环境传感器、环境传感器中间产品和用于制造多个环境传感器的方法与流程

本发明涉及一种耐介质的环境传感器。本发明还涉及一种环境传感器中间产品。本发明此外涉及一种用于制造多个耐介质的环境传感器的方法。

背景技术：

用于测量环境因素的传感器，例如压力、湿度或气体传感器，需要与环境直接接触以便实现其功能。与此相反，当传感器用在例如智能手机或无人机中时，要求保护传感器免受环境影响，即免受尘土和水影响。

已知的用于解决这种冲突的可能性是，借助于不透尘土和水、但可透过气体的隔膜将传感器的介质通道封闭。一个实例为由膨胀聚四氟乙烯形成的微孔隔膜。

此类隔膜必须预制成传感器所需的大小并且施加到相应的传感器芯片上。

de102015222756a1公开了一种用于压力传感器的常规传感器元件，该传感器元件具有传感器隔膜，在该传感器隔膜上布置有限定数量的压电电阻，其中，这些压电电阻在电路中被布置成使得在压力变化的情况下可以产生电压变化。

技术实现要素：

本发明提供一种耐介质的环境传感器。本发明此外提供一种环境传感器中间产品，该环境传感器中间产品具有：基底，在该基底的表面上布置有多个传感器芯片，这些传感器芯片至少局部地用模制物质注塑包封；在各个传感器芯片之间的区域中被施加到该模制物质的表面上的粘接剂；以及在布置于该基底的表面上的多个传感器芯片的区域中层叠到该基底上的隔膜，该隔膜覆盖该多个传感器芯片。

本发明另外提供一种用于制造多个耐介质的环境传感器的方法。该方法包括提供基底，在该基底的表面上布置有多个传感器芯片，这些传感器芯片至少局部地用模制物质注塑包封。

该方法另外包括在各个传感器芯片之间的区域中将粘接剂施加到该模制物质的表面上。该方法此外包括在布置于该基底的表面上的多个传感器芯片的区域中将隔膜层叠到该基底上，其中，该隔膜覆盖该多个传感器芯片。

该方法还包括将该多个传感器芯片分成单个以形成该多个耐介质的环境传感器。

本发明的一个构思是，由此提供一种耐介质的环境传感器、一种环境传感器中间产品和一种用于制造多个耐介质的环境传感器的方法，它们允许借助于施加隔膜来成本低廉地、并行化地制造防尘且防水的环境传感器。

与顺序地将隔膜施加到单个的传感器芯片上相比，本发明的方法提供了并行的过程引导的优点。

在实现该方法时可以按有利的方式用到现有的标准工艺(例如液体粘接和分成单个包装)，这些标准工艺在所有常规制造商处都可执行。在本发明方法的背景下，因此产生材料成本和工艺成本方面的显著降低。

例如制造商不必再针对单个传感器将隔膜制造成平方毫米范围内的非常小的单件尺寸，因此实现了降低的制造成本。

此外，可以在一个唯一的工艺步骤中针对大量的传感器(例如几百个至几千个)同时施加隔膜，这产生了件数流量的提高并且相应地降低工艺成本。

此外，不再需要以小于100微米范围内的定位精度来施加隔膜。这实现了在制造工艺流程中的降低的设备要求以及相应减小工艺成本。

因此，本发明的核心是如下认识：使用薄膜模制来制造环境传感器使得能够在模制之后在基底条层级上将大的隔膜面式地粘接到整个基底条之上。然后隔膜覆盖所有位于该条上的传感器。在随后接着进行的包装-跟车单个工艺中将这些传感器分成单个。

有利的实施方式和改进方案从从属权利要求以及从参考附图的说明中得出。

根据一个优选改进方案提出，该粘接剂由液体粘接剂构成，该液体粘接剂以预给定的图案、优选在该基底的纵向上和/或横向上施加到该模制物质的表面上。这样的施加图案或分配图案是有利的，因为在此用少量的单个分配段(dispense-strecken)可以使非常大量的传感器芯片准备好用于后续的隔膜施加。

