EP2504668A2 - Sensormodul, herstellungsverfahren eines sensormoduls sowie spritzgiesswerkzeug zum umgiessen eines sensormoduls - Google Patents

Sensormodul, herstellungsverfahren eines sensormoduls sowie spritzgiesswerkzeug zum umgiessen eines sensormoduls

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Publication number
EP2504668A2
EP2504668A2 EP10790367A EP10790367A EP2504668A2 EP 2504668 A2 EP2504668 A2 EP 2504668A2 EP 10790367 A EP10790367 A EP 10790367A EP 10790367 A EP10790367 A EP 10790367A EP 2504668 A2 EP2504668 A2 EP 2504668A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor module
sensor
channel
chip
chip carrier
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10790367A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Willibald Reitmeier
Andreas Wildgen
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Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of EP2504668A2 publication Critical patent/EP2504668A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01D11/245—Housings for sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
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    • G01L19/0038—Fluidic connecting means being part of the housing
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
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    • G01L19/141—Monolithic housings, e.g. molded or one-piece housings
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14—Housings
    • G01L19/148—Details about the circuit board integration, e.g. integrated with the diaphragm surface or encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • Sensor module manufacturing method of a sensor module and injection molding tool for encapsulating a sensor module
  • the present invention relates to a sensor module, a
  • Sensor modules have a chip carrier (lead frame) and a
  • the sensor chip is electrically connected to the chip carrier.
  • the sensor module is at least partially stabilized with a plastic material cast around.
  • the sensor module has an on wire mesh sinceb ⁇ rachten sensor chip which has a sensor surface.
  • the sensor chip is fastened on a fork-shaped holding section of the conductor grid such that the sensor surface is on the side of the sensor chip facing the conductor grid. Due to the fork-shaped design of the conductor grid, the conductor grid is located only on the outer sides of the sensor chip.
  • a cover of this sensor module is formed in a transfer molding ⁇ process, wherein the inlet of the covering material in an injection mold, for example, with a pressure below ⁇ half of 10 bar. After filling the injection molding tool, a repressing operation can be carried out, in which the cover material is placed under a pressure between 50 and 100 bar in order to push out remaining air from the injection mold .
  • the sensor surface with ⁇ from the DE 10 2007 057 903 Al describes the placement of a needle along a side remote from the sensor chip side of the lead frame. The cannula is secured with an adhesive film during encapsulation and the sensor surface is covered by the adhesive film.
  • a disadvantage of such a manufacturing method for a sensor module is that the sensor chip and / or the sensor surface can be damaged or destroyed by the pressure exerted by the injection molding tool on the sensor chip and / or the sensor surface. Furthermore, air bubbles can be introduced during filling of the injection mold with the covering material and pressure differences can occur in the injection molding tool, which can lead to damage or destruction of the sensor chip. This is especially true if cons ⁇ structive voids are present on the sensor chip or to be made on only one side cover of the sensor module.
  • the object of the present invention is therefore to provide an optimized compared to the prior art sensor module in Hinb ⁇ lick ready ⁇ a manufacturing process of the sensor module as well as to provide a corresponding injection molding tool for order ⁇ pour a sensor module and a manufacturing method of a corresponding sensor module.
  • An inventive sensor module comprises a chip carrier (lead frame) having a first and one of the first side ge ⁇ genüberippo second side, an at least partially on the first side of the chip carrier (lead frame) arranged sensor chip by the chip carrier (lead frame) is electrically supplied is, as well as between the sensor chip and the chip carrier (lead frame) arranged channel with which a medium can be supplied to the sensor chip.
  • a sensor module comprises a chip carrier (lead frame) with egg ⁇ ner first and a second side. The first and the second side are opposite each other. On the first side of the chip carrier is at least partially a sensor chip angeord ⁇ net. The sensor chip is supplied with electrical power via the chip carrier. Furthermore, the chip carrier can be electrically connected to the sensor chip such that it forwards electrical signals of the sensor chip.
  • a channel is arranged between the sensor chip and the chip carrier.
  • a medium can be supplied to the sensor chip, for example air.
  • the sensor chip takes over ⁇ example, the task of a wall of the channel.
  • the channel can be formed by means of embossing in the chip carrier, in particular, the channel can be led out along the chip carrier to a connection side of the sensor module.
  • An advantage of this sensor module is that due to the arrangement of the chip carrier and the sensor chip, a medium to be measured only reaches the sensor chip via the channel. In particular, a sensor area of the sensor chip is not exposed directly to the medium to be measured.
  • this advantage is illustrated by the use of the sensor module in a motor vehicle.
  • the sensor ⁇ module is in this case, for example, a pressure sensor module.
  • An arrangement of the pressure sensor module in a line of the motor vehicle is such that an opening of the channel is preferably located on a side of the sensor module facing away from the flow. As already explained above, a sensor ⁇ area of the sensor chip is exposed in this way, not directly to the medium to be measured.
  • a resulting advantage is a reduced Ver ⁇ cleaning of the sensor chip, whereby the durability of Sen ⁇ sormoduls is increased. Contamination can also lead to a deterioration in the measurement performance of the sensor module. Due to the structure of the sensor module with a channel between sensor chip and chip carrier set out above, a sensor drift due to contamination is reduced.
  • the channel extends from the first side of the chip carrier to the second side of the chip carrier.
  • the channel may, for example, first extend over a first section on the first side of the chip carrier between the chip carrier and the sensor chip. After the first distance, the channel extends through the chip carrier from the first side to the second side of the chip carrier. Since the first side of the second side of the chip carrier is opposite, in this way a through passage is formed by the chip carrier.
