DE68914214T2 - Zusammenbau- und Packungsverfahren eines Sensorelementes. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Zusammenbau- und Packungsverfahren eines Sensorelements und betrifft insbesondere die Verbesserung eines Verfahrens zur Befestigung von Elektroden an einen Sensorchip und zum Beschichten des Sensorchips zur Isolation, um ein Sensorelement fertigzustellen.
• Als ein Sensor zur Erfassung der Intensität eines Magnetfeldes wurden Lochelemente und Magnetoresistenzelemente entwickelt und für einen Sensordetektor auf dem Gebiet der Robotertechnik oder ähnlichem verwendet.
• In Fig. 4A bis 4C ist schematisch ein übliches Verfahren zur Herstellung eines Magnetoresistenzsensors dargestellt.
• Auf einer Basisplatte wird zuerst eine dünne Schicht eines Verbindungshalbleiters ausgebildet und einer Präzisionsbearbeitung, wie z.B. Fotoätzen, unterworfen, um einen mit einer vorbestimmten Sensorfunktion versehenen Sensorchip 1 herzustellen, wie in Fig. 4A gezeigt. Darauf werden zum Verbinden des Sensorchips 1 mit externen Bauteilen Leitungsstege 2 an dem Sensorchip 1 befestigt (Fig. 4B), und der Sensorchip 1 mit einer Schutzisolierschicht 3 beschichtet (Fig. 4C), um ein Magnetoresistenzsensorelement fertigzustellen.
• Bei diesem Verfahren wird ein mit den befestigten Leitungsstegen 2 und der Schutzisolierbeschichtung 3 versehener Sensor 4 an einer vorbestimmten Datenverarbeitungsschaltungskarte oder einer gedruckten Schaltung 5 oder einer Basis entsprechend einem bestimmten Verwendungszweck befestigt, wie in Fig. 5 gezeigt.
• Ein üblicher Sensor mit einem derartigen Aufbau hat jedoch den Nachteil, daß die mechanische Festigkeit am Verbindungsabschnitt eines Leitungssteges zu schwach für die Verwendung von Leitungsdrähten aus hartem Metall ist, so daß der Leitungssteg dazu neigt, leicht zu brechen. Weiter ist es bei dem Sensorchip mit den daran befestigten Leitungsstegen, da die Leitungsstege aus hartem Metall seitlich von den Randabschnitten des Sensorchips hervorragen, wie in Fig. 4C dargestellt, unmöglich, die standardisierte Anordnung der mit den Verbindern zu verbindenden Stiften zu erhalten, so daß die Handhabung beim Zusammenbau und Packen des Chips nicht automatisiert werden kann, und daher in nachteiliger Weise Handarbeit erfordert.
• Bei dem herkömmlichen Verfahren muß weiter eine Schutzisolierschicht auf dem Sensorchip ausgebildet werden, nachdem die Leitungsstege einer nach dem anderen daran befestigt wurden. Dieses Zusammenbauverfahren muß für jeden Chip wiederholt werden, wodurch die Massenproduktion und die Produktionskostenverminderung der Sensorchips wesentlich behindert wird.
• Bei einem herkömmlichen Magnetoresistenzelement wird beispielsweise eine Isolierschicht zur Isolierung des Sensorchips auf der Chipoberfläche mittels Beschichten von außen ausgebildet. Tatsächlich kann jedoch keine gleichförmige Beschichtung für die Isolierung verwirklicht werden, wodurch, wenn das Magnetoresistenzelement als Präzisionslageerfassungssensor verwendet wird, die ungleichförmige Oberfläche der Isolierschicht die Magnetoresistenzeigenschaft des Sensors instabil macht.
• Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Probleme des Standes der Technik zu beheben und ein Zusammenbau- und Packungsverfahren eines Sensorelements zu schaffen, das die Handhabung des Sensors erleichtert und den Schritt des Anbringens der Anschlüsse zum Verbinden des Sensors mit externen Bauteilen und den Schritt der Ausbildung eines Schutzisolierfilms verbessert, so daß eine Massenproduktion und eine Kostenverminderung verwirklicht werden kann.
• In der EP-A-0 264 648 wird ein Packungsverfahren für Halbleiterchips mit integrierten Schaltkreisen unter Verwendung eines Bandträgers beschrieben, der Elektrodenmuster auf einer Bandseite aufweist. Die Chips werden mit den entsprechenden Elektroden über die Anschlüsse der Schaltkreise verklebt.
