Die Erfindung betrifft einen Sensor gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie die Verwendung des Sensors in Kraftfahrzeu ^¬ gen .

Üblicherweise werden mikromechanische Sensorelemente bzw. MEMS-Sensorelemente und applikationsspezifische integrierte Schaltungen bzw. ASICs, die zunächst als unverpackte Halb ^¬ leiterbauelemente ausgebildet sind, als so genannte „Bare Dies" bereits vom Hersteller zu fertigen Inertialsensoren bestückt, welche als lötfähiges Bauteil bzw. oberflächenmon ^¬ tiertes Bauelement bzw. als so genanntes

„Surface Mounted Device" (SMD) , das mit einem Gehäuse gegen Umwelteinflüsse geschützt und nach außen kontaktiert ist, ausgebildet .

Solche SMDs können direkt auf eine Leiterplatte bzw. „PCB" in ein Steuergerät (ECU, ACU) oder in ein separates Gehäuse eines Satelliten-Sensors gelötet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde einen kostengüns ^¬ tigen und/oder kompakten Sensor vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Sensor gemäß Anspruch 1. Der Sensor weist vorzugsweise ein einziges Trägermittel auf.

Das Trägermittel ist bevorzugt als Leadframe ausgebildet. Alternativ vorzugsweise ist das Trägermittel als Leiterplat ^¬ te bzw. „PCB" ausgebildet.

Unter einer elektrischen Schnittstelle, wird bevorzugt ein Stecker und alternativ vorzugsweise ein Kabelanschluss bzw. Kabelabgang verstanden.

Es ist bevorzugt, dass das wenigstens eine Sensorelement und das Signalverarbeitungselement jeweils als unverpackte Halb ^¬ leiterbauelemente auf dem Trägermittel angeordnet sind. Un ^¬ ter einem unverpackten Halbleiterbauelement versteht man be ^¬ vorzugt ein Bauelement dessen funktionale Struktur aus einem Halbleitermaterial ausgebildet ist und das kein eigenes Ge ^¬ häuse aufweist. Unter unverpackt wird beispielsweise

„siliziumverpackt" bzw. auf „Wafer-Ebene" verpackt bzw. ein „bare die" verstanden.

Es ist bevorzugt, dass der Sensor ein Transfermoldgehäuse aufweist, welches das wenigstens eine Sensorelement und das Signalverarbeitungselement und das Trägermittel vollständig oder zumindest teilweise umschließt. Insbesondere sind dabei das wenigstens eine Sensorelement und das Signalverarbei ^¬ tungselement zumindest teilweise von einer Vergussmasse bzw. einem „globe top" bedeckt, innerhalb des

Transfermoldgehäuses .

Vorzugsweise ist das Transfermoldgehäuse vollständig oder zumindest teilweise von einem Overmoldgehäuse umschlossen.

Es ist bevorzugt, dass das wenigstens eine Sensorelement als Inertialsensorelement ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Sensor als Satelliten-Sensor ausgebil ^¬ det, insbesondere als Kraftfahrzeugsensor.

Unter einem Transfermoldgehäuse versteht man bevorzugt ein Spritzpressgehäuse bzw. ein Premoldgehäuse .

Unter einem Overmoldgehäuse versteht man vorzugsweise ein Spritzgussgehäuse bzw. ein Overmoldgehäuse bzw. ein Gehäuse aus Epoxy.

Der Leadframe bzw. Leiterrahmen weist bevorzugt wenigstens eine Bestückungsinsel auf, auf welcher zumindest das Sensor ^¬ element und das Signalverarbeitungselement angeordnet sind.

Das mindestens eine Sensorelement ist vorzugsweise als mik ^¬ romechanisches Sensorelement ausgebildet, insbesondere als mikromechanisches Inertialsensorelement .

