專利名稱：具有阻尼裝置的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器裝置，其具有柔性的印制電路板、布置在所述柔性的印制電路板的固定區(qū)段上的芯片結(jié)構(gòu)和用于相對(duì)于機(jī)械影響阻尼所述芯片結(jié)構(gòu)的阻尼元件。本發(fā)明此外涉及一種用于制造傳感器裝置的方法。
背景技術(shù)：
傳感器裝置，其例如用在機(jī)動(dòng)車的安全系統(tǒng)中，通常具有一個(gè)帶有傳感器芯片和與傳感器芯片電連接的分析芯片的芯片結(jié)構(gòu)。傳感器芯片以微機(jī)械結(jié)構(gòu)元件(MEMS，MicroElectro Mechanical System)的形式構(gòu)成，以便檢測(cè)物理測(cè)量參數(shù)例如加速度或旋轉(zhuǎn)速率。分析芯片用于控制傳感器芯片并且用于分析或繼續(xù)處理傳感器芯片的測(cè)量信號(hào)。傳感器裝置可以視應(yīng)用而定不受阻尼地或者受阻尼地構(gòu)成。在已知的受阻尼的實(shí)施方式中，芯片設(shè)置在底板上，該底板布置在框架形的殼體基體(預(yù)模制框架)內(nèi)部。底板在邊緣被彈性的阻尼元件包圍并且通過阻尼元件在內(nèi)側(cè)連接到殼體框架上。以該方式能夠使底板相對(duì)于殼體框架偏移，由此能夠相對(duì)于外部的機(jī)械影響例如沖擊或振動(dòng)阻尼芯片。殼體框架具有接觸元件，通過這些接觸元件能夠從外部接觸到傳感器裝置。接觸元件在殼體框架內(nèi)部通過鍵合金屬線與分析芯片電連接。在已知的傳感器裝置中可能存在以下問題，即阻尼僅在確定的頻率時(shí)作用，由此振動(dòng)可能導(dǎo)致對(duì)傳感器芯片和由此對(duì)測(cè)量信號(hào)的干擾。阻尼特性取決于阻尼元件的幾何形狀和阻尼材料(通常是硅樹脂)的材料特性。除了所需的彈性外，對(duì)阻尼材料提出了其它的要求，從而材料選擇受到很大限制。例如要求阻尼材料是可注射的，以便能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的加工，以及具有相對(duì)于底板(例如鋼)和殼體框架(例如塑料)的良好附著。也可能為了不同干擾頻率的去耦合而分別需要自己的殼體，這與高的成本耗費(fèi)相關(guān)聯(lián)。傳感器裝置的結(jié)構(gòu)此外可能導(dǎo)致電連接的損壞或者說(shuō)中斷。沖擊或加速度，其例如在傳感器裝置的故障測(cè)試或不正確的搬運(yùn)中出現(xiàn)，導(dǎo)致底板相對(duì)于殼體框架的比較大的偏移。因此形成在鍵合金屬線中的相應(yīng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它們固定在分析芯片和殼體框架上。鍵合金屬線的吹起或者說(shuō)鍵合金屬線從其接觸部位的撕裂或脫開與此有關(guān)。傳感器裝置的基本上水平的結(jié)構(gòu)還導(dǎo)致相對(duì)大的側(cè)向的位置需求。密封面形式的死面在殼體框架內(nèi)部或者說(shuō)圍繞底板設(shè)置，由此傳感器的底面(Footprint)明顯大于芯片的底面。由未公布的專利申請(qǐng)DE 10 2009 000 571. 4已知另一種受阻尼的傳感器裝置，其中在殼體框架和分析芯片的接觸元件之間的電連接借助柔性的印制電路板建立，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊不敏感的結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施方式中，柔性的印制電路板具有一個(gè)用作底部的區(qū)段，在該區(qū)段上布置芯片。該底部在邊緣上被彈性的印制電路板包圍并且通過阻尼元件在內(nèi)側(cè)連接到殼體框架上
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種改進(jìn)的傳感器裝置，它尤其是通過對(duì)沖擊敏感的結(jié)構(gòu)和小的側(cè)向位置需求為特點(diǎn)。本發(fā)明的任務(wù)還有提供一種用于制造這樣的傳感器裝置的方法。該任務(wù)通過按照權(quán)利要求I的傳感器裝置并且通過按照權(quán)利要求10的方法解決。本發(fā)明的其它的有利的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中給出。按照本發(fā)明建議一種傳感器裝置，該傳感器裝置具有帶有用于芯片結(jié)構(gòu)的固定區(qū)段的柔性的印制電路板、布置在所述柔性的印制電路板的固定區(qū)段上的芯片結(jié)構(gòu)和用于相對(duì)于機(jī)械影響阻尼所述芯片結(jié)構(gòu)的阻尼元件。柔性的印制電路板的固定區(qū)段、所述芯片結(jié)構(gòu)和所述阻尼元件相互重疊地布置。