  • An opening of the channel is, for example, when using this sensor module in a line of a motor vehicle on a strömungsabge ⁇ facing side of the sensor module, as already stated above.
  • the chip carrier is a conductor grid or a printed circuit board. Depending on the requirements placed on the sensor module, the channel may be formed in a conductor grid or in a printed circuit board. Both the conductor grid and the circuit board fulfill the above-described functions of the chip carrier.
  • the sensor chip has two opposed sensing portions, one of said sensor areas with the environment of the sensor module via the Ka ⁇ nal is connectable.
  • a sensor chip is a differential pressure sensor with a membrane. The diaphragm is deflected due to a pressure difference between a first and a second side and outputs a corresponding electrical signal.
  • the sensor module at least partially has a cover.
  • the cover is at ⁇ play, of a plastic material, whereby the sensor module, in particular the sensor chip, at least partially is select ⁇ covers.
  • the channel of the sensor module preferably also extends through the cover.
  • An inventive injection mold for covering a sensor module according to the invention has two tool halves, wherein at least one of the tool halves has an opening, so that a formed between a chip carrier (lead frame) and a sensor chip channel of the sensor module via this opening with an environment of the injection mold ver ⁇ bindable is.
  • the injection mold consists of two mold halves, for example an upper and a lower mold half.
  • One of the two tool halves has an opening.
  • the opening is opposite to an opening of a channel of a sensor module, when the sensor module is arranged in the tool half ⁇ .
  • the channel present between the sensor chip and the sensor module can be connected to an environment of the injection mold, for example with the air surrounding the injection mold.
  • a medium can be supplied to the channel and thus to the sensor chip via the opening in the mold half.
  • a reference medium can also be supplied to the sensor chip via the channel via the opening in the tool.
  • At least one of the mold halves has a film
  • the injection mold further comprises a device with which the film is penetrable, so that the device with the channel of the sensor module is connectable bar.
  • Films in injection molds are commonly used to achieve a slight separation of the produced ist ⁇ covered sensor module from the tool halves compared to the mold halves without film.
  • a new film is inserted. Therefore, what is needed is a device that re-penetrates the film in each covering step.
  • a pressure equalization during the covering process can be created via the device.
  • the device is for example a Lei ⁇ tion that is sharpened or whose end was heated to penetrate the film.
  • a manufacturing method of a covered sensor module comprises the following steps: providing a sensor module by arranging a sensor chip on a first side of a chip carrier (lead frame), wherein a channel is formed between the sensor chip and the chip carrier, introducing the sensor module in an injection mold with two mold halves, in particular in an inventive injection mold, introducing a device into the injection mold, so that the device with the channel of the sensor module is in Ver ⁇ bond and at least partially covering the sensor ⁇ module with a covering material.
  • a sensor module by arranging a sensor chip on a first side of a chip carrier (lead frame), wherein a channel is formed between the sensor chip and the chip carrier, introducing the sensor module in an injection mold with two mold halves, in particular in an inventive injection mold, introducing a device into the injection mold, so that the device with the channel of the sensor module is in Ver ⁇ bond and at least partially covering the sensor ⁇ module with a covering material.
  • the sensor module is subsequently introduced into an injection molding tool according to the invention.
  • a first or a second Tool half of the injection mold has an opening, as described above.
  • the opening in one of the tool halves is designed to face an opening of the channel of the sensor module.
  • the opening is formed in a lower mold half of the injection mold.
  • the advantages of the injection molding tool ⁇ invention have also been described above and therefore will not be discussed again at this point.
  • the sensor module is at least partially covered with a Abdeckma- material, for example with a plastic. Should also the side of the sensor module to be covered, which has an opening of the channel, the standing with the channel in United ⁇ tying device is used to at least anfhack ⁇ Lich prevent closure of the channel with the covering material.
  • an inventive sensor module can be produced, which is at least partially covered.
  • the cover can be unilateral or bilateral. In particular, in this way, sensor chips with a
  • Membrane and / or structural cavities process more reliable in comparison to the prior art are unilaterally covered with a covering material. This applies in particular to sensor Chips such as the above-mentioned differential pressure sensor.
  • At least one of the mold halves used has a film. Due to the film covered the sensor module can be particularly easily separated from the die casting tool ⁇ compared to a conventional injection mold. Furthermore, the film assumes sealing tasks during the covering step.
  • the manufacturing method further comprises the steps of: penetrating the film with the device to provide an opening in the film and introducing a medium into the channel with the device.
  • the device is a hollow body having, for example, a tip to penetrate the film. With the aid of the device, a pressure equalization can take place during the covering step on the sensor chip or the channel can be filled with a reference medium.
  • the device is withdrawn from the channel during the covering step. In this way, a closed cover generated ⁇ who. This is particularly preferred when the channel is filled with a reference medium.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a section through an injection mold with a sensor module during a covering process of the sensor module
  • Fig. 2 is a schematic representation of a section through a sensor module according to the invention and an inventive injection mold after a Abdeckvor ⁇ gear and
  • FIG. 3 shows a schematic process sequence of a production method according to the invention.
  • the sensor module according to the invention is used for example in a motor vehicle.
  • the sensor chip is for example a differential pressure sensor which is arranged in an air flow of the motor vehicle.
  • a sensor module comprises a chip carrier ⁇ 110 (lead frame) and a disposed on a first side of the chip carrier 110 sensor chip 120.
