DE102008032319A1 - Verfahren zur Herstellung eines MST Bauteils und MST Bauteil - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines elektromechanischen Wandlers beschrieben, bei dem - ein MST-Bauelement in einem Behälter angeordnet wird und - der Behälter mit einer Deckschicht verschlossen wird, wobei - die Deckschicht mit zumindest einer Aussparung versehen wird, die die Deckschicht in einen inneren und einen äußeren Bereich derart aufteilt, dass sowohl der innere als auch der äußere Bereich mit der der Deckschicht zugewandten Oberseite des MST-Bauelements (3) verbunden sind und - der innere Bereich abgehoben wird, während der äußere Bereich haften bleibt.

Description

  • Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines verkapselten elektromechanischen Bauelements mit einer vorteilhaften Deckschicht sowie ein elektromechanisches Bauelement mit einer solchen beschrieben. Der Begriff elektromechanisches Bauelement soll sich dabei auch Bauelemente erstrecken, die kombinierte Elemente aus Mikroelektronik, Mikromechanik, Mikrofluidik und Mikrooptik aufweisen. Solche Bauelemente werden allgemein auch als MEMS (Mikro elektro-mechanisches System) oder MOEMS (Mikro opto-elektro-mechanisches System), oder einfach als MST (Mikrosystemtechnik Bauelemente bezeichnet. Ein Beispiel ist auch ein Viskositätssensor. Unter MST Bauteil wird ein gebrauchsfähiges Bauteil verstanden, das als Funktionseinheit ein MST Bauelement aufweist.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein effizientes Verfahren für die Herstellung eines solchen MST Bauelements bzw. ein daraus resultierendes ein MST Bauelement aufweisendes Bauteil anzugeben.
  • Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Trägersubstrat, beispielsweise ein Behälter zur Behausung mindestens eines elektrischen Bauelements, bevorzugt eines MST Bauelements, bereitgestellt wird. Der Behälter ist zunächst zu einer Seite offen und beherbergt das MST Bauelement derart, dass es zumindest annähernd bündig zur Behälteröffnung angeordnet ist, wobei die der Behälteröffnung zugewandte Stirnseite des MST Bauelements zumindest annähernd bündig zur Behälteröffnung ist. Diese Stirnseite des MST Bauelements wird nachfolgend auch als Oberseite bezeichnet.
  • Neben dem MST Bauelement kann der Behälter weitere untereinander verschaltete Komponenten, insbesondere passive Komponenten, Verstärker bzw. ASICs enthalten.
  • Der Behälter mit dem darin angeordneten MST Bauelement wird mit einer Abdeckung verschlossen, die zumindest eine Schicht bzw. eine Deckschicht umfasst. Im Folgenden wird die Abdeckung als Deckschicht bezeichnet, wobei die Deckschicht selbst in mehrere Unterschichten aufgeteilt werden bzw. sein kann.
  • Die Deckschicht verbindet den Behälterrand mit der Oberseite des MST Bauelements. Abhängig von der Elastizität der Deckschicht wird das MST Bauelement vorzugsweise annähernd bündig bis bündig zum Behälterrand angeordnet. Dabei weist die Deckschicht vorzugsweise eine Elastizität auf, die es ermöglicht, das MST Bauelement stabil mit dem Behälterrand zu verbinden. Vorteilhafterweise kann dabei darauf verzichtet werden, das Bauelement bündig an den Behälterrand anstoßend anzuordnen.
  • In einem weiteren Verfahrenschritt wird die Deckschicht mit zumindest einer Aussparung versehen, die die Deckschicht in einen inneren und einen äußeren Bereich aufteilt, so dass sowohl der innere als auch der äußere Bereich mit dem MST Bauelement verbunden sind. Die Aussparung umschließt den inneren Bereich vollständig. Sie kann sich über die gesamte Schichtdicke der Deckschicht erstrecken, oder nur bis zu einer Tiefe ausgebildet werden, die einem Bruchteil der genannten Schichtdicke entspricht.
