專利名稱：帶軟管連接的壓力傳感器元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有壓力軟管連接部分的，尤其帶有可裝在印刷電路板插接表面上的軟管連接部分的一種壓力傳感器元件。出于節(jié)省地方的原因優(yōu)選表面裝配這樣的各元件(所謂的SMD布置；SMD＝表面裝配設(shè)計(jì))。通常按壓電阻抗原理進(jìn)行壓力測(cè)量。另可選擇地也可以按各電容測(cè)量原理工作。通常一個(gè)一般由硅制的半導(dǎo)體芯片用作為壓力傳感器。在壓電阻抗測(cè)量的情況下在芯片表面上布置了一個(gè)薄的硅膜，此硅膜是電氣上與各取決于壓力的同樣構(gòu)成無硅襯底中的和連接在橋路中的各阻抗耦合的。此半導(dǎo)體芯片同樣包括一個(gè)分配給此傳感器的電路，此電路用于放大和校正各信號(hào)以及用于調(diào)整和用于補(bǔ)償傳感器。
為了測(cè)量壓力必須在要測(cè)量的介質(zhì)和壓力傳感器之間建立接觸，意即必須將要測(cè)量的介質(zhì)引到傳感器上或?qū)⒋嬖诘膲毫鬏數(shù)缴蟼鞲衅魃?。因此此壓力傳感器是布置在一個(gè)一側(cè)敞開的殼體中的，使得傳感器的壓敏表面可直接或間接地與要測(cè)量的介質(zhì)進(jìn)行接觸。為了防止由介質(zhì)引起的壓力傳感器的各種損傷，通常用一種可流動(dòng)的填料，一般用合成材料凝膠覆蓋半導(dǎo)體芯片的表面。應(yīng)使壓力不失真地傳到傳感器上地來選擇填料。
如果在要測(cè)量的介質(zhì)上涉及的是包圍此壓力傳感器元件的介質(zhì)的話，則可采用此敞開式壓力傳感器元件作為這樣的壓力傳感器元件。如果要測(cè)量的介質(zhì)不與環(huán)境介質(zhì)相同的話，必將要測(cè)量的介質(zhì)與環(huán)境介質(zhì)分開地引到傳感器上。為此通常采用一種與傳感器元件連接的軟管系統(tǒng)。
在這些情況下迄今曾通常采用埋入帶有軟管連接專門殼體中的各壓力傳感器。這些殼體通常比無軟管連接的相同傳感器用的各相應(yīng)的殼體大很多。這既在各成本現(xiàn)點(diǎn)下也在今后各元件的應(yīng)用方面是不利的。此外迄今可獲得的，帶有軟管連接的各壓力傳感器元件具有一種從一開始就確定了的規(guī)定的連接直徑，使得對(duì)于壓力傳感器的應(yīng)用者在所采用的軟管連接方面別無選擇。
帶有軟管連接的各已知壓力傳感器元件的一個(gè)其它的缺點(diǎn)在于各元件的制作。在完全地制作完敞開式壓力傳感器和用填料覆蓋了半導(dǎo)體芯片之后，才進(jìn)行軟管連接的裝配。隨后將軟管連接粘接到壓力傳感器元件上。因而對(duì)于該制作一個(gè)外加的步驟，即軟管連接的粘固是必要的。此外必須就其密封性檢查粘接連接。這些外加的步驟是很費(fèi)時(shí)和費(fèi)錢的。
DE-A-4317312說明一種帶有布置在合成材料殼體中的壓力腔的壓力傳感器。此壓力腔具有一個(gè)嵌接入殼體蓋的一個(gè)連接管的管接頭。據(jù)說明，在各低壓時(shí)用為了覆蓋各陶瓷芯片電容器而采用的澆注材料能夠足以實(shí)現(xiàn)管接頭和連接管之間的密封。
本發(fā)明的任務(wù)在于，創(chuàng)造一可簡(jiǎn)便而經(jīng)濟(jì)地制作的、帶有軟管連接的壓力傳感器元件。在此殼體大小應(yīng)可保持盡可能地小，并且合理地應(yīng)能采用如用于無軟管連接的相應(yīng)敞開的傳感器元件那樣的相同基本殼體形狀。此外此壓力傳感器元件應(yīng)適合于連接不同直徑的各軟管。
用按權(quán)利要求1的壓力傳感器元件實(shí)現(xiàn)任務(wù)的解決。其它各實(shí)施形式來自于各從屬權(quán)利要求。
