CN102530826A - 组件、用于制造组件的方法和用于激光烧蚀的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及组件(100)，具有衬底(90)、涂层(10)，其中，涂层(10)至少部分覆盖衬底(90)以及其中涂层(10)被构造用于至少部分地借助激光烧蚀被剥蚀，其中，在衬底(90)与涂层(10)之间至少部分地构造激光探测层(20)，以产生结束激光烧蚀的探测信号(54)。

Description

组件、用于制造组件的方法和用于激光烧蚀的装置
技术领域
本发明涉及组件、用于制造组件的方法和用于激光烧蚀的装置。
背景技术
公知的是，给组件覆上例如由塑料组成的保护层用于防止免受外部影响。如果组件例如是具有传感区的传感器芯片，那么传感区必须在覆上保护层之后重新露出，以保证传感区和因此整个传感器的可靠功能。
从EP 1 602 625 B1公知一种半导体模块及其制造方法，其中，半导体模块具有半导体传感器芯片和外壳。传感器芯片在外壳内具有传感区并与半导体芯片或无源器件形式的半导体模块的至少一个其他元件电连接。传感器芯片的电连接、其他元件和非敏感区嵌入在不透明的塑料外壳材料内。但传感器芯片的传感区通过不透明塑料外壳材料内的开口与周围有效连接，其中，开口具有激光剥蚀漏斗(Laserabtragstricher)。
塑料外壳材料的剥蚀和因此传感区的露出借助激光技术进行。传感区和因此激光剥蚀漏斗的平面伸展可以可靠地用现代的激光烧蚀技术调整，而目前不能精确调整激光剥蚀漏斗直至传感区的所希望的深度，或不能可靠地探测传感区的达到并相应停止激光烧蚀。如果不准时停止激光烧蚀，那么传感区被损坏。在传感区损坏的情况下，不再保证整个半导体传感器芯片的正常功能。
发明内容
本发明所基于的任务因此在于，提供组件、用于制造组件的方法和用于激光烧蚀的装置，其中，借助激光烧蚀可以以改进的方式剥蚀组件的涂层。
该任务通过一种具有权利要求1所述特征的组件、通过一种具有权利要求9所述特征的用于激光烧蚀的装置并通过一种具有权利要求13所述特征的用于制造组件的方法得以解决。
组件在一种实施例中具有带涂层的衬底，其中，涂层至少部分覆盖衬底以及其中涂层被构造用于至少部分借助激光烧蚀被剥蚀，其中，衬底与涂层之间至少部分地布置激光探测层，其中，激光探测层被构造用于产生结束激光烧蚀的探测信号。组件可以是半导体组件。
组件，特别是遭受增加的负荷的半导体组件，例如可以配备有涂层或将其部分或完全嵌入填料内。增加的负荷例如在汽车技术中或在工业应用时以振动、化学物质、灰尘、潮湿、腐蚀等形式出现。作为涂层或填料例如有树脂和塑料。
组件的涂层例如可以具有聚合物或是聚合物，例如聚合物聚对二甲苯。聚对二甲苯是相对于无机和有机介质、强酸、碱液、气体和水蒸汽具有良好阻挡层作用的耐化学性的疏水涂层。作为具有高透隙性
Figure BSA00000641898500021
的薄的和透明的涂层，聚对二甲苯适用于也在边缘上的复杂构成的衬底。
组件可以具有微电机系统(MEMS(Mikro-Elektro-Mechanisches-System))或微光电机系统(MOEMS(Mikro-Opto-Elektro-Mechanisches-System))。MEMS是机械元件、传感器、执行机构和电子装置在共同硅衬底上的集成。在MOEMS的情况下还添加光学元件，如波导、玻璃纤维等。但组件也可以是单个的传感器组件。
传感器一般具有传感区/传感膜和非敏感区。在非敏感区可以例如借助涂层或填料良好地相对外部影响被保护时，原本的传感区应该没有可能对传感器的功能产生负面影响的涂层。除了光学传感区外，例如还有如压力和力的机械参数用的传感区以及能够实现气体分析和液体分析的液体敏感区以及温度灵敏的传感区。
借助激光烧蚀例如通过利用脉动式激光辐射轰击可以剥蚀涂层材料，例如传感区上方的涂层。通过依据本发明将激光探测层至少部分地布置在组件的衬底与要剥蚀的涂层之间，在激光束击中激光探测层时产生探测信号。探测信号可以借助探测器或分析电子装置检测并用于控制或停止进一步的激光烧蚀过程。由此防止处于涂层下面的衬底表面被激光束损坏。