由于柔性的印制電路板的固定區(qū)段、芯片結(jié)構(gòu)和所述阻尼元件的重疊布置，傳感器裝置具有相對(duì)小的側(cè)向的位置需求。柔性的印制電路板的使用此外能夠?qū)崿F(xiàn)改善的掉落強(qiáng)度和沖擊不敏感性，通過柔性的印制電路板可以建立芯片結(jié)構(gòu)和其它部件之間的電連接。在需要時(shí)也可以提供用于阻尼元件的可能材料的更多的選擇。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，柔性的印制電路板具有第一側(cè)和與第一側(cè)相對(duì)置的第二側(cè)。芯片結(jié)構(gòu)布置在所述柔性的印制電路板的第一側(cè)上并且所述阻尼元件布置在所述柔性的印制電路板的第二側(cè)上。在另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，阻尼元件與芯片結(jié)構(gòu)相鄰。在此還可以建議，阻尼元件附加地包圍芯片結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施方式中，阻尼元件除了阻尼功能外也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)芯片結(jié)構(gòu)的保護(hù)或鈍化。在另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，柔性的印制電路板具有一個(gè)帶有第一和第二臂的U形的形狀，所述第一和第二臂包圍一個(gè)中間區(qū)域。以該方式進(jìn)一步有利于傳感器裝置的節(jié)省位置的結(jié)構(gòu)。就此而言可以規(guī)定，阻尼元件布置在中間區(qū)域中。也可能的是，阻尼元件和芯片結(jié)構(gòu)布置在中間區(qū)域中。在另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，柔性的印制電路板的固定區(qū)段是剛性區(qū)段。以該方式能夠?qū)o(wú)殼體的芯片可靠地布置或支撐在印制電路板的固定區(qū)段上。在芯片結(jié)構(gòu)方面考慮不同的實(shí)施方式。芯片結(jié)構(gòu)例如可以包括傳感器芯片和分析
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心/T O也可以是芯片模塊，其中芯片布置在殼體中。在此，借助傳感器裝置能夠提供對(duì)芯片模塊的(附加的)阻尼。按照本發(fā)明此外建議一種用于制造傳感器裝置的方法。該方法包括提供柔性的印制電路板，其中，柔性的印制電路板具有用于芯片結(jié)構(gòu)的固定區(qū)段；將芯片結(jié)構(gòu)布置在所述柔性的印制電路板的固定區(qū)段上；這樣地構(gòu)造阻尼元件，使得所述柔性的印制電路板的固定區(qū)段、芯片結(jié)構(gòu)和阻尼元件相互重疊地布置。該方法以相應(yīng)的方式提供了以下可能性，即制造具有小的側(cè)向位置需求和高的沖擊不敏感性的受阻尼的傳感器裝置。也可以使芯片結(jié)構(gòu)的裝配與阻尼元件的安裝去耦合或分開，由此允許實(shí)現(xiàn)在進(jìn)一步處理中的高柔性。


本發(fā)明在下面借助附圖詳細(xì)地被闡述。其示出
圖I和2分別以示意性的側(cè)視圖示出傳感器裝置的制造；和圖3至12分別以示意性的側(cè)視圖示出其它的傳感器裝置。
具體實(shí)施例方式下面的圖示出傳感器裝置的可能實(shí)施方式，傳感器裝置也被稱為“傳感器模塊”或“傳感器組件”。該傳感器裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)振動(dòng)敏感的芯片結(jié)構(gòu)的有效減振并且以小的位置需求為特點(diǎn)。作為所示的傳感器裝置的應(yīng)用領(lǐng)域例如考慮機(jī)動(dòng)車的安全系統(tǒng)例如ESP (電子穩(wěn)定程序)。其在此也指這樣的ESP系統(tǒng)，其中傳感器裝置集成在ABS系統(tǒng)(防抱死系統(tǒng))的控制裝置(或其殼體)中。傳感器裝置的結(jié)構(gòu)能夠可靠地阻尼在ABS控制裝置的運(yùn)行中出現(xiàn)的振動(dòng)以及其它的機(jī)械干擾。 圖I和2分別以側(cè)向的剖視圖示出傳感器裝置100的制造。在該方法中，提供一個(gè)柔性的印制電路板111，在其上如在圖I中所示布置一個(gè)芯片結(jié)構(gòu)。該柔性的印制電路板111包括例如一個(gè)由柔性的塑料材料例如聚酰亞胺制成的帶或膜和布置在其上的由能導(dǎo)電或金屬的材料制成的印制導(dǎo)線(未示出)。也可以使用兩個(gè)聚酰亞胺膜和一個(gè)布置在這些膜之間的印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，或者使用一個(gè)帶有多個(gè)通過聚酰亞胺膜分開的印制導(dǎo)線層的多層印制電路板，這些印制導(dǎo)線層能夠通過相應(yīng)的布線結(jié)構(gòu)電連接。取代聚酰亞胺，變換地也可以使用其它柔性的或者可變形的塑料材料。除了彈性區(qū)域，該柔性的印制電路板111還具有一個(gè)用于支撐芯片結(jié)構(gòu)的剛性區(qū)域120。該區(qū)域120，其在下面也被稱為固定區(qū)段120，可以例如如圖I中所示以一個(gè)布置在印制電路板111的該膜或這些膜上的剛性板的形式構(gòu)造。在此，該剛性板例如具有陶瓷材料。變換地能夠以其它方式提供具有剛性固定區(qū)段120的柔性印制電路板111。