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Dokumentenidentifikation DE102006043884A1 30.08.2007
Titel Halbleiterdrucksensor und Stempel zum Formen des Sensors
Anmelder Mitsubishi Electric Corp., Tokyo, JP
Erfinder Asada, Shinsuke, Tokio/Tokyo, JP;
Nakamura, Hiroshi, Tokio/Tokyo, JP;
Taruya, Masaaki, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 19.09.2006
DE-Aktenzeichen 102006043884
Offenlegungstag 30.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.08.2007
IPC-Hauptklasse G01L 19/00(2006.01)A, F, I, 20060919, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01L 9/04(2006.01)A, L, I, 20060919, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Halbleiterdrucksensor umfasst ein Halbleiterdrucksensorteil, das einen Druck in ein elektrisches Signal umwandelt, ein Sensormodul, in dem das Halbleiterdrucksensorteil und ein Anschluss, von dem sich ein Teil auswärts erstreckt, mit einem ersten Harz einsatzgeformt sind, und ein äußeres Gehäuse, in dem das Sensormodul enthalten ist, wobei das Sensormodul ferner mit einem zweiten Harz einsatzgeformt ist, um einen Verbindungsbereich auszubilden, und wobei der Halbleiterdrucksensor dadurch gekennzeichnet ist, dass der von dem zweiten Harz freiliegende Bereich des Sensormoduls und die Grenzfläche zwischen dem freiliegenden Bereich des Sensormoduls und dem zweiten Harz mit einem Klebstoff bedeckt sind.

Beschreibung[de]
1. GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterdrucksensor und, genauer gesagt, einen Halbleiterdrucksensor, dessen hermetische Abdichtungseigenschaften verbessert sind.

2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Herkömmliche Halbleiterdrucksensoren, beispielsweise ein Halbleiterdrucksensor zum Messen eines Ansaugdrucks von Fahrzeugmotoren mit einem Aufbau, wie er in der japanischen Patentoffenlegungsschrift (ungeprüfte) Nr. 337987/2000 (Patentdokument 1) oder der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 170380/1998 gezeigt ist, sind bekannt.

8 zeigt im Querschnitt den Aufbau eines Halbleiterdrucksensors gemäß Patentdokument 1, der nachfolgend beschrieben wird. Gemäß der Zeichnung besteht ein äußeres Gehäuse 1 aus einem Befestigungsbereich 1a und einem Verbindungsbereich 1b. Ein Anschluss 2 zum externen Anschließen ist einsatzgeformt, so dass ein Teil von diesem nach außen vorsteht. Der Bereich 1a umfasst eine konkave Öffnung 4, die in der Zeichnung nach unten offen ist, und ein Sensormodul 3, das in dieser enthalten ist. Signale werden nach außen geleitet, indem ein Leitungsrahmen 5, der von dem zuvor genannten Sensormodul 3 abzweigt, und der Anschluss 2 miteinander verschweißt werden.

Ferner sind ein Halbleiterdrucksensorteil 6 und ein Signalverarbeitungsteil 7 an dem zuvor genannten Sensormodul 3 befestigt, und die elektrische Verbindung zwischen internen Elementen oder einem IC-Chip und dem zuvor genannten Leitungsrahmen 5 wird beispielsweise über eine nicht dargestellte Verdrahtung erzeugt. Ein trichterartiger Deckel 9 mit einem Stutzen 8 ist vorgesehen, um den freiliegenden Raum des zuvor genannten Sensormoduls 3 abzudecken. Ein Druckübertragungsloch 8a ist in dem Stutzen 8 ausgebildet, und Ansaugluft eines Motors wird durch dieses Druckübertragungsloch 8a zugeführt, um den Druck der Luft zu messen. An dem Umfangsbereich der zuvor beschriebenen konkaven Öffnung 4 ist ein konvexer Teil 10 vorgesehen; und ein konkaver Teil 11 ist an dem zuvor genannten Deckel 9 gegenüber diesem konvexen Teil 10 vorgesehen, so dass der zuvor genannte konvexe Teil 10 in diesem enthalten ist. Eine hermetische Dichtung wird erzeugt, indem ein Klebstoff 12 in dem Spalt zwischen den beiden Teilen vorgesehen wird.

