(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力センサを製造する方法であって、
半導体圧力ピックアップ（２）を導体フレーム（１０）の組付け区分（１２）に装着し、
半導体圧力ピックアップ（２）を導体フレーム（１０）のコンタクト区分（１１）と電気的に接続し、
半導体圧力ピックアップ（２）を備えた導体フレームを、射出成形型（４０）内に挿入し、
次いで半導体圧力ピックアップ（２）を射出成形型（４０）内において、成形材料から成るケーシング（３０）によって取り囲み、この場合射出成形型（４０）に、半導体圧力ピックアップ（２）のための圧力供給部（２８）を成形材料による被覆から切り欠く手段が設けられている形式の方法において、
前記手段がプランジャ（４３）を有しており、該プランジャ（４３）を、射出成形型（４０）において間隙（４５）によって、組付け区分（１２）の、半導体圧力ピックアップ（２）とは反対側の面（１５）に対して、又は半導体圧力ピックアップ（２）の、組付け区分（１２）とは反対側の面（２０）に対して間隔をおいて、配置し、この際に、液化された成形材料の温度に対してプランジャ（４３）の温度を変化させることによって、プランジャ（４３）の周囲における成形材料の流動性を減少させ、これによって間隙（４５）内への成形材料の少なくとも完全な侵入を阻止し、プランジャ（４３）の温度を冷却装置又は加熱装置によって変化させることを特徴とする、圧力センサを製造する方法。
【請求項２】
プランジャ（４３）の冷却によって成形材料の粘度を高め、成形材料が少なくとも完全に間隙（４５）内に侵入することを阻止する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
プランジャ（４３）の加熱によって、プランジャ（４３）の周囲における成形材料を迅速に架橋及び硬化させ、成形材料が少なくとも完全に間隙（４５）内に侵入することを阻止する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
成形材料が熱硬化性樹脂である、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
間隙（４５）の幅が最大で０.５ｍｍである、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力センサを製造する方法であって、半導体圧力ピックアップを導体フレームの組付け区分に装着し、半導体圧力ピックアップを導体フレームのコンタクト区分と電気的に接続し、半導体圧力ピックアップを備えた導体フレームを、射出成形型内に挿入し、次いで半導体圧力ピックアップを射出成形型内において、成形材料から成るケーシングによって取り囲み、この場合射出成形型に、半導体圧力ピックアップのための圧力供給部を成形材料による被覆から切り欠く手段が設けられている形式の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧力センサを製造するこのような方法は、例えば刊行物「Advanced Microsystems for Automotiv Applications '99, D. E. Ricken, W. Gessner, 第１２６頁」に基づいて公知である。この公知の方法では、ベースに装着されていて圧力ダイヤフラムを備えている半導体チップを有する半導体圧力ピックアップが、導体フレーム、いわゆるリードフレームに装着されている。導体フレームの平らな区分、いわゆるダイパッド（Diepad）はこの場合、半導体圧力ピックアップの組付け区分として働く。次いで半導体チップはボンディングワイヤを介して導体フレームのコンタクト区分と接続される。次いで「トランスファーモールディング」もしくは「トランスファー成形」という名前で公知の圧送成形法において、半導体圧力ピックアップは、成形材料（Mold compound）から成るケーシング内に埋め込まれる。センサへの圧力供給はこの場合、半導体圧力ピックアップの上側からか、又は、ベース及び組付け区分に設けられていて半導体チップの下側面と接続された圧力通路を通して行うことができる。この方法を実施する場合、半導体圧力ピックアップを射出された成形材料によって取り囲む際つまり半導体圧力ピックアップの射出被覆（Umspritzen）の際には、ケーシング内における圧力供給部を成形材料から解放しておくことに、注意が払われねばならない。このことつまり圧力供給部の解放は公知の方法では、圧力供給が半導体圧力ピックアップの、導体フレームとは反対側の面から行われるか、又は導体フレームに向けられた側の面から行われるかに応じて、射出成形型内において半導体圧力ピックアップの上側面か又は組付け区分に押し付けられる型部分によって、行われる。半導体圧力ピックアップの射出被覆の後で、型部分は除去され、これによって成形材料内に、圧力供給部として働く切欠きが残される。
【０００３】
上に述べた公知の方法では、プランジャを半導体圧力ピックアップに又は導体フレームの組付け区分に押し付けねばならない、という欠点がある。そして半導体圧力ピックアップへのプランジャの圧着時に、ダイヤフラムが損傷するおそれがある。導体フレームの、圧力通路を備えた組付け区分へのプランジャの圧着時に、組付け区分は、射出成形型内に固定されたコンタクト区分に対して相対的に移動することあり、その結果組付け区分とプランジャとの間に間隙が発生してしまい、この間隙に成形材料の侵入することがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の方法を改良して、従来技術における欠点を排除すること、つまり間隙を通しての成形材料の侵入を、確実に回避することができる方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の方法では、半導体圧力ピックアップのための圧力供給部を成形材料による被覆から切り欠く手段が、プランジャを有しており、該プランジャを、射出成形型において間隙によって、組付け区分の、半導体圧力ピックアップとは反対側の面に対して、又は半導体圧力ピックアップの、組付け区分とは反対側の面に対して間隔をおいて、配置し、この際に、液化された成形材料の温度に対してプランジャの温度を変化させることによって、プランジャの領域における成形材料の流動性を減少させ、これによって間隙内への成形材料の少なくとも完全な侵入を阻止するようにした。
【０００６】
【発明の効果】
請求項１記載の特徴を備えた本発明による方法によって、公知の方法における欠点は回避される。本発明による方法では、プランジャは、半導体圧力ピックアップ又は組付け区分に接触せず、射出成形型において間隙によって、半導体圧力ピックアップ又は組付け区分から間隔をおいて保持される。液化された成形材料の温度に対してプランジャの温度を変化させることによって、プランジャの領域における成形材料の流動特性が低下させられ、これによってプランジャと半導体圧力ピックアップとの間の間隙もしくはプランジャと組付け区分との間の間隙への成形材料の少なくとも完全な侵入が回避される。この場合成形材料の温度と流動特性との関係が利用される。半導体圧力ピックアップの射出被覆の場合には、温度と流動特性との間に強い関連をもつ成形材料が使用される。プランジャの温度変化によって、プランジャの領域における成形材料の流動性を減じることができ、その結果成形材料はまったく又はわずかしか間隙内に侵入することがない。これによって有利な形式で、ケーシングにおける圧力供給部を、成形材料から解放しておくことができ、しかもこの場合射出成形型において、半導体圧力ピックアップのダイヤフラム又は組付け区分がプランジャと接触することはない。
【０００７】
本発明による方法のさらに別の有利な方法は、請求項２以下に記載されている。
【０００８】
本発明による方法の第１実施例では、プランジャの冷却によって、プランジャの領域における成形材料の粘度を高め、成形材料がまったく又は少なくとも完全には間隙内に侵入しないようにした。
【０００９】
本発明による方法の第２実施例では、プランジャの加熱によって、プランジャの領域における成形材料を迅速に架橋及び硬化させ、その結果成形材料がわずかしか又はまったく間隙内に侵入しないようにした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
本発明による方法の第１実施例を、図１〜図３を参照しながら説明する。図１には導体フレーム（Leitungsgitter）１０、いわゆるリードフレーム（Leadframe）が示されている。条片状の導体フレーム１０は、例えば打抜き及び屈曲によって金属薄板条片から又は他の形状において製造することが可能であり、条片の長手方向において、同様に形成された複数の区分を有しており、これらの区分は、線Ｌ−Ｌに沿って個別化されることができる。このようにして有利な製造が可能である。圧力センサの製造は、有利には自動化されたライン製造において行われる。分割線Ｌ−Ｌの間における導体フレームの各領域は、半導体圧力ピックアップ２を装着するための各１つの平らな組付け区分１２を有している。図２及び図３から分かるように、半導体圧力ピックアップ２は例えばシリコンチップのような半導体チップ３を有しており、この半導体チップ３の下側面２１には凹設部６が設けられている。凹設部６の上側の材料厚を減じられた、半導体チップ３の区分は、変形可能なダイヤフラム５を形成している。半導体チップ３は下側面２１で、例えばガラスベース又はプラスチックベースのようなベース（Sockel）４に装着されている。凹設部６はベース４によって気密に閉鎖され、圧力測定のための基準室（Referenzraum）を形成している。半導体チップ３の上側面２０には公知の形式で、図示されていない評価手段が配置されており、この評価手段によってダイヤフラム５の変形が検出可能である。評価手段は例えばダイヤフラムの領域における圧電抵抗素子であり、この圧電抵抗素子を用いてダイヤフラム５における機械的な緊張が検出可能である。導体フレーム１０の区分１２に半導体圧力ピックアップ２を装着した後で、半導体チップ３はボンディングワイヤ１６を介して、導体フレーム１０のコンタクト区分１１と電気的に接続される（図１参照）。次いでコンタクト区分は、導体フレームの側部の横方向ウェブ及びコンタクト区分１１の結合ウェブの切断又は打抜きによって個別化されることができる。組付け区分１２はいまや、ボンディングワイヤ１６の弾性的な緊張力によって、コンタクト区分１１に対して運動させられることができる。
【００１２】
図２に示されているように、半導体圧力ピックアップ２を備えた導体フレーム１０は、射出成形型（Spritzwerkzeug）４０内に挿入される。射出成形型４０は例えば上側部分４１と下側部分４２とを備えた２つの部分から構成されており、この場合コンタクト区分１１は上側部分４１と下側部分４２との間にクランプされる。射出成形型４０はプランジャ４３を有している。図２に示されているように、プランジャ４３は射出成形型において半導体チップ３のダイヤフラム５の上に配置され、その結果、上側面２０に対応配置されたプランジャ面は間隙４５によって半導体チップ３の上側面２０から間隔をおいている。間隙４５の間隙幅は例えば０.５ｍｍ又はそれよりも小さな値である。次いで半導体圧力ピックアップ２は、圧送成形（Transferformen）又はトランスファーモールディング（Transfer-Molding）として公知の射出形成法によって、射出材料から成るケーシング３０内に埋め込まれる。この方法では、例えば熱硬化樹脂、エポキシ樹脂又は熱可塑性樹脂のような射出材料がまず初めに液化され、次いで、半導体圧力ピックアップを備えた室内に射出もしくは圧入される。
【００１３】
本発明による方法の第１実施例では、プランジャの冷却によってプランジャの温度は、液化された成形材料の温度を下回る温度に強く降下させられる。プランジャはこの目的のために冷却装置と結合されている。これによってプランジャの周囲における成形材料の粘度が高められ、成形材料の流動性は減じられる。プランジャ４３に直接隣接して位置している成形材料は、その減じられた流動性に基づいて、間隙４５内にまったく又はわずかしか侵入し得ない。場合によっては成形材料はリング状の縁部領域２９において間隙４５内に侵入するが、しかしながらダイヤフラム５に達することはない。成形材料の完全な架橋後に、型部分は圧力センサから離される。完成した圧力センサ１はいまや、図３に示されているように、ケーシング３０内に切欠き２８を有しており、この切欠き２８は、半導体チップ３のダイヤフラム５のための圧力供給部を形成している。コンタクト区分１１は最後になお、接続脚の形に折り曲げられることができる。
【００１４】
本発明による方法の第２実施例ではプランジャ４３は、液状の成形材料の温度を上回る温度に強く加熱される。プランジャはこの目的のために加熱装置と結合されている。成形材料としては熱硬化性樹脂（Duroplast）が使用され、この熱硬化性樹脂はまず初め、圧力及び温度の上昇によって液化され、射出成形型内において半導体圧力ピックアップの周りに射出される。次いで液状の熱硬化性樹脂は架橋し、硬化して、ケーシング３０を形成する。架橋はこの場合温度に関連している。温度が高ければ高いほど、成形材料は素早く架橋する。液状の熱硬化性樹脂の温度を上回る温度にプランジャを加熱することによって、間隙４５の縁部に直接隣接している熱硬化性樹脂は、射出成形型の他の領域におけるように迅速に架橋させられかつ硬化させられる。これによって極めて迅速に、完全に硬化した熱硬化性樹脂から成るリング２９が形成され、このリング２９はバリアとして働き、なお液状の熱硬化性樹脂が間隙４５内にさらに侵入することを阻止する。
【００１５】
図４及び図５に示された本発明の別の実施例では、半導体圧力ピックアップ２のベース４には、凹設部６と接続された切欠き２５が設けられている。ベース４の下には、組付け区分１２に別の切欠き２７が設けられており、この切欠き２７は切欠き２５と整合している。組付け区分１２の切欠き２７とベース４の切欠き２５と凹設部６とによって圧力室が形成され、この圧力室を通して半導体チップ３のダイヤフラム５には圧力が負荷可能である。半導体チップ３の上側面２０はこの実施例ではキャップ又はカバー２６によって覆われており、この場合カバー２６の内側と半導体チップ３の上側面２０との間には、圧力測定のための基準室（Referenzraum）として働く中空室が形成される。この実施例では圧力供給は組付け区分１２の切欠き２７を通して行われるので、この場合プランジャ４３は間隙４５によって、組付け区分１２の、半導体圧力ピックアップ２とは反対側の面１５に対して間隔をおいて配置され、切欠き２７を覆っている。また、上に述べた方法におけるように、同一部材には同一符号が付けられている。図５に示されているように、完全に製造された圧力センサ１は切欠き２８を有しており、この切欠き２８を通して、切欠き２７と切欠き２５と凹設部６とから形成された圧力通路は、外側から自由に接近可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】個別化される前及び射出成形型に挿入される前における導体フレームを示す平面図である。
【図２】射出成形型内における圧力センサを示す横断面図である。
【図３】図２に示された実施例から製造された完成した圧力センサを示す横断面図である。
【図４】本発明の別の実施例のための、射出成形型内における圧力センサを示す横断面図である。
【図５】図４に示された実施例から製造された完成した圧力センサを示す横断面図である。
【符号の説明】
２  半導体圧力ピックアップ、  ３  半導体チップ、  ４  ベース、  ５  ダイヤフラム、  ６  凹設部、  、  １０  導体フレーム、  １２  組付け区分、２０  上側面、  ２１  下側面、  ２５，２７  切欠き、  ２８  切欠き、  ２９  縁部領域、  ３０ケーシング、  ４０  射出成形型、  ４１  上側部分、４２  下側部分、  ４３  プランジャ、  ４５  間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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