JP2013517488A - 緩衝部を備えたセンサ - Google Patents

Abstract

本発明はセンサ装置に関する。このセンサ装置は、チップ構造体（１４０、１４１、１４５）用の固定部分（１２０、１２１）を備えた柔軟なプリント回路基板（１１１）と、柔軟なプリント回路基板（１１１）の固定部分（１２０、１２１）上に配置されているチップ構造体（１４０、１４１、１４５）と、このチップ構造体（１４０、１４１、１４５）を機械的な影響から保護するための緩衝部材（１６０）とを有している。柔軟なプリント回路基板（１１１）の固定部分（１２０、１２１）と、チップ構造体（１４０、１４１、１４５）と、緩衝部材（１６）とが相互に重なって配置されている。

Description

本発明は、柔軟なプリント回路基板と、この柔軟なプリント回路基板の固定部分上に配置されているチップ構造体と、機械的な影響からこのチップ構造体を緩衝するための緩衝部材とを備えたセンサ装置に関する。本発明はさらに、センサ装置を製造する方法に関する。

従来技術
例えば、自動車の安全システム内に組み込まれているセンサ装置は通常、チップ構造体を有している。このチップ構造体は、センサチップと、このセンサチップと電気的に接続されている評価チップとを備えている。このセンサチップは、マイクロメカニカルデバイス（ＭＥＭＳ、Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）の形状で形成されており、これによって物理的な測定量、例えば加速度またはヨーレートを検出する。評価チップは、センサチップを制御するため、およびセンサチップの測定信号を評価ないしは処理するために用いられる。

センサ装置は、用途に応じて、保護されない、または保護される。既知の保護される実施形態では、チップは底面プレート上に設けられる。これはフレーム状のケーシング基体（プレモールドフレーム）内に配置されている。底面プレートは縁部で、弾性的な緩衝部材によって包囲され、緩衝部材によって、内側で、ケーシングフレームに結合されている。このようにして、底面プレートがケーシングフレームに対して偏位し、これによって、衝突または振動等の外部の機械的な影響からのチップの保護が実現される。ケーシングフレームは、コンタクト部材を有している。このコンタクト部材を介して、センサ装置は外部と接触することができる。このコンタクト部材はケーシングフレーム内で、ボンディングワイヤーを介して評価チップと電気的に接続されている。

既知のこのセンサ装置では、緩衝が特定の周波数においてのみ作用するという問題が生じ得る。これによって、振動が、センサチップ、ひいては測定信号を妨害してしまう恐れが生じる。緩衝特性は、緩衝部材の幾何学的形状、および緩衝材料（通常はシリコーン）の材料特性に依存している。しかし弾力性の他に、緩衝材料には別の要求が課せられる。従って材料選択は著しく制限される。例えば、容易な処理を可能にするために緩衝材料が吹き付け可能であること、並びに底面プレート（例えば鋼）およびケーシングフレーム（例えばプラスチック）に関して良好な固着性を有していることが要求される。種々のノイズ周波数を分離させるために、それぞれ１つのケーシングが必要となる場合もある。これによってコストが高くなってしまう。

さらに、センサ装置の構造によって、電気的な接続の損傷ないしは中断が生じる恐れがある。例えばセンサ装置の落下テストまたは不適切な操作時に生じ得る衝突または加速は、ケーシングフレームに対する底面プレートの比較的大きい偏位を生じさせる。これによって相応の相対運動が、評価チップおよびケーシングフレームに固定されているボンディングワイヤー内で生じる。これには、ボンディングワイヤーのずれ、ないしは破れまたは自身のコンタクト箇所からのボンディングワイヤーのはがれが伴う。センサ装置の実質的に水平な構造は、さらに、比較的大きい、横方向での空間を必要とする。ケーシングフレーム内ないしは底面プレート周脚に密閉面の形状の無駄な面積も設けられてしまう。これによって、センサの底面積（フットプリント）は、チップの底面よりも格段に大きくなってしまう。

公開されていないＤＥ１０２００９０００５７１．４号から、別の、保護されるセンサ装置が既知である。ここでは、ケーシングフレームのコンタクト部材と評価チップとの間の電気的な接続が柔軟なプリント回路基板によって形成され、これによって、衝突の影響を受けない構造が実現される。１つの実施形態では、この柔軟なプリント回路基板は、底面部分として用いられる部分を有しており、この上にチップが配置されている。この底面部分は縁部で、弾性的な緩衝部材によって包囲されており、この緩衝部材によって内部で、ケーシングフレームに結合されている。

本発明の開示内容
本発明の課題は、改善されたセンサ装置を提供することでる。これは殊に、衝撃の影響を受けない構造および小さい横方向の面積の需要を特徴としている。さらに、本発明の課題は、この種のセンサ装置を製造する方法を提供することである。

上述の課題は、請求項１に記載されているセンサ装置および請求項１０に記載されている方法によって解決される。本発明のさらなる有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。

本発明では、センサ装置が提供される。このセンサ装置は、チップ構造体用の固定部分を備えた柔軟なプリント回路基板と、柔軟なプリント回路基板のこの固定部分上に配置されたチップ構造体と、チップ構造体を機械的な影響から緩衝するための緩衝部材とを有している。柔軟なプリント回路基板のこの固定部分、チップ構造体および緩衝部材は相互に重なって配置されている。