Bei dem zuvor beschriebenen Aufbau müssen der Anschluss 2 und der Leitungsrahmen 5 jedoch beispielsweise mittels Widerstandschweißen in demjenigen Zustand, in dem das Sensormodul 3 in der konkaven Öffnung 4 des äußeren Gehäuses 1 enthalten ist, miteinander verbunden werden, und die konkave Öffnung 4 des äußeren Gehäuses 1 muss entsprechend eine Fläche aufweisen, wo doppelte Pole von positiven und negativen Schweißelektroden zu diesem Zeitpunkt in Kontakt sein können. Daher muss die konkave Öffnung 4 eine größere Öffnungsfläche als die des Sensormoduls 3 aufweisen. Da es ferner erforderlich ist, einen Fügebereich vorzusehen, in dem der Deckel 9 und das äußere Gehäuse 1 miteinander verbunden und an dem Umfangsbereich der zuvor genannten konkaven Öffnung 4 befestigt werden, fällt die Größe eines Halbleiterdrucksensors der vorliegenden Konstruktion in Bezug auf das Sensormodul 3 sehr groß aus.

Andererseits wird ein Halbleiterdrucksensor mit einem integral geformten Aufbau vorgeschlagen, bei dem ein Sensormodul 3, das derart einsatzgeformt ist, dass ein Teil eines Anschlusses 2 zur externen Verbindung auswärts vorsteht, ferner einsatzgeformt ist, um ein äußeres Gehäuse 1 zu bilden. Bei dieser Art Vorrichtung ist ein Fügebereich zwischen dem äußeren Gehäuse 1 und dem Deckel 9 in der Nähe des Sensormoduls 3 um dieses herum vorgesehen, wodurch es möglich ist, einen Halbleiterdrucksensor mit einer geringeren Größe als die des Sensors mit dem herkömmlichen Aufbau zu erzielen.

Bei einem derartigen integralen Formaufbau besteht jedoch ein Problem dahingehend, dass ein winziger Spalt zwischen dem Sensormodul 3 und dem äußeren Gehäuse 1 ausgebildet wird. Daher können Luft und Feuchtigkeit eines kontaminierten Druckmediums entlang dieses Spaltes eintreten, was zur Korrosion von Metallen in einem inneren Teil, zur Leckage des bemessenen Gases oder dergleichen führt. Jeder Spalt wird beim Abkühlen von einer Formtemperatur auf eine Gebrauchstemperatur aufgrund unterschiedlicher linearer Ausdehnungskoeffizienten eines Formmaterials eines Sensormoduls 3 und eines Formmaterials eines äußeren Gehäuses 1, in dem das Sensormodul einsatzgeformt wird, erzeugt.

Ferner muss ein Sensormodul 3 von dem äußeren Gehäuse 1 wenigstens an einem Punkt freiliegen, an dem ein Halbleiterdrucksensorteil 6 befestigt ist, sowie an einem Anschluss 2. Die Einsatzform eines Sensors 3 wird normalerweise durch Einspritzen eines thermoplastischen Harzes erzeugt, und es gibt einige Fälle, in denen ein winziger Spalt zwischen dem Sensormodul 3 und einem Metallelement, wie beispielsweise ein Anschluss, der zur Außenseite freiliegt, aufgrund der Volumenschrumpfung erzeugt wird, die zum Zeitpunkt der Verfestigung des Harzes auftritt. Wenn Feuchtigkeit entlang dem an diesem freiliegenden Bereich ausgebildeten Spalt eintritt, besteht entsprechend die Gefahr der Korrosion eines Metallleitungsrahmens 5, der in dem äußeren Gehäuse 1 enthalten ist, und eines Leckageweges, der sich durch den mit dem freiliegenden Bereich zu verbindenden Spalt erstreckt. Entsprechend tritt ein bemessenes Gas aus einer Druckzuführkammer aus, wodurch das Problem erzeugt wird, dass eine genaue Messung der Drücke unmöglich ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung soll die zuvor genannten Probleme lösen und schafft einen Halbleiterdrucksensor, der die Probleme in Bezug auf die Luftdichtheit oder die Korrosion einer Leitung vermeidet, wodurch die Verlässlichkeit der Dichtungseigenschaften in einem Halbleiterdrucksensor mit dem Aufbau, bei dem ein Sensormodul, in dem ein Halbleiterdrucksensorteil enthalten ist, integral in einem äußeren Gehäuse geformt ist, verbessert wird.