• Da es möglich ist, eine Isolierschicht zum Schutz der Oberfläche des Sensors durch den Isolierbandträger, welcher selbst eine sehr gleichförmige Dicke aufweist, zu ersetzen, ist es entsprechend einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Sensors möglich, einen konstanten Abstand zwischen dem Sensor und einem Magneten oder ähnlichem aufrecht zu erhalten, der durch die Isolierschicht in engem Kontakt mit dem Sensor steht, wodurch die Erfassungseigenschaft des Sensors im hohen Maße verbessert wird.
• Zur Lösung der Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Packungsverfahren für ein Sensorelement, wie in Anspruch 1 beansprucht.
• Gemäß der Erfindung ist es möglich, die Herstellung eines Sensors mit einem Sensorchip gegenüberliegend angeordneten Elektrodenmustern mit dem dazwischen angeordneten Bandträger zu erleichtern, indem durchgehende Öffnungen am Bandträger vorher an den den Anschlüssen des Bandträgers entsprechenden Stellen vorgesehen werden.
• Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren mit dem oben beschriebenen Aufbau werden der Arbeitsgang des Verklebens der Elektroden mit dem Sensorchip und der Arbeitsgang des Ausbildens eines Schutzisolierfilms auf der Oberfläche des Sensorchips gleichzeitig durch die Befestigung des Sensorchips an einem Bandträger, bestehend aus einem flexiblen Schutzisoliermaterial, auf dem die Elektroden, die als Leitungsstege dienen, vorher vorgesehen wurden, durchgeführt.
• Elektrodenmuster, die als Leitungsstege dienen, werden zuerst auf einem filmähnlichen Bandträger entsprechend den Verbindungsanschlüssen eines Sensorchips vorgesehen. Die Muster werden kontinuierlich für die entsprechenden Sensorchips in Längsrichtung des Bandträgers vorgesehen.
• Wenn die Sensorchips an dem Bandträger befestigt werden, werden erfindungsgemäß die Elektrodenmuster und die Sensorchips auf gegenüberliegenden Seiten des Bandträgers angeordnet.
• In dem Bandträger werden an den den Anschlüssen des Sensorchips entsprechenden Stellen kleine durchgehende Löcher ausgebildet, wenn die Elektrodenmuster an dem Bandträger vorgesehen werden. Darauf werden die Sensorchips am Bandträger befestigt, so daß die Verbindungsanschlüsse zum Verbinden der Sensorchips mit externen Bauteilen sich durch die kleinen durchgehenden Löcher erstrecken.
• Auf diese Weise werden die Sensorchips und die Elektrodenmuster direkt miteinander verbunden, oder die Verbindungsanschlüsse der Sensorchips werden mit den an den entsprechenden kleinen durchgehenden Öffnungen vorgesehenen Elektrodenmustern mit vorbestimmten Verbindungsdrähten verbunden, wodurch sich ein allgemeines Zusammenbauverfahren von Sensoren ergibt.
• Die parallel auf dem Bandträger ausgerichteten Sensoren werden voneinander abgetrennt und dann an entsprechenden Basen befestigt und gepackt, wodurch das gesamte Herstellungsverfahren vervollständigt wird.
• Da die Elektroden vorher auf dem Bandträger vorgesehen werden, der selbst als Schutz und Isolierung für die Sensorchips dient, entspricht der Verfahrensschritt des Befestigens der Sensorchips am Bandträger erfindungsgemäß sowohl dem Schritt des Verbindens der Leiterstege als auch dem Schritt der Ausbildung der Schutzisolierbeschichtung bei dem herkömmlichen Verfahren. Es werden somit die schwierigen Verfahrensschritte des Verbindens der entsprechenden Leitungsstege mit dem Sensorchip und das darauffolgende Beschichten des Sensorchips zur Schutzisolierung beim bekannten Verfahren auf einen einzigen Schritt vereinfacht, da der Bandträger selbst die Schutzisolierungsschicht darstellt. Nach dem Befestigen der Sensorchips am Bandträger wird das Zusammenbauverfahren im wesentlichen nur noch durch das Verbinden der Elektrodenmuster am Bandträger mit den Verbindungsanschlüssen der Sensorchips zum Verbinden der Sensorchips mit externen Bauteilen vervollständigt.
• Da das als herkömmlicher Leitungssteg dienende Elektrodenmuster auf dem Bandträger mittels Drucken hergestellt wird, ist das Elektrodenmuster selbst flexibel und biegsam. Auf diese Weise wird die Handhabung und das Verpacken des fertigen Sensors im Vergleich mit einem herkömmlichen Sensor, bei dem harte Leitungsstege von der Oberfläche des Sensorchips hervorragen, sehr vereinfacht.
• Da weiter erfindungsgemäß die Isolierung des Sensorchips mittels der Isolierschicht des Bandträgers selbst erreicht wird, ist es möglich, die Dicke der Isolierschicht des Sensorchips sehr gleichförmig auszubilden, wodurch die gleichförmige Funktion des Sensors ermöglicht wird, unabhängig von der Lage auf der Sensoroberfläche.
• Die oben beschriebenen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung, werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.
• Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Bandträgers mit kleinen durchgehenden Löchern und darauf ausgebildeten Elektrodenmustern bei einer erfindungsgemäßen Ausführung des Zusammenbau- und Packungsverfahrens eines Sensors;
• Fig. 2 zeigt den Aufbau des Bandträgers mit darauf befestigten Sensorchips, wobei
• Fig. 2A eine Schnittansicht und
• Fig. 2B eine Draufsicht desselben zeigt;
• Fig. 3 ist eine Ansicht zur Erklärung eines Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung;
• Fig. 4 ist eine erläuternde Ansicht des Zusammenbauverfahrens eines Sensorchips gemäß dem Stand der Technik; und
• Fig. 5 ist eine perspektivische Außenansicht eines herkömmlichen in einem Gerät eingebauten Sensorchips.
• Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
• Das Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt in dem Aufbau zur schnellen Durchführung des Befestigens von Leitungsstegen an einem Sensorchip und des Ausbildens eines Schutzisolierfilms, die beim Stand der Technik in unterschiedlichen Schritten durchgeführt werden, mittels eines kontinuierlichen Arbeitsgangs und in der Verwendung flexibler Leitungsstege, die den Arbeitsgang des Befestigens des Sensors an einer Basis und andere Handhabungen erleichtern.
• Fig. 1 zeigt eine Basiseinheit eines Bandträgers 14 mit kleinen durchgehenden Löchern 10 und darauf entsprechend den Verbindungsanschlüssen zum Verbinden des Sensorchips mit externen Bauteilen vorgesehenen Elektrodenmustern 12.
• Ein filmähnlicher Bandträger 14 aus Polyester oder Polyimid wird kontinuierlich zugeführt, und Einheitsmuster von kleinen durchgehenden Löchern 10 und Elektroden 12 werden an vorbestimmten Stellen in Serie ausgebildet.
• Bei dieser Ausführungsform ist es notwendig, da der Sensorchip auf der relativ zu den Elektroden 12 gegenüberliegenden Seite des Bandträgers 14 angeordnet wird, wie später beschrieben, kleine durchgehende Löcher 10 vorzusehen, um die Anschlüsse des Sensorchips und die Elektroden 12 miteinander zu verbinden, wobei jedoch in dem Fall, in dem die Elektroden 12 und der Sensorchip auf der gleichen Seite des Bandträgers 14 angeordnet werden, die kleinen durchgehenden Löcher 10 nicht notwendig sind.
• Die kleinen durchgehenden Löcher 10 und die Elektroden 12 sind entsprechend den Verbindungsanschlüssen des Sensorchips zum Verbinden des Sensorchips mit externen Bauteilen vorgesehen. Wenn die Elektroden 12 auf der Oberfläche des Bandträgers 14 vorgesehen sind, siehe Fig. 1, wird der Sensorchip auf dessen Rückseite an der mittels gestrichelter Linie dargestellten Stelle befestigt.
• Es ist verständlich, daß, da die Elektroden 12 am Bandträger 14 mittels Beschichten unter Verwendung einer Drucktechnik vorgesehen werden, sie eine Flexibilität aufweisen, so daß die Elektroden 12 mit dem Bandträger 14 bis zu einem gewissen Maß verbogen werden können.
• Fig. 1 (A) zeigt den Aufbau für eine Drahtverbindung, die die Anschlüsse des Sensorchips mit den Elektroden verbindet. Die Elektroden 12 sind an Stellen in einem vorbestimmten Abstand von den kleinen durchgehenden Löchern 10 angeordnet.
• Fig. 1 (B) zeigt den Aufbau zum Verbinden der Elektroden direkt mit den Anschlüssen des Sensorchips ohne Verwendung eines Drahtes. Eine Elektrode 12a erstreckt sich so, daß sie sich in Richtung des kleinen durchgehenden Lochs 10 verjüngt und die Spitze der Elektrode 12a in das kleine durchgehende Loch 10 eintritt.
