專利名稱：具有裝入傳感器殼體中的芯片組件的電子傳感器或傳感器裝置、尤其是加速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有傳感器殼體的電子傳感器或傳感器裝置、尤其是加速度傳感 器，在該傳感器殼體中裝有芯片組件，其中，該傳感器殼體具有插頭觸點，這些插頭觸點通 過電連接與設置在芯片組件的組件殼體上的端子連接。
背景技術(shù)：
一種這樣類型的傳感器，其中芯片組件無襯底或電路板地直接裝入傳感器殼體 中，已經(jīng)由DE 10 2006 037 691 Al公開。在此需要的是，在組件殼體本身中成形出壓入?yún)^(qū) 及在傳感器殼體上成形出相應的壓入引腳。但是，與所述類型的現(xiàn)有技術(shù)不同，傳感器制造的最流行的方式是通過標準SMD 工藝將包含傳感器芯片、ASIC(信號處理芯片)及必要時的無源部件的、具有SMD能力的組 件殼體(該組件殼體在設計中面向標準芯片殼體，例如SOP)裝配到電路板上。經(jīng)插裝的電 路板隨后通過鍵合過程或釬焊過程或冷觸點接通技術(shù)(壓入技術(shù)、裁剪夾緊等)被裝配到 一個之前已經(jīng)制成的具有金屬嵌入件的塑料殼體中。該傳感器殼體(傳感器的最終殼體) 最后被蓋封閉(粘貼、激光焊接等)或被填充材料澆注。一種這樣類型的、被設置用于固定 在襯底上的芯片組件例如由DE 10 2004 058 815 Al公開。在該技術(shù)方案中作為組件殼體 的載體及必要時無源部件的載體需要電路板。這種技術(shù)及與之相關(guān)的裝配工藝在當今決定 性地決定著傳感器的價格及可銷售性，在釬焊技術(shù)未來向無鉛焊接的發(fā)展/轉(zhuǎn)變及與此相 關(guān)的開發(fā)費用方面也是決定性的。在組件殼體領(lǐng)域中公開了多種殼體和“引腿形狀”。尤其是公開了作為組件殼體的 雙列直插殼體(DIP)，但是在其原始形式中并不具有設置用于“插入式裝配”到金屬化電路 板孔中的端子引腳，而是具有設計用于目前常見的表面裝配技術(shù)(SMD)的端子。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的電子傳感器或傳感裝置在權(quán)利要求1中被描述特征。進一步構(gòu)型和 優(yōu)選的措施由從屬權(quán)利要求2至6得出。根據(jù)本發(fā)明的用于制造這樣類型的傳感器的方法 在權(quán)利要求7中被描述特征。在電學的傳感器方面，本發(fā)明構(gòu)建在這樣的特征上，即組件殼體具有側(cè)向向外伸 出的端子引腳，這些端子引腳在其自由端部上分別具有一個逐漸變細部，及設有至少一個 金屬的載體條，該載體條在第一端部區(qū)域中被構(gòu)造為插頭觸點并且在第二端部區(qū)域中對于 至少一個端子引腳分別具有一個彈簧夾緊接觸部位，這些彈簧夾緊接觸部位形成一個用于 相應的端子引腳的柔性壓入?yún)^(qū)。在另外的根據(jù)本發(fā)明的方式中，在載體條中為各個不會被 觸點接通的端子引腳設有至少一個留空。因此，根據(jù)本發(fā)明成功將可用標準工藝制成并標準化的組件殼體電和機械地可靠 集成到可用戶專用地制造的塑料殼體中。根據(jù)本發(fā)明，在傳感器中不需使用鉛。本發(fā)明建立在一個基于具有完整集成電路技術(shù)的、最小改型的標準雙列直插封裝(DIP)的整體的傳感 器方案上，該封裝以壓入技術(shù)被裝配在彈簧觸點載體上并且被再處理。根據(jù)該方案，本發(fā)明 不需要電路板或襯底，這導致了成本降低。