激光探测层在一种实施例中可以是荧光层，例如熙提层(Stilben-Schicht)或荧光漆。荧光漆可以以掩模的形式涂覆到组件上。例如可以是基于环氧化物或丙烯酸酯的光致抗蚀剂。适当的荧光材料可以与光致抗蚀剂混合并施加到晶片层面上。
探测信号在该实施例中是由荧光层发射的光。在向荧光层施加激光束的情况下，短时间和突发出现所发射的光，其中，所发射的光一般情况下比此前吸收的光更缺乏能量。激光器的激发波长在此可以处于荧光层的吸收范围内。荧光层在此在激光激发波长的情况下可以具有高荧光量子效率。所发射的光于是例如可以借助高度灵敏的光电二极管，例如雪崩光电二极管或其他光传感器接收并借助快速电子装置分析和用于控制激光烧蚀过程。通过高度灵敏的光电二极管进行荧光强度的时间积分，其中，通过可靠的和表示特性的信号触发，以确保直至荧光层的涂层被剥蚀。作为表示特性的信号可以使用强度信号的时间梯度或拐点。激光烧蚀过程进展越远，尚要剥蚀的涂层越薄和所发射的光的强度越高。
激光烧蚀例如可以利用脉动式受激二聚物激光器进行，其中例如聚合物层的涂层以及荧光层处于激光波长的吸收内。但荧光层的荧光颜料可以具有比涂层明显高的荧光量子效率。在激光烧蚀后，荧光层/掩模例如可以利用适当的溶剂去除。
激光探测层在另一实施例中可以以辐射探测器的工作原理为基础并因此以激光束的光子与探测材料(例如惰性气体或半导体)的电子或原子核的电磁相互作用为基础。根据探测器类型存在各种各样的相互作用机制。与电子的相互作用最经常地是所谓的光电效应。如果光子的能量等于或大于电子的结合能，那么电子可以通过光子从原子复合(Atomverbund)中被松开。该电子通过施加电场向阳极漂移，并在那里可以通过测量电流或电荷来检验。电子在该实施例中是探测信号。激光束的光可以获得相当弱结合的价电子。电子的能量等于入射光子的能量与电子的结合能量的差。如果电子的能量足够高，那么可以电离其他原子，从而大量的电子可以变为自由的并且可以被检验。对该实施例也适用的是，激光烧蚀过程进展越远，尚要剥蚀的涂层越薄和被探测的信号的强度越强。
在另一实施例中，组件具有接触区，其中，涂层至少部分覆盖接触区。接触区上面的以及在组件其他部位处的涂层也可以借助射束倍增器或其他镜透镜装置同时地被剥蚀。例如通过这样的装置可以同时剥蚀接触区上的涂层以及在传感区上面的涂层。
概括而言，可以确定，通过在组件的涂层与组件的衬底之间使用激光探测层可以限制剥蚀深度。在激光烧蚀过程期间，通过激光探测层探测激光束。通过探测信号有针对性地控制或停止激光烧蚀过程，使得不发生要剥蚀的涂层下面的组件表面损坏。通过依据本发明的激光探测层和从其出发的探测信号，因此防止衬底表面的损坏并由此明显降低制造中的废品率。
在一种实施例中，用于激光烧蚀的装置具有激光器，其中，激光器被布置用于剥蚀组件的涂层；探测器，其中，探测器被构造用于探测由施加在组件上的激光探测层发出的探测信号。
探测器在此可以是光电二极管和探测信号可以是光信号。在这种情况下是所发射的光的光信号通过光电二极管，例如高度灵敏的雪崩光电二极管，接收并借助快速电子装置分析并且用于控制激光烧蚀过程。如果光信号例如是由荧光层发射的光，那么例如可以通过高度灵敏的光电二极管进行荧光强度的时间积分，从而确保仅直到荧光层的涂层被剥蚀。
为了通过利用激光束轰击从表面剥蚀材料的激光烧蚀，例如可以使用脉动式受激二聚物激光器。所使用的激光束可以具有高功率密度。高功率密度导致涂层表面处的材料快速升温并最后导致其蒸发。最迟在达到激光探测层时激光束被探测。使用探测信号，以便在发生要剥蚀的涂层下面的衬底表面损坏之前有针对性地控制或停止激光烧蚀过程。
在一种实施例中，用于激光烧蚀的装置附加地可以具有镜装置和/或透镜装置，其中，镜装置和/或透镜装置被构造用于划分和/或聚焦激光器的激光束。通过所谓的射束倍增器，例如在激光烧蚀过程期间可以同时剥蚀涂层的多个区域。在此情况下，一方面可以是传感区上面的第一涂层区和在此情况下另一方面可以是接触区上面的第二涂层区。
在一种用于制造组件的方法的实施例中，该方法具有以下步骤：在组件的衬底上施加激光探测层，在组件的衬底上施加涂层，涂层借助激光器剥蚀，通过激光探测层在由激光器产生的激光束击中激光探测层时产生探测信号，检测探测信号，在探测信号的基础上控制激光烧蚀。
所施加的激光探测层在一种实施例中可以是荧光层，例如熙提层或荧光漆(fluoreszierender Lack)。荧光漆可以以掩模的形式涂覆到组件上。例如可以是基于环氧化物或丙烯酸酯的光致抗蚀剂。适当的荧光材料可与光致抗蚀剂混合并施加到晶片层面上。在激光烧蚀后，荧光层/掩模例如可以利用适当的溶剂去除。
所施加的激光探测层在另一实施例中可以以辐射探测器的工作原理为基础并因此以激光束的光子与探测材料(例如惰性气体或半导体)的电子或原子核的电磁相互作用为基础。
组件，特别是遭受增加的负荷的半导体组件，例如可以配备有用于保护的涂层。组件的衬底例如可以利用聚合物，例如聚合物聚对二甲苯，来涂层。
在用于制造组件的方法的一种实施例中，衬底具有传感区和该方法此外具有以下步骤：在组件的传感区上施加激光探测层，借助激光器剥蚀传感区上方的涂层。组件的衬底例如可以是MEMS、MOEMS或传感器。传感器一般具有传感区/传感膜和非敏感区。在非敏感区例如可以借助涂层或填物良好地相对于外部影响被保护时，原本的传感区应该没有可能对传感器的功能产生负面影响的涂层。
在另一实施例中，组件具有接触区，其中，接触区可以至少部分地通过涂层覆盖。通过使用射束倍增器，可以同时剥蚀接触上面的涂层以及例如传感区上面的涂层。
通过在组件的衬底与要剥蚀的涂层之间施加激光探测层，借助所产生的探测信号可以限制剥蚀深度。所施加的激光探测层在激光烧蚀过程期间探测击中的激光束并在所探测的信号的基础上控制或停止激光烧蚀过程。通过依据本发明施加激光探测层并通过其产生的探测信号，因此防止组件表面处的损坏。
附图说明
下面对组件100或用于激光烧蚀的装置200的优选实施例进行更详细说明。其中：
图1示出组件100的实施例。
图2示出具有组件100的用于激光烧蚀的装置200的实施例。
图3示出具有组件100的用于激光烧蚀的装置200的另一实施例。
具体实施方式
图1示出组件100的实施例。组件100具有带涂层10的衬底90，其中，涂层10至少部分覆盖衬底90以及其中涂层10被构造用于至少部分地通过激光束52借助激光烧蚀被剥蚀，其中，在衬底90与涂层10之间至少部分地布置激光探测层20，其中，激光探测层20被构造用于产生结束激光烧蚀的探测信号54。组件100可以是半导体组件。
组件100的涂层10例如可以具有聚合物或是聚合物，例如聚合物聚对二甲苯。组件100本身可以具有MEMS、MOEMS或传感器。
激光探测层20可以是荧光层和所属的探测信号可以是由其发射的光。荧光层例如可以是熙提层或荧光漆。荧光漆可以以掩模的形式涂覆到组件100上。例如可以是光致抗蚀剂。适当的荧光材料可与光致抗蚀剂混合并施加到晶片层面上。但激光探测层20也可以以辐射探测器的工作原理为基础并因此以激光束52的光子与探测材料的电子或原子核的电磁相互作用为基础。探测信号于是是电信号。
在另一实施例中，组件100可以具有接触区40，其中，涂层10可以至少部分覆盖接触区40。
可以确定，通过在组件100的涂层10与组件100的衬底90之间使用激光探测层20以及通过其产生的探测信号54可以限制剥蚀深度，从而在激光烧蚀过程期间不发生要剥蚀的涂层10下面的组件100的衬底90损坏。
图2示出具有组件100的用于激光烧蚀的装置200的实施例。用于激光烧蚀的装置200具有激光器50，其中，激光器50被布置用于剥蚀组件100的涂层；和探测器60，其中，探测器60被构造用于探测由施加在组件100上的激光探测层20发出的探测信号54。
组件100的衬底90可以是传感器。传感器一般具有传感区30和非敏感区。在非敏感区可以例如借助涂层10良好地相对于外部影响被保护时，原本的传感区30应该没有可能对传感器的功能产生负面影响的涂层10。传感区30的露出通过激光烧蚀进行。
作为用于激光烧蚀的激光器50例如可以使用脉动式受激二聚物激光器。激光束52可以具有高功率密度。高功率密度导致涂层10的表面处的材料快速升温并最后导致其蒸发。探测器60最迟在达到激光探测层20时探测激光束52。使用所探测的信号54，以便在发生要剥蚀的涂层10下面的传感区30的表面损坏之前有针对性地控制或停止激光烧蚀过程。
探测器60在此可以是光电二极管和探测信号54可以是光信号。在此情况下是所发射的光的光信号通过光电二极管，例如高度灵敏的雪崩光电二极管，接收并借助快速电子装置分析并且用于控制激光烧蚀过程。
图3示出具有组件100的用于激光烧蚀的装置200的另一实施例。用于激光烧蚀的装置200附加地具有镜装置和/或透镜装置55，其中，镜装置和/或透镜装置55被构造用于划分和/或聚焦激光器的激光束52。通过所谓的射束倍增器，在激光烧蚀过程期间可以同时剥蚀涂层10的多个区域。在此情况下，一方面可以是传感区30上面的第一涂层区和另一方面是接触区40上面的第二涂层区。

Claims (17)

1.组件(100)，具有
-衬底(90)，
-涂层(10)，其中，涂层(10)至少部分覆盖衬底(90)以及其中涂层(10)被构造用于至少部分地借助激光烧蚀被剥蚀，
其特征在于，在衬底(90)与涂层(10)之间至少部分地布置激光探测层(20)，其中，激光探测层(20)被构造用于产生结束激光烧蚀的探测信号(54)。
2.按权利要求1所述的组件(100)，其中，组件(100)是半导体组件。
3.按权利要求2所述的组件(100)，其中，组件(100)具有MEMS或MOEMS。
4.按前述权利要求之一所述的组件(100)，其中，激光探测层(20)是荧光层。
5.按权利要求4所述的组件(100)，其中，荧光层是熙提层。
6.按前述权利要求之一所述的组件(100)，其中，组件(100)具有接触区(40)以及其中涂层(10)至少部分覆盖接触区(40)。
7.按前述权利要求之一所述的组件(100)，其中，涂层(10)是聚合物层。
8.按权利要求7所述的组件(100)，其中，涂层(10)由聚对二甲苯组成。
9.用于激光烧蚀的装置(200)，具有
-激光器(50)，其中，激光器(50)被布置用于剥蚀组件(100)的涂层(10)，
-探测器(60)，其中，探测器(60)被构造用于探测由施加在组件(100)上的激光探测层(20)发出的探测信号(54)。
10.按权利要求9所述的用于激光烧蚀的装置(200)，其中，探测器(60)是光电二极管和探测信号(54)是光信号。
11.按权利要求9或10之一所述的用于激光烧蚀的装置(200)，其中，用于激光烧蚀的装置(200)附加地具有镜装置和/或透镜装置(55)，其中，镜装置和/或透镜装置(55)被构造用于划分和/或聚焦激光器(50)的激光束。
12.按权利要求9至11之一所述的用于激光烧蚀的装置(200)，其中，激光器(50)是受激二聚物激光器。
13.用于制造组件(100)的方法，具有以下步骤：
-在组件(100)的衬底(90)上施加激光探测层(20)，
-在组件(100)的衬底(90)上施加涂层(10)，
-涂层(10)借助激光器(50)剥蚀，
-通过激光探测层(20)在由激光器(50)产生的激光束(52)击中激光探测层(20)时产生探测信号(54)，
-检测探测信号(54)，
-在探测信号(54)的基础上控制激光烧蚀。
14.按权利要求13所述的用于制造组件(100)的方法，其中，组件(100)具有传感区(30)，该方法此外具有以下步骤：
-在组件(100)的传感区(30)上施加激光探测层(20)，
-借助激光器(50)剥蚀传感区(30)上方的涂层(10)。
15.按权利要求13或14之一所述的用于制造组件(100)的方法，其中，衬底(90)具有接触区(40)，该方法此外具有以下步骤：
-在组件(100)的接触区(40)上施加激光探测层(20)，
-借助激光器(50)剥蚀接触区(40)上方的涂层(10)。
16.按权利要求13至16之一所述的用于制造组件(100)的方法，其中，激光探测层(20)是荧光层和所属的探测信号(54)是光信号，该方法此外具有以下步骤：
-借助光电二极管测量光信号的辐射强度，
-在辐射强度的基础上控制激光烧蚀。
17.按权利要求13至16之一所述的用于制造组件(100)的方法，其中，激光烧蚀在达到激光探测层(20)时被结束。
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