  • the sensor chip 120 has a constructive cavity 122.
  • this cavity 122 for example, a membrane is arranged.
  • the sensor module is inserted consisting of a lower mold half 130 and an upper tool half ⁇ 132 in an injection mold. Both tool halves have a foil 134.
  • the foil 134 facilitates later release of the sensor module from the injection mold.
  • a projection 136 in the upper tool half 132 covers the structural cavity 122 of the sensor chip 120.
  • the protrusion 136 may, in the closed state, exert pressure on the sensor chip 120 that causes damage or destruction of the sensor chip 120.
  • the structural cavity 122 affected and thus also arranged in the cavity 122 membrane.
  • covering material introduced just a waste 140 in the injection mold, wherein ⁇ game as a plastic.
  • Covering material 140 covers both a lower side of the sensor module and an upper side.
  • a Nachpress- process may occur due to air bubbles in the cover 140 to pressure differences. These pressure differences can damage or destroy the sensor chip 120, in particular a diaphragm of the sensor chip 120.
  • a lower tool half 230 has an opening 231 into which a device 238 is inserted.
  • the device 238 is, for example, a sharpened hollow body.
  • a film 234 is penetrated by the device 238.
  • a sensor module is also located in FIG. 2 in the lower mold half 230.
  • This sensor module has a channel 224 between a sensor chip 220 and a chip carrier 210.
  • the channel 224 extends from the device 238 to a constructive cavity 222 of the sensor chip 220.
  • the channel 224 first penetrates from the device 238 the chip carrier 210 and then extends along the first side of the chip carrier 210 to the cavity 222.
  • the sensor chip 220 represents a wall of the channel 224, for example.
  • the channel 224 may have been formed by embossing in the chip carrier 210.
  • a membrane may be arranged so that the cavity has a sensor area 1
  • the sensor chip 220 is in particular ⁇ sondere a differential pressure sensor chip.
  • a pressure equalization can take place during a covering of the sensor module. Furthermore, a reference medium can be supplied to the channel 224.
  • the film 234 of the lower tool half 230 rests on an opening of the channel 224 on the chip carrier 210, so that there is no covering with cover material 240 at this point.
  • the sensor chip 220 has a structural cavity 222. In this cavity 222, for example, a membrane is arranged.
  • a sensor module according to the invention is provided.
  • the sensor module be ⁇ is of a chip carrier 210 on the first side thereof, a sensor chip is disposed 220th Between the sensor chip 220 and the chip carrier 210, a channel 224 is formed.
  • This sensor module is introduced in a step B in a Spritzgit ⁇ tool with two mold halves 230, 232.
  • the injection molding tool has, for example, a film 234.
  • one of the tool halves 230, 232 for example a lower tool half 230, has an opening 231.
  • a device 238 is inserted into the opening 231 of the lower mold half 230 of the injection molding apparatus. At the same time or before the injection mold is closed, in which an upper mold half 232 is placed on the lower mold half 230. With the aid of closing the tool halves 230, 232, a film 234 is held in the injection mold. 1
  • the film 234 is penetrated by the device 238 in a step E.
  • the device 238 after penetration communicates with the channel 224, the opening of which is located above the opening 231 in the lower mold half 230.
  • the device 238 is in particular a sharpened hollow body.
  • a medium is introduced into the channel 224 via the device 238, for example air or a reference medium.
  • the introduction of the medium takes place during or after the injection mold has been completely closed.
  • the introduction of the medium creates a pressure in the channel 224 which is intended to counteract pressure by the injection molding tool or due to a covering step.
  • the pressure in the passage 224 may be a predetermined, commanded pressure value, or it may be a regulated pressure value that counteracts the pressure applied by the injection molding tool.
  • Is covering the sensor module with a covering he ⁇ follows in a step D. during capping, the pre ⁇ direction are withdrawn from the sensor module 238, so that also formed a cover over an opening of the channel 224th This is particularly advantageous when the channel 224 is filled with a reference medium.

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Abstract

Ein Sensormodul umfasst einen Chipträger und einen darauf angeordneten Sensorchip. Zwischen dem Chipträger und dem Sensorchip ist ein Kanal ausgebildet, mit dem ein Medium dem Sensorchip zuführbar ist. Weiterhin ist ein Spritzgießwerkzeug zum Abdecken des Sensormoduls beschrieben sowie ein Herstellungsverfahren eines abgedeckten Sensormoduls.

Description

Beschreibung
Sensormodul, Herstellungsverfahren eines Sensormoduls sowie Spritzgießwerkzeug zum Umgießen eines Sensormoduls
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensormodul, ein
Spritzgießwerkzeug zum Umgießen eines Sensormoduls sowie ein Herstellungsverfahren eines Sensormoduls. Sensormodule weisen einen Chipträger (lead frame) und einen
Sensorchip auf dem Chipträger auf. Der Sensorchip ist mit dem Chipträger elektrisch verbunden. Zum Schutz des Sensorchips vor äußeren Einflüssen wird das Sensormodul zumindest teil¬ weise mit einem KunstStoffmaterial umgössen.
Ein solches Sensormodul und ein Verfahren zur Herstellung dieses Sensormoduls ist in DE 10 2007 057 903 AI beschrieben. Das Sensormodul weist einen auf einem Leitergitter aufgeb¬ rachten Sensorchip auf, der über eine Sensorfläche verfügt. Der Sensorchip ist auf einem gabelförmigen Halteabschnitt des Leitergitters so befestigt, dass die Sensorfläche auf der dem Leitergitter zugewandten Seite des Sensorchips ist. Aufgrund der gabelförmigen Ausgestaltung des Leitergitters befindet sich das Leitergitter nur an den Außenseiten des Sensorchips.