此外，在成本上起到積極作用的是這樣的事實 根據(jù)本發(fā)明無需改變公知的DIP引線框的矩陣，由此可通過標準機器和模具來制造。由于 僅在DIP引腿上有微小改變，能夠用標準測量采集裝置實現(xiàn)測量技術(shù)或補償，使得并不出 現(xiàn)昂貴的專門制造。此外，由根據(jù)本發(fā)明在端子引腳方面得出的可變性可得到特別的優(yōu)點，這些端子 引腳的觸點接通完全是期望的。為此僅壓入那些對于電功能及機械固定必要的引腿。在載 體條中為所有其它的端子引腳設有相應的留空。根據(jù)本發(fā)明的一種被看作特別有利的實施形式，為了形成壓入?yún)^(qū)，載體條在第二 端部區(qū)域中比在第一端部區(qū)域中被向下壓印到更小的厚度，這些壓入?yún)^(qū)分別具有一個橫向 于載體條的縱向方向設置的、被設置用于接收相應的端子引腳的縫槽及兩個橫向支撐，其 中，橫向支撐一方面分別與縫槽的相對的側(cè)面中的一個鄰接并且另一方面分別與載體條中 的一個留空鄰接。壓入?yún)^(qū)所需的柔性也可通過簡單的沖壓技術(shù)措施來實現(xiàn)。根據(jù)一種有利的進一步構(gòu)型，該載體條可通過材料、其厚度的選擇以及通過縫槽 和留空的布置和大小的選擇來這樣地設計，使得在端子引腳被壓入時得到橫向支撐的彈簧 作用。作為組件殼體可有利地使用一個成本合適的標準芯片殼體、尤其是雙列直插殼體 (DIP)，只要它具有能插入裝配的端子引腳即可，或者只要-例如通過具有SMD能力的彎曲 引腳的扳直-產(chǎn)生這樣的端子引腳即可。根據(jù)本發(fā)明的用于制造傳感器或傳感器裝置的方法規(guī)定，借助壓入技術(shù)將組件殼 體裝配到該或一些金屬的載體條上，接著通過共同包封注塑用塑料將組件殼體和載體條嵌 入傳感器殼體中。


下面借助附圖詳細地闡述本發(fā)明。其示出圖1具有根據(jù)本發(fā)明改型的端子引腳的DIP組件殼體的不同視圖，圖2在多個組件殼體的矩陣引線框復合結(jié)構(gòu)中的在圖1中示出的組件殼體，圖3根據(jù)本發(fā)明的載體條的俯視圖及橫截面圖，圖4在連續(xù)帶的符合結(jié)構(gòu)中的在圖3中示出的載體條，圖5根據(jù)本發(fā)明壓入到兩個載體條上的芯片組件的俯視圖和橫截面圖，圖6用于說明載體條的壓入?yún)^(qū)和壓入過程的詳細示圖；圖7根據(jù)圖5的被中間殼體包封注塑的裝置的俯視圖和橫截面圖，圖8最終的傳感器殼體的不同視圖，圖9最終的傳感器殼體的其它示意圖，圖10至12根據(jù)本發(fā)明傳感器的、根據(jù)本發(fā)明的制造過程的不同階段。
具體實施例方式圖1從正面(圖1A)、以俯視圖(圖1B)中及從側(cè)面(圖1C)示出了按照JEDEC標準化的雙列直插封裝(DIP)的視圖，其分別具有四個從兩條長邊伸出的引腳4。芯片組件 2的組件殼體1以傳遞模塑方法中本身公知的方式制造(材料基于環(huán)氧樹脂的模塑化合 物)。該組件殼體1在結(jié)構(gòu)化的引線框(電路載體)上包含微結(jié)構(gòu)化的傳感器芯片、ASIC 和無源部件(全部在此未示出)。根據(jù)本發(fā)明作為唯一的變化，端子引腳4( “引腿”)的形 狀被稍微改型。該改型包括在各個引腿4自由端部上的至少一個逐漸變細部3。還有利的 是止擋面5。芯片組件2的基底據(jù)此在所示出的實施形式中是雙列直插結(jié)構(gòu)形式的、符合 JEDEC的標準組件殼體1，在該標準組件殼體中集成了完整的電路，即電路載體(結(jié)構(gòu)化的 引線框)、傳感器芯片、ASIC及必要時的無源部件。