WO2008151675A1 - Premold-gehäuse mit integrierter schwingungsisolierung - Google Patents

Premold-gehäuse mit integrierter schwingungsisolierung Download PDF

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WO2008151675A1
WO2008151675A1 PCT/EP2007/055974 EP2007055974W WO2008151675A1 WO 2008151675 A1 WO2008151675 A1 WO 2008151675A1 EP 2007055974 W EP2007055974 W EP 2007055974W WO 2008151675 A1 WO2008151675 A1 WO 2008151675A1
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housing
bottom plate
premold
elastically deformable
frame
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PCT/EP2007/055974
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Kurt Ingrisch
Erich Ilic
Manfred Abendroth
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Robert Bosch Gmbh
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    • B81B7/0032—Packages or encapsulation
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Definitions

  • the invention relates to a premold housing for receiving a chip structure, in particular a micromechanical sensor, with integrated vibration isolation in the housing.
  • Inertial sensors in micromechanical execution for the measurement of yaw rates or accelerations are now an integral part of active and passive safety systems in motor vehicles. Airbag and driving dynamics regulations are representative of other systems. Malfunctions due to incorrect interpretation of sensor signals have security-relevant effects in these systems.
  • micromechanical sensors which are used for various acceleration and movement measurements, must be protected even before Stordeatitch to avoid damage or malfunction.
  • Storbeatitch can act specifically by Schwingungseinkopplonne on insufficiently vaporized carrier structures on the respective sensor.
  • Oscillation coupling if parts of a sensor used itself have to be excited with a defined frequency in order to be able to carry out predetermined measurements. For example, this is the case of yaw rate sensors based on the measurement of Coriolis acceleration that occurs when an oscillating one Earth is turned, the case. If the launching acceleration is coupled in with frequencies which are in the range of the excitation frequency of such sensors (in the range between 1 and 30 kHz, depending on the type of sensor), the risk of a misinterpretation of the sensor signal is particularly great.
  • Micromechanical sensors are packaged in the course of a standardized packaging in housing, preferably in so-called premold housing, with prepared contact means, which are usually firmly connected to larger circuit structures, usually circuit boards, or other carriers.
  • premold housing With prepared contact means, which are usually firmly connected to larger circuit structures, usually circuit boards, or other carriers.
  • the coupling of disturbing vibrations in the chip housing and in the chip itself, usually with a central area of a premold housing is connected by gluing one side of the chip structure with a prepared receiving surface.
  • special housings for micromechanical measuring elements for example welded metal molds (DRS MMl Fa. Bosch) have become known.
  • DRS MMl Fa. Bosch welded metal molds
  • Gehauseformen are not suitable to prevent the coupling of Storbenchitch.
  • the object of the invention is to specify a way to reduce the effort for the protection of sensor elements before Storbenchitch and especially in automotive applications to develop additional installation locations for the use of micromechanical sensors.
  • the invention is based on realizing the functions of conventional components for vibration decoupling and shock protection with respect to the micromechanical sensor element at least partially in the housing of the sensor element.
  • a premold housing is formed so that the place where the actual sensor element, so the micromechanical chip structure is to be attached, via a vibration decoupling element that acts simultaneously steaming, with the rest of the premold housing, with a circuit board or a similar support structure is connected.
  • Premold housing according to the invention for receiving a chip structure, the part of the housing which is connected to the chip structure, elastically deflectable connected with another part of the housing which is attached to the support structure carrying the entire housing, so using an elastically deformable medium, that both parts of the housing do not touch each other.
  • an elastically deformable medium in the context of the invention is to be understood any material whose adhesion is suitable to permanently connect the housing parts together, and its elastic and steaming volume properties are suitable to allow the inventive deflectability with sufficient damping of relative movement between the housing parts ,
  • the part of the housing which is connected to the chip structure, comprises a bottom plate, which is connected via an elastically deformable medium with a further surrounding the bottom plate frame-shaped further part of the housing, which is attached to a support structure supporting the entire housing.
  • the male chip structure is attached on the bottom plate.
  • the elastically deformable medium contains silicone or consists entirely of silicone. Furthermore, it is advantageous if the elastically deformable medium the space between the bottom plate and fills the bottom plate frame-shaped surrounding part of the housing. A particularly good vibration isolation can be realized when the elastically deformable medium is in the space between the bottom plate and the frame surrounding the bottom frame form part of the housing, wherein the thickness of the elastically deformable medium is not greater than the thickness of the bottom plate. At a minimum, the elastically deformable medium should have a distribution which ensures that, when the bottom plate is deflected perpendicular to its plane of extent, essentially a shear stress of the elastically deformable medium results.
  • the part of the housing which is connected to the chip structure, additionally provided with ballast.
  • the total mass of the arrangement to be deflected can be influenced in order to adapt the system acting as a mechanical low-pass filter by fixing its corner frequency to expected stator accelerations.
  • the expected relative movements between the two housing parts are advantageously limited to an extent that a micromechanical sensor chip, which is mounted on the bottom plate, via bonds to a lead frame, which is located on the bottom plate frame-shaped surrounding part of the housing can be connected without stressing the bond connection.
  • at least one ASIC chip for evaluating the signals of the micromechanical sensor chip can be attached to the bottom plate, which likewise is connected via bond connections to the lead frame, which is located on the frame part surrounding the bottom plate of the housing.
  • the connection between this ASIC chip and the micromechanical sensor chip can also be made via bonds.
  • FIG. 1 shows an amplitude transfer function of a system according to the invention for vibration isolation
  • Fig. 2 is a sectional view of an inventive Premold housing.
  • FIG. 1 shows an amplitude transfer function of a system according to the invention for vibration isolation. This forms the ratio H j y [ (fe) of the vibration amplitudes of the two
  • the amplitude of the bottom plate reaches a maximum at the resonant frequency, which is the worst case in a vibration isolation system.
  • the resonant frequency depends on the deflected mass and the spring constant of the elastically deformable system. A further increase in frequency leads to a steady reduction in the transmitted amplitude, which can be brought so well below the amplitude of the coupling oscillations. In this way, the vibration isolation above a certain frequency is effective. An injection of a Storbenchung with respect to the resonance frequency largely high-frequency components is no longer possible.
  • an inventive arrangement which is dimensioned so that its resonance frequency is about 1 kHz, transmits at 10 kHz only about 1% of the Storamplitude on the chip structure to be protected.
  • Such an execution of the housing would therefore be well suited to record, for example, Coriolis sensors, the oscillator frequency is above 10 kHz, as a superposition with a disturbing vibration of a similar frequency is practically negligible.
  • the required degree of damping of vibrations of the respective frequency ranges depends on the sensors used and their measurement tasks, but can be adjusted with the help of a novel Premold housing with very little effort.
  • FIG. 2 is a sectional view of a premold housing according to the invention.
  • the housing consists of two housing parts, of which a first part is designed in the form of a base plate 1 and serves to receive the chip structure 2 to be protected against the acceleration of the stator.
  • the second housing part 3 has a corresponding lead frame, which laterally from the housing projecting legs 4, which allow a solder connection to a circuit board (not shown), whereby the attachment to a supporting the entire housing support structure in the context of the present invention by way of example is realized.
  • the exact geometry of the fasteners is immaterial to the understanding of the present invention. It is essential that the connection between the second housing part 3 and in this case the circuit board can be made so rigid that completely transfer vibrations of the circuit board to the second housing part 3.
  • the second housing part 3 surrounds the base plate 1 frame-shaped, wherein between the two housing parts remains a distance, which ensures that the bottom plate 1 during the relative movements between the two housing parts 1, 3, which can occur during typical Storbenchitch not the second housing part 3 touched.
  • the space defining this distance between the outer edge of the base plate 1 and the frame 3 surrounding the bottom plate 1 part of the housing is filled with a silicone (LSR Liquid Silicon Rubber), which forms an elastically deformable medium 5 and at the same time by its good adhesive properties of the attachment the bottom plate 1 on the second Gehauseteil 3 serves.
  • the thickness of the silicone 5 corresponds approximately to the thickness of the bottom plate 1 in the contact region to the silicone 5.
  • the elastically deformable medium 5 has a distribution which ensures that when a deflection of the bottom plate 1 perpendicular to its plane of extent substantially first a shear stress of the elastically deformable medium 5 results.