根据另一个优选改进方案提出，在该基底上提供数量为n×m个传感器芯片，其中，在该模制物质的表面上施加该粘接剂的n+1+m+1个施加段。在使用具有30×100、即3000个传感器芯片的基底条时，有利地向模制物质上施加数量为31+101、即132个分配段，以便将所有传感器芯片准备好用于后续的隔膜粘接。

与此相反，在此实例中，在以往将隔膜粘接到具有金属盖壳体的传感器上时，必须以明显更高的体积控制和的定位精度要求来进行3000个单个分配步骤。在基底条增大时，这种并行化的优点也随着条面积且因此随着传感器数量而相应地平方式扩大。

根据另一个优选改进方案提出，在设置于这些传感器芯片之间的相应的包装锯切线的区域中将粘接剂施加到该模制物质的表面上。

其优点是，通过锯切，将隔膜和粘接剂的已经施加在锯切线的区域中的部分去除。

根据另一个优选改进方案提出，通过分配、丝网印刷或模板印刷来将该粘接剂施加到该模制物质的表面上。因此，在执行丝网或网板印刷的情况下，能够以有利的方式在相对较短的时间内将粘接剂高效地施加到模制物质的表面上，由此可以减少在制造环境传感器时的工艺持续时间以及工艺成本。

根据另一个优选改进方案提出，该基底与丝网或模板一起借助于在该基底和该丝网或模板中的孔洞通过被引入这些孔洞中的定心装置而机械地彼此对准，以便将该粘接剂施加到该模制物质的表面上。

在这种做法中取消了主动细致对准丝网和基底条的要求。由此可以通过降低对工艺设备的要求来实现成本降低。与分配液体粘接剂相比，这种工艺替代方案得到了并行度的进一步提高并且由于提高工艺流量而带来了成本降低。

根据另一个优选改进方案提出，将粘接剂在施加到该模制物质的表面上之前预固化。因此，不仅在分配液体粘接剂的情况下而且在丝网印刷方法的情况下，除了常规粘接剂还可以使用所谓的b阶(stage)粘接剂。在这些材料的情况下，在施加隔膜之前首先将粘接剂预固化。通过这种预固化，使粘接剂图案稳定并且附加地避免了在施加隔膜时粘接剂被涂抹并到达芯片表面上。

根据另一个优选改进方案提出，在该多个传感器芯片的区域中将该隔膜基本上整面地层叠到该基底上，其中，在将该隔膜层叠到该模制物质的表面上时，该粘接剂分布在该多个传感器芯片之间并且在该模制物质与该隔膜之间赋予粘附性。

与以往将单个隔膜依序地施加到具有金属盖壳体的单个传感器上相比，这种方式具有以下优点：将用于所有传感器的隔膜同时(即并行地)施加到基底条上。这产生了工艺流量的显著提高以及相应地引起的降低的成本。

与单个施加到金属盖壳体上相比的另一个优点在于，可以将单个的大的隔膜件用于对整个基底条进行层叠。由此取消了在制造隔膜时用于将各个隔膜分成单个的工艺步骤。通过使用成本低廉的液体粘接剂，在制造时，隔膜还需要与预先结构化的附加粘接薄膜相组合。

另外，该方法的并行化使得取消了在施加隔膜之后的单个检查。对隔膜及其粘接的控制能够在将构件分成单个之后在最终的单个检查中进行，该最终的单个检查在标准工艺中无论如何都是明确确定的。这些优点在制造隔膜时产生明显的成本降低。

根据另一个优选改进方案提出，该多个传感器芯片的从该模制物质中突出的棱边作为止流棱边防止该粘接剂流动到该多个传感器芯片的表面上。

芯片(优选硅芯片)的从模制物质中突出的、具有20至70μm突出部的尖锐棱边通过薄膜模制产生，其中，突出部有利地可以通过适当地选择薄膜材料和薄膜厚度进行调整并且可以进一步增大。通过这些棱边作为止流棱边的效果，这优选防止了粘接剂流到芯片表面上。

