(57)【要約】      （修正有）【課題】後続の処理プロセスにおいて損傷しないセンサ素子を提供する。【解決手段】センサ素子は、導電構造３と、この導電構造３上に配置され且つ導電構造３と導電接続されるセンサチップ２と、センサ素子が直方体形状になるように構成されたセンサチップ２のカプセル封止部１と、センサチップ２の表面部分２１に至るカプセル封止部１の入口部１４とを備える。この入口部１４はセンサ素子の上面１２の中央に配置されており、更にこの上面１２とは反対側のセンサ素子の下面１１を備えており、この下面１１は、カプセル封止部１により被覆されていない導電構造３の複数の領域を有しており、これらの領域には中央に配置された領域３１と、縁部側に配置された４つの領域とが含まれている。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
−  導電構造（３）と、
−  当該導電構造（３）上に配置され且つ当該導電構造（３）と導電接続されるセンサチップ（２）と、
−  前記センサ素子が直方体形状になるように構成された前記センサチップ（２）のカプセル封止部（１）と、
−  前記センサチップ（２）の表面部分（２１）に至る前記カプセル封止部（１）の入口部（１４）とを備えており、
当該入口部（１４）は前記センサ素子の上面（１２）の中央に配置されており、
さらに前記の上面（１２）とは反対側のセンサ素子の下面（１１）を備えており、
当該下面（１１）は、前記カプセル封止部（１）により被覆されていない導電構造（３）の複数の領域（３１，３２）を有しており、
当該複数の領域（３１，３２）には、中央に配置された領域（３１）と、縁部側に配置された４つの領域（３２）とが含まれていることを特徴とする
センサ素子。
【請求項２】
前記カプセル封止部（１）はプラスチックの注形剤である、請求項１記載のセンサ素子。
【請求項３】
前記入口（１４）は前記カプセル封止部（１）の開口部として形成されている、請求項１又は２記載のセンサ素子。
【請求項４】
前記入口（１４）は円型の開口部として、特に前記カプセル封止部（１）の、前記表面部分（２１）に向かって延在する円すい形の開口部として形成されている、請求項１から３のいずれか１項記載のセンサ素子。
【請求項５】
前記センサ素子の上面（１２）及び下面（１１）は矩形に形成されており、
前記入口（１４）は前記の矩形の上面（１２）の対角線の交点に配置されている、請求項１から４のいずれか１項記載のセンサ素子。
【請求項６】
前記センサ素子は、２ｍｍ×２ｍｍの矩形の底面を有しており、前記センサ素子の高さ（ｈ）は１ｍｍより小さい、請求項５記載のセンサ素子。
【請求項７】
前記導電構造（３）は、エッチングによって作製される導体路構造として形成されている、請求項１から６のいずれか１項記載のセンサ素子。
【請求項８】
前記センサチップ（２）は、前記中央に配置された領域（３１）上に配置されている、請求項１から７のいずれか１項記載のセンサ素子。
【請求項９】
前記被覆されていない表面部分（２１）と同じセンサチップ（２）の面に配置されている接続箇所は、ボンディングワイヤを介して前記導電構造（３）の導体路と導電接続されており、前記ボンディングワイヤは、カプセル封止部（１）に注形成形されている、請求項１から８のいずれか１項記載のセンサ素子。
【請求項１０】
前記導電構造（３）の前記中央に配置された領域（３１）は矩形である、請求項１から９のいずれか１項記載のセンサ素子。
【請求項１１】
前記導電構造（３）の中央に配置された矩形状の領域（３１）のコーナーは斜めに切られている、請求項１０記載のセンサ素子。
【請求項１２】
前記導電構造（３）の中央に配置された領域（３１）の長さ（ｌ１）は少なくとも１ｍｍであり、前記中央に配置された領域（３１）の幅（ｂ１）は少なくとも０．５ｍｍである、請求項１０又は１１記載のセンサ素子。
【請求項１３】
前記導電構造（３）の縁部領域（３２）は、前記導電構造（３）の電気コンタクトのための接続箇所として用いられる、請求項１から１２のいずれか１項記載のセンサ素子。
【請求項１４】
前記導電構造（３）の各縁部領域（３２）の長さ（ｌ２）も幅（ｂ２）もそれぞれ少なくとも０．２ｍｍである、請求項１から１３のいずれか１項記載のセンサ素子。
【請求項１５】
前記導電構造（３）の縁部領域（３２）は、前記センサ素子の下面（１１）の各象限に配置されている、請求項１から１４のいずれか１項記載のセンサ素子。
【請求項１６】
前記中央に配置された領域（３１）の長径側側面に、２つずつの縁部領域（３２）が配置されている、請求項１０記載のセンサ素子。
【請求項１７】
前記センサ素子の下面（１１）のむき出しになっている領域（３１，３２）は、前記下面（１１）と境界を成すエッジまで達していない、請求項１から１６のいずれか１項記載のセンサ素子。
【請求項１８】
前記センサ素子の、上面（１２）と下面（１１）とを接続する少なくとも１つの側面（１３）は、前記導電構造（３）の、前記カプセル封止部（１）により被覆されていない少なくとも１つの領域（３３，３４）を有している、請求項１から１７のいずれか１項記載のセンサ素子。
【請求項１９】
前記側面（１３）のむき出しになっている各領域（３３，３４）は前記下面（１１）と境界を成すエッジまで達していない、請求項１８記載のセンサ素子。
【請求項２０】
前記直方体形状のセンサ素子は平坦な４つの前記側面（１３）を有しており、
前記各側面（１３）は、前記導電構造（３）の、前記カプセル封止部（１）により被覆されていない少なくとも１つの領域（３３，３４）を有している、請求項１８又は１９記載のセンサ素子。
【請求項２１】
前記各側面（１３）は、前記導電構造（３）の、前記カプセル封止部（１）により被覆されていない２つの領域（３３，３４）を有している、請求項２０記載のセンサ素子。
【請求項２２】
相対する２つの側面（１３）の前記被覆されていない前記領域（３３，３４）は断面が同じであり、
隣接する前記側面（１３）の前記被覆されていない前記領域（３３，３４）は断面が異なる、請求項２０又は２１記載のセンサ素子。
【請求項２３】
前記下面（１１）の、前記カプセル封止部（１）により被覆されていない領域（３１，３２）は、前記中央に配置された１つの領域（３１）並びに前記縁部に配置された４つの領域（３２）を含んでいる、請求項１から２２のいずれか１項記載のセンサ素子。
【請求項２４】
前記センサチップ（２）の表面部分（２１）は層を有しており、該層は前記センサ素子周辺の流体を吸収するために用いられる、請求項１から２３のいずれか１項記載のセンサ素子。
【請求項２５】
前記センサ素子は湿度センサである、請求項１から２４のいずれか１項記載のセンサ素子。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案はセンサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサ素子は今日、しばしばセンサチップを含んでおり、このセンサチップの基板上に測定感度の高い部品又は構造の形態で実際のセンサ機能部が取り付けられているか、又はその基板に組み込まれている。ここで、基板は、例えばシリコンなどの半導体基板であってよく、この基板に例えば電子評価回路のような回路機能部も同じように組み込まれている。
【０００３】
このようなセンサチップの例が出願人の特許文献１であるＥＰ１２３６０３８Ｂ１に記載されている。
【０００４】
保護されていないセンサチップは、後続の処理プロセスにおいて損傷する可能性がある。また、センサチップの電気的な接続構造も大抵は不適切であり、例えば従来のプリント基板などの回路支持体に直接接続することはできない。
【０００５】
この点では有利にはセンサチップにいわゆる「パッケージ」が設けられ、このパッケージでは、大抵の場合、プラスチック注形物によるセンサチップのカプセリングが行われる。本考案では、このようにカプセル封止されたセンサチップもセンサ素子と称する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＥＰ１２３６０３８Ｂ１
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
本考案の課題は、後続の処理プロセスにおいて損傷しないセンサ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案は、請求項１の特徴部分に記載されたセンサ素子に関する。このセンサ素子は、導電構造及びセンサチップを含んでいる。このセンサチップは導電構造上に配置されており、この導電構造と導電接続されている。このセンサチップ用カプセル封止部は、センサ素子が直方体形状になるように設けられている。このセンサチップの表面部分に至るカプセル封止部の入口部は、センサ素子の上面中央に配置されている。このセンサ素子の、上面の反対側の下面は、導電構造の、カプセル封止部により被覆されていない複数の領域を有しており、これらの領域は中央に配置された領域と、縁部に配置された４つの領域とを含んでいる。
【０００９】
有利には、縁部領域はセンサ素子用の電気接続箇所として用いられる。この場合、このようなセンサ素子は簡単に回路支持体上に配置することができる。この回路支持体は、金属被覆された領域に、例えば対応部分を有する。この場合、回路支持体側の領域は、少なくともセンサ素子の接続箇所に対して回路支持体の導体路と接続することができる。有利には、このセンサ素子の接続箇所として構成されている領域は、例えばソルダペーストのような導電性接着剤を介して回路支持体上の接続箇所と接続される。
【考案の効果】
【００１０】
センサ素子のむき出しになっている、寸法の小さな領域のジオメトリによって、センサ素子のコンパクトな構造を達成するのに有利であり、同時に接続箇所同士を良好に電気的に絶縁し、また面積の大きな中央の領域を介して、センサチップに生じる熱を外部へ熱放出することができる。さらに、センサ素子の上面に至る中央入口部により、センサ素子の周辺からセンサチップの敏感な表面部分に至る可能な限り最も短い接続が実現される。センサ素子の下面の、とりわけ矩形状の中央の領域の斜めに切られたコーナーは、その取付の際に光学的に方向の誤りを保護するという意味で、センサ素子の誤った配向に対する光学的な保護として使用することができる。というのは、とりわけ上記の矩形の形状と、上記の中央に配置され且つ対称に構成される入口部とにより、取付の際に正しく配向することが難しくなるからである。この点において、後続の加工の際に損傷から保護される、極めてコンパクト且つ外からの影響を受け難いセンサ素子が実現される。
【００１１】
本考案の有利な発展形態は従属請求項に記載されている。
【００１２】
本考案の更なる実施形態、利点及び適用は、従属請求項と、図面に基づく以下の説明とから明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１ａ】本考案の１実施例によるセンサ素子下面の斜視図である。
【図１ｂ】本考案の１実施例によるセンサ素子上面の斜視図である。
【図２】本考案の１実施例によるセンサ素子の断面図である。
【図３ａ】本考案の１実施例によるセンサ素子下面の平面図である。
【図３ｂ】本考案の１実施例によるセンサ素子側面の平面図である。
【図３ｃ】本考案の１実施例によるセンサ素子側面の平面図である。
【図３ｄ】本考案の１実施例によるセンサ素子上面の平面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
図１ａ）には、本考案の１つの実施例によるセンサ素子の下面１１が斜視図で示されている。このセンサ素子は基本的に直方体の形状を有しており、この形状は主にカプセル封止部１の成形によって規定されている。カプセル封止部１はこの実施例では、内部に設けられているセンサチップ及び導電構造の注形物と見なされる。ここでは、以下に示すように、必ずしもセンサチップが完全にカプセル封止される必要はなく、また見ることや触ることができなくする必要もない。同じ事はカプセル封止部と導電構造との関係についてもいえる。いずれにせよ、このカプセル封止部は実質的にセンサチップを保護し、センサ素子の扱いを簡単にする。カプセル封止部１は、トランスファー成形法又は他の注形法で作製することができる。有利には、カプセル封止部１はプラスチックでできている。
【００１５】
センサ素子の下面１１にはさらに領域３１，３２が見え、これらの領域は、導電構造のむき出しの領域、すなわちカプセル封止部１によって覆われていない領域である。有利には、導電構造は、リードフレームとも称される導体路の構造であり、この導体路構造は、典型的には導体路の枠組みのみで支持体を含んではおらず、有利には銅によって作製されている。有利な発展形態によれば、このような導体路構造は金属ストリップからエッチングされる。ここで有利には、金属ストリップは上からも下からもそれぞれ金属ストリップの厚さが半分になるまでこの金属ストリップの種々の領域においてエッチングすることができる。これによって、導体路構造は異なる２つの垂直面の導体路を有するようになる。また、例えば金属コーティング又は貴金属コーティングによってこのような導体路構造を加工し、導体路構造を保護してもよい。他の発展形態によれば、導電構造は打ち抜き格子として金属ストリップを打ち抜くことによって作製してもよい。
【００１６】
有利には、センサチップは導電構造上に配置されている。この導電構造とセンサチップとはほとんど流し込まれており、例えば導電構造の領域３１，３２が注形材料によって互いに絶縁され続けることが保証される。
【００１７】