Ein Halbleiterdrucksensor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Halbleiterdrucksensorteil, der einen Druck in ein elektrisches Signal umwandelt; ein Sensormodul, in dem dieses Halbleiterdrucksensorteil und ein Anschluss des Teils, der sich zur Außenseite erstreckt, mit einem ersten Harz einsatzgeformt sind; und ein äußeres Gehäuse, in dem das zuvor genannte Sensormodul enthalten ist, wobei das genannte Sensormodul ferner mit einem zweiten Harz einsatzgeformt ist, um einen Verbindungsbereich auszubilden, und wobei der Halbleiterdrucksensor dadurch gekennzeichnet ist, dass der von dem zweiten Harz freiliegende Bereich des Sensormoduls und die Grenzfläche zwischen dem freiliegenden Bereich des Sensormoduls und dem zweiten Harz mit einem Klebstoff bedeckt sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird aufgrund des zuvor genannten Aufbaus die Grenzfläche zwischen dem Gehäuse und dem zweiten Harz, die einen Eindringweg für Feuchtigkeit und Gas darstellt, mit einem Klebstoff abgedichtet, so dass es möglich ist, die Korrosion einer Leitung aufgrund des Eindringens von Feuchtigkeit und die Störung der Luftdichtheit aufgrund des Eindringens von Gas zu verhindern, wodurch ein Halbleiterdrucksensor mit besserer Verlässlichkeit erzeugt werden kann.

Die zuvor genannte Aufgabe und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden genauen Beschreibung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen deutlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Querschnittansicht, die den Aufbau eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

2 ist eine Vorderansicht eines Sensormoduls, das in den zuvor genannten Halbleiterdrucksensor gemäß der ersten Ausführungsform integriert werden soll.

3 ist eine Querschnittansicht, die den Aufbau eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

4 ist eine Querschnittansicht, die den Aufbau eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

5 ist eine Ansicht, die den Formgebungszustand mit Stempeln gemäß der zuvor genannten dritten Ausführungsform zeigt.

6 ist eine Querschnittansicht, die den Aufbau eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

7 ist eine Querschnittansicht, die den Aufbau eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

8 ist eine Querschnittansicht, die den Aufbau eines Halbleiterdrucksensors gemäß dem Stand der Technik zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN Erste Ausführungsform

Nachfolgend wird eine erste bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine Querschnittansicht, die den Aufbau eines Halbleiterdrucksensors gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 2 ist eine Vorderansicht eines Sensormoduls 3. In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche oder gleichartige Bauteile wie diejenigen des Standes der Technik, die unter Bezugnahme auf 8 beschrieben sind.

Bei dem Sensormodul 3 gemäß dieser ersten Ausführungsform ist ein Anschluss 2 durch Formen eines ersten Harzes, bei dem es sich um ein Reaktionsharz handelt, wie beispielsweise ein Epoxidharz, mit Hilfe eines Spritzpressverfahrens hergestellt. Das Sensormodul 3 ist mit einer konkaven Öffnung 4 zum Befestigen eines Halbleiterdrucksensorteils 6 versehen. Der Anschluss 2 ist einsatzgeformt, so dass ein Ende in der konkaven Öffnung 4 freiliegt, und das andere Ende auswärts (in der Zeichnung rechts) der konkaven Öffnung 4 freiliegt. Wie in 2 gezeigt ist, sind ein Teil der Anschlüsse, die außerhalb der konkaven Öffnung 4 freiliegen, die nachfolgend beschriebenen Kennlinieneinstellanschlüsse 15, und ein Teil von diesen sind Verbindungsanschlüsse 16, sobald sie einteilig mit einem äußeren Gehäuse 1 geformt sind.