柔軟なプリント回路基板の固定部分、チップ構造体および緩衝部材が相互に重なって配置されているので、センサ装置が横方向で必要とする面積は相対的に小さい。それを介して、電気的な接続が、チップ構造体と別の部品との間で形成される柔軟なプリント回路基板を使用することによってさらに、改善された落下耐性と衝撃耐性が実現される。場合によっては、緩衝部材に使用可能な材料の選択が拡大される。

有利な実施形態では、柔軟なプリント回路基板は、第１の面と、この第１の面に対向している第２の面とを有している。チップ構造体は柔軟なプリント回路基板の第１の面上に配置され、緩衝部材は第２の面上に配置されている。

別の有利な実施形態では、緩衝部材はチップ構造体に接している。ここではさらに、緩衝部材がチップ構造体を付加的に含んでいてもよい。この構成では、緩衝部材は、緩衝機能の他に、チップ構造体の保護ないしは不動態化も可能にする。

別の有利な実施形態では、柔軟なプリント回路基板は、第１および第２の脚を備えたＵ字型の形状を有している。これらの脚は、中間領域を囲んでいる。このようにして、センサ装置の省スペース構造がさらに促進される。

この関連において、緩衝部材をこの中間領域内に配置することが可能である。緩衝部材とチップ構造体をこの中間領域内に配置することも可能である。

別の有利な実施形態では、柔軟なプリント回路基板の固定部分は剛性部分である。このようにして、ケーシングされていないチップを確実に、プリント回路基板の固定部分上に配置ないしは載置することが可能である。

チップ構造体に関して、種々の実施形態が可能である。チップ構造体は例えば、センサチップと評価チップとを含んでいる。

チップがケーシング内に配置されているチップモジュールも可能である。この場合には、センサ装置によって、チップモジュールの（付加的な）緩衝が提供される。

本発明ではさらに、センサ装置を製造する方法が提案される。この方法は、柔軟なプリント回路基板を提供することを含んでおり、ここで柔軟なプリント回路基板は、チップ構造体用の固定部分を有している。さらにこの方法は、チップ構造体を、柔軟なプリント回路基板の固定部分上に配置すること、柔軟なプリント回路基板の固定部分、チップ構造体および緩衝部材が相互に重なって配置されるように緩衝部材を形成することを含んでいる。

相応に、この方法は、横方向での面積需要が小さく、かつ高い衝撃耐性を有する緩衝されたセンサ装置を製造することを可能にする。チップ構造体の取り付けも、緩衝部材の取り付けから離される、ないしは別個にされる。これによって、処理時の高い柔軟性が得られる。

本発明を以下で、図面に基づいてより詳細に説明する。

センサ装置の製造を示す、概略的な側面図 センサ装置の製造を示す、概略的な側面図 別のセンサ装置を示す、概略的な側面図 別のセンサ装置を示す、概略的な側面図 別のセンサ装置を示す、概略的な側面図 別のセンサ装置を示す、概略的な側面図 別のセンサ装置を示す、概略的な側面図 別のセンサ装置を示す、概略的な側面図 別のセンサ装置を示す、概略的な側面図 別のセンサ装置を示す、概略的な側面図 別のセンサ装置を示す、概略的な側面図 別のセンサ装置を示す、概略的な側面図

以降の図は、センサ装置の可能な実施形態を示している。このセンサ装置は「センサモジュール」または「センサパッケージ」とも称される。センサ装置は、振動に敏感なチップ構造体を効果的に緩衝することができ、必要とする空間が少ないことを特徴とする。図示されたセンサ装置の使用領域として、例えば自動車の安全システム、例えばＥＳＰ（車両挙動安定化装置）が考えられる。これは、センサ装置がＡＢＳシステム（アンチロックブレーキシステム）の制御機器（ないしはそのケーシング）内に組み込まれているＥＳＰシステムでもあり得る。センサ装置の構造によって、ＡＢＳ制御機器の作動中に生じる振動並びに別の機械的なノイズが確実に緩衝される。

図１および図２は、センサ装置１００の製造を、それぞれ概略的な側面図で示している。この方法では、柔軟なプリント回路基板１１１が提供され、この上に、図１に示されているように、チップ構造体が配置される。柔軟なプリント回路基板１１１は例えば、柔軟なプラスチック材料、例えばポリイミドから成る帯またはフィルムと、この上に配置される、導電性ないしは金属性の材料から成る導体路（図示されていない）とを含んでいる。２つのポリイミドフィルムを使用し、これらのフィルムの間に導体路構造体を配置すること、またはポリイミドフィルムによって分けられた複数の導体路面を備えた多層プリント回路基板を配置することも可能である。これらの導体路面は相応の配線構造体によって電気的に接続される。ポリイミドの代わりに、択一的に、別の柔軟の、ないしは成形可能なプラスチック材料を使用することもできる。

弾性的な領域の他に、柔軟なプリント回路基板１１１は、さらに剛性領域１２０を、チップ構造体を支持するために有している。以下で、固定部分１２０と称するこの領域１２０は、例えば図１に示されているように、プリント回路基板１１１の１つないしは複数のフィルム上に配置されている剛性プレートの形状で形成されている。ここで、この剛性プレートは例えばセラミック材料を有している。

