DE10023539A1 - Verfahren zum Herstellen eines Bauteils - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Bauteils

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (1) wird auf einen eine Mikrostruktur (2) aufweisenden Körper (3) wenigstens einan den Körper (3) vorstehender Vorsprung (4) aufgebracht. Danach wird auf dem Körper (3) ein fließfähiges Umkapselungsmaterial (10) angeordnet und verfestigt, das den wenigstens einen Vorsprung (4) seitlich umgrenzt und überdeckt. Das verfestigte Umkapselungsmaterial (10) wird an seiner dem Körper (3) abgewandten Oberfläche abgetragen, bis der wenigstens eine Vorsprung (4) bereichsweise freigelegt ist (Fig. 8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, wobei auf einen eine Mikrostruktur aufweisenden Körper wenigstens ein über die äußere Hüllfläche des Körpers vorstehender Vorsprung aufgebracht wird, und wobei auf den Körpers ein den Vorsprung oder die Vorsprünge seitlich umgrenzendes und überdeckendes fließfä­ higes Umkapselungsmaterial aufgebracht und anschließend verfestigt wird.
Aus dem Buch "Flip chip technologies" von John H. Lau, McGraw-Hill (1996), Seite 123 und 124 kennt man bereits ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem der die Mikrostruktur aufweisende Körper ein Substrat ist, an dessen einer Flachseite mehrere aus einem Lötmaterial bestehende Vorsprünge erzeugt werden, sogenannte Bumps. Auf diesen Vorsprüngen wird ein Halbleiterchip derart angeordnet, daß dessen Chipebene parallel zur Oberflächenebene des Substrats verläuft. Der Halbleiterchip weist an seiner dem Substrat zugewandten Flachseite elektrische Anschlußstellen auf, welche die Bumps kontaktieren und somit die elektrische Verbindung zu dem Substrat herstellen. Nach dem Aufbringen des Halbleiterchips auf das Substrat wird in den zwischen dem Halbleiterchip und dem Sub­ strat gebildeten Zwischenraum ein Underfiller eingefüllt, ein vergleichsweise dünnflüssiges, fließfähiges Umkapselungsmaterial, das durch Kapillarwirkung in den zwischen dem Halbleiterchip und dem Substrat gebildeten Zwischenraum eindringt und diesen dann vollständig ausfüllt. Danach wird weiteres Umkapselungsmaterial aufgetragen, bis der gesamte Halbleiterchip in dem Umkapselungs­ material eingegossen ist. Das fließfähige Umkapselungsmaterial verfestigt sich dann, wodurch eine feste Umkapselung entsteht, welche die mechanische Stabilität der Verbindung zwischen dem Substrat und dem Halbleiterchip erhöht.
Das Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es in einen Halbleiter­ fertigungsprozeß nur mit einem gewissen Aufwand integrierbar ist, da für das Auftragen des Underfillers spezielle Fertigungsanlagen erforderlich sind. Auch ist man bei der Wahl eines geeigneten Underfillermaterials eingeschränkt, da dieses eine vergleichsweise geringe Viskosität aufweisen muß, um in dem zwischen dem Halbleiter­ chip und dem Substrat gebildeten Zwischenraum eine Kapillarwirkung zu entfalten. Ungünstig ist auch, daß in dem Zwischenraum Hohlräume oder Gasblasen verbleiben können, wenn die den Zwischenraum begrenzenden Oberflächen des Halbleiterchips und/oder des Sub­ strats eine Oberflächenstruktur aufweisen, die für ein gleichmäßiges Eindringen des Underfillers in den Zwischenraum nicht oder nur schlecht geeignet ist.
Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genann­ ten Art zu schaffen, das auf einfache Weise die Herstellung eines von einem Umkapselungsmaterial überdeckten Bauteils ermöglicht, wobei das Umkapselungsmaterial einen elektrischen und/oder optischen Zugang beziehungsweise einen Zugang für ein Fluid zu dem Körper aufweisen soll.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Verfahren der eingangs genannten Art darin, daß das Umkapselungsmaterial nach seinem Verfestigen an seiner dem Körper abgewandten Oberfläche abgetragen wird, bis der Vorsprung oder die Vorsprünge bereichsweise freigelegt ist (sind).
In vorteilhafter Weise ist es dadurch möglich, das Umkapselungs­ material in einem Spritzgießprozeß aufzubringen, so daß die bei der Herstellung von elektronischen, optischen oder mikromecha­ nischen Bauteilen ohnehin vorhandenen Spritzgießvorrichtungen für das Aufbringen des Umkapselungsmaterials genutzt werden können und somit die für das Auftragen eines Underfillermaterials erforderlichen Fertigungsanlagen eingespart werden können. Das Verfahren läßt sich deshalb mit entsprechend geringem Aufwand in einen Halbleiter­ fertigungsprozeß oder einen mikromechanischen Fertigungsprozeß integrieren.
Vorteilhaft ist, wenn das Umkapselungsmaterial nach dem Verfestigen durch Ätzen abgetragen wird, insbesondere durch Plasmaätzen. Das Verfahren kann dann noch besser in einen Halbleiterfertigungsprozeß integriert werden.
Bei einer andere Ausführungsform der Erfindung wird das Umkapselungs­ material nach dem Verfestigen mechanisch abgetragen, insbesondere durch Schleifen. Dadurch kann ein Ätzangriff auf nicht abzutragende Oberflächenbereiche des Bauteils vermieden werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der die Mikrostruktur aufweisende Körper eine elektrische und/oder optische Baugruppe ist, insbesondere ein Halbleiterchip oder eine Multi-Chip-Leiterplatte, und daß der wenigstens eine Vorsprung aus einem elektrisch und/oder optisch leitfähigen Material, insbesondere in Form eines Bumps und/oder Bonddrahts, auf einen elektrisch leitfähigen und/oder optisch aktiven Bereich der Baugruppe aufgebracht wird. Der das Umkapselungs­ material durchsetzende Vorsprung ermöglicht dann eine elektrische und/oder optische Verbindung der elektrisch und/oder optisch leitfähigen oder aktiven Bereiche der Baugruppe mit externen elektrischen und/oder optischen Einrichtungen. Das Umkapselungsmaterial wird so gewählt, daß es sich von dem Material des Vorsprungs in seiner elektrischen und/oder optischen Leitfähigkeit unter­ scheidet.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird nach dem bereichsweisen Freilegen des Vorsprungs auf das verfestigte fließfähige Umkapselungsmaterial eine den Vorsprung kontaktierende Elektrodenschicht und/oder eine mit dem Vorsprung optisch koppelbare, optische Wellenleiterschicht aufgebracht. Der die Mikrostruktur aufweisende Körper kann dann als Halbleiterchip mit einer elektronischen Auswerteschaltung für ein mittels der Elektroden­ schicht zu detektierendes elektrisches Signal und/oder zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektrodenschicht ausgebildet sein. Die Elektrodenschicht kann als Interdigital-Kondensator mit kammartig ineinandergreifenden Elektrodenpaaren ausgebildet sein, mit denen beispielsweise an der Elektrode angelagertes biologisches Material, wie zum Beispiel lebende biologische Zellen, untersucht und/oder stimuliert werden können. Auf dem Halbleiterchip kann aber auch ein optischer Sender und/oder Empfänger angeordnet sein, der über den optisch leitenden Vorsprung mit der an der Oberfläche des Umkapselungsmaterials angeordneten Wellenleiterschicht optisch gekoppelt ist. Das Bauteil kann dann beispielsweise als Helligkeits­ sensor ausgebildet sein.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß nach dem bereichsweisen Freilegen des wenigstens einen elektrisch und/oder optisch leitfähigen Vorsprungs auf dem auf der elektrischen und/oder optischen Baugruppe befindlichen, verfestigten Umkapselungsmaterial wenigstens eine weitere, eine Mikrostruktur aufweisende elektrische und/oder optische Baugruppe sandwichartig angeordnet wird, derart daß der wenigstens eine elektrisch und/oder optisch leitfähige Vorsprung einander zugewandte elektrisch leitfähige und/oder optisch aktive Bereiche der Mikrostrukturen der sandwichartig angeordneten Baugruppen miteinander elektrisch verbindet oder optisch koppelt. Dadurch ist es möglich, in unterschiedlichen Technologien hergestellte Baugruppen auf einfache Weise zu einem Bauteil miteinander zu verbinden. Dabei kann beispielsweise wenigstens eines der sandwichartig angeordneten Bauteile ein in Galliumarsenid- oder Indiumphosphit-Technik hergestellter Sensorchip sein, der beispielsweise eine Sensor­ schicht zur Detektion von optischer Strahlung und/oder magnetischen Feldern aufweisen kann, während wenigstens ein weiteres der sandwichartig angeordneten Bauteile in kostengünstiger Silizium- Technik hergestellt ist und beispielsweise eine Auswerteschaltung für ein mittels des Sensorchips zu detektierendes Signal aufweisen kann.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine der sandwichartig angeordneten Baugruppen ein Halbleiterchip mit einer aktiven Sensorschicht, der nach dem bereichsweisen Freilegen des wenigstens einen elektrisch und/oder optisch leitfähigen Vorsprungs derart an der anderen Baugruppe angeordnet wird, daß er mit seiner Sensorschicht dieser Baugruppe abgewandt ist. Die Sensorschicht ist dann an der dem Umkapselungsmaterial abgewandten Flachseite des Sensor-Halbleiterchips für ein zu detektierendes Medium gut zugänglich, während an der anderen Flachseite des Sensor-Halbleiter­ chip die elektrischen und/oder optischen Anschlüsse für die Verbindung mit der Baugruppe angeordnet sind.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß wenigstens eine der sandwichartig anzuordnenen Baugruppen ein Halbleiterchip mit einer aktiven Sensorschicht ist und daß dieser Halbleiterchip nach dem bereichsweisen Freilegen des wenigstens einen elektrisch und/oder optisch leitfähigen Vorsprungs derart an der anderen Baugruppe angeordnet wird, daß er mit seiner Sensorschicht dieser Baugruppe zugewandt ist. Die Sensorschicht ist dann dem Umkapselungsmaterial zugewandt und liegt gegebenenfalls an diesem an, so daß sie vor mechanischer Beschädigung gut geschützt ist. Bei einer Sensorschicht zur Detektion eines Magnetfeldes hat diese Anordnung der Sensorschicht außerdem den Vorteil, daß sich ein definierter Mindestabstand zwischen dem Magneten und der Sensorschicht ergibt, die dem Abstand der Sensorschicht von der der Sensorschicht abgewandten Rückseite des Halbleiterchips entspricht. Dabei kann dieser Abstand mit Methoden der Halbleiterfertigungstechnik bei der Herstellung des Halblei­ terchips sehr genau eingestellt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird in das verfestigte Umkapselungsmaterial eine Öffnung eingebracht, indem der bereichsweise freigelegte Vorsprung abgetragen wird, bis der darunter befindliche Teilbereich des die Mikrostruktur aufweisenden Körpers freigelegt ist. Das Abtragen des Vorsprunges erfolgt vorzugsweise mittels einer chemischen Reaktion, insbesondere mittels eines Ätzmittels. Dieses wird vorzugsweise so gewählt, daß es weder das Umkapselungsmaterial noch den darunter befindlichen, die Mikrostruktur aufweisenden Körper angreift. Das Verfahren kann dazu verwendet werden, um bei einem Gehäuse für eine mikromechanische Pumpe in eine an die Pumpenkammer angrenzende Gehäusewand Ein- und Auslaßöffnungen für ein zu förderndes Fluid einzubringen. Die Ein- und Auslaßöffnungen können dann gegebenenfalls in einem weiteren Verfahrensschritt mit Ventilen versehen werden. Selbstverständlich kann mit dem Verfahren aber auch in ein beliebiges anderers mikromechanisches Bauteil eine Öffnung eingebracht werden.
In die in das verfestigte Umkapselungsmaterial eingebrachte Öffnung kann ein sich von dem Umkapselungsmaterial unterscheidendes fließfähiges Zusatzmaterial eingefüllt und danach verfestigt werden. Das Zusatzmaterial kann beispielsweise ein optisches Filtermaterial für einen hinter der Öffnung befindlichen optischen Sensor und für eine dort befindliche Lichtquelle sein.
Besonders vorteilhaft ist, wenn das fließfähige Umkapselungsmaterial in einem Spritzgießwerkzeug auf den die Mikrostruktur aufweisenden Körper aufgespritzt wird und wenn nach dem Einbringen der Öffnung in das verfestigte Umkapselungsmaterial in demselben Spritzgießwerkzeug das Zusatzmaterial auf das Umkapselungsmaterial aufgespritzt wird. Dabei werden die Volumina, in denen das verfestigte Umkapselungsmaterial zuvor abgetragen wurde, um den Vorsprung oder die Vorsprünge freizulegen, und in denen der Vorsprung oder die Vorsprünge zum Einbringen der Öffnung(en) entfernt wurde(n), mit dem Zusatzmaterial aufgefüllt, so daß das Bauteil dann die gleichen Außenabmessungen aufweist, wie vor dem Abtragen des Umkapselungs­ materials. In vorteilhafter Weise kann dadurch eine zusätzliche Spritzgußform für das Aufbringen des Zusatzmaterials eingespart werden. Dabei ist es gegebenenfalls sogar möglich, daß nach dem Aufspritzen des Zusatzmaterials auf das Umkapselungsmaterial die Schichtdicke des Zusatzmaterials vermindert wird, indem an der dem Umkapselungsmaterial abgewandten Seite des Zusatzmaterials vorzugsweise ganzflächig Zusatzmaterial abgetragen wird, insbesondere mittels eines Ätzmittels.
Vorteilhaft ist, wenn der als Halbleiterchip ausgebildete Körper beim Aufbringen des fließfähigen Umkapselungsmaterials und gegebenenfalls des Zusatzmaterials auf einem Frame angeordnet ist, wenn in der Innenhöhlung des Spritzgießwerkzeugs Öffnungen für die Aufnahme und/oder den Durchtritt von Teilbereichen des Frames vorgesehen sind, und wenn der Frame so in dem Spritzgießwerkzeug angeordnet wird, daß die Umgrenzungsränder der Öffnungen in Gebrauchsstellung dichtend an diesen Teilbereichen anliegen. Diese Teilbereiche des Frames bleiben dann frei von dem fließfähigen Material und gegebenenfalls dem Zusatzmaterial und können beispielsweise mit externen elektrischen Anschlußkontakten zum Verbinden des die Mikrostruktur aufweisenden, als Halbleiterchip ausgebildeten Körpers mit einer elektrischen oder elektronischen Schaltung versehen sein. Die Anschlußkontakte können über einer­ seits an dem Frame und andererseits an dem Körper angreifenden Bond- Drähten mit elektrisch aktiven Bereichen des Halbleiterchips verbunden sein.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen zum Teil stärker schematisiert:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Halbleiterchip, an dessen einer Flachseite ein einen Vorsprung bildender Bond-Draht aufgebracht wurde,
Fig. 2 einen Querschnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Halblei­ terchip nach dem Umspritzen mit einem fließfähigen Umkapselungsmaterial,
Fig. 3 die in Fig. 2 gezeigte Anordnung nach dem Aufbringen einer Elektrodenschicht,
Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 3, wobei auf die Elektroden­ schicht eine weitere Schicht aufgebracht wurde,
Fig. 5 einen Querschnitt durch ein elektronisches Sensor-Bauteil,
Fig. 6 Querschnitte durch ein elektronisches Bauteil in den bis 11 unterschiedlichen Verfahrensschritten seiner Her­ stellung und
Fig. 12 einen Querschnitt durch ein elektronisches Bauteil, das zwei sandwichartig übereinander angeordnete Halbleiter­ chips aufweist.
Bei einem Verfahren zum Herstellen im ganzen mit 1 bezeichneten Bauteils wird auf einem als Halbleiterchip mit einer Mikrostruktur 2 für eine integrierte Schaltung ausgebildeten Körper 3 durch Anbringen eines Bond-Drahtes an einer der Flachseiten des Körpers 3 ein Vorsprung 4 gebildet. In Fig. 1 ist erkennbar, daß der den Vorsprung 4 bildende Bond-Draht etwa rechtwinklig zur Erstreckungs­ ebene des Körpers 3 angeordnet ist und mit seinem freien Ende über die Hüllfläche beziehungsweise die höchste Stelle des Körpers 3 vorsteht. Der Bond-Draht kontaktiert mit seinem dem Körper 3 zugewandten Endbereich einen elektrischen Anschlußkontakt 5 des Körpers 3. Weitere Anschlußkontakte 6 des Körpers 3, von denen in der Zeichnung nur einer dargestellt ist, sind in an sich bekannter Weise über Bond-Drähte 7 mit als externe elektrische Anschlüsse dienenden ersten Teilbereichen 8 eines Frames verbunden. Von den ersten Teilbereichen 8 ist in der Zeichnung nur einer erkennbar. Ein weiterer Teilbereich 9 des Frames ist unterhalb des Körpers 3 angeordnet und trägt diesen. Der Frame ist einstückig ausgebildet und die Teilbereiche 8 und 9 sind durch in der Zeichnung nicht sichtbare Brücken miteinander verbunden.
Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung wird in ein aus wenigstens zwei, in Schließstellung eine Innenhöhlung umgrenzenden Formteilen bestehendes Spritzgießwerkzeug eingebracht, das Öffnungen für die Aufnahme und/oder den Durchtritt der Teilbereiche 8 des Frames aufweist. Dann wird das Spritzgießwerkzeug geschlossen. Dabei liegen die Umgrenzungsränder der Öffnungen dichtend an den Teilbereichen 8 des Frames an. In die Innenhöhlung des Spritzgießwerkzeuges wird über in dem Spritzgießwerkzeug vorgesehene Zuführkanäle ein fließfähiges Umkapselungsmaterial 10 eingebracht, welches den Körper 3 umschließt (Fig. 2). Die Querschnittsabmessungen des den Vorsprung 4 bildenden Bond-Drahts sind so gewählt, daß der Bond-Draht bei Umspritzen mit dem Umkapselungsmaterial 10 nicht verweht. Danach wird das fließfähige Umkapselungsmaterial 10 verfestigt, beispiels­ weise durch Aushärten, Erstarren und/oder Trocknen.
Nachdem das Spritzgießwerkzeug geöffnet wurde, wird an der dem Körper 3 abgewandten Oberfläche des Umkapselungsmaterial 10 ganzflächig Material abgetragen, bis der Vorsprung 4 bereichsweise freigelegt ist (Fig. 3). Das Abtragen des Umkapselungsmaterials 10 kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß das Umkapselungsmaterial 10 mit einem Ätzmittel in Kontakt gebracht wird. Nach dem bereichsweisen Freilegen des Vorsprungs 4 wird auf das verfestigte Umkapselungs­ material 10 eine den Vorsprung 4 elektrisch kontaktierende Elektrodenschicht 11 aufgebracht. Danach wird das Bauteil 1 erneut in das Spritzgießwerkzeug eingelegt und das Teilvolumen, in dem zuvor das Umkapselungsmaterial 10 abgetragen wurde, wird durch Einspritzen eines Zusatzmaterials 12 in die Innenhöhlung des Spritzgießwerkzeugs aufgefüllt (Fig. 4). Das Zusatzmaterial 12 kann mit dem Umkapselungsmaterial 10 identisch sein oder es kann ein von dem Umkapselungsmaterial 10 verschiedenes Zusatzmaterial 12 verwendet werden. Nach dem Verfestigen des Zusatzmaterials 12 wird das Bauteil 1 zur weiteren Bearbeitung aus dem Spritzgießwerkzeug entnommen. In weiteren Bearbeitungsschritten werden in an sich bekannter Weise die die einzelnen Teilbereiche 8 des Frames an ihren dem Umkapselungsmaterial 10 abgewandten Enden miteinander verbindenden Stege abgetrennt und die für die elektrischen Anschlüsse dienenden freien Endbereiche der Teilbereiche 8 werden um etwa 90° quer zur Erstreckungsebene des Körpers 3 abgewinkelt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 werden die Vorsprünge 4 durch Aufbringen von Bumps auf elektrische Anschlußkontakte 5 eines als Halbleiterchip mit einer Mikrostruktur für eine Sensorsignal- Auswerteschaltung ausgebildeten Körpers 3 erzeugt. Die Bumps werden aus einem elektrisch leitfähigen Material auf den Körper 3 aufgebracht, beispielsweise aus einem Lötmittel oder einem elektrisch leitfähige Partikel enthaltenden Polymerkunststoff. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 4 werden weitere Anschlußkontakte 6 des Körpers 3 über Bond-Drähte mit seitlich an dem Körper 3 angeordneten Teilbereichen 9 eines Frames verbunden. Es sind aber auch andere Ausführungsbeispiele denkbar, bei denen die Bond-Drähte 7 entfallen können oder bei denen anstelle der Bond-Drähte 7 weitere Vorsprünge 4 in Form von Bumps vorgesehen werden.
Nachdem die Bumps fertiggestellt sind, wird der die Vorsprünge 4 aufweisende Körper mit einem fließfähigen Umkapselungsmaterial 10 umgeben, das den Körper 3 mit den Vorsprüngen 4 allseits umgrenzt. Das Umkapselungsmaterial 10 wird so auf den Körper aufgebracht, daß es die dem Körper 3 abgewandten freien Enden der Vorsprünge 4 überdeckt. Nach dem Verfestigen des Umkapselungsmaterials 10 wird dieses an seiner dem Körper 3 abgewandten Seite abgetragen, bis die dem Körper 3 abgewandten freien Enden der Vorsprünge 4 freigelegt sind. Dabei können zusätzlich zu dem Umkapselungsmaterial 10 gegebenenfalls auch die freien Endbereiche der Vorsprünge 4 abgetragen werden, derart, daß die Oberfläche der freien Enden der Vorsprünge 4 zusammen mit der dazu benachbarten Oberfläche des Umkapselungsmaterials 10 eine durchgehend ebene Fläche bilden.
Nach dem bereichsweisen Freilegen der Vorsprünge 4 wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 auf dem verfestigten Umkapselungs­ material 10 eine als Halbleiterchip ausgebildete Baugruppe 13 derart angeordnet, daß elektrische Anschlußkontakte 14 der Baugruppe 13 die Vorsprünge 4 des Körpers 3 kontaktieren. Die mechanische Verbindung zwischen den Anschlußkontakten 14 der Baugruppe 13 und den Vorsprüngen 4 des Körpers 3 wird mit Methoden der Flip chip- Technik hergestellt, beispielsweise durch Löten oder Kleben.
Die Anschlußkontakte 14 sind über in der Zeichnung nicht sichtbare Leiterbahnen mit einer als Magnetfeldsensor ausgebildeten Sensorschicht 15 der Baugruppe 13 verbunden. Die Sensorschicht 15 kann beispielsweise für einen Hall-Sensor oder einen magnetoresisti­ ven Sensor vorgesehen sein. Das Substrat 16 der Baugruppe 13 wird bei einem Hall-Sensor vorzugsweise aus Galliumarsenid oder Indiumphosphit und bei einem magnetoresistiven Sensor aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt, während für das Substrat 17 des Körpers 3 jeweils ein anderes Material verwendet wird, beispielsweise Silizium.
Wie in Fig. 5 erkennbar ist, ist die Sensorschicht 15 benachbart zu einer der beiden flachseitigen Oberflächen der Baugruppe 13 angeordnet. Die Baugruppe 13 wird so an dem Körper 3 positioniert, daß die Sensorschicht 15 dem Körper 3 zugewandt ist, so daß diese einerseits durch den Körper 3 und andererseits durch das Substrat 16 der Baugruppe 13 vor mechanischer Beschädigung geschützt ist. Die Sensorschicht 15 ist durch das Substrat 16 in einem definierten Abstand von der dem Körper 3 abgewandten flachseitigen Oberfläche der Baugruppe 13 angeordnet, der bei der Herstellung der Baugruppe 13 mit Methoden der Halbleiterfertigungstechnik sehr genau eingestellt werden kann.
Wie in Fig. 15 erkennbar ist, kann die Baugruppe 13 nach dem bereichsweisen Freilegen der Vorsprünge 4 auch so an dem Körper 3 positioniert werden, daß ihre Sensorschicht 15 an der dem Körper 3 abgewandten Seite der Baugruppe 13 angeordnet ist. Die Baugruppe 13 weist Durchkontaktierungen 19 auf, welche jeweils mit einem ihrer Enden mit der Sensorschicht 15 und mit ihrem anderen Ende mit dem Vorsprung 4 des Körpers 3 verbunden sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 werden auf einen als Halbleiterchip ausgebildeten Körper 3, der beispielsweise ein Teil einer in der Zeichnung nicht dargestellten Multi-Chip-Leiterplatte sein kann, mehrere Vorsprünge 4 in Form von Bumps aufgebracht. Danach wird der Körper 3 in einem Spritzgießwerkzeug mit einem fließfähigen Umkapselungsmaterial 10 ummantelt, wie dies bereits bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 beschrieben wurde. Wie in Fig. 7 erkennbar ist, umgrenzt das Umkapselungsmaterial 10 die Vorsprünge 4 seitlich und überdeckt sie an ihren freien Enden. Nach dem Verfestigen des Umkapselungsmaterials 10 wird dieses ganzflächig abgetragen, bis die dem Körper 3 abgewandten Endbereiche der Vorsprünge 4 freigelegt sind (Fig. 8).
Danach wird die die freigelegten Vorsprungsbereiche aufweisende Seite des Umkapselungsmaterials 10 zum Einbringen von Öffnungen 18 in das Umkapselungsmaterial 10 mit einem Ätzmittel in Kontakt gebracht, welches für das Material der Vorsprünge 4 eine größere Ätzrate aufweist als für das Umkapselungsmaterial 10. Vorzugsweise wird das Ätzmittel dabei so gewählt, daß es nur mit dem Material der Vorsprünge 4, nicht jedoch mit dem Umkapselungsmaterial 10 chemisch reagiert. Mittels des Ätzmittels wird von den Vorsprüngen 4 solange Material abgetragen, bis die darunter befindlichen Teilbereiche des Körpers 3 freigelegt sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 wird ein anisotropes Ätzverfahren verwendet, das in einer normal zur Erstreckungsebene des Körpers 3 verlaufenden Richtung eine größere Ätzrate aufweist als quer dazu. Anstelle des anisotropen Ätzverfahrens kann aber auch ein isotropes Ätzverfahren verwendet werden, beispielsweise wenn eine Unterätzung des Umkapselungsmaterials 10 gewünscht wird.
Nach dem Einbringen der Öffnungen 18 wird das Umkapselungsmaterial 10 in demselben Spritzgießwerkzeug, indem der Körper 3 mit dem fließfähigen Umkapselungsmaterial 10 ummantelt wurde, ein sich von dem Umkapselungsmaterial 10 unterscheidendes fließfähiges Zusatzmaterial 12 aufgespritzt und danach verfestigt. Wie in Fig. 10 erkennbar ist, füllt dieses die Bereiche, in denen zuvor das Umkapselungsmaterial 10 und das Material der Vorsprünge 4 abgetragen wurde, auf. Das Zusatzmaterial 12 kann beispielsweise optisch transparent und/oder elektrisch leitfähig sein, während das Umkapselungsmaterial optisch undurchlässig und/oder elektrisch isolierend sein kann. Am Boden der Öffnung 18 kann der Körper 3 einen optischen Sender und/oder Empfänger aufweisen. Insgesamt ergibt sich somit ein Bauteil, das einen optischen und/oder elektrischen Zugang zu dem umkapselten Körper 3 aufweist.
Wie in Fig. 11 erkennbar ist, kann eine an der dem Körper 3 abgewandten Seite des Zusatzmaterials 12 befindliche Zusatzmaterial- Schicht nach dem Verfestigen des Zusatzmaterials 12 abgetragen werden, bis das Zusatzmaterial 12 nur noch in der Öffnung 18 angeordnet ist. Dabei ist es sogar möglich, das Zusatzmaterial 12 auch in der Öffnung 18 bereichsweise abzutragen, bis zu noch in einem bodennahen Bereich der Öffnung 18 Zusatzmaterial 12 vorhanden ist.
Bei dem Verfahren zum Herstellen eines Bauteils 1 wird also auf einen eine Mikrostruktur 2 aufweisenden Körper 3 wenigstens ein an den Körper 3 vorstehender Vorsprung 4 aufgebracht. Danach wird auf dem Körper 3 ein fließfähiges Umkapselungsmaterial 10 angeordnet und verfestigt, das den wenigstens einen Vorsprung 4 seitlich umgrenzt und überdeckt. Das verfestigte Umkapselungsmaterial 10 wird an seiner dem Körper 3 abgewandten Oberfläche abgetragen, bis der wenigstens eine Vorsprung 4 bereichsweise freigelegt ist.

Claims (13)

1. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (1), wobei auf einen eine Mikrostruktur (2) aufweisenden Körper (3) wenigstens ein über die äußere Hüllfläche des Körpers (3) vorstehender Vorsprung (4) aufgebracht wird, und wobei auf den Körpers (3) ein den Vorsprung oder die Vorsprünge (4) seitlich umgrenzendes und überdeckendes fließfähiges Umkapselungsmaterial (10) aufgebracht und anschließend verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Umkapselungsmaterial (10) nach seinem Verfestigen an seiner dem Körper (3) abgewandten Ober­ fläche abgetragen wird, bis der Vorsprung oder die Vorsprünge (4) bereichsweise freigelegt ist (sind).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umkapselungsmaterial (10) nach dem Verfestigen durch Ätzen abgetragen wird, insbesondere durch Plasmaätzen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umkapselungsmaterial (10) nach dem Verfestigen mechanisch abgetragen wird, insbesondere durch Schleifen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der die Mikrostruktur (2) aufweisende Körper (3) eine elektrische und/oder optische Baugruppe ist, insbesondere ein Halbleiterchip oder eine Multi-Chip-Leiter­ platte, und daß der wenigstens eine Vorsprung aus einem elektrisch und/oder optisch leitfähigen Material, insbe­ sondere in Form eines Bumps und/oder Bonddrahts, auf einen elektrisch leitfähigen und/oder optisch aktiven Bereich der Baugruppe aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem bereichsweisen Freilegen des Vorsprungs (4) auf das verfestigte Umkapselungsmaterial (10) eine den Vorsprung (4) kontaktierende Elektrodenschicht (11) und/oder eine mit dem Vorsprung (4) optisch koppelbare, optische Wellenleiterschicht aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach dem bereichsweisen Freilegen des wenigstens einen elektrisch und/oder optisch leitfähigen Vorsprungs (4) auf dem auf der elektrischen und/oder optischen Baugruppe befindlichen, verfestigten Umkapselungsmaterial (10) wenigstens eine weitere, eine Mikrostruktur aufweisende elektrische und/oder optische Baugruppe (13) sandwichartig angeordnet wird, derart daß der wenigstens eine elektrisch und/oder optisch leitfähige Vorsprung (4) einander zugewandte elektrisch leitfähige und/oder optisch aktive Bereiche der Mikrostrukturen der sandwichartig angeordneten Baugruppen (13) miteinander elektrisch verbindet oder optisch koppelt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eine der sandwichartig anzuordnenen Baugruppen (3, 13) ein Halbleiterchip mit einer aktiven Sensorschicht (15) ist und daß dieser Halbleiterchip nach dem bereichsweisen Freilegen des wenigstens einen elektrisch und/oder optisch leitfähigen Vorsprungs (4) derart an der anderen Baugruppe (13, 3) angeordnet wird, daß er mit seiner Sensorschicht (15) dieser Baugruppe (13, 3) abgewandt ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eine der sandwichartig anzuordnenen Baugruppen (3, 13) ein Halbleiterchip mit einer aktiven Sensorschicht (15) ist und daß dieser Halbleiterchip nach dem bereichsweisen Freilegen des wenigstens einen elektrisch und/oder optisch leitfähigen Vorsprungs (4) derart an der anderen Baugruppe (13, 3) angeordnet wird, daß er mit seiner Sensorschicht (15) dieser Baugruppe (13, 3) zugewandt ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in das verfestigte Umkapselungsmaterial (10) eine Öffnung (18) eingebracht wird, indem der bereichsweise freigelegte Vorsprung (4) abgetragen wird, bis der darunter befindliche Teilbereich des die Mikrostruktur (2) aufweisenden Körpers (3) freigelegt ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in die in das verfestigte Umkapselungsmaterial (10) eingebrachte Öffnung (18) ein sich von dem Umkapselungs­ material (10) unterscheidendes fließfähiges Zusatzmaterial (12) eingefüllt und das Zusatzmaterial (12) danach verfestigt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das fließfähige Umkapselungsmaterial (10) in einem Spritzgießwerkzeug auf den die Mikrostruktur (2) aufweisenden Körper (3) aufgespritzt wird und daß nach dem Einbringen der Öffnung (18) in das verfestigte Umkapselungs­ material (10) in demselben Spritzgießwerkzeug das Zusatzmateri­ al (12) auf das Umkapselungsmaterial (10) aufgespritzt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach dem Aufspritzen des Zusatzmaterials (12) auf das Umkapselungsmaterial (10) die Schichtdicke des Zusatzmaterials (12) vermindert wird, indem an der dem Umkapselungsmaterial (10) abgewandten Seite des Zusatzmaterials (12) vorzugsweise ganzflächig Zusatzmaterial (12) abgetragen wird, insbesondere mittels eines Ätzmittels.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der als Halbleiterchip ausgebildete Körper (3) beim Aufbringen des fließfähigen Umkapselungsmaterials (10) und gegebenenfalls des Zusatzmaterials (12) auf einem Frame angeordnet ist, daß in der Innenhöhlung des Spritzgießwerkzeugs Öffnungen für die Aufnahme und/oder den Durchtritt von Teilbereichen (8) des Frames vorgesehen sind, und daß der Frame so in dem Spritzgießwerkzeug angeordnet wird, daß die Umgrenzungsränder der Öffnungen in Gebrauchsstellung dichtend an diesen Teilbereichen anliegen.
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