  • the bottom plate 1 is connected at its bottom with a ballast plate 6. On its upper side, it is connected via adhesive layers 7 with a sensor chip 2 and an ASIC chip 8, which serves for a first evaluation of the signals supplied by the sensor chip 2. Both chips 2, 8 are connected via bond connections 9 to the lead frame and to each other.
  • the bottom plate 1, the ballast plate 6 and the two chips 2, 8 form a deflectable mass, which determines the corner frequency of the system acting as a mechanical low-pass system.
  • This corner frequency also depends on the spring constant of the elastically deformable system, which in the present case is formed by the silicone filling 5 in the intermediate space between the two housing parts 1, 3.
  • An adaptation of the corner frequency of acting as a mechanical low-pass system expected Storbenchept certain frequencies can by varying the mass of the ballast plate 6, by the Querschnitsgeometrie the Silikonfullung 5 and by a variation of the material properties of the silicone 5, in the broader sense of the elastically deformable medium an appropriate choice of material can be made.
  • the upper side of the housing is closed with a cap 10, which is located at a sufficient distance from the deflectable assembly on the bottom plate 1, to guarantee at any time Beruhrungsyear.
  • the bottom plate 1 is injected by means of the silicone 5 in the frame-shaped second housing part 3, whereby an airtight connection between the two housing parts 1, 3 is formed.
  • the housing has a small bore 11 to allow at any time a pressure equalization.
  • a material with low modulus of elasticity is used and secondly chosen a cross-sectional design that exposes this material largely a shear stress , Tensile and compressive stresses, giving it a far higher resistance opposes, but avoids.
  • the desired low resonance frequencies could be achieved with excitations perpendicular to the plane of extension of the base plate 1.
  • the adjustment of the restoring forces parallel to the bottom plate takes place by a correspondingly smaller dimensioning of the cross section of the elastically deformable medium 5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Premold-Gehäuse zur Aufnahme einer Chipstruktur (2), in dem ein Teil (1) des Gehäuses, der mit der Chipstruktur (2) verbunden ist, elastisch auslenkbar mit einem weiteren Teil (3) des Gehäuses, der an einer das gesamte Gehäuse tragenden Stützstruktur befestigt wird, verbunden ist, wobei sich beide Gehäuseteile (1, 3) nicht berühren.

Description

Premold-Gehause mit integrierter Schwingungsisolierung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Premold-Gehause zur Aufnahme einer Chipstruktur, insbesondere eines mikromechanischen Sensors, mit im Gehäuse integrierter Schwingungsisolierung.
Inertialsensoren in mikromechanischer Ausfuhrung für die Messung von Drehraten oder Beschleunigungen sind heute fester Bestandteil aktiver und passiver Sicherheitssysteme in Kraftfahrzeugen. Airbag und Fahrdynamik-Regelungen stehen stellvertretend für weitere Systeme. Fehlfunktionen durch eine falsche Interpretation von Sensorsignalen haben in diesen Systemen sicherheitsrelevante Auswirkungen .
Insbesondere mikromechanische Sensoren, die für verschiedene Beschleunigungs- und Bewegungsmessungen eingesetzt werden, müssen selbst vor Storbeschleunigungen geschützt werden, um Beschädigungen oder Fehlfunktionen zu vermeiden. Derartige Storbeschleunigungen können speziell durch Schwingungseinkopplungen über ungenügend gedampfte Tragerstrukturen auf den jeweiligen Sensor einwirken.
Besonders problematisch ist eine unerwünschte
Schwingungseinkopplung, wenn Teile eines verwendeten Sensors selbst mit einer definierten Frequenz angeregt werden müssen, um vorgegebene Messungen durchfuhren zu können. Das ist beispielsweise bei Drehratesensoren auf der Basis der Messung der Coriolis-Beschleunigung, die entsteht wenn eine oszillierende Masse gedreht wird, der Fall. Erfolgt die Einkopplung der Storbeschleunigung mit Frequenzen, die im Bereich der Anregungsfrequenz derartiger Sensoren (je nach Sensortyp im Bereich zwischen 1 und 30 kHz) liegen, ist die Gefahr einer Fehlinterpretation des Sensorsignals besonders groß.
Es wird daher versucht, den Einfluss von Storbeschleunigungen durch konstruktive Maßnahmen gering zu halten.