根据另一个优选改进方案提出，在该粘接剂固化之后，通过机械地锯切来将该多个传感器芯片分成单个，其中，沿着设置在这些传感器芯片之间的这些包装锯切线将该基底分断。

在用于固化粘接剂的固化步骤之后，通过机械锯切(用于包装-分成单个的标准工艺)将基底条分离开，以便以有利的方式获得单个的传感器单元。与制造没有隔膜的未受保护的传感器相比，在此没有产生其他的附加成本，因为包装-分成单个或者说单体化在这两种情况下必须相同地执行。

通过锯切，将隔膜和粘接剂的已经施加在锯切线的区域中的部分去除。剩余的粘接剂和隔膜与相应的传感器包装的外棱边齐平地终止。因此，所提出的方法自动地保证防止伸出的隔膜区域仍然可以自由移动或扇动，否则这可能不利地影响构件的可靠性和可继续加工性。

根据另一个优选改进方案提出，该基底在通过机械锯切而分断之前以该基底的平坦的下侧基本上整面地固定在粘附面上、尤其胶带上。

为了免于锯切用水和颗粒进入，没有隔膜的压力传感器和气体传感器典型地必须在相应的固定位置中在锯切胶带或者说粘接带上分成单个，其中，为此该基底条以上侧向下粘接在胶带上并且从背侧来锯切。在此有问题的是，由于包装拓扑导致只有很小的支承面可供胶带和传感器表面使用。

在由于支承面小造成胶带粘附不足的情况下，传感器可能在锯切时从胶带脱落，这可能导致构件损伤和生产率损失。与之相反，通过整面地施加在基底条上的隔膜，构件或传感器芯片受到保护而免于在锯切时污染物的进入。因此在本发明的框架内可以将环境传感器在标准位置中分成单个。在此，基底条可以以平坦的下侧整面地粘接到胶带上。由于减少的拓扑和增大的支承面，因此避免了基底从胶带脱落。

根据另一个优选改进方案提出，该环境传感器由气体传感器或压力传感器构成。因此，除了成本低廉的可制造性之外，设置该隔膜还以有利的方式实现了提供耐介质的环境传感器。

所描述的构型和改进方案可以任意地彼此组合。

本发明的其他可行的构型、改进方案和实现方式还包括本发明的先前或随后参照实施例描述的特征的没有明确提及的组合。

附图说明

附图应当提供对本发明实施方式的进一步理解。它们展示了实施方式并用于与说明书相关地解说本发明的原理和概念。

其他的实施方式和上述优点中的许多优点都通过查看附图而得出。图中所示的元素并不一定是按相互比例显示的。

附图示出：

图1在根据本发明优选实施方式层叠隔膜之前的状态下的环境传感器的横截面视图；

图2基底的俯视图，在其表面上根据本发明优选实施方式布置有多个传感器芯片；

图3在根据本发明优选实施方式将粘接剂施加到模制物质的表面上之后的环境传感器的横截面视图；

图4在根据本发明优选实施方式将隔膜层叠到基底上之后的环境传感器的横截面视图；

图5根据本发明优选实施方式的多个分成单个的环境传感器；和

图6根据本发明优选实施方式的用于制造耐介质的环境传感器的方法的流程图。

只要没有给出相反的说明，在附图的图示中，相同的附图标记标注相同的或功能相同的元件、构件或部件。

具体实施方式

图1示出在根据本发明优选实施方式层叠隔膜之前的状态下的环境传感器的横截面视图。

环境传感器10或在图1中所示的环境传感器中间产品具有基底12，在其表面12a上布置有传感器芯片14。

在模制物质16之内，多个传感器芯片14与构造在基底12上的(在图1中未示出的)导体轨之间的电连接分别通过一个呈键合线形式的电连接元件18来构成。替代地，该电连接例如可以通过该多个传感器芯片14在基底12上的倒装芯片安装来形成。

