DE102008032319B4 - Verfahren zur Herstellung eines MST Bauteils - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Verkapselung eines MST Bauelements (3), bei dem – das MST Bauelement (3) derart in einem einseitig offenen Behälter (2) angeordnet wird, dass zwischen Behälterinnenseite und dem MST Bauelement (3) ein Hohlraum (1a) ausgebildet wird, und – der Behälter mit einer Deckschicht (4) verschlossen wird, wobei die Deckschicht (4) den Behälterrand mit der der Deckschicht (4) zugewandten Oberseite des MST Bauelements (3) verbindet und den Hohlraum (1a) verkapselt, – die Deckschicht (4) mit einer ringförmig geschlossenen Aussparung (4a) versehen wird, die die Deckschicht (4) in einen inneren und einen äußeren Bereich derart aufteilt, dass sowohl der innere als auch der äußere Bereich mit der der Deckschicht (4) zugewandten Oberseite des MST Bauelements (3) verbunden sind, und – der innere Bereich abgehoben wird während der äußere Bereich haften bleibt und der Hohlraum (1a) dadurch verkapselt 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.
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DE 10 2006 046 292 A1 offenbart ein Bauelement mit einem Gehäuse für ein MEMS-Mikrofon und ein Verfahren zur Herstellung. - Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein effizientes Verfahren für die Herstellung eines solchen MST Bauelements 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 und wobei zwischen Behälterinnenseite und dem MST Bauelement ein Hohlraum ausgebildet wird. 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. Erfindungsgemäß verkapselt die Deckschicht zunächst den Hohlraum und die Oberseite des MST Bauelements.
- 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 und der Hohlraum somit verkapselt 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 auf dem 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.
- Ein Bauteil mit einem MST Bauelement ist insbesondere einelektromechanischer Wandler, 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 bis8 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 Bauteils1 , bei dem als MST Bauelement3 ein MEMS-Chip, in diesem Falle ein Mikrofon, mittig auf dem Innenboden2a eines vorzugsweise mehrschichtig laminierten oder spritzgegossenen becherförmigen Behälters2 angeordnet ist. Der becherförmige Behälter3 kann einen kreisförmigen Umriss oder einen polygonalen Umriss aufweisen; der Umriss des Behälters ist nicht auf eine bestimmte Form eingeschränkt. Das Mikrofon3 weist unterseitig Lotkugeln3a bzw. eine Flipchipkontaktierung3a auf, die es ermöglicht, das Mikrofon auch vom Innenboden2a des Behälters aus elektrisch zu kontaktieren. Das Mikrofon3 weist ein vorzugsweise hohlzylinderförmiges Rahmenelement3b auf, wobei an dem, dem Innenboden zugewandeten Ende des Rahmenelements3b eine Membran3c angeordnet ist. Diese 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 Öffnung10 als Schalleintritt und das abgeschlossene Rückvolumen1a als Druckreferenz. - Zwischen der äußersten Mantelfläche des Rahmenelements
3b des Mikrofons3 , der Unterseite der Membran3c und der Innenwand des Behälters3 ist ein Hohlraum1a bereitgestellt. Der Hohlraum wird nachfolgend als Cavity1a bezeichnet. Er dient wie beschrieben als Druckreferenz. - Auf dem Innenboden
2a des Behälters2 sind vorzugsweise elektrische Leiterbahnen (nicht gezeigt) aufgebracht, die das Mikrofon3 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 Hochtemperatur-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 Bauelement3 bzw. mit dem Mikrofon3 verschaltet sein kann. Im Falle eines als Mikrofon3 ausgebildeten MEMS-Chips3 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 Bauteil1 gemäß1 , auf dem zusätzlich eine Deckschicht4 auflaminiert ist. Die Deckschicht4 überspannt und verkapselt sowohl die Cavity1a als auch die Oberseite des MST Bauelements3 . - 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 Aussparung4a in der Deckschicht4 erzeugt wurde, beispielsweise mittels Laserablation. Die Aussparung4a verläuft auf der Oberseite des MST Bauelements3 , wobei ein erster, äußerer Teil der Deckschicht zwischen der Aussparung4a und der Außenwand des Behälters2 und ein zweiter, innerer Teil die Oberseite des MST Bauelements3 , an der später keine Deckschicht4 erwünscht ist, zunächst abdeckt. Dabei deckt der innere Teil der Deckschicht4 die akustische Front des in dieser Figur gezeigten Mikrofons3 ab. Vorzugsweise legt die Aussparung4a einen Bereich auf der Oberseite des MST Bauelements3 frei. -
4 zeigt gegenüber der3 eine zusätzliche, zumindest teilweise elektrisch leitende Schicht5 , die auf der Deckschicht4 und auf dem durch die Aussparung4a freigelegten Bereich des MST Bauelements aufgebracht ist. Die zumindest teilweise elektrisch leitende Schicht5 ist vorzugsweise ein Seedlayer5 . Die Metallschicht5 umfasst vorzugsweise aufgesputtertes Titan in einer Dicke von ca. 100 nm oder aufgesputtertes Kupfer in einer Dicke von ca. 200 nm. -
