DE102006059411A1

DE102006059411A1 - Optischer Sensor für die Montage auf einem Trägersubstrat sowie Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102006059411A1
Application number: DE102006059411A
Authority: DE
Inventors: Erik Dipl.-Phys. Jung; Thomas Dipl.-Ing. Tina
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2008-06-26

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Sensor, der einen optischen Sensorchip mit einer optisch sensitiven Fläche und einer darüber angeordneten optisch transparenten Platte umfasst, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Bei dem Verfahren wird auf eine Rückseite der optisch transparenten Platte eine Leiterbahnstruktur mit ersten und zweiten elektrischen Anschlusselementen und Leiterbahnen aufgebracht, über die der Sensorchip nach Fertigstellung des optischen Sensors elektrisch kontaktierbar ist. Die Rückseite der optisch transparenten Platte wird mittels eines anisotrop elektrisch leitenden Klebstoffs direkt mit dem Sensorchip verbunden, wobei die ersten elektrischen Anschlusselemente der optisch transparenten Platte über elektrischen Anschlusselementen des Sensorchips liegen. Der Klebstoff wird dabei derart aufgebracht, dass eine elektrische Verbindung zwischen den ersten elektrischen Anschlusselementen und den elektrischen Anschlusselementen des Sensorchips hergestellt und die optisch sensitive Fläche des Sensorchips nicht vom Klebstoff abgeschattet wird. Mit dem Verfahren wird ein optischer Sensor erhalten, der eine geringe Bauhöhe aufweist und auf einfache Weise auf einem Trägersubstrat, bspw. einer Leiterplatte, montiert werden kann.

Description

Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Sensor für die Montage auf einem Trägersubstrat, der einen optischen Sensorchip mit einer optisch sensitiven Fläche und einer darüber angeordneten optisch transparenten Platte umfasst. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen optischen Sensors für die Montage auf einem Trägersubstrat.
Optische Sensoren werden heutzutage für viele Anwendungsbereiche benötigt, bspw. in fotographischen Kameras, in Mobiltelefonen oder in der Medizintechnik. Die zunehmende Miniaturisierung erfordert auch bei optischen Sensoren eine möglichst kompakte Bauweise.
Im Grundaufbau umfasst ein optischer Sensor einen optischen Sensorchip und eine über dem Sensorchip angeordnete optisch transparente Platte. Die optisch transparente Platte, in der Regel aus einem optischen Glas, dient dem Schutz der optisch sensitiven Fläche des Sensorchips und kann durch geeignete Ausgestaltung auch als Filter dienen. Gerade im Bereich der optischen Fotographie ist der Einsatz eines Infrarot(IR)-Filters vor dem optischen Sensor erforderlich, um Farbverschiebungen Bild zu vermeiden.
Bei der Montage für die jeweilige Anwendung wird der optische Sensor auf ein Trägersubstrat mit den entsprechenden elektrischen Zuführungen und Kontakten, in der Regel eine Leiterplatte, montiert und anschließend durch geeignete Verkapselung gegen Umwelteinflüsse, insbesondere Feuchte, abgedichtet. In vielen Fällen wird ein Gehäuse eingesetzt, das an der Lichteintrittsseite oberhalb der optisch transparenten Platte auch eine Halterung für eine Linse aufweist, die der optischen Abbildung auf die optisch sensitive Fläche des Sensorchips dient.
Stand der Technik
Bei der Montage wird die mechanische Verbindung zwischen dem Sensorchip und dem Trägersubstrat durch Löt- oder Klebetechniken realisiert. Die elektrische Verbindung zwischen den auf dem Sensorchip um die optisch sensitive Fläche herum angeordneten elektrischen Anschlussflächen und korrespondierenden Anschlussflächen auf dem Trägersubstrat erfolgt bisher in der Regel im Drahtbondverfahren. 1 zeigt ein Beispiel für einen derartigen optischen Sensor auf einem Trägersubstrat. Der Sensorchip 1 ist hierbei auf eine Leiterplatte 2 aufgeklebt, die entsprechende Leiterbahnen 3 und Anschlussflächen für die Kontaktierung des Sensorchips 1 aufweist. Die elektrische Verbindung mit den Anschlussflächen des Sensorchips ist in diesem Beispiel durch die Drahtverbindungen 4 angedeutet. Die optisch transparente Platte 5, ein IR-Glasfilter, ist an einem Gehäuse 6 befestigt, das den Sensorchip 1 auf der Leiterplatte 2 umgibt. Der dargestellte optische Sensor verfügt zusätzlich über eine Linse 7, die, wie in der Figur angedeutet, ebenfalls durch das Gehäuse 6 gehaltert wird.
Aus einer Veröffentlichung der Firma Schott (http://www.suss.de/secap/docs/GeneralTechnologies/SECA P2004-Schott.PDF) ist ein optischer Sensor für die Montage auf einem Trägersubstrat bekannt, bei dem die optisch transparente Platte über eine Klebeverbindung direkt mit dem Sensorchip verbunden ist. Die elektrische Kontaktierung der um die optisch sensitive Fläche des Sensorchips angeordneten Anschlussflächen erfolgt bei diesem Sensor über Durchkontaktierungen (Vias) von der Rückseite des Sensorchips. Diese Durchkontaktierungen müssen rückseitig in das Siliziumsubstrat des Sensorchips geätzt und anschließend mit einer geeigneten Metallisierung versehen werden. Das Verfahren führt zu einem flachen optischen Aufbau, erfordert jedoch kostenintensive Herstellungsschritte.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen optischen Sensor für die Montage auf einem Trägersubstrat sowie ein Verfahren zur Herstellung anzugeben, die eine kostengünstige Herstellung des optischen Sensors bei flacher Bauweise ermöglichen.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren und dem optischen Sensor gemäß den Patentansprüchen 1 und 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie des optischen Sensors sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie dem Ausführungsbeispiel entnehmen.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird eine optisch transparente Platte bereitgestellt, auf die erste und zweite elektrische Anschlusselemente und Leiterbahnen auf eine dem Sensorchip zugewandte Rückseite aufgebracht werden, über die der Sensorchip nach Fertigstellung des optischen Sensors elektrisch kontaktierbar ist. Bei den ersten elektrischen Anschlusselementen handelt es sich vorzugsweise um Anschlussflächen (Anschlusspads), die zweiten elektrischen Anschlusselemente können entweder als Anschlussflächen oder als Anschlusskörper, bspw. als Lothöcker oder Lotbumps, realisiert sein. Die lateralen Abmessungen (d. h. Länge und/oder Breite) der optisch transparenten Platte, die vorzugsweise aus einem optischen Glas besteht, werden größer gewählt als die lateralen Abmessungen des Sensorchips. Damit ergibt sich ein erster Bereich der optisch transparenten Platte, der über dem Sensorchip liegt, und ein zweiter Bereich, der über den Sensorchip hinausragt. Unter dem zweiten Bereich können in der vorliegenden Patentanmeldung auch mehrere nicht zusammenhängende Teilbereiche verstanden werden.
Die ersten Anschlusselemente werden korrespondierend zu Anschlusselementen des Sensorchips im ersten Bereich erzeugt, so dass sie bei der späteren Verbindung der Platte mit dem Sensorchip direkt über den Anschlusselementen des Sensorchips liegen, während die zweiten elektrischen Anschlusselemente im zweiten Bereich erzeugt werden. Die ersten und zweiten elektrischen Anschlusselemente werden über die Leiterbahnen elektrisch miteinander verbunden. Das Aufbringen dieser Anschlusselemente und Leiterbahnen auf die Rückseite der optisch transparenten Platte kann über Verfahren erfolgen, wie sie aus der Display-Technik bekannt sind, bspw. durch eine Metall-Sputter-Technik oder durch Siebdruck.
Als Material für die Anschlusselemente und Leiterbahnen kann ein optisch transparentes, elektrisch leitfähiges Material eingesetzt werden, vorzugsweise ITO (Indiumzinnoxid). In diesem Falle können die Leiterbahnen auch quer durch den ersten Bereich verlaufen, da sie die optisch sensitive Fläche des Sensorchips nicht abschatten. Werden für die Aufbringung der Anschlusselemente und Leiterbahnen andere Materialien eingesetzt, bspw. Aluminium, Gold oder Kupfer, so wird das Design bzw. der Verlauf der Leiterbahnen so gewählt, dass sie die optisch sensitive Fläche des Sensorchips nicht abschatten.
Anschließend wird die Rückseite der optisch transparenten Platte mittels eines anisotrop elektrisch leitenden Klebstoffs (auch unter dem Begriff anisotroper Kleber bekannt) direkt mit dem Sensorchip verbunden, wobei die ersten elektrischen Anschlusselemente der optisch transparenten Platte über den elektrischen Anschlusselementen des Sensorchips liegen. Der Klebstoff wird dabei derart vorzugsweise strukturiert aufgebracht, dass eine elektrische Verbindung zwischen den ersten elektrischen Anschlusselementen der optisch transparenten Platte und den elektrischen Anschlusselementen des Sensorchips hergestellt und die optisch sensitive Fläche des Sensorchips nicht vom Klebstoff abgeschattet wird. Der Auftrag des Klebers kann dabei bspw. mit einem Dispenser erfolgen. Für die Herstellung der Verbindung muss der Kleber zumindest an Stellen aufgebracht werden, an denen die elektrischen Anschlusselemente von Sensorchip und Platte elektrisch miteinander verbunden werden sollen. Bei einem optisch nicht transparenten Klebstoff wird auf die optisch sensitive Fläche kein Klebstoff aufgebracht, um diese Fläche nicht abzuschatten. Bei Einsatz eines optisch transparenten Klebstoffs kann auch auf diese strukturierte Aufbringung verzichtet werden. Der Klebstoff kann dann auch vollflächig aufgebracht werden.
Auf diese Weise wird ein kostengünstig herstellbarer optischer Sensor erhalten, der eine sehr flache Bauweise aufweist und über die zweiten Anschlusselemente auf der Rückseite der optisch transparenten Platte (im zweiten Bereich) auf einfache Weise elektrisch kontaktiert werden kann.
Der mit dem Verfahren herstellbare optische Sensor umfasst dementsprechend einen optischen Sensorchip mit einer optisch sensitiven Fläche und eine darüber angeordnete optisch transparente Platte, wobei die optisch transparente Platte einen über dem Sensorchip liegenden ersten Bereich und einen seitlich über den Sensorchip hinausragenden zweiten Bereich aufweist. Auf der dem Sensorchip zugewandten Rückseite sind im ersten Bereich die ersten elektrischen Anschlusselemente über korrespondierenden elektrischen Anschlusselementen des Sensorchips und im zweiten Bereich zweite elektrische Anschlusselemente angeordnet, wobei jeweils erste und zweite elektrische Anschlusselemente, vorzugsweise jeweils ein erstes mit einem zweiten Anschlusselement, über Leiterbahnen auf der Rückseite der optisch transparenten Platte miteinander verbunden sind. Die optisch transparente Platte ist mit ihrer Rückseite über einen anisotrop elektrisch leitenden Klebstoff so mit dem Sensorchip verbunden, dass eine elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Anschlusselementen des Sensorchips und den jeweils an gleicher Position darüber liegenden ersten elektrischen Anschlusselementen der optisch transparenten Platte besteht und die optisch sensitive Fläche des Sensorchips nicht vom Klebstoff abgeschattet wird.
Bei der Montage eines derart aufgebauten optischen Sensors wird ein Trägersubstrat bereitgestellt, auf dem elektrische Anschlusselemente und Leiterbahnen für den optischen Sensor vorgesehen sind. Die elektrischen Anschlusselemente sind hierbei so angeordnet, dass sie bei Aufsetzen des optischen Sensors direkt unter den zweiten elektrischen Anschlusselementen auf der Rückseite der optisch transparenten Platte liegen. Der optische Sensor wird dabei mechanisch fest so mit dem Trägersubstrat verbunden, dass ein elektrischer Kontakt zwischen den elektrischen Anschlusselementen des Trägersubstrats und den zweiten elektrischen Anschlusselementen der optisch transparenten Platte hergestellt wird. Bei den elektrischen Anschlusselementen kann es sich auf einer oder beiden Seiten, d. h. der Seite der optisch transparenten Platte und/oder der Seite des Trägersubstrates bspw. um Lothöcker oder Lotpumps handeln, so dass die elektrische Verbindung durch Verlöten dieser Anschlusselemente erfolgen kann. Die Lötverbindung kann dabei gleichzeitig die feste mechanische Verbindung zwischen Trägersubstrat und optischem Sensor bewirken.
In einer weiteren Ausgestaltung kann sowohl die mechanisch feste Verbindung als auch der elektrische Kontakt durch Einsatz eines anisotrop elektrisch leitenden Klebstoffs hergestellt werden, über den die Anschlusselemente auf der optisch transparenten Platte und die korrespondierenden Anschlusselemente auf dem Trägersubstrat elektrisch miteinander in Verbindung treten. Der Klebstoff kann hier vollflächig oder auch nur in strukturierter Form zwischen dem optischen Sensor und dem Trägersubstrat eingesetzt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Trägersubstrat mit einer Ausnehmung für den Sensorchip versehen, in die der Sensorchip bei der Verbindung des optischen Sensors mit dem Trägersubstrat eingebettet wird. Auf diese Weise lassen sich auch dickere Sensorchips einsetzen, ohne die elektrische Verbindung mit dem Trägersubstrat zu beeinträchtigen. Die Ausnehmung kann beim Einsatz einer Leiterplatte als Trägersubstrat bspw. aus der Leiterplatte ausgestanzt werden oder – insbesondere bei einer mehrlagigen Leiterplatte – aus dieser Leiterplatte ausgefräst werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine dielektrische Schicht rückseitig auf die miteinander verbundenen Komponenten, d. h. die optisch transparente Platte mit dem Sensorchip, aufgebracht und planarisiert. Die dielektrische Schicht wird dann an den Stellen geöffnet, an denen die zweiten elektrischen Anschlusselemente der optisch trans parenten Platte liegen. Anschließend wird auf die Rückseite der dielektrischen Schicht, d. h. die dem Sensorchip abgewandte Seite, eine Metallisierung aufgebracht und zur Bildung von Leiterbahnen und dritten elektrischen Anschlusselementen strukturiert. Die Strukturierung erfolgt derart, dass die zweiten elektrischen Anschlusselemente der optisch transparenten Platte über die Leiterbahnen auf der dielektrischen Schicht elektrisch mit den dritten elektrischen Anschlusselementen verbunden werden. Diese Ausgestaltung erfordert in der Regel eine Dünnung des Chips, vorzugsweise auf ≤ 0,1 mm Dicke. Sie hat den Vorteil, dass die dritten elektrischen Anschlusselemente, die später mit korrespondierenden elektrischen Anschlusselementen auf dem Trägersubstrat verbunden werden, über die gesamte Fläche des Sensorchips – und nicht nur am Rand – angeordnet werden können. Dies ermöglicht die Einhaltung vorgegebener Abstände der Anschlusselemente auch bei starker Miniaturisierung des Sensorchips..
Die Verbindung mit dem Trägersubstrat kann hierbei in gleicher Weise erfolgen, wie dies bereits in den vorangehend beschriebenen Ausgestaltungen erläutert wurde. In diesem Falle werden allerdings nicht die zweiten sondern die dritten elektrischen Anschlusselemente mit korrespondierenden Anschlusselementen auf dem Trägersubstrat verbunden. Weiterhin bestehen für die dritten Anschlusselemente die gleichen Ausgestaltungsmöglichkeiten wie bei den zweiten Anschlusselementen.
Die Leiterbahnen auf dem Trägersubstrat können zu weiteren Bauelemente führen, beispielsweise zu SMD- Bauelementen, mit denen bspw. eine entsprechende Schaltung für den Betrieb des optischen Sensors realisiert sein kann. Das Verfahren und der zugehörige optische Sensor ermöglichen dabei eine einfache Montage, bei der die optisch sensitive Fläche des Sensorchips bereits durch das optisch transparente Substrat ausreichend geschützt ist. Eine zusätzliche Gehäusung oder Verkapselung ist daher nicht erforderlich. Durch die direkte Verbindung der optisch transparenten Platte mit dem Sensorchip ergibt sich eine deutlich reduzierte Baugröße gegenüber herkömmlichen Varianten. Bauhöhen von unter 1 mm sind damit problemlos erreichbar.
In sämtlichen der dargestellten Ausgestaltungen kann der Sensorchip vor dem Verbinden mit der optisch transparenten Platte rückseitig gedünnt werden. Dies ist insbesondere dann erforderlich, falls er für eine Montage auf dem Trägersubstrat ohne hierfür vorgesehene Ausnehmung im Trägersubstrat zu dick ist. Als optisch transparente Platte wird vorzugsweise eine Glasplatte eingesetzt, die auch als Filterglas für eine geeignete Filterung der Strahlung, bspw. eine IR-Filterung, ausgebildet sein kann.
Ein mit dem Verfahren hergestellter optischer Sensor lässt sich in vorteilhafter Weise auf einer Leiterplatte montieren, da er vor der Montage bereits durch die optisch transparente Platte ausreichend geschützt ist. Die Verbindung mit dem Trägersubstrat kann dabei auf einfache Weise mit den bereits genannten Techniken erfolgen. Hierbei ist es auch möglich, nach der Verbindung mit dem Trägersubstrat ein geeignetes Underfill-Harz einzusetzen, das durch Kapillarkräfte in verbleibende Zwischenräume zwischen der optisch transparenten Platte, dem Sensorchip und dem Trägersubstrat gezogen wird und diese ausfüllt. Diese Maßnahme kann die Lebensdauer dieser Funktionseinheit verlängern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Der vorgeschlagene optische Sensor sowie das Verfahren zur Herstellung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:
1 einen typischen Aufbau eines montierten optischen Sensors gemäß dem Stand der Technik;
2 ein Beispiel für den Verfahrensablauf beim vorgeschlagenen Verfahren;
3 ein Beispiel für einen montierten optischen Sensor in Seitenansicht und Draufsicht sowie
4 ein weiteres Beispiel für einen montierten optischen Sensor in Seitenansicht.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Der in der 1 schematisch dargestellte optische Sensor des Standes der Technik wurde bereits in der Beschreibungseinleitung kurz erläutert. Ein derartiger Sensor weist allerdings eine Bauhöhe auf, die gerade bei der zunehmenden Miniaturisierung der Bauteile für viele Anwendungen zu hoch ist.
Das in der vorliegenden Patentanmeldung vorgeschlagene Verfahren ermöglicht demgegenüber eine deutlich geringere Bauhöhe des Sensors, die sich mit kostengünstigen Herstellungsschritten realisieren lässt, wie sie schematisch in 2 (nicht maßstabsgetreu) angedeutet sind. In einem ersten Schritt wird hierbei auf eine optisch transparente Platte 10 eine Metallisierung 11 aufgebracht (2a) und im nächsten Schritt zur Bildung elektrischer Anschlussflächen und Leiterbahnen strukturiert ( 2b). Die Strukturierung erfolgt dabei derart, dass in einem inneren ersten Bereich, den später der Sensorchip einnimmt, erste Anschlussflächen 12 und in einem zweiten, den ersten Bereich umgebenden Bereich zweite Anschlussflächen 13 erzeugt werden. Jeweils eine der ersten Anschlussflächen 12 ist hierbei über eine in der Figur nur gestrichelt angedeutete Leiterbahn 14 mit einer zweiten Anschlussfläche 13 elektrisch verbunden. Die ersten Anschlussflächen 12 korrespondieren dabei mit Anschlussflächen 15, die die elektrisch sensitive Fläche 16 des Sensorchips 17 umgeben (vgl. 2c).
Der Sensorchip 17 wird dann mit der die ersten und zweiten elektrischen Anschlussflächen 12, 13 tragenden Rückseite der optisch transparenten Platte 10 mit einem anisotrop elektrisch leitenden Klebstoff 18 verbunden. Dieser Kleber wird hierbei derart strukturiert mit einem Dispenser aufgebracht, dass er die optisch sensitive Fläche des Sensorchips im Bereich der elektrischen Anschlussflächen 15 umgibt, aber nicht bedeckt. Nach der Verbindung des Sensorchips 17 mit der optisch transparenten Platte 10 (vgl. 2d) ist ein optischer Sensor erhalten, bei dem der Sensorchip 17 direkt mit der optisch transparenten Platte 10 verbunden ist und über die zweiten elektrischen Anschlussflächen 13 auf der Rückseite der optisch transparenten Platte (in 2 jeweils oben) kontaktiert werden kann.
Ein derartiger optischer Sensor kann auf einfache Weise mit einem Trägersubstrat 19 verbunden werden, wie dies in der 3 veranschaulicht ist. Der obere Teil der Figur zeigt hierbei ein Trägersubstrat 19 mit einer Ausnehmung für den Sensorchip 17, in die der Sensorchip bei der Verbindung des optischen Sensors mit dem Substrat 19 eingebettet wird. Bei dieser Verbindung werden elektrische Anschlussflächen (in der Figur nicht direkt erkennbar) auf dem Trägersubstrat 19, die an der entsprechenden Stelle angeordnet sein müssen, mit den zweiten elektrischen Anschlussflächen 13 der optisch transparenten Platte des optischen Sensors über einen anisotrop elektrisch leitenden Klebstoff 18 miteinander verbunden. Dieser Kleber sorgt auch für die mechanisch feste Verbindung des optischen Sensors mit dem Trägersubstrat 19, bspw. einer Leiterplatte. Ein derartiger Aufbau nach der Verbindung des optischen Sensors mit dem Trägersubstrat 19 ist im unteren Teil der 3 nochmals in Draufsicht zu erkennen. Diese Figur zeigt auch die beiden Bahnen des anisotrop elektrisch leitenden Klebstoffs 18 zur Verbindung des Sensorchips mit der optisch transparenten Platte 10 und der optisch transparenten Platte 10 mit dem darunter liegenden Trägersubstrat 19. In der Draufsicht sind auch die Leiterbahnen 14 zu erkennen, die an der Rückseite der optisch transparenten Platte die ersten und zweiten Anschlussflächen der optisch transparenten Platte miteinander verbinden.
Bei einem ausreichend dünnen Sensorchip kann die Verbindung mit dem Trägersubstrat auch ohne eine Ausnehmung in dem Trägersubstrat erfolgen. Vorraussetzung hierfür ist, dass die Dicke des Sensorchips die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den äußeren Anschlusselementen 13 der optisch transparenten Platte und den Anschlusselementen des Trägersubstrates 19 nicht verhindert. 4 zeigt einen derartigen Aufbau auf einem Trägersubstrat 19 in Seitenansicht, wobei die gleichen Bezugszeichen die gleichen Elemente bezeichnen wie im Beispiel der 3.
In einer weiteren Ausgestaltung des optischen Sensors sowie des zugehörigen Verfahrens wird zusätzlich eine dielektrische Schicht 20 auf die Rückseite des Sensorchips 17 und der optisch transparenten Platte 10 aufgebracht, wie dies in der 2e angedeutet ist. Die Oberfläche dieser dielektrischen Schicht 20 kann optional planarisiert werden, um eine ebene Oberfläche zu erreichen (falls dies nicht bereits durch das Aufbringen der Schicht erreicht wurde). Anschließend werden Vias 21 in der dielektrischen Schicht 20 zu den darunter liegenden zweiten Anschlussflächen 13 der optisch transparenten Platte 10 erzeugt. Dies kann über bekannte fotolithographische Verfahren mit anschließendem Ätzschritt erfolgen (2f). Auf die Rückseite der dielektrischen Schicht 21 wird anschließend eine Metal lisierung 22 aufgebracht und zur Bildung von dritten Anschlusselementen 23 strukturiert (2g/2h). Die Strukturierung erfolgt hierbei derart, dass die dritten Anschlusselemente 23 über Leiterbahnen 24 mit den zweiten elektrischen Anschlussflächen 13 in elektrischem Kontakt stehen. Die Position der dritten elektrischen Anschlussflächen 23 kann frei gewählt werden, insbesondere so, dass ein für die Verbindung mit dem Trägersubstrat jeweils gefordertes Rastermaß der Anschlussflächen eingehalten wird. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die gesamte Fläche des optischen Sensors für die Ausbildung der Anschlussflächen mit dem Trägersubstrat zur Verfügung steht.
Die anschließende Verbindung mit dem Trägersubstrat kann dabei in gleicher Weise erfolgen, wie dies bereits in den vorangehenden Beispielen dargestellt ist. Eine Ausnehmung im Trägersubstrat kann hierbei jedoch nicht genutzt werden.

1: Sensorchip
2: Leiterplatte
3: Leiterbahnen
4: Drahtverbindung
5: optisch transparente Platte
6: Gehäuse
7: Linse
10: optisch transparente Platte
11: Metallisierung
12: erste Anschlussflächen
13: zweite Anschlussflächen
14: Leiterbahnen
15: Anschlussflächen auf dem Sensorchip
16: optisch sensitive Fläche
17: Sensorchip
18: anisotrop elektrisch leitender Klebstoff
19: Trägersubstrat
20: dielektrische Schicht
21: Vias
22: Metallisierung
23: dritte Anschlussflächen
24: Leiterbahnen

Claims

Verfahren zur Herstellung eines optischen Sensors für die Montage auf einem Trägersubstrat (19), der einen optischen Sensorchip (17) mit einer optisch sensitiven Fläche (16) und einer darüber angeordneten optisch transparenten Platte (10) umfasst, mit mindestens folgenden Schritten: – Bereitstellen der optisch transparenten Platte (10) mit größeren lateralen Abmessungen als der Sensorchip (17), – Aufbringen von ersten (12) und zweiten elektrischen Anschlusselementen (13) und Leiterbahnen (14) auf eine dem Sensorchip (1) zugewandte Rückseite der optisch transparenten Platte (10), über die der Sensorchip (17) nach Fertigstellung des optischen Sensors elektrisch kontaktierbar ist, – Verbinden der Rückseite der optisch transparenten Platte (10) mittels eines anisotrop elektrisch leitenden Klebstoffs (18) direkt mit dem Sensorchip (17), wobei die ersten elektrischen Anschlusselemente (12) der optisch transparenten Platte (10) über elektrischen Anschlusselementen (15) des Sensorchips (17) liegen und der Klebstoff (18) derart aufgebracht wird, dass eine elektrische Verbindung zwischen den ersten elektrischen Anschlusselementen (12) der optisch transparenten Platte (10) und den elektrischen Anschlusselementen (15) des Sensorchips (17) hergestellt und die optisch sensitive Fläche (16) des Sensorchips (17) nicht vom Klebstoff (18) abgeschattet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Trägersubstrat (19) bereitgestellt wird, auf dem elektrische Anschlusselemente und Leiterbahnen für den optischen Sensor vorgesehen sind, wobei der optische Sensor mechanisch fest so mit dem Trägersubstrat (19) verbunden wird, dass ein elektrischer Kontakt zwischen elektrischen Anschlusselementen des Trägersubstrats (19) und den zweiten elektrischen Anschlusselementen (13) der optisch transparenten Platte (10) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die mechanisch feste Verbindung und der elektrische Kontakt durch Verlöten der elektrischen Anschlusselemente des Trägersubstrats (19) mit den zweiten elektrischen Anschlusselementen (13) der optisch transparenten Platte (10) hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die mechanisch feste Verbindung und der elektrische Kontakt durch Einsatz eines elektrisch antisotropen Klebstoffs (18) hergestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein Trägersubstrat (19) mit einer Ausnehmung für den Sensorchip (17) bereitgestellt wird, in die der Sensorchip (17) bei der Herstellung der mechanisch festen Verbindung eingebettet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem nach der Verbindung der optisch transparenten Platte (10) mit dem Sensorchip (17) – eine dielektrische Schicht (20) auf die Rückseite optisch transparenten Platte (10) und die der optisch sensitiven Fläche (16) abgewandte Rückseite des Sensorchips (17) aufgebracht wird, – die dielektrische Schicht (20) an Stellen geöffnet wird, an denen die zweiten elektrischen Anschlusselemente (13) der optisch transparenten Platte liegen, und – auf die dem Sensorchip (17) abgewandte Rückseite der dielektrischen Schicht (20) eine Metallisierung (22) aufgebracht und strukturiert wird, durch die die zweiten elektrischen Anschlusselemente (13) der optisch transparenten Platte (10) elektrisch mit durch die Strukturierung erhaltenen dritten elektrischen Anschlusselementen (23) auf der Rückseite der dielektrischen Schicht (20) verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Metallisierung (22) so strukturiert wird, dass ein oder mehrere der dritten elektrischen Anschlusselemente (23) unterhalb des Sensorchips (17) liegen.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem ein Trägersubstrat (19) bereitgestellt wird, auf dem elektrische Anschlusselemente und Leiterbahnen für den optischen Sensor vorgesehen sind, wobei der optische Sensor mechanisch fest so mit dem Trägersubstrat (19) verbunden wird, dass ein elektrischer Kontakt zwischen elektrischen Anschlusselementen des Trägersubstrats (19) und den dritten elektrischen Anschlusselementen (23) auf der Rückseite der dielektrischen Schicht (20) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die mechanisch feste Verbindung und der elektrische Kontakt durch Verlöten der elektrischen Anschlusselemente des Trägersubstrats (19) mit den dritten elektrischen Anschlusselementen (23) auf der Rückseite der dielektrischen Schicht (20) hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die mechanisch feste Verbindung und der elektrische Kontakt durch Einsatz eines anisotrop elektrisch leitenden Klebstoffs (18) hergestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Sensorchip (17) vor dem Verbinden mit der optisch transparenten Platte (10) rückseitig gedünnt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem ein Glassubstrat als optisch transparente Platte (10) eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem eine Leiterplatte als Trägersubstrat (19) eingesetzt wird.
Optischer Sensor für die Montage auf einem Trägersubstrat, der einen optischen Sensorchip (17) mit einer optisch sensitiven Fläche (16) und einer darüber angeordneten optisch transparenten Platte (10) umfasst, wobei die optisch transparente Platte (10) – einen über dem Sensorchip (17) liegenden ersten Bereich und einen seitlich über den Sensorchip (17) hinausragenden zweiten Bereich aufweist, – auf einer dem Sensorchip (17) zugewandten Rückseite im ersten Bereich erste elektrische Anschlusselemente (12) über elektrischen Anschlusselementen (15) des Sensorchips (17) und im zweiten Bereich zweite elektrische Anschlusselemente (13) aufweist, die über Leiterbahnen (14) mit den ersten elektrischen Anschlusselementen (12) verbunden sind, und – mittels eines anisotrop elektrisch leitenden Klebstoffs (18) so mit dem Sensorchip (17) verbunden ist, dass eine elektrische Verbindung zwischen den ersten elektrischen Anschlusselementen (12) der optisch transparenten Platte (10) und den elektrischen Anschlusselementen (15) des Sensorchips (17) besteht und die optisch sensitive Fläche (16) des Sensorchips (17) nicht vom Klebstoff (18) abgeschattet wird.
Optischer Sensor nach Anspruch 14, bei dem die Rückseite der optisch transparenten Platte (10) im zweiten Bereich und die der optisch sensitiven Fläche (16) abgewandte Rückseite des Sensorchips (17) mit einer dielektrischen Schicht (20) bedeckt sind, wobei die dielektrische Schicht (20) auf einer dem Sensorchip (17) abgewandten Rückseite dritte elektrische Anschlusselemente (23) aufweist, die über Leiterbahnen (24) und Durchkontaktierungen (21) mit den zweiten elektrischen Anschlusselementen (13) der optisch transparenten Platte (10) elektrisch verbunden sind.
Optischer Sensor nach Anspruch 15, bei dem ein oder mehrere der dritten elektrischen Anschlusselemente (23) unterhalb des Sensorchips (17) liegen.
Optischer Sensor nach Anspruch 14 auf einem Trägersubstrat (19), auf dem elektrische Anschlusselemente und Leiterbahnen für den optischen Sensor vorgesehen sind, wobei der optische Sensor mechanisch fest so mit dem Trägersubstrat (19) verbunden ist, dass ein elektrischer Kontakt zwischen elektrischen Anschlusselementen des Trägersubstrats (19) und den zweiten elektrischen Anschlusselementen (13) der optisch transparenten Platte (12) besteht.
Optischer Sensor nach Anspruch 17, bei dem die mechanisch feste Verbindung und der elektrische Kontakt durch eine Lötverbindung zwischen den elektrischen Anschlusselementen des Trägersubstrats (19) und den zweiten elektrischen Anschlusselementen (13) der optisch transparenten Platte (10) hergestellt sind.
Optischer Sensor nach Anspruch 17, bei dem die mechanisch feste Verbindung und der elektrische Kontakt durch Einsatz eines elektrisch antisotropen Klebstoffs (18) hergestellt sind.
Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem der Sensorchip (17) in einer Ausnehmung des Trägersubstrats (19) eingebettet ist.
Optischer Sensor nach Anspruch 15 oder 16 auf einem Trägersubstrat (19), auf dem elektrische Anschlusselemente und Leiterbahnen für den optischen Sensor vorgesehen sind, wobei der optische Sensor mechanisch fest so mit dem Trägersubstrat (19) verbunden ist, dass ein elektrischer Kontakt zwischen elektrischen Anschlusselementen des Trägersubstrats (19) und den dritten elektrischen Anschlusselementen (23) der dielektrischen Schicht (20) besteht.
Optischer Sensor nach Anspruch 21, bei dem die mechanisch feste Verbindung und der elektrische Kontakt durch eine Lötverbindung zwischen den elektrischen Anschlusselementen des Trägersubstrats (19) und den dritten elektrischen Anschlusselementen (23) der dielektrischen Schicht (20) hergestellt sind.
Optischer Sensor nach Anspruch 21, bei dem die mechanisch feste Verbindung und der elektrische Kontakt durch Einsatz eines anisotrop elektrisch leitenden Klebstoffs (18) hergestellt sind.
Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 17 bis 23, bei dem das Trägersubstrat (19) eine Leiterplatte ist.
Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 24, bei dem die optisch transparente Platte (10) ein Glassubstrat ist.