为了能够实现通往传感器芯片14的介质通道，传感器芯片在上部区域中具有多个钻孔。

在模制物质16的表面16a上在各个传感器芯片14之间的区域中施加有粘接剂20。

图2示出基底的俯视图，根据本发明优选实施方式在其表面上布置有多个传感器芯片。

在当前的展示中显示了六个传感器芯片14，这些传感器芯片布置在基底上并且用模制物质16注塑包封。在模制物质16的表面16a上在各个传感器芯片14之间的区域中施加有粘接剂20。

粘接剂20优选由液体粘接剂20构成，该液体粘接剂以图2中所示的图案施加到模制物质16的表面上，即在基底的纵向l上以及横向q上，即以栅格图案施加。替代液体粘接剂，例如可以施加具有与之不同的粘度性能的其他适合的粘接剂。

图2中所示的展示是较大的(在图2中未示出的)基底条的一个局部，该基底条可以包含例如30×100个传感器芯片。

图3示出在根据本发明优选实施方式将粘接剂施加到模制物质的表面上之后环境传感器的横截面视图。

粘接剂20在设置于这些传感器芯片14之间的各个包装锯切线24的区域中施加到模制物质16的表面16a上。

这种施加在此优选通过丝网印刷或模板印刷或者替代地通过分配来进行。

在此，基底12与(在图3中未示出的)丝网或网板一起借助于在基底12和丝网或网板中的钻孔12b1、12b2通过被引入钻孔12b1、12b2中的定中心装置26机械地彼此对齐，以便将粘接剂20施加到模制物质16的表面16a上。

替代地，可以将粘接剂20在施加到模制物质16的表面16a上之前预固化。

该多个传感器芯片14的从模制物质16中突出的棱边16b用作止流棱边并且因而防止粘接剂20流动到该多个传感器芯片14的表面上。

图4示出在根据本发明优选实施方式将隔膜层叠到基底上之后环境传感器的横截面视图。

在图4中，在该多个传感器芯片14的区域中将隔膜22基本上整面地层叠到基底12上。如在图4中可以看到的，在将隔膜22层叠到模制物质16的表面上时，粘接剂20分布在该多个传感器芯片14之间。这在模制物质16与隔膜22之间赋予粘附性。

该基底在通过机械锯切而分断之前以基底12的平坦的下侧12c基本上整面地固定在粘附面上、尤其胶带28上。

图5示出根据本发明优选实施方式的多个分成单个的环境传感器。

在粘接剂固化之后，通过机械地锯切来将该多个传感器芯片14分成单个，以构成多个耐介质的环境传感器10。在此，沿着设置在传感器芯片14之间的包装锯切线将基底12分断。在当前的展示中示出了三个分成单个的传感器芯片或环境传感器。

图6示出根据本发明优选实施方式的用于制造耐介质的环境传感器的方法的流程图。

该方法包括提供s1基底，在该基底的表面上布置有多个传感器芯片，这些传感器芯片至少局部地用模制物质注塑包封，其中，在模制物质之内通过键合线形式的电连接元件来进行该多个传感器芯片与构造在基底上的导体轨之间的电连接。

该方法另外包括在各个传感器芯片之间的区域中将粘接剂施加s2到该模制物质的表面上。该方法此外包括在布置于该基底的表面上的多个传感器芯片的区域中将隔膜层叠s3到该基底上，其中，该隔膜覆盖该多个传感器芯片。

该方法还包括通过机械地锯切s4来将该多个传感器芯片分成单个，其中，沿着设置在这些传感器芯片之间的包装锯切线将该基底分断。

虽然已经在上文借助优选实施例描述了本发明，但是本发明并不限于这些实施例，而是能够以各种方式修改。本发明尤其能够以各种各样的方式改变或修改，而不背离本发明的核心。

例如可以更改该环境传感器的部件的形状、尺寸和/或性质。