silicone mixed with quartz powder, which is firmly connected to the ceramic plate 14 as a base. These silicone bases 20 can be punched out of a prefabricated silicone film with flat surfaces and glued to the ceramic base 14 or they are applied directly to a substrate by the method according to FIG. 5. Such silicone bases have a high temperature resistance and are very soft due to the small, almost temperature-independent elasticity modules. In order to reduce the high expansion coefficient of silicone on the silicone base 20 , silicone and quartz powder are preferably mixed in a weight ratio of 2: 1. This minimizes different expansions between the ceramic base 14 and the silicone base 20 .

Fig. 3 zeigt die beiden Halbleiterchips 15 in stark vergrößertem Maßstab auf der Keramikplatte 14. Die Silikonsockel 20 bilden hier eine nahezu schwimmende Lagerung für die Halbleiterchips 15, welche mit einem reinen Silikonkleber 21 auf der ebenen Oberfläche der Silikonsockel 20 aufgeklebt sind. Der Mindestabstand X von etwa 1 mm muß eingehalten werden, damit die Halbleiterchips 15 nicht vom Silikonkleber 21 zusammengezogen werden. Die Klebermenge ist so bemessen, daß sie die Seiten der Halbleiterchips umlaufend gering fügig bedecken. Die Silikonsockel 20 haben eine Dicke von mehr als 100 µm, vorzugsweise 150 bis 200 µm, so daß mechanische Span nungen in der Keramikunterlage 14 an den Halbleiterchips 15 nicht mehr wirksam übertragen werden können. Die Korngröße des Füll stoffes darf dabei nicht mehr als 100 µm betragen, um eine punktförmige Auflage der Halbleiterchips auf den Silikonsockel 20 zu vermeiden. Anstelle von Quarzmehl können ggf. auch andere Füllstoffe verwendet werden, welche in ähnlicher Weise den Ausdehnungskoeffi zienten des Silikonsockels 20 an den seiner Unterlage angleichen; so z. B. Glaskugeln-oder Aluminium-Granulat bei Korngrößen von < 100 µm. Fig. 3 shows the two semiconductor chips 15 in a greatly enlarged scale on the ceramic plate 14. The silicon bases 20 form an almost floating bearing for the semiconductor chips 15 , which are glued to the flat surface of the silicone bases 20 with a pure silicone adhesive 21 . The minimum distance X of about 1 mm must be maintained so that the semiconductor chips 15 are not drawn together by the silicone adhesive 21 . The amount of adhesive is dimensioned so that it slightly covers the sides of the semiconductor chips. The silicone base 20 have a thickness of more than 100 microns, preferably 150 to 200 microns, so that mechanical voltages in the ceramic base 14 on the semiconductor chips 15 can no longer be effectively transmitted. The grain size of the filler may not be more than 100 microns to avoid punctiform support of the semiconductor chips on the silicone base 20 . Instead of quartz powder, other fillers can also be used, if necessary, which similarly adjust the expansion coefficients of the silicone base 20 to that of its base; so z. B. glass balls or aluminum granules with grain sizes of <100 microns.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist ein Halbleiterchip 30 auf einer Hybridplatte 31 (vorzugsweise Keramik) angeordnet, auf der weitere Schaltungselemente 32 beispielsweise in Dickschichttechnik aufgebracht und über Bonddrähte 17 mit den Drucksensorelementen 16 des Halbleiterchip 30 kontaktiert sind. Auch hier ist der Halb leiterchip 30 mit einem reinen Silikonkleber 21 auf der ebenen Ober fläche des Silikonsockels 20 schwimmend gelagert elastisch aufge klebt. Der Silikonkleber 21 darf dabei ebenfalls nur geringfügig an den Seiten des Halbleiterchip 30 aufsteigen, damit eventuell vorhandene Risse oder Löcher in einer Eutektikumschicht 33 des Chips nicht verdeckt sowie die Bondpands auf der Oberseite des Halbleiter chip 30 nicht verschmutzt werden.In the exemplary embodiment according to FIG. 4, a semiconductor chip 30 is arranged on a hybrid plate 31 (preferably ceramic), on which further circuit elements 32 are applied, for example using thick-film technology, and are contacted with the pressure sensor elements 16 of the semiconductor chip 30 via bond wires 17 . Again, the semi-conductor chip 30 with a pure silicone adhesive 21 on the flat upper surface of the silicone base 20 floating is stuck up elastically. The silicone adhesive 21 may likewise only slightly rise on the sides of the semiconductor chip 30 so that any cracks or holes in a Eutektikumschicht 33 of the chip not covered and the Bondpands on top of the semiconductor chip 30 are not dirty.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist in vergrößerter Darstellung ein Reifendrucksensor im Querschnitt erkennbar, dessen Tragplatte 35 neben den Anschlußpins 12 und dem Halbleiterchip 15 zur Absolut druckmessung noch einen Temperatursensor 36 trägt, der in einer entsprechend gestalteten Bohrung 37 der Tragplatte 35 mit einem Dichtring 38 eingesetzt und mit der Tragplatte 35 verschweißt ist. Die Tragplatte 35 ist im Bereich zwischen den Anschlußpins 12 mit einem Podest 39 versehen, welches die Enden der Anschlußpins 12 ein wenig überragt. Damit ist es möglich, auf dem Podest 39 den Silikon sockel 20 und den Halbleiterchip 15 mittels Silikonkleber 21 in Siebdrucktechnik gemäß Fig. 6 aufzubringen. Eine Keramikplatte als Unterlage gemäß Fig. 2 ist in diesem Fall nicht mehr erforderlich.In the exemplary embodiment according to FIG. 5, an enlarged representation of a tire pressure sensor can be seen in cross section, the support plate 35 of which, in addition to the connection pins 12 and the semiconductor chip 15 for absolute pressure measurement, also carries a temperature sensor 36 , which is provided in a correspondingly designed bore 37 in the support plate 35 with a sealing ring 38 used and welded to the support plate 35 . The support plate 35 is provided in the area between the connection pins 12 with a platform 39 which projects a little beyond the ends of the connection pins 12 . This makes it possible to apply the silicone base 20 and the semiconductor chip 15 to the platform 39 by means of silicone adhesive 21 using screen printing technology as shown in FIG. 6. A ceramic plate as a base according to FIG. 2 is no longer required in this case.

