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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Sensoranordnung mit einem Substrat
und mit einem Gehäuse nach
der Gattung des Hauptanspruchs.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 199 29 026 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung
eines Drucksensors bekannt, bei dem ein Halbleiterdruckaufnehmer
auf einen Montageabschnitt eines Leitungsgitters aufgebracht wird,
der Halbleiterdruckaufnehmer mit Kontaktabschnitten des Leitungsgitters elektrisch
verbunden wird, das Leitungsgitter mit dem Halbleiterdruckaufnehmer
in ein Spritzwerkzeug eingesetzt wird und anschließend der
Halbleiterdruckaufnehmer in dem Spritzwerkzeug mit einem Gehäuse aus
Spritzmasse umgeben wird, wobei in dem Spritzwerkzeug Mittel vorhanden
sind, durch welche eine Druckzuführung
für den
Halbleiterdruckaufnehmer von der Umhüllung und Spritzmasse ausgespart wird,
wobei ein Stempel im Spritzwerkzeug durch einen Spalt zu der von
dem Halbleiterdruckaufnehmer abgewandten Seite des Montageabschnittes
beabstandet angeordnet ist. Alternativ dazu ist es bekannt, Sensoren,
die einen Zugang zu äußeren Medien
brauchen, wie z. B. Drucksensoren, in Premold-Gehäusen zu
verpacken. Dazu wird zuerst die Gehäuseform gespritzt und nachfolgend
der Chip in das bereits vorgefertigte Gehäuse montiert und entsprechend
kontaktiert. Da sogenannte Premold-Gehäuse-Formen gegenüber Standard-Moldgehäusen vergleichsweise
teuer sind, ist bereits mittels der genannten Offenlegungsschrift
versucht wurden, auch Drucksensoren in Standardmold-Gehäusen zu
verpacken. Beispielsweise wird hierfür durch einen Stempel oder
dgl. ein Teilbereich der Bauelementoberfläche freigehalten. Nachteilig
bei allen bereits existierenden Gehäuseformen ist, dass das Sensorelement
in eine Kunststoffmasse zumindest teilweise eingebettet ist. Durch
thermische Ausdehnung kann die Kennlinie des Sensorelements stark
beeinflusst werden. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass
unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten zu Spannungen
in dem Sensorelement führen,
was zu Fehlmessungen bzw. Funktionsausfällen Anlass gibt.
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Vorteile
der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Sensoranordnung mit
einem Substrat und mit einem Gehäuse
bzw. das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung einer Sensoranordnung mit den Merkmalen der nebengeordneten
Ansprüche
hat dem gegenüber
den Vorteil, dass der aktive Sensorbereich der Sensoranordnung erheblich
besser von Spannungseintragungen, welche durch das Gehäuse induziert
sind, entkoppelt werden kann. Hierzu weist das Substrat einen ersten Substratbereich
und einen zweiten Substratbereich auf, wobei sich ein aktiver Sensorbereich,
etwa eine Drucksensormembran oder dgl., im zweiten Substratbereich
befindet und der zweite Substratbereich aus dem Gehäuse ragend
vorgesehen ist. Im Übergangsbereich
zwischen dem ersten und dem zweiten Substratbereich weist das Gehäuse im zweiten
Substratbereich eine Öffnung
auf. Dadurch, dass der zweite Substratbereich aus dem Gehäuse ragend vorgesehen
ist, ist das Gehäuse
so ausgeführt,
dass der Sensor bzw. das Substrat mit dem aktiven Sensorbereich
nur an einer Seite, nämlich
im Bereich seines ersten Substratbereichs, im Moldcompound bzw. im
Gehäusematerial
eingebettet ist. Dies kann erfindungsgemäß beispielsweise dadurch erreicht
werden, dass der Sensor balkenförmig
ausgeführt
ist. Vorteilhafterweise ist daher das Substrat mit dem im zweiten
Substratbereich befindlichem Sensorelement bzw. aktiven Bereich
lediglich im ersten Substratbereich in das Gehäuse eingebettet vorgesehen. Ein
besonderer Vorteil ergibt sich ferner dadurch, dass das mittels
einer Spritzgussmasse hergestellte Gehäuse derart geformt vorgesehen
ist, dass die Spritzgussmasse lediglich eine einzige Fließfront aufweist.