  • In einem weiteren Verfahrenschritt wird der innere Bereich der Deckschicht abgehoben oder abgezogen, während der äußere Bereich haften bleibt. Dabei kann der innere Bereich der Deckschicht beispielsweise mittels einer auflaminierten Liftoff- bzw. Abziehfolie abgezogen werden, wobei die Haftfestigkeit der Liftoff-Folie auf dem äußeren Bereich der Deckschicht reduziert sein kann, was bei bestimmten als Abziehfolie nutzbaren Folien zum Beispiel mittels UV-Bestrahlung erreicht werden kann. Die Liftoff-Folie kann auf dem äußeren Bereich der Deckschicht selektiv bestrahlt werden, damit nur dieser bestrahlte Bereich gezielt eine reduzierte Haftfestigkeit erhält.
  • Anstelle der Bestrahlung der Liftoff-Folie mit UV Strahlung kann die Unterseite der Liftoff-Folie, d. h. ihre der Deckschicht zugewandte Seite, mit Klebern unterschiedlicher Haftstärken versehen werden, wobei im äußeren Bereich der Liftoff-Folie, der den äußeren Bereich der Deckschicht abdeckt, ein Kleber mit geringerer Haftstärke verwendet wird, als im inneren Bereich der Liftoff-Folie. Der Kleber kann auch selektiv so aufgebracht werden, dass im äußeren Bereich wenig oder gar kein Kleber vorhanden ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Deckschicht mit dem MST Bauelement und dem Behälter verklebt, wobei beispielsweise eine selbstklebende Deckschicht verwendet wird. Die Deckschicht kann inhärent klebrig ausgeführt sein oder sie kann mit einem Klebefilm versehen sein, der ihr eine Haftfähigkeit bzw. Haftfläche verleiht.
  • Die Deckschicht weist vorzugsweise eine Trägerschicht auf, auf die weitere Schichten aufgebracht werden können. Als Trägerschicht ist beispielsweise eine Polymerschicht geeignet.
  • Die Deckschicht ist vorzugsweise 20 bis 100 μm dick. Ein gegebenenfalls vorhandener Klebefilm der Deckschicht kann eine Dicke von beispielsweise 10 bis 25 μm aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Verschließen des Behälters ein Klebstoff auf die Deckschicht aufgetragen.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Klebstoff strukturiert, d. h., mit einem geometrischen Muster, auf den Behälterrand und auf das MST Bauelement aufgetragen. Vorzugsweise wird die Klebewirkung beim Auftragen bzw. beim Auflaminieren durch Druck und/oder Wärme eingestellt. Dabei können Schmelzkleber oder so genannte „B-Stage”-Materialien verwendet werden, deren Haftwirkung sich durch Druck und/oder Wärme entfalten lässt.
  • In einem weiteren Verfahrenschritt wird entlang der Oberseite des MST Bauelements und wahlweise auch über den Rändern des Behälters jeweils eine durchgängige Aussparung in der Deckschicht erzeugt, wobei die Aussparung schmaler ist als die die Oberseite des MST Bauelements bildenden Strukturen bzw. als die nach oben weisenden Ränder des Behälters. Die Aussparung kann jeweils als schmaler Graben ausgebildet sein und einen inneren Bereich der Deckschicht umschließen.
  • Zusätzlich oder alternativ kann die Aussparung als Perforation ausgeführt sein bzw. einen perforierten Bereich aufweisen, wobei der Abstand zwischen den Perforationslöchern vorzugsweise kleiner ist, als die Dicke der Deckschicht. Somit kann der innere Bereich in einem späteren Verfahrensschritt exakt abgetrennt werden, so dass insbesondere im äußeren Bereich keine unerwünschten Einrisse entstehen. Eine solche Perforation ist für Anwendungen geeignet, bei denen keine weitere Metallisierung auf die Deckschicht aufgebracht wird. Andernfalls müsste in einem zusätzlichen Verfahrensschritt diese Metallisierung ebenfalls aufgetrennt werden, so dass innere und äußere Bereiche galvanisch getrennt sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die Aussparung mittels Laserablation erzeugt, so dass bei geeigneter Wahl der Laserwellenlänge, Fokusdurchmesser, Leistung, Pulsfrequenz und Scanparametern ein Angriff des Behälters und insbesondere der Oberseite des MST Bauelements vorzugsweise vermieden wird.