Eine Abdeckung dieses Sensormoduls wird in einem Spritzpress¬ vorgang ausgebildet, wobei der Einlauf des Abdeckmaterials in ein Spritzgießwerkzeug beispielsweise mit einem Druck unter¬ halb von 10 bar erfolgt. Nach dem Verfüllen des Spritzgieß- Werkzeugs kann ein Nachpressvorgang durchgeführt werden, bei dem das Abdeckmaterial unter einen Druck zwischen 50 und 100 bar gesetzt wird, um verbleibende Luft aus dem Spritzgie߬ werkzeug herauszudrücken. Um bei dem Spritzpressvorgang die Sensorfläche nicht mit ab¬ zudecken, beschreibt die DE 10 2007 057 903 AI das Anordnen einer Kanüle entlang einer dem Sensorchip abgewandten Seite des Leitergitters. Die Kanüle wird während des Umgießens mit einer Klebefolie gesichert und die Sensorfläche wird mittels der Klebefolie abgedeckt.
Ein Nachteil eines derartigen Herstellungsverfahrens für ein Sensormodul ist, dass durch den von dem Spritzgießwerkzeug auf den Sensorchip und/oder die Sensorfläche ausgeübten Druck der Sensorchip und/oder die Sensorfläche beschädigt oder zerstört werden kann. Weiterhin können Luftblasen beim Füllen des Spritzgießwerkzeugs mit dem Abdeckmaterial eingebracht werden und es können Druckdifferenzen in dem Sprit zgießwerk- zeug auftreten, die zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Sensorchips führen können. Dies gilt insbesondere, wenn kons¬ truktive Hohlräume an dem Sensorchip vorhanden sind oder nur eine einseitige Abdeckung des Sensormoduls erfolgen soll. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein im Vergleich zum Stand der Technik optimiertes Sensormodul im Hinb¬ lick auf einen Herstellungsprozess des Sensormoduls bereit¬ zustellen sowie ein entsprechendes Spritzgießwerkzeug zum Um¬ gießen eines Sensormoduls und ein Herstellungsverfahren eines entsprechenden Sensormoduls anzugeben.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Sensormodul gemäß Anspruch 1, ein Spritzgießwerkzeug zum Um¬ gießen eines erfindungsgemäßen Sensormoduls gemäß Anspruch 7 sowie durch ein Herstellungsverfahren eines erfindungsgemäßen Sensormoduls gemäß Anspruch 9. Weitere vorteilhafte Ausfüh¬ rungsformen ergeben sich aus der Beschreibung, den Zeichnungen sowie den abhängigen Ansprüchen. Ein erfindungsgemäßes Sensormodul umfasst einen Chipträger (lead frame) mit einer ersten und einer der ersten Seite ge¬ genüberliegenden zweiten Seite, einen zumindest teilweise auf der ersten Seite des Chipträgers (lead frame) angeordneter Sensorchip, der durch den Chipträger (lead frame) elektrisch versorgbar ist, sowie einen zwischen dem Sensorchip und dem Chipträger (lead frame) angeordneten Kanal, mit dem ein Medium dem Sensorchip zuführbar ist. Ein Sensormodul umfasst einen Chipträger (lead frame) mit ei¬ ner ersten und einer zweiten Seite. Die erste und die zweite Seite liegen einander gegenüber. Auf der ersten Seite des Chipträgers ist zumindest teilweise ein Sensorchip angeord¬ net. Der Sensorchip wird über den Chipträger elektrisch ver- sorgt. Weiterhin kann der Chipträger mit dem Sensorchip derart elektrisch verbunden sein, dass er elektrische Signale des Sensorchips weiterleitet.
Zwischen dem Sensorchip und dem Chipträger ist ein Kanal an- geordnet. Mit diesem Kanal ist dem Sensorchip ein Medium zuführbar, beispielsweise Luft. Der Sensorchip übernimmt bei¬ spielsweise die Aufgabe einer Wandung des Kanals. Der Kanal kann mittels einer Prägung im Chipträger ausgebildet werden, insbesondere kann der Kanal entlang des Chipträgers zu einer Anschlussseite des Sensormoduls herausgeführt werden.
Ein Vorteil dieses Sensormoduls ist, dass ein zu messendes Medium aufgrund der Anordnung von Chipträger und Sensorchip lediglich über den Kanal zu dem Sensorchip gelangt. Insbeson- dere wird ein Sensorbereich des Sensorchips nicht direkt dem zu messenden Medium ausgesetzt. Beispielhaft wird dieser Vorteil anhand der Verwendung des Sensormoduls in einem Kraftfahrzeug verdeutlicht. Das Sensor¬ modul ist in diesem Fall beispielsweise ein Drucksensormodul. Eine Anordnung des Drucksensormoduls in einer Leitung des Kraftfahrzeugs erfolgt so, dass eine Öffnung des Kanals sich vorzugsweise auf einer strömungsabgewandten Seite des Sensormoduls befindet. Wie bereits oben dargelegt, wird ein Sensor¬ bereich des Sensorchips auf diese Weise nicht direkt dem zu messenden Medium ausgesetzt.