一種可能性例如在于，在印制電路板111的制造范疇中，柔性材料(例如聚酰亞胺)膜與可時(shí)效硬化的材料(例如樹脂-玻璃纖維布)層相層壓。另一種可能的設(shè)計(jì)方案在于，使用剛性板(例如由金屬材料例如鋼制成)并且設(shè)置在柔性印制電路板111的一側(cè)上，該側(cè)與印制電路板111的其上布置有芯片結(jié)構(gòu)的那一側(cè)相對(duì)置(參見圖4的實(shí)施方式)。為了電接觸柔性的印制電路板111及其印制導(dǎo)線，固定區(qū)段120還在其上布置有芯片結(jié)構(gòu)的那一側(cè)上設(shè)有相應(yīng)的接觸部位(未示出)。這些接觸部位尤其是可以以接觸面或所謂的“焊盤”形式構(gòu)造。作為傳感器裝置100的芯片結(jié)構(gòu)設(shè)置分析芯片140和微機(jī)械芯片141。這兩個(gè)芯片140、141，其可以是未裝殼體的芯片(所謂的“裸芯片”)，例如借助粘結(jié)劑(未示出)固定在固定區(qū)段120上。在安設(shè)芯片140、141之后，將分析芯片140與傳感器芯片141并且與印制電路板111或其印制導(dǎo)線電連接。為此目的，執(zhí)行金屬線鍵合方法，在金屬線鍵合方法的過程中將鍵合金屬線150連接到芯片140、141和固定區(qū)段120的所屬的接觸面或焊盤(未示出)上?；趧傂缘墓潭▍^(qū)段120，尤其是實(shí)現(xiàn)在分析芯片140和傳感器芯片141之間的鍵合金屬線連接的穩(wěn)定化。為了阻止接觸面的腐蝕，芯片140、141和固定區(qū)段120的接觸面或具有接觸面的區(qū)域還可以在構(gòu)造鍵合金屬線連接之后借助封裝介質(zhì)鈍化或覆蓋(未示出)。作為封裝介質(zhì)可以例如使用封裝凝膠例如尤其是硅樹脂凝膠。
微機(jī)械的傳感器芯片141例如被構(gòu)造用于檢測(cè)加速度或旋轉(zhuǎn)速度。為此目的，傳感器芯片141具有一個(gè)或多個(gè)可運(yùn)動(dòng)地被支承的功能元件例如振動(dòng)結(jié)構(gòu)(未示出)，其偏移例如以電容方式被檢測(cè)。分析芯片140尤其可以構(gòu)造為專用集成電路(ASIC，Applicationspecific integrated circuit),該分析芯片用于控制傳感器芯片141并且用于分析或者說(shuō)進(jìn)一步處理傳感器芯片141的測(cè)量信號(hào)。在將芯片140、141安裝到柔性的印制電路板111上、構(gòu)造鍵合金屬線連接和在需要時(shí)使接觸部位鈍化之后，接著執(zhí)行其它的方法步驟，以便完成在圖2中所示的傳感器裝置100。尤其地，柔性的印制電路板111被帶入到具有兩個(gè)相對(duì)置的且基本上相互平行地布置的臂118、119的U形形狀中，這些臂包圍一個(gè)中間區(qū)域。固定區(qū)段120在此位于在圖2中所示的“上”臂118的區(qū)域中。在中間區(qū)域中布置一個(gè)彈性的阻尼元件160，該阻尼元件在內(nèi)側(cè)例如借助粘結(jié)劑(未示出)固定在兩個(gè)臂118、119的每個(gè)臂上。阻尼元件160，通過該阻尼元件能夠?qū)崿F(xiàn)芯片結(jié)構(gòu)的減振，例如具有長(zhǎng)方六面體形狀。為了制造這類結(jié)構(gòu)可以執(zhí)行不同的方法。例如，阻尼元件160可以從在圖I中所 示的裝置出發(fā)首先以一側(cè)固定在柔性的印制電路板111 (例如在芯片140、141下方的稍后的臂118)上。接著可以將柔性的印制電路板11轉(zhuǎn)變?yōu)閁形形狀，其中，阻尼元件160以一個(gè)與固定的第一側(cè)相對(duì)置的側(cè)固定在印制電路板111 (例如臂119)上。一種變換的措施例如在于，柔性的印制電路板111彎曲成U形，其中，在此所形成的臂118、119基本上同時(shí)地靠近阻尼元件160并且與該阻尼元件在內(nèi)側(cè)連接。以該方式或其它方式制成的、受阻尼的傳感器裝置100可以固定在其它的支撐裝置上并且與該支撐裝置電連接。為了舉例說(shuō)明，在圖2中示出一個(gè)剛性的電路板或者說(shuō)印制電路板170，在其上布置柔性的印制電路板111或其“下”臂119。為了將柔性的印制電路板111可靠地固定在印制電路板170上，可以如在圖2中所示使用粘結(jié)劑層180。兩個(gè)印制電路板111、170之間的電連接以插接連接裝置130的形式表示，該插接連接裝置可以借助彼此相對(duì)應(yīng)的并且設(shè)置在印制電路板170和柔性的印制電路板111的臂119的端部上的接觸元件(例如插接條板)產(chǎn)生。通過阻尼元件160，上臂118能夠相對(duì)于固定在印制電路板170上的下臂119并且由此該固定區(qū)段120能夠相對(duì)于印制電路板170彈性地偏移。以該方式實(shí)現(xiàn)芯片結(jié)構(gòu)和尤其是微機(jī)械傳感器芯片141相對(duì)于外部的機(jī)械影響例如沖擊或振動(dòng)的阻尼或去耦合，由此允許避免與此相關(guān)聯(lián)的功能故障或損壞。相對(duì)于傳統(tǒng)的傳感器裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)于阻尼元件160有大量不同的材料可供選擇。這例如是因?yàn)樽枘嵩?60僅僅被固定在柔性的印制電路板111或其臂118、119上。阻尼元件160也可以與傳感器裝置100的其它部件分開地制造，從而能夠取消限制材料選擇的條件，例如尤其是可注射成型性。阻尼元件160的可能的阻尼材料包括例如硅樹脂材料，例如液態(tài)硅樹脂(也稱為“l(fā)iquid silicone rubber”，LSR)，或者也包括其它彈性或可變形的材料，例如尤其是橡膠材料。通過選擇阻尼元件160的阻尼材料和幾何形狀尺寸，能夠使傳感器裝置100的阻尼特性有目的地適配于希望的要求(例如待阻尼的振動(dòng)的干擾頻率)。所考慮的應(yīng)用是將固定在電路板170上的傳感器裝置100布置在ABS控制裝置的殼體中，其中，在ABS控制裝置的運(yùn)行中出現(xiàn)的振動(dòng)或干擾加速度能夠借助阻尼元件160可靠地被阻尼。
布置在印制電路板170上的傳感器裝置100還由于芯片結(jié)構(gòu)140、141、固定區(qū)段120和阻尼元件160的“豎直”疊加布置而相對(duì)于傳統(tǒng)的傳感器裝置需要小的側(cè)向位置。柔性的印制電路板111的使用此外能夠?qū)崿F(xiàn)高的掉落強(qiáng)度和沖擊不敏感性，通過它能夠如在圖2中所示的印制電路板170那樣建立在芯片結(jié)構(gòu)或分析芯片140與其它部件之間的電連接。為此目的，柔性的印制電路板111在U形形狀的底板上具有“自由突出的”區(qū)域，該區(qū)域不與阻尼元件160連接。以該方式能夠補(bǔ)償在固定區(qū)段120和印制電路板170之間或者說(shuō)在臂118、119之間的距離變化，而不會(huì)中斷或影響電連接，這些距離變化可能在被阻尼的偏移時(shí)由于例如沖擊或振動(dòng)出現(xiàn)。根據(jù)下面的圖闡述傳感器裝置的其它實(shí)施方式，它們具有與在圖2中所示的傳感器裝置100類似或相似的結(jié)構(gòu)。因此，在涉及相同類型或相一致的部件、用于制造的方法步驟以及可能的優(yōu)點(diǎn)的細(xì)節(jié)方面，參考上述的實(shí)施方式。圖3示出另一種布置在剛性的印制電路板170上的傳感器裝置101，在該傳感器 裝置中取代單個(gè)的不帶殼體的芯片將一個(gè)芯片模塊145直接布置在柔性的印制電路板111或設(shè)有接觸部位(未示出)的固定區(qū)段121上作為芯片結(jié)構(gòu)。該芯片模塊145包括一個(gè)殼體(例如標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)模制殼體)，其中布置有分析芯片140和傳感器芯片141。在殼體內(nèi)部，分析芯片140與傳感器芯片141并且與芯片模塊145的接觸元件電連接，例如通過鍵合金屬線(未示出)連接。芯片模塊145的接觸元件還連接在柔性的印制電路板111的在固定區(qū)段121中的所屬的接觸部位上(未示出)，對(duì)此還要在下面詳細(xì)說(shuō)明。通過將芯片140、141布置在殼體內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了“加固”，從而柔性的印制電路板111的固定區(qū)段121(在其中或其上布置有芯片模塊145)與圖2的傳感器裝置不同不以剛性區(qū)域的形式構(gòu)成或者說(shuō)沒有設(shè)置(附加的)剛性板。為了將芯片模塊145安裝到柔性的印制電路板111上可以使用所謂的SMD裝配技術(shù)(表面安裝裝置)，這可以在將印制電路板111轉(zhuǎn)變成在圖3中所示的具有臂118、119的U形之前并且在將阻尼元件160安裝到印制電路板111上之前進(jìn)行。以該方式允許相對(duì)簡(jiǎn)單且快速地將芯片模塊145固定在柔性的印制電路板111上，包括建立芯片模塊145和印制電路板111之間的接觸。一種設(shè)計(jì)方式例如在于，在芯片模塊145或其殼體的底側(cè)上并且在印制電路板111的固定區(qū)段121上構(gòu)造相互匹配的連接面結(jié)構(gòu)(柵格陣列，LGA)，并且它們通過焊劑電連接，這僅僅需要簡(jiǎn)單的釬焊過程。代替焊劑也可以使用能導(dǎo)電的粘結(jié)劑。也可能的是，芯片模塊145在底側(cè)上設(shè)有焊球結(jié)構(gòu)，例如被稱為“球柵陣列”(BGA)的球柵結(jié)構(gòu)形式的焊球結(jié)構(gòu)，以便通過釬焊將芯片模塊145連接到印制電路板111的接觸面上。變換地可想到，芯片模塊145構(gòu)造有側(cè)向的連接管腳，它們能夠通過焊劑或?qū)щ娬辰Y(jié)劑接觸印制電路板111的所屬的接觸部位。圖3的傳感器裝置101的結(jié)構(gòu)提供這樣的可能性，即后續(xù)地或附加地實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片模塊145的阻尼，由此提供了高的柔性。芯片模塊145可以尤其是在其它參數(shù)和作為阻尼要求的要求方面被構(gòu)造和優(yōu)化。尤其地，芯片模塊145可以不包括自己的阻尼元件。就此而言希望阻尼功能，因?yàn)樾酒K145例如應(yīng)當(dāng)構(gòu)造用于ESP應(yīng)用并且集成在ABS控制裝置中，由此芯片模塊145可能遭受干擾振動(dòng)，在圖3中所示的受阻尼的具有芯片模塊145的裝置101可以被制造并且布置在印制電路板170上。