択一的に、剛性の固定部分１２０を備えた柔軟なプリント回路基板１１１を、別の様式で提供することができる。例えば、プリント回路基板１１１の製造過程において、柔軟な材料（例えばポリイミド）のフィルムを、硬化可能な材料（例えば樹脂−ガラスファイバー組織）の層によってラミネート加工することができる。別の可能な実施形態では、（例えば鋼等の金属材料から成る）剛性プレートが用いられ、チップ構造体が配置されているプリント回路基板１１１の面に対向している、柔軟なプリント回路基板１１１の面に設けられる（図４の実施形態を参照）。

柔軟なプリント回路基板１１１とその導体路を電気的に接触接続させるために、固定部分１２０にはさらに、チップ構造体が配置されている面で、相応の接触箇所が設けられる（図示されていない）。このコンタクト箇所は、殊にコンタクト面ないしはいわゆる「ボンディングパッド」の形状で形成される。

センサ装置１００用のチップ構造体としては、評価チップ１４０とマイクロメカニカル技術によって製造されたセンサチップ１４１とが設けられている。ケーシングされてないチップ（いわゆる「ベアダイ」）であり得るこれらの２つのチップ１４０、１４１は例えば接着材（図示されていない）によって、固定部分１２０上に固定される。チップ１４０、１４１を取り付けた後で、評価チップ１４０が電気的にセンサチップ１４１およびプリント回路基板１１１ないしは導体路と接続される。このために、ワイヤーボンディング方法が行われる。この方法の過程おいて、ボンディングワイヤー１５０が、チップ１４０、１４１および固定部分１２０の属するコンタクト面ないしはボンディングパッド（図示されていない）に接続される。剛性固定部分１２０によって、殊に、評価チップ１４０とセンサチップ１４１との間のボンディングワイヤー接続が安定する。

コンタクト面の腐食を阻止するために、コンタクト面ないしはコンタクト面を有する、チップ１４０、１４１および固定部分１２０の領域がさらに、ボンでイングワイヤー接続の形成後に、封印手段によって不動態化される、ないしは被覆される（図示されていない）。封印手段としては例えば、封印ジェル、例えばシリコーンジェルが使用される。

マイクロメカニカル技術によって製造されたセンサチップ１４１は例えば、加速度またはヨーレートを検出するために形成される。この目的のために、センサチップ１４１は、１つまたは複数の、可動に支承されている機能部材、例えばスイング構造体（図示されていない）を有している。このスイング構造体の偏位は例えば容量を用いて検出される。センサチップ１４１の制御およびセンサチップ１４１の測定信号の評価ないしは処理に用いられる評価チップ１４０は殊に特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）として構成される。

柔軟なプリント回路基板１１１上へのチップ１４０、１４１の取り付けに続いて、ボンディングワイヤー接続形成と、場合によっては接触箇所の不動態化とが別の方法ステップにおいて実行される。これによって、図２に示されたセンサ装置１００が完成する。殊に、柔軟なプリント回路基板１１１は、対向し、実質的に相互に平行に配置されている２つの脚１１８、１１９を有するＵ字型の形状に設けられる。これらの脚は、中間領域を取り囲んでいる。固定部分１２０はここで、図２に示された「上方」の脚１１８の領域内に設けられている。中間領域内には、弾性の緩衝部材１６０が配置されている。この緩衝部材は、２つの脚１１８、１１９それぞれの内側に、例えば接着剤（図示されていない）によって固定されている。チップ構造体の保護を実現する緩衝部材１６０は、例えば平行六面体の形状を有している。

このような構造を製造するために、種々の方法が実行可能である。例えば緩衝部材１６０は、図１に示された配置を基礎として、まずは、片側で、柔軟なプリント回路基板１１１（例えば別個の脚１１８で、チップ１４０、１４１の下方）に固定される。次に、柔軟なプリント回路基板１１１がＵ字型にされる。ここで緩衝部材１６０は、最初に固定された側に対向する側で、プリント回路基板１１１に（ないしは脚１１９に）固定される。択一的な方法では例えば、柔軟なプリント回路基板１１１がＵ字型にされ、ここでこの形成された脚１１８、１１９が実質的に同時に緩衝部材１６０に近づけられ、これと内側で接続される。

このようにして、または別の様式で製造された、緩衝されるセンサ装置１００は、別の担体装置上に固定され、これと電気的に接続される。例示するために、図２には、剛性プレートないしはプリント回路基板１７０が示されている。この上に柔軟なプリント回路基板１１１ないしは、プリント回路基板の「下方の」脚１１９が配置されている。柔軟なプリント回路基板１１１を確実にプリント回路基板１７０上に固定するために、図２に示されているように、接着剤層１８０を用いることができる。２つのプリント回路基板１１１、１７０の間の電気的な接続は、差し込み接続１３０の形状で示されている。これは、相応し、プリント回路基板１１７および柔軟なプリント回路基板１１１の脚１１９の終端部に設けられたコンタクト部材（例えばバー状差し込み部）によって形成される。

緩衝部材１６０によって、上方の脚１１８は、プリント回路基板１７０上に固定されている下方の脚１１９に対して弾性に偏位し、ひいては、固定部分１２０がプリント回路基板１７０に対して弾性に偏位可能である。このようにして、チップ構造体、殊にマイクロメカニカル技術によって製造されたセンサチップ１４１の緩衝ないしは分離が、外部の機械的な影響、例えば衝撃または振動に対して実現され、これと結び付いている機能エラーまたは損傷が回避される。

従来のセンサ装置に対する利点は、緩衝部材１６０に対して、多数の異なる材料が選択可能である、ということである。これは例えば、緩衝部材１６０が単に、柔軟なプリント回路基板１１１ないしはその脚１１８、１１９に固定されるということによる。緩衝部材１６０を、センサ装置１００の別の部品と別個に製造することもできる。従って、材料選択を制限する前提条件、殊に吹き付けが可能であることが不要になる。緩衝部材１６０のための可能な緩衝材料は、例えばシリコーン材料、例えば液状シリコーン（液状シリコーンゴム、ＬＳＲとも称される）または別の弾性ないしは成形可能な材料、殊にゴム材料を含む。

緩衝材料を選択することによって、および緩衝部材１６０の幾何学形状的なサイズを選択することによって、センサ装置１００の緩衝特性が所期のように、所望の要求（例えば緩衝されるべき振動のノイズ周波数）に整合される。考えられる用途は、プレート１７０上に固定されたセンサ装置１００をＡＢＳ制御機器のケーシング内に配置することである。ここでＡＢＳ制御機器の動作時に生じる振動または干渉加速が緩衝部材１６０によって確実に減衰される。

プリント回路基板１７０上に配置されたセンサ装置１００が必要とする横方向の広さはさらに、チップ構造体１４０、１４１、固定部分１２０および緩衝手段１６０を「垂直に」相互に重なって配置することによって、従来のセンサ装置と比べて小さくなる。それを介して電気的な接続が、チップ構造体ないしは評価チップ１４０と、別の部品（例えば図２に示されているプリント回路基板１７０）との間に形成される柔軟なプリント回路基板１１１を使用することによって、さらに、高い落下耐性および衝撃耐性が得られる。このために、柔軟なプリント回路基板１１１は、Ｕ字型の底部で、「開放」領域を有している。この領域は、緩衝手段１６０と接続されていない。このようにして、固定部分１２０とプリント回路基板１７０との間、ないしは脚１１８、１１９との間の間隔変化が、電気的な接続を中断または妨害することなしに補償される。この間隔変化は、例えば衝撃または振動による偏位の緩衝時に生じる。

以降の図面に基づいて、センサ装置の別の実施形態を説明する。これは、図２に示されたセンサ装置１００と比較可能なまたは類似の構造を有している。従って同様または一致する部品、製造方法のステップならびに生じ得る利点に関する詳細については、上述の実施形態を参照されたい。

図３は、剛性のプリント回路基板１７０上に配置された、別のセンサ装置１０１を示している。ここではチップ構造体として、個別のケーシングされていないチップの代わりに、チップモジュール１４５が直接的に柔軟なプリント回路基板１１１上ないしはコンタクト箇所（図示されていない）が設けられている固定手段１２１上に配置されている。チップモジュール１４５は、ケーシング（例えば標準のプレモールドケーシング）を含んでいる。この中には評価チップ１４０とセンサチップ１４１とが配置されている。このケーシング内では、評価チップ１４０が電気的にセンサチップ１４１およびチップモジュール１４５のコンタクト部材と、例えばボンディングワイヤー（図示されていない）を介して接続されている。チップモジュール１４５のコンタクト部材はさらに、固定部分１２１内の柔軟なプリント回路基板１１１の属するコンタクト箇所に接続されている（図示されていない）。これに関しては、さらに、以降で詳細に記載する。ケーシング内にチップ１４０、１４１を配置することによって、「硬化」が得られる。従って、内部ないしは上部にチップモジュール１４５が配置されている柔軟なプリント回路基板１１１の固定部分１２１は、図２に示されているセンサ装置１００とは異なり、剛性領域の形態では形成されない、ないしは（付加的な）剛性プレートが設けられない。

チップモジュール１４５を柔軟なプリント回路基板１１１上に載置するために、いわゆるＳＭＤ実装技術（表面実装デバイス）が使用される。この載置は、プリント回路基板１１を、脚１１８、１１９を有する、図３に示されたＵ字型にする前に、かつ緩衝部材１６０をプリント回路基板１１１に取り付ける前に行われる。このようにして、柔軟なプリント回路基板１１１上へのチップモジュール１４５の取り付けが、チップモジュール１４５とプリント回路基板１１１との間の接触接続の形成を含めて、相対的に容易かつ迅速に行われる。

１つの実施形態では例えば、チップモジュール１４５ないしはそのケーシングの下面およびプリント回路基板１１１の固定部分１２１上に、相互に合わせられた、接続面のアレイ（ランドグリッドアレイ，ＬＧＡ）が形成され、これらははんだ付け手段によって電気的に接続される。これは、簡単なはんだ付け過程のみを必要とする。はんだ付け手段の代わりに、導電性接着材を使用することもできる。チップモジュール１４５の低面に、例えば「ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）」とも称される、球格子アレイの形態のはんだ球のアレイを設けることもできる。これによって、チップモジュール１４５をはんだ付けによって、プリント回路基板１１１のコンタクト面に接続することができる。択一的に、チップモジュール１４５を、側面接続ピンを伴って形成することができる。これらのピンは、プリント回路基板１１１の属するコンタクト箇所を、はんだ付け手段または導電性接着材を介して接触接続させることができる。

図３に示されたセンサ装置１０１の構造によって、チップモジュール１４５の保護を補足的にないしは付加的に実現させることができる。これによって、高い柔軟性が得られる。チップモジュール１４５は殊に、緩衝要求とは異なったパラメータおよび要求に関して形成され、最適化される。殊にチップモジュール１４５は、固有の緩衝部材を含まないことがある。チップモジュール１４５は例えばＥＳＰ用途のために形成されており、ＡＢＳ制御機器内に組み込まれ、これによってチップモジュール１４５は妨害振動に曝される可能性があるので、緩衝機能が望まれる限りは、チップモジュール１４５を備えた、図３の、緩衝部を備えた装置１０１が製造され、プリント回路基板１７０上に配置される。