Ein sich daraus ergebender Vorteil ist eine verminderte Ver¬ unreinigung des Sensorchips, wodurch die Haltbarkeit des Sen¬ sormoduls erhöht wird. Eine Verunreinigung kann weiterhin zu einer Verschlechterung der Messperformance des Sensormoduls führen. Durch den oben dargelegten Aufbau des Sensormoduls mit einem Kanal zwischen Sensorchip und Chipträger wird eine Sensordrift aufgrund von Verunreinigung vermindert.
In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Kanal von der ersten Seite des Chipträgers zu der zweiten Seite des Chipträgers. Der Kanal kann sich beispielsweise zunächst über einen ersten Abschnitt auf der ersten Seite des Chipträgers zwischen dem Chipträger und dem Sensorchip erstrecken. Nach der ersten Strecke erstreckt sich der Kanal durch den Chip- träger von der ersten Seite zu der zweiten Seite des Chipträgers. Da die erste Seite der zweiten Seite des Chipträgers gegenüberliegt, ist auf diese Weise eine Durchgangspassage durch den Chipträger ausgebildet. Eine Öffnung des Kanals liegt beispielsweise bei Verwendung dieses Sensormoduls in einer Leitung eines Kraftfahrzeugs auf einer strömungsabge¬ wandten Seite des Sensormoduls, wie bereits oben dargelegt. Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der Chipträger ein Leitergitter oder eine Leiterplatte ist. In Abhängigkeit von den an das Sensormodul gestellten Anforderungen kann der Kanal in einem Leitergitter oder in einer Leiterplatte ausgebildet sein. Sowohl das Leitergitter als auch die Leiterplatte erfüllen die oben dargelegten Funktionen des Chipträgers.
Besonders bevorzugt ist, dass der Sensorchip zwei einander gegenüberliegende Sensorbereiche aufweist, wobei einer der Sensorbereiche mit der Umgebung des Sensormoduls über den Ka¬ nal verbindbar ist. Beispielsweise handelt es sich bei einem solchen Sensorchip um einen Differenzdrucksensor mit einer Membran. Die Membran wird aufgrund einer Druckdifferenz zwischen einer ersten und einer zweiten Seite ausgelenkt und gibt ein entsprechendes elektrisches Signal ab.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn das Sensormodul zumindest teilweise eine Abdeckung aufweist. Die Abdeckung besteht bei¬ spielsweise aus einem KunstStoffmaterial , wodurch das Sensor- modul, insbesondere der Sensorchip, zumindest teilweise abge¬ deckt ist. Auf diese Weise sind das Sensormodul und/oder der Sensorchip vor Einflüssen durch ein das Sensormodul umgebendes Medium geschützt. Der Kanal des Sensormoduls erstreckt sich vorzugsweise auch durch die Abdeckung. Ein mit einem KunstStoffmaterial abge¬ decktes Sensormodul kann so weiterhin beispielsweise einen Druck von einer strömungsabgewandten Seite des Sensormoduls erfassen, wie oben beschrieben. Weiterhin weist ein abgedeck- tes Sensormodul mit dem Kanal die oben genannten Vorteile auf . Ein erfindungsgemäßes Spritzgießwerkzeug zum Abdecken eines erfindungsgemäßen Sensormoduls weist zwei Werkzeughälften auf, wobei mindestens eine der Werkzeughälften eine Öffnung aufweist, so dass ein zwischen einem Chipträger (lead frame) und einem Sensorchip gebildeter Kanal des Sensormoduls über diese Öffnung mit einer Umgebung des Spritzgießwerkzeugs ver¬ bindbar ist.
Das Spritzgießwerkzeug besteht aus zwei Werkzeughälften, bei- spielsweise einer oberen und einer unteren Werkzeughälfte. Eine der beiden Werkzeughälften weist eine Öffnung auf. Die Öffnung liegt einer Öffnung eines Kanals eines Sensormoduls gegenüber, wenn das Sensormodul in der Werkzeughälfte an¬ geordnet ist. Somit ist der zwischen Sensorchip und Sensormo- dul vorhandene Kanal mit einer Umgebung des Spritzgießwerkzeugs verbindbar, beispielsweise mit der das Spritzgießwerkzeug umgebenden Luft.
Während eines Umgießens des Sensormoduls kann aufgrund der obigen Anordnung ein Medium dem Kanal und somit dem Sensorchip über die Öffnung in der Werkzeughälfte zugeführt werden. Beispielsweise kann über die Öffnung in dem Werkzeug auch ein Referenzmedium dem Sensorchip über den Kanal zugeführt werden .
Vorteilhafterweise weist mindestens eine der Werkzeughälften eine Folie auf, während das Spritzgießwerkzeug weiterhin eine Vorrichtung aufweist, mit der die Folie durchdringbar ist, so dass die Vorrichtung mit dem Kanal des Sensormoduls verbind- bar ist. Folien in Spritzgießwerkzeugen werden üblicherweise verwendet, um eine leichte Trennung des hergestellten abge¬ deckten Sensormoduls von den Werkzeughälften im Vergleich zu den Werkzeughälften ohne Folie zu erreichen. Bei jedem Um- gießvorgang wird eine neue Folie eingelegt. Daher wird eine Vorrichtung benötigt, die in jedem Abdeckschritt die Folie erneut durchdringt. Vorteilhafterweise kann über diese Vor¬ richtung eine Entlüftung des Kanals des erfindungsgemäßen Sensormoduls erfolgen oder es kann ein Referenzmedium zugeführt werden. Weiterhin kann über die Vorrichtung ein Druckausgleich während des Abdeckvorgangs geschaffen werden. Bei der Vorrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Lei¬ tung, die angespitzt ist oder deren Ende erwärmt wurde, um die Folie zu durchdringen.