Zu derartigen konstruktiven Maßnahmen zahlen die Auswahl eines Einbauortes, der nur in geringem Maße Storbeschleunigungen ausgesetzt ist, eine schwingungsgedampfte Montage der Baugruppe, die ein gegenüber Storbeschleunigungen empfindliches Bauelement tragt und gegebenenfalls die Kombination beider Maßnahmen. Der Aufwand für eine schwingungsgedampfte Montage ist gegenwartig relativ hoch, da meist ganze Leiterplatten oder Einbaugerate schwingungstechnisch vom Rest des Fahrzeuges entkoppelt werden müssen. Die Beschrankung auf Einbauorte mit geringer Belastung durch Storbeschleunigen ist teilweise mit einem ahnlich großen Aufwand verbunden, da es häufig nicht möglich oder erwünscht ist, jeweils die komplette Baugruppe oder das gesamte Einbaugerat an dem für die Platzierung des mikromechanischen Sensors in Frage kommenden Einbauort unterzubringen, wodurch ein erheblicher Verbindungsaufwand zwischen dem eigentlichen Sensor und nachgeschalteter Auswerteelektronik entstehen kann. Zudem sind teilweise teure Fahrversuche erforderlich.
Mikromechanische Sensoren werden im Zuge einer standardisierten Konfektionierung in Gehäuse, vorzugsweise in sogenannte Premold- Gehause, mit vorbereiteten Kontaktmitteln verpackt, die in der Regel fest mit größeren Schaltungsstrukturen, zumeist Leiterplatten, oder anderen Tragern verbunden werden. Über diese Verbindung erfolgt die Einkopplung störender Vibrationen in das Chipgehause und in den Chip selbst, der üblicherweise mit einem zentralen Bereich eines Premold-Gehauses durch Verkleben einer Seite der Chipstruktur mit einer vorbereiteten Aufnahmeflache verbunden wird. Daneben sind spezielle Gehäuse für mikromechanische Messelemente, beispielsweise verschweißte Gehauseformen aus Metall (DRS MMl Fa. Bosch) bekannt geworden. Die bekannten Gehauseformen sind jedoch nicht geeignet, die Einkopplung von Storbeschleunigungen zu verhindern.
Offenbarung der Erfindung
Technische Aufgabe
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe einer Möglichkeit, den Aufwand für den Schutz von Sensorelementen vor Storbeschleunigungen zu reduzieren und insbesondere bei automotiven Anwendungen zusatzliche Einbauorte für den Einsatz mikromechanischer Sensoren zu erschließen.
Technische Losung
Gelost wird die Aufgabe durch ein Premold-Gehause gemäß Anspruch 1. Die Ansprüche 2 bis 10 geben vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemaßen Gehäuses an.
Die Erfindung geht davon aus, die Funktionen herkömmlicher Bauteile zur Schwingungsentkopplung und Schocksicherung in Bezug auf das mikromechanische Sensorelement zumindest teilweise im Gehäuse des Sensorelements zu realisieren. Dazu wird ein Premold- Gehause so ausgebildet, dass sich der Platz, an dem das eigentliche Sensorelement, also die mikromechanische Chipstruktur befestigt werden soll, über ein schwingungsentkoppelndes Element, das gleichzeitig dampfend wirkt, mit dem Rest des Premold- Gehauses, der mit einer Leiterplatte oder einer vergleichbaren Stutzstruktur verbunden wird, in Verbindung steht. In dem erfindungsgemaßen Premold-Gehause zur Aufnahme einer Chipstruktur wird der Teil des Gehäuses, der mit der Chipstruktur verbunden ist, elastisch auslenkbar mit einem weiteren Teil des Gehäuses, der an der das gesamte Gehäuse tragenden Stutzstruktur befestigt wird, so mit Hilfe eines elastisch deformierbaren Mediums verbunden, dass sich beide Gehauseteile nicht berühren. Unter einem elastisch deformierbaren Medium in Sinne der Erfindung ist dabei jedes Material zu verstehen, dessen Haftfähigkeit geeignet ist, die Gehauseteile miteinander dauerhaft zu verbinden, und dessen elastische und dampfende Volumeneigenschaften geeignet sind, die erfindungsgemaße Auslenkbarkeit bei ausreichender Dampfung von Relativbewegungen zwischen den Gehauseteilen zu ermöglichen .
