DE102006040658A1 - Micromechanical sensor arrangement, has substrate with thickness of less than hundred pico meters and connected with another substrate in elongation firm manner by hard connecting layer in particular sealing glass or metal solder layers - Google Patents

Micromechanical sensor arrangement, has substrate with thickness of less than hundred pico meters and connected with another substrate in elongation firm manner by hard connecting layer in particular sealing glass or metal solder layers Download PDF

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Abstract

The arrangement (10) has a substrate (20) and a membrane structure (21) that is provided in the substrate, and housing (30) that is permeable to a medium to be sensed in an area of the structure. The substrate has a thickness of less than 100 pico meters (pm) and is connected with another substrate (40) i.e. lead frame structure, in an elongation firm manner by using a hard connecting layer (25) in particular a sealing glass layer or a hard metal solder layer. An independent claim is also included for a method for manufacturing a micromechanical sensor arrangement.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer mikromechanischen Sensoranordnung nach der Gattung des Hauptanspruchs. 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. Nachteilig bei bereits existierenden Sensoranordnungen ist, dass durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten des Halbleiterdruckaufnehmers und des verwendeten Gehäuses (insbesondere bei auf einem Leadframe/Leitungsgitter aufgebrachtem Sensorchip) thermisch induzierte mechanische Spannungen entstehen können, die das Ausgangssignal der Sensoren verfälschen können. Falls sich Materialien in einem solchen bekannten Aufbau einer Sensoranordnung plastisch verformen, kann eine Drift entstehen, die das Signal eines Sensors über seine Lebensdauer ständig verändert. Üblicherweise werden zur Anbindung des Sensorchips weiche Verbindungsmaterialien verwendet, die elastisch sind und nur geringe Kräfte auf den Sensorchip übertragen, jedoch werden solche Kräfte hierbei lediglich verringert und nicht beseitigt, was zu Fehlmessungen bzw. Funktionsausfällen führen kann.The invention is based on a micromechanical sensor arrangement according to the preamble of the main claim. From the German patent application DE 199 29 026 A1 a method for producing a pressure sensor is known, in which a semiconductor pressure sensor is applied to a mounting portion of a line grid, the semiconductor pressure sensor is electrically connected to contact portions of the line grid, the line grid is inserted with the semiconductor pressure sensor in an injection mold and then the semiconductor pressure transducer in the injection mold with a Housing is surrounded by injection molding compound, wherein in the injection mold means are provided by which a pressure feed for the Halbleitdruckaufnehmer is omitted from the envelope and spray mass, wherein a stamp is arranged in the injection mold by a gap to the side facing away from the semiconductor pressure transducer side of the mounting portion. A disadvantage of existing sensor arrangements is that thermally induced mechanical stresses can occur due to different coefficients of thermal expansion of the semiconductor pressure sensor and the housing used (in particular in the case of a sensor chip applied to a leadframe / conductor grid), which can falsify the output signal of the sensors. If materials deform plastically in such a known structure of a sensor arrangement, a drift can occur which constantly alters the signal of a sensor over its lifetime. Usually soft connecting materials are used to connect the sensor chip, which are elastic and only small forces transmitted to the sensor chip, but such forces are only reduced and not eliminated, which can lead to incorrect measurements or malfunction.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße mikromechanische Sensoranordnung mit einem ersten Substrat und mit einer in dem ersten Substrat vorgesehenen Membranstruktur bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche hat demgegenüber den Vorteil, dass der aktive Sensorbereich der Sensoranordnung erheblich geringere Drifterscheinungen über seine Lebensdauer aufweist. Hierzu ist bei der erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensoranordnung das erste Substrat zum einen vergleichsweise dünn ausgebildet, nämlich mit einer Dicke von bevorzugt weniger als 100 μm ausgebildet, und es ist das erste Substrat ferner dehnungsfest bzw. hart koppelnd mit einem zweiten Substrat verbunden. Unter einer dehnungsfesten oder hart koppelnden Verbindung des ersten Substrats mit dem zweiten Substrat wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass der keine stressentkoppelnde Verbindungsschicht Verwendung findet, sondern dass eine harte Verbindung verwendet wird, die die (aufgrund der vergleichsweise geringen Dicke des ersten Substrats) kleineren thermomechanischen Spannungskräfte im wesentlichen vollständig aufnimmt und über die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Sensoranordnung keine wesentliche plastische Verformung aufweist. Das erste Substrat nimmt daher die thermisch induzierte Ausdehnung des zweiten Substrats an, ohne dass auf die Verbindungsstelle größere Kräfte ausgeübt werden. Hierfür wird erfindungsgemäß die dehnungsfeste, d.h. härtere Materialien für diese Verbindung verwendet, die sich im Betrieb über die Temperatur nicht plastisch verformen und so keine Driften oder Hystereseerscheinungen im Ausgangssignal hervorrufen. Vorteilhafterweise ist daher das erste Substrat über eine harte Verbindungsschicht, insbesondere eine Sealglasschicht oder eine Hartmetalllotschicht, mit dem zweiten Substrat verbunden.The Micromechanical sensor arrangement according to the invention with a first substrate and with one provided in the first substrate Membrane structure or the inventive method for the preparation a sensor arrangement with the features of the independent claims has the other hand Advantage that the active sensor area of the sensor arrangement considerably lower drift phenomena over has its life. For this purpose, in the micromechanical invention Sensor arrangement, the first substrate for a comparatively thin formed, namely formed with a thickness of preferably less than 100 microns, and it is that first substrate further stretch-proof or hard coupling with a connected to the second substrate. Under a stretch-resistant or hard coupling the first substrate to the second substrate is understood in the context of the present invention that the no stress decoupling Connection layer finds use, but that a hard connection is used, which (due to the comparatively small thickness the first substrate) substantially completely absorbs smaller thermo-mechanical stress forces and over the life of the sensor arrangement according to the invention is not essential having plastic deformation. The first substrate therefore takes the thermally induced expansion of the second substrate without greater forces are exerted on the junction. For this purpose, according to the invention, the stretch-resistant, i. tougher Materials for used this compound, which is not plastic in operation over the temperature deform and so no drifts or hysteresis in the output signal cause. Advantageously, therefore, the first substrate via a hard bonding layer, in particular a seal glass layer or a cemented carbide solder layer bonded to the second substrate.

Ferner ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das zweite Substrat eine Leadframestruktur ist. Hierdurch können in einfacherer Weise herkömmliche Aufbau- und Verbindungstechniken zur Herstellung von mikromechanischen Sensoranordnungen vorteilhaft verwendet werden, insbesondere solche, die einen Zweichipaufbau aufweisen. Hierdurch kann eine solche Sensoranordnung besonders kostengünstig realisiert werden.Further It is inventively provided that the second substrate is a lead frame structure. This can be done in easier way conventional Construction and connection techniques advantageous for the production of micromechanical sensor arrangements be used, in particular those which have a Zweichipaufbau exhibit. As a result, such a sensor arrangement is particularly economical will be realized.

Bevorzugt ist ferner, dass das zweite Substrat ein eine Auswerteschaltung aufweisendes Substratmaterial ist bzw. dass das die Auswerteschaltung aufweisende Substratmaterial über eine weitere harte Verbindungsschicht mit einer Leadframestruktur verbunden ist. Hierdurch wird eine sogenannte Stapelmontage (Stackmontage) realisiert, wobei das (abgedünnte) erste Substrat mit der Membranstruktur durch Hartkleben oder Aufglasen auf das zweite Substrat aufgebracht wird, welches insbesondere eine Siliziumsubstrat mit einer Auswerteschaltung ist. Das zweite Substrat übernimmt dann vorteilhafterweise die Rolle eines stressentkoppelnden Pyrexglases gegenüber plastischen Verformungen des Gehäuses bzw. des Klebers/der Verbindungsschicht zwischen dem zweiten Substrat und dem Gehäuseboden.Prefers is further that the second substrate is an evaluation circuit having substrate material or that the evaluation circuit having Substrate material over another hard connection layer connected to a lead frame structure is. As a result, a so-called stack mounting (stack mounting) realized, whereby the (thinned) first substrate with the membrane structure by hard bonding or Aufglasen is applied to the second substrate, which in particular a Silicon substrate with an evaluation circuit is. The second substrate takes over then advantageously the role of a stress-decoupling Pyrex glass across from plastic deformation of the housing or the adhesive / bonding layer between the second substrate and the caseback.

Weiterhin ist bevorzugt, dass das erste Substrat mittels einer Bonddrahtverbindung elektrisch mit dem zweiten Substrat verbunden ist. Hierdurch können kostengünstige Verbindungstechniken bei der erfindungsgemäßen Sensoranordnung Verwendung finden.Farther it is preferred that the first substrate by means of a bonding wire connection is electrically connected to the second substrate. This can be cost-effective connection techniques in the sensor arrangement according to the invention Find use.

Bevorzugt ist ferner, dass die Sensoranordnung eine im Bereich der Membranstruktur vorgesehene Passivierung aufweist bzw. dass die Passivierung der Membranstruktur mittels eines Gels erfolgt. Hierdurch kann die Membranstruktur in vorteilhafter Weise durch die Passivierung bzw. durch das Gel vor Umwelteinflüssen bzw. dem Medium geschützt werden.Prefers is further that the sensor arrangement in the region of the membrane structure Has provided passivation or that the passivation of the Membrane structure is carried out by means of a gel. This allows the membrane structure advantageously by the passivation or by the gel before environmental influences or the medium protected become.

Weiterhin ist ebenfalls bevorzugt, dass das Gehäuse als ein Moldgehäuse oder als ein Premoldgehäuse vorgesehen ist. Es ist hierdurch erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, ein besonders kostengünstiger Gesamtaufbau der Sensoranordnung zu schaffen.Farther is also preferred that the housing as a mold housing or as a premold housing is provided. It is therefore possible according to the invention advantageously, a especially cheaper To create a total structure of the sensor arrangement.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung, wobei insbesondere das erste Substrat vor der Verbindung mit dem zweiten Substrat auf eine Dicke von weniger als 100 μm abgedünnt wird. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass zum einen die Dauerbetriebseigenschaften beim Vorhandensein von thermisch induzierten Materialspannungen verbessert werden und es ist hierdurch ferner möglich – insbesondere für den Fall einer Stapelanordnung des ersten Substrats auf dem zweiten Substrat – einen vergleichsweise kompakten und in seiner Höhe kleinen Gesamtaufbau der Sensoranordnung zu erzielen.One Another object of the present invention is a method for producing a sensor arrangement according to the invention, wherein in particular the first substrate before the connection with the second Substrate is thinned to a thickness of less than 100 microns. This will be advantageous achieved, on the one hand, the continuous operating characteristics in the presence be improved by thermally induced material stresses and It is also possible in this way - in particular for the Case of a stack arrangement of the first substrate on the second Substrate - one comparatively compact and low in height overall construction of the To achieve sensor arrangement.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention are illustrated in the drawing and in the following description explained in more detail.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Es zeigenIt demonstrate

1 eine Sensoranordnung gemäß dem Stand der Technik, 1 a sensor arrangement according to the prior art,

2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensoranordnung, 2 a schematic representation of a first embodiment of the micromechanical sensor arrangement according to the invention,

3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensoranordnung, 3 a schematic representation of a second embodiment of the micromechanical sensor arrangement according to the invention,

4 eine schematische Darstellung einer Draufsicht der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensoranordnung, 4 a schematic representation of a plan view of the second embodiment of the micromechanical sensor assembly according to the invention,

5 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensoranordnung und 5 a schematic representation of a third embodiment of the micromechanical sensor assembly according to the invention and

6 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensoranordnung. 6 a schematic representation of a fourth embodiment of the micromechanical sensor arrangement according to the invention.

In 1 ist eine Sensoranordnung gemäß dem Stand der Technik schematisch in Querschnittsdarstellung dargestellt. Hierbei ist ein Sensorchip 1 über eine Verbindung 2 auf einem Leadframe bzw. Leitungsgitter 3 des Gehäuseaufbaus befestigt. Der Sensorchip 1 weist eine Membranstruktur 4, ein Gehäuse 5 und einen Auswertechip 6 auf, der ebenfalls auf das Leadframe 3 befestigt vorgesehen ist. Die Dicke des Sensorchips 1 ist in der Größenordnung von üblicherweise 300 μm bis 700 μm. Dadurch ist der Sensorchip 1 in der Lage, vergleichsweise große Kräfte aufzunehmen, die durch thermisch induzierte Materialspannungen, d.h. durch unterschiedliche Temperaturkoeffizienten des Sensorchips 1 gegenüber dem Leadframe 2 und/oder gegenüber dem Verbindungsmaterial 2 zum Leadframe 3 hin, hervorgerufen werden.In 1 a sensor arrangement according to the prior art is shown schematically in cross-sectional view. Here is a sensor chip 1 over a connection 2 on a leadframe or wire grid 3 attached to the housing structure. The sensor chip 1 has a membrane structure 4 , a housing 5 and an evaluation chip 6 on, who also on the leadframe 3 is provided fixed. The thickness of the sensor chip 1 is of the order of usually 300 μm to 700 μm. This is the sensor chip 1 able to absorb comparatively large forces caused by thermally induced material stresses, ie by different temperature coefficients of the sensor chip 1 opposite the leadframe 2 and / or to the bonding material 2 to the leadframe 3 to be evoked.

In 2 ist schematisch eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Ein erstes Substrat 20, welches im Folgenden auch als Sensorchip 20 bezeichnet wird, ist mittels einer harten Verbindungsschicht 25 auf einem zweiten Substrat 40 befestigt vorgesehen. Das zweite Substrat 40 ist insbesondere als Auswertechip vorgesehen. Das zweite Substrat 40 ist seinerseits über eine weitere harte Verbindungsschicht 45 mit einem Leadframe 50 befestigt vorgesehen. Die Sensoranordnung 10 weist ferner ein Gehäuse 30 auf. Zur elektrischen Kontaktierung des ersten Substrats 20 mit dem zweiten Substrat 40 ist eine Bonddrahtverbindung 31 vorgesehen. Zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Substrats 40 mit dem Leadframe 50 ist eine weitere Bonddrahtverbindung 32 vorgesehen. Das Gehäuse 30 weist zumindest teilweise eine Spritzgussmasse auf. Der Sensorchip 20 weist in herkömmlicher Weise eine Membranstruktur 21 auf, die zusammen mit nicht dargestellten Sensierbereichen im Bereich der Membranstruktur 21 als Drucksensor verwendbar ist. Im Beriech der Membranstruktur 21 weist das Gehäuse 30 eine Öffnung auf, damit das außerhalb der Sensoranordnung 10 befindliche Medium, dessen Druck gemessen werden soll, zur Membranstruktur 21 gelangen kann. Zum Schutz der Membranstruktur 21 aber auch zum Schutz der Bonddrahtverbindungen 31, 32 kann die Sensoranordnung 10 eine Passivierung 35 des Bereichs der Membranstruktur 21 aufweisen, insbesondere mittels eines Gels.In 2 is a schematic sectional view through a sensor arrangement according to the invention 10 illustrated according to a first embodiment of the invention. A first substrate 20 , which in the following also as a sensor chip 20 is designated by means of a hard connection layer 25 on a second substrate 40 attached provided. The second substrate 40 is intended in particular as an evaluation chip. The second substrate 40 is in turn about another hard link layer 45 with a leadframe 50 attached provided. The sensor arrangement 10 also has a housing 30 on. For electrical contacting of the first substrate 20 with the second substrate 40 is a bonding wire connection 31 intended. For electrical contacting of the second substrate 40 with the leadframe 50 is another bonding wire connection 32 intended. The housing 30 has at least partially an injection molding compound. The sensor chip 20 has a membrane structure in a conventional manner 21 on, together with not shown Sensierbereichen in the membrane structure 21 can be used as a pressure sensor. In the area of the membrane structure 21 shows the case 30 an opening on, so that outside the sensor assembly 10 located medium whose pressure is to be measured, to the membrane structure 21 can get. To protect the membrane structure 21 but also to protect the bonding wire connections 31 . 32 can the sensor arrangement 10 a passivation 35 the area of the membrane structure 21 have, in particular by means of a gel.

Dadurch, dass die Bauhöhe, d.h. die Dicke, des Sensorchips 20 erfindungsgemäß besonders klein ist, ist es vorteilhaft möglich, besonders wenig Gel bzw. Passivierungsmaterial 35 zu verwenden. Dies senkt die Querempfindlichkeit zur Beschleunigung.The fact that the height, ie the thickness, of the sensor chip 20 According to the invention is particularly small, it is advantageously possible, especially little gel or passivation material 35 to use. This reduces the cross sensitivity for acceleration.

In der 3 ist schematisch eine Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Gleiche Bezugszeichen aus 2 bezeichnen gleiche Komponente bzw. Teile der Sensoranordnung 10 mit dem Unterschied, dass gemäß der 3 bzw. gemäß der zweiten Ausführungsform das zweite Substrat 40 kein weiterer Chip neben dem Sensorchip 20 ist, sondern dass das zweite Substrat 40 das Leadframe des Gehäuseaufbaus der Sensoranordnung 10 ist. Die Auswertung der Signale des Sensorchips 20 erfolgt auf einem separaten Auswertechip 41 in demselben Gehäuse 30. Bei der zweiten Ausführungsform ist der Sensorchip 20 mittels der harten Verbindungsschicht 25 auf dem Leadframe 40 (als zweites Substrat) verbunden.In the 3 is a schematic sectional view through the sensor arrangement according to the invention 10 represented according to a second embodiment of the invention. Same reference numerals 2 denote the same component or parts of the sensor arrangement 10 with the difference that according to the 3 or according to the second embodiment, the second substrate 40 no further chip next to the sensor chip 20 is, but that the second substrate 40 the leadframe of the housing structure of the sensor arrangement 10 is. The evaluation of the signals of the sensor chip 20 takes place on a separate evaluation chip 41 in the same housing 30 , In the second embodiment, the sensor chip 20 by means of the hard connection layer 25 on the leadframe 40 (as a second substrate).

Gemäß der zweiten Ausführungsform ist der Aufbau der Sensoranordnung 10 beispielhaft in einem kombinierten Mold- und Premoldgehäuse 30 vorgesehen. Im Bereich der Membranstruktur 21 weist das Gehäuse 30 eine Öffnung auf, wobei die Membranstruktur 21 und der Sensorchip 20 mitsamt den Bonddrahtverbindungen 31 zwischen Sensorchip 20 und zweitem Substrat 40 (Leadframe) durch die Passivierung 35 bzw. das Gel 35 abgedeckt und damit geschützt sind. Ein Deckel 36 bzw. eine Schutzkappe 36 kann oberhalb der Passivierung 35 vorgesehen sein, um einen Medienzugang zur Oberseite des Gels 35 zu ermöglichen.According to the second embodiment, the structure of the sensor array 10 by way of example in a combined mold and premold housing 30 intended. In the area of the membrane structure 21 shows the case 30 an opening, wherein the membrane structure 21 and the sensor chip 20 together with the bonding wire connections 31 between sensor chip 20 and second substrate 40 (Leadframe) through the passivation 35 or the gel 35 covered and thus protected. A lid 36 or a protective cap 36 can be above the passivation 35 be provided to provide media access to the top of the gel 35 to enable.

In 4 ist schematisch eine Draufsicht auf die Sensoranordnung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform dargestellt, d.h. mit dem Leadframe 40, dem Sensorchip 20, dem Membranbereich 21, dem Auswertechip 41 und dem Deckel 36.In 4 is a schematic plan view of the sensor arrangement 10 represented according to the second embodiment, ie with the leadframe 40 , the sensor chip 20 , the membrane area 21 , the evaluation chip 41 and the lid 36 ,

In den 5 und 6 ist schematisch jeweils eine Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 gemäß einer dritten bzw. vierten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Gleiche Bezugszeichen aus 3 bezeichnen gleiche Komponente bzw. Teile der Sensoranordnung 10, wobei wiederum (im Unterschied zu 2) gemäß den 4 und 5 (bzw. gemäß der dritten und vierten Ausführungsform) das zweite Substrat 40 kein weiterer Chip neben dem Sensorchip 20 ist, sondern dass das zweite Substrat 40 das Leadframe des Gehäuseaufbaus der Sensoranordnung 10 ist. Die Auswertung der Signale des Sensorchips 20 erfolgt entweder auf einem separaten Auswertechip 41 in demselben Gehäuse 30 (wie in 5 dargestellt) oder aber als eine Einchiplösung innerhalb des Sensorchips 20 (monolithisch integriert, wie in 6 dargestellt). Bei der dritten und vierten Ausführungsform ist der Sensorchip 20 mittels der harten Verbindungsschicht 25 auf dem Leadframe 40 (als zweites Substrat) befestigt. Bei der dritten und vierten Ausführungsform ist es so, dass die Bonddrahtverbindungen 31 vom Gehäuse 30 umgeben sind, d.h. eingemoldet sind.In the 5 and 6 is a schematic sectional view through the sensor arrangement according to the invention 10 shown according to a third and fourth embodiment of the invention. Same reference numerals 3 denote the same component or parts of the sensor arrangement 10 , again (as opposed to 2 ) according to the 4 and 5 (or according to the third and fourth embodiments), the second substrate 40 no further chip next to the sensor chip 20 is, but that the second substrate 40 the leadframe of the housing structure of the sensor arrangement 10 is. The evaluation of the signals of the sensor chip 20 takes place either on a separate evaluation chip 41 in the same housing 30 (as in 5 shown) or as a Einchiplösung within the sensor chip 20 (monolithically integrated, as in 6 shown). In the third and fourth embodiments, the sensor chip 20 by means of the hard connection layer 25 on the leadframe 40 (as a second substrate) attached. In the third and fourth embodiments, it is such that the bonding wire connections 31 from the case 30 are surrounded, that are eingemoldet.

Dadurch ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Sensorchip 20 von einer Passivierung 35 abgedeckt ist. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine geringere Querempfindlichkeit gegenüber Beschleunigungen erzielt. Weiterhin ergibt sich durch das Weglassen des Gels 35 bzw. der Passivierung, dass höhere Applikationsdrücke möglich sind. Der Maximaldruck wird nämlich durch die Passivierung bzw. das Gel 35 mitbestimmt, weil bei großen Drücken das gasförmige Medium in das Gel eindringt und bei plötzlicher Druckerniedrigung Gasblasen im Gel entstehen, die die Gelschicht und den Sensor (nämlich insbesondere die Drahtbondverbindungen durch Abriss) beschädigen können.As a result, it is not mandatory that the sensor chip 20 from a passivation 35 is covered. As a result, a lower cross sensitivity to accelerations is advantageously achieved. Furthermore, results from the omission of the gel 35 or the passivation that higher application pressures are possible. The maximum pressure is namely by the passivation or the gel 35 Determined because at high pressures, the gaseous medium penetrates into the gel and sudden pressure reduction gas bubbles in the gel arise, which can damage the gel layer and the sensor (namely in particular the wire bonds by demolition).

Für alle Ausführungsform der Sensoranordnung 10 ist vorgesehen, dass der Sensorchip beispielsweise mittels einer Sealglasverbindung als Verbindungsschicht 25 mit dem zweiten Substrat 40 verbunden ist. Dadurch wird die laterale Temperaturausdehnung des zweiten Substrats 40 auf den Sensorchip 20 übertragen. Da der Sensorchip 20 dünn ist, treten geringe Kräfte auf, wodurch die Verbindungsstelle kaum belastet wird. Dies führt zu kleinen Drifterscheinungen bzw. Hystereseerscheinungen im Ausgangssignal des Sensors. Alternativ zu einer Sealglas- bzw. Glaslot-Verbindung für die Verbindungsschicht 25 ist es erfindungsgemäß auch möglich eine andere harte Verbindungsschicht 25, beispielsweise Hartkleben, vorzusehen.For all embodiments of the sensor arrangement 10 it is provided that the sensor chip, for example by means of a seal glass connection as a connecting layer 25 with the second substrate 40 connected is. This will cause the lateral temperature expansion of the second substrate 40 on the sensor chip 20 transfer. Because the sensor chip 20 is thin, small forces occur, whereby the joint is hardly loaded. This leads to small drift phenomena or hysteresis phenomena in the output signal of the sensor. Alternatively to a seal glass or glass solder connection for the bonding layer 25 It is also possible according to the invention another hard compound layer 25 , For example, hard gluing, provide.

Claims (10)

Mikromechanische Sensoranordnung (10) mit einem ersten Substrat (20), mit einer in dem ersten Substrat (20) vorgesehenen Membranstruktur (21) und mit einem im Bereich der Membranstruktur (21) für ein zu sensierendes Medium (11) durchlässigen Gehäuse (30), dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat (20) eine Dicke von weniger als 100 μm aufweist und dass das erste Substrat (20) dehnungsfest mit einem zweiten Substrat (40) verbunden ist.Micromechanical sensor arrangement ( 10 ) with a first substrate ( 20 ), with one in the first substrate ( 20 ) provided membrane structure ( 21 ) and one in the region of the membrane structure ( 21 ) for a medium to be sensed ( 11 ) permeable housing ( 30 ), characterized in that the first substrate ( 20 ) has a thickness of less than 100 microns and that the first substrate ( 20 ) stretch-resistant with a second substrate ( 40 ) connected is. Sensoranordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat (20) über eine harte Verbindungsschicht (25), insbesondere eine Sealglasschicht oder eine Hartmetalllotschicht, mit dem zweiten Substrat (40) verbunden ist.Sensor arrangement ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the first substrate ( 20 ) over a hard connection layer ( 25 ), in particular a sealing glass layer or a hard metal solder layer, with the second substrate ( 40 ) connected is. Sensoranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Substrat (40) eine Leadframestruktur ist.Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second substrate ( 40 ) is a lead frame structure. Sensoranordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Substrat (40) ein eine Auswerteschaltung aufweisendes Substratmaterial ist.Sensor arrangement ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the second substrate ( 40 ) a substrate having an evaluation circuit material is. Sensoranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Auswerteschaltung aufweisende Substratmaterial (40) über eine weitere harte Verbindungsschicht (45) mit einer Leadframestruktur (50) verbunden ist.Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate material having the evaluation circuit ( 40 ) over another hard connection layer ( 45 ) with a leadframe structure ( 50 ) connected is. Sensoranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat (20) mittels einer Bonddrahtverbindung elektrisch mit dem zweiten Substrat (40) verbunden ist.Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first substrate ( 20 ) is electrically connected to the second substrate by means of a bonding wire connection ( 40 ) connected is. Sensoranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) eine im Bereich der Membranstruktur (21) vorgesehene Passivierung (35) aufweist.Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor arrangement ( 10 ) one in the region of the membrane structure ( 21 ) Passivation ( 35 ) having. Sensoranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierung (35) der Membranstruktur (21) mittels eines Gels erfolgt.Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the passivation ( 35 ) of the membrane structure ( 21 ) is carried out by means of a gel. Sensoranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (30) als ein Moldgehäuse oder als ein Premoldgehäuse vorgesehen ist.Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 30 ) is provided as a mold housing or as a premold housing. Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat (20) vor der Verbindung mit dem zweiten Substrat (40) auf eine Dicke von weniger als 100 μm abgedünnt wird.Method for producing a micromechanical sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first substrate ( 20 ) prior to connection to the second substrate ( 40 ) is thinned to a thickness of less than 100 microns.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102016205793A1 (en) * 2016-04-07 2017-03-02 Robert Bosch Gmbh Micromechanical system
FR3068467A1 (en) * 2017-06-28 2019-01-04 Sc2N SIMPLIFIED PRESSURE SENSOR
WO2020108999A1 (en) * 2018-11-29 2020-06-04 Robert Bosch Gmbh Tank device for storing compressed fluids, comprising a sensor module arrangement

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