[发明专利]具有阻尼装置的传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器装置，其具有柔性的印制电路板、布置在所述柔性的印制电路板的固定区段上的芯片结构和用于相对于机械影响阻尼所述芯片结构的阻尼元件。本发明此外涉及一种用于制造传感器装置的方法。

背景技术

传感器装置，其例如用在机动车的安全系统中，通常具有一个带有传感器芯片和与传感器芯片电连接的分析芯片的芯片结构。传感器芯片以微机械结构元件（MEMS，Micro Electro Mechanical System）的形式构成，以便检测物理测量参数例如加速度或旋转速率。分析芯片用于控制传感器芯片并且用于分析或继续处理传感器芯片的测量信号。

传感器装置可以视应用而定不受阻尼地或者受阻尼地构成。在已知的受阻尼的实施方式中，芯片设置在底板上，该底板布置在框架形的壳体基体（预模制框架）内部。底板在边缘被弹性的阻尼元件包围并且通过阻尼元件在内侧连接到壳体框架上。以该方式能够使底板相对于壳体框架偏移，由此能够相对于外部的机械影响例如冲击或振动阻尼芯片。壳体框架具有接触元件，通过这些接触元件能够从外部接触到传感器装置。接触元件在壳体框架内部通过键合金属线与分析芯片电连接。

在已知的传感器装置中可能存在以下问题，即阻尼仅在确定的频率时作用，由此振动可能导致对传感器芯片和由此对测量信号的干扰。阻尼特性取决于阻尼元件的几何形状和阻尼材料（通常是硅树脂）的材料特性。除了所需的弹性外，对阻尼材料提出了其它的要求，从而材料选择受到很大限制。例如要求阻尼材料是可注射的，以便能够实现简单的加工，以及具有相对于底板（例如钢）和壳体框架（例如塑料）的良好附着。也可能为了不同干扰频率的去耦合而分别需要自己的壳体，这与高的成本耗费相关联。

传感器装置的结构此外可能导致电连接的损坏或者说中断。冲击或加速度，其例如在传感器装置的故障测试或不正确的搬运中出现，导致底板相对于壳体框架的比较大的偏移。因此形成在键合金属线中的相应的相对运动，它们固定在分析芯片和壳体框架上。键合金属线的吹起或者说键合金属线从其接触部位的撕裂或脱开与此有关。传感器装置的基本上水平的结构还导致相对大的侧向的位置需求。密封面形式的死面在壳体框架内部或者说围绕底板设置，由此传感器的底面（Footprint）明显大于芯片的底面。

由未公布的专利申请DE 10 2009 000 571.4已知另一种受阻尼的传感器装置，其中在壳体框架和分析芯片的接触元件之间的电连接借助柔性的印制电路板建立，以便实现对冲击不敏感的结构。在该实施方式中，柔性的印制电路板具有一个用作底部的区段，在该区段上布置芯片。该底部在边缘上被弹性的印制电路板包围并且通过阻尼元件在内侧连接到壳体框架上。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种改进的传感器装置，它尤其是通过对冲击敏感的结构和小的侧向位置需求为特点。本发明的任务还有提供一种用于制造这样的传感器装置的方法。

该任务通过按照权利要求1的传感器装置并且通过按照权利要求10的方法解决。本发明的其它的有利的实施方式在从属权利要求中给出。

按照本发明建议一种传感器装置，该传感器装置具有带有用于芯片结构的固定区段的柔性的印制电路板、布置在所述柔性的印制电路板的固定区段上的芯片结构和用于相对于机械影响阻尼所述芯片结构的阻尼元件。柔性的印制电路板的固定区段、所述芯片结构和所述阻尼元件相互重叠地布置。

由于柔性的印制电路板的固定区段、芯片结构和所述阻尼元件的重叠布置，传感器装置具有相对小的侧向的位置需求。柔性的印制电路板的使用此外能够实现改善的掉落强度和冲击不敏感性，通过柔性的印制电路板可以建立芯片结构和其它部件之间的电连接。在需要时也可以提供用于阻尼元件的可能材料的更多的选择。

在一种优选的实施方式中，柔性的印制电路板具有第一侧和与第一侧相对置的第二侧。芯片结构布置在所述柔性的印制电路板的第一侧上并且所述阻尼元件布置在所述柔性的印制电路板的第二侧上。

在另一种优选的实施方式中，阻尼元件与芯片结构相邻。在此还可以建议，阻尼元件附加地包围芯片结构。在该实施方式中，阻尼元件除了阻尼功能外也能够实现对芯片结构的保护或钝化。

在另一种优选的实施方式中，柔性的印制电路板具有一个带有第一和第二臂的U形的形状，所述第一和第二臂包围一个中间区域。以该方式进一步有利于传感器装置的节省位置的结构。

就此而言可以规定，阻尼元件布置在中间区域中。也可能的是，阻尼元件和芯片结构布置在中间区域中。