Vorteilhafte Wirkungen
Vorteilhafterweise umfasst der Teil des Gehäuses, der mit der Chipstruktur verbunden ist, eine Bodenplatte, die über ein elastisch deformierbares Medium mit einem die Bodenplatte rahmenformig umgebenden weiteren Teil des Gehäuses, der an einer das gesamte Gehäuse tragenden Stutzstruktur befestigt wird, verbunden ist. Auf der Bodenplatte wird die aufzunehmende Chipstruktur befestigt. Bei geeigneter Wahl des Abstandes zwischen dem Rand der Bodenplatte und dem die Bodenplatte rahmenformig umgebenden weiteren Teil des Gehäuses kann sichergestellt werden, dass sich die beiden Gehauseteile auch wahrend der Relativbewegungen zwischen den beiden Gehauseteilen, die wahrend typischer Storbeschleunigungen auftreten können, nicht berühren.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das elastisch deformierbare Medium Silikon enthalt oder ganz aus Silikon besteht. Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn das elastisch deformierbare Medium den Zwischenraum zwischen der Bodenplatte und dem die Bodenplatte rahmenformig umgebenden Teil des Gehäuses ausfüllt. Eine besonders gute Schwingungsentkopplung lasst sich realisieren, wenn sich das elastisch deformierbare Medium im Zwischenraum zwischen der Bodenplatte und dem die Bodenplatte rahmenformig umgebenden Teil des Gehäuses befindet, wobei die Dicke des elastisch deformierbaren Mediums nicht großer ist, als die Dicke der Bodenplatte. Zumindest sollte das elastisch deformierbare Medium eine Verteilung aufweisen, die dafür sorgt, dass sich bei einer Auslenkung der Bodenplatte senkrecht zu ihrer Erstreckungsebene im Wesentlichen eine Scherbeanspruchung des elastisch deformierbaren Mediums ergibt.
Vorteilhafterweise ist der Teil des Gehäuses, der mit der Chipstruktur verbunden ist, zusatzlich mit Ballast versehen. Auf diese Weise kann die Gesamtmasse der auszulenkenden Anordnung beeinflusst werden, um das als mechanischer Tiefpass wirkende System durch Festlegung seiner Eckfrequenz an zu erwartende Storbeschleunigungen anzupassen.
Diese Anpassung kann vorteilhafterweise vorgenommen werden, wenn die Bodenplatte mit einer Ballastplatte verbunden wird. Dadurch können im Wesentlichen gleich geformte Bodenplatten für unterschiedliche Chipanordnungen und Entkopplungen vorgehalten werden, indem diese Bodenplatten mit unterschiedlichen Ballastplatten versehen werden.
Die zu erwartenden Relativbewegungen zwischen den beiden Gehauseteilen werden vorteilhafterweise auf ein Maß beschrankt, dass ein mikromechanischer Sensorchip, der auf der Bodenplatte befestigt ist, über Bondverbindungen mit einem Lead-Frame, der sich am die Bodenplatte rahmenformig umgebenden Teil des Gehäuses befindet, verbunden werden kann, ohne die Bondverbindung stark zu beanspruchen . Zusatzlich kann auf der Bodenplatte mindestens ein ASIC-Chip zur Auswertung der Signale des mikromechanischen Sensorchips befestigt werden, der ebenfalls über Bondverbindungen mit dem Lead-Frame, der sich am die Bodenplatte rahmenformig umgebenden Teil des Gehäuses befindet, verbunden ist. Die Verbindung zwischen diesem ASIC-Chip und dem mikromechanischen Sensorchip kann ebenfalls über Bondverbindungen erfolgen. Bei einer Auslegung des auslenkbaren Gehauseteiles als Bodenplatte mit der Ballastplatte kann eine problemlose Anpassung einer gewünschten Gesamtmasse an unterschiedliche Chipstrukturen erfolgen, ohne das befestigungstechnische Änderungen im Gehausedesign vorgenommen werden müssen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
An einem Ausfuhrungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen wird die Erfindung naher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Amplitudenubertragungsfunktion eines erfindungsgemaßen Systems zur Schwingungsisolierung;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemaßen Premold-Gehauses .