Ein Herstellungsverfahren eines abgedeckten Sensormoduls, insbesondere eines erfindungsgemäßen Sensormoduls, weist die folgenden Schritte auf: Bereitstellen eines Sensormoduls durch Anordnen eines Sensorchips auf einer ersten Seite eines Chipträgers (lead frame) , wobei zwischen dem Sensorchip und dem Chipträger ein Kanal ausgebildet ist, Einbringen des Sensormoduls in ein Spritzgießwerkzeug mit zwei Werkzeughälften, insbesondere in ein erfindungsgemäßes Spritzgießwerkzeug, Einbringen einer Vorrichtung in das Spritzgießwerkzeug, so dass die Vorrichtung mit dem Kanal des Sensormoduls in Ver¬ bindung steht und mindestens teilweises Abdecken des Sensor¬ moduls mit einem Abdeckmaterial. Zunächst wird ein oben beschriebenes erfindungsgemäßes Sen¬ sormodul bereitgestellt. Das Sensormodul weist einen Kanal zwischen einem Chipträger und einem auf einer ersten Seite des Chipträgers angeordneten Sensorchip auf. Dieses Sensormo¬ dul weist alle oben dargelegten Vorteile auf. Daher werden diese Vorteile hier nicht erneut dargelegt.
Das Sensormodul wird anschließend in ein erfindungsgemäßes Spritzgießwerkzeug eingebracht. Eine erste oder eine zweite Werkzeughälfte des Spritzgießwerkzeugs weist eine Öffnung auf, wie oben beschrieben. Die Öffnung in einer der Werkzeughälften ist so ausgebildet, dass sie einer Öffnung des Kanals des Sensormoduls gegenüberliegt. Beispielsweise ist die Öff- nung in einer unteren Werkzeughälfte des Spritzgießwerkzeugs ausgebildet. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Spritzgie߬ werkzeugs wurden ebenfalls oben beschrieben und werden daher an dieser Stelle nicht erneut erläutert. Nachdem das Sensormodul in das Spritzgießwerkzeug eingebracht wurde, wird eine Vorrichtung in die Öffnung in einer der Werkzeughälften eingebracht. Das Einbringen der Vorrichtung kann beispielsweise gleichzeitig mit oder nach einem Schlie¬ ßen des Spritzgießwerkzeugs erfolgen. Die Vorrichtung wird soweit in die Öffnung eingebracht, dass sie mit dem Kanal des Sensormoduls in Verbindung steht.
Nachdem das Spritzgießwerkzeug vollständig geschlossen wurde, wird das Sensormodul mindestens teilweise mit einem Abdeckma- terial abgedeckt, beispielsweise mit einem Kunststoff. Soll auch die Seite des Sensormoduls abgedeckt werden, die eine Öffnung des Kanals aufweist, wird die mit dem Kanal in Ver¬ bindung stehende Vorrichtung verwendet, um mindestens anfäng¬ lich eine Verschließen des Kanals mit dem Abdeckmaterial zu verhindern.
Mit diesem Herstellungsverfahren ist ein erfindungsgemäßes Sensormodul herstellbar, das zumindest teilweise abgedeckt ist. Die Abdeckung kann einseitig oder beidseitig erfolgen. Insbesondere können auf diese Weise Sensorchips mit einer
Membran und/oder konstruktiven Hohlräumen prozesssicherer im Vergleich zum Stand der Technik einseitig mit einem Abdeckmaterial abgedeckt werden. Dies betrifft insbesondere Sensor- Chips wie beispielsweise den oben genannten Differenzdrucksensor .
Vorteilhafterweise weist mindestens eine der verwendeten Werkzeughälften eine Folie auf. Aufgrund der Folie lässt sich das abgedeckte Sensormodul besonders leicht von dem Spritz¬ gießwerkzeug im Vergleich zu einem herkömmlichen Spritzgießwerkzeug trennen. Weiterhin übernimmt die Folie während des Abdeckschrittes Dichtungsaufgaben .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Herstellungsverfahren weiterhin die Schritte auf: Durchdringen der Folie mit der Vorrichtung, so dass eine Öffnung in der Folie geschaffen wird, und Einbringen eines Mediums in den Kanal mit der Vorrichtung.
Die Vorrichtung ist ein Hohlkörper, der beispielsweise eine Spitze aufweist, um die Folie zu durchdringen. Mit Hilfe der Vorrichtung kann ein Druckausgleich während des Abdeck- schritts an dem Sensorchip erfolgen oder der Kanal kann mit einem Referenzmedium gefüllt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Vorrichtung noch während des Abdeckschritts aus dem Kanal zurückgezogen. Auf diese Weise kann eine geschlossene Abdeckung erzeugt wer¬ den. Dies ist insbesondere dann bevorzugt, wenn der Kanal mit einem Referenzmedium gefüllt ist.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Gleiche Bezugs¬ zeichen in den Zeichnungen bezeichnen gleiche Elemente.
Es zeigen: 1
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch ein Spritzgießwerkzeug mit einem Sensormodul während eines Abdeckvorgangs des Sensormoduls,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch ein erfindungsgemäßen Sensormodul sowie ein erfindungsgemäßes Spritzgießwerkzeug nach einem Abdeckvor¬ gang und
Fig. 3 einen schematischen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens .
Das erfindungsgemäße Sensormodul wird beispielsweise in einem Kraftfahrzeug verwendet. Der Sensorchip ist beispielsweise ein Differenzdrucksensor, der in einem Luftstrom des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
Bezug nehmend auf Fig. 1 umfasst ein Sensormodul einen Chip¬ träger 110 (lead frame) sowie einen auf einer ersten Seite des Chipträgers 110 angeordneten Sensorchip 120. Der Sensorchip 120 weist einen konstruktiven Hohlraum 122 auf. In diesem Hohlraum 122 ist beispielsweise eine Membran angeordnet.
Das Sensormodul ist in ein Spritzgießwerkzeug bestehend aus einer unteren Werkzeughälfte 130 und einer oberen Werkzeug¬ hälfte 132 eingebracht. Beide Werkzeughälften weisen eine Fo¬ lie 134 auf. Die Folie 134 erleichtert ein späteres Lösen des Sensormoduls aus dem Spritzgießwerkzeug.
Im geschlossenen Zustand der Werkzeughälften deckt ein Vorsprung 136 in der oberen Werkzeughälfte 132 den konstruktiven Hohlraum 122 des Sensorchips 120 ab. Der Vorsprung 136 kann in dem geschlossenen Zustand einen Druck auf den Sensorchip 120 ausüben, der eine Beschädigung oder Zerstörung des Sensorchips 120 verursacht. Insbesondere wäre in dem Beispiel gemäß Fig. 1 der konstruktive Hohlraum 122 betroffen und somit auch eine in dem Hohlraum 122 angeordnete Membran.
Zum Abdecken des Sensormoduls wird in Fig. 1 gerade ein Ab- deckmaterial 140 in das Spritzgießwerkzeug eingebracht, bei¬ spielsweise ein Kunststoff. Mit dem Abdeckmaterial 140 wird sowohl eine untere Seite des Sensormoduls als auch eine obere Seite abgedeckt. Während des Einbringens des Abdeckmaterials 140 in das Spritzgießwerkzeug oder während eines Nachpress- Vorgangs kann es aufgrund von Lufteinschlüssen in dem Abdeckmaterial 140 zu Druckunterschieden kommen. Diese Druckunterschiede können den Sensorchip 120 beschädigen oder zerstören, insbesondere eine Membran des Sensorchips 120. In Fig. 2 weist eine untere Werkzeughälfte 230 eine Öffnung 231 auf, in die eine Vorrichtung 238 eingebracht ist. Die Vorrichtung 238 ist beispielsweise ein angespitzter Hohlkörper. Eine Folie 234 wird von der Vorrichtung 238 durchdrungen .
Wie in Fig. 1 auch befindet sich auch in Fig. 2 in der unteren Werkzeughälfte 230 ein Sensormodul. Dieses Sensormodul weist einen Kanal 224 zwischen einem Sensorchip 220 und einem Chipträger 210 auf. Der Kanal 224 erstreckt sich von der Vor- richtung 238 bis zu einem konstruktiven Hohlraum 222 des Sensorchips 220. Dazu durchdringt der Kanal 224 ausgehend von der Vorrichtung 238 zunächst den Chipträger 210 und erstreckt sich dann entlang der ersten Seite des Chipträgers 210 bis zu dem Hohlraum 222. Der Sensorchip 220 stellt beispielsweise eine Wandung des Kanals 224 dar. Weiterhin kann der Kanal 224 mittels einer Prägung in dem Chipträger 210 ausgebildet worden sein. In dem Hohlraum 222 kann beispielsweise eine Membran angeordnet sein, so dass der Hohlraum einen Sensorbereich 1
des Sensorchips 220 darstellt. Der Sensorchip 220 ist insbe¬ sondere ein Differenzdrucksensorchip.
Über die Vorrichtung 238 kann während eines Abdeckens des Sensormoduls ein Druckausgleich erfolgen. Weiterhin kann ein Referenzmedium dem Kanal 224 zugeführt werden. In Fig. 2 liegt die Folie 234 der unteren Werkzeughälfte 230 um eine Öffnung des Kanals 224 an dem Chipträger 210 an, so dass an dieser Stelle keine Abdeckung mit Abdeckmaterial 240 erfolgt. Der Sensorchip 220 weist einen konstruktiven Hohlraum 222 auf. In diesem Hohlraum 222 ist beispielsweise eine Membran angeordnet .
Bezug nehmend auf Fig. 3 wird in einem Schritt A ein erfin- dungsgemäßes Sensormodul bereitgestellt. Das Sensormodul be¬ steht aus einem Chipträger 210, auf dessen erster Seite ein Sensorchip 220 angeordnet ist. Zwischen dem Sensorchip 220 und dem Chipträger 210 ist ein Kanal 224 ausgebildet. Dieses Sensormodul wird in einem Schritt B in ein Spritzgie߬ werkzeug mit zwei Werkzeughälften 230, 232 eingebracht. Das Spritzgießwerkzeug weist beispielsweise eine Folie 234 auf. Weiterhin weist eine der Werkzeughälften 230, 232, beispielsweise eine untere Werkzeughälfte 230, eine Öffnung 231 auf.