  • Die Aussparung kann mittels fotolithografischer Bearbeitung der Deckschicht erzeugt werden, wobei eine Deckschicht verwendet wird, die fotolithografisch bearbeitbares und insbesondere lichtempfindliches Material aufweist, vorzugsweise einen Positiv- oder Negativ-Fotolack. In einem darauf folgenden Verfahrensschritt wird die Deckschicht mittels scannender- oder Masken-Belichtung und nachfolgender Entwicklung strukturiert, wobei durch Einsatz von Lösungsmitteln die Aussparung ausgewaschen bzw. die Deckschicht im belichteten bzw. unbelichteten Bereich aufgelöst wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden in einem Verfahrenschritt die Deckschicht und die durch die Aussparung zum Teil freigelegte Oberseite des MST Bauelements bzw. des Behälterrands derart behandelt, dass sie elektrisch leitfähige Eigenschaften erhalten. Dies wird beispielsweise durch Aufbringen einer metallischen Schicht mittels Sputtern oder durch elektrostatisches Aufstäuben von Graphit erreicht. Dabei kann sowohl die Aussparung bzw. der durch die Aussparung freigelegte Bereich der Oberseite des MST Bauelements und des Behälters mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen werden.
  • Die elektrische Eigenschaft der Deckschicht kann in der Form eines Seedlayers vorliegen, wobei unter dem Begriff Seedlayer eine elektrisch leitende Schicht verstanden wird, die eine weitere Galvanisierung ermöglicht.
  • Vorzugsweise wird eine weitere Aussparung in der elektrisch leitenden Schicht, zum Beispiel im Seedlayer, erzeugt, die bis hin zur Oberseite des MST Bauelements durchgeführt ist. Vorteilhafterweise bewirkt dies eine elektrische Trennung bzw. Isolierung des Innen- und des Außenbereichs der Deckschicht, so dass der später abzutrennende Innenbereich der Deckschicht keine Galvanisierung erfährt.
  • Auf dem Seedlayer wird vorzugsweise eine Metallschicht galvanisch abgeschieden. Dadurch wird eine vorzugsweise geschlossene, elektrisch leitende Schicht erzeugt, welche bewirkt, dass im Behälter angeordnete elektrische und MST Bauelemente vor elektromagnetischer Strahlung besser abgeschirmt sind. Ein weiterer Vorteil ist die dadurch erzielte mechanische Verstärkung der Deckschicht, so dass das MST Bauelement vor Umwelteinwirkungen besser geschützt ist. Ein weiterer Vorteil ist die durch Galvanisierung erzielte zusätzliche Haftung der Deckschichtaußenkanten am Behälter und am MST Bauelement. Der Seedlayer bzw. die elektrisch leitende Schicht kann auch mit einer bereits aufm Behälterrand befindlichen Metallisierung in Kontakt treten, die wiederum mit einem elektrischen Masseanschluss verbunden sein kann. Damit kann der Seedlayer auf Massepotential gelegt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden mehrere nebeneinander liegende Behälter gleichzeitig bereitgestellt, im folgenden Panel genannt. Dabei wird die Deckschicht über mehrere Behälter und den darin angeordneten MST Bauelementen aufgebracht. Das Panel kann dabei beliebig in einzelne Bauteile mit MST Bauelementen und/oder in Arrays aus mehreren zusammengehörigen oder zusammenwirkenden MST Bauelementen vereinzelt werden.