Ausfuhrungsform der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Amplitudenubertragungsfunktion eines erfindungsgemaßen Systems zur Schwingungsisolierung. Diese bildet das Verhältnis Hjy[(fe) der Schwingungsamplituden der beiden
Gehauseteile als Funktion der Frequenz fe der Storbeschleunigung gemessen in Hz ab. Im Bereich niedriger Frequenzen liegt deren Wert im Wesentlichen bei 1. Das bedeutet, dass eingekoppelte Schwingungen ungedämpft durch das System übertragen werden. Eine Schwingungsisolierung findet nicht statt, da die Storbeschleunigungen durch die niedrigen Frequenzen zu gering sind, um das elastisch deformierbare Medium in nennenswertem Umfang zu deformieren. Eine Erhöhung der Frequenz der eingekoppelten Schwingung bewirkt, dass die Amplitude, mit der sich die auslenkbare Baugruppe, also die Bodenplatte mit der Chipstruktur, die eigentlich vor Schwingungen geschützt werden soll, bewegt, großer wird, als die Amplitude der die Schwingung einkoppelnden Baugruppe, also des äußeren Gehauseteiles. Die Amplitude der Bodenplatte erreicht bei der Resonanzfrequenz ein Maximum, was den ungunstigsten Fall in einem System zur Schwingungsisolierung darstellt. Die Resonanzfrequenz hangt von der ausgelenkten Masse und der Federkonstante des elastisch deformierbaren Systems ab. Eine weitere Erhöhung der Frequenz fuhrt zu einer stetigen Verringerung der übertragenen Amplitude, die so deutlich unter die Amplitude der einkoppelnden Schwingungen gebracht werden kann. Auf diese Weise wird die Schwingungsisolierung oberhalb einer bestimmten Frequenz wirksam. Eine Einkopplung einer Storbeschleunigung mit gegenüber der Resonanzfrequenz weitgehend hochfrequenten Anteilen ist nicht mehr möglich.
Aus dem vorliegenden Beispiel ist ersichtlich, dass eine erfindungsgemaße Anordnung, die so dimensioniert ist, dass ihre Resonanzfrequenz bei etwa 1 kHz liegt, bei 10 kHz nur noch etwa 1% der Storamplitude auf die zu schutzenden Chipstruktur übertragt. Eine derartige Ausfuhrung des Gehäuses wäre also gut geeignet, beispielsweise Coriolis-Sensoren aufzunehmen, deren Oszillatorfrequenz oberhalb von 10 kHz liegt, da so eine Überlagerung mit einer störenden Vibration einer ahnlichen Frequenz praktisch zu vernachlässigen ist.
Der erforderliche Grad der Dampfung von Schwingungen der jeweiligen Frequenzbereiche hangt von den verwendeten Sensoren und deren Messaufgaben ab, lasst sich aber mit Hilfe eines erfindungsgemaßen Premold-Gehauses mit sehr geringem Aufwand einstellen .
Figur 2 ist eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemaßen Premold-Gehauses. Das Gehäuse besteht aus zwei Gehauseteilen, von denen ein erster Teil in Form einer Bodenplatte 1 ausgebildet ist und der Aufnahme der vor Storbeschleunigungen zu schutzenden Chipstruktur 2 dient.
Der zweite Gehauseteil 3 weist einen entsprechende Lead-Frame auf, der seitlich aus dem Gehäuse ragende Beinchen 4 umfasst, die eine Lotverbindung mit einer Leiterplatte (nicht dargestellt) ermöglichen, wodurch die Befestigung an einer das gesamte Gehäuse tragenden Stutzstruktur im Sinne der vorliegenden Erfindung beispielhaft realisiert wird. Die genaue Geometrie der Befestigungsmittel spielt jedoch für das Verständnis der vorliegenden Erfindung keine Rolle. Wesentlich ist, dass die Verbindung zwischen dem zweiten Gehauseteil 3 und in diesem Fall der Leiterplatte so starr erfolgen kann, dass sich Vibrationen der Leiterplatte vollständig auf den zweiten Gehauseteil 3 übertragen. Der zweite Gehauseteil 3 umgibt die Bodenplatte 1 rahmenformig, wobei zwischen den beiden Gehauseteilen ein Abstand verbleibt, der sicherstellt, dass die Bodenplatte 1 auch wahrend der Relativbewegungen zwischen den beiden Gehauseteilen 1, 3, die wahrend typischer Storbeschleunigungen auftreten können, den zweiten Gehauseteil 3 nicht berührt.
