[发明专利]传感器装置和用于制造传感器装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的传感器装置。

背景技术

这种传感器装置是广泛公知的。例如由文献DE 102 05 127 A1已知一种具有半导体芯片的电子半导体部件，该半导体芯片在有效的正面上具有作为传感器面和/或致动器面起作用的有效芯片面，该有效芯片面被突起的金属框架镶边，其中，半导体芯片通过它的有效正面以倒装芯片技术设置在载体衬底上，半导体芯片镶入塑料壳体中并且载体衬底优选包括陶瓷材料。这种半导体部件的缺点是，为了有效芯片面的侧向气密的密封设有金属框架，该金属框架必须附加地制造或固定在芯片面上。此外，金属框架由于它由金属构成而具有与半导体芯片及陶瓷材料不同的热膨胀系数，使得特别不利地在半导体芯片与衬底之间出现热机械应力。由文献WO 2005/042 426 A2还已知一种玻璃陶瓷，该玻璃陶瓷能够与硅阳极地键合。

发明内容

根据并列权利要求的按照本发明的传感器装置和按照本发明的用于制造传感器装置的方法相对于现有技术具有优点：传感器元件和衬底以相对成本有利的方法不仅导电地通过第一接触区域、而且机械地通过第二接触区域在仅一个唯一的方法步骤(对应于第二方法步骤)中相互连接。因此，制造成本以显著的方式降低，因为与现有技术相比可完全地省去至少一个附加的制造步骤，例如机械连接的建立、金属环粘贴、金属环钎焊等。此外，衬底与传感器元件之间的机械连接的承载能力提高，因为除了倒装芯片技术的连接外还以第二接触区域的形式设置有传感器元件相对于衬底的纯机械的固定。衬底包括陶瓷材料，使得衬底的热膨胀系数与传感器元件的热膨胀系数相似，其中，传感器元件包括半导体材料以及尤其包括硅。在此，第二接触区域中的阳极键合连接部以有利的方式保证：在衬底与传感器元件之间的机械接触区域中不出现热机械应力。这通过以下方式实现：阳极键合连接部不需要附加的键合材料，附加的键合材料必然具有附加的热膨胀系数。阳极键合连接部尤其具有一个基本上与传感器元件的热膨胀系数以及与衬底的热膨胀系数可比的热膨胀系数。因此与现有技术不同，通过第二接触区域实现了衬底的热膨胀系数与传感器元件的热膨胀系数的比较好的适配，从而有效地抑制了传感器装置的损坏风险，该损害风险例如通过传感器元件从衬底的脱开、通过在接触区域中形成裂纹或者通过传感器元件的损坏引起，和/或有效地抑制了对传感器元件测量精度的不利影响，该不利影响例如通过传感器元件相对衬底的拱曲、机械扭曲或倾斜引起。因此，根据本发明的传感器装置与现有技术相比具有更高的机械稳定性、更好的温度耐受性和更高的测量精度。在本发明的意义上，倒装芯片技术的连接包括两个基本上平面平行的接触面之间(面对面)的所有连接方式，其中，由导电材料制成的小球(“凸块”)优选设置在这两个接触面之间。这些小球在此优选被加热并且尤其包括焊料膏或导电粘接剂，焊料膏或导电粘接剂优选设置成各向同性地或者各向异性地导电。该衬底、尤其多层的衬底尤其包括传统电路板的功能并且此外具有多个印制导线，这些印制导线平行和/或垂直于主延伸平面相互间隔距离并且相互电绝缘。衬底此外尤其具有一个可阳极键合的玻璃陶瓷上层。

本发明的有利构型方案和扩展方案由从属权利要求以及参照附图的说明得出。

根据一种优选的扩展方案规定，传感器元件具有一个压力膜，其中优选在压力膜的区域中设置有压阻元件和/或具有基准压力的空穴。因此特别优选地，传感器装置包括压力传感器形式的传感器元件，使得该传感器装置可用于测量压力，其中，根据要借助压阻元件测量的压力可以测量压力膜垂直于主延伸平面的偏转。由于空穴集成在压力膜中，该传感器装置特别有利地允许根据测得的压力和围在空穴中的已知基准压力确定绝对压力。传感器元件优选在背对衬底的第二侧上被加载测量介质，该测量介质具有要测量的压力。该空穴优选通过借助APSM技术在膜中产生和蚀刻多孔层来产生。

根据另一种优选的扩展方案规定，第二接触区域构成为至少一个键合环，其中，优选所述至少一个键合环垂直于主延伸平面的投影被设置成包围压力膜。特别优选地，键合环因此包括用于测量介质的壁垒，使得能以有利的方式借助键合环使两个压力室相互分开和/或使第一接触区域、电的和/或电子的电路从测量介质隔离并且由此被保护。因此，第一接触区域、电和/或电子电路的例如通过胶的钝化可完全省去。