按本發(fā)明的壓力傳感器元件包括一個(gè)可基本上符合通常采用的敞開式壓力傳感器元件的，意即符合無軟管套管的元件的基體，并且包括與此基體配合的壓力連接部分。
本發(fā)明的特征在于，基體和壓力連接部分是用一種可流動(dòng)的填料互相密封的，此填料是同樣用于充填芯片載體和用于覆蓋半導(dǎo)體芯片的。該基體是優(yōu)選構(gòu)成一側(cè)敞開的，并且包括裝配在芯片載體上的半導(dǎo)體芯片和與此半導(dǎo)體芯片接點(diǎn)接通的各接頭。壓力連接部分是有利地套裝到基體上的，并且包圍半導(dǎo)體芯片位于其中的基體中的開口。這所具有的優(yōu)點(diǎn)在于，可共同進(jìn)行芯片載體的充填和因而半導(dǎo)體芯片的覆蓋，以及基體和壓力連接部分之間的密封。
一種這樣的足夠彈性的填料以便將各種壓力沒有各測(cè)量結(jié)果的失真地傳輸?shù)綁毫鬏斊魃系奶盍嫌米鳛榭闪鲃?dòng)的填料。這種填料應(yīng)相對(duì)于各種通常要測(cè)量的介質(zhì)在化學(xué)上是在很大程度上惰性的，并且應(yīng)可簡(jiǎn)易操作的。這種填料優(yōu)選是一種合成材料凝膠和尤其是基于硅樹脂基的凝膠。
如已提到的那樣，壓力傳感器元件的基體原則上可具有每個(gè)通常在可裝配在各印刷電路板上的各壓力傳感器元件所采用的形式和構(gòu)成基體合理地包括一個(gè)由合成材料制的，尤其由熱塑性合成材料制的芯片載體，此芯片載體擁有一個(gè)主要為平面的，帶集成壓力傳感器的半導(dǎo)體芯片布置在其上的芯片載體面。埋入合成材料物質(zhì)地存在著多個(gè)從側(cè)面探出此芯片載體的接頭。半導(dǎo)體芯片和各接頭是以通常方式例如通過各壓焊絲互相接點(diǎn)接通的。另可選擇地，芯片是可布置在帶有各集成接頭的，金屬的連接框架(引線框架)上的。此芯片載體優(yōu)選地?fù)碛性谒鬟吘壣希谄涓叨壬咸匠鲂酒砻娴陌鼑酒d體的側(cè)壁。此側(cè)壁限定基體的開口，通過此開口將要測(cè)量的介質(zhì)輸送給用于壓力測(cè)量的壓力傳感器?；w的側(cè)壁合理地在其上部終端上平面地結(jié)束。壓力連接部分套裝到此側(cè)壁上。
按本發(fā)明的壓力連接部分是如此構(gòu)成的，使得位于基體側(cè)壁上的壓力連接部分的終端區(qū)域分叉。換言之，壓力連接部分外壁的面向基體的終端包卡側(cè)壁的上部終端區(qū)域。壓力連接部分外壁的面向基體的終端的一個(gè)終端區(qū)域或局部區(qū)域在此沿基體側(cè)壁的外側(cè)面分布，而壓力連接部分外壁的面向基體的終端的另一個(gè)終端區(qū)域或局部區(qū)域沿基體側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面分布。
為了達(dá)到基體和壓力連接部分之間的良好密封，位于面向基體的壓力連接部分的終端和面向壓力連接部分的基體側(cè)壁的終端區(qū)域之間的間隙是有利地盡量完全用可流動(dòng)的填料充滿的，使得構(gòu)成了基體和壓力連接部分之間的氣密性密封。
間隙的充填特別合理地與半導(dǎo)體芯片的覆蓋同時(shí)進(jìn)行。為此在將壓力連接部分套裝和固定到基體上之后，通過壓力連接部分的開口將此可流動(dòng)的填料送入基體空腔中。在此如此地互相協(xié)調(diào)壓力連接部件的各內(nèi)部終端區(qū)域的充填高度和長(zhǎng)度，使得通過各毛細(xì)力將此填料吸入壓力連接部分和基體各側(cè)面部分之間的間隙中。因此為了用填料配備基體的內(nèi)部空間以及相互間密封基體和壓力連接部分，僅僅需要一次充填過程。按本發(fā)明壓力傳感器元件的制作因此是可能非常簡(jiǎn)單而成本有利的。