ＳＭＤ実装技術は、個々のチップの取り付け時にも使用可能である。例を示すために、図４は、プレート１７０上に配置されている別のセンサ装置１０２を示している。ここではケーシングされていないチップ、すなわち評価チップ１４０とセンサチップ１４１が、柔軟なプリント回路基板１１１上に配置されている。チップ１４０、１４１は、はんだ球１５１を介して、柔軟なプリント回路基板１１１の相応のコンタクト面（図示されていない）に接続され、これによってプリント回路基板１１１上に固定される。この実施形態では、評価チップ１４０は柔軟なプリント回路基板１１１を介して電気的にセンサチップ１４１と接続されている。

ここでも、プリント回路基板１１１を、脚１１８、１１９を有するＵ字形状にする前に行われる、チップ１４０、１４１の取り付けのために、例えばいわゆる「フリップチップ」方法が実行される。ここでは、はんだ球１５１が上部に形成されている接触接続面を有するチップ１４０、１４１が柔軟なプリント回路基板１１１上に配置され、これと並んで、温度処理が実行される。これによってはんだ球１５１が溶融され、電気的な接続が、チップ１４０、１４１と柔軟なプリント回路基板１１１のコンタクト箇所との間に形成される。ワイヤーボンディング方法とは異なり、このようにして、多数のコンタクトが同時に接続される。

センサ装置１０２でも、上部にチップ１４０、１４１が配置されているプリント回路基板１１１の固定部分１２０は剛性に形成される。このために、プリント回路基板１１１は例えば剛性のプレートを有している。これは（柔軟であり、かつ導体路を含んでいる）フィルム上に配置されている。この剛性のプレートは、例えば金属材料、例えば鋼を有しており、図４に示されているように、プリント回路基板１１１の面に設けられている。この面は、その上にチップ１４０、１４１が配置されている、プリント回路基板１１１の面に対向している。ここでは、図４に示されているように、緩衝部材１６０の一部が縁部で、剛性プレートの側方から突出している、ないしはプレートを側方で包囲している。

択一的に、剛性の固定部分１２０を別の方法で形成することができる。ここでは例えば、上述した形態が可能である。チップ１４０と１４１の間の電気的な接続はボンディングワイヤーを用いずに形成されるので、剛性の固定部分１２０の代わりに、柔軟な部分を使用することも可能であり、この上に、チップ１４０、１４１が配置される。

図５は、センサ装置１０３の別の可能な形態を示している。センサ装置１０３は、剛性の固定部分１２０を備えた柔軟なプリント回路基板１１１を有している。この上に、評価チップ１４０とセンサチップ１４１とを備えた（ケーシングされていない）チップ構造体が配置されている。このチップ１４０、１４１は、例えば、図２に示されたセンサ装置１００と相応に固定部分１２０上に接着され、ボンディングワイヤー（図示されていない）を介して相互に、かつ柔軟なプリント回路基板１１１と電気的に接続されている。択一的にチップ１４０、１４１を、図４に示されたセンサ装置１０２と相応に、はんだ球（図示されていない）を介して、固定部分１２０上に固定することができる。ここでこの取り付けは、ＳＭＤ方法ないしはフリップチップ方法の範囲内で行われる。この形態では、柔軟なプリント回路基板１１１を、剛性の固定部分１２０を用いずに形成することもできる。

図２〜４に示されたセンサ装置１００、１０１、１０２とは異なり、図５に示されセンサ装置１０３では、柔軟なプリント回路基板１１１はＵ字型にされていない。従ってチップ構造体を保護するために使用される緩衝部材１６０は、単に、柔軟なプリント回路基板１１１ないしは固定部分１２０の箇所で、チップ１４０、１４１の下方領域に固定されている。この際に、チップ１４０、１４１と緩衝部材１６０は、柔軟なプリント回路基板１１１ないしは部分１２０の異なる側に位置する。ここでも緩衝部材１６０は接着剤（図示されていない）を介してプリント回路基板１１１に固定される。センサ装置１０３の製造は例えば次のことによって行われる。すなわち、まずはチップ１４０、１４１を柔軟なプリント回路基板１１１上に被着させることによって行われる。これによって、図１に相応する構造が得られる。その後、緩衝部材１６０がプリント回路基板１１１に固定される。

図５に示されているようにセンサ装置１０３は、緩衝部材１６０とともにさらに、担体装置１７１上に配置され、この上に、例えば接着材によって（図示されていない）固定される。担体装置１７１は例えば、制御機器、例えばＡＢＳシステムの制御機器のケーシングないしはケーシング部分である。択一的に担体装置１７１が、別個のプレートでもあってもよい。さらに、柔軟なプリント回路基板１１１は電気的に別の剛性のプリント回路基板１７０と接続される。ここでも、図５に示されているように、差し込み接続部１３０が設けられる。この剛性のプリント回路基板１７０を例えば同様に、制御機器の上述したケーシング内に配置することができる。