Der Halbleiterdrucksensorteil 6 ist mit dem Boden der zuvor genannten Öffnung 4 unter Verwendung eines Klebstoffmaterials 17, wie beispielsweise ein Material der Fluorgruppe, verklebt und ist elektrisch mit den Anschlüssen 2, die in der konkaven Öffnung 4 freiliegen, mit Hilfe eines Anschlussdrahtes 18 aus Gold oder Aluminium verbunden. Der Halbleiterdrucksensorteil 6, die Anschlüsse 2 und der Anschlussdraht 18 in einem inneren Bereich der konkaven Öffnung 4 sind mit einer Schutzharzschicht 19, wie beispielsweise mit einem Fluor-Gel, beschichtet, um die durch ein bemessenes Gas verursachte Korrosion zu verhindern, und um die elektrischen Isolationseigenschaften sicherzustellen. Diese Schutzharzschicht 19 wird so weich gewählt, dass sie die Druckerfassungsoperation eines Drucksensors nicht stört.

Es ist ein Halbleitersensorteil 6 bekannt, das die Piezo-Widerstandswirkung verwendet, und dieses Halbleitersensorteil 6 umfasst einen Siliziumchip 20 mit einer Membran und einem Glassockel 21, der mit diesem Siliziumchip 20 unter Verwendung eines feldunterstützten Schmelzverbinderverfahrens befestigt ist. Durch die Verbindung des zuvor genannten Siliziumchips 20 und des Glassockels 21 wird unter der Membran eine Vakuumkammer 22 erzeugt. Drücke werden als Sensorsignale ausgegeben, indem Dehnungen der Membran, die aufgrund des Unterschieds zwischen dem Druck eines bemessenen Gases und dem Druck der Vakuumkammer 22 erzeugt werden, anhand der Änderung der Widerstandswerte eines Eich-Widerstands, der auf dieser Membran ausgebildet ist, als Ungleichgewichtszustände eines Brückenkreises erfasst werden.

Ferner sind in dem Halbleiterdrucksensorteil 6 an anderen Punkten als die Druckerfassungseinrichtung, die eine Membran aufweist, ein nicht dargestellter Verstärkerkreis, der elektrische Signale von der Druckerfassungseinrichtung verstärkt, ein Einstellkreis, der die Einstellung auf gewünschte Ausgangsspannungskennlinien durchführt, ein ROM, in dem die eingestellten Daten gespeichert werden, oder dergleichen ausgebildet. Die Kennlinieneinstellung erfolgt über elektrische Signale, die von außen über die Einstellanschlüsse 15 eingegeben werden. Das äußere Gehäuse 1 wird ausgebildet, indem das zuvor genannte Sensormodul 3 als ein integrales Teil unter Verwendung eines zweiten Harzes, bei dem es sich um einen thermoplastischen Kunststoff handelt, wie beispielsweise PBT (Polybutylenterephthalat) oder PPS (Polyphenylsulfid) mittels Spritzgießen hergestellt wird.

An dem äußeren Gehäuse 1 ist ein komplexes Teil 10 ausgebildet, über das ein Verbindungsbereich 1b zur äußeren Verbindung und ein Stutzen 8 zur Druckzufuhr mittels Kleben verbunden sind. Eine Dichtung wird erzeugt, indem ein Klebstoff 12 zwischen diesem konvexen Teil 10 und einem konkaven Teil 11, das an dem gegenüberliegenden Bereich eines Deckels 9 ausgebildet ist, vorgesehen wird. Bei dem äußeren Gehäuse 1 gibt es von dem zweiten Harz freiliegende Bereiche an drei Punkten eines Verbindungsanschlussteils 16 der Anschlüsse 2, eines Halbleiterdrucksensor-Befestigungsbereichs 1a und einer hinteren Fläche 23 des Sensormoduls 3. Die Freilegung an der hinteren Fläche 23 in dem äußeren Gehäuse 1 wird erzeugt, indem das Gehäuse zwischen dem oberen Stempel und dem unteren Stempel der Formstempel gehalten wird, um zu verhindern, dass das äußere Gehäuse 1 seine Position verlässt, wenn es einteilig geformt wird.