在裝配單個(gè)芯片時(shí)也可以使用SMD裝配技術(shù)。為了舉例說(shuō)明，圖4示出布置在電路板170上的傳感器裝置102，其中沒有殼體的芯片，即分析芯片140和傳感器芯片141，布置在柔性的印制電路板111上。芯片140、141通過焊球151連接到柔性的印制電路板111的相應(yīng)的接觸面(未示出)上并且由此固定在印制電路板111上。在該設(shè)計(jì)方案中，分析芯片140通過柔性的印制電路板111與傳感器芯片141電連接。為了裝配芯片140、141，該芯片可以重新在將印制電路板111轉(zhuǎn)變成具有臂118、119的U形形狀之前進(jìn)行，可以例如執(zhí)行所謂的“倒裝芯片”方法。在此，芯片140、141以一個(gè)其上構(gòu)造有焊球151的接觸側(cè)布置在柔性的印制電路板111上，以及執(zhí)行溫度步驟，由此熔化焊球151并且建立芯片140、141和柔性的印制電路板111的接觸部位之間的電連接。與金屬線鍵合方法不同，以該方式能夠同時(shí)地連接多個(gè)觸點(diǎn)。在該傳感器裝置102中，印制電路板111的其上設(shè)有芯片140、141的固定區(qū)段120重新剛性地構(gòu)造。為此目的，印制電路板111例如可以具有剛性板，該剛性板布置在一個(gè)(柔性的且包括印制導(dǎo)線)的膜上。剛性板可以例如具有金屬材料例如鋼并且如在圖4中所示設(shè)置在印制電路板111的一側(cè)上，該側(cè)與印制電路板111的其上布置有芯片140、141的那一側(cè)相對(duì)置。在此，如在圖4中所示，阻尼元件160的在邊緣上的部分可以側(cè)向地伸出超過剛性板或者側(cè)向地包圍電路板。變換地，剛性的固定區(qū)段120以其它方式構(gòu)成，其中，例如可以考慮以上描述的設(shè)計(jì)方案。因?yàn)樾酒?40、141之間的電連接無(wú)鍵合金屬線地制成，所以取代剛性的固定區(qū)段120也可以考慮柔性區(qū)段，在該柔性區(qū)段上布置芯片140、141。圖5示出傳感器裝置103的另一種可能的設(shè)計(jì)方案。該傳感器裝置103具有一個(gè)帶有剛性固定區(qū)段120的柔性的印制電路板111，在該固定區(qū)段上布置一個(gè)具有分析芯片140和傳感器芯片141的(不帶殼體的)芯片結(jié)構(gòu)。這些芯片140、141可以例如按照?qǐng)D2的傳感器裝置100粘貼在固定區(qū)段120上并且通過鍵合金屬線(未示出)相互之間并且與柔性的印制電路板111電連接。變換地，芯片140、141可以按照?qǐng)D4的傳感器裝置102通過焊球(未示出)固定在固定區(qū)段120上，其中，該裝配可以在SMD或者說(shuō)倒裝芯片方法的范圍中進(jìn)行。在該設(shè)計(jì)方案中，柔性的印制電路板111也可以無(wú)剛性的固定區(qū)段120地構(gòu)成。與在圖2至4中所示的傳感器裝置100、101、102不同，在圖5的傳感器裝置103中，柔性的印制電路板111不轉(zhuǎn)變成U形形狀。因此，用于阻尼芯片結(jié)構(gòu)的阻尼元件160在芯片140、141下方的區(qū)域中僅僅被固定在柔性的印制電路板111上或在固定區(qū)段120上的一個(gè)部位上。在此，芯片140、141和阻尼元件160位于柔性的印制電路板111或者說(shuō)區(qū)段120的不同側(cè)上。在此，阻尼元件160可以重新通過粘結(jié)劑(未示出)固定在印制電路板111上。傳感器裝置103的制造可以例如通過以下方式進(jìn)行，即首先將芯片140、141安裝到柔性的印制電路板111上，由此能夠出現(xiàn)按照?qǐng)DI的結(jié)構(gòu)，接下來(lái)將阻尼元件160固定在印制電路板111上。傳感器裝置103可以如在圖5中所示通過阻尼元件160進(jìn)一步布置在支撐裝置171上并且可以例如借助粘結(jié)劑(未示出)固定在支撐裝置上。支撐裝置171例如是控制裝置例如ABS系統(tǒng)的殼體或殼體區(qū)段。變換地，支撐裝置171也可以是單獨(dú)的電路板。此外，柔性的印制電路板111可以與另外的剛性的印制電路板170電連接，其中，重新如在圖5中 所示可以設(shè)置插接連接裝置130。該剛性的印制電路板170可以例如同樣布置在控制裝置的之前描述的殼體中。圖5的傳感器裝置103提供了將受阻尼的(在支撐裝置171上的)固定和(與印制電路板170的)電接觸“分開”的可能性。以該方式能夠例如利用，支撐裝置171與印制電路板170不同被證實(shí)更有利于固定傳感器裝置103，因?yàn)槔纭爱a(chǎn)生”少的機(jī)械干擾、提供更多的空間和/或?qū)崿F(xiàn)更好的附著。與上面描述的傳感器裝置100、101、102結(jié)合所提到的優(yōu)點(diǎn)也在圖5的傳感器裝置103中給出。尤其地，傳感器裝置103由于芯片結(jié)構(gòu)140、141、固定區(qū)段120和阻尼元件160的“豎直的”疊加布置僅需要在支撐裝置171上的相對(duì)小的側(cè)向的基面。通過柔性的印制電路板111也實(shí)現(xiàn)了高的掉落強(qiáng)度和干擾不敏感性。