Der diesen Abstand bestimmende Zwischenraum zwischen dem äußeren Rand der Bodenplatte 1 und dem die Bodenplatte 1 rahmenformig umgebenden Teil 3 des Gehäuses ist mit einem Silikon (LSR Liquid Silicon Rubber) ausgefüllt, das ein elastisch deformierbares Medium 5 bildet und gleichzeitig durch seine guten Hafteigenschaften der Befestigung der Bodenplatte 1 am zweiten Gehauseteil 3 dient. Die Dicke des Silikons 5 entspricht etwa der Dicke der Bodenplatte 1 im Kontaktbereich zum Silikon 5. Somit weist das elastisch deformierbare Medium 5 eine Verteilung auf, die dafür sorgt, dass sich bei einer Auslenkung der Bodenplatte 1 senkrecht zu ihrer Erstreckungsebene im Wesentlichen zunächst eine Scherbeanspruchung des elastisch deformierbaren Mediums 5 ergibt .
Die Bodenplatte 1 ist an ihrer Unterseite mit einer Ballastplatte 6 verbunden. Auf ihrer Oberseite ist sie über Klebeschichten 7 mit einem Sensorchip 2 und einem ASIC-Chip 8, der einer ersten Auswertung der vom Sensorchip 2 gelieferten Signale dient, verbunden. Beide Chips 2, 8 sind über Bondverbindungen 9 mit dem Lead-Frame und miteinander verbunden.
Die Bodenplatte 1, die Ballastplatte 6 und die beiden Chips 2, 8 bilden eine auslenkbare Masse, welche die Eckfrequenz des als mechanischer Tiefpass wirkenden Systems mit bestimmt. Diese Eckfrequenz hangt des Weiteren von der Federkonstante des elastisch deformierbaren Systems ab, das vorliegend durch die Silikonfullung 5 im Zwischenraum zwischen den beiden Gehauseteilen 1, 3 gebildet wird. Eine Anpassung der Eckfrequenz des als mechanischer Tiefpass wirkenden Systems an zu erwartende Storbeschleunigungen bestimmter Frequenzen kann durch Variation der Masse der Ballastplatte 6, durch die Querschnitsgeometrie der Silikonfullung 5 sowie durch eine Variation der Materialeigenschaften des Silikons 5, im weiteren Sinne des elastisch deformierbaren Mediums, durch eine entsprechende Materialwahl vorgenommen werden.
Die obere Seite des Gehäuses ist mit einer Kappe 10 verschlossen, die sich in ausreichendem Abstand zur auslenkbaren Baugruppe auf der Bodenplatte 1 befindet, um jederzeit Beruhrungsfreiheit zu garantieren . Im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel ist die Bodenplatte 1 mit Hilfe des Silikons 5 in den rahmenformigen zweiten Gehauseteil 3 eingespritzt, wodurch eine luftdichte Verbindung zwischen beiden Gehauseteilen 1, 3 entsteht. Um Eigenbewegungen der Bodenplatte 1 durch Druckanderung, beispielsweise bei Temperaturanderungen zu vermeiden, weist das Gehäuse eine kleine Bohrung 11 auf, um jederzeit einen Druckausgleich zu ermöglichen.
In der dargestellten Ausfuhrung des Gehäuses ist es leicht möglich, die genaue Hohe, in der die Bodenplatte 1 in den zweiten Gehauseteil 3 eingesetzt wird, geringfügig zu variieren. Somit können Anforderungen der Bondtechnologie bezuglich zu bevorzugender Bondwinkel berücksichtigt werden. Die zu erwartenden Relativbewegungen zwischen den beiden Gehauseteilen 1, 3 können so auch bei einem relativ großen Hub auf ein Maß beschrankt bleiben, das die Bondverbindungen kaum belastet.