  • Weiterhin beherbergt der Behälter vorzugsweise elektrische Leiterbahnen, die das MST Bauelement kontaktieren, wobei die Deckschicht diese Leiterbahnstrukturen vorteilhafterweise vor äußeren Umwelteinflüssen schützt. Wird der Behälter elektrisch isolierend ausgeführt, so können die elektrischen Wechselwirkungen zwischen den Leiterbahnen minimiert werden.
  • Es ist günstig, wenn der Behälter Durchkontaktierungen aufweist, die die elektrischen Leiterbahnstrukturen bzw. das MST Bauelement im Behälter nach außen kontaktieren.
  • Vorzugsweise umfasst der Behälter zumindest ein Material, das ausgewählt ist aus: Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zirkoniumoxid, Titandioxid, Glaskeramik, Aluminiumnitrid, Glas, Kunststoff, insbesondere hochschmelzende Thermoplaste oder epoxidbasierte Duroplaste, vorzugsweise mit mineralischen oder anderen Füllstoffen.
  • Als MST Bauelement kann ein Mikrofon, ein Lautsprecher, ein Drucksensor und/oder ein Sensor zur Messung von atmosphärischen Parametern verwendet bzw. in den Behälter eingesetzt werden.
  • Das Verfahren bietet neben der kostengünstigen und effizienten Herstellung den Vorteil, dass das MST Bauelement vor physikalischen und chemischen Einwirkungen während des Herstellungsprozessesgeschützt wird.
  • Es wird außerdem ein Bauteil mit einem MST Bauelement angegeben, das unmittelbar mit einem im Rahmen dieses Dokuments beschriebenen Verfahren herstellbar ist.
  • Unabhängig vom Herstellungsverfahren wird darüber hinaus ein Bauteil mit einem MST Bauelement und insbesondere ein elektromechanischer Wandler angegeben, der einen auf einer Seite offenen Behälter aufweist, in dem ein MST Bauelement angeordnet ist. Im Behälter ist zwischen der Behälterinnenseite und dem MST Bauelement ein Hohlraum bereitgestellt. Eine Abdeckung bzw. eine eine Deckschicht umfassende Abdeckung deckt den Hohlraum ab und verbindet das MST Bauelement mit dem Behälter, wobei ein Bereich des MST Bauelements auf seiner der Behälteröffnung zugewandten Oberseite von der Deckschicht freigelassen ist.
  • Der Hohlraum dient vorzugsweise der Entwicklung, Ausbreitung und Resonanz von akustischen Wellen, die von einem Lautsprecher als Beispiel eines verkapselten MST Bauelements, nach außen ausgesendet werden können. Das MST Bauelement kann z. B. auch ein Mikrofon oder Drucksensor sein. Die akustischen Wellen oder zu messende Druckschwankungen können dabei durch den von der Deckschicht freigelassenen Bereich an der offenen Seite des Behälters von innen nach außen gelangen oder umgekehrt. Der Hohlraum kann jedoch auch als Kammer dienen, in der sich zum Beispiel ein Druck aufbauen kann, der mit dem MST Bauelement dann messbar ist. Im Falle eines Absolutdrucksensors kann der Hohlraum als Druckreferenz dienen. Bei einem Mikrofon spricht man vom „akustischen Rückvolumen” oder „back volume”.
  • Vorzugsweise umfasst die Deckschicht mehrere Schichten, wobei eine Schicht vorzugsweise eine Metallschicht ist. Dabei kann die Metallschicht auf einem Seedlayer abgeschieden sein. Die Metallschicht ist vorzugsweise direkt mit der Oberseite des MST Bauelements und mit der Oberseite des Behälterrahmens in Verbindung gebracht. Eine weitere Schicht der Deckschicht ist vorzugsweise eine Trägerfolie, die beispielsweise ein Polymer enthält, auf der die Metallschicht oder noch weitere Schichten aufgebracht sein können.
  • Der Behälter, das Mikrofon, die Deckschicht sowie weitere Bestandteile des elektromechanischen Wandlers können nach zumindest einem in diesem Dokument beschriebenen Beispiel ausgeführt sein.