Mit Hilfe der Fig. 6 sollen nun die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung eines Drucksensors mit Halbleitersensorelementen näher erläutert werden. Zunächst wird in einem Aufnahmerahmen 40 die vorgefertigte Hybridplatte 31 in der Station a eingesetzt. Anschließend wird an der Station b ein Sieb 41 auf den Rahmen 40 mit der Hybridplatte 31 aufgelegt, wobei das Sieb 41 in bekannter Sieb drucktechnologie mit Ausnahme der Kontur 42 für den später herzu stellenden Silikonsockel mit Fotolack 43 verschlossen ist. Damit wird eine mit Quarzmehl gefüllte Silikonmasse 44 durch die Kontur 42 dosiert und geformt auf die Hybridplatte 31 aufgebracht, in dem ein Teil der mit 44′ angedeuteten Silikonmasse mit einem Rakel im Bereich der Kontur 42 durch das Sieb 41 gedrückt wird. An der nächsten Station c wird nun die Hybridplatte 31 mit der Silikonmasse 44 etwa 10 Minuten einem Vakuum ausgesetzt, um eventuelle Lufteinschlüsse in der Silikonmasse 44 auf der Hybridplatte 31 durch die angedeutete Vakuumpumpe 45 zu entfernen und außerdem ein gleichmäßiges Verlaufen der Silikonmasse 44 zu erreichen. An der nachfolgenden Station d wird nun zunächst auf den Rahmen 40 mit der Hybridplatte 31 eine Abstandsfolie 46 aufgelegt, welche die endgültige Dicke des herzu stellenden Silikonsockels aufweist. Sie beträgt im Beispielfall 150 µm. Die Abstandsfolie 46 hat eine rechteckige Öffnung 47, innerhalb der sich nun die Silikonmasse 44 mit Abstand zu den seitlichen Rändern der Öffnung 47 befindet. Die Öffnung 47 ist außerdem an ihren vier Ecken jeweils mit einem nach außen gerich teten Entlüftungsschlitz 48 versehen. Außerdem sind an den Rechteck seiten der Öffnung 47 jeweils nach innen gerichtete Zentrierstege 49 an der Abstandsfolie 46 angebracht, welche nicht ganz bis an die Silikonmasse 44 heranreichen. Nach dem Auflegen der Abstandsfolie 46 auf die Hybridplatte 31 wird sodann ein Druckstempel 50 auf die Abstandsfolie 46 gesetzt, der an seiner Unterseite mit Teflon beschichtet ist und der die Öffnung 47 der Abstandsfolie 46 mit Ausnahme der Entlüftungsschlitze 48 abdeckt. Mit dem Druckstempel 50 wird die Silikonmasse 44 zu dem Silikonsockel 20 mit der Dicke von z. B. 150 µm umgeformt, wobei u. U. verdrängte Luft an den Entlüftungsschlitzen 48 entweicht. Dieser Vorgang wird ebenfalls unter Vakuum durchgeführt und die Silikonmasse wird sodann ent sprechend ihrem Zeit-Temperaturverhalten durch mit 53 angedeutete Wärme zu dem Silikonsockel 20 ausgehärtet bzw. vernetzt. An der nachfolgenden Station e wird erneut mit einem Sieb 51 in Siebdruck technik gearbeitet, indem hier durch eine etwas kleinere Siebkontur 52 reiner Silikonkleber 21 dosiert und geformt auf die flache Ober fläche des Silikonsockels 20 aufgetragen wird.The individual method steps for producing a pressure sensor with semiconductor sensor elements will now be explained in more detail with the aid of FIG. 6. First, the prefabricated hybrid plate 31 is used in station a in a receiving frame 40 . Subsequently, a sieve 41 is placed on the frame 40 with the hybrid plate 31 at station b, the sieve 41 being sealed in known sieve printing technology with the exception of the contour 42 for the silicone base to be produced later with photoresist 43 . This is filled with quartz flour filled silicone mass 44 through the contour 42 and applied to the hybrid plate 31 , in which a part of the 44 'indicated silicone mass is pressed with a doctor blade in the contour 42 through the sieve 41 . At the next station c, the hybrid plate 31 with the silicone compound 44 is now exposed to a vacuum for about 10 minutes in order to remove any air pockets in the silicone compound 44 on the hybrid plate 31 by the indicated vacuum pump 45 and also to achieve a uniform flow of the silicone compound 44 . At the subsequent station d, a spacer film 46 , which has the final thickness of the silicone base to be produced, is first placed on the frame 40 with the hybrid plate 31 . In the example, it is 150 µm. The spacer film 46 has a rectangular opening 47 within which the silicone compound 44 is now located at a distance from the lateral edges of the opening 47 . The opening 47 is also provided at its four corners with an outwardly venting slot 48 . In addition, on the rectangle sides of the opening 47 inward centering webs 49 are attached to the spacer film 46 , which do not quite reach the silicone mass 44 . After the spacer film 46 has been placed on the hybrid plate 31 , a pressure stamp 50 is then placed on the spacer film 46 , which is coated on the underside with Teflon and which covers the opening 47 of the spacer film 46 with the exception of the ventilation slots 48 . With the pressure stamp 50 , the silicone mass 44 to the silicone base 20 with the thickness of z. B. 150 microns, where u. U. displaced air at the ventilation slots 48 escapes. This process is also carried out under vacuum and the silicone mass is then cured or cross-linked accordingly to its time-temperature behavior by means of heat indicated at 53 to form the silicone base 20 . At the subsequent station e, a screen 51 in screen printing technology is used again, by metering and shaping pure silicone adhesive 21 through a somewhat smaller screen contour 52 onto the flat upper surface of the silicone base 20 .

