MUEHLHEIM, Richard (Haselweg 12, Tuebingen, 72076, DE)
BENZEL, Hubert (Stellenaeckerstr. 3, Pliezhausen, 72124, DE)
GUENSCHEL, Roland (Barbarossaweg 22, Reutlingen, 72770, DE)
DITTMANN, Dirk (Werner Heissenberg Str. 5, Eggenstein, 76344, DE)
HAUER, Wolfgang (Hinterbergstr. 28, Aichelberg, 73101, DE)
MUEHLHEIM, Richard (Haselweg 12, Tuebingen, 72076, DE)
BENZEL, Hubert (Stellenaeckerstr. 3, Pliezhausen, 72124, DE)
GUENSCHEL, Roland (Barbarossaweg 22, Reutlingen, 72770, DE)
DITTMANN, Dirk (Werner Heissenberg Str. 5, Eggenstein, 76344, DE)
| Ansprüche
1. Baugruppe mit mindestens einem ASIC (1) und einem Gehäuse für den ASIC (1), wobei das Gehäuse mit Anschlüssen (6) zum externen Anschluss des ASIC (1) über elektrische Leitungen ausgestattet ist und wobei mindestens ein elektronisches Bauelement (7) zum Schutz des ASIC (1) gegen elektrostatische Entladungen (ESD-Schutz) und zur Unterdrückung von über die Leitungen oder Anschlüsse (6) induzierten Störspannungen (EMV) vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das mindestens eine Bauelement (7) innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und mit mindestens einem Anschluss (6) verbunden ist.
2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kondensator (7), ein Varistor und/oder eine Diode als elektronisches Bauelement zum Schutz des ASIC (1) gegen elektrostatische Entladungen (ESD-Schutz) und zur Unterdrückung von über die Leitungen oder Anschlüsse induzierten Störspannungen (EMV) innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
3. Baugruppe (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ASIC (1) und das mindestens eine elektronische Bauelement (7) auf einem gemeinsamen Träger (2) montiert sind.
4. Baugruppe (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ASIC (1) auf dem
Gehäuseboden (2) montiert ist und dass ein zusätzlicher Träger (21) für das mindestens eine elektronische Bauelement (7) vorgesehen ist, der im Gehäuse montiert ist.
5. Baugruppe (40) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektronische Bauelement (44) auf dem ASIC (41) montiert ist.
6. Baugruppe (30) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anschluss (36) mit einem Durchführungskondensator (37) versehen ist.
7. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem mikromechanischen Sensorelement, insbesondere mit einem Drucksensorelement . |
Beschreibung
Baugruppe mit einem ASIC und einem Gehäuse für den ASIC
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Baugruppe mit mindestens einem ASIC und einem Gehäuse für den ASIC, wobei das Gehäuse mit Anschlüssen zum externen Anschluss des ASIC über elektrische Leitungen ausgestattet ist und wobei mindestens ein elektronisches Bauelement zum Schutz des ASIC gegen elektrostatische Entladungen (ESD-Schutz) und zur Unterdrückung von über die Leitungen oder Anschlüsse induzierten Störspannungen (EMV) vorgesehen ist.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 24 220 Al wird eine Baugruppe mit einem mikromechanischen Sensorelement und einem speziellen Gehäuse für dieses Sensorelement beschrieben. Das Sensorelement ist hier auf einem Sockel des Gehäusebodens montiert und über Bonddrähte mit Kontaktstiften verbunden, die zur elektrischen Kontaktierung des Sensorelements durch den Gehäuseboden nach außen geführt sind. über dem Sensorelement ist ein kappenartiges zweites Gehäuseteil angeordnet und mit Hilfe einer Verfüllmasse mit dem Gehäuseboden verbunden.
Zum Schutz des Sensorelements werden derartige Baugruppen in der Praxis häufig mit einem EMV-/ESD-Schutz ausgestattet. Es ist bekannt, dazu passive Bauelemente, wie Kondensatoren, Varistoren oder Dioden, auf einer Leiterplatte außerhalb des Gehäuses zu montieren. Damit können neben elektrostatischen Entladungen, die an den Zuleitungen und Anschlüsse auftreten können, auch hochfrequente Wechselspannungen abgeleitet
werden, die über die Zuleitungen und Anschlüsse induziert werden, so dass das Sensorsignal nicht verfälscht wird.
Diese externe Beschaltung mit passiven Bauelementen ist in mehrerlei Hinsicht problematisch. Aufgrund der Anordnung der
Bauelemente außerhalb des Gehäuses ist ein zusätzlicher
Montageschritt bei der Herstellung der Baugruppe erforderlich. Außerdem wird eine geeignete Montagefläche für die Bauelemente benötigt. Schließlich lässt sich die Anordnung der Bauelemente außerhalb des Gehäuses auch nur schwer mit dem allgemeinen Erfordernis der Miniaturisierung derartiger Baugruppen vereinbaren.
Offenbarung der Erfindung
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein einfacher, platzsparender und kostengünstiger Aufbau einer Baugruppe der eingangs genannten Art vorgeschlagen.