Gemäß der ersten Ausführungsform sind von den Bereichen des Sensormoduls 3, die von dem zuvor genannten äußeren Gehäuse 1 freiliegen, die Grenzflächen zwischen dem äußeren Gehäuse 1 und dem Sensormodul 3 mit einem Klebstoff 24 bedeckt. Bei diesem Klebstoff 24 handelt es sich um einen Epoxid-Klebstoff oder um ein Material, wie beispielsweise Gummi eines Silikonharzes. Zudem kann bevorzugt eine Nut, wie gezeigt, an der zuvor genannten Grenzfläche ausgebildet sein, in welcher der Klebstoff 24 vorgesehen werden kann. Auf diese Weise wird zumindest die Grenzfläche zwischen dem äußeren Gehäuse 1 und dem Sensormodul 3, durch die Feuchtigkeit oder Gas eindringen kann, mit einem Klebstoff versiegelt. Entsprechend ist es möglich, die Korrosion von Leitern aufgrund des Eindringens von Feuchtigkeit oder den Mangel an Luftdichtheit aufgrund des Eindringens von Gas, wie zuvor beschrieben, effektiv zu verhindern, wodurch es möglich ist, einen sehr verlässlichen Halbleiterdrucksensor zu erzeugen.

Zudem sind das äußere Gehäuse 1 und der Deckel 9 mit Hilfe eines Klebestoffs 12 an dem Fügebereich aneinander befestigt, und eine Druckzuführkammer 25 ist an einem inneren Teil von diesen ausgebildet. Da der Klebstoff 12 sich von dem zuvor beschriebenen Klebstoff 24 zum Abdichten der Grenzfläche unterscheidet und eine mechanische Festigkeit erfordert, ist es wünschenswert, dass es sich bei diesem um einen Epoxid-Klebstoff mit einer höheren Härte als die eines gummiartigen Klebstoffs handelt. Gemäß der ersten Ausführungsform handelt es sich bei dem ersten Harz, welches das Sensormodul 3 bildet, um ein Reaktionsharz; und das zweite Harz, welches das äußere Gehäuse 1 bildet, ist ein thermoplastischer Kunststoff, und zwar aus den nachfolgend genannten Gründen.

Obwohl an den Grenzbereichen zwischen dem äußeren Gehäuse 1 und dem Sensormodul 3, wie zuvor beschrieben, winzige Spalte vorhanden sind, können diese Spalte unter Verwendung eines Reaktionsharzes als erstes Harz mit guten Hafteigenschaften in Bezug auf Metalle normalerweise gefüllt werden, ohne dass Restluftblasen verbleiben. Daher ist es möglich zu verhindern, dass in dem Harz verbliebenes Gas durch die Grenzfläche zwischen dem ersten Harz, welches das Sensormodul 3 bildet, und den Anschlüssen 2 in die konkave Öffnung 4dringt, was zu einer Beschädigung der Schutzharzschicht 19 führt. Andererseits wird als Material für das äußere Gehäuse 1 einschließlich des komplizierten Aufbaus, wie beispielsweise ein Verbindungsteil 16, jedoch ein thermoplastischer Kunststoff mit hoher Formbarkeit verwendet. Entsprechend werden Eigenschaften beider Harze effektiv eingebracht, wodurch es möglich ist, einen Drucksensor sowohl mit hoher Verlässlichkeit als auch hoher Produktivität zu erzeugen.

Zweite Ausführungsform

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 3 eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. 3 zeigt eine Querschnittseinsicht eines Halbleiterdrucksensors gemäß der zweiten Ausführungsform. Ferner beziehen sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Bauteile wie diejenigen in den 1 und 2. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich dahingehend von der ersten Ausführungsform, dass ein Abdichten mit einem Klebstoff 24 an der Grenzfläche zwischen dem Verbindungsanschluss 16, der als Teil des Sensormoduls 3 in einem Innenteil des Verbindungsbereichs 1b freiliegt, und dem zweiten Harz, welches das äußere Gehäuse 1 bildet, weggelassen wurde.

Wie in Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben wurde, ist ein Beispiel gezeigt, bei dem Teile von dem zweiten Harz an drei Punkten des Verbindungsanschlussteils 16 des Anschlusses 2, des Halbleiterdrucksensor-Befestigungsbereichs 1a und des hinteren Bereichs 23 des Sensormoduls 3 in dem äußeren Gehäuse 1 freiliegen. Gemäß der zweiten Ausführungsform ist gezeigt, dass auf das Abdichten des Verbindungsanschlussteils 16 des Anschlusses 2 verzichtet werden kann, wenn der Verbindungsbereich 1b eine wasserdichte Funktion aufweist. Der die wasserdichte Funktion aufweisende Verbindungsbereich bezieht sich auf ein Verbindungselement derjenigen Art, bei der freiliegende Bereiche eines Steckmetallanschlusses und eines Buchsenmetallanschlusses in demjenigen Zustand wasserdicht sind, in dem der Verbindungsanschlussteil 16 an den anderen Verbindungselementen (nicht gezeigt) zum Verwendungszeitpunkt befestigt ist.

Bei einem Verbindungselement gemäß dieser zweiten Ausführungsform wird eine Gummidichtung an einem zu verbindenden Buchsenverbindungselement befestigt, und die wasserdichte Abdichtung wird durch das Befestigen erzielt. Bei der Verwendung eines Verbindungselementes mit der wasserdichten Funktion besteht bei der praktischen Verwendung kein Problem in Bezug auf das Eindringen von Wasser. Da die Grenzfläche zwischen dem das Sensormodul 3 bildenden ersten Harz, das nicht demjenigen in einem inneren Teil des Verbindungselementes entspricht, und dem das äußere Gehäuse 1 bildenden zweiten Harz mit dem Klebstoff 24 abgedichtet ist, besteht ferner nicht die Gefahr, dass eine Leckage auftritt, selbst wenn Gas infiltriert ist. Da bei dieser zweiten Ausführungsform die Grenzfläche, auf die ein Klebstoff 24 aufgetragen wird, zwischen dem Sensormodul 3 und dem zweiten Harz, an dessen Anschlüssen ein Klebstoff 24 aufgetragen ist, reduziert werden kann, besteht ein Vorteil dahingehend, dass der Herstellungsprozess im Vergleich zur ersten Ausführungsform vereinfacht werden kann.

Dritte Ausführungsform

Nachfolgend wird die dritte Ausführungsform beschrieben. 4 zeigt die Querschnittsansicht eines Halbleiterdrucksensors gemäß der dritten Ausführungsform. Ferner beziehen sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche oder gleichartige Bauteile wie diejenigen, die in den 1 bis 3 gezeigt sind. Gemäß dieser dritten Ausführungsform ist ein Halbleiterdrucksensor gezeigt, bei dem weiter kein freiliegender Bereich des Sensormoduls 3 vorhanden ist, auch nicht an der hinteren Fläche 23 des Sensormoduls 3. Gemäß dieser dritten Ausführungsform ist der Punkt, an dem das Sensormodul 3 von dem zweiten Harz mit Ausnahme eines inneren Teils des Verbindungsanschlusses 16 freiliegt, nur der Punkt mit dem Befestigungsbereich 1a eines Halbleiterdrucksensorteils 6, weshalb eine weitere Vereinfachung des Herstellungsprozesses zu erwarten ist.

Zur Realisierung eines derartigen äußeren Gehäuses 1 kann eine Möglichkeit bei dem Verfahren zum Befestigen des Sensormoduls 3, wenn das zweite Harz spritzgegossen wird, entwickelt werden. Da das Sensormodul 3 nicht wie bei der ersten Ausführungsform an dem oberen Stempel und an dem unteren Stempel zur Zeit der Formgebung befestigt werden kann, besteht die Gefahr, dass die Verschiebung eines Sensormoduls auftritt, oder dass das zweite Harz einhergehend mit der Strömung des zweiten Harzes in den Stempeln über den freiliegenden Bereich fließt. Um dies zu verhindern, ist ein Einguss 26 vorgesehen, bei dem es sich um einen Harzeinspritzausfluss handelt, wenn das zweite Harz (siehe 5) an der weiter hinten gelegenen Seite des Sensormoduls 3 als eine Ebene X-X, die sich durch die Grenzfläche zwischen dem freiliegenden Bereich des Sensormoduls einschließlich dem Befestigungsbereich 1a des Halbleiterdrucksensorteils 6 und dem zweiten Harz erstreckt, geformt wird.