  • Die beschriebenen Verfahren und Gegenstände werden anhand der folgenden Ausführungsbeispiele und Figuren näher erläutert.
  • Dabei zeigt bzw. zeigen:
  • 1 bis 8 verschiedene Schritte bei der Herstellung eines Bauteils mit einem MST Bauelement,
  • 9 eine Darstellung eines fertig gestellten Bauteils, insbesondere eines elektromechanischen Wandlers.
  • 1 zeigt schematisch einen Querschnitt eines MST Bauteils 1, bei dem als MST Bauelement 3 ein MEMS-Chip, in diesem Falle ein Mikrofon, mittig auf dem Innenboden 2a eines vorzugsweise mehrschichtig laminierten oder spritzgegossenen becherförmigen Behälters 2 angeordnet ist. Der becherförmige Behälter 3 kann einen kreisförmigen Umriss oder einen polygonalen Umriss aufweisen; der Umriss des Behälters ist nicht auf eine bestimmte Form eingeschränkt. Das Mikrofon 3 weist unterseitig Lotkugeln 3a bzw. eine Flipchipkontaktierung 3a auf, die es ermöglicht, das Mikrofon auch vom Innenboden 2a des Behälters aus elektrisch zu kontaktieren. Das Mikrofon 3 weist ein vorzugsweise hohlzylinderförmiges Rahmenelement 3b auf, wobei an dem, dem Innenboden zugewandeten Ende des Rahmenelements 3b, eine Membran 3c angeordnet ist. Dies kann beispielsweise mittels des piezoelektrischen Effekts ihre schalldruckbedingte Auslenkung in elektrische Signale umwandeln.
  • Ebenfalls möglich ist es, neben einer beweglichen Membran eine zweite starre anzuordnen. Die Membranauslenkung bewirkt zwischen beiden dann eine variable elektrische Kapazität, die wiederum in ein Spannungssignalgewandelt werden kann.
  • In jedem Fall dient dabei die im letzten Prozessschritt (siehe 9) freigelegte Öffnung 10 als Schalleintritt und das abgeschlossene Rückvolumen 1a als Druckreferenz.
  • Zwischen der äußersten Mantelfläche des Rahmenelements 3b des Mikrofons 3, der Unterseite der Membran 3c und der Innenwand des Behälters 3 ist ein Hohlraum 1a bereitgestellt. Der Hohlraum wird nachfolgend als Cavity 1a bezeichnet. Er dient wie beschrieben als Druckreferenz.
  • Auf dem Innenboden 2a des Behälters 2 sind vorzugsweise elektrische Leiterbahnen (nicht gezeigt) aufgebracht, die das Mikrofon 3 elektrisch kontaktieren und beispielsweise Kupfer enthalten. Die Leiterbahnen können das Mikrofon über im Boden des Behälters vorhandene Durchkontaktierungen (nicht gezeigt) nach außen elektrisch verbinden.
  • Der Behälter 2 besteht aus bzw. enthält vorzugsweise eine Keramik mit elektrisch stark isolierender Eigenschaft.
  • Der Behälter bzw. das Trägersubstrat kann auf keramischer Basis, d. h. HTCC (High Temperature Cofired Ceramics) oder LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics) oder auf organischer Basis, wie zum Beispiel auf der Basis von Epoxyd, Phenol, Polyimid, Bismaleinimid-Triazin, Cyanatester, PTFE (Polytetrafluorethylen) enthalten. Dabei können anorganische Füllstoffe, wie z. B. Quarz- oder Keramikpartikel, Glasfaser bzw. eine Glasfolie oder auch eine organische Faserverstärkung, wie z. B. Aramid, verwendet werden. Auch kann der Behälter Hoch temperatur-Thermoplaste, wie z. B. Polyetherimid, Polyaryletherketone, Polysulfon, Polyphenylensulfid, Polyamidimid, Polyamid, Polyphthalamid oder Polybutylenterephthalat enthalten bzw. aus diesen bestehen, insbesondere solche in MID-Verarbeitung (Moulded Interconnect Device). Weiterhin geeignet sind Glas oder Silizium.