但是，根據(jù)本發(fā)明的組件殼體1的這些 連接引腿4通過引腿4端部的逐漸變細部3而變得更細。此外，與原來的DIP不同，從引腿 4到殼體1的過渡部被無階梯地布設。而是每個端子引腳4設有一個止擋面5。引腿4的該改型以有利的方式不影響引線框復合結(jié)構(gòu)中的柵距，不僅不在X方向 上而且不在Y方向上影響。也可使用標準的分離式彎曲模具。因此，在公知的矩陣引線框 結(jié)構(gòu)內(nèi)部的顯示以及在標準機器上的制造都是可能的。圖2以引線框6的形式示出在多個組件殼體的復合結(jié)構(gòu)中的、在圖1中示出的DIP 組件殼體1的示意圖，更確切地說矩陣引線框的部分。因為其幾乎是標準組件殼體1，僅 僅“引腿”4的最終形狀被稍微改型，所以可用世界上的標準化方法實現(xiàn)在標準機器上的制 造，這導致了顯著的成本優(yōu)勢，因為可使用現(xiàn)有的生產(chǎn)線、現(xiàn)有的注射成型模具及分離式彎 曲模具。圖3以兩個視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的金屬載體條7的示圖(以俯視圖并排地示出 兩個載體條，這些載體條分別負責與設置在DIP組件殼體1的同一側(cè)上的端子引腳4的電 和機械連接)。載體條7的厚度通過希望的用戶接口來定義，在該例子中通過插頭觸點8的 厚度0.6mm來定義。參見圖4，原料帶14 (例如由CuSn6制成)在一側(cè)(在此在圖3中示出 的載體條7的左端部區(qū)域)被向下壓印到對于與DIP殼體1觸點接通所必要的厚度。用于 稍后接收DIP殼體1的夾緊彈簧觸點9的結(jié)構(gòu)被沖壓到該向下壓印出的帶14中并且必要 時被電鍍涂層。該金屬載體條7根據(jù)本發(fā)明滿足兩個功能一方面實現(xiàn)插頭觸點接口。另一方面可借助壓入技術(shù)(冷觸點接通技術(shù))電觸點 接通并且可靠地機械固定DIP組件殼體1。第一功能通過相應的沖壓模具并且通過適當?shù)剡x擇載體條7的厚度來保證。為第 二功能設有一些彈簧觸點夾緊部位9。原則上，標準的壓入技術(shù)在此被顛倒引腳被設計成 堅固的，而壓入?yún)^(qū)域被設計成彈性的或能夾緊的。這些引腳根據(jù)本發(fā)明是DIP組件殼體1 的引腿4，而壓入?yún)^(qū)域9通過載體條7的針對功能的布設表示。載體條7為此被向下壓印到 所需的尺寸并且通過沖壓出的縫槽10實現(xiàn)了所需數(shù)量的彈簧夾緊接觸部位9。在此，縫槽 10由借助留空12和13構(gòu)成的橫向支撐11限界。圖4示出了在一個連續(xù)的帶14(僅畫出帶14的一小段)中作為復合結(jié)構(gòu)的根據(jù) 本發(fā)明的載體條7的示圖。以帶14的形式可進行帶電鍍過程，也如其對于壓入觸點典型地 設置一樣。只有在最終裝配中才通過沖壓過程將載體元件7分成單個。因為沖壓過程在帶 14中進行，所以被電鍍涂層的表面也可局部地在插頭引腳8上實現(xiàn)，也就是說與載體7的其 余部分不同，以至于載體條7的這些區(qū)域可設有與它們各自的功能環(huán)境適配的表面。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)型的示圖DIP殼體1借助壓入技術(shù)(或者說冷觸點接 通技術(shù))與載體條7連接。(關(guān)于詳細的過程也參見根據(jù)圖6的詳細示圖)任選地可在載 體條7上設置用于預固定DIP殼體1的側(cè)導向裝置，這些側(cè)導向裝置由彎曲過程實現(xiàn)。