[發明專利]傳感器組件和裝置以及制造傳感器組件的方法

有效

• 申請號: 201780028300.2
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN109476475B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 哈拉爾德·埃齊梅爾;安德森·辛格拉尼
• 申請（專利權）人: 希奧檢測有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 邰鳳珠;劉繼富

一種用于安裝在電路板(CB)上的傳感器組件包括插件(I)，該插件具有在插件(I)的第一和第二主表面(MS1、MS2)之間延伸的至少一個開口(O1、O2、O3、O4)。插件(I)包括至少兩個應力解耦元件，每個應力解耦元件包括柔性結構(F1、F2、F3、F4)，該柔性結構由插件(I)的被至少一個開口(O1、O2、O3、O4)之一部分地包圍的相應部分形成。傳感器芯片(S)連接到第一主表面(MS1)上的柔性結構(F1、F2、F3、F4)。至少兩個板連接元件(SB)布置在第一主表面(MS1)上并且適于將組件連接到電路板(CB)。

本發明涉及一種用于安裝在電路板上的傳感器組件和一種安裝在電路板上的傳感器組件的傳感器裝置。本發明還涉及這種傳感器組件的制造方法。

傳感器(特別是傳感器集成電路IC)可能非常容易受到機械應力的影響。應力可以例如通過由于外力引起的變形而引入到系統。機械應力的另一個來源可以是溫度變化或溫度應力，例如在傳感器的應用期間或者在將傳感器系統焊接到電路板時。如果使用包括具有不同熱膨脹系數CTE的材料的封裝件，則這可能是特別相關的。此外，例如由于電路板的膨脹，濕度(特別是空氣濕度)也可能引起變形。

在現有傳感器組件中，傳感器芯片(例如MEMS設備)上的機械應力可能很高，例如導致傳感器性能退化或物理損壞。一些機構可能難以組裝或遭受增加的封裝成本和/或占用空間。現有方法的其他缺點可能包括增加的封裝大小(特別是封裝高度)、降低的穩健性和/或具有增加復雜性的工藝流程。

因此，本發明的目的是提供一種針對傳感器系統的改進構思，以減小機械應力的影響。

該目的由獨立權利要求的主題實現。另外的實施方式是從屬權利要求的主題。

改進構思基于提供具有插件的傳感器組件的想法，該插件具有由穿過插件的開口限定的柔性結構或臂結構。特別地，柔性結構由插件的被開口部分地圍繞或包圍的部分形成。傳感器芯片連接到柔性結構。用于將傳感器組件連接到電路板的板連接元件與傳感器芯片附接到插件的同一側。

根據改進構思，提供了一種用于安裝在電路板上的傳感器組件。傳感器組件包括插件，該插件具有第一主表面、與第一主表面相反的第二主表面和至少一個開口，特別是至少一個應力解耦開口，該至少一個開口在第一和第二主表面之間延伸，特別是從第一到第二主表面延伸，反之亦然。插件包括至少兩個應力解耦元件，其中，至少兩個應力解耦元件中的每個包括柔性結構，該柔性結構由插件的被至少一個開口之一部分地包圍(特別是側向包圍)的相應部分形成。側向指平行于第一和第二主表面的方向。

傳感器組件還包括傳感器芯片，該傳感器芯片連接(特別是機械連接和電連接)到第一主表面上的柔性結構(特別是柔性結構中的每個)。傳感器組件還包括適于將傳感器組件連接到電路板的至少兩個板連接元件，其中，電路板例如不被傳感器組件所包括。至少兩個板連接元件布置在第一主表面上。

本文中，表述“柔性結構”描述了能夠在垂直于插件的主表面的方向上和/或在平行于插件的主表面的方向上移動或彎曲的結構。例如，柔性結構的一部分(特別是柔性結構連接到傳感器芯片的一部分，特別是柔性結構的端部)能夠以所描述的方式移動或彎曲。

由于柔性結構的柔性，應力解耦元件具有例如經由電路板、板連接元件和/或插件，將傳感器芯片與施加到傳感器組件的機械應力解耦的效果。

由于傳感器芯片和在插件的第一主表面上的板連接元件的布置，實現了特別緊湊的設置。這可以導致減小封裝占用空間和/或封裝高度。此外，由于所述布置，可以保護傳感器芯片免受外部影響或物理損壞。

根據傳感器組件的一些實施方式，傳感器芯片具有面向插件第一主表面的第一傳感器表面，特別是傳感器芯片的第一主表面。傳感器芯片在第一傳感器表面處連接到柔性結構。傳感器芯片還具有與第一傳感器表面相反的第二傳感器表面，特別是傳感器芯片的第二主表面。