• Die kleinen durchgehenden Löcher 10 werden durch Ausstanzen aus dem Bandträger 14 von der relativ zu den Elektroden 12 gegenüberliegenden Seite des Bandträgers 14 um den der Dicke des Bandträgers entsprechenden Betrag erzeugt, so daß die Spitzen der Elektroden 12 in den kleinen durchgehenden Löchern 10 verbleiben.
• Jedes der Drahtverbindungselektrodenmuster (Fig.1 (A)) und der Leitungsstegverbindungselektrodenmuster (Fig. 1 (B)) kann je nach Wunsch ausgewählt werden.
• Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Schritte des Verlötens der Leitungsstege mit den entsprechenden Anschlüssen eines Sensorchips und das darauffolgende Ausbilden eines Schutzisolierfilms auf der Oberfläche des Sensorchips, welche uneffizient sind und es schwierig machen, den Sensorchip in einem herkömmlichen Sensorchipzusammenbauverfahren zu handhaben, durch eine Reihe von Arbeitsgängen unter Verwendung eines filmähnlichen Bandträgers zusammen mit einer Elektrodendrucktechnik ersetzt werden.
• In dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren werden, da der Bandträger 14 aus einem Schutzisoliermaterial besteht, die Muster der Elektroden 12, die die Leitungsstege aus einem festen Metall ersetzen, die als getrennte Teile beim Stand der Technik vorgesehen sind, auf den Bandträger 14 gedruckt. Auf diese Weise werden die Leitungsstege und der Schutzisolierfilm, die vollständig voneinander getrennte Teile beim Stand der Technik sind, in den Bandträger mit gedruckter Schaltung integriert.
• In diesem Zustand wird ein Sensorchip 16 fest an der mittels gestrichelter Linie gezeigten Stelle an der Rückseite an dem Bandträger 14 angebracht, wie dies in Fig. 2B gezeigt ist. Als Adhäsiv wird vorzugsweise ein thermoaushärtendes oder ein mittels ultravioletter Strahlung aushärtendes Harz mit einer ausreichenden Elastizität zur Entspannung oder Absorption der Spannung zwischen dem Bandträger 14 und dem Sensorchip 16 infolge der Wärmeausdehnung verwendet.
• Nachdem der Sensorchip 16 auf diese Weise an dem Bandträger 14 befestigt ist, werden die Verbindungsanschlußteile 16a des Sensorchips 16, die man durch die kleinen durchgehenden Löcher 10 auf der Oberseite des Bandträgers 14 mit den darauf vorgesehenen Elektroden 12 sieht, mit den Elektroden 12 mittels Leitungsdrähten 18 verbunden. Es ist verständlich, daß im Fall eines direkten Verbindungselektrodenmusters, wie es in Fig. 1 (B) dargestellt ist, die Spitze der Elektrode 12a direkt an den Anschlußteil 16a des Sensorchips 16 mittels Löten oder ähnlichem angebracht wird.
• In beiden Fällen wird, wenn der Sensorchip 16 am Bandträger 14 mittels Adhäsion oder ähnlichem befestigt wird, und die Anschlußteile 16a nacheinander mit den Elektrodenmustern 12 verbunden werden, die Oberfläche des Sensorchips, die freigelegt wurde, isoliert und zum Schutz mittels der gleichförmigen Isolierschicht des Bandträger 14 bedeckt. Da die Dicke des Isolierfilms eine sehr gleichförmige Dicke des Bandträgers 14 selbst ist, werden die Eigenschaften des Sensorchips 14 über die gesamte Oberfläche sehr stabil.
• Auf diese Weise wird allgemein ein Zusammenbau- und Pakkungsverfahren geschaffen, und es werden mehrere Sensoren 20 mit dem oben beschriebenen Aufbau ausgerichtet auf dem filmähnlichen Bandträger 14 ausgebildet.
• Der Bandträger 14 wird dann an jeder Sensoreinheit 20 beispielsweise durch Entfernen des Schutzisoliermaterials zwischen den Elektroden bei benachbarten Sensoren 20 oder zwischen den benachbarten Sensoren 20 durch Ausschneiden oder ähnliches, wie in Fig. 3 gezeigt, getrennt. Der abgetrennte Sensor 20 wird dann auf einer Sensorbasis oder einer externen Erfassungseinrichtung befestigt.
• Entsprechend dieser Ausführungsform des Zusammenbau- und Packungsverfahrens sind die den Leitungsstegen entsprechenden Elektroden, die beim Stand der Technik nacheinander mit dem Sensorchip verbunden werden müssen, auf dem Bandträger in Form von Mustern vorgesehen. Da weiter der Bandträger selbst aus einem Schutzisoliermaterial besteht, ist es möglich, beide Arbeitsgänge, d.h. das Verbinden der Leitungsstege und das Ausbilden des Schutzisolierfilms, die als vollständig unterschiedliche Arbeitsschritte beim Stand der Technik durchgeführt werden müssen, in einem Arbeitsgang durchzuführen.
• Da die Elektroden auf dem Bandträger in Form von Mustern durch Drucken oder ähnliches ausgebildet sind, haben sie im wesentlichen die gleiche Biegsamkeit und Flexibilität wie der Bandträger selbst, der zur Isolierung und zum Schutz des Sensorchips dient. Die Handhabung des Sensors wird daher im Vergleich zu einem herkömmlichen Sensor, bei dem harte Leitungsstege seitlich von den Randabschnitten des Sensorchips hervorragen, wesentlich vereinfacht. Somit trägt das erfindungsgemäße Verfahren im hohen Maße zur vollständigen Automatisierung des Zusammenbau- und Packungsverfahrens bei.
• Da erfindungsgemäß, wie oben beschrieben, ein Verfahren zum kontinuierlichen Befestigen von Sensorchips auf einem Bandträger mit einem Schutzisoliermaterial mit darauf vorgesehenen Elektrodenmustern und einem darauffolgenden Abtrennen der so erhaltenen Chips voneinander geschaffen wird, wird das Zusammenbau- und Packungsverfahren verkürzt und ein leistungsfähiges Verfahren verwirklicht. Verschiedene andere Vorteile werden mit der vorliegenden Erfindung erreicht, wie z.B. die Verbesserung der Konfiguration des Sensorchips für eine bessere Handhabung, eine Geschwindigkeitssteigerung des Herstellungsverfahrens, eine Verminderung der Kosten und eine Automatisierung, die für die Massenproduktion geeignet ist.
• Es wurden die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei es jedoch verständlich ist, daß verschiedene Abänderungen möglich sind, und es ist beabsichtigt, daß die beigefügten Ansprüche alle derartigen Abänderungen abdecken, die in den Rahmen der Erfindung fallen.

Claims (3)

1. Packungsverfahren eines Sensorelements, wobei das Sensorelement einen Sensorchip (16) mit einer mehrere Anschlüsse (16a) und mindestens eine als Sensor arbeitende aktive Fläche umfassenden Oberfläche aufweist, und die aktive Fläche mit einem Schutzisolierfilm beschichtet ist, und das Sensorelement weiter eine Sensorbasis aufweist, und das Verfahren folgende Schritte aufweist:

-kontinuierliches Bereitstellen eines filmähnlichen Isolierbandträgers (14), der als Schutzisolierfilm dient, der auf einer Seite Elektrodenmuster (12) entsprechend den entsprechenden Anschlüssen (16a) des Sensorchips (16) aufweist, wobei eine Vielzahl derartiger Elektrodenmuster (12) in aufeinanderfolgender Reihenfolge vorgesehen sind,

-Ausbilden einer Vielzahl kleiner durchgehender Löcher (10) in dem Isolierbandträger (14) entsprechend den entsprechenden Anschlüssen (16a) des Sensorchips (16),

-Aufkleben einer Vielzahl von Sensorchips (16) über deren aktive Oberflächen auf der relativ zu den Elektrodenmustern (12) gegenüberliegenden Seite des Bandträgers (14), so daß die Anschlüsse (16a) der entsprechenden Chips (16) mit den entsprechenden Elektrodenmustern (12) ausgerichtet sind,

-Verbinden der Sensoranschlüsse (16a) des Sensorchips (16) mit den entsprechenden Elektrodenmustern (12) unter Verwendung der kleinen durchgehenden Löcher (10),

-Abtrennen der Abschnitte des Bandträgers (14) mit den darauf befestigten Sensorchips (16) voneinander, und

-Befestigen des so erhaltenen Sensors auf der Sensorbasis.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Spitze jeder Elektrode (12a) der Elektrodenmuster (12) sich in Richtung eines entsprechenden der kleinen durchgehenden Löcher (10) erstreckt und in das kleine durchgehende Loch (10) eintritt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die kleinen durchgehenden Löcher (10) in den Bandträger (14) von einer relativ zur Seite des Bandträgers (14), auf der die Elektroden ausgebildet sind, gegenüberliegenden Seite gestanzt werden, so daß die Spitzen der Elektroden (12) in den entsprechenden durchgehenden Löchern (10) freigelegt bleiben.