5 ist eine Ansicht, die den Zustand während der Formgebung unter Verwendung der Stempel. zeigt. In dieser Zeichnung bezeichnet Bezugsziffer 30 einen oberen Stempel, Bezugsziffer 31 einen unteren Stempel, und Bezugsziffer 32 ein loses Stück. Das Sensormodul 3 ist an dem unteren Stempel 31 in demjenigen Zustand, in dem ein Endbereich des Anschlusses 2 des Sensormoduls 3 in das lose Stück 32 eingesetzt und gehalten ist, befestigt und wird mit dem oberen Stempel 30 von oben verschlossen. Wenn das zweite Harz 27 von dem Einguss, der an dem oberhalb der Ebene X-X vorgesehenen Bereich, wie zuvor beschrieben, ausgebildet ist (an der Rückseite des Sensormoduls 3), eingespritzt wird, dringt dieses zweite Harz anfangs bevorzugt von der Rückseite des Sensormoduls 3 ein. Daher wird das Sensormodul 3 aufgrund des Einspritzdruckes stets zum Stempel 32 gedrückt und gehalten, bis die Strömung des Harzes beendet ist. Entsprechend besteht keine Gefahr, dass das Sensormodul 3 seine vorgesehene Position verlässt, oder dass das zweite Harz in den freiliegenden Bereich dringt. Da eine Neigung des Umfangs des Sensormoduls 3 vorgesehen ist, die zur hinteren Fläche des Sensormoduls 3 abnimmt, wird der Effekt, dass das Sensormodul 3 an den Stempel gedrückt wird, noch verstärkt.

Vierte Ausführungsform

Nachfolgend wird eine vierte Ausführungsform beschrieben. 6 zeigt den Querschnitt eines Halbleiterdrucksensors gemäß der vierten Ausführungsform. Ferner beziehen sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Bauteile wie diejenigen, die in den 1 bis 4 gezeigt sind. Gemäß dieser vierten Ausführungsform ist an dem Deckel 9 ein komplexes Teil 28 vorgesehen. Dieses komplexe Teil 28 ist in eine Nut 29 eingesetzt, die an der Grenzfläche zwischen dem äußeren Gehäuse 1 und dem Sensormodul 3 ausgebildet ist, und ein Klebstoff 2 ist zwischen diesem konvexen Teil und der Nut zur Abdichtung vorgesehen. Als Klebstoff 24 kann ein Epoxid-Klebstoff oder ein Gummi aus Silikonharz verwendet werden.

Gemäß dieser vierten Ausführungsform ist es möglich, die Grenzfläche zwischen einem Sensormodul 3 und dem zweiten Harz 1 abzudichten, sowie den Deckel, der ein Druckübertragungsloch 18a aufweist, zu befestigen. Entsprechend ist es möglich, den Herstellungsprozess zu vereinfachen und ferner die gesamte Größe zu reduzieren, da die Nut zum Abdichten auch als Befestigungs- und Verbindungsbereich verwendet werden kann.

Fünfte Ausführungsform

Nachfolgend wird eine fünfte Ausführungsform beschrieben. 7 zeigt den Querschnitt eines Halbleiterdrucksensors gemäß der fünften Ausführungsform. Ferner beziehen sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Bauteile wie diejenigen, die in den 1 bis 5 gezeigt sind. Gemäß dieser fünften Ausführungsform weist ein Anschluss 2 einen integrierten Aufbau mit einem ersten Leiter 2a, der in dem ersten Harz, welches das Sensormodul 3 bildet, einsatzgeformt ist, und einem Leiter 2b, dessen eines Ende einen Verbindungsanschluss 16 mittels Widerstandsschweißen bildet, auf.