為 了舉例說明示出了一個八引腳的組件殼體1，使得為每個載體條7配置四個端子引腳4。如 可見地，每個連接行中的兩個中間的端子引腳4并不在壓入?yún)^(qū)9中被觸點接通，而是自由地 延伸，也就是說無電接觸地例如穿過留空13。所屬的、在傳感器正常運行中不被觸點接通的 端子引腳4僅在測試運行中需要。在圖6中可見，如在結(jié)構(gòu)上及材料技術(shù)上相應設計的載體條7中那樣，在彈簧夾緊 接觸部位9上通過壓入過程產(chǎn)生相對于DIP殼體4的引腿4的彈簧夾緊作用。首先，DIP引 腿4被穿入載體條7的一個縫槽10中。該DIP引腿4在進一步壓入時與橫向支撐11形成 接觸并且在該橫向支撐上施加一個側(cè)向指向的力，該力可使橫向支撐由于其結(jié)構(gòu)或者說由 于留空12和13而部分地彈性地退讓。最后，相應的端子引腳4被完全壓入并且建立與載 體條7的電及機械的可靠連接。在根據(jù)圖5和6插裝中，引腿4的逐漸變細區(qū)域3位于載體條7中的為此設置的 縫槽10中，因為引腿4在逐漸變細的區(qū)域3中的尺寸比縫槽10的寬度稍微更窄。通過施 加力，引腿4被壓入縫槽10中。由此實現(xiàn)了夾緊作用，因為引腿4在未逐漸變細的區(qū)域中 寬于載體7中的縫槽10。在此，載體7必須允許橫向支撐11的一定彈簧作用，這可毫不費 力地通過相應的設計借助可供使用的參數(shù)來實現(xiàn)。為了確保該機電的連接，載體條7被中間殼體15包封注塑，參見圖7。為了將壓入 的DIP殼體1機械地固定在載體條7上及為了在隨后的對圍繞的傳感器殼體(最終殼體) 注塑成型時的應力去耦合，按照圖5存在的構(gòu)型被一個例如由部分柔性的材料(硅酮)制 成的環(huán)繞的中間殼體15包封注塑。由在圖7中選出的示圖可見該中間殼體15的僅僅示例 性的造型。該中間殼體15的制造所必需的注塑模具可用作壓入過程的基礎，其方式是“滑 動元件”承擔對力耦合輸入的支撐，更下面參見圖10。在注塑模具中，“滑動元件”也可同時 承擔中間殼體15的頂出功能。此外，該中間殼體15在應力去耦合方面在-以很高的壓力 (> 500巴)-用傳感器殼體的塑料包封注塑時是有利的。最后，載體條7和中間殼體15被這樣地用一種塑料包封注塑，使得產(chǎn)生一個最終 殼體(傳感器殼體)16，該最終殼體包含插頭接口 8a(參見圖8)和一個固定可能結(jié)構(gòu)17。圖8以多個視圖及以“透視圖”示出了包含之前描述的結(jié)構(gòu)的最終傳感器殼體16 的示意圖。該形狀被示例性地選出并且尤其適用于機動車加速度傳感器。此外可看到裝配 引腳18。圖9示出了傳感器的最終殼體16的其它示意圖。為了能夠?qū)⒅虚g殼體15固定在 最終殼體16的注塑模具中，在所示出的實施例中在該中間殼體15的上側(cè)面上設有一個“具 有中心空槽的附件” 19。此外，其配對部件位于(未示出的)注塑模具中并且支持中間殼體 15相對最終殼體16的精確定位。最終殼體16的注射點被這樣選擇(例如在套管之下)， 使得注射塑料物正好向著接收面19擠壓該中間殼體15。圖10至12示出了在制造時可能的工藝流程的不同階段的示意圖根據(jù)圖10，首先將沖裁下的載體件7定位在下方的、供中間殼體15的制造使用的 注塑腔21上方?；瑒釉?0位于該腔21中，這些滑動元件被移出到載體條7的高度上。
