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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Einrichtung im Allgemeinen
und insbesondere einen Sensorchip.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Sensoren
werden im Alltagsleben eingesetzt. Zu Anwendungen zählen Kraftfahrzeuge,
Maschinen, Luft- und Raumfahrt, Medizin, Industrie und Robotik.
Der technologische Fortschritt gestattet, dass immer mehr Sensoren
im mikroskopischen Maßstab
hergestellt werden, die in Halbleiterchips aufgenommen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER MEHREREN
ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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Aspekte
der Erfindung werden als Beispiel in der folgenden ausführlichen
Beschreibung von Ausführungsformen
bei Lektüre
in Verbindung mit den beigefügten
Figuren offensichtlicher, wobei
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1 zeigt
im Schnitt eine Seitenansicht einer Einrichtung mit einem Sensor
angeordnet in einer Struktur;
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2 zeigt
im Schnitt eine Seitenansicht einer Einrichtung mit einem Sensor,
der vollständig
von einer Struktur bedeckt ist;
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3 zeigt
im Schnitt eine Seitenansicht einer Einrichtung mit einem Sensor
und einem Halbleiterchip, die von einer Struktur bedeckt sind;
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4 zeigt
im Schnitt eine Seitenansicht einer Einrichtung mit einem Sensor
und einem Halbleiterchip, in welcher der Sensor parallel mit einer
Oberfläche
des Trägers
ausgerichtet ist;
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5 zeigt
im Schnitt eine Seitenansicht einer Einrichtung mit einem Sensor
und einem Halbleiterchip, bei dem ein Kontaktelement auf einer äußeren Oberfläche einer
Struktur angeordnet ist;
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6 zeigt
im Schnitt eine Seitenansicht einer Einrichtung mit einem Sensor
und einem Halbleiterchip, bei der ein Kontaktelement eine Metallisierung
ist, die später
auf eine Struktur aufgebracht wurde und an den Halbleiterchip gebondet
wurde;
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7A zeigt
eine obere Draufsicht auf eine Einrichtung mit einer Struktur, die
eine oder mehrere Einrichtungen bedeckt;
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7B zeigt
eine perspektivische Darstellung der Einrichtung von 7A;
und
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8 zeigt
Herstellungsschritte zum Herstellen einer Ausführungsform der Einrichtung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen der
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei
im Allgemeinen gleiche Bezugszahlen durchweg zur Bezugnahme auf
gleiche Elemente verwendet werden und wobei die verschiedenen Strukturen
nicht notwendigerweise maßstabsgetreu
gezeichnet sind. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken
zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis eines
oder mehrerer Aspekte von Ausführungsformen
der Erfindung zu vermitteln. Es kann jedoch für den Fachmann offensichtlich
sein, dass ein oder mehrere Aspekte der Ausführungsformen der Erfindung
mit einem geringeren Grad von diesen spezifischen Details praktiziert
werden können.
In anderen Fällen
sind bekannte Strukturen und Einrichtungen in Blockdiagrammform
gezeigt, um das Beschreiben eines oder mehrerer Aspekte der Ausführungsformen
der Erfindung zu erleichtern. Die folgende Beschreibung ist deshalb
nicht in einem beschränkenden
Sinne zu verstehen, und der Schutzbereich der Erfindung wird durch
die beigefügten
Ansprüche
definiert.
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Die
nachfolgend beschriebenen Einrichtungen enthalten Sensorchips. Die
spezifische Ausführungsform
dieser Sensorchips ist in diesem Fall unwichtig. Die Sensorchips
können
elektromechanische oder elektrooptische funktionale Elemente enthalten.
Ein Beispiel für
einen elektromechanischen Sensor ist ein Mikrofon. Beispiele für den elektrooptischen
Fall sind Fotodioden oder Diodenlaser. Die Sensorchips können auch
voll-elektrisch arbeiten, beispielsweise als Hall-Effekt-Sensoren.
Die Sensorchips können
als sogenannte MEMS (Micro-Electro-Mechanical System – mikroelektromechanisches System)
verkörpert
sein, wobei mikromechanische bewegliche Strukturen wie etwa beispielsweise
Brücken,
Membranen oder Reed-Strukturen vorgesehen sein können. Solche Sensorchips können Bewegungssensoren
sein, die als Beschleunigungssensoren (die Beschleunigungen in verschiedenen
Raumrichtungen detektieren) oder als Drehsensoren verkörpert sein
können.
Sensoren dieser Art werden auch als Kreiselsensoren, Überschlagssensoren (Roll-Over-Sensoren),
Stoßsensoren,
Inertialsensoren usw. bezeichnet. Sie werden beispielsweise in der
Kraftfahrzeugindustrie zur Signaldetektion in ESP-Systemen (Electronic
Stability Program – elektronisches
Stabilitätsprogramm),
ABS (Antiblockiersystemen), Airbags und dergleichen verwendet. Solche
Sensorchips sind üblicherweise
aus einem Halbleitermaterial hergestellt. Die Sensorchips sind jedoch
nicht darauf beschränkt,
aus einem spezifischen Halbleitermaterial hergestellt zu werden.
Sie können
zusätzlich
nichtleitende anorganische und/oder organische Materialien enthalten.
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Die
beschriebenen Einrichtungen enthalten weiterhin eine Struktur, die
den Sensorchip aufnimmt. Die Struktur kann aus einem Keramik- oder einem
Glasmaterial oder Kombinationen davon hergestellt sein. Beispielsweise
kann die Struktur unter Verwendung von gemeinsam gebrannten mehrschichtigen
Keramikstrukturen hergestellt werden, die (je nach der jeweiligen
Anwendung) bis zu 40 oder mehr dielektrische Schichten enthalten
können. Zwischen
benachbarten Schichten können
elektrisch leitende Durchkontakte angeordnet sein. Beispielsweise
können
die Schichten metallisierte Bahnen oder lotgefüllte Durchkontakte enthalten,
die herkömmlicherweise
durch Dickfilmmetallisierungstechniken einschließlich Siebdruck hergestellt
werden. Unter Einsatz solcher Techniken kann die Struktur, die den
Sensorchip aufnimmt, dann ein oder mehrere Kontaktelemente enthalten,
die eine elektrische Verbindung durch die Wände der Struktur bereitstellen. Einschließlich Kontaktpads
auf der inneren und äußeren Oberfläche der
Struktur kann eine elektrische Verbindung zwischen Anwendungen innerhalb
und außerhalb
der Struktur hergestellt werden.
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Während des
Herstellungsprozesses können
die mehreren Schichten durch einen Ausbrandprozess (bei etwa 350°C–600°C) miteinander
verbunden werden, auf den ein Brennprozess bei erhöhten Temperaturen
(je nach den angewendeten Materialien) folgt. Herkömmlicherweise
verwendete Systeme sind mehrschichtige LTCC-(low temperature cofired
ceramic – bei
niedriger Temperatur gemeinsam gebrannte Keramik) oder HTCC-(high
temperature cofired ceramic – bei
hoher Temperatur gemeinsam gebrannte Keramik)-Systeme. HTCC-Systeme können unter
Einsatz von Aluminiumsubstraten hergestellt werden, sie werden mit
leitenden Molybdenmangan- oder Wolframbahnen gedruckt und werden bei
Temperaturen von etwa 1300°C–1800°C ge brannt.
Für LTCC-Systeme
werden verschiedene Glaskeramiksubstrate verwendet, die mit Gold-,
Silber- oder Kupfermetallisierungen gedruckt werden und bei Temperaturen
von etwa 600°C–1300°C gebrannt
werden.
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Die
Struktur, die den Sensorchip aufnimmt, kann einen Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweisen, der ähnlich
dem Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Sensorchips ist oder in der Nähe liegt. Die Struktur kann
von optionaler Gestalt und geometrischer Form sein, sie kann insbesondere
abgedichtet sein, beispielsweise durch eine ebenfalls aus einem
Keramik- oder Glasmaterial hergestellte Abdeckung. Die Struktur,
die den Sensorchip aufnimmt, und die Abdeckung, die die Struktur
abdichtet, können
auch aus anderen Materialien als Keramik oder Glas hergestellt sein,
wenn diese Materialien Wärmeausdehnungskoeffizienten
im Bereich von 0,3·10–6/K
bis 8,2·10–6/K
und insbesondere im Bereich von 4,0·10–6/K
bis 4,5·10–6/K
aufweisen.
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Hierin
beschriebene Einrichtungen enthalten weiterhin eine Formmasse (hold),
die die Struktur, die den Sensorchip aufnimmt, teilweise oder vollständig bedeckt.
Diese Formmasse kann beispielsweise aus thermoplastischem Harz oder
einem duroplastischen Kunststoff (z. B. Epoxidharz) hergestellt
sein.
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Die
Einrichtungen können
weiterhin einen Halbleiterchip umfassen, der dazu dienen kann, die Funktionalität des Sensorchips
zu steuern oder Signale, die von dem Sensorchip erfasst und/oder
erzeugt werden, zu verarbeiten. In dem Fall beispielsweise, dass
der Sensorchip ein Bewegungssensor ist, kann die Auslenkung eines
in dem Sensorchip enthaltenen beweglichen Elements piezoresistiv oder
kapazitiv gelesen und dann von dem Halbleiterchip verarbeitet werden.
Der Halbleiterchip kann zum Zweck eines (bidirektionalen) Datenaustauschs
an den Sensorchip gekoppelt sein. Der Halbleiterchip kann beispielsweise
als ein ASIC (Application Specific Integrated Circuit – anwendungsspezifische
integrierte Schaltung) verkörpert
sein.
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1 zeigt
im Schnitt eine Seitenansicht einer Einrichtung 100 als
eine erste Ausführungsform. Die
Einrichtung 100 enthält
einen Sensorchip 1, der in einer Struktur 2 aufgenommen
ist, die aus einem Keramik- oder einem Glasmaterial hergestellt
ist. Die Struktur 2 ist von einer Formmasse 3 bedeckt.
In dem dargestellten Fall bedeckt die Formmasse 3 die Struktur 2 nur
teilweise und umschließt
sie nicht vollständig.
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2 zeigt
im Schnitt eine Seitenansicht einer Einrichtung 200 als
eine zweite Ausführungsform.
Im Vergleich zu der Einrichtung 100 von 1 kapselt
die Struktur 2 der Einrichtung 200 den Sensorchip 1 vollständig. Die
Struktur 2 selbst ist von der Formmasse 3 bedeckt.
Was die Einrichtung 100 betrifft, so kann die Struktur 2 der
Einrichtung 200 aus einem Keramik- oder einem Glasmaterial
hergestellt sein. Zudem kann die Struktur 2 auch aus einem Halbleitermaterial
oder irgendeinem anderen Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten
im Bereich von 0,3·10–6/K
bis 8,2·10–6/K
und insbesondere im Bereich von 4,0·10–6/K
bis 4,5·10–6/K
hergestellt sein.
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3 bis 7 veranschaulichen Einrichtungen 300 bis 700,
die Implementierungen der oben beschriebenen Einrichtungen 100 und 200 darstellen. Die
Konfigurationen der Einrichtungen 300 bis 700, die
nachfolgend beschrieben werden, können deshalb gleichermaßen auf
die Einrichtungen 100 und 200 angewendet werden.
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3 zeigt
im Schnitt eine Seitenansicht einer Einrichtung 300 als
eine dritte Ausführungsform. 3 sowie 4 bis 7 beinhalten Komponenten, die Komponenten ähnlich sind,
die in einer Ausführungsform
wie in den in 8 dargestellten Schritten angeordnet
und verbunden sind (obwohl 8 im eigentlichen
Sinne die Herstellung einer in 5 gezeigten
Einrichtung 500 zeigt.). Im Vergleich zu den Einrichtungen 100 und 200 umfasst
die Einrichtung 300 weiterhin einen Halbleiterchip 4.
Der Halbleiterchip 4 kann beispielsweise ein ASIC sein,
die von dem Sensorchip 1 empfangene Signale verarbeitet. Der
Halbleiterchip 4 kann auch den Sensorchip 1 steuern.
In der Implementierung von 3 bis 6 ist
der Sensorchip 1 in der Struktur 2 angeordnet, aber
nicht der Halbleiterchip 4. Der Halbleiterchip 4 und
die Struktur 2 sind beide auf einem Träger 5, 6 montiert.
Im Fall der Einrichtung 300 ist der Träger 5, 6 in
Form eines Systemträgers
(Leadframe) implementiert, der mindestens einen Einzelchippad 5 (Die Pad)
und mehrere Leitungen 6 (eins oder Leads) um den Einzelchippad 5 herum
umfasst. Der Einzelchippad 5 und die Leitungen 6 können aus
einem Metall, beispielsweise Kupfer, hergestellt sein. Wegen der gewählten Perspektive
zeigt 3 nur zwei Leitungen 6. In der Praxis
hängt die
Anzahl von Leitungen 6 beispielsweise von der Anzahl elektrischer
Kontakte des Halbleiterchips 4 und/oder des Sensorchips 1 ab.
In dem Beispiel von 3 ist der Halbleiterchip 4 auf
dem Einzelchippad 5 platziert, wohingegen die den Sensorchip 1 enthaltende
Struktur 2 auf einigen der Leitungen 6 platziert
ist. Alternativ kann die Struktur 2 auf einem separaten
Einzelchippad montiert sein. Es versteht sich jedoch, dass der Träger 5, 6 nicht
auf Ausführungsformen
wie oben beschrieben beschränkt
ist.
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Die
Struktur 2, der Halbleiterchip 4 und der Einzelchippad 5 sind
vollständig
in die Formmasse 3 eingebettet, während Abschnitte der Leitungen 6 aus der
Formmasse 3 herausragen. Die Abschnitte der Leitungen 6,
die nicht von der Formmasse 3 bedeckt sind, können wie
in 3 dargestellt gebogen sein.
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Die
Struktur 2 umfasst ferner ein Kontaktelement 7 mit
Kontaktpads auf seiner inneren und äußeren Oberfläche. Innerhalb
der Struktur 2 ist das Kontaktelement 7 über einen
Bonddraht 8 elektrisch an den Sensorchip 1 gekoppelt.
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform
ist die Struktur 2 derart auf einer der Leitung 6 platziert,
dass das Kontaktelement 7 mit einer der Leitungen 6 in
direktem Kontakt steht. Ein guter elektrischer Kontakt zwischen
dem Kontaktelement 7 und der Leitung 6 kann durch
Einsatz eines stromleitenden Klebers oder durch Löten sichergestellt
werden.
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Das
Kontaktelement 7 liefert die Möglichkeit einer elektrischen
Verbindung durch die Struktur 2. Der Halbleiterchip 4 ist über Bonddrähte 8 mit
mehreren Leitungen 6 verbunden. Einer dieser Bonddrähte 8 ist
mit der Leitung 6 verbunden, mit der das Kontaktelement 7 verbunden
ist. Dieser Bonddraht 8 stellt eine elektrische Verbindung
zwischen dem Sensorchip 1 und dem Halbleiterchip 4 her.
Dementsprechend ist ein bidirektionaler Datenaustausch zwischen
dem Sensorchip 1 und dem Halbleiterchip 4 möglich. Es
muss angemerkt werden, dass die Struktur 2 mehr als ein
Kontaktelement 7 umfassen kann und dass die Struktur 2 (und
somit der Sensorchip 1) über mehrere Bonddrähte 8 an
den Halbleiterchip 4 gekoppelt sein kann.
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Weiterhin
ist anzumerken, dass der Sensorchip 1 und der Halbleiterchip 4 nicht
notwendigerweise drahtgebondet sein müssen, es können auch alternative Arten
des Montierens wie etwa Flip-Chip-Technologie verwendet werden.
Da die Leitungen 6 aus der Formmasse 3 herausragen,
liefern sie die Möglichkeit,
dass der Halbleiterchip 4 und der Sensorchip 1 an
externe Anwendungen, wie etwa beispielsweise eine Leiterplatte,
angeschlossen werden.
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Ein
Vorteil dessen, den Sensorchip 1 in der Struktur 2 aufzunehmen
und die Struktur 2 mit der Formmasse 3 zu bedecken,
liegt darin, dass Stresseffekte auf den Sensorchip 1 reduziert
sind. Der Grund dafür
ist, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient
der aus einem Keramik- oder Glasmaterial hergestellten Struktur 2 ähnlich dem
Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Sensorchips 1 ist. Dementsprechend werden Signale,
die von dem Sensorchip 1 erfasst und/oder erzeugt werden,
und somit die Gesamtfunktionalität
der Einrichtung 100 weniger durch Stresseffekte beeinflusst.
Wegen ihrer Empfindlichkeit können
solche Einflüsse
auf den Erfassungsprozess im Fall von MEMS- und Hall-Effekt-Sensorchips besonders
beträchtlich
sein.
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Es
wird angemerkt, dass prinzipiell für die Herstellung der Struktur 2 jedes
Material verwendet werden kann, wenn der Wärmeausdehnungskoeffizient des
gewählten
Materials dem Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Sensorchips 1 entspricht. In der Praxis liegt der Wärmeausdehnungskoeffizient der
Struktur 2 bevorzugt im Bereich von 0,3·10–6/K
bis 8,2·10–6/K.
Es versteht sich jedoch, dass die Materialzusammensetzung und Ausführungsform
der Struktur 2 zu dem jeweiligen Fall in Bezug stehen sollten.
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Den
Sensorchip 1 innerhalb der Struktur 2 aufzunehmen,
reduziert weiter das Risiko von Schäden an den Bonddrähten 8,
die mit dem Sensorchip 1 verbunden sind. Wie in 3 zu
sehen ist, berührt die
Formmasse 3 die Bonddrähte 8 nicht,
weil der Sensorchip 1 und die Bonddrähte 8 vollständig von der
Struktur 2 umhüllt
sind, und deshalb kann es zu keinen Stresseffekten zwischen diesen
Komponenten kommen. Im Fall einer hermetisch abgedichteten Struktur 2 sind
der Sensorchip 1 und die Bonddrähte 8, die in der
Struktur 8 aufgenommen sind, vor jeder Art von unerwünschten
Umwelteinflüssen
wie etwa Eindringen von Feuchtigkeit geschützt.
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Der
Sensorchip 1 kann auf einem Halbleiterwafer hergestellt
werden, wobei Mikrostrukturen über planare
Techniken auf den Halbleiterwafer aufgebracht werden. Deshalb ist
die Erfassungseinheit des Sensorchips 1, wie etwa bewegliche
Elemente im Fall eines MEMS, innerhalb einer Hauptoberfläche des
Sensorchips 1 orientiert. Beispielsweise ist eine zum Erfassen
einer Beschleunigung verwendete mikromechanische bewegliche Membran üblicherweise parallel
zur Hauptoberfläche
des Sensorchips 1 orientiert.
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In
einigen Fällen
kann der von dem Sensorchip 1 zu erfassende physikalische
Wert von der räumlichen
Orientierung seiner Hauptoberfläche
abhängen,
als Beispiel, wenn verschiedene räumliche Komponenten einer Beschleunigung
detektiert werden sollen. In der Einrichtung 300 ist die
Struktur 2 derart auf dem Träger 5, 6 montiert,
dass die räumliche
Orientierung des Sensorchips 1, d. h. seine Hauptoberfläche, den
funktionalen Anforderungen der Einrichtung 300 genügt. In 3 sind
die Hauptoberfläche
des Sensorchips 1 und die Oberfläche des Trägers 5, 6 um
einen Neigungswinkel von etwa 90° geneigt.
(In 8, die oben angegeben worden ist, ist der Neigungswinkel
des Sensorschips 1 zur Oberfläche des Trägers 5, 6 gleich
0°; in 4 ist
der Sensorchip mit einem Neigungswinkel von etwa 0° wie in 8 montiert.)
Es versteht sich jedoch, dass die Hauptoberfläche des Sensorchips 1 und
die Oberfläche
des Trägers 5, 6 mit
irgendeinem Neigungswinkel angeordnet sein können. Der Neigungswinkel sollte
in Übereinstimmung
mit der gewünschten
Funktionalität
der Einrichtung 300 gewählt
werden.
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4 zeigt
im Schnitt eine Seitenansicht einer Einrichtung 400 als
eine vierte Ausführungsform. Im
Gegensatz zu der Einrichtung 300 ist die in der Einrichtung 400 enthaltene
Struktur 2 derart auf dem Träger 5, 6 platziert,
dass die Hauptoberfläche
des Sensorchips 1 parallel zur Oberfläche des Trägers 5, 6 orientiert
ist. Im Fall der Einrichtung 400 gibt es keinen Neigungswinkel
zwischen der Hauptoberfläche des
Sensorchips 1 und der Oberfläche des Trägers 5, 6.
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5 zeigt
im Schnitt eine Seitenansicht einer Einrichtung 500 als
eine fünfte
Ausführungsform. Der
Unterschied zwischen den Einrichtungen 400 und 500 liegt
innerhalb des jeweiligen Designs ihrer Kontaktelemente 7.
Das Kontaktelement 7 der Einrichtung 400 steht
in direktem Kontakt mit einer der Leitungen 6, wohingegen
das Kontaktelement 7 der Einrichtung 500 an einer äußeren Oberfläche der Struktur 2 angeordnet
ist, die den Träger 5, 6 nicht berührt. Auf
diese Weise kann eine elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktelement 7 und
dem Halbleiterchip 4 über
einen Bonddraht 9 hergestellt werden, dessen eines Ende
an dem Kontaktelement 7 angebracht ist und dessen anderes
Ende an dem Halbleiterchip 4 angebracht ist. Der Bonddraht 9 berührt den
Träger 5, 6 nicht.
Folglich entfällt
die zusätzliche
Verbindung zwischen dem Kontaktelement 7 und der Leitung 6 (siehe 4).
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6 zeigt
im Schnitt eine Seitenansicht einer Einrichtung 600 als
eine sechste Ausführungsform.
Die Einrichtung 600 differiert von der Einrichtung 300 durch
die Weise, wie das Kontaktelement 7 ausgelegt ist. In 6 ist
das Kontaktelement 7 eine Metallisierungsschicht, die auf
die Struktur 2 aufgebracht ist. Zudem ist das Kontaktelement 7 direkt
an den Halbleiterchip 4 drahtgebondet.
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7A zeigt
eine Draufsicht auf eine Einrichtung 700 als eine siebte
Ausführungsform. 7B zeigt
eine andere Sicht der Einrichtung 700. Die interne Struktur
der Einrichtung 700 kann die gleiche sein wie die interne
Struktur einer der Einrichtungen 300 bis 600.
We gen der gewählten
Perspektive von 7A sind die interne Struktur
der Einrichtung 700, wie etwa der Sensorchip 1,
die Struktur 2 und der Halbleiterchip 4 nicht
gezeigt. Die sichtbaren Komponenten der Einrichtung 700 sind
die Formmasse 3 und die aus der Formmasse 3 herausragenden
Abschnitte der Leitungen 6 und 10. Die Einrichtung 700 besitzt
Leitungen nicht auf vier, sondern nur auf drei Seiten der Einrichtung 700.
Wie in 7A durch eine Achse A 12 angegeben,
sind die Leitungen 6 um 90° gebogen. Weiterhin ist jede
der beiden äußeren Leitungen 10 an
zwei Stellen um 90° gebogen
(siehe Achsen A 12, B 14 und C 16). Das Biegen der Leitungen 6 und 10 führt zu Endpunkten 11 der Leitungen 6 und 10,
die innerhalb einer Ebene liegen. Diese Ebene ist die Montageebene
der Einrichtung 700, die beispielsweise zum Montieren der
Einrichtung auf einer Leiterplatte verwendet werden kann. Da die
Hauptoberfläche
des Sensorchips 1 innerhalb der Zeichenebene von 7A liegt,
sind die Hauptoberfläche
des Sensorchips 1 und die Montageebene der Einrichtung 700 um
einen Neigungswinkel von 90° geneigt.
Falls aus irgendwelchen Gründen
die Leiterplatte so angeordnet ist, dass sie nicht ganz senkrecht
zu der gewünschten
Lage der Einrichtung ist, können
die Leitungen 6 zu einem anderen Winkel verbogen werden,
um die Orientierung der Einrichtung 700 in einem gewünschten
Betriebswinkel zu ermöglichen.
Zum Beispiel können
die Leitungen 6 innerhalb von +45° bis –45° zur Leiterplatte gebogen werden,
um eine gewünschte
Position der Einrichtung 700 unabhängig von der Winkelposition
der Leiterplatte zu erzielen.
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Neben
einem Neigungswinkel zwischen der Hauptoberfläche des Sensorchips 1 und
der Oberfläche
des Trägers 5, 6,
wie in 3 und 6 gezeigt, liefert das Biegen
der Leitungen 6 und 10 wie in 7A und 7B vorgeschlagen
eine weitere Möglichkeit
zum Justieren der räumlichen
Orientierung des Sensorchips 1. Es versteht sich, dass eine oder
mehrere der Leitungen 6 und 10 weitere Biegungen
aufweisen können.
Insbesondere kann das Design der Leitungen 6 und 10 von
dem externen Anwendungstyp sowie von der gewünschten Funktionalität der Einrichtung 700 abhängen.
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8 veranschaulicht
Prozessschritte einer beispielhaften Herstellung der Einrichtung 500.
Die Komponenten und Eigenschaften der Einrichtung 500 wurden
bereits oben beschrieben. In einem ersten Schritt S1 20 wird eine
aus einem Keramik- oder Glasmaterial oder irgendeinem anderen Material
mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten
im Bereich von 0,3·10–6/K
bis 8,2·10–6/K
hergestellte Struktur 2 bereitgestellt. Die Struktur 2 umfasst
mindestens ein Kontaktelement 7, das Kontaktpads innerhalb
und außerhalb
der Struktur 2 aufweist. Bei einem zweiten Schritt S2 22
wird ein Sensorchip 1 beispielsweise unter Verwendung eines
herkömmlichen
Einzelchipbondverfahrens (Die Attach) wie etwa Kleben an der Struktur 2 montiert.
Weiterhin ist der Sensorchip 1 elektrisch mit einem Bonddraht 8 mit
dem Kontaktelement 7 verbunden. In einem dritten Schritt
S3 24 wird die Struktur 2 mit einer Abdeckung 12,
die aus dem gleichen Material wie die Struktur 2 hergestellt sein
kann, geschlossen und hermetisch abgedichtet.
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In
einem vierten Schritt S4 26 wird ein Einzelchippad 5 und
Leitungen 6 umfassender Systemträger bereitgestellt. Ein Halbleiterchip 4 wird
auf dem Einzelchippad 5 montiert und wird über Bonddrähte 8 elektrisch
mit den Leitungen 6 verbunden. Der Schritt S4 26 umfasst
weiterhin das Montieren der Struktur 2 auf dem Systemträger. Dieser
Montageprozess ist nicht auf eine bestimmte Technik beschränkt und kann
beispielsweise durch Kleben der Struktur 2 an den Systemträger durchgeführt werden.
Bei einem fünften
Schritt S5 28 werden die Struktur 2 und der Halbleiterchip 4 derart
mit einer Formmasse 3 bedeckt, dass Abschnitte der Leitungen 6 aus
der Formmasse 3 herausragen. Je nach der Art einer möglichen
externen Anwendung und der gewünschten Funktionalität der Einrichtung 500 können die
Leitungen 6 entsprechend gebogen sein.
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Es
versteht sich, dass alle in 1 bis 7 gezeigten Einrichtungen in einem Prozess
hergestellt werden können,
der dem in 8 dargestellten ähnlich ist.
Zudem können
die beschriebenen Prozessschritte auf jede vernünftige Weise ausgetauscht werden.
Beispielsweise ist es möglich,
den Schritt S4 28 vor den Schritten S1 20 bis S3 24 auszuführen, d. h.,
die Struktur 2 kann zuerst auf den Träger 5, 6 montiert
werden und die Schritte S1 20 bis S3 24 können danach mit der bereits
an dem Träger 5, 6 befestigten
Struktur durchgeführt
werden. Es ist auch anzumerken, dass zu den in 8 dargestellten
Verfahren weitere Herstellungsschritte hinzugefügt werden können.
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Wenngleich
ein bestimmtes Merkmal oder ein bestimmter Aspekt einer Ausführungsform
der Erfindung möglicherweise
bezüglich
nur einer von mehreren Implementierungen offenbart worden sind, kann
außerdem
ein derartiges Merkmal oder ein derartiger Aspekt mit einem oder
mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen
kombiniert werden, wie dies möglicherweise für eine gegebene
oder bestimmte Anwendung gewünscht
oder vorteilhaft ist. Weiterhin sollen in dem Ausmaß, wie die
Ausdrücke "enthalten", "haben", "mit" oder andere Varianten
davon entweder in der ausführlichen
Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet
werden, solche Ausdrücke
auf eine Weise inklusiv sein, die dem Ausdruck "umfassen" ähnlich ist.
Die Ausdrücke "gekoppelt" und "verbunden" können zusammen
mit Ableitungen verwendet worden sein. Es versteht sich, dass diese
Ausdrücke
verwendet worden sein können,
um anzuzeigen, dass zwei Elemente ungeachtet dessen kooperieren
oder interagieren, ob sie in direktem physischen oder elektrischen
Kontakt stehen oder sie nicht in direktem Kontakt miteinander stehen.
Weiterhin versteht sich, dass Ausführungsformen der Erfindung
in diskreten Schaltungen, teilweise integrierten Schaltungen oder voll
integrierten Schaltungen oder Programmierungsmitteln implementiert
sein können.
Außerdem
soll der Ausdruck "beispielhaft" lediglich ein Beispiel
sein, anstatt das beste oder optimale. Es versteht sich außerdem,
dass hierin dargestellte Merkmale und/oder Elemente mit bestimmten
Abmessungen relativ zueinander zu Zwecken der Einfachheit und zum
leichten Verständnis
dargestellt sind und dass tatsächliche
Abmessungen substantiell von den hierin dargestellten abweichen
können.