In einem Schritt C wird eine Vorrichtung 238 in die Öffnung 231 der unteren Werkzeughälfte 230 der Spritzgießvorrichtung eingebracht. Gleichzeitig oder vorher wird das Spritzgie߬ werkzeug geschlossen, in dem eine obere Werkzeughälfte 232 auf die untere Werkzeughälfte 230 aufgesetzt wird. Mit Hilfe des Schließens der Werkzeughälften 230, 232 wird eine Folie 234 in dem Spritzgießwerkzeug festgehalten. 1
Die Folie 234 wird in einem Schritt E von der Vorrichtung 238 durchdrungen. Die Vorrichtung 238 steht nach dem Durchdringen mit dem Kanal 224 in Verbindung, dessen Öffnung über der Öffnung 231 in der unteren Werkzeughälfte 230 angeordnet ist. Bei der Vorrichtung 238 handelt es sich insbesondere um einen angespitzten Hohlkörper.
In einem Schritt F wird ein Medium in den Kanal 224 über die Vorrichtung 238 eingebracht, beispielsweise Luft oder ein Re- ferenzmedium. Das Einbringen des Mediums erfolgt während oder nachdem das Spritzgießwerkzeug vollständig geschlossen wurde. Durch das Einbringen des Mediums wird ein Druck in dem Kanal 224 erzeugt, der einem Druck durch das Spritzgießwerkzeug oder aufgrund eines Abdeckschritts entgegen wirken soll. Der Druck in dem Kanal 224 kann ein vorgegebener, angesteuerter Druckwert sein oder es kann ein geregelter Druckwert sein, der jeweils dem durch das Spritzgießwerkzeug aufgebrachten Druck entgegenwirkt . Das Abdecken des Sensormoduls mit einem Abdeckmaterial er¬ folgt in einem Schritt D. Während des Abdeckens kann die Vor¬ richtung 238 aus dem Sensormodul zurückgezogen werden, so dass auch eine Abdeckung über einer Öffnung des Kanals 224 ausgebildet wird. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Kanal 224 mit einem Referenzmedium gefüllt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Sensormodul, umfassend:
a) einen Chipträger (210) (lead frame) mit einer ers¬ ten und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite,
b) einen zumindest teilweise auf der ersten Seite des Chipträgers (210) (lead frames) angeordneter Sen¬ sorchip (220), der durch den Chipträger (210) (lead frame) elektrisch versorgbar ist, sowie
c) einen zwischen dem Sensorchip (220) und dem Chipträger (210) (lead frame) angeordneten Kanal (224), mit dem ein Medium dem Sensorchip (220) zuführbar ist .
2. Sensormodul gemäß Anspruch 1, dessen Kanal (224) sich von der ersten Seite des Chipträgers (210) (lead frames) zu der zweiten Seite des Chipträgers (210) (lead frames) erstreckt .
3. Sensormodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Chipträger (210) (lead frame) ein Leitergitter oder eine Leiterplatte ist.
4. Sensormodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Sensorchip (210) zwei einander gegenüberliegende Sensorbereiche aufweist ist, wobei einer der Sensorbe¬ reiche mit einer Umgebung des Sensormoduls über den Ka¬ nal (224) verbindbar ist.
5. Sensormodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das zumindest teilweise eine Abdeckung aufweist. Sensormodul gemäß Anspruch 5, wobei der Kanal (224) sich durch die Abdeckung erstreckt.
Spritzgießwerkzeug zum Abdecken eines Sensormoduls gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend:
a) zwei Werkzeughälften (230, 232), wobei
b) mindestens eine der Werkzeughälften (230, 232) eine Öffnung (231) aufweist, so dass ein zwischen einem Chipträger (210) (lead frame) und einem Sensorchip (220) gebildeter Kanal (224) des Sensormoduls über diese Öffnung (231) mit einer Umgebung des Spritzgießwerkzeugs verbindbar ist.
Spritzgießwerkzeug gemäß Anspruch 7, wobei mindestens eine der Werkzeughälften (230, 232) eine Folie (234) aufweist und das weiterhin eine Vorrichtung (238) auf¬ weist, mit der die Folie (234) durchdringbar ist, so dass die Vorrichtung (238) mit dem Kanal (224) des Sen¬ sormoduls verbindbar ist.
Herstellungsverfahren eines abgedeckten Sensormoduls, insbesondere eines Sensormoduls gemäß einem der Ansprü¬ che 1 bis 6, das die Schritte aufweist:
a) Bereitstellen (A) eines Sensormoduls durch Anordnen eines Sensorchips (220) auf einer ersten Seite ei¬ nes Chipträgers (210) (lead frame), wobei zwischen dem Sensorchip (220) und dem Chipträger (210) (lead frame) ein Kanal (224) ausgebildet ist,
b) Einbringen (B) des Sensormoduls in ein Spritzgie߬ werkzeug mit zwei Werkzeughälften (230, 232), insbesondere ein Spritzgießwerkzeug gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, c) Einbringen (C) einer Vorrichtung (238) in das
Spritzgießwerkzeug, so dass die Vorrichtung (238) mit dem Kanal (224) des Sensormoduls in Verbindung steht und
d) mindestens teilweises Abdecken (D) des Sensormoduls mit einem KunstStoffmaterial .
10. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 9, wobei mindestens eine der Werkzeughälften (230, 232) eine Folie (34) aufweist.
11. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 10, das die weiteren Schritte aufweist:
e) Durchdringen (E) der Folie (234) mit der Vorrichtung (238), so dass eine Öffnung in der Folie (234) geschaffen wird, und
f) Einbringen (F) eines Mediums in den Kanal (224) mit der Vorrichtung (238) .
12. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 11, wobei über die Vorrichtung (238) ein Referenzmedium in den Kanal (224) eingefüllt wird.
13. Herstellungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei die Vorrichtung (238) während des Abdeckens des Sensormoduls zurückgezogen wird.
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