通過一個取放(pick & place)過程，借助真空抽吸裝置22將DIP殼體1 (參見圖 11，左邊部分)相對載體條7定位并且插裝(穿入)。壓入模具23 (參見圖11，右邊部分)將殼體1或DIP引腿4壓入到載體條7的彈 簧元件9中。在壓入過程中，注塑模具21中的“滑動件” 20同時是用于(從上方)引入的 壓入力的“反向支承”。壓入模具23及對于接收力必要的滑動件20隨后返回，參見圖12左邊部分，然后 上注塑腔24封閉被設置用于制造中間殼體15的注塑模具，參見圖12右邊部分。在注射物質(zhì)及冷卻之后，中間殼體15被完成。在此，滑動件20同時用作中間殼體 15的從下注射腔21頂出的“頂出器”。最后，包圍的最終殼體16的包封注塑實現(xiàn)了在圖8和9中示出的結(jié)果，其設定了 插頭接口 8a和擰緊或裝配可能結(jié)構(gòu)17和18。下面綜合地再次說明本發(fā)明的一些重要優(yōu)點由于DIP殼體1上的引腿長度實現(xiàn)了 DIP組件殼體1與載體條7之間理想的應力 去耦合。另一方面可得到整個傳感器的非常小的傳感器大小。裝配過程被整體顯著減少。 因為不需要熱裝配或連接過程、熔焊、釬焊等，所以不會在DIP組件殼體上由連接技術(shù)引起 熱應力。因為殼體形狀幾乎不受限制，所以尤其是也可實現(xiàn)適用于機動車的傳感器殼體。此外，消除了可導電微粒的所謂“微粒問題”。由于根據(jù)本發(fā)明的裝配，不用擔心由 焊球、熔劑剩余物、熔焊時的濃煙痕跡、導電銀粘接(Silberleitkleben)時的粘接劑剩余 物等引起的污染。在使用傳遞模塑方法時(也就是說當最終殼體16由模塑化合物/環(huán)氧樹脂制成 時)，必要時可省去中間殼體15。在很多傳感器類型中，所有的傳感方向可用同一個DIP組件殼體1簡單地僅通過 載體條位置的變化(0° -、45° _、90° -傳感器等)來實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.電子傳感器或傳感器裝置、尤其是加速度傳感器，具有傳感器殼體(16)，在該傳感 器殼體中裝有芯片組件O)，其中，該傳感器殼體(16)具有插頭觸點(8)，這些插頭觸點通 過電連接與設置在該芯片組件O)的組件殼體(1)上的端子連接，其特征在于，-該組件殼體(1)具有側(cè)向向外伸出的端子引腳G)，這些端子引腳在其自由端部上分 別具有一個逐漸變細部(3)，-設有至少一個金屬的載體條(7)，所述載體條在第一端部區(qū)域中被構(gòu)造為插頭觸點 (8)及在第二端部區(qū)域中對于至少一個端子引腳(4)分別具有一個彈簧夾緊接觸部位(9)， 該彈簧夾緊接觸部位形成用于相應的端子引腳的柔性的壓入?yún)^(qū)，-在所述載體條(7)中為各個不會被觸點接通的端子引腳(4)設有至少一個留空(12，13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電子傳感器或傳感器裝置，其特征在于，為了形成所述壓入?yún)^(qū)， 所述載體條(7)在第二端部區(qū)域中比在第一端部區(qū)域中被向下壓印到更小的厚度，所述壓 入?yún)^(qū)分別具有一個橫向于所述載體條(7)的縱向方向設置的、被設置用于接收相應的端子 引腳⑷的縫槽(10)以及兩個橫向支撐(11)，這些橫向支撐(11) 一方面分別與所述縫槽 (10)的相對側(cè)面中的一個鄰接并且另一方面分別與所述載體條(7)中的一個留空(12，13) 鄰接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電子傳感器或傳感器裝置，其特征在于，所述載體條(7)在材料、 載體條的厚度方面以及通過所述縫槽(10)和所述留空(12，1 的布置和大小被這樣地設 計，使得在所述端子引腳的壓入過程中得到所述橫向支撐(11)的彈簧作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項的電子傳感器或傳感器裝置，其特征在于，所述組件殼 