Der Sensor ist bevorzugt so ausgebildet, dass das

Overmoldgehäuse zwei Teile aufweist, einen vorgefertigten Gehäuseteil, in welchen das Trägermittel und die mit diesem verbundenen Bauteile eingebracht sind und einen zweiten Teil, mit welchen dieses vorgefertigte Gehäuseteil mittels Obermoldens bzw. eines Overmoldgehäuses geschlossen wird. Diese beiden Gehäuseteile bestehen besonders bevorzugt aus Spritzguss bzw. Overmold bzw. Epoxy.

Die unverpackten Halbleiterbauelemente sind vorzugsweise mittels eines Klebers auf dem Trägermittel befestigt bzw. angeordnet .

Es ist zweckmäßig, dass das wenigstens eine Sensorelement sowie das Signalverarbeitungselement und/oder optional wei- tere elektrische Bauelemente, mittels Bondens bzw.

Drahtbondens zumindest mit dem Trägermittel und/oder unter ^¬ einander elektrisch verbunden sind.

Alternativ vorzugsweise ist die Fixierung und elektrische Kontaktierung des zumindest einen Sensorelements sowie das Signalverarbeitungselement und/oder optional weiterer elekt ^¬ rischer Bauelemente, insbesondere als „bare dies" ausgebil ^¬ det, per Flip-Chip ausgebildet. Dazu werden besonders bevor ^¬ zugt entweder "Solder Balls" bzw. Lötkugeln, "Copper

Pillars" bzw. Kupferdome und/oder Lötpads auf die Oberseite der „bare dies" aufgebracht. Diese bare dies, bzw. unver ^¬ packte Halbleiterbauelemente genannt, sind dann beispiels ^¬ weise umgedreht auf dem Leadframe oder der Leiterplatte platziert und werden per Reflow- oder Heißdampf gelötet.

Der Sensor weist bevorzugt ein oder mehrere zusätzliche elektrische Bauelemente, wie zumindest einen Widerstand und/oder wenigstens eine Kapazität und/oder mindestens eine Induktivität und/oder zumindest eine weitere integrierte Schaltung und/oder wenigstens einen Varistor auf.

Vorzugsweise weist das Gehäuse des Sensors, insbesondere das äußere Gehäuse bzw. Overmoldgehäuse eine oder zwei oder meh ^¬ rere Befestigungseinrichtungen auf, welche besonders bevorzugt so ausgebildet ist/sind, dass der Sensor mittels einer Schraubverbindung befestigbar ist.

Das elektrische Trägermittel ist bevorzugt mit einem oder mehreren Einpresspins „press fit pins" elektrisch kontak ^¬ tiert. Dabei ist der Bereich in welchem diese Kontaktierung durchgeführt wird ausgespart von dem Overmoldgehäuse

und/oder dem Transfermoldgehäuse . Alternativ vorzugsweise erfolgt die Kontaktierung durch Lötstifte aus einem leit- und lötfähigen Material. Diese könne einen beliebigen Querschnitt haben. Typischerweise sind diese rund oder quadratisch. Diese werden mit der PCB verlötet sog. Durchsteckmontage (THT-Technologie = Through- Hole-Technologie) .

Es ist bevorzugt, dass das Trägermittel mittels wenigstens eines angeschweißten Pins elektrisch kontaktiert ist, insbe ^¬ sondere mit der elektrischen Schnittstelle.

Die Fixierung der PCB in dem Satelliten-Sensor erfolgt vorzugsweise durch konstruktive Elemente direkt im Gehäuse und Deckel (Auflagedome, Rippen, Rasthaken, etc.). Alternativ ist ein Einkleben oder Verschrauben der PCB möglich.

Zum Schutz vor Umwelteinflüssen wird nach Einbau der PCB in das Gehäuse des Satelliten-Sensors dieses Gehäuse zweckmäßi ^¬ gerweise mittels einer Vergussmasse oder mit einem Deckel aus metallischem oder nicht-metallischem Material verschlossen .