Erfindungsgemäß ist das mindestens eine Bauelement zum Schutz des ASIC gegen elektrostatische Entladungen (ESD-Schutz) und zur Unterdrückung von über die Leitungen oder Anschlüsse induzierten Störspannungen (EMV) innerhalb des Gehäuses angeordnet und mit mindestens einem Anschluss verbunden.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass sich durch Integration der einen EMV-/ESD-Schutz bildenden Bauelemente in das Gehäuse des ASIC ein besonders guter Schutz erzielen lässt, da die Schutzwirkung um so besser ist, je kleiner die Abstände zwischen den Bauelementen und dem ASIC sind. Durch Integration dieser Bauelemente in das Gehäuse des ASIC lässt sich zudem auf einfache Weise eine besonders kompakte und
platzsparende Bauform für eine Baugruppe der eingangs genannten Art realisieren.
Von besonderem Vorteil ist, dass der EMV-/ESD-Schutz einer erfindungsgemäßen Baugruppe unter Verwendung der üblicherweise zu diesem Zweck eingesetzten elektronischen Bauelemente realisiert werden kann, nämlich insbesondere durch Anordnung mindestens eines Kondensators, eines Varistors und/oder einer Diode innerhalb des Gehäuses.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die erfindungsgemäße Baugruppe bei der Weiterverarbeitung durch den integrierten ESD-Schutz bereits geschützt ist.
Die einen EMV-/ESD-Schutz bildenden Bauelemente sind ihrerseits durch die Integration in das Gehäuse gegen Korrosion oder Beschädigung geschützt.
Grundsätzlich gibt es verschiedene Möglichkeiten für die Anordnung dieser elektronischen Bauelemente im Gehäuse des
ASIC. So können der ASIC und das mindestens eine elektronische Bauelement auf einem gemeinsamen Träger montiert sein. Der ASIC kann aber auch auf dem Gehäuseboden montiert sein, während das bzw. die Bauelemente auf einem zusätzlichen Träger angeordnet sind, der im Gehäuse montiert ist. Alternativ können die Bauelemente für den EMV-/ESD-
Schutz auch auf dem ASIC montiert sein. Je nach Anwendung und
Einsatzort der Baugruppe kann es auch von Vorteil sein, wenn die durch die Gehäusewandung geführten Anschlüsse jeweils mit einem Durchführungskondensator versehen sind.
Das erfindungsgemäße Konzept eignet sich besonders für ASICs in Verbindung mit einem mikromechanischen Sensorelement, insbesondere mit einem Drucksensorelement.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Wie bereits voranstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die dem unabhängigen Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen verwiesen.
Fig. Ia zeigt einen Schnitt durch den Gehäuseboden einer ersten erfindungsgemäßen Baugruppe 10 im Bereich eines Kondensators und
Fig. Ib zeigt eine Draufsicht auf diesen Gehäuseboden mit dem Schnittverlauf Ia.
Fig. 2a zeigt einen Schnitt durch den Gehäuseboden einer zweiten erfindungsgemäßen Baugruppe 20 im Bereich eines Bauelementträgers und Fig. 2b zeigt eine Draufsicht auf diesen Gehäuseboden mit dem Schnittverlauf IIa.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Gehäuseboden einer dritten erfindungsgemäßen Baugruppe 30 im Bereich eines Durchführungskondensators.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch das Gehäuse einer vierten erfindungsgemäßen Baugruppe 40.
Ausführungsformen der Erfindung
Die in den Figuren Ia und Ib dargestellte Baugruppe 10 umfasst einen ASIC 1 mit einer mikromechanischen Komponente
in Form einer Sensormembran 11. Demnach könnte es sich bei dem ASIC 1 um einen Drucksensorchip handeln. Der ASIC 1 ist in einem Gehäuse angeordnet, das hier aus einem Gehäuseboden 2 mit einem achteckigen Sockel 3 und einem nicht dargestellten, kappenartigen zweiten Gehäuseteil besteht, das auf den Sockel 3 aufgesteckt wird. Etwaige Zwischenräume zwischen dem kappenartigen Gehäuseteil und dem Gehäuseboden 2 werden dann mit Hilfe einer Verfüllmasse aufgefüllt, um das Gehäuse abzuschließen. Der ASIC 1 ist auf einem Glassockel 12 montiert, der mittig in einer Ausnehmung 4 des Sockels 3 angeordnet ist. Außerdem ist der ASIC 1 über Bonddrähte 5 mit Anschlüssen in Form von Anschlussstiften 6 verbunden, die im Bereich des Sockels 3 durch den Gehäuseboden 2 geführt sind. Da das Gehäuse im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel aus Metall besteht, ist der Gehäuseboden 2 bzw. der Sockel 3 mit Glasdurchführungen 13 zur elektrischen Isolation der Anschlussstifte 6 ausgestattet. An die Anschlussstifte 6 können elektrische Leitungen zum externen Anschluss des ASIC 1 angeschlossen werden. Erfindungsgemäß sind im Bereich des Sockels 3 zwei Kondensatoren 7 in entsprechenden Ausnehmungen 8 angeordnet. Jeder der beiden Kondensatoren 7 ist über einen Bonddraht 9 mit einem benachbarten Anschlussstift 6 verbunden. Dadurch bilden die Kondensatoren 7 einen EMV-/ESD- Schutz für den ASIC 1. Aufgrund ihrer Anordnung im Bereich des Sockels 3 befinden sich die Kondensatoren 7 innerhalb des Gehäuses, da das zweite kappenartige Gehäuseteil auf den Sockel 3 aufgesteckt wird, so dass es auf dem in Fig. Ib sichtbaren Randbereich des Gehäusebodens 2 aufsitzt. Bei dem in den Figuren Ia und Ib dargestellten Ausführungsbeispiel sind der ASIC 1 und die Kondensatoren 7 also auf einem gemeinsamen Träger, nämlich dem Gehäuseboden 2, montiert.
Die in den Figuren 2a und 2b dargestellte Baugruppe 20 unterscheidet sich von der Baugruppe 10 lediglich durch die
Montageform der Kondensatoren. Zur Erläuterung der übrigen Komponenten der Baugruppe 20, die mit denselben Bezugszeichen wie in den Figuren Ia und Ib versehen sind, wird deshalb auf die Beschreibung zu den Figuren Ia und Ib verwiesen. Im Fall der Baugruppe 20 wird der EMV-/ESD-Schutz zwar ebenfalls durch zwei Kondensatoren 22 gebildet, die jeweils über einen Bonddraht 9 mit einem benachbarten Anschlussstift 6 verbunden sind. Diese Kondensatoren 22 sind aber auf einem separaten Träger 21 angeordnet, der wiederum im Bereich des Sockels 3 auf dem Gehäuseboden montiert ist, so dass auch die Kondensatoren 22 erfindungsgemäß im Gehäuse der Baugruppe 20 angeordnet sind.
Die in Fig. 3 dargestellte Baugruppe 30 umfasst einen ASIC 31 mit einer Sensormembran 311, der in einem Gehäuse angeordnet ist. Dieses Gehäuse ist genauso aufgebaut wie die Gehäuse der Baugruppen 10 und 20 und umfasst einen Gehäuseboden 32 mit einem Sockel 33 und ein zweites, hier nicht dargestelltes, kappenartiges Gehäuseteil. Auch der ASIC 31 ist auf einem Glassockel 310 montiert, der in einer Ausnehmung 34 des Sockels 33 auf dem Gehäuseboden 32 angeordnet ist. Außerdem ist der ASIC 31 über Bonddrähte 35 mit Anschlussstiften 36 verbunden, die im Bereich des Sockels 33 durch den Gehäuseboden 32 geführt sind. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der EMV/ESD-Schutz in Form von Durchführungskondensatoren 37 an ausgewählten Anschlussstiften 36 realisiert. Die
Durchführungskondensatoren 37 sind zylindrisch ausgebildet, wobei der Anschlussstift 36 jeweils die Mittelelektrode bildet. Konzentrisch um den Anschlussstift 36 ist die Außenelektrode 38 angeordnet, die über einen elektrisch leitenden Kleber oder Lot 39 mit dem Gehäuse verbunden ist. Das Dielektrikum der Durchführungskondensatoren 37 bildet
gleichzeitig die elektrisch isolierende Trennschicht zwischen Anschlussstift 36 und Gehäuse.
Bei den drei voranstehend beschriebenen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Baugruppe werden die elektronischen
Bauelemente, mit denen ein EMV-/ESD-Schutz für den ASIC realisiert wird, auf einer Montagefläche neben dem ASIC und innerhalb des Gehäuses angeordnet. Im Unterschied dazu ist in
Fig. 4 eine besonders platzsparende Variante dargestellt, bei der ein solches Bauelement 44 auf dem ASIC 41 angeordnet ist.
Der ASIC 41 der Baugruppe 40, der ebenfalls eine Sensormembran 411 umfasst, ist auf einer Leiterplatte 42 montiert und über Bonddrähte 43 mit Leiterbahnen und Durchkontakten der Leiterplatte 42 verbunden, so dass der ASIC 41 an externe Leitungen angeschlossen werden kann. Auf dem ASIC 41 befindet sich ein Kondensator 44, der mittels Sealglas auf den ASIC 41 geklebt wurde. Der elektrische Anschluss des Kondensators 44 ist hier mit Hilfe von Bonddrähten 45 realisiert. Alternativ kann ein solcher Kondensator auch mittels Leitkleber auf den ASIC geklebt werden. Allerdings müssen dazu entsprechende leitfähige Anschlussbereiche auf dem ASIC ausgebildet sein. Die Leiterplatte 42 bildet zumindest einen Teil des Gehäusebodens 46. Ein zweites Gehäuseteil 47, das hier nur teilweise dargestellt ist, ist kappenartig über dem ASIC 41 mit dem Kondensator 44 angeordnet. Das Gehäuse ist zumindest so weit mit einer passivierenden Gelschicht 48 verfüllt, dass ASIC 41 und Kondensator 44 zusammen mit den jeweiligen Anschlüssen vollständig in dem Gel 48 eingebettet sind.
Next Patent: METHOD AND DEVICE FOR SENSING THE SURROUNDINGS