An der nachfolgenden Station f wird schließlich mittels eines sogenannten Die-Stempels ein Halbleiterchip 30 aus Siliziummaterial aus einem Wafer herausgenommen und parallel zur Oberfläche des Silikonsockels 20 in den Silikonkleber 21 eingedrückt. Durch die leichte Hochwölbung des aufgetragenen Silikonklebers werden beim Aufsetzen des Halbleiterchips 30 jegliche Luft- oder Vakuumein schlüsse vermieden. Durch Erwärmung bei 145°C wird nun auch der Silikonkleber 21 ausgehärtet bzw. vernetzt, so daß anschließend an der Station g der Halbleiterchip 30 zur Weiterverarbeitung und Kontaktierung mit einer Hybridschaltung nach Fig. 4 oder mit Anschlußpins nach Fig. 2 entnommen werden kann. Er ist durch dieses Verfahren auf der Hybridplatte 31 mit seiner ganzen Rückseite elastisch und spannungsfrei aufgenommen.At the subsequent station f, a semiconductor chip 30 made of silicon material is finally removed from a wafer by means of a so-called die stamp and pressed into the silicone adhesive 21 parallel to the surface of the silicone base 20 . Due to the slight curvature of the applied silicone adhesive, any air or vacuum inclusions are avoided when the semiconductor chip 30 is placed on. By heating at 145 ° C., the silicone adhesive 21 is now also cured or crosslinked, so that the semiconductor chip 30 can subsequently be removed at the station g for further processing and contacting with a hybrid circuit according to FIG. 4 or with connecting pins according to FIG. 2. Through this method, it is accommodated on the hybrid plate 31 with its entire rear side in an elastic and tension-free manner.