為了制作各敞開式壓力傳感器元件優(yōu)選采用帶有沿基體側(cè)壁的內(nèi)側(cè)周圈布置的止流邊的各芯片載體。這種止流邊促使，在填入時(shí)填料不越出此邊侵入基體的不應(yīng)由填料污染的各區(qū)域。在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可采用這樣的各基體。為了保證充分地充填基體側(cè)壁終端區(qū)域和已套裝的壓力連接部分的終端之間的間隙，如此長(zhǎng)地構(gòu)成壓力連接部分的沿各基體側(cè)面部分的內(nèi)側(cè)分布的那個(gè)終端區(qū)域，使得此區(qū)域探出止流邊和遮蓋此止流邊。將填料吸入壓力連接部分和基體側(cè)壁之間的間隙中的各毛細(xì)力以此方式也能在止流邊的區(qū)域內(nèi)變成起作用的。在相應(yīng)地匹配壓力連接部分時(shí)，帶有止流邊的通常敞開式壓力傳感器元件因此也可不加改變地采用于按本發(fā)明的帶連接的各壓力傳感器元件。
當(dāng)在壓力連接部分中構(gòu)成了兩個(gè)或多個(gè)可閉鎖入基體中的各相應(yīng)的固定開口或固定缺口中的固定凸耳時(shí)，可實(shí)現(xiàn)在基體上的壓力連接部分的一種特別可靠的固定。如果只采用兩個(gè)固定凸耳的話，這些凸耳有利地位于壓力連接部分的相對(duì)而處的側(cè)面上。這些固定凸耳優(yōu)選地構(gòu)成在壓力連接部分各外終端的區(qū)域中，這些終端在互相組合的狀態(tài)下沿基體的外側(cè)壁分布。這些在壓力連接部分各外終端的端側(cè)的終端區(qū)域上的固定凸耳，特別優(yōu)選地在向著基體上的方向上探出。另可選擇地當(dāng)然同樣可能將這些固定凸耳安置在基體中，而各從屬的固定開口或固定缺口安置在壓力連接部分中。
為了方便各固定凸耳嵌套入各從屬的固定開口中或固定缺口中，這些固定凸耳在它們的邊緣區(qū)域中可以是倒斜邊或倒圓角的。
按本發(fā)明的壓力連接部分是優(yōu)選為軟管的連接設(shè)計(jì)的，可將要測(cè)量的介質(zhì)通過此軟管輸送給基體中的壓力傳感器。為了能采用不同的軟管直徑，可以要么采用各組壓力連接部分，這些組僅在要采用的軟管直徑方面相互區(qū)分。有利地卻采用一種適合于裝配不同直徑的各軟管的壓力連接部分。例如可以提及一種帶有一個(gè)錐形收縮套管的壓力連接部分，可將各不同直徑的各軟管套在此套管上。然而可以按照各自的用途選擇合適的軟管直徑。
以下根據(jù)圖詳述本發(fā)明。在圖中所示的

圖1為本發(fā)明壓力傳感器元件的示意剖視圖；圖2為按圖1的按本發(fā)明壓力傳感器元件的基體的示意視圖，以及圖3為按本發(fā)明壓力傳感器元件的一種其它實(shí)施形式的示意性的剖視圖。
具體地圖1示出一個(gè)按本發(fā)明的，包括一個(gè)基體2和一個(gè)壓力連接部分8的壓力傳感器元件1。在印刷電路板10的插接面9上布置了該基體2?；w包含一個(gè)由熱塑性合成材料制的芯片載體3，一個(gè)半導(dǎo)體芯片4是裝入芯片載體的中心區(qū)域的。半導(dǎo)體芯片4具有一個(gè)集成的壓力傳感器和一個(gè)從屬的電路。為了清析起來表示兩者。此壓力傳感器按壓電阻抗系統(tǒng)工作。半導(dǎo)體芯片4是經(jīng)各壓焊絲19與各金屬接頭5導(dǎo)電地連接的。這些接頭5以它們的絕大部分是埋入芯片載體3中的。僅僅這些接頭的末端是在相對(duì)而處的下部側(cè)區(qū)域中從基體中引出的。如從圖2可獲知那樣，按本發(fā)明的壓力傳感器元件在芯片載體3的兩個(gè)相對(duì)而處的側(cè)面上擁有各四個(gè)接頭。為使基體2和印刷電路板10之間的各電壓保持盡量地小，這些接頭5僅以它們的極外邊的末端位于印刷電路板上。基體下側(cè)面的頂蓬形構(gòu)成也用來減小各電壓。通過基體2的中心區(qū)域?qū)τ∷㈦娐钒?0的間距將印刷電路板的各種撓度以較小的程度傳送到基體上。