  • Im Behälter 2 können zusätzlich passive oder aktive Bauelemente angeordnet sein, von denen zumindest ein Teil mit dem MST Bauelement 3 bzw. mit dem Mikrofon 3 verschaltet sein kann. Im Falle eines als Mikrofon 3 ausgebildeten MEMS-Chips 3 umfassen diese zusätzlichen Bauelemente (nicht gezeigt) beispielsweise Verstärker oder AD-Wandler sowie Schutzeinrichtungen gegen EMI (Electromagnetic Interference) und ESD (Electrostatic Discharge).
  • 2 zeigt das MST Bauteil 1 gemäß 1, auf dem zusätzlich eine Deckschicht 4 auflaminiert ist. Die Deckschicht 4 überspannt und verkapselt sowohl die Cavity 1a als auch die Oberseite des MST Bauelements 3.
  • Die Deckschicht 4 kann als eine selbstklebende Polymer- oder Metallfolie mit Kleberbeschichtung ausgeführt sein. In dieser Figur ist die Oberseite des MST Bauelements bündig zum Behälter angeordnet.
  • 3 zeigt das MST Bauteil, hier den elektromechanischen Wandler, bei dem eine Aussparung 4a in der Deckschicht 4 erzeugt wurde, beispielsweise mittels Laserablation. Die Aussparung 4a verläuft auf der Oberseite des MST Bauelements 3, wobei ein erster, äußerer Teil der Deckschicht zwischen der Aussparung 4a und der Außenwand des Behälters 2 und ein zweiter, innerer Teil die Oberseite des MST Bauelements 3, an der später keine Deckschicht 4 erwünscht ist, zunächst abdeckt. Dabei deckt der innere Teil der Deckschicht 4 die akustische Front des in dieser Figur gezeigten Mikrofons 3 ab. Vorzugsweise legt die Aussparung 4a einen Bereich auf der Oberseite des MST Bauelements 3 frei.
  • 4 zeigt gegenüber der 3 eine zusätzliche, zumindest teilweise elektrisch leitende Schicht 5, die auf der Deckschicht 4 und auf dem durch die Aussparung 4a freigelegten Bereich des MST Bauelements aufgebracht ist. Die zumindest teilweise elektrisch leitende Schicht 5 ist vorzugsweise ein Seedlayer 5. Die Metallschicht 5 umfasst vorzugsweise aufgesputtertes Titan in einer Dicke von ca. 100 nm oder aufgesputtertes Kupfer in einer Dicke von ca. 200 nm.
  • 5 zeigt eine gegenüber 4 eine verbreiterte Aussparung 4a. Die Aussparung durchtrennt das Seedlayer 5, so dass ein innerer Bereich des Seedlayers gegen einen äußeren Bereich des Seedlayers elektrisch isoliert ist. Der äußere Bereich des Seedlayers deckt den äußeren Bereich der Deckschicht 4 überlappend auf die Oberseite des MST Bauelements 3 ab. Der innere Bereich der Deckschicht 4 und die am MST Bauelement 3 haftende Fläche sind durch die erweiterte Aussparung 4a verkleinert. Das bedeutet, dass der innere Bereich der Deckschicht 4 später leichter vom MST Bauelement 3 gelöst werden kann. Vorzugsweise überlappt der innere Bereich der Deckschicht 4 dabei die innere Kante der Oberseite des MST Bauelements 3 nur geringfügig. Dagegen wird ein Überlappen dem Seedlayer 5 auf die Oberseite des MST Bauelements 3 vorzugsweise vermieden.
  • 6 zeigt ein galvanisiertes MST Bauelement 1, bei dem auf dem Seedlayer 5 eine Metallschicht 6 galvanisch abgeschieden ist und einen Teil der durch die Aussparung 4a freigelegten Oberseite des MST Bauelements 3 überzieht. Damit wird eine festere mechanische Anbindung des äußeren Bereichs der Deckschicht 4 auf dem MST Bauelement 3 erreicht, sodass der äußere Bereich der Deckschicht 4 nicht ohne deutlichen Kraftaufwand vom MST Bauelement 3 gelöst werden kann. Die Metallschicht deckt dabei lediglich den äußeren Bereich der Deckschicht ab. Nicht nur ist die Haftung zwischen dem äußeren Bereich der Deckschicht 4 auf dem MST Bauelement gestärkt, auch ist die gesamte Deckschicht mittels der galvanisch aufgebrachten Metallschicht 6 mechanisch gestärkt. Die Metallschicht 6 hat darüber hinaus den Vorteil, als elektromagnetische Abschirmstruktur zu wirken, die das bzw. die im Behälter angeordneten Bauelemente vor von außen einwirkenden elektromagnetischen Störungen schützt. Die galvanisch aufgebrachte Metallschicht 6 besteht vorzugsweise aus Teilschichten, insbesondere aus Cu und Ni mit einer Gesamtdicke – zusammen mit dem Seedlayer – von typisch 10 bis 100 μm oder mehr.
  • 7 zeigt gegenüber 6 eine auf den elektromechanischen Wandler auflaminierte, zusätzliche Liftoff-Folie 7, beispielsweise ein so genanntes „UV Release Tape”. Die Liftoff-Folie enthält bzw. besteht aus einem gegen UV-Licht sensiblen Material entsprechend der Beschreibung des vorhergehenden Beschreibungsteils. Die Liftoff-Folie haftet zunächst gleichmäßig auf der gesamten Oberseite der Deckschicht 4.
  • 8 zeigt das Belichten der Liftoff-Folie 7, wobei die Haftfestigkeit der Liftoff-Folie mittels einer Fotomaske 8 strukturiert im äußeren Bereich der Deckschicht 4 mittels UV-Licht 9 reduziert wird, während der innere Bereich seine Haftung beibehält.
  • 9 zeigt das MST Bauteil, nachdem der innere Bereich der Deckschicht 4 mittels der Liftoff-Folie 7 selektiv herausgelöst wurde, wobei der innere Bereich der Deckschicht nach der UV-Bestrahlung 9 gemäß der vorhergehenden Figur stärker an der Lift-Off Folie haftet, als der äußere Bereich der Deckschicht. Es wird dabei die Öffnung 10 erzeugt, die einen freien Zugang zu Bauelementstrukturen des MST Bauelements 3 ermöglicht, beispielsweise die Membran 3c in 1.
  • Das beschriebene Verfahren lässt sich vorzugsweise für die Herstellung von verkapselte MST Bauelemente aufweisenden MST Bauteilen und insbesondere von elektromagnetischen Wandlern auf einem einzigen Substrat, folgend als Panel bezeichnet, anwenden. Die elektromechanischen Wandler oder entsprechend andere MST Bauteile können in der Menge hergestellt und dann vereinzelt werden. Die Vereinzelung kann mittels Hochgeschwindigkeitstrennsägen oder alternativen Verfahren erfolgen, wie etwa Stanzen oder Fräsen. Neben dem bereits beschriebenen Schutz des MST Bauelements liegt ein weiterer Vorteil dieses Herstellungsverfahrens und der späteren Vereinzelung in der Möglichkeit, die MST Bauteile vor der Vereinzelung el zu prüfen, wobei die Handhabung wesentlich einfacher und effizienter ist als nach der Vereinzelung. Weiterhin gelingt es mit dem Verfahren auf elegante und wirtschaftliche Weise, ganzflächige Abscheidverfahren wahlweise auch im wässrigen Milieu durchzuführen, wobei eigentlich gegen diese Bedingungen empfindliche Bauelementstrukturen der MST Bauelemente hervorragend geschützt sind. Durch das Entfernen des inneren Bereichs werden die empfindlichen Bauelementstrukturen ja anschließend wieder freigelegt.