Dies gilt insbesondere für
den Teil des Gehäuses,
der beim zweiten Substratbereich vorgesehen ist. Die Realisierung
einer einzigen Fließfront kann
beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Gehäuse einfach zusammenhängend vorgesehen
ist, zumindest hinsichtlich seiner äußeren Oberfläche. Das
bedeutet, dass bei der Herstellung des Gehäuses die Spritzgussmasse nicht
beidseitig um eine von außen
vorgegebene Begrenzung (nämlich
beispielsweise zur Bildung der Öffnung
im Gehäuse)
herumgeführt
werden muss, was zur Ausbildung zweier Fließfronten führen würde. Hierdurch ist es möglich, dass
die Bildung einer Bindenaht beim Aufeinandertreffen zweier Fließfronten
vermieden wird. Eine Bindenaht führt
in der Regel zu einer mechanischen Schwächung des Gehäuses, weiterhin
kann beim Aufeinandertreffen der Fließfronten Luft eingeschlossen
werden, was zu Lunkern und Fehlstellen im Gehäuse führen kann.
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Bevorzugt
ist ferner, dass der erste Substratbereich und der zweite Substratbereich
monolithisch verbunden vorgesehen sind bzw. von diesem umgeben.
Dies bedeutet, dass es sich bei dem ersten und zweiten Substratbereich
vorzugsweise um ein durchgängiges
Substratmaterial handelt, wobei die Einteilung zwischen ersten Substratbereich
und zweiten Substratbereich lediglich dadurch zustande kommt, dass
Teile des Substrats im Gehäuse
eingebettet sind (erster Substratbereich) und Teile davon aus dem
Gehäuse
herausragen (zweiter Substratbereich). Selbstverständlich kann
es sich bei dem Substrat auch um ein zusammengesetztes Substratmaterial
handeln, beispielsweise um ein Halbleitersubstrat mit einem Kappenwafer
oder auch um zusammengesetzte bzw. gebondete oder auch aufgewachsene
Substrate wie etwa SOI-Substrate oder dgl. Bevorzugt ist ferner,
dass als Gehäuse
eine Spritzgussmasse vorgesehen ist. Hierfür kann auf bewährte Herstellungsverfahren
zur Bereitstellung von Gehäusen
für Halbleiterbauelemente
bzw. generell für
elektronische Bauelemente zurückgegriffen
werden, insbesondere auf das Verfahren des sogenannten Transfermolding
(Spritzpressverfahren), welches auch als Transferformen bezeichnet
wird. Hierbei wird ein Gehäuse
aus einer Spritzmasse (Moldcompound) dadurch hergestellt, dass das
Bauelement bzw. eine Halbleitersensoranordnung in das Gehäuse eingebettet
wird.
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Bevorzugt
ist ferner, dass das Gehäuse
den zweiten Substratbereich zumindest in einer Hauptebene des Substrats
beabstandet teilweise umgibt, wobei das Gehäuse in der Hauptebene des Substrats in
einem Winkelbereich geöffnet
ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass
der aus dem Gehäuse
herausragende, zweite Substratbereich zwar von mechanischen Spannungen,
die durch das Gehäuse
verursacht werden könnten,
geschützt
wird, jedoch gleichzeitig auch durch das Gehäuse selbst, welches jedoch
im Bereich des zweiten Substratbereichs beabstandet von dem Substrat
angeordnet ist, geschützt
wird, insbesondere vor von außen
einwirkenden Kräften,
etwa durch Herunterfallen oder sonstiges. Dadurch, dass das Gehäuse den zweiten
Substratbereich nicht vollständig
umschließt, sondern
höchstens
teilweise – dass
also das Gehäuse
in der Hauptebene des Substrats in einem Winkelbereich geöffnet ist – ist die
Bildung zweier Fließfronten
und die damit einhergehenden Nachteile bei der Herstellung des Gehäuses quasi
ausgeschlossen. Erfindungsgemäß ist weiterhin
bevorzugt, dass der zweite Substratbe reich einen aktiven Bereich
zur Sensierung einer detektierbaren Größe oder mehrerer detektierbarer
Größen aufweist,
wobei die Größe oder
die Größen lediglich
mittels eines wenigstens mittelbaren Kontakts zumindest eines Teils
der Sensoranordnung mit einem Medium detektierbar sind. Es ist damit
erfindungsgemäß vorteilhaft
möglich, dass
der aktive Sensorbereich zum einen für ein Medium, beispielsweise
ein Fluid, welches unter Druck steht und dessen Druck gemessen werden
soll, zugänglich
ist und zum anderen, dass dennoch eine kostengünstige, einfache und schnelle
Herstellung der gesamten Sensoranordnung, d.h. inklusive eines Gehäuses für das Substrat
mit dem aktiven Bereich erfindungsgemäß möglich ist. Alternativ hierzu,
d.h. dass ein Medienkontakt zwischen einem aktiven Sensorbereich
und einem Medium besteht, ist es selbstverständlich auch möglich, die
erfindungsgemäße Sensoranordnung
für Sensorprinzipien
zu verwenden, bei denen kein Medienkontakt vorhanden oder erforderlich
ist, beispielsweise Inertialsensoren. Auch bei solchen, keinen Medienkontakt
erfordernden Sensorprinzipien ist es besonders vorteilhaft, dass
eine Stresseinleitung ausgehend vom Gehäuse zum aktiven Sensorbereich
weitgehend vermieden wird. Erfindungsgemäß ist ferner bevorzugt, dass
der erste Substratbereich Kontaktmittel zur elektrischen Kontaktierung
und/oder Schaltungsmittel aufweist und dass am Übergang zwischen dem ersten
Substratbereich und dem zweiten Substratbereich lediglich vergleichsweise
unempfindliche Strukturen im Substrat vorgesehen sind. Solche vergleichsweise
unempfindlichen Strukturen sind beispielsweise Leitungsbahnen, die
Kontaktierungsleitungen von dem Schaltungsteil im ersten Substratbereich
zu den aktiven Bereich im zweiten Substratbereich führen bzw.
bereitstellen. Erfindungsgemäß ist es
dadurch möglich, dass
ohne Ausbeuteverlust oder dgl. bzw. ohne zusätzliche Kosten allein aufgrund
einer sinnvollen Anordnung der verschiedene Funktionsbereiche auf dem
erfindungsgemäßen Substrat
der Halbleiteranordnung bzw. der Sensoranordnung ein funktionsgerechter Übergang
vom ersten Substratbereich zum zweiten Substratbereich möglich ist,
d.h. insbesondere eine erfolgreiche Abdichtung zwischen einen Spritzwerkzeug
und dem Substrat der Sensoranordnung beim Umspritzen des ersten
Substratbereichs mit der Vergussmasse möglich ist. Es ist ferner bevorzugt,
dass am Übergang
zwischen dem ersten Substratbereich und dem zweiten Substratbereich ein
Abdichtmaterial, insbesondere ein Gel oder eine Folie, vorgesehen
ist. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, zum einen eine höhere Dichtigkeit
zwischen dem Spritzwerkzeug und dem Substrat zu erzielen und andererseits
einen besseren Schutz für
die im Übergangsbereich zwischen
dem ersten Substratbereich und dem zweiten Substratbereich befindlichen Strukturen
des Substrates herbeizuführen.
Dies führt darüber hinaus
dazu, dass auch empfindlichere Strukturen in diesem Übergangsbereich
lokalisierbar sind, so dass insgesamt die benötigte Chipfläche zur Herstellung
des Substrats der Sensoranordnung reduziert werden kann.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung, wobei
insbesondere das Gehäuse
durch Umspritzen des Substrats mittels einer Spritzgussmasse hergestellt
wird und wobei das Substrat lediglich in seinem ersten Substratbereich
von dem Gehäuse
im wesentlichen vollständig
umgeben wird und wobei das Gehäuse derart
geformt wird, dass die Spitzgussmasse lediglich eine Fließfront aufweist.
Der restliche Substratbereich (zweiter Substratbereich) ragt dem
gegenüber
aus dem Gehäuse
heraus. Bevorzugt ist hierbei, dass beim Umspritzen zur Abdichtung
eines Spritzwerkzeugs zwischen dem ersten Substratbereich und dem
zweiten Substratbereich ein Teil des Spritzwerkzeugs entweder direkten
Kontakt mit dem Substrat hat oder dass beim Umspritzen zur Abdichtung eines
Spritzwerkzeuges zwischen dem ersten Substratbereich und dem zweiten
Substratbereich ein Teil des Spritzwerkzeuges auf ein Abdichtmaterial
drückt. Das
Abdichtmaterial kann hierbei entweder bei der Herstellung des Gehäuses in
die Sensoranordnung eingebaut werden, beispielsweise durch Aufbringen des
Abdichtmaterials auf das Substrat (zwischen dem ersten und dem zweiten
Substratbereich) und anschließendem
Vergießen
des Gehäusematerials, d.h.
anschließendem
zumindest teilweise Einbetten auch des Abdichtmaterials in das Gehäuse (Verbrauch
des Abdichtmaterials bei der Herstellung des Gehäuses). Alternativ dazu kann
das Abdichtmaterial auch Teil eines Spritzwerkzeugs bzw. zumindest
an diesem zur Abdichtung angebracht vorgesehen sein (etwa als Abdichtfolie
oder als weiche Abdichtmasse). In diesem Fall wird das Abdichtmaterial
zumindest nicht in wesentlichem Maße in das Gehäuse eingebettet.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Es
zeigen 1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Sensoranordnung,
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2 eine
schematische Darstellung einer Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Sensoranordnung
in Anlehnung an die Schnittlinie AA aus 1,
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3 eine
schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Sensoranordnung mit weiteren Details
zum Inneren der Sensoranordnung,
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4 eine
schematische Draufsicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung,
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5 eine
schematische Schnittdarstellung der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung
in Anlehnung an die Schnittlinie AA aus 4 und
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6 eine
schematische Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung.
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In 1 ist
eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 dargestellt.
Diese Sensoranordnung 10 umfasst ein Gehäuse 30 und
ein Substrat 20. Das Substratmaterial ist insbesondere
als ein Halbleitermaterial bzw. als ein Verbundsubstrat beispielsweise
von Wafern unterschiedlicher oder gleicher Materialien vorgesehen. Im
folgenden wird das Substratmaterial als Substrat 20 bezeichnet.
Das Substrat 20 weist einen ersten Bereich 21 und
einen zweiten Bereich 22 auf, wobei im zweiten Bereich 22 ein
aktiver Bereich 23 gesondert dargestellt ist, der zur Sensierung
bzw. zur Erfassung einer Größe dient,
die mittels der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 gemessen
werden soll. Im zweiten Substratbereich 22 ist im Übergangsbereich
zum ersten Substratbereich 21 eine Öffnung 33 in dem Gehäuse 30 vorhanden,
so dass der zweite Substratbereich 22 herausragen kann.
Bei der mittels des aktiven Bereichs 23 detektierbaren
Größe handelt
es sich insbesondere um eine solche, welche lediglich mittels eines
wenigstens mittelbaren Kontakts zwischen dem zweiten Substratbereich 22 bzw.
insbesondere dem aktiven Bereich 23 und einem in den Figuren
nicht dargestellten Medium detektierbar ist. Bei dem Medium kann
es sich beispielsweise um ein Gas handeln, dessen Druck mittels
einer Druckmessmembran als aktiven Bereich 23 gemessen
werden soll. Hierbei muss das Medium, etwa Luft oder ein anderes
Gas, Zugang zu dem Bereich 23, d.h. insbesondere zu der
Druckmessmembran, haben. Dieser Zugang zum aktiven Bereich 23 wird
erfindungsgemäß dadurch
realisiert, dass der zweite Substratbereich 22 aus dem
Gehäuse 30 herausragt
und dass der erste Substratbereich 21 in dem Gehäuse 30 eingebettet
ist. In 1 ist eine Schnittlinie AA eingezeichnet,
wobei die 2 mit gewissen Abwandlungen
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 gemäß der Schnittlinie
AA aus der 1 ist. In 1 ist
noch erkennbar, dass aus dem Gehäuse 30 insbesondere
Anschlusselemente 31, wie beispielsweise Pins oder Kontaktierungsbeinchen
oder dgl., herausstehen. Es ist jedoch erfindungsgemäß ebenso
möglich,
dass keine Kontaktierungselemente 31 aus dem Gehäuse 30 herausstehen,
sondern dass auf der Oberseite, der Unterseite und/oder den lateralen
Flächen
des Gehäuses 30 Kontaktflächen (nicht
dargestellt) vorhanden sind, die einer Kontaktierung des Bauelements
bzw. der Sensoranordnung dienen, beispielsweise mittels einer Flip-Chip-Montagemöglichkeit
oder dgl.
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In 2 ist
die erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 mit
dem ersten Substratbereich 21, dem zweiten Substratbereich 22,
dem aktiven Bereich 23, dem Gehäuse 30 und der Öffnung 33 dargestellt.
Zusätzlich
ist in 2 noch eine spezielle beispielhafte Ausführungsform
angedeutet, bei der zusätzlich
zu dem Substrat 20 ein weiteres Substrat 26 vorhanden ist,
welches beispielsweise weitere Schaltungsmittel zur Auswertung der
Signale des aktiven Bereichs 23 umfasst. Hierzu ist das
Substrat 20 und das weitere Substrat 26 mittels
einer Verbindungsleitung 27, insbesondere in Form eines
Bonddrahtes 27 miteinander verbunden. Sowohl das Substrat 20 als
auch das weitere Substrat 26 ist im Beispiel der Anordnung
der 2 auf einem sogenannten Leitungsgitter 25,
welches auch als Leadframe 25 bezeichnet wird, angeordnet
bzw. auf dem Leadframe 25 verklebt oder in sonstiger Weise
befestigt.
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In 3 ist
eine weitere schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Sensoranordnung
dargestellt, wobei in 3 weitere Details des Inneren
der Sensoranordnung 10 sichtbar sind, etwa neben dem Substrat 20,
dem ersten Substratbereich 21, dem zweiten Substratbereich 22,
dem aktiven Bereich 23, dem weiteren Substrat 26 und
den Bonddrähten 27,
weitere Bonddrähte 32 zur
Kontaktierung des weiteren Substrats 26 mit den Anschlusselementen 31.
Zusätzlich
ist in 3 der Leadframe bzw. das Leitungsgitter 25 dargestellt.
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In 4 ist
eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 in
einer schematischen Draufsicht dargestellt. Wiederum weist das Substrat 20 den
ersten Substratbereich 21 und den zweiten Substratbereich 22 auf,
wobei der zweite Substratbereich 22 einerseits den aktiven
Bereich 23 umfasst und andererseits an der Öffnung 33 aus
dem Gehäuse 30 herausragt.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel
weist jedoch das Gehäuse 30 einen
Verlängerungsbereich 35 auf,
der im wesentlichen in der Hauptebene des Substrats 20 entlang
des zweiten Substratbereichs 22 sich erstreckt und damit
den zweiten Substratbereich 22 insbesondere vor mechanischen
Einwirkungen schützt.
Hierbei werden jedoch die Vorteile der vorliegenden erfindungsgemäßen Sensoranordung
insoweit realisiert, als der Zusatzbereich 35 bzw. Verlängerungsbereich 35 des
Gehäuses
den zweiten Substratbereich 22 zwar schützt, jedoch keine mechanischen
Kräfte,
beispielsweise durch unterschiedliche Temperaturkoeffizienten oder
dgl. auf den zweiten Substratbereich 22 und insbesondere
auf den aktiven Bereich 23 der Sensoranordnung ausübt. Dies
deshalb, weil der Verlängerungsbereich 35 einen
Abstand zum zweiten Substratbereich 22 einhält, wobei
dieser Abstand mittels des Bezugszeichens 24 in der 4 angedeutet
ist. Der Verlängerungsbereich 35 ist
erfindungsgemäß in der
Hauptebene des Substrats 20 nicht geschlossen, d.h. den
zweiten Substratbereich 22 vollständig umschließend vorgesehen,
sondern der Verlängerungsbereich 35 ist
teilweise offen vorgesehen. Dies kann durch einen Winkelbereich 50 ausgedrückt werden,
in dem der Verlängerungsbereich 35 offen
vorgesehen ist, d.h. in der Hauptebene des Substrats 20 nicht
von dem Gehäuse
umgeben ist. Dieser Sachverhalt kann weiterhin dadurch ausgedrückt werden,
dass der Verlängerungsbereich 35 des
Gehäuses
im wesentlichen einfach zusammenhängend vorgesehen ist, d.h.
dass das Gehäusematerial
sich von einer Seite aus mittels Spritzguss ohne Ausbildung zweier,
im Verlauf des Spritzgießens
wieder aufeinandertreffender Fließfronten ausbreitet. An einem
Ende 35' des
Verlängerungsbereichs
kann beispielsweise die Entlüftung
des Spritzgusswerkzeugs während
des Spritzgießens
vorgesehen sein. Die 4 weist weiterhin eine Schnittlinie
AA auf, wobei die 5 im wesentlichen eine Schnittdarstellung
(mit gewissen Abweichungen) entlang der Schnittlinie AA aus der 4 darstellt.
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In 5 ist
die erwähnte,
schematische Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie AA (mit Abweichungen)
aus der 4 dargestellt, wobei die erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 wiederum das
Substrat 20, den ersten Substratbereich 21, den zweiten
Substratbereich 22, den aktiven Bereich 23, das
weitere Substrat 26, den Verlängerungsbereich 35,
das bevorzugt zur Entlüftung
vorgesehene Ende 35' des
Verlängerungsbereichs 35 und
das Leitungsgitter 25 bzw. den Leadframe 25 umfasst.
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In 6 ist
schematisch eine dritte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Sensoranordnung
dargestellt, wobei das Substrat 20 wiederum den ersten
Substratbereich 21, den zweiten Substratbereich 22 und
den aktiven Bereich 23 umfasst, wobei jedoch im Übergangsbereich
zwischen dem ersten Substratbereich 21 und dem zweiten
Substratbereich 22, d.h. im Bereich der Öffnung 33,
ein Abdichtmaterial 29 vorgesehen ist, welches bei der
Herstellung des Gehäuses 30 der
Sensoranordnung 10 insofern Verwendung findet, als ein
nicht dargestelltes Spritzwerkzeug bzw. Spritzgusswerkzeug einer
Vorrichtung zur Umspritzung des ersten Substratbereichs 21 mit
dem Gehäusematerial
keinen direkten Kontakt bzw. keine direkten Druckkräfte auf
das Substrat 20 im Übergangsbereich
zwischen dem ersten Substratbereich 21 und dem zweiten
Substratbereich 22 ausüben
muss, sondern auf das Abdichtmaterial 29 drückt und
somit die in diesem Substratbereich vorhandenen Strukturen vor diesen
anzuwendenden Druckkräften
schützt.
Das Material des Gehäuses 30 kann
somit in dem zu umspritzenden Bereich (erster Substratbereich 21)
mit dem benötigten
Druck und der benötigten
Temperatur eingefüllt
werden, was darüber
hinaus nicht zu einer Beeinträchtigung
der Geschwindigkeit des Herstellungsprozesses der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 führt. Es
ist nämlich
eines der Hauptprobleme beim Umspritzen lediglich eines Teilbereichs 21 des
Substrats 20, dass das Abdichten des Werkzeugs gegen die
Moldmasse bzw. gegen die Vergussmasse des Gehäuses 30 potentielle
Probleme birgt. Aufgrund von Toleranzen muss beim Abdichten überpresst
werden, da sonst überschüssige Kunststoffmasse
(Flash) in den aktiven Bereich 23 des Sensors bzw. des
Substrats 20 fließt
und dort störende
Beläge
der Vergussmasse verursacht. Zur Lösung dieses Problems ist es
erfindungsgemäß jedoch
vorgesehen, dass sich im Bereich des Übergangs zwischen dem ersten
und zweiten Substratbereich bzw. im Bereich einer benötigten Dichtung
durch das Spritzwerkzeug entweder keine aktiven Strukturen, sondern
nur Leiterbahnen befinden oder aber dass eine Abdichtung durch Aufdrücken des
Werkzeugs direkt auf das Silizium vermieden wird und die Abdichtung mittels
weicher Massen, wie beispielsweise Gele oder Folien realisiert wird. Als
weitere erfindungsgemäße Möglichkeit
ist weiterhin vorgesehen, sowohl keine aktiven bzw. empfindlichen
Strukturen im Bereich einer benötigten
Dichtung vorzusehen und zusätzlich
eine Abdichtung mittels weicher Massen (Abdichtmaterial 29)
vorzusehen. Das Abdichtmaterial 29 kann erfindungsgemäß entweder – wie in 6 dargestellt – in das
Gehäuse 30 eingebettet
werden (d.h. an der fertiggestellten Sensoranordnung 10 verbleiben)
oder aber in einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform, insbesondere
des erfindungsgemäßen Verfahrens, lediglich
am Spritzwerkzeug vorgesehen sein, so dass das Spritzwerkzeug zur
Abdichtung nicht mit einem „harten" Material auf das
Substrat 20 drückt, sondern
mit einem weichen Material wie einem Film oder einem Gel. Im letztgenannten
Fall wird das Abdichtmaterial 29 nicht (bzw. zumindest
nicht zu wesentlichen Teilen) in das Gehäuse 30 eingebettet.
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Die
Seite des Siliziums ist dabei schwieriger abzudichten, da ggf. eine
Winkelverdrehung zur Spaltbildung beiträgt. Hierbei ist es günstig, dass
die aktive Fläche
des Sensors an der Oberseite des Balkens bzw. des im zweiten Substratbereich 22 herausstehenden
Substrats 20 angeordnet ist und somit eine geringfügige seitliche
Flashbildung (d.h. an den seitlichen Schmalseiten des Substrats 20)
für die Funktion
des Sensors nicht kritisch ist. Die dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 kann
selbstverständlich
mit der ersten und/oder der zweiten Ausführungsform kombiniert werden.
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Erfindungsgemäß ist es
sowohl möglich, dass
der Sensor von der Auswertelektronik getrennt ist, dass also innerhalb
der Sensoranordnung 10, wie in den 2, 3 und 5 abgebildet,
ein sogenanntes Zwei-Chipmodul vorgesehen ist oder auch dass der
Sensor bzw. das Substrat 20 bereits die Auswerteelektronik
umfasst und daher ein weiteres Substrat 26 nicht erforderlich
ist, so dass die Sensoranordnung 10 als Ein-Chipmodul realisiert
werden kann.
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Die
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 (1, 2 und 3)
ist besonders vorteilhaft, wenn eine möglichst kleine Abmessung der
Sensoranordnung gewünscht wird
oder das Sensorelement, etwa für
Biosensoren oder dgl. in eine Flüssigkeit
oder generell in ein Fluid eintauchen soll, die das Moldcom pound
bzw. die Vergussmasse des Gehäuses 30 nicht
berühren
sollte. Die Gehäuseform
der Sensoranordnung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform
(4 und 5), bei der der Verlängerungsbereich 35 des
Gehäuses 30 ringsum
den zweiten Substratbereich 22 geführt ist und den aktiven Bereich 23 schützt, bietet
einen maximalen Schutz gegenüber
mechanischen Einflüssen auf
das Sensorelement 23 bzw. den aktiven Bereich 23 der
Sensoranordnung 10. Erfindungsgemäß berührt der zweite Substratbereich 22 das
Gehäuse 30 nur
an einer seiner Seiten (bzw. den Verlängerungsbereich 35 überhaupt
nicht). Bei dem Gehäuse 30 kann
es sich erfindungsgemäß um eine
Gehäuseform
mit Pins bzw. mit Anschlussbeinchen oder auch um eine moderne „Leadless"-Form handeln.