基體在它的遠(yuǎn)離印刷電路板的側(cè)面11上具有一個(gè)由基體2的各側(cè)面部分(側(cè)壁)14限定的單側(cè)開口7。要測(cè)量的各介質(zhì)通過此開口7輸送給壓力傳感器。為了防止該介質(zhì)，基體的開口7的內(nèi)部空間是局部地用一種可流動(dòng)的填料6，尤其是用一種基于硅樹脂基的凝膠充填的。此凝膠完全地覆蓋半導(dǎo)體芯片4，各壓焊絲19和各接頭5的位于內(nèi)部空間中的部分，此外此凝膠幾乎完全地充填滿各側(cè)面部分14的各上部終端區(qū)域13和位于這些側(cè)面部分上的壓力連接部分8之間的間隙。
壓力連接部分8完全地包圍了基體2中的開口7。壓力連接部分8的面向基體2的終端12是分叉的，使得構(gòu)成了終端12的一個(gè)內(nèi)壁12a和一個(gè)外壁12b。外壁和內(nèi)壁包卡側(cè)壁14的上部終端區(qū)域13。壓力連接部分8的面向基體2的終端12的內(nèi)壁12a是如此長(zhǎng)地構(gòu)成的，使得此內(nèi)壁遮蓋在基體側(cè)壁14的內(nèi)側(cè)面15上構(gòu)成的一個(gè)止流邊16。該設(shè)計(jì)構(gòu)造使得用填料6同時(shí)充填基體2的內(nèi)部空間以及在側(cè)壁14和壓力連接部分8之間的間隙成為可能。為了充填，通過壓力連接部分8中的開口，在此情況下通過軟管用的連接套管將填料6送入基體2的內(nèi)部空間中。這樣來選擇充填高度，使得填料6可從下方侵入芯片載體3的內(nèi)壁15和壓力連接部分8的內(nèi)終端12a之間的縫隙中。通過各毛細(xì)力將在此縫隙中的填料進(jìn)一步向高處抽，在此越過在沒有套裝上的壓力連接部分8的情況下本來會(huì)限制填料6的流動(dòng)的止流邊16，并且?guī)缀跬耆爻錆M在壓力連接部分8和基體側(cè)壁14之間的間隙。以此方式是能夠在一個(gè)步驟中，實(shí)現(xiàn)基體2的內(nèi)部空間的充滿和在壓力連接部分8和基體2之間的密封。一種額外的密封步驟是不必要的。優(yōu)選是事先用粘接，焊接或相互間嵌套(各卡子)互相固定地連接基體和壓力連接部分。
當(dāng)配備了兩個(gè)或多個(gè)嵌套入基體中的各相應(yīng)固定開口或固定缺口中的固定凸耳時(shí)，可實(shí)現(xiàn)壓力連接部分的一種特別可靠的固定。這是示范性地在圖3中表示的。在此示意性地展示了通過按本發(fā)明壓力傳感器元件的一種可能實(shí)施形式的一個(gè)截面圖。大大簡(jiǎn)化地表示了基體2和壓力連接部分8，因?yàn)閮H僅應(yīng)表示各固定凸耳和固定開口的一種可能的布置。此截面圖的軸線是相對(duì)于圖1中的那個(gè)軸線旋轉(zhuǎn)了90°的。
壓力連接部分8在它的下部端側(cè)面區(qū)域中具有兩個(gè)在向基體2方向上突出的固定凸耳17。在基體的下部邊緣區(qū)域中在兩個(gè)相對(duì)而處的外側(cè)面上存在著各固定缺口18，在已組合的按本發(fā)明的壓力傳感器元件中各固定凸耳17嵌套入這些固定缺口中。為了方便嵌套，各固定凸耳的面向各固定缺口的各側(cè)面可以是倒圓角的或倒斜邊的，正如這在圖3中的左固定凸耳的實(shí)例上所示的那樣。這些固定凸耳17可跨越基體各側(cè)壁的整個(gè)長(zhǎng)度延伸，或僅跨越這些側(cè)壁的一個(gè)或多或少大的局部區(qū)域延伸。在后者情況下這些固定凸耳不僅防止壓力連接部分從基體抬起，而且也防止壓力連接部分的側(cè)向滑移。在此情況下也以前述方式進(jìn)行壓力連接部分和基體的密封。
權(quán)利要求