図５に示されているセンサ装置１０３は、（担体装置１７１上の）保護される固定と、（プリント回路基板１７０との）電気的な接触接続との「分離」を可能にする。このようにして例えば、プリント回路基板１７０と比べて担体装置１７１が、センサ装置１０３の固定に有利であることが利用される。なぜなら例えば、「生成される」機械的なノイズがより少なくなる、多くの場所が使用可能になる、および／またはより良好な接着が可能になるからである。上述したセンサ装置１００、１０１、１０２に関連して挙げた利点は、図５に示されたセンサ装置１０３でも奏される。殊にセンサ装置１０３は、チップ構造体１４０、１４１、固定部分１２０および緩衝部材１６０が「垂直に」相互に重なって配置されているので、担体装置１７１上で相対的に僅かな底面積しか必要としない。柔軟なプリント回路基板１１１によって、高い落下耐性および衝撃耐性も得られる。

図６は、実質的に、図５に示されているセンサ装置１０３と同じ構造を有する別のセンサ装置１０４を示している。ケーシングされていないチップ構造体の代わりに、センサ装置１０４は、評価チップ１４０とセンサチップ１４１とを備えたケーシングされたチップモジュール１４５を有している。剛性の固定手段も設けられていない。従って、チップモジュール１４５は、プリント回路基板１１１の柔軟な部分ないしは固定部分１２１上に配置されている。ここでもチップモジュール１４５と、緩衝に使用される緩衝部材１６０とは、柔軟なプリント回路基板１１１の異なる側に配置されている。ここでは緩衝部材１６０は、チップモジュール１４５の下方に設けられている。

センサ装置１０４を製造するために、上述したプロセスステップを相応に実行することができる。殊に、チップモジュール１４５をＳＭＤ実装技術によってプリント回路基板１１１上に配置することができる。これは、緩衝部材１６０の固定前に行っても固定後に行ってもよい。図６に示されているように、センサ装置１０４はさらに、緩衝部材１６０とともに、担体装置１７１上に固定され、柔軟なプリント回路基板１１１は電気的に、（別個の）プレート１７０と、例えば差し込み接続１３０を介して接続される。

上述のセンサ装置１００、１０１、１０２、１０３、１０４の場合のようにチップ構造体および緩衝部材を柔軟なプリント回路基板１１１の異なった側に配置する代わりに、これらの部品を、柔軟なプリント回路基板１１１の同じ側に、ないしは相互に接して設けることができる。さらに、以降の図は、センサ装置の別の実施形態を示している。同様または一致する部品、製造方法のステップ並びに利点に関する詳細に関しては、上述した実施形態を参照されたい。

図７は、この種の構造を有するセンサ装置１０５を示している。センサ装置１０５は、２つの脚１１８、１１９を備えたＵ字型の柔軟なプリント回路基板１１１を有している。これらの脚は、中間領域を囲んでいる。この中間領域内に、図７に示された上方の脚１１８上にないしはこの脚に接して、評価チップ１４０とセンサチップ１４１を備えた（ケーシングされていない）チップ構造体が配置される。脚１１８はここで剛性の固定領域１２０を有している。

この中間領域内にはチップ１４０、１４１と接して、さらに緩衝部材１６０が設けられている。これはチップ１４０および１４１を付加的に含んでおり、従って一部分で、固定部分１２０ないしは、図７に示された上方の脚１１８とも接続されている。上方の脚１１８の他に、緩衝部材１６０はさらに、下方の脚１１９と接続されている。チップ１４０、１４１の包囲ないしはカプセル封入によって、緩衝部材１６０は、緩衝機能に対して付加的に、チップ１４０、１４１の保護ないしは不動態化の機能を有する。

センサ装置１０５は例えば、次のことによって製造される。すなわち、まずはチップ１４０、１４１を、上述した方法（接着およびワイヤーボンディングまたはＳＭＤ実装ないしはフリップチップ実装）と相応に、柔軟なプリント回路基板１１１上に配置する。これによって、例えば、図１に相応する構造体が得られ、次に、チップ１４０、１４１を包囲している緩衝部材１６０がプリント回路基板１１１上に形成される。このために例えば、適切な緩衝材料が液状ないしは粘性の形状で、プリント回路基板１１１上に、チップ１４０、１４１の領域内に被着されるないしは吹き付けられる。この緩衝材料の硬化後に、プリント回路基板１１１をＵ字型にし、硬化された緩衝部材１６０を例えば接着によって、脚１１８に対向する脚１１９と接続させる。固定部分１２０、チップ１４０、１４１および（チップ１４０、１４１を一部で包囲している）緩衝部材１６０が相互に重なって配置されていることによって、センサ装置１０５はここでも、小さい横方向の底面積を有する。

この保護されたセンサ装置１０５も別の担体装置上に固定され、これと電気的に接続される。図７は、これに加えて、剛性プレート１７０を示している。この上には柔軟なプリント回路基板１１１ないしはその脚１１９が、接着層１８０によって固定されている。ここで、２つのプリント回路基板１１１、１７０の間の電気的な接続は、差し込み接続部１３０によって、形成される。

図８は、別のセンサ装置１０６を示している。センサ装置１０６も、２つの脚１１８、１１９を備えたＵ字型の柔軟なプリント回路基板１１１を有している。これは、中間領域を囲んでいる。この中間領域内で、図８に示された上方の脚１１８上にないしはこの脚に接して、評価チップ１４０とセンサチップ１４１とを備えた、ケーシングされたチップモジュール１４５が配置されている。この中間領域内には、チップモジュール１４５に接して緩衝部材１６０が設けられている。この緩衝部材はさらに、下方の脚１１９と接続されている。