Wie bereits dargestellt, kommt es in automotiven Anwendungen häufig darauf an, relativ niederfrequente Storbeschleunigungen von sensiblen Strukturen fernzuhalten. Dazu sind trotz der sehr geringen Massen zahlreicher Chips niedrige Resonanzfrequenzen der Anordnung erforderlich, was erfindungsgemaß durch Erhöhung der Masse der auslenkbaren Baugruppe durch Einsatz einer Ballastplatte 6, aber auch durch die Anordnung anderer, weniger storempfindlicher Chips 8 auf einer gemeinsamen Bodenplatte 1 unterstutzt wird. Um die trotz dieser Maßnahmen erforderlichen sehr kleinen Federkonstanten des elastisch deformierbaren Systems zu ermöglichen, ohne auf sehr filigrane und damit bruchgefahrdete Federstrukturen zurückgreifen zu müssen, wird erfindungsgemaß erstens ein Werkstoff mit niedrigem Elastizitätsmodul eingesetzt und zweitens eine Querschnittsgestaltung gewählt, die diesen Werkstoff weitgehend einer Scherbelastung aussetzt, Zug- und Druckbeanspruchungen, denen er einen weit höheren Widerstand entgegensetzt, jedoch vermeidet. Damit konnten auch mit einem voluminösen elastisch deformierbaren System die erwünschten niedrigen Resonanzfrequenzen bei Anregungen senkrecht zur Erstreckungsebene der Bodenplatte 1 erzielt werden. Die Anpassung der Ruckstellkrafte parallel zur Bodenplatte erfolgt durch eine entsprechend geringere Bemessung des Querschnitts des elastisch deformierbaren Mediums 5.

Claims

Ansprüche
1. Premold-Gehause zur Aufnahme einer Chipstruktur (2), dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (1) des Gehäuses, der mit der Chipstruktur (2) verbunden ist, elastisch auslenkbar mit einem weiteren Teil (3) des Gehäuses, der an einer das gesamte Gehäuse tragenden Stutzstruktur befestigt wird, verbunden ist, wobei sich beide Gehauseteile (1, 3) nicht berühren.
2. Premold-Gehause nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil (1) des Gehäuses, der mit der Chipstruktur (2) verbunden ist, eine Bodenplatte (1) umfasst, die über ein elastisch deformierbares Medium (5) mit einem die Bodenplatte
(1) rahmenformig umgebenden weiteren Teil (3) des Gehäuses, der an einer das gesamte Gehäuse tragenden Stutzstruktur befestigt wird, verbunden ist.
3. Premold-Gehause nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch deformierbare Medium (5) Silikon enthalt.
4. Premold-Gehause nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch deformierbare Medium (5) den Zwischenraum zwischen der Bodenplatte (1) und dem die Bodenplatte (1) rahmenformig umgebenden Teil (3) des Gehäuses ausfüllt .
5. Premold-Gehause nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich das elastisch deformierbare Medium
(5) im Zwischenraum zwischen der Bodenplatte (1) und dem die Bodenplatte (1) rahmenformig umgebenden Teil (3) des Gehäuses befindet, wobei die Dicke des elastisch deformierbaren Mediums
(5) nicht großer ist, als die Dicke der Bodenplatte (1) .
6. Premold-Gehause nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch deformierbare Medium (5) eine Verteilung aufweist, dass sich bei einer Auslenkung der Bodenplatte (1) senkrecht zu ihrer Erstreckungsebene im Wesentlichen eine Scherbeanspruchung des elastisch deformierbaren Mediums (5) ergibt.
7. Premold-Gehause nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Gehäuses (1), der mit der Chipstruktur (2) verbunden ist, mit Ballast versehen ist.
8. Premold-Gehause nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (1) mit einer Ballastplatte (6) verbunden ist.
9. Premold-Gehause nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Bodenplatte (1) ein mikromechanischer Sensorchip (2) befestigt ist, der über Bondverbindungen (9) mit einem Lead-Frame, der sich am die Bodenplatte (1) rahmenformig umgebenden Teil (3) des Gehäuses befindet, verbunden ist.
10. Premold-Gehause nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Bodenplatte (1) ein ASIC-Chip (8) zur Auswertung der Signale des mikromechanischen Sensorchips (2) befestigt ist, der über Bondverbindungen (9) mit dem Lead-Frame, der sich am die Bodenplatte (1) rahmenformig umgebenden Teil (3) des Gehäuses befindet, und dem mikromechanischen Sensorchip (2) verbunden ist.
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