體(1)是具有能插入裝配的端子引腳(4)的標準芯片殼體、尤其是雙列直插殼體(DIP)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的電子傳感器或傳感器裝置，其特征在于，這些端子引腳(4)在所 述逐漸變細部( 與到所述組件殼體(1)的過渡部之間分別具有至少一個止擋面( 或肩 部，所述止擋面或肩部在所述端子引腳(4)被壓入的情況下坐置于所述載體條(7)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項的電子傳感器或傳感器裝置，其特征在于，所述載體條 (7)的第二端部區(qū)域與以壓入技術(shù)與該第二端部區(qū)域連接的芯片組件( 一起被中間殼體 (15)包封注塑，該中間殼體被裝入所述傳感器殼體(16)中。
7.用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項的電子傳感器或傳感器裝置的方法，其特征 在于，借助壓入技術(shù)將所述組件殼體(1)裝配到至少一個金屬的載體條(7)上，接著通過包 封注塑用塑料將組件殼體(1)和載體條(7)嵌入到傳感器殼體(16)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，提供一個連續(xù)的帶(14)，該帶具有作為復合結(jié) 構(gòu)的多個載體條(7)，接著通過沖壓過程將這些載體條(7)分成單個，接下來分別將所述組 件殼體(1)裝配到所述載體條(7)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于，通過至少一個帶電鍍過程在所述載體條(7)或 所述載體條的部分上產(chǎn)生被電鍍涂覆的表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的方法，至少具有以下步驟-將沖裁出的載體條(7)定位在注塑模具的一個設置用于制造中間殼體(1 的下注 塑腔上方，其中，在該腔中設有滑動元件(20)，這些滑動元件移出到所述載體條(7)的高度上，-將所述組件殼體(1)定位、插裝并且接著借助壓入模具(2 壓入到所述載體條(7) 中，其中，通過所述滑動元件00)支撐力耦合輸入，-使所述壓入模具和所述滑動元件OO)返回，以及合上所述注塑模具的上注塑腔 (24),-通過包封注塑用塑料制造所述中間殼體(15)，-通過借助一個另外的注塑模對所述中間殼體(1 和所述載體條(7)的插頭觸點(8) 的包封注塑來制造所述傳感器殼體(16)。
全文摘要
對于具有傳感器殼體(16)的電子傳感器或傳感器裝置、尤其是加速度傳感器，在該傳感器殼體中裝有具有組件殼體(1)的芯片組件(2)，該組件殼體(1)具有側(cè)向向外伸出的端子引腳(4)，這些端子引腳在其自由端部上分別具有一個逐漸變細部(3)。還設有至少一個金屬的載體條(7)，該載體條在第一端部區(qū)域中被構(gòu)造為插頭觸點(8)及在第二端部區(qū)域中對于至少一個端子引腳(4)分別具有一個彈簧夾緊接觸部位(9)，該彈簧夾緊接觸部位形成一個用于相應的端子引腳(4)的柔性的壓入?yún)^(qū)。
文檔編號H03H9/10GK102119333SQ200980130985
公開日2011年7月6日 申請日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日
發(fā)明者R·路德維希 申請人:羅伯特·博世有限公司