面積の大きな領域３１はセンサ素子の下面１１の中央に配置されており、すなわち、この領域は少なくとも下面１１の中心上に延在している。この中心は、ここの例のように下面１１の形状が矩形の場合、この矩形の対角線の交点と見なすことができる。この実施例によれば、中央の領域３１は２つの長手方向側面と２つの横方向側面とを有する長方形の形態である。
【００１８】
中央の領域３１のコーナーのうちの１つは斜めに切られている。この斜めに切られたコーナーは、この例の場合視覚的な目印として用いられ、この目印によって、センサ素子を回路支持体に又は回路支持体上に取り付ける際にセンサ素子を精確に位置決めするのが簡単になろう。有利には、導電構造の中央の領域３１は大きな面積で形成されており、とりわけその面積は縁部に配置される各領域３２の面積の少なくとも２倍の大きさである。とりわけ図１には示されていないセンサチップが中央の領域３１上に取り付けられ、例えば良好な熱伝導性を有する接着剤によって中央の領域３１に接着されているため、この中央の領域は有利には熱の排出に用いられる。センサチップから生じる熱は、領域３１に移行し、場合により更なる熱結合を介して回路支持体上のヒートシンクに排出することができる。このような面積の大きな領域３１は「パッド」とも称する。また、センサ素子はこの「パッド」を介して所定の電位することもできる。他方、この「パッド」はセンサチップをその位置に維持し、機械的に安定させることもできる。
【００１９】
縁部に配置される、領域３１に対して幾らか面積の小さい領域３２は、被覆されていないつまりカプセル封止部１によって全ては覆われていない、導電構造とりわけ導体路構造の領域である。ここで縁部側とは、この領域３２が、中央に配置される領域３１の外側に配置され、多かれ少なかれセンサ素子の下面１１の縁部の近くに配置されることを意味する。しかしながら、縁部の領域３２の全ては、この実施例では、センサ素子の、下面１１の境界を成すエッジに直接接しているのではなく、幾らか内側にずらされて配置されている。
【００２０】
典型的には、センサ素子はその下面１１が回路支持体上に載置され、導電接続される。例えば、領域３１，３２と共に作用する回路支持体の領域には、予めはんだ用フラックスが施されており、これによって、回路支持体とセンサ素子との間で電気コンタクトがはんだ用フラックスを介して形成される。
【００２１】
図１ａ）には、さらにセンサ素子の２つの側面１３が示されている。側面１３も被覆されていない導電構造の領域３３，３４を有している。
【００２２】
センサ素子を製造することに関して、注形プロセスによってカプセル封止部１が形成されるまでは、少なくともセンサチップは導電構造上に配置されている。
【００２３】
有利には、複数のセンサ素子が同時に１つの共通の製造プロセスにおいて製造される。このために、多数のセンサ素子用に導体路構造から成る１つの構成体を設けることができ、これらの導体路構造は互いに接続されているか、乃至はまだ互いに切り離されていない。この構成体の面積の大きな領域３１にはセンサチップが載置され、この構成体と導電接続され、その後、構成体全体が全てのセンサチップと共に注形される。引き続いて鋸引きによって切り離されて個々のセンサ素子となり、これによって、例えば側面に配置される領域３３，３４が自動的にむき出しにされる。
【００２４】
図１ｂ）によれば、センサ素子の上面１２にセンサチップの表面部分に至る入口部１４が示されている。また、入口部１４はここでもセンサ素子の上面１２の中央に配置されており、カプセル封止部１に凹陥部乃至は開口部を有している。また、入口部１４の中央の配置は、ここでも矩形の上面１２の対角線の交点によって定められる。
【００２５】
図２には、本考案の１つの実施例によるセンサ素子が断面図で示されており、例えばこのセンサ素子は図１のセンサ素子であってもよい。この場合、図２の断面はセンサ素子の真ん中を貫く断面であり、この断面は領域３１を長手方向に沿って切断したものではなく、領域３１の幅に沿って切断したものである。
【００２６】
