環(huán)境傳感器、環(huán)境傳感器中間產(chǎn)品和用于制造多個(gè)環(huán)境傳感器的方法與流程
本發(fā)明涉及一種耐介質(zhì)的環(huán)境傳感器。本發(fā)明還涉及一種環(huán)境傳感器中間產(chǎn)品。本發(fā)明此外涉及一種用于制造多個(gè)耐介質(zhì)的環(huán)境傳感器的方法。
背景技術(shù)：
用于測(cè)量環(huán)境因素的傳感器，例如壓力、濕度或氣體傳感器，需要與環(huán)境直接接觸以便實(shí)現(xiàn)其功能。與此相反，當(dāng)傳感器用在例如智能手機(jī)或無人機(jī)中時(shí)，要求保護(hù)傳感器免受環(huán)境影響，即免受塵土和水影響。
已知的用于解決這種沖突的可能性是，借助于不透塵土和水、但可透過氣體的隔膜將傳感器的介質(zhì)通道封閉。一個(gè)實(shí)例為由膨脹聚四氟乙烯形成的微孔隔膜。
此類隔膜必須預(yù)制成傳感器所需的大小并且施加到相應(yīng)的傳感器芯片上。
de102015222756a1公開了一種用于壓力傳感器的常規(guī)傳感器元件，該傳感器元件具有傳感器隔膜，在該傳感器隔膜上布置有限定數(shù)量的壓電電阻，其中，這些壓電電阻在電路中被布置成使得在壓力變化的情況下可以產(chǎn)生電壓變化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種耐介質(zhì)的環(huán)境傳感器。本發(fā)明此外提供一種環(huán)境傳感器中間產(chǎn)品，該環(huán)境傳感器中間產(chǎn)品具有：基底，在該基底的表面上布置有多個(gè)傳感器芯片，這些傳感器芯片至少局部地用模制物質(zhì)注塑包封；在各個(gè)傳感器芯片之間的區(qū)域中被施加到該模制物質(zhì)的表面上的粘接劑；以及在布置于該基底的表面上的多個(gè)傳感器芯片的區(qū)域中層疊到該基底上的隔膜，該隔膜覆蓋該多個(gè)傳感器芯片。
本發(fā)明另外提供一種用于制造多個(gè)耐介質(zhì)的環(huán)境傳感器的方法。該方法包括提供基底，在該基底的表面上布置有多個(gè)傳感器芯片，這些傳感器芯片至少局部地用模制物質(zhì)注塑包封。
該方法另外包括在各個(gè)傳感器芯片之間的區(qū)域中將粘接劑施加到該模制物質(zhì)的表面上。該方法此外包括在布置于該基底的表面上的多個(gè)傳感器芯片的區(qū)域中將隔膜層疊到該基底上，其中，該隔膜覆蓋該多個(gè)傳感器芯片。
該方法還包括將該多個(gè)傳感器芯片分成單個(gè)以形成該多個(gè)耐介質(zhì)的環(huán)境傳感器。
本發(fā)明的一個(gè)構(gòu)思是，由此提供一種耐介質(zhì)的環(huán)境傳感器、一種環(huán)境傳感器中間產(chǎn)品和一種用于制造多個(gè)耐介質(zhì)的環(huán)境傳感器的方法，它們?cè)试S借助于施加隔膜來成本低廉地、并行化地制造防塵且防水的環(huán)境傳感器。
與順序地將隔膜施加到單個(gè)的傳感器芯片上相比，本發(fā)明的方法提供了并行的過程引導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。
在實(shí)現(xiàn)該方法時(shí)可以按有利的方式用到現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)工藝(例如液體粘接和分成單個(gè)包裝)，這些標(biāo)準(zhǔn)工藝在所有常規(guī)制造商處都可執(zhí)行。在本發(fā)明方法的背景下，因此產(chǎn)生材料成本和工藝成本方面的顯著降低。
例如制造商不必再針對(duì)單個(gè)傳感器將隔膜制造成平方毫米范圍內(nèi)的非常小的單件尺寸，因此實(shí)現(xiàn)了降低的制造成本。
此外，可以在一個(gè)唯一的工藝步驟中針對(duì)大量的傳感器(例如幾百個(gè)至幾千個(gè))同時(shí)施加隔膜，這產(chǎn)生了件數(shù)流量的提高并且相應(yīng)地降低工藝成本。
此外，不再需要以小于100微米范圍內(nèi)的定位精度來施加隔膜。這實(shí)現(xiàn)了在制造工藝流程中的降低的設(shè)備要求以及相應(yīng)減小工藝成本。
因此，本發(fā)明的核心是如下認(rèn)識(shí)：使用薄膜模制來制造環(huán)境傳感器使得能夠在模制之后在基底條層級(jí)上將大的隔膜面式地粘接到整個(gè)基底條之上。然后隔膜覆蓋所有位于該條上的傳感器。在隨后接著進(jìn)行的包裝-跟車單個(gè)工藝中將這些傳感器分成單個(gè)。
有利的實(shí)施方式和改進(jìn)方案從從屬權(quán)利要求以及從參考附圖的說明中得出。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選改進(jìn)方案提出，該粘接劑由液體粘接劑構(gòu)成，該液體粘接劑以預(yù)給定的圖案、優(yōu)選在該基底的縱向上和/或橫向上施加到該模制物質(zhì)的表面上。這樣的施加圖案或分配圖案是有利的，因?yàn)樵诖擞蒙倭康膯蝹€(gè)分配段(dispense-strecken)可以使非常大量的傳感器芯片準(zhǔn)備好用于后續(xù)的隔膜施加。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選改進(jìn)方案提出，在該基底上提供數(shù)量為n×m個(gè)傳感器芯片，其中，在該模制物質(zhì)的表面上施加該粘接劑的n+1+m+1個(gè)施加段。在使用具有30×100、即3000個(gè)傳感器芯片的基底條時(shí)，有利地向模制物質(zhì)上施加數(shù)量為31+101、即132個(gè)分配段，以便將所有傳感器芯片準(zhǔn)備好用于后續(xù)的隔膜粘接。
與此相反，在此實(shí)例中，在以往將隔膜粘接到具有金屬蓋殼體的傳感器上時(shí)，必須以明顯更高的體積控制和的定位精度要求來進(jìn)行3000個(gè)單個(gè)分配步驟。在基底條增大時(shí)，這種并行化的優(yōu)點(diǎn)也隨著條面積且因此隨著傳感器數(shù)量而相應(yīng)地平方式擴(kuò)大。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選改進(jìn)方案提出，在設(shè)置于這些傳感器芯片之間的相應(yīng)的包裝鋸切線的區(qū)域中將粘接劑施加到該模制物質(zhì)的表面上。
其優(yōu)點(diǎn)是，通過鋸切，將隔膜和粘接劑的已經(jīng)施加在鋸切線的區(qū)域中的部分去除。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選改進(jìn)方案提出，通過分配、絲網(wǎng)印刷或模板印刷來將該粘接劑施加到該模制物質(zhì)的表面上。因此，在執(zhí)行絲網(wǎng)或網(wǎng)板印刷的情況下，能夠以有利的方式在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)將粘接劑高效地施加到模制物質(zhì)的表面上，由此可以減少在制造環(huán)境傳感器時(shí)的工藝持續(xù)時(shí)間以及工藝成本。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選改進(jìn)方案提出，該基底與絲網(wǎng)或模板一起借助于在該基底和該絲網(wǎng)或模板中的孔洞通過被引入這些孔洞中的定心裝置而機(jī)械地彼此對(duì)準(zhǔn)，以便將該粘接劑施加到該模制物質(zhì)的表面上。
在這種做法中取消了主動(dòng)細(xì)致對(duì)準(zhǔn)絲網(wǎng)和基底條的要求。由此可以通過降低對(duì)工藝設(shè)備的要求來實(shí)現(xiàn)成本降低。與分配液體粘接劑相比，這種工藝替代方案得到了并行度的進(jìn)一步提高并且由于提高工藝流量而帶來了成本降低。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選改進(jìn)方案提出，將粘接劑在施加到該模制物質(zhì)的表面上之前預(yù)固化。因此，不僅在分配液體粘接劑的情況下而且在絲網(wǎng)印刷方法的情況下，除了常規(guī)粘接劑還可以使用所謂的b階(stage)粘接劑。在這些材料的情況下，在施加隔膜之前首先將粘接劑預(yù)固化。通過這種預(yù)固化，使粘接劑圖案穩(wěn)定并且附加地避免了在施加隔膜時(shí)粘接劑被涂抹并到達(dá)芯片表面上。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選改進(jìn)方案提出，在該多個(gè)傳感器芯片的區(qū)域中將該隔膜基本上整面地層疊到該基底上，其中，在將該隔膜層疊到該模制物質(zhì)的表面上時(shí)，該粘接劑分布在該多個(gè)傳感器芯片之間并且在該模制物質(zhì)與該隔膜之間賦予粘附性。
與以往將單個(gè)隔膜依序地施加到具有金屬蓋殼體的單個(gè)傳感器上相比，這種方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：將用于所有傳感器的隔膜同時(shí)(即并行地)施加到基底條上。這產(chǎn)生了工藝流量的顯著提高以及相應(yīng)地引起的降低的成本。
與單個(gè)施加到金屬蓋殼體上相比的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，可以將單個(gè)的大的隔膜件用于對(duì)整個(gè)基底條進(jìn)行層疊。由此取消了在制造隔膜時(shí)用于將各個(gè)隔膜分成單個(gè)的工藝步驟。通過使用成本低廉的液體粘接劑，在制造時(shí)，隔膜還需要與預(yù)先結(jié)構(gòu)化的附加粘接薄膜相組合。
另外，該方法的并行化使得取消了在施加隔膜之后的單個(gè)檢查。對(duì)隔膜及其粘接的控制能夠在將構(gòu)件分成單個(gè)之后在最終的單個(gè)檢查中進(jìn)行，該最終的單個(gè)檢查在標(biāo)準(zhǔn)工藝中無論如何都是明確確定的。這些優(yōu)點(diǎn)在制造隔膜時(shí)產(chǎn)生明顯的成本降低。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選改進(jìn)方案提出，該多個(gè)傳感器芯片的從該模制物質(zhì)中突出的棱邊作為止流棱邊防止該粘接劑流動(dòng)到該多個(gè)傳感器芯片的表面上。
芯片(優(yōu)選硅芯片)的從模制物質(zhì)中突出的、具有20至70μm突出部的尖銳棱邊通過薄膜模制產(chǎn)生，其中，突出部有利地可以通過適當(dāng)?shù)剡x擇薄膜材料和薄膜厚度進(jìn)行調(diào)整并且可以進(jìn)一步增大。通過這些棱邊作為止流棱邊的效果，這優(yōu)選防止了粘接劑流到芯片表面上。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選改進(jìn)方案提出，在該粘接劑固化之后，通過機(jī)械地鋸切來將該多個(gè)傳感器芯片分成單個(gè)，其中，沿著設(shè)置在這些傳感器芯片之間的這些包裝鋸切線將該基底分?jǐn)唷?/p>
在用于固化粘接劑的固化步驟之后，通過機(jī)械鋸切(用于包裝-分成單個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)工藝)將基底條分離開，以便以有利的方式獲得單個(gè)的傳感器單元。與制造沒有隔膜的未受保護(hù)的傳感器相比，在此沒有產(chǎn)生其他的附加成本，因?yàn)榘b-分成單個(gè)或者說單體化在這兩種情況下必須相同地執(zhí)行。
通過鋸切，將隔膜和粘接劑的已經(jīng)施加在鋸切線的區(qū)域中的部分去除。剩余的粘接劑和隔膜與相應(yīng)的傳感器包裝的外棱邊齊平地終止。因此，所提出的方法自動(dòng)地保證防止伸出的隔膜區(qū)域仍然可以自由移動(dòng)或扇動(dòng)，否則這可能不利地影響構(gòu)件的可靠性和可繼續(xù)加工性。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選改進(jìn)方案提出，該基底在通過機(jī)械鋸切而分?jǐn)嘀耙栽摶椎钠教沟南聜?cè)基本上整面地固定在粘附面上、尤其膠帶上。
為了免于鋸切用水和顆粒進(jìn)入，沒有隔膜的壓力傳感器和氣體傳感器典型地必須在相應(yīng)的固定位置中在鋸切膠帶或者說粘接帶上分成單個(gè)，其中，為此該基底條以上側(cè)向下粘接在膠帶上并且從背側(cè)來鋸切。在此有問題的是，由于包裝拓?fù)鋵?dǎo)致只有很小的支承面可供膠帶和傳感器表面使用。
在由于支承面小造成膠帶粘附不足的情況下，傳感器可能在鋸切時(shí)從膠帶脫落，這可能導(dǎo)致構(gòu)件損傷和生產(chǎn)率損失。與之相反，通過整面地施加在基底條上的隔膜，構(gòu)件或傳感器芯片受到保護(hù)而免于在鋸切時(shí)污染物的進(jìn)入。因此在本發(fā)明的框架內(nèi)可以將環(huán)境傳感器在標(biāo)準(zhǔn)位置中分成單個(gè)。在此，基底條可以以平坦的下側(cè)整面地粘接到膠帶上。由于減少的拓?fù)浜驮龃蟮闹С忻妫虼吮苊饬嘶讖哪z帶脫落。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選改進(jìn)方案提出，該環(huán)境傳感器由氣體傳感器或壓力傳感器構(gòu)成。因此，除了成本低廉的可制造性之外，設(shè)置該隔膜還以有利的方式實(shí)現(xiàn)了提供耐介質(zhì)的環(huán)境傳感器。
所描述的構(gòu)型和改進(jìn)方案可以任意地彼此組合。
本發(fā)明的其他可行的構(gòu)型、改進(jìn)方案和實(shí)現(xiàn)方式還包括本發(fā)明的先前或隨后參照實(shí)施例描述的特征的沒有明確提及的組合。
附圖說明
附圖應(yīng)當(dāng)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的進(jìn)一步理解。它們展示了實(shí)施方式并用于與說明書相關(guān)地解說本發(fā)明的原理和概念。
其他的實(shí)施方式和上述優(yōu)點(diǎn)中的許多優(yōu)點(diǎn)都通過查看附圖而得出。圖中所示的元素并不一定是按相互比例顯示的。
附圖示出：
圖1在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式層疊隔膜之前的狀態(tài)下的環(huán)境傳感器的橫截面視圖；
圖2基底的俯視圖，在其表面上根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式布置有多個(gè)傳感器芯片；
圖3在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式將粘接劑施加到模制物質(zhì)的表面上之后的環(huán)境傳感器的橫截面視圖；
圖4在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式將隔膜層疊到基底上之后的環(huán)境傳感器的橫截面視圖；
圖5根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的多個(gè)分成單個(gè)的環(huán)境傳感器；和
圖6根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的用于制造耐介質(zhì)的環(huán)境傳感器的方法的流程圖。
只要沒有給出相反的說明，在附圖的圖示中，相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注相同的或功能相同的元件、構(gòu)件或部件。
具體實(shí)施方式
圖1示出在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式層疊隔膜之前的狀態(tài)下的環(huán)境傳感器的橫截面視圖。
環(huán)境傳感器10或在圖1中所示的環(huán)境傳感器中間產(chǎn)品具有基底12，在其表面12a上布置有傳感器芯片14。
在模制物質(zhì)16之內(nèi)，多個(gè)傳感器芯片14與構(gòu)造在基底12上的(在圖1中未示出的)導(dǎo)體軌之間的電連接分別通過一個(gè)呈鍵合線形式的電連接元件18來構(gòu)成。替代地，該電連接例如可以通過該多個(gè)傳感器芯片14在基底12上的倒裝芯片安裝來形成。
為了能夠?qū)崿F(xiàn)通往傳感器芯片14的介質(zhì)通道，傳感器芯片在上部區(qū)域中具有多個(gè)鉆孔。
在模制物質(zhì)16的表面16a上在各個(gè)傳感器芯片14之間的區(qū)域中施加有粘接劑20。
圖2示出基底的俯視圖，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式在其表面上布置有多個(gè)傳感器芯片。
在當(dāng)前的展示中顯示了六個(gè)傳感器芯片14，這些傳感器芯片布置在基底上并且用模制物質(zhì)16注塑包封。在模制物質(zhì)16的表面16a上在各個(gè)傳感器芯片14之間的區(qū)域中施加有粘接劑20。
粘接劑20優(yōu)選由液體粘接劑20構(gòu)成，該液體粘接劑以圖2中所示的圖案施加到模制物質(zhì)16的表面上，即在基底的縱向l上以及橫向q上，即以柵格圖案施加。替代液體粘接劑，例如可以施加具有與之不同的粘度性能的其他適合的粘接劑。
圖2中所示的展示是較大的(在圖2中未示出的)基底條的一個(gè)局部，該基底條可以包含例如30×100個(gè)傳感器芯片。
圖3示出在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式將粘接劑施加到模制物質(zhì)的表面上之后環(huán)境傳感器的橫截面視圖。
粘接劑20在設(shè)置于這些傳感器芯片14之間的各個(gè)包裝鋸切線24的區(qū)域中施加到模制物質(zhì)16的表面16a上。
這種施加在此優(yōu)選通過絲網(wǎng)印刷或模板印刷或者替代地通過分配來進(jìn)行。
在此，基底12與(在圖3中未示出的)絲網(wǎng)或網(wǎng)板一起借助于在基底12和絲網(wǎng)或網(wǎng)板中的鉆孔12b1、12b2通過被引入鉆孔12b1、12b2中的定中心裝置26機(jī)械地彼此對(duì)齊，以便將粘接劑20施加到模制物質(zhì)16的表面16a上。
替代地，可以將粘接劑20在施加到模制物質(zhì)16的表面16a上之前預(yù)固化。
該多個(gè)傳感器芯片14的從模制物質(zhì)16中突出的棱邊16b用作止流棱邊并且因而防止粘接劑20流動(dòng)到該多個(gè)傳感器芯片14的表面上。
圖4示出在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式將隔膜層疊到基底上之后環(huán)境傳感器的橫截面視圖。
在圖4中，在該多個(gè)傳感器芯片14的區(qū)域中將隔膜22基本上整面地層疊到基底12上。如在圖4中可以看到的，在將隔膜22層疊到模制物質(zhì)16的表面上時(shí)，粘接劑20分布在該多個(gè)傳感器芯片14之間。這在模制物質(zhì)16與隔膜22之間賦予粘附性。
該基底在通過機(jī)械鋸切而分?jǐn)嘀耙曰?2的平坦的下側(cè)12c基本上整面地固定在粘附面上、尤其膠帶28上。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的多個(gè)分成單個(gè)的環(huán)境傳感器。
在粘接劑固化之后，通過機(jī)械地鋸切來將該多個(gè)傳感器芯片14分成單個(gè)，以構(gòu)成多個(gè)耐介質(zhì)的環(huán)境傳感器10。在此，沿著設(shè)置在傳感器芯片14之間的包裝鋸切線將基底12分?jǐn)唷Ｔ诋?dāng)前的展示中示出了三個(gè)分成單個(gè)的傳感器芯片或環(huán)境傳感器。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的用于制造耐介質(zhì)的環(huán)境傳感器的方法的流程圖。
該方法包括提供s1基底，在該基底的表面上布置有多個(gè)傳感器芯片，這些傳感器芯片至少局部地用模制物質(zhì)注塑包封，其中，在模制物質(zhì)之內(nèi)通過鍵合線形式的電連接元件來進(jìn)行該多個(gè)傳感器芯片與構(gòu)造在基底上的導(dǎo)體軌之間的電連接。
該方法另外包括在各個(gè)傳感器芯片之間的區(qū)域中將粘接劑施加s2到該模制物質(zhì)的表面上。該方法此外包括在布置于該基底的表面上的多個(gè)傳感器芯片的區(qū)域中將隔膜層疊s3到該基底上，其中，該隔膜覆蓋該多個(gè)傳感器芯片。
該方法還包括通過機(jī)械地鋸切s4來將該多個(gè)傳感器芯片分成單個(gè)，其中，沿著設(shè)置在這些傳感器芯片之間的包裝鋸切線將該基底分?jǐn)唷?/p>
雖然已經(jīng)在上文借助優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，而是能夠以各種方式修改。本發(fā)明尤其能夠以各種各樣的方式改變或修改，而不背離本發(fā)明的核心。
例如可以更改該環(huán)境傳感器的部件的形狀、尺寸和/或性質(zhì)。
技術(shù)特征：
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于制造多個(gè)耐介質(zhì)的環(huán)境傳感器的方法(10)，其中，在各個(gè)傳感器芯片(14)之間的區(qū)域中將粘接劑(20)施加到模制物質(zhì)(16)的表面(16a)上，并且，在布置于該基底(12)的表面(12a)上的多個(gè)傳感器芯片(14)的區(qū)域中將隔膜(22)層疊到該基底(12)上，其中，該隔膜(22)覆蓋該多個(gè)傳感器芯片(14)。本發(fā)明還涉及一種環(huán)境傳感器中間產(chǎn)品和一種耐介質(zhì)的環(huán)境傳感器(10)。