圖6示出另一種傳感器裝置104，它基本上具有與圖5的傳感器裝置103相同的結(jié)構(gòu)。但是，取代不帶殼體的芯片結(jié)構(gòu)，傳感器裝置104具有一個(gè)帶有分析芯片140和傳感器芯片141的芯片模塊145。也不設(shè)置剛性的固定區(qū)段，從而芯片模塊145布置在印制電路板111的柔性區(qū)段或固定區(qū)段121上。在此，芯片模塊145和一個(gè)用于阻尼的阻尼元件160重新布置在柔性的印制電路板111的不同側(cè)上，其中，阻尼元件160設(shè)置在芯片模塊145下 方。為了制造傳感器裝置104，可以以相應(yīng)的方式執(zhí)行上述的過程步驟。尤其地，芯片模塊145可以借助SMD裝配技術(shù)布置在印制電路板111上，這可以在阻尼元件160的固定之前或之后進(jìn)行。如在圖6中所示，傳感器裝置104此外可以通過阻尼元件160固定在支撐裝置171上，并且柔性的印制電路板111能夠與(單獨(dú)的)電路板170例如通過插接連接裝置130電連接。除了如在上述的傳感器裝置100、101、102、103、104中那樣將芯片結(jié)構(gòu)和阻尼元件布置在柔性的印制電路板111的不同側(cè)上，這些部件也可以布置在柔性的印制電路板111的相同側(cè)上或者彼此相鄰地布置。為此，下面的圖示出傳感器裝置的其它實(shí)施方式。在涉及相同類型或相一致的部件、用于制造的方法步驟以及可能的優(yōu)點(diǎn)的細(xì)節(jié)方面，參考上述的實(shí)施方式。圖7示出具有這樣的結(jié)構(gòu)的傳感器裝置105。該傳感器裝置105具有一個(gè)U形的柔性印制電路板111，其具有兩個(gè)臂118、119，這些臂包圍一個(gè)中間區(qū)域。在中間區(qū)域中在圖7中所示的上臂118上或旁布置一個(gè)(不帶殼體的)具有分析芯片140和傳感器芯片141的芯片結(jié)構(gòu)。臂118在此具有一個(gè)剛性的固定區(qū)域120。在中間區(qū)域中并且與芯片140、141相鄰地還設(shè)有一個(gè)阻尼元件160，該阻尼元件附加地包圍芯片140、141，并且因此也部分地與固定區(qū)段120或者在圖7中所示的上臂118連接。除了上臂118，阻尼元件160還與下臂119連接。通過對(duì)芯片140、141的包圍或包封，阻尼元件160除了阻尼功能外可以引起對(duì)芯片140、141的保護(hù)或鈍化。傳感器裝置105可以例如通過以下方式制造，即首先按照上述的方法(粘貼并且金屬線鍵合或SMD或者說(shuō)倒裝芯片裝配)將芯片140、141布置在柔性的印制電路板111上，由此例如能夠產(chǎn)生按照?qǐng)DI的結(jié)構(gòu)，接下來(lái)將包圍芯片140、141的阻尼元件160構(gòu)造在印制電路板111上。為此目的，例如可以將液態(tài)或粘稠形式的合適的阻尼材料在芯片140、141的區(qū)域中涂覆或注射到印制電路板11上。在阻尼材料時(shí)效硬化之后，印制電路板111能夠轉(zhuǎn)變成U形形狀并且時(shí)效硬化的阻尼元件160例如通過粘接與相對(duì)于臂118對(duì)置的臂119連接。通過固定區(qū)段120、芯片140、141和(部分地包圍芯片140、141的)阻尼元件160的重疊布置，傳感器裝置150同樣具有小的側(cè)向基面。受阻尼的傳感器裝置105也可以固定在其它的支撐裝置上并且與該支撐裝置電連接。圖7為此示出一個(gè)剛性的印制電路板170，在其上借助粘結(jié)劑層180固定柔性的印制電路板111或其臂119，其中，在兩個(gè)印制電路板111、170之間的電連接通過插接連接裝置130建立。圖8示出另一種傳感器裝置106。該傳感器裝置106重新具有U形的柔性的具有兩個(gè)臂118、119的印制電路111，這些臂包圍一個(gè)中間區(qū)域。在中間區(qū)域中,在圖8中所示的上臂118上或旁布置一個(gè)具有分析芯片140和傳感器芯片141的帶殼體的芯片模塊145。在中間區(qū)域中與芯片模塊145相鄰地設(shè)置一個(gè)阻尼元件1 60，該阻尼元件還與下臂119連接。傳感器裝置106可以例如通過以下方式制造，即首先將芯片模塊145布置在柔性的印制電路板111 (通過執(zhí)行SMD裝配)，并且接下來(lái)將阻尼元件160涂覆或粘接到芯片模塊145上。柔性的印制電路板111在此不具有剛性的固定區(qū)段，而是具有柔性的固定區(qū)段121，因?yàn)橥ㄟ^芯片模塊145的殼體實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的加固。接下來(lái)可以將印制電路板111轉(zhuǎn)變?yōu)閁形形狀并且阻尼元件160 (例如通過粘接)與相對(duì)于臂118相對(duì)置的臂119連接。以該方式制造的被阻尼的傳感器裝置106可以固定在其它的支撐裝置上并且與其電連接，如在圖8中重新根據(jù)電路板170示出那樣。圖9示出另一種傳感器裝置107，其中按照?qǐng)D7的傳感器裝置105在柔性的印制電路板111的固定區(qū)段上布置不帶殼體的芯片140、141，并且附加地設(shè)置一個(gè)包圍芯片140、141的阻尼元件160。為了構(gòu)造阻尼元件160，可以執(zhí)行與傳感器裝置105結(jié)合地給出的方
法步驟。但是在圖9的傳感器裝置107中，柔性的印制電路板111與傳感器裝置105不同不轉(zhuǎn)變?yōu)閁形形狀。因此，傳感器裝置107也可以按照?qǐng)D5的傳感器裝置103通過阻尼元件160布置或固定在支撐裝置171上。在柔性的印制電路板111和一個(gè)與支撐裝置171分開的印制電路板170之間的電連接例如可以通過插接連接裝置130建立。圖10示出另一種傳感器裝置108，其中按照?qǐng)D8的傳感器裝置，在柔性的印制電路板111上設(shè)置芯片模塊145，并且與芯片模塊145相鄰地設(shè)置阻尼元件160。但是柔性的印制電路板111不同于傳感器裝置106不被轉(zhuǎn)變成U形形狀，從而傳感器裝置108按照?qǐng)D6的傳感器裝置104能夠通過阻尼元件160布置在支撐裝置171上。在柔性的印制電路板111和一個(gè)與支撐裝置分開的電路板170之間的電連接也可以例如通過插接連接裝置130建立。除了將芯片設(shè)置在柔性的印制電路板111的相同側(cè)上，變換地存在在不同側(cè)上的布置可能性。在這方面中，圖11示出另一種具有分析芯片140和傳感器芯片141的傳感器裝置109。兩個(gè)芯片140、141布置在柔性的印制電路板111的剛性固定區(qū)段120上的不同側(cè)上。芯片140、141可以例如粘貼在固定區(qū)段120上并且通過鍵合金屬線(未示出)與柔性的印制電路板111的接觸部位電連接。變換地，芯片140、141也可以通過SMD或者說(shuō)倒裝芯片方法布置在固定區(qū)段120上，其中，可以使用焊球(未示出)。通過固定區(qū)段120或者設(shè)置在固定區(qū)段20中的接觸或布線結(jié)構(gòu)將兩個(gè)芯片140、141相互電連接。
柔性的印制電路板111重新具有一個(gè)帶有兩個(gè)臂118、119的U形形狀，這些臂包圍一個(gè)中間區(qū)域，在該中間區(qū)域中也布置分析芯片140。在中間區(qū)域中并且與分析芯片140相鄰地設(shè)置一個(gè)阻尼元件160，該阻尼元件附加地包圍分析芯片140并且因此也部分地與固定區(qū)段120或者說(shuō)在圖11中所示的上臂118連接。除了上臂118，阻尼元件160還與下臂119連接。通過傳感器芯片141、固定區(qū)段120、分析芯片140和(部分地包圍芯片140的)阻尼元件160的疊置布置進(jìn)一步有利于(側(cè)向地)節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)。傳感器裝置109可以例如通過以下方式制造，即首先將芯片140、141布置在柔性的印制電路板111的不同側(cè)上，接下來(lái)在印制電路板111上構(gòu)造包圍分析芯片140的阻尼元件160 (例如通過涂覆液態(tài)或粘稠形式的阻尼材料并且失效硬化)，接下來(lái)將印制電路板111換變?yōu)閁形形狀，其中，阻尼元件160例如通過粘接與相對(duì)于臂118對(duì)置的臂119連接。以該方式制成的傳感器裝置109可以固定在另一個(gè)支撐裝置上并且與其電連接，如在圖11 中根據(jù)剛性的印制電路板170所示。圖12示出另一種傳感器裝置110，其中按照?qǐng)D11的傳感器裝置109在柔性的印制電路板111的固定區(qū)段120的不同側(cè)上布置分析芯片140和傳感器芯片141，并且附加地設(shè)置一個(gè)包圍分析芯片140的阻尼元件160。但是柔性的印制電路板111不被轉(zhuǎn)變?yōu)閁形形狀。接著可以將帶有阻尼元件160的傳感器裝置111布置在支撐裝置171上。電連接可以在柔性的印制電路板111和一個(gè)與支撐裝置171分開的印制電路板170之間例如通過插接連接裝置130建立。按照這些圖闡述的傳感器裝置的實(shí)施方式及其制造方法是本發(fā)明的優(yōu)選的或者說(shuō)舉例的實(shí)施方式。除了所述的和所示的實(shí)施方式，可設(shè)想其它的實(shí)施方式，它們可以包括特征的其它變型或組合。例如，在圖11和12中所示的傳感器裝置109、110被這樣地轉(zhuǎn)變，使得相應(yīng)的阻尼元件160不是布置在分析芯片140上，而是布置在傳感器芯片141上并且包圍該傳感器芯片。相對(duì)于在圖5、6、9、10、12中所示的傳感器裝置103、104、107、108、110(其中柔性的印制電路板111不是以U形形狀存在)存在以下可能性，即使用一個(gè)共同的支撐裝置，在其上布置阻尼元件160并且柔性的印制電路板111與其電連接。另一種變型在于，即便在使用芯片模塊145時(shí)仍使用具有剛性固定區(qū)段120的柔性的印制電路板111，在該固定區(qū)段上布置芯片模塊145。就在這些圖中所示的插接連接裝置130而言，可以設(shè)置其它的連接或標(biāo)準(zhǔn)連接來(lái)建立電接觸。此外可想到傳感器裝置，其具有其它數(shù)量的芯片。一個(gè)例子是具有一個(gè)分析芯片和三個(gè)傳感器芯片的傳感器裝置，以便在三個(gè)相互垂直的空間方向上檢測(cè)加速度。在此也考慮不同的設(shè)計(jì)方案，即例如這些芯片可以作為無(wú)殼體的芯片或者設(shè)置在芯片模塊中，所有的芯片可以布置在柔性的印制電路板的一側(cè)上或不同側(cè)上，阻尼元件可以布置在印制電路板的與芯片(或者一部分芯片)相同的側(cè)上或者布置在相對(duì)置的側(cè)上等等。除了分開地制造阻尼元件并且將阻尼元件粘接在柔性的印制電路板或芯片模塊上，阻尼元件(按照傳感器裝置105、107、109、110)也可以通過例如以液態(tài)或粘稠形式涂覆和時(shí)效硬化來(lái)提供。此外補(bǔ)充地指出，所提到的用于傳感器裝置的部件的材料僅僅看作例子，它們?cè)谛枰獣r(shí)可以通過其它材料代替。
權(quán)利要求
1.傳感器裝置，具有 柔性的印制電路板(111)，其帶有用于芯片結(jié)構(gòu)(140，141，145)的固定區(qū)段(120，121)； 布置在所述柔性的印制電路板(111)的固定區(qū)段(120，121)上的芯片結(jié)構(gòu)(140，141，145);和 用于相對(duì)于機(jī)械影響阻尼所述芯片結(jié)構(gòu)(140，141，145)的阻尼元件(160)， 其特征在于， 所述柔性的印制電路板(111)的固定區(qū)段(120，121)、所述芯片結(jié)構(gòu)(I 40，141，145)和所述阻尼元件(160)相互重疊地布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的傳感器裝置，其特征在于，所述柔性的印制電路板(111)具有一個(gè)第一側(cè)和一個(gè)與第一側(cè)相對(duì)置的第二側(cè)，其中，所述芯片結(jié)構(gòu)(140，141，145)布置在所述柔性的印制電路板(111)的第一側(cè)上并且所述阻尼元件(160)布置在所述柔性的印制電路板(111)的第二側(cè)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的傳感器裝置，其特征在于，所述阻尼元件(160)與所述芯片結(jié)構(gòu)(140，141，145)相鄰。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的傳感器裝置，其特征在于，所述阻尼元件附加地包圍所述芯片結(jié)構(gòu)(140,141)。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的傳感器裝置，其特征在于，所述柔性的印制電路板(111)具有一個(gè)帶有第一和第二臂(118，119)的U形的形狀，所述第一和第二臂包圍一個(gè)中間區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的傳感器裝置，其特征在于，所述阻尼元件(160)布置在所述中間區(qū)域中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的傳感器裝置，其特征在于，所述阻尼元件(160)和所述芯片結(jié)構(gòu)(140，141，145)布置在所述中間區(qū)域中。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的傳感器裝置，其特征在于，所述固定區(qū)段是所述柔性的印制電路板的剛性區(qū)段(120)。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的傳感器裝置，其特征在于，所述芯片結(jié)構(gòu)包括以下部件之 傳感器芯片(140)和分析芯片(141);或 芯片模塊(145)。
10.用于制造傳感器裝置的方法，其特征在于，該方法包括以下方法步驟 提供柔性的印制電路板(111)，其中，所述柔性的印制電路板具有用于芯片結(jié)構(gòu)(140，.141，145)的固定區(qū)段(120，121)； 將芯片結(jié)構(gòu)(140，141，145)布置在所述柔性的印制電路板(111)的固定區(qū)段(120，.121)上； 這樣地構(gòu)造阻尼元件(160)，使得所述柔性的印制電路板(111)的固定區(qū)段(120，.121)、所述芯片結(jié)構(gòu)(140,141，145)和所述阻尼元件(160)相互重疊地布置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種傳感器裝置，具有柔性的印制電路板(111)，其帶有用于芯片結(jié)構(gòu)(140，141，145)的固定區(qū)段(120，121)；布置在所述柔性的印制電路板(111)的固定區(qū)段(120，121)上的芯片結(jié)構(gòu)(140，141，145)；和用于相對(duì)于機(jī)械影響阻尼所述芯片結(jié)構(gòu)(140，141，145)的阻尼元件(160)。所述柔性的印制電路板(111)的固定區(qū)段(120，121)、所述芯片結(jié)構(gòu)(140，141，145)和所述阻尼元件(160)相互重疊地布置。
文檔編號(hào)G10K11/16GK102714031SQ201180006502
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者T·若貝爾, U·漢森 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司