この断面図には導電構造３の中央領域３１が示されており、中央領域３１上に接着層４を介してセンサチップ２が取り付けられている。センサチップ２はその表面の部分２１に例えば測定層などの測定構造を有しており、この測定構造は湿度センサの場合、例えばポリマー層又はセラミック層として形成されており、センサ素子周辺の水分子を吸収することができる。この点で有利であるのは、表面部分２１が入口部１４を介してセンサ素子周辺環境と接しているか、乃至は、センサ素子を取り囲む流体がこの表面部分２１に達することができるようにする場合である。このために、カプセル封止部１は入口部１４の箇所に、表面部分２１まで達する、開口部の形態の凹陥部を有している。この例によれば、開口部は円型であり、センサチップ２の方向に先細になっており、つまり円すい構造を有する。このような凹陥部は注形の際に、例えば適切に形成された注形形態によって達成することができる。さらに、センサ素子はボンディングワイヤを有することができ、このボンディングワイヤを介してセンサチップはその接続箇所から出発してその上面に達して導電構造の導体路に電気的に接続される。これらのボンディングワイヤはセンサチップを取り付けた後に導電構造に接続されて、次に注形時に一緒に鋳込まれる。
【００２７】
図３ａ）には、本考案の１実施例によるセンサ素子の下面が平面図で示されている。図３ｂ）には、本考案の１実施例によるセンサ素子の側面が平面図で示されている。図３ｃ）には、本考案の１実施例によるセンサ素子の側面が平面図で示されている。図３ｄ）には、本考案の１実施例によるセンサ素子の上面が平面図で示されている。
【００２８】
図３ｄ）から始めると、図１及び２のセンサ素子と同じものでもよいこのセンサ素子は、矩形の底面を有するセンサ素子である。その矩形は長さｄ及び幅ｂを有し、ｄ＝ｂである。この発展形態によれば、長さｄも幅ｂもそれぞれ２ｍｍである。
【００２９】
図３ａ）のセンサ素子の下面１１上において、面積の大きな中央の領域３１は、長さｌ１は少なくとも１ｍｍ、例えば１．６ｍｍを有しており、中央の領域３１の幅ｂ１は少なくとも０．５ｍｍ、例えば０．７ｍｍを有している。電気接続箇所として用いられる複数の縁部領域３２のうちのいずれの縁部領域も少なくとも０．２ｍｍ、有利には０．３ｍｍの長さｌ２を有しており、少なくとも０．２ｍｍ、有利には０．２５ｍｍの幅ｂ２を有する。領域３１の長手面に配置された２つの領域３２の間の間隔ａ２は、一方の領域３２の中央からもう一方の領域３２の中央までで、少なくとも１ｍｍ、有利にはａ２＝１．２７ｍｍである。有利には、いずれの領域３２もカプセル封止部１の、下面１１の終端のエッジに直接接していない。これによって、有利には、このような領域３２とエッジとの間隔ｒ２は、有利には０．０１ｍｍより大きく、特に有利には０．１ｍｍとなる。領域３１の斜めに切られたコーナーの一辺の長さｅ１は、有利には０．２ｍｍである。
【００３０】
図３ｂ）及び図３ｃ）には、センサ素子の、相互に境を接する２つの側面１３が示されており、どの側面１３もそれぞれ２つの領域３３，３４を有している。図３ｂ）の側面１３は密に並んだ、高さｈ３の２つの領域３３を有しており、この高さは、導体路構造の高さ／厚さの半分に相当する。つまり有利には約０．０７５ｍｍである。領域３３の幅ｂ３は、有利には０．１ｍｍより大きく、特に有利には０．２ｍｍである。２つの領域３３は、それらの内側が有利には０．５ｍｍだけ互いに離れている。図３ｃ）の側面１３は互いに離隔された、高さｈ４の別の２つの領域３４を有しており、この高さも、導体路構造の高さ／厚さの半分に相当する。つまり有利には約０．０７５ｍｍである。領域３４の幅ｂ４は、有利には０．２ｍｍより大きく、特に有利には０．４ｍｍである。２つの領域３４は、それらの内側が有利にはａ４＝０．８７ｍｍだけ互いに離れている。
【００３１】
本出願には本考案の有利な実施形態が記載されているが、本考案がこれらの実施形態に限定されず、以下の請求項の範囲内で示したこととは異なるやり方によっても実施することができることは明らかである。
【符号の説明】
【００３２】
１  カプセル封止部、  ２  センサチップ、  ３  導電構造、  ４  接着層、  １１  下面、  １２  上面、  １３  側面、  １４  入口部、  ２１  表面部分、  ３１  中央に配置された領域、  ３２  縁部の領域、  ３３  領域、  ３４  領域、  ａ２  領域３２の間の間隔、  ａ４  領域３４の間の間隔、  ｂ  矩形の底面の長さ、  ｂ１  領域３１の幅、  ｂ２  領域３２の幅、  ｂ３  領域３３の幅、  ｂ４  領域３４の幅、  ｄ  矩形の底面の幅、  ｅ１  領域３１の斜めに切られたコーナーの一辺、  ｈ  センサ素子の高さ、  ｈ３  領域３３の高さ、  ｈ４  領域３４の高さ、  ｌ１  領域３１の長さ、  ｌ２  領域３２の長さ、  ｒ２  領域３２とエッジとの間隔
【図１ａ】
0003173006.tif 000003
【図１ｂ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
0003173006.tif 000009