DE102009042319B9 - Verfahren zur Herstellung eines Sensorknoten-Moduls - Google Patents

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Abstract

Verfahren, bei dem ein Sensorknoten-Modul hergestellt wird, mit den Schritten:
Ausbilden mindestens einer vorstehenden Struktur (104A–F) auf einem Träger (102);
Aufbringen mindestens eines Sensor-Dies (106A, B) auf der mindestens einen vorstehenden Struktur (104A–F) derart, dass dem Träger (102) zugewandte aktive Erfassungsoberflächengebiete (103A–F) des mindestens einen Sensor-Dies (106A, B) an der mindestens einen vorstehenden Struktur (104A–F) anliegen und von dieser bedeckt werden;
direktes Verbinden der aktiven Erfassungsoberflächengebiete (103A–F) des mindestens einen Sensor-Dies (106A, B) mit der mindestens einen vorstehenden Struktur (104A–F) durch Löten;
Einkapseln des mindestens einen Sensor-Dies (106A, B) mit Formmaterial (108), wobei die mindestens eine vorstehende Struktur (104A–F) verhindert, dass das Formmaterial (108) die aktiven Erfassungsoberflächengebiete (103A–F) bedeckt; und
Entfernen des Trägers (102) und der mindestens einen vorstehenden Struktur (104A–F) von dem mindestens einen Sensor-Die (106A, B), so dass die aktiven Erfassungsoberflächengebiete (103A–F) freigelegt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sensorknoten-Moduls.
  • In der Industrie besteht erhebliches Interesse an dem fortgesetzten Reduzieren der Größe von Sensoren, während ihre Empfindlichkeit und Intelligenz heraufgesetzt werden. Dies hat zur Integration von Sensoren in Halbleiterchips geführt. Sensorknoten (englisch: sensor nodes) bzw. Sensorknoten-Module sind auf Sensoren basierende Halbleiterchips, die miniaturisiert und mit Elektronikschaltungen integriert werden können.
  • Die Druckschrift US 2008/0128838 A1 beschreibt ein Sensormodul und ein Verfahren zu seiner Herstellung, bei dem eine vorstehende Struktur über einer Sensorregion des Sensormoduls derart angebracht wird, dass ein hermetisch abdichtender Hohlraum über der Sensorregion erzeugt wird, um die Sensorregion gegen das Eindringen von Füllmaterial beim Verkapseln des Sensormoduls zu schützen.
  • Die Druckschrift US 2008/0227235 A1 beschreibt ein Gehäuse, in dem ein Sensorchip, ein Steuerchip und eine Batterie untergebracht sind, welche mittels Bonddrähten miteinander verbunden sind. Die Bonddrähte verlaufen in eigens dazu vorgesehenen Hohlräumen des Gehäuses. Das Gehäuse hat ferner eine Öffnung nach außen, die über einer aktiven Sensoroberfläche des Sensorchips angebracht ist, um die Sensoroberfläche nach außen hin zugänglich zu machen.
  • Die Druckschrift US 2008/0009102 A1 beschreibt ein Verfahren zum Einkapseln von Sensor-Chips, bei dem eine Schutzschicht auf einer aktiven Oberfläche des Sensor-Chips aufgetragen wird.
  • Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann somit darin gesehen werden, ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines Sensorknoten-Moduls sowie ein Sensorknoten-Modul, das auf einfache Weise herstellbar ist, bereitzustellen. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen eines Sensorknoten-Moduls bereit. Das Verfahren weist das Ausbilden einer vorspringenden bzw. vorstehenden Struktur auf einem Träger auf. Ein Sensor-Die bzw. Sensor-Plättchen oder -Chip aus Halbleitermaterial wird auf der vorstehenden Struktur angebracht, derart dass ein dem Träger zugewandtes aktives Erfassungsoberflächengebiet des Sensor-Dies an der vorstehenden Struktur anliegt und von dieser bedeckt wird. Das aktive Erfassungsoberflächengebiet des Sensor-Dies wird durch Löten direkt mit der vorstehenden Struktur verbunden. Das Sensor-Die wird mit Formmaterial gekapselt, wobei die vorstehende Struktur verhindert, dass das Formmaterial das aktive Erfassungsoberflächengebiet bedeckt. Der Träger und die vorstehende Struktur werden von dem Sensor-Die entfernt, so dass das aktive Erfassungsoberflächengebiet des Sensor-Dies freigelegt wird.
  • Die beiliegenden Zeichnungen sind aufgenommen, um ein eingehenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu vermitteln, und sind in diese Spezifikation aufgenommen und stellen einen Teil dieser dar. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und viele der beabsichtigten Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich ohne weiteres verstehen, wenn sie durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
  • Die 1A–1F sind Diagramme, die ein Verfahren zum Herstellen eines Sensorknoten-Moduls gemäß einer Ausführungsform zeigen.
  • 2 zeigt ein Diagramm, das ein als Drucksensor gestaltetes Sensorknoten-Modul hergestellt gemäß einer Ausführungsform zeigt.
  • 3 zeigt ein Diagramm, das ein als Risssensor gestaltetes Sensorknoten-Modul hergestellt gemäß einer Ausführungsform zeigt.
  • 4 zeigt ein Diagramm, das ein Mehrfachchip-Sensorknoten-Modul hergestellt gemäß einer Ausführungsform zeigt.
  • 5 zeigt ein Blockdiagramm, das Komponenten eines Sensorknoten-Moduls hergestellt gemäß einer Ausführungsform zeigt.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „Oberseite”, „Unterseite”, „Vorderseite”, „Rückseite”, „vorderer”, „hinterer” usw. unter Bezugnahme auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Weil Komponenten von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einer Reihe verschiedener Orientierungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie zu Zwecken der Darstellung verwendet und ist in keinerlei Weise beschränkend.
  • Eine Ausführungsform liefert ein Verfahren zum Herstellen eines Sensorknoten-Moduls. Bei einer Ausführungsform ist das Sensorknoten-Modul als ein TSLP-Modul (Thin Small Leadless Package – dünne kleine zuleitungsfreie Packung) konfiguriert. Bei einer Ausführungsform umfasst das Sensorknoten-Modul einen Halbleitersensorchip oder ein Die, das eine oder mehrere aktive Erfassungsoberflächen aufweist, die einer Außenumgebung ausgesetzt werden sollen, um einen oder mehrere Parameter zu erfassen, wie beispielsweise Temperatur, Intensität elektromagnetischer Strahlung, Umgebungsdruck, Vorliegen von Rissen oder mechanischen Verformungen oder Vorliegen von chemischen Komponenten. Das Sensorknoten-Modul umfasst ferner eine Kommunikationsschaltungsanordnung (zum Beispiel einen Sendeempfänger bzw. Transceiver) für die Funkkommunikation und die Funkübertragung der von der aktiven Erfassungsoberfläche erfassten Sensordaten.
  • Die 1A–1F sind Diagramme, die ein Verfahren zum Herstellen eines Sensorknoten-Moduls gemäß einer Ausführungsform zeigen. Wie in 1A gezeigt, wird ein Träger 102 bereitgestellt. Bei einer Ausführungsform ist der Träger 102 ein Kupferblech mit einer Dicke von beispielsweise 200 Mikrometern. Mit Kupfer ist es möglich, vorstehende Strukturen auf dem Träger durch einen maskierten galvanischen Prozess aufwachsen zu lassen. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Träger 102 aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium, Nickel, Stahl, CuFe oder einer Legierung dieser Metalle ausgebildet.
  • Wie in 1B gezeigt, werden in einer beabstandeten Weise auf der oberen Oberfläche des Trägers 102 mehrere (kollektiv als Strukturen 104 bezeichnete) vorspringende oder vorstehende Strukturen 104A–104F ausgebildet. Bei einer Ausführungsform sind die Strukturen 104 aus dem gleichen Material wie der Träger 102 ausgebildet (z. B. Kupfer). Bei einer Ausführungsform werden die Strukturen 104 durch einen galvanischen Prozess ausgebildet (z. B. selektives Elektroplattieren). Dieser Prozess umfasst gemäß einer Ausführungsform einen fotolithografischen Prozess zum Ausbilden einer Maske auf dem Träger 102, die die Struktur der vorstehenden Strukturen 104 bestimmt (d. h. einen maskierten galvanischen Prozess). Die Maske umfasst gemäß einer Ausführungsform eine fotolithografisch strukturierte Schicht aus beispielsweise einem Fotoresist bzw. Fotolack mit mehreren Öffnungen gleicher Größe und Gestalt. Somit können mehrere Strukturen 104 von gleicher Größe und Gestalt im Wesentlichen zur gleichen Zeit auf dem Träger 102 aufwachsen. Bei einer Ausführungsform ist das für den galvanischen Prozess beim Ausbilden der vorstehenden Strukturen 104 verwendete Material Kupfer, Nickel, Zink oder eine Legierung wie beispielsweise SnAg. Bei einer Ausführungsform weisen die Strukturen 104 eine Höhe von etwa 30 bis 100 Mikrometer auf.
  • Wie in 1C gezeigt, sind mehrere Sensor-Dies 106A–106B (kollektiv als Sensor-Dies 106 bezeichnet) direkt auf den Strukturen 104 positioniert. Bei einer Ausführungsform werden die Sensor-Dies 106 unter Verwendung eines Pick-and-Place-Prozesses bzw. eines Aufnahme- und Platzierprozesses individuell auf mehreren der Strukturen 104 platziert und unter Verwendung von Löten an die Strukturen 104 gebondet bzw. mit den Strukturen 104 verbunden. Bei der gezeigten Ausführungsform enthalten die Sensor-Dies 106 mehrere aktive Erfassungsoberflächen 103A–103F (kollektiv als aktive Erfassungsoberflächen 103 bezeichnet), die dem Träger 102 zugewandt sind und die auf die Strukturen 104 ausgerichtet sind. Nach dem Positionieren der Sensor-Dies 106, wie in 1C gezeigt, sind die aktiven Erfassungsoberflächen 103 der Dies 106 somit von den Strukturen 104 bedeckt. Das Platzieren des Sensor-Dies 106A auf den Strukturen 104A–104C führt dazu, dass zwischen dem Die 106A und dem Träger 102 Hohlräume 105A und 105B gebildet werden. Das Platzieren des Sensor-Dies 106B auf den Strukturen 104D–104F führt dazu, dass zwischen dem Die 106B und dem Träger 102 Hohlräume 105C und 105D gebildet werden.
  • Wie in 1D gezeigt, wird eine Formschicht 108 (englisch: mold layer) auf dem Träger 102 ausgebildet, die die Sensor-Dies 106A und 106B einkapselt. In der dargestellten Ausführungsform umgibt die Formschicht 108 die Sensor-Dies 106A und 106B und füllt die Hohlräume 105A–105D aus. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Formschicht 108 auf allen Oberflächen der Sensor-Dies 106 außer den aktiven Erfassungsoberflächen 103 angeordnet. Bei einer Ausführungsform schirmen die Strukturen 104A–104F die aktiven Erfassungsoberflächen 103 der Dies 106 ab und verhindern, dass Formmaterial diese Oberflächen 103 bedeckt. Somit wird bei einer Ausführungsform verhindert, dass das Formmaterial die aktiven Erfassungsoberflächen 103 bedeckt, indem vor dem Aufbringen des Formmaterials entfernbare Strukturen (d. h. Strukturen 104) auf den aktiven Erfassungsoberflächen 103 aufgebracht werden.
  • Bei einer Ausführungsform wird die Formschicht 108 aus einem Formmaterial ausgebildet, das bei einer hohen Temperatur dispensiert werden kann und das bei Raumtemperatur oder Chipbetriebstemperatur fest wird. Auf diese Weise werden unbedeckte Oberflächen der Dies bedeckt, indem das Formmaterial bei einer hohen Temperatur auf die Sensor-Dies aufgebracht wird, so dass sie mechanisch oder chemisch geschützt sind, nachdem das Formmaterial fest geworden ist. Bei einer Ausführungsform wird flüssiges Formmaterial über die Sensor-Dies 106 gegossen, bis es gleichmäßig über den Sensor-Dies 106 und dem Träger 102 verteilt ist, und sich dann aufgrund von Kühlen oder Trocknen verfestigt. Bei einer Ausführungsform ist das Formmaterial ein mit einem Füllmaterial wie etwa Siliziumoxidteilchen gefülltes (wärmehärtendes) Epoxidharz. Bei einer Ausführungsform wird das Formmaterial auf eine Temperatur von etwa 170°C erhitzt, um für das Gießen ausreichend flüssig zu werden.
  • Wie in 1E gezeigt, werden der Träger 102 und die Strukturen 104 von den Sensor-Dies 106 entfernt, wodurch die aktiven Erfassungsoberflächen 103 der Sensor-Dies 106 der Außenumgebung ausgesetzt werden, während alle anderen Oberflächen des Sensor-Dies 106 weiterhin durch die Formschicht 108 eingekapselt bleiben. Nachdem die aktiven Erfassungsoberflächen 103 freigelegt sind, können die Sensor-Dies 106 Parameter wie Druck, Beschleunigung, Temperatur, chemische Komponenten usw. messen oder detektieren. Bei einer Ausführungsform werden der Träger 102 und die Strukturen 104 durch einen Kupferätzprozess entfernt (z. B. unter Einsatz von Salpetersäure). Bei einer Ausführungsform werden die aktiven Erfassungsoberflächen 103 der Sensor-Dies 106 mit einem Ätzstoppmaterial (z. B. einem Polymer) beschichtet, bevor die in 1C gezeigten Dies angebracht werden, um eine Beschädigung an den Oberflächen 103 während des Entfernens des Trägers 102 und der Strukturen 104 zu verhindern. Das Entfernen der Strukturen 104 führt zu Hohlräumen 110A–110F in der Formschicht 108 bei den aktiven Erfassungsoberflächen 103 der Sensor-Dies 106. Bei einer Ausführungsform bestehen die vorstehenden Strukturen 104 aus dem gleichen Material wie der Träger 102, und die vorstehenden Strukturen 104 werden in dem gleichen Ätzschritt wie der Träger 102 entfernt (d. h., sowohl der Träger 102 als auch die Strukturen 104 werden in einem einzelnen Ätzschritt entfernt).
  • Wie in 1F gezeigt, wird die in 1E gezeigte Struktur während eines Vereinzelungsprozesses vereinzelt, wodurch die Sensor-Dies 106 in mehrere separate Sensorknoten-Module 112A und 112B getrennt werden. Bei einer Ausführungsform enthalten die Sensorknoten-Module 112A und 112B keinerlei externe elektrische Kontakte und sind ausgestaltet, um drahtlos zu kommunizieren, wie etwa durch drahtloses Übertragen von Sensorinformationen. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Module 112A und 112B vollständig von der Formschicht 108 eingekapselt, mit Ausnahme der aktiven Erfassungsoberflächen 103, die offen und der Außenumgebung ausgesetzt bleiben.
  • Der Ausdruck „aktive Erfassungsoