CN106920782A - 微电子的结构元件装置和用于其的制造方法 - Google Patents

微电子的结构元件装置和用于其的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明建立了微电子的结构元件装置和用于微电子的结构元件装置的相应的制造方法。微电子的结构元件装置包括传感器，其中，所述传感器具有至少一个侦测面和至少一个带有彼此处于第一间距中的接触元件的区域。微电子的结构元件装置还包括带有安装面的载体，所述传感器借助至少局部地彼此处于第一间距中的接触元件紧固在载体上，并且所述侦测面具有相对于所述安装面的第二间距地对置于安装面。在此，接触元件通过使得机械稳定的材料润湿，并且所述至少一个带有所述接触元件的区域通过所述使得机械稳定的材料包封并且所述侦测面没有所述使得机械稳定的材料。

Description

微电子的结构元件装置和用于其的制造方法
技术领域
本发明涉及微电子的结构元件装置和用于相应的微电子的结构元件装置的制造方法。
背景技术
微电子的构件能够例如作为倒装芯片进行安设。这意味着，传感器（例如MEMS）配有焊球并且然后面朝下地钎焊至一个另外的基体。在钎焊至基体、另外的芯片或电路板后，所述结构需要所谓的底部填充，由此传感器和基体的不同的热学的膨胀系数不破坏所述结构并且是为了提高钎焊连接部的稳定性。
随着微电子的结构元件装置的微型化的推进，需要将底部填充受控制地装入和/或布置在传感器和载体之间，从而传感器的气体敏感层或介质通及部不被底部填充所覆盖和/或闭锁。将底部填充受控制地装入为该底部填充所设置的在传感器和载体之间的区域尤其表现为技术上的挑战。
DE 10 2005 038 752 A1说明了一种用于安设半导体芯片的方法。
DE 10 2006 010 511 A1说明了一种半导体装置。
US 2008 315 410 Al说明了一种微电子的基体和一种微电子的包。
US 2006 148 136 Al说明了一种结构化的等离子方法。
US 2011 084 388 Al说明了一种电子装置和一种用于制造该电子装置的方法。
发明内容
本发明建立了带有根据本发明的特征的微电子的结构元件装置和用于微电子的结构元件装置的相应的制造方法。
优选的改型方案是相应的优选实施例和其它实施例的内容。
发明优势
本发明实现的是，把使得机械稳定的材料（也称为底部填充或底部填充材料）借助毛细力装入在传感器和载体之间的预先确定的区域中，其中尤其，传感器的侦测面保持没有所述使得机械稳定的材料并且能够保证传感器（例如气体敏感的侦测面）的功能。
这利用包括传感器的微电子的结构元件装置实现，其中，所述传感器具有至少一个侦测面和至少一个带有彼此处于第一间距中的接触元件的区域。此外，所述微电子的结构元件装置包括带有安装面的载体。所述传感器借助至少局部地彼此处于第一间距中的接触元件紧固在载体上，并且所述侦测面具有相对于所述安装面的第二间距地对置于所述安装面。在此，接触元件通过使得机械稳定的材料润湿，并且所述至少一个区域通过所述使得机械稳定的材料包封并且所述侦测面没有所述使得机械稳定的材料。
所述使得机械稳定的材料在下文中被称为底部填充地能够分别按照微电子的结构元件装置的应用而包括弹性的和/或耐温的塑料。所述底部填充在钎焊后例如通过分配或喷射而安设在传感器旁边，其中，通过所述毛细力使得所述底部填充被拉入到彼此处于第一间距中的接触元件的区域中。换而言之由此阻碍的是，所述底部填充完全地填充在传感器和载体之间的缝隙并且从外部不再能够通及所述侦测面。此外，在传感器或载体上不需要额外的结构，该结构遏制或减缓所述底部填充的流动。这一点导致显著的材料节省和时间节省，从而尤其相对于传统的解决方案降低了成本。
虽然这里所描述的用于微电子的结构元件装置的制造方法借助一个传感器和一个载体来说明，但本身显然的是，这里所说明的制造方法也能够用于制造包括多个传感器的微电子的结构元件装置，该传感器布置在一个载体上。
按照一个优选的改型方案，在侦测面和安装面之间存在至少一个向着侦测面的通及部，其中，所述通及部由于所述毛细力而没有所述使得机械稳定的材料。从而能够提供能够简单地制造的介质通及部。
按照另一个优选的改型方案，在接触元件之间的第一间距具有这样的值，该值小于等于在侦测面和安装面之间的第二间距。从而尤其高效地能够造成底部填充本身的表面应力和在底部填充和接触元件之间的界面应力。
按照另一个优选的改型方案，所述第一间距的值计为10微米和30微米之间并且所述第二间距的值计为30微米和100微米之间。在这些值的情况中尤其确定的是，能够尤其高地施展所述毛细力，从而侦测面和/或所述通及部不被底部填充覆盖。
按照另一个优选的改型方案，第三间距将至少两个包括接触元件的区域彼此置于间隔中，其中，所述第三间距具有至少100微米的值。换而言之，所述通及部具有宽度，其中，该通及部的宽度能够包括100微米的值。第三间距在此横向于、尤其垂直于微电子的结构元件装置的第二间距地走向。从而能够以简单的方式和方法额外地阻碍在带有接触元件的区域之间的底部填充的汇流。
按照另一个优选的改型方案，在第二间距和第一间距之间的比大于二，在第三间距和第二间距之间的比大于一，并且在第三间距和第一间距之间的比大于三。换而言之，在这里所提到的尺寸比中，能够尤其获得在基体和载体之间以及在接触元件之间的底部填充的自身组织。
按照另一个优选的改型方案，所述接触元件（K1）包括焊球、焊块和/或焊柱。由此，能够采用多个结构工艺和连接工艺以用于提供微电子的结构元件装置。所述接触元件能够包括金、铜或合适的焊料。额外地，能够有利地通过结构化来进行金属的接触元件的功能化，
以便提高使用底部填充材料对接触元件进行的可润湿性，其中，提高了毛细的流动的选择性。
按照另一个优选的改型方案，所述使得机械稳定的材料包括底部填充材料。例如，所述底部填充材料包括由环氧树脂形成的带有不同的填料的混合物。所述填料能够尤其包括二氧化硅。
按照另一个优选的改型方案，所述传感器包括电路。例如，所述传感器能够包括MEMS。从而能够提供尤其结构小的微电子的结构元件装置。
按照另一个优选的改型方案，在载体的背离于所述安装面的侧部处，至少局部地构造了另外的焊球。从而能够借助所述另外的焊球将微电子的结构元件装置简单地与评估电路相连。
按照一个优选的改型方案，所述电连接借助焊球和使得机械稳定的材料进行。例如，能够将所述使得机械稳定的材料理解为底部填充材料。尤其，所述底部填充材料用于在考虑传感器和载体的不同的热学的膨胀系数的情况下提供稳定的电连接。所述载体能够尤其包括电路板。
用于微电子的结构元件装置的制造方法的这里所描述的特征相应地也适用于微电子的结构元件装置以及反过来的情况。
附图说明
本发明的其它的特征和优点在下文借助实施方式参照附图来阐释。
图示：
图1a）、b）是用于阐释微电子的结构元件装置的示意的垂直的视图和对按照本发明的第一实施方式的微电子的结构元件装置的俯视图；
图2a）-c）是用于阐释按照本发明的第一实施方式的相应的制造方法的微电子的结构元件装置的第一表面的示意图；
图3是对按照本发明的第二实施方式的微电子的结构元件装置的第一表面的示意图；
图4是对按照本发明的第一实施方式的微电子的结构元件装置的第一表面的一个另外的放大的示意图；
图5是对按照本发明的第三实施方式的微电子的结构元件装置的第一表面的示意图；
图6是对按照本发明的第三实施方式的微电子的结构元件装置的第一表面的放大的示意图；
图7是对按照本发明的第三实施方式的微电子的结构元件装置的第一表面的一个另外的放大的示意图；并且
图8是用于阐释用于微电子的结构元件装置的制造方法的过程的流程图。
具体实施方式
在图中相同的附图标记表示相同的或功能相同的元件。
图1a和1b是用于阐释微电子的结构元件装置的示意的垂直的视图和对按照本发明的第一实施方式的微电子的结构元件装置的俯视图。
在图1a中，附图标记100指代微电子的结构元件装置，其带有传感器2，其中，传感器2具有侦测面6。此外，在图1a中示出了带有安装面11的载体1，其中，传感器2借助结构和连接设备如此地安装在载体1上，使得侦测面6以具有第二间距A2地对置于安装面11，并且在侦测面6和安装面11之间存在向着侦测面6的通及部5，其中，所述通及部5至少局部地没有所述使得机械稳定的材料M1。
在图1a中，在背离于安装面11的侧部处构造有另外的焊球K1'。此焊球能够例如用于将微电子的结构元件装置100另外地连接至ASIC。
在图1b中是对按照本发明的第一实施方式的微电子的结构元件装置的俯视图。
在图1b中示出了对微电子的结构元件装置100的第二表面22和安装面11的视图。使得机械稳定的材料M1在传感器2的相应的部位处经过侧面23向外伸出并且由此增大了用于平衡传感器2和载体1的不同的热学的膨胀系数的相应的面。
在下图2至7中所示的示意图对应于沿着图1a的虚线X-X'的剖面。
图2a-2c是用于阐释按照本发明的第一实施方式的相应的制造方法的微电子的结构元件装置的第一表面的示意图。
图2a至2c示出了传感器2的第一表面21，其中，传感器2具有侦测面6、四个通及部5和带有彼此以第一间距A1设立的接触元件K1的区域B1、B2、B3、B4。区域B1、B2、B3、B4在图2a中通过虚线包封地展示。在图2a中，附图标记T1指代这样的装置，该装置能够用于安设、例如分配或喷射所述使得机械稳定的材料M1。区域B1、B2、B3、B4分别构造在四边形的传感器2的角部区域中。第一间距A1存在于接触元件K1中的每个接触元件之间。间距A1如此小，使得通过毛细力F1使得所述机械稳定的材料M1在接触元件K1之间流动，其中，所述接触元件通过所述使得机械稳定的材料润湿，并且所述四个区域B1、B2、B3、B4通过所述使得机械稳定的材料M1包封（参见图2b）。换而言之，侦测面6和四个通及部5没有所述使得机械稳定的材料M1。所述通及部5能够理解为介质通及部。
图2c示出的是，使得机械稳定的材料M1通过自身构造的表面应力OS1被保持在接触元件K1之间。由此，侦测面6经过通及部5从所有四个侧面23自由地从外部对于介质能够通及。
第一间距A1的值能够计为10微米和30微米之间并且第二间距A2的值能够计为30微米和100微米之间。
图3是对按照本发明的第二实施方式的微电子的结构元件装置的第一表面的示意图。
图3基于图2c，带有的区别是，在图3中，没有构造通及部。由此，在图3中构造了区域B1，该区域包封所述侦测面6。在此，它也能够指的是严密的密封部，其尤其能够用在压力传感器中。
图4是对按照本发明的第一实施方式的微电子的结构元件装置的第一表面的一个另外的放大的示意图。
图4基于图2c并且再次通过在区域B1、B2、B3、B4中所示的双箭头F1图解的是：毛细力一方面将所述使得机械稳定的材料M1从外部抽吸到接触元件K1之间，以及所述使得机械稳定的材料M1在区域B1、B2、B3、B4中通过表面应力OS1被保持在接触元件K1之间，从而通及部5以及侦测面6没有所述使得机械稳定的材料M1。
图5是对按照本发明的第三实施方式的微电子的结构元件装置的第一表面的示意图。
图5基于图3，带有的区别是，在图5中构造有向着所述侦测面6的通及部5。在此，所述通及部5构造在对置于使得机械稳定的材料M1的拉入区域的侧部上。这能够通过将接触元件K1相应地布置在传感器2的第一表面21上来实现。该拉入区域具有接触元件K1的不打通的布置方式，而在带有通及部5的侧部上，所述接触元件K1在其布置方式中相应地具有缝隙或中断。
在图5中的虚线的框表现为放大地在图6中所示的区域。
图6是对按照本发明的第三实施方式的微电子的结构元件装置的第一表面的放大的示意图。
图6示出了基于图5的经放大的区域，以用于图解在第一间距A1和第三间距A3之间的大小关系。在此优选地，在第三间距A3和第一间距A1之间的比大于三。
图7是对按照本发明的第三实施方式的微电子的结构元件装置的第一表面的一个另外的放大的示意图。
图7基于图6，带有的区别是，接触元件K1取代四边形的横截面形状具有圆形的横截面形状。图7图解的是，这里所描述的毛细力F1和表面应力OS1首要地依赖于第一间距A1，并且接触元件K1的几何形状几乎不占很大比重。由此，本发明能够应用在多种结构工艺和连接工艺中。
图8是用于阐释用于微电子的结构元件装置的制造方法的过程的流程图。
对此，在步骤A中，提供了传感器2，其带有表面21和第二表面22，以及至少一个侧面23，该第二表面对置于第一表面21，其中，第一表面21包括所述至少一个侦测面6和所述至少一个带有彼此具有第一间距（A1）的接触元件（K1）的区域B1、B2、B3、B4（也参见图2a至2c）。侦测面6能够例如具有四边形的形状并且中部地布置在第一表面21上。侦测面6能够尤其设置用于侦测压力、湿气和/或气体并且是传感器2的测量元件的组成部分。换而言之，这里所描述的传感器2能够指的是介质传感器。
在制造方法的接下来的步骤B中，提供了带有安装面11的载体1。所述载体1能够尤其包括电路板。
在接下来的方法步骤C中，传感器2借助至少一个区域B1、B2、B3、B4尤其电连接至安装面11，其中，在所述至少一个侦测面6和安装面11之间设定了第二间距A2。
在方法步骤D中，在步骤C中提供的连接部通过所述使得机械稳定的材料M1被稳定，其中，接触元件K1通过毛细力利用所述使得机械稳定的材料M1来润湿，并且所述至少一个带有接触元件K1的区域B1、B2、B3、B4被所述使得机械稳定的材料M1包封，并且所述侦测面6由于所述毛细力F1而保持没有所述使得机械稳定的材料M1。
此外，步骤A至D在正如在图8中所示的顺序中那样进行。
虽然根据优选的实施例已经说明了本发明，但本发明并不受限制于此。尤其，所提到的材料和结构件只是示意的且并不受限制于所阐释的示例。
本发明能够尤其应用在汽车领域或消费者领域中的借助倒装芯片被集成在壳中的MEMS传感器中。例如，这里所描述的微电子的结构元件装置能够用于压力敏感的压力传感器。

Claims (13)

1. 微电子的结构元件装置（100），带有：
传感器（2），其中，所述传感器（2）具有至少一个侦测面（6）和至少一个带有彼此处于第一间距（A1）中的接触元件（K1）的区域（B1、B2、B3、B4）；和
带有安装面（11）的载体（1）；
其中，所述传感器（2）借助至少局部地彼此处于第一间距（A1）中的接触元件（K1）紧固在载体（1）上，并且所述侦测面（6）具有相对于所述安装面（11）的第二间距（A2）地对置于所述安装面（11）；并且
其中，接触元件（K1）被使得机械稳定的材料（M1）润湿，并且所述至少一个区域（B1、B2、B3、B4）被所述使得机械稳定的材料（M1）包封；并且
所述侦测面（6）没有所述使得机械稳定的材料（M1）。
2.按照权利要求1所述的微电子的结构元件装置（100），其中，在侦测面（6）和安装面（11）之间存在至少一个向着侦测面的通及部（5），其中，所述通及部（5）没有所述使得机械稳定的材料。
3.按照权利要求1或2所述的微电子的结构元件装置（100），其中，在接触元件（K1）之间的第一间距（A1）具有这样的值，该值小于等于在侦测面（6）和安装面（11）之间的第二间距（A2）。
4.按前述权利要求中任一项所述的微电子的结构元件装置（100），其中，所述第一间距（A1）的值计为10微米和30微米之间并且所述第二间距（A2）的值计为30微米和100微米之间。
5.按前述权利要求中任一项所述的微电子的结构元件装置（100），其中，第三间距（A3）将至少两个包括接触元件（K1）的区域彼此置于间隔中，其中，所述第三间距（A3）具有至少100微米的值。
6.按前述权利要求中任一项所述的微电子的结构元件装置（100），其中，在第二间距（A2）和第一间距（A1）之间的比大于二，在第三间距（A3）和第二间距（A2）之间的比大于一，并且在第三间距（A3）和第一间距（A1）之间的比大于三。
7.按前述权利要求中任一项所述的微电子的结构元件装置（100），其中，所述接触元件（K1）包括焊球、焊块和/或焊柱。
8.按前述权利要求中任一项所述的微电子的结构元件装置（100），其中，使得机械稳定的材料（M1）包括底部填充材料。
9.按前述权利要求中任一项所述的微电子的结构元件装置（100），其中，所述传感器包括电路。
10.按前述权利要求中任一项所述的微电子的结构元件装置（100），其中，在载体（1）的背离于所述安装面（11）的侧部处，至少局部地构造了另外的焊球（K1'）。
11.用于微电子的结构元件装置（100）的制造方法，带有步骤：
A）提供传感器（2），该传感器带有第一表面（21）和对置于所述第一表面（21）的第二表面（22）以及至少一个侧面（23），其中，第一表面（21）包括至少一个侦测面（6）和至少一个带有彼此处于第一间距（A1）中的接触元件（K1）的区域（B1、B2、B3、B4）；
B）提供带有安装面（11）的载体（1）；
C）将传感器（2）借助至少一个区域（B1、B2、B3、B4）的接触元件（K1）与安装面（11）相连，其中，在所述至少一个侦测面（6）和安装面（11）之间设定有第二间距（A2）；
D）通过所述使得机械稳定的材料（M1）稳定化在步骤C中提供的连接部，其中，接触元件（K1）通过毛细力（F1）利用所述使得机械稳定的材料（M1）润湿，并且所述至少一个区域（B1、B2、B3、B4）被所述使得机械稳定的材料（M1）包封，并且所述侦测面（6）由于所述毛细力（F1）而保持没有所述使得机械稳定的材料（M1）。
12.按照权利要求11所述的制造方法，其中，通过自身构造的表面应力（OS1）将所述使得机械稳定的材料（M1）保持在接触元件（K1）之间。
13.按照权利要求11或12所述的制造方法，其中，所述第一表面（21）包括向着所述侦测面（6）的通及部（5），并且通过所述毛细力（F1）使得所述通及部（5）保持没有所述使得机械稳定的材料（M1）。
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