センサ装置１０６は、例えば、次のことによって製造される。すなわち、まずはチップモジュール１４５が柔軟なプリント回路基板１１１上に（ＳＭＤ実装を実行することによって）配置され、次に緩衝部材１６０がチップモジュール１４５上に被着ないしは接着されることによって製造される。柔軟なプリント回路基板１１１はここでは剛性の固定部分を有しておらず、柔軟な固定部分１２１を有している。なぜなら、相応の硬化がチップモジュール１４５のケーシングによって得られるからである。これに続いてプリント回路基板１１１がＵ字型にされ、緩衝部材１６０が（例えば接着によって）、脚１１８に対向する脚１１９と接続される。このようにして製造された、保護されたセンサ装置１０６は、別の担体装置上に固定され、これと電気的に接続される。これは図８にも、プレート１７０に基づいて示されている。

図９は、別のセンサ装置１０７を示している。ここでは、図７に示されたセンサ装置１０５に相応して、柔軟なプリント回路基板１１１の固定部分１２０上に、ケーシングされていないチップ１４０、１４１と、付加的にチップ１４０、１４１を包囲している緩衝部材１６０とが設けられている。緩衝部材１６０を形成するために、センサ装置１０５に関して挙げられた方法のステップが実行される。

しかし、柔軟なプリント回路基板１１１は、図９に示されたセンサ装置１０７では、センサ装置１０５とは異なり、Ｕ字型にされていない。従って、センサ装置１０７は図５に示されたセンサ装置１０７に相応して、緩衝部材１６０とともに、担体装置１７１上に配置される、ないしは固定される。柔軟なプリント回路基板１１１と、担体装置１７１とは別個のプリント回路基板１７０との間の電気的な接続も、例えば、差し込み接続１３０を介して形成される。

図１０は、別のセンサ装置１０８を示している。ここでは図８に示されたセンサ装置１０６と相応に、柔軟なプリント回路基板１１１上にチップモジュール１４５と、このチップモジュール１４５に接している緩衝部材１６０とが設けられている。しかしこの柔軟なプリント回路基板１１１は、センサ装置１０６とは異なり、Ｕ字型にされていない。従って、センサ装置１０８は、図６に示されたセンサ装置１０４と相応に、緩衝部材１６０とともに、担体装置１７１上に配置される。柔軟なプリント回路基板１１１と担体装置と別個にされたプレート１７０との間の電気的な接続も、例えば差し込み接続１３０を介して形成される。

チップを、柔軟なプリント回路基板１１１の同じ側に設ける代わりに、択一的に、これらを異なる側に配置することもできる。これに関して図１１は、評価チップ１４０とセンサチップ１４１とを備えた別のセンサ装置１０９を示している。２つのチップ１４０、１４１は、異なる側において、柔軟なプリント回路基板１１１の剛性固定手段１２０上に配置されている。

チップ１４０、１４１は例えば固定部分１２０上に接着され、ボンディングワイヤー（図示されていない）を介して、柔軟なプリント回路基板１１１のコンタクト箇所と電気的に接続される。択一的にチップ１４０、１４１を、ＳＭＤ方法ないしはフリップチップ方法を介して、固定部分１２０上に配置することができる。ここではんだ球（図示されていない）が使用され得る。固定部分１２０を介してないしは固定部分１２０内に設けられているコンタクト構造ないしは配線構造を介して、２つのチップ１４０、１４１が電気的に相互に接続される。

柔軟なプリント回路基板１１１はここでも、２つの脚１１８、１１９を備えたＵ字型を有する。これは中間領域を囲んでいる。この中間領域内には、評価チップ１４０も配置されている。この中間領域内に、評価チップ１４０に接して、緩衝部材１６０が設けられている。この緩衝部材は評価チップ１４０を付加的に包囲しており、部分的に固定部分１２０ないしは、図１１に示された上方の脚１１８とも接続されている。上方の脚１１８の他に緩衝部材１６０はさらに、下方の脚１１９とも接続されている。センサチップ１４１、固定部分１２０、評価チップ１４０および（チップ１４０を部分的に包囲している）緩衝部材１６０のこのような相互に重なった配置によって、（横方向に）省スペースな構造がさらに促進される。

センサ装置１０９は例えば、次のことによって製造される。すなわち、まずはチップ１４０、１４１を柔軟なプリント回路基板１１１の異なる面に配置し、その後、評価チップ１４０を包囲している緩衝部材１６０をこのプリント回路基板１１１上に形成し（例えば液状ないしは粘性の緩衝材料を被着し、および硬化させることによって）、次にプリント回路基板１１１をＵ字型にすることによって製造される。ここで、緩衝部材１６０は、例えば接着によって、脚１１８に対向する脚１１９と接続される。このようにして製造されたセンサ装置１０９は、図１１で、剛性のプリント回路基板１７０に基づいて示されているように、別の担体装置上に固定され、これと電気的に接続される。

図１２は、別のセンサ装置１１０を示している。ここでは、図１１に示されたセンサ装置１０９と相応に、柔軟なプリント回路基板１１１の固定部分１２０の異なる側に、評価チップ１４０とセンサチップ１４１とが配置され、付加的に、評価チップ１４０を包囲している緩衝部材１６０が設けられている。しかし柔軟なプリント回路基板１１１はＵ字型にされていない。従ってセンサ装置１１１を、緩衝部材１６０とともに担体装置１７１上に配置することができる。電気的な接続は、柔軟なプリント回路基板１１１と担体装置１７１とは別個のプレート１７０との間で、例えば差し込み接続部１３０を介して形成される。