1.可在印刷電路板(10)的插接表面(9)上裝配的壓力傳感器元件(1)，帶有一個(gè)含有在芯片載體(3)上裝配的半導(dǎo)體芯片(4)的基體(2)和帶有一個(gè)可套裝到基體(2)上的管形壓力連接部分(8)，此半導(dǎo)體芯片(4)是與從基體(2)引出的各接頭(5)導(dǎo)電連接的，并且此半導(dǎo)體芯片(4)是用一種可流動(dòng)的填料(6)完全遮蓋的，其特征在于，壓力連接部分(8)的面向基體(2)的終端(12)尤其是用粘接，焊接或各卡子固定在基體(2)上的，并且用可流動(dòng)的填料(6)實(shí)現(xiàn)了基體(2)和壓力連接部分(8)之間的氣密性密封，其中由填料(6)至少局部地充填了面向基體(2)的壓力連接部分(8)的終端和基體(2)之間的各間隙。
2.按權(quán)利要求1的壓力傳感器元件，其特征在于，此基體(2)具有一個(gè)包括芯片載體(3)和半導(dǎo)體芯片(4)的側(cè)壁，并且壓力連接部分(8)的面向基體(2)的終端雙側(cè)地包卡基體(2)側(cè)壁(14)的面向壓力連接部分(8)的終端區(qū)域(43)，并且用可流動(dòng)的填料(6)實(shí)現(xiàn)了基體(2)和壓力連接部分(8)之間的密封。
3.按權(quán)利要求2的壓力傳感器元件，其特征在于，壓力連接部分(8)的終端(12)的面向基體(2)的一個(gè)內(nèi)壁(12a)沿著基體(2)的側(cè)壁(14)的內(nèi)側(cè)面(15)延伸如此地遠(yuǎn)，使得填料(6)用的一個(gè)在此內(nèi)側(cè)面(15)的區(qū)域中圍繞地構(gòu)成的止流邊(16)是由此內(nèi)壁(12a)遮蓋的。
4.按權(quán)利要求1至3之一的壓力傳感器元件，其特征在于，在壓力連接部分(8)上構(gòu)成了至少一個(gè)嵌套入基體(2)中的一個(gè)從屬固定開口或固定缺口(18)中的固定凸耳(17)。
5.按權(quán)利要求1至4之一的壓力傳感器元件，其特征在于，在基體(2)的各側(cè)面部分(14)的區(qū)域中構(gòu)成了至少一個(gè)嵌套入壓力連接部分(8)中的一個(gè)從屬固定開口或固定缺口中的固定凸耳。
6.按權(quán)利要求1至5之一的壓力連接部分，其特征在于，此壓力連接部分(8)具有一個(gè)用于套裝各不同直徑軟管的錐形收縮的套管。
7.按權(quán)利要求1至6之一的壓力傳感器元件，其特征在于，此可流動(dòng)的填料(6)是一種凝膠并且尤其是一個(gè)基于硅樹脂基的凝膠。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括基體(2)和壓力連接部分(8)的壓力傳感器元件(1)?；w包含一個(gè)在其上裝配了帶集成壓力傳感器的半導(dǎo)體芯片(4)的芯片載體(3)。半導(dǎo)體芯片是與側(cè)面從基體中引出的各接頭(5)接點(diǎn)接通的?；w(2)是一側(cè)敞開的,并且由芯片載體(3)的各側(cè)面部分(14)限定此開口(7)。壓力連接部分(8)是套裝到各側(cè)面部分(14)的這些上方終端區(qū)域(13)上的。本發(fā)明的特征在于,采用用以充填基體(2)內(nèi)部空間和密封半導(dǎo)體芯片(4)的填料(6),同時(shí)用于連接和密封壓力連接部分(8)和基體(2)。壓力連接部分(8)的這些終端是優(yōu)選地如此構(gòu)成的,使得通過各毛細(xì)力時(shí)填料(6)吸入各側(cè)面部分(14)和壓力連接部分(8)之間的間隙中,壓力連接部分(8)是特別優(yōu)選地如此構(gòu)成的,使得可套裝各不同直徑的軟管。
文檔編號(hào)G01L19/00GK1241257SQ98801447
公開日2000年1月12日 申請(qǐng)日期1998年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月29日
發(fā)明者J·溫特爾 申請(qǐng)人:西門子公司