Ein so hergestellter Drucksensor kann sowohl zur Messung von Gas drücken als auch zur Messung von Drücken in Flüssigkeiten verwendet werden. Zur Vermeidung von Oxidationen und Alterungserscheinungen oder anderen Beschädigungen durch das zu messende Medium, können die Halbleiterchips auch von einem isolierenden Gel abgedeckt sein, welches den zu messenden Druck auf den Halbleiterchip 30 unver fälscht weitergibt.A pressure sensor produced in this way can be used both for measuring gas pressures and for measuring pressures in liquids. In order to avoid oxidation and signs of aging or other damage from the medium to be measured, the semiconductor chips can also be covered by an insulating gel, which transmits the pressure to be measured to the semiconductor chip 30 without falsification.

Claims

1. Pressure sensor for the determination of absolute pressure values in gases and liquids by means of semiconductor sensor elements, at least one sensor element being integrated in a semiconductor chip, which is glued to a solid base and connected to connections of an electrical evaluation or signal shaping circuit via bonding wires, characterized in that the semiconductor chip ( 15 , 30 ) with a silicone adhesive ( 21 ) on an on the base ( 14 , 31 , 39 ) glued, uniformly thick base ( 20 ) made of filler mixed silicone compound ( 44 ) is glued.

2. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that the silicon base ( 20 ) filled with quartz powder has a thickness of more than 100 µm.

3. Pressure sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the fixed base ( 31 ) is a hybrid plate with further circuit elements ( 32 ) which via bond wires ( 17 ) with the pressure sensor elements ( 16 ) of the semiconductor chip ( 30 ) are contacted.

4. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that the base ( 14 ) with the at least one semiconductor chip ( 15 ) on a with connection pins ( 12 ) provided support plate ( 11 ) and is surrounded by an attached housing capsule ( 18 ).

5. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that the fixed base is a projecting over the ends of connection pins ( 12 ) of the pedestal ( 39 ) of a support plate ( 35 ) on the silicone base ( 20 ) and silicone adhesive ( 21 ) for the semiconductor chip ( 15 ) are applied in screen printing technology.

6. A method for producing a pressure sensor ( 10 ) according to claim 1, characterized in that a silicone compound ( 44 ) mixed with quartz powder is first metered and shaped onto the base ( 14 , 31 , 39 ) by means of screen printing, and then a spacer film is applied ( 46 ) with an opening ( 47 ) surrounding the contour of the silicone base ( 20 ) placed on the base ( 14 , 31 , 39 ) and with a pressure stamp ( 50 ) the silicone compound ( 44 ) pressed evenly onto the thickness of the spacer film ( 46 ) is that the silicone mass ( 44 ) is then cured to the silicone base ( 20 ) under vacuum and heat with the pressure stamp ( 50 ) attached, that a pure silicone adhesive ( 21 ) is then metered and shaped onto the silicone base ( 20 ) by means of screen printing and that finally the semiconductor chip ( 15 , 30 ) with its back pressed into the silicone adhesive ( 21 ) and the silicone adhesive ( 21 ) cured by the action of heat is tested.

7. The method according to claim 6, characterized in that after the application of the silicone compound ( 44 ) on the base ( 14 , 31 , 39 ), the silicone compound ( 44 ) is degassed under vacuum.

8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that when placed on the spacer film ( 46 ) pressure stamp ( 50 ), the right-angled opening ( 47 ) of the spacer film ( 46 ) with the silicone mass ( 44 ) arranged therein during curing via venting slots ( 48 ) facing outside is degassed.