図に基づいて説明したセンサ装置の実施形態並びに製造方法は、本発明の有利なないしは例示的な実施形態である。上述した実施形態の他に、特徴のさらなる変化ないしは組み合わせを含んでいる別の実施形態が可能である。例えば、図１１および図１２に示されたセンサ装置１０９、１１０は次のように変更可能である。すなわち、各緩衝部材１６０が評価チップ１４０の代わりにセンサチップ１４１上に配置され、これを包囲するように変更可能である。柔軟なプリント回路基板１１１がＵ字型にされていない図５、６、９、１０、１２に示されたセンサ装置１０３、１０４、１０７、１０８、１１０に関しては、共通の担体装置を用いることが可能であり、この上に緩衝部材１６０が配置され、さらにこれに柔軟なプリント回路基板１１１が電気的に接続される。

別の形態では、チップモジュール１４５の使用時にも、剛性の固定部分１２０を備えた柔軟なプリント回路基板１１１を使用し、この上にチップモジュール１４５が配置される。図示された差し込み接続１３０に関しては、電気的な接触接続を形成する他の接続ないしは標準的な接続を設けることができる。

さらに、別の数のチップを有するセンサ装置が可能である。１つの例は、１つの評価チップと３つのセンサチップとを供えたセンサ装置であり、これによって、相互に垂直な３つの空間方向において加速度が検出される。ここでも、異なる構成が可能である。すなわち例えば、チップをケーシングされていないチップとしてまたはチップモジュールとして設けること、全てのチップを柔軟なプリント回路基板の片側にまたは異なる側に配置すること、緩衝部材をチップ（またはチップの一部）と同じ、プリント回路基板の側または対向する側に配置すること等である。

緩衝部材を別個に製造し、柔軟なプリント回路基板上にまたはチップモジュール上に接着する代わりに、緩衝部材を（センサ装置１０５、１０７、１０９、１１０と相応に）、例えば、液状ないし粘性の形態で被着し、硬化させることによって提供することもできる。さらに、センサ装置部品に対する上述の材料は単なる例であり、場合によってはこれを別の材料によって置換することができる、ということも示唆しておく。

Claims (10)

1. ・チップ構造体（１４０、１４１、１４５）用の固定部分（１２０、１２１）を備えた柔軟なプリント回路基板（１１１）と、
   ・当該柔軟なプリント回路基板（１１１）の固定部分（１２０、１２１）上に配置されているチップ構造体（１４０、１４１、１４５）と、
   ・当該チップ構造体（１４０、１４１、１４５）に対する機械的な影響を緩和する緩衝部材（１６０）とを有しているセンサ装置において、
   前記柔軟なプリント回路基板（１１１）の固定部分（１２０、１２１）と、前記チップ構造体（１４０、１４１、１４５）と、前記緩衝部材（１６）とが重なり合って配置されている、
   ことを特徴とするセンサ装置。
2. 前記柔軟なプリント回路基板（１１１）は、第１の側と、当該第１の側に対向している第２の側とを有しており、
   前記チップ構造体（１４０、１４１、１４５）は前記柔軟なプリント回路基板（１１１）の第１の側に配置されており、前記緩衝部材（１６０）は前記第２の側に配置されている、請求項１記載のセンサ装置。
3. 前記緩衝部材（１６０）は、前記チップ構造体（１４０、１４１、１４５）に接している、請求項１記載のセンサ装置。
4. 前記緩衝部材は前記チップ構造体（１４０、１４１）を付加的に包囲している、請求項３記載のセンサ装置。
5. 前記柔軟なプリント回路基板（１１１）は、第１の脚と第２の脚（１１８、１１９）を備えたＵ字型をしており、当該２つの脚は中間領域を囲んでいる、請求項１から４までのいずれか１項記載のセンサ装置。
6. 前記緩衝部材（１６０）は前記中間領域内に配置されている、請求項５記載のセンサ装置。
7. 前記緩衝部材（１６０）と前記チップ構造体（１４０、１４１、１４５）は前記中間領域内に配置されている、請求項５記載のセンサ装置。
8. 前記固定部分は、前記柔軟なプリント回路基板の剛性部分（１２０）である、請求項１から７までのいずれか１項記載のセンサ装置。
9. 前記チップ構造体は、
   ・センサチップ（１４０）と評価チップ（１４１）、または
   ・チップモジュール（１４５）
   を含んでいる、請求項１から８までのいずれか１項記載のセンサ装置。
10. センサ装置の製造方法であって、当該方法は、
    ・チップ構造体（１４０、１４１、１４５）用の固定部分（１２０、１２１）を有している柔軟なプリント回路基板（１１１）を準備するステップと、
    ・チップ構造体（１４０、１４１、１４５）を、当該柔軟なプリント回路基板（１１１）の固定部分（１２０、１２１）上に配置するステップと、
    ・前記柔軟なプリント回路基板（１１１）の固定部分（１２０、１２１）と前記チップ構造体（１４０、１４１、１４５）と緩衝部材（１６０）とが重なり合って配置されるように前記緩衝部材（１６０）を形成するステップとを有している、
    ことを特徴する、センサ装置の製造方法。

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