5 zeigt eine gegenüber4 eine verbreiterte Aussparung4a . Die Aussparung durchtrennt das Seedlayer5 , 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 Deckschicht4 überlappend auf die Oberseite des MST Bauelements3 ab. Der innere Bereich der Deckschicht4 und die am MST Bauelement3 haftende Fläche sind durch die erweiterte Aussparung4a verkleinert. Das bedeutet, dass der innere Bereich der Deckschicht4 später leichter vom MST Bauelement3 gelöst werden kann. Vorzugsweise überlappt der innere Bereich der Deckschicht4 dabei die innere Kante der Oberseite des MST Bauelements3 nur geringfügig. Dagegen wird ein Überlappen des Seedlayers5 auf die Oberseite des MST Bauelements3 vorzugsweise vermieden. -
6 zeigt ein galvanisiertes MST Bauelement1 , bei dem auf dem Seedlayer5 eine Metallschicht6 galvanisch abgeschieden ist und einen Teil der durch die Aussparung4a freigelegten Oberseite des MST Bauelements3 überzieht. Damit wird eine festere mechanische Anbindung des äußeren Bereichs der Deckschicht4 auf dem MST Bauelement3 erreicht, sodass der äußere Bereich der Deckschicht4 nicht ohne deutlichen Kraftaufwand vom MST Bauelement3 gelöst werden kann. Die Metallschicht deckt dabei lediglich den äußeren Bereich der Deckschicht ab. Nicht nur ist die Haftung zwischen dem äußeren Bereich der Deckschicht4 auf dem MST Bauelement gestärkt, auch ist die gesamte Deckschicht mittels der galvanisch aufgebrachten Metallschicht6 mechanisch gestärkt. Die Metallschicht6 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 Metallschicht6 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 gegenüber6 eine auf den elektromechanischen Wandler auflaminierte, zusätzliche Liftoff-Folie7 , 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 Deckschicht4 . -
8 zeigt das Belichten der Liftoff-Folie7 , wobei die Haftfestigkeit der Liftoff-Folie mittels einer Fotomaske8 strukturiert im äußeren Bereich der Deckschicht4 mittels UV-Licht9 reduziert wird, während der innere Bereich seine Haftung beibehält. -
9 zeigt das MST Bauteil, nachdem der innere Bereich der Deckschicht4 mittels der Liftoff-Folie7 selektiv herausgelöst wurde, wobei der innere Bereich der Deckschicht nach der UV-Bestrahlung9 gemäß der vorhergehenden Figur starker an der Lift-Off Folie haftet, als der äußere Bereich der Deckschicht. Es wird dabei die Öffnung10 erzeugt, die einen freien Zugang zu Bauelementstrukturen des MST Bauelements3 ermöglicht, beispielsweise die Membran3c in1 . - 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 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.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- MST Bauteil (elektromechanischer Wandler)
- 1a
- Hohlraum (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
- Metallschicht (Seedlayer)
- 6
- Metallschicht
- 7
- Liftoff-Folie
- 8
- Fotomaske
- 9
- UV-Licht
- 10
- Öffnung
Claims (11)
- Verfahren zur Verkapselung eines MST Bauelements (
3 ), bei dem – das MST Bauelement (3 ) derart in einem einseitig offenen Behälter (2 ) angeordnet wird, dass zwischen Behälterinnenseite und dem MST Bauelement (3 ) ein Hohlraum (1a ) ausgebildet wird, und – der Behälter mit einer Deckschicht (4 ) verschlossen wird, wobei die Deckschicht (4 ) den Behälterrand mit der der Deckschicht (4 ) zugewandten Oberseite des MST Bauelements (3 ) verbindet und den Hohlraum (1a ) verkapselt, – die Deckschicht (4 ) mit einer ringförmig geschlossenen Aussparung (4a ) versehen wird, die die Deckschicht (4 ) in einen inneren und einen äußeren Bereich derart aufteilt, dass sowohl der innere als auch der äußere Bereich mit der der Deckschicht (4 ) zugewandten Oberseite des MST Bauelements (3 ) verbunden sind, und – der innere Bereich abgehoben wird während der äußere Bereich haften bleibt und der Hohlraum (1a ) dadurch verkapselt bleibt. - Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Deckschicht (
4 ) mit der Oberseite des MST Bauelements (3 ) und dem Behälter (2 ) verklebt wird. - Verfahren nach Anspruch 2, bei dem eine selbstklebende Deckschicht (
4 ) verwendet wird. - Verfahren nach Anspruch 2, bei dem vor dem Verschließen des Behälters (
2 ) mit der Deckschicht (4 ) ein Klebstoff im Verbindungsbereich zwischen der Deckschicht (4 ) und dem Rand des Behälters (2 ) und zwischen der Deckschicht (4 ) und der Oberseite des Bauelements (3 ) aufgetragen wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Aussparung (
4a ) in der Deckschicht (4 ) mittels Laserablation erzeugt wird. - 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, wodurch die Aussparung (4a ) gebildet wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Deckschicht (
4 ) und die Aussparung (4a ) teilweise mit einer metallischen Schicht (5 ) belegt werden. - 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 (2 ) des Panels aufgebracht wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der innere Bereich der Deckschicht (
4 ) mittels einer auflaminierten Liftoff-Folie (7 ) abgezogen wird. - Verfahren nach Anspruch 9, 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. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als MST Bauelement (
3 ) ein Mikrofon verwendet wird.
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