    • 1
    MST Bauteil (elektromechanischer Wandler)
    1a
    Cavity
    2
    Behälter
    2a
    Innenboden des Behälters
    3
    elektromechanisches Bauelement (MST Bauelement)
    3a
    Lotkugeln
    3b
    Rahmenelement
    3c
    Membran
    4
    Deckschicht
    4a
    Aussparung in der Deckschicht
    5
    Seedlayer
    6
    Metallschicht
    7
    Liftoff-Folie
    8
    Fotomaske
    9
    UV-Licht
    10
    Öffnung

Claims (15)

  1. Verfahren zur Verkapselung eines MST Bauelements (3), bei dem – das MST Bauelement (3) in einem Behälter (2) angeordnet wird, und – der Behälter mit einer Deckschicht (4) verschlossen wird, wobei – die Deckschicht (4) mit zumindest einer ringförmig geschlossenen Aussparung (4a) versehen wird, die die Deckschicht in einen inneren und einen äußeren Bereich derart aufteilt, dass sowohl der innere als auch der äußere Bereich mit der der Deckschicht zugewandten Oberseite des MST Bauelements (3) verbunden sind, und – der innere Bereich abgehoben wird während der äußere Bereich haften bleibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Deckschicht (4) mit der Oberseite des MST Bauelements (3) und dem Behälter (2) verklebt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem eine selbstklebende Deckschicht (4) verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem vor dem Verschließen des Behälters (2) mit der Deckschicht ein Klebstoff im Verbindungsbereich zwischen Deckschicht (4) und Rand des Behälters (2) und zwischen Deckschicht (4) und der Oberseite des Bauelements (3) aufgetragen wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine weitere Aussparung in der Deckschicht erzeugt wird, in der ein Bereich der Oberseite des Behälters freigelegt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Aussparung (4a) in der Deckschicht (4) mittels Laserablation erzeugt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Deckschicht (4) ein fotolithografisch bearbeitbares Material enthält und mittels Maskenbelichtung oder scannender Belichtung und Entwicklung strukturiert wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Deckschicht (4) und die Aussparung (4a) teilweise mit einer metallischen Schicht (5) belegt werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Panel mit mehreren Behältern (2) bereitgestellt wird, in denen jeweils zumindest ein MST Bauelement (3) angeordnet ist, wobei die Deckschicht (4) über mehrere Behälter des Panels aufgebracht wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der innere Bereich der Deckschicht (4) mittels einer auflaminierten Liftoff-Folie (7) abgezogen wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Liftoff-Folie (7) ganzflächig auf den inneren und äußeren Bereich der Deckschicht (4) aufgebracht wird und wobei die Haftfestigkeit der Liftoff-Folie (7) auf dem äußeren Bereich der Deckschicht (4) mittels UV-Bestrahlung (9) reduziert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Liftoff-Folie (7) auf dem äußeren Bereich der Deckschicht (4) strukturiert bestrahlt wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als MST Bauelement (3) ein Mikrofon verwendet wird.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auf die Deckschicht (4) nach dem Erzeugen der metallischen Schicht (5) in einem ganzflächig wirksamen Verfahren die metallische Schicht (5) und die darunter liegende Deckschicht zumindest teilweise geöffnet werden.
  15. Bauteil mit einem MST Bauelement (1) aufweisend: – einen auf einer Seite offenen Behälter (2), in dem ein MST Bauelement (3) angeordnet ist, wobei – zwischen der Behälterinnenseite und dem MST Bauelement ein Hohlraum (1a) bereitgestellt ist, wobei – eine Deckschicht (4) den Hohlraum abdeckt und das MST Bauelement mit dem Behälter auf seiner der Deckschicht zugewandten Oberseite verbindet, wobei – ein Bereich des MST Bauelements auf seiner der Behälteröffnung zugewandten Oberseite von der Deckschicht freigelassen ist.
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