Wenn gemäß der fünften Ausführungsform ein Halbleiterdrucksensor hergestellt wird, dessen Verbindungsanschluss mehrere Konfigurationsvariationen aufweist, kann nur ein Leitungsteil, der einen Verbindungsanschlussteil aufweist, verändert werden, und ein Sensormodul 3 kann als ein gemeinsames Teil verwendet werden, wodurch der Herstellungsprozess vereinfacht wird.

Obwohl die Halbleiterdrucksensoren gemäß der ersten bis fünften Ausführungsformen als solche der piezo-resistiven Art beschrieben wurden, wird ein Halbleiterdrucksensor, der andere Messprinzipien verwendet, wie beispielsweise ein Sensor der elektrisch kapazitiven Art, bevorzugt. Obwohl ein Druckmessteil und ein Signalverarbeitungskreis auf demselben Chip ausgebildet sind, ist bevorzugt, dass beide auf getrennten Chips ausgebildet sind.

Es sollte klar sein, dass die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu Darstellungszwecken gezeigt und beschrieben wurden, und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist.


Anspruch[de]
Halbleiterdrucksensor mit:

einem Halbleiterdrucksensor (6), der einen Druck in ein elektrisches Signal umwandelt;

einem Sensormodul (3), in dem das Halbleiterdrucksensorteil und ein Anschluss (2), von dem sich ein Teil auswärts erstreckt, mit einem erste Harz einsatzgeformt sind; und

einem äußeren Gehäuse (1), in dem das Sensormodul enthalten ist, wobei das Sensormodul ferner mit einem Harz einsatzgeformt ist, um einen Verbindungsbereich auszubilden;

wobei ein von dem zweiten Harz freiliegender Bereich des Sensormoduls und die Grenzfläche zwischen dem freiliegenden Bereich des Sensormoduls und dem zweiten Harz mit einem Klebstoff (24) bedeckt sind.
Halbleiterdrucksensor nach Anspruch 1, wobei der von dem zweiten Harz freiliegende Bereich des äußeren Gehäuses an drei Punkten eines Verbindungsanschlussteils des Anschlusses, eines Halbleiterdrucksensor-Befestigungsbereichs und einer hinteren Fläche des Sensormoduls ausgebildet ist. Halbleiterdrucksensor nach Anspruch 1, wobei das Verbindungsteil die wasserdichte Funktion aufweist; und die von dem Harz freiliegenden Bereiche an wenigstens zwei Punkten des Halbleiterdrucksensor-Befestigungsbereichs und der hinteren Fläche des Sensormoduls ausgebildet sind. Halbleiterdrucksensor nach Anspruch 1, wobei der Punkt, an dem das Sensormodul von dem zweiten Harz freiliegt, wenigstens der Halbleiterdrucksensor-Befestigungsbereich ist. Halbleiterdrucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Deckel (9) mit einem Stutzen (8) zum Zuführen eines Druckes an dem äußeren Gehäuse mit Hilfe eines Klebstoffs (12), der die Grenzfläche zwischen dem freiliegenden Bereich des Sensormoduls, der einen Bereich einschließt, in dem das Halbleiterdrucksensorteil enthalten ist, und dem zweiten Harz bedeckt, befestigt ist; und eine Druckzuführkammer (25) in einem inneren Teil ausgebildet ist. Halbleiterdrucksensor nach Anspruch 1, wobei der Anschluss durch Verbinden eines ersten Leiters (15), der mit dem ersten Harz einsatzgeformt ist, und eines zweiten Leiters (16), der einen Verbindungsanschluss zur äußeren elektrischen Verbindung bildet, ausgebildet ist. Halbleiterdrucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Harz ein Reaktionsharz und das zweite Harz ein thermoplastisches Harz ist. Stempel zum Formen des Halbleiterdrucksensors nach Anspruch 4, wobei ein Einguss (26), der beim Formen des zweiten Harzes verwendet wird, an der weiter hinten gelegenen Seite als eine Ebene durch die Grenzfläche zwischen dem freiliegenden Bereich des Sensormoduls, der einen Bereich umfasst, in dem das Halbleiterdrucksensorteil enthalten ist, und dem zweiten Harz vorgesehen ist.






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