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
技術領域：
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：
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(壓入技術、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。這種技術及與之相關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，在釬焊技術未來向無鉛焊接的發(fā)展/轉變及與此相 關的開發(fā)費用方面也是決定性的。在組件殼體領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(SMD)的端子。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的電子傳感器或傳感裝置在權利要求1中被描述特征。進一步構型和 優(yōu)選的措施由從屬權利要求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 在權利要求7中被描述特征。在電學的傳感器方面，本發(fā)明構建在這樣的特征上，即組件殼體具有側向向外伸 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措施來實現(xiàn)。根據(jù)一種有利的進一步構型，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構中的在圖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)帶的符合結構中的在圖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在結構化的引線框(電路載體)上包含微結構化的傳感器芯片、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構形式的、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(結構化的 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構中的柵距，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 結構內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構中的、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(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的結構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(冷觸點接通技術)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)中作為復合結構的根據(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)明構型的示圖DIP殼體1借助壓入技術(或者說冷觸點接 通技術)與載體條7連接。(關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的側導向裝置，這些側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，如在結構上及材料技術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向指向的力，該力可使橫向支撐由于其結構或者說由 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)和一個固定可能結構17。圖8以多個視圖及以“透視圖”示出了包含之前描述的結構的最終傳感器殼體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。為了能夠將中間殼體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中示出的結果，其設定了 插頭接口 8a和擰緊或裝配可能結構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 構的多個載體條(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