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf die Verwendung des Sensors in Kraftfahrzeugen.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung außerdem auf ein Herstellungsverfahren eines Sensors, das günstig und/oder flexibel ist. Dabei wird zunächst das elektrisch und mecha ^¬ nisch verbindende Trägermittel mit unverpackten Halbleiterelementen sowie optional weiteren elektronischen Bauelementen bestückt. Die unverpackten Halbleiterelemente und die optionalen weiteren elektronischen Bauelemente werden bevorzugt direkt umspritzt, so dass sie in einem

Transfermoldgehäuse angeordnet sind. Alternativ vorzugsweise werden die unverpackten Halbleiterelemente und die optiona ^¬ len weiteren elektronischen Bauelemente vor der Umspritzung mit dem Transfermoldgehäuse erst noch mit einer Vergussmass bzw. „globe top" bedeckt, die dann ebenfalls in das

Transfermoldgehäuse eingespritzt wird.

Anschließend wird aus diesen teilfertigen Sensoren mittels einer Overmoldumspritzung bzw. einem Overmoldgehäuse

und/oder einem zusätzlichen vorgefertigten Gehäuse wahlweise ein Sensor als lötfähiges Bauteil bzw. oberflächenmontiertes Bauelement bzw. als so genanntes

„Surface Mounted Device" ( SMD) erzeugt/gefertigt oder ein Sensor als Satelliten-Sensor.

Es zeigen in schematischer, beispielhafter Darstellung

Fig. 1 und 2 Ausführungsbeispiele des Sensors,

Fig. 3 und 4 beispielhafte Herstellungsverfahren.

In Fig. 1 ist ein Ron-Sensor aus zwei Perspektiven dargestellt, welcher einen Leadframe als Trägermittel 4 aufweist. Der Sensor umfasst zwei aufgeklebte Sensorelemente 1 sowie ein Signalverarbeitungselement 2, die mittels Bonddrähten 10 elektrisch kontaktiert sind. Sensorelemente 1 sowie ein Sig ^¬ nalverarbeitungselement 2 sind von einem Transfermoldgehäuse 5 umgeben bzw. entsprechend eingespritzt. Der Leadframe 4 umfasst zwei weitere Umspritzungen als Transfermoldgehäuse 5. Darüber hinaus ist der Leadframe mit zusätzlichen elekt ^¬ ronischen Bauelementen 8, wie beispielsweise „R", „C", „IC", Dioden oder wenigstens einem Varistor bestückt.

Fig. 2 zeigt einen beispielhaften Sensor als oberflächenmontiertes Bauelement bzw. so genanntes

„Surface Mounted Device" (SMD) ausgebildet. Der Sensor weist ein Sensorelement 1 und ein Signalverarbeitungselement 2 auf, die auf dem Trägermittel 4, beispielgemäß als Leiter ^¬ platte bzw. „PCB" ausgebildet, angeordnet sind. Leiterplatte 4 ist mittels Einpresspins 11 elektrisch kontaktiert, wobei der Kontaktbereich von Gehäuse des Sensors, einem

Overmoldgehäuse 7 ausgespart sind. In Fig. 2 a) weist das Gehäuse eine Ausnehmung/ Aussparung in diesem Kontaktie- rungsbereich auf, in Fig. 2 b) in dieser Kontaktierungsbe- reich neben dem Gehäuse 7 angeordnet.

Anhand der Fig. 3 ist ein beispielhaftes Herstellungsverfahren veranschaulicht. Statt konventionell zwei Verpackungs ^¬ schritt für den Aufbau eines Satelliten-Sensors wird nur noch ein Schritt benötigt - die „bare dies" werden auf der Leiterplatte als Trägermittel angeordnet/ bestückt und da ^¬ nach erfolgt die Kontaktierung und Ausbildung des Gehäuses. Der Aufbau eines separaten SMDs entfällt, das dann noch zu ^¬ sätzlich mit dem Trägermittel verbunden werden müsste und Raum beanspruchen würde.

- Für PCB-Sensoren und Satelliten-Sensoren ist die Aufbau- und Verbindungstechnik der Bare Dies und der Flip-Chip Pro- zess identisch. Es kann gleiches Frontend-Equipment zur Her ^¬ stellung genutzt werden.

- Die Fertigungsprozesse Glob Top und Transfermold zum

Schutz der Bare Dies sind identisch. Die Leiterplatte kann komplett oder teilweise per Transfermold umspritzt werden.

Das in Fig. 4 dargestellte modulare Herstellungsverfahren ermöglicht bzw. umfasst bevorzugt zwei Hauptvarianten, wie beispielhaft schematisch dargestellt:

"Onboard" Variante (SMD) :

Der bestückte Leadframe mit den kontaktierten Bare Dies wird bevorzugt durch einen Glob Top bzw. Verguss und einem nach ^¬ folgenden Transfer Mold bzw. einen Gesamt- /Nachumspritzungsvorgang, beispielsweise mittels Epoxy, ge ^¬ schützt. Es entsteht ein SMD, also ein

oberflächenmontierbares Bauelement,

(Surface Mounted Device) , das direkt auf die PCB, „Printed Circuit Board" bzw. elektronische Leiterplatte eines Steuer ^¬ gerätes gelötet wird. Als Lötverfahren sind Reflow- oder Heißdampflöten geeignet.

"Satellite" Variante (IS) :

Der bestückte Leadframe mit den kontaktierten Bare Dies wird vorzugsweise durch einen Glob Top bzw. Verguss und einem nachfolgenden Transfer Mold bzw. einen Gesamt- /Nachumspritzungsvorgang, beispielsweise mittels Epoxy, ge ^¬ schützt .

Die Kontaktpins werden vorher an den Leadframe angeschweißt oder alternativ kann ein Kabel durch sogenanntes Crimpen bzw. Bördeln angebracht werden.

Die Befestigungsteile können im Werkzeug eingelegt und mit umspritzt oder nachträglich eingebracht werden, beispiels ^¬ weise durch Warmeinbetten und/oder Ultraschallschweißen. Danach sind 3 Untervarianten möglich:

a) Der bestückte Leadframe wird komplett mit dem Gehäuse umspritzt .

b) Der bestückte Leadframe wird mit einem offenen Gehäuse teilweise umspritzt und mit einem Verguss und/oder Deckel verschlossen. Der Deckel kann aus einem metallischen oder nicht-metallischen Material bestehen.

c) Der bestückte Leadframe wird mit einem Halter (sog. Car- rier) aus Kunststoff teilumspritzt und danach komplett mit dem Gehäuse umspritzt. Das vorgeschlagene Verfahren und seine Varianten bzw. der damit hergestellte Sensor weisen beispielgemäß folgende Vor ^¬ teile auf:

- Für beide Hauptvarianten sind die Prozesse der Bestückung, der Kontaktierung und dem Schutz der Bare Dies identisch.

- Statt konventionell zwei Verpackungsschritt für den Aufbau der Satelliten (IS) wird nur noch ein Schritt benötigt (Ba- re-Die Satellitenprodukt) . Der Aufbau eines separaten SMD entfällt .

- Für Onboard- und Satellitenlösung (SMD und IS) ist die Aufbau- und Verbindungstechnik der Bare Dies identisch, d.h. gleiche Fertigungseinrichtungen (Frontend-Equipment ) .

- Die Fertigungsprozesse Glob Top und Transfermold zum

Schutz der Bare Dies sind identisch.

- Auf dem Leadframe können zusätzlich passive Elemente ohne oder mit Schutz (Glob Top und Transfer Mold) bestückt wer ^¬ den, wie beispielhaft anhand Fig. 1 schematisch veranschau ^¬ licht .

- Weiterhin sind beliebige modulare Erweiterungen des Lead- frames möglich, die weitere Zusatzbeschaltungen tragen, wie beispielhaft anhand Fig. 1 schematisch veranschaulicht. Dies können weiteren Bare Dies (MEMS, ASIC) oder andere Bauteile sein (R, C, IC, Dioden, Vanister, LED, etc.) .

- Alle Module können ohne oder mit Schutz ausgeführt werden (Glob Top + Transfer Mold) . Bei entsprechender Auslegung ist für den alle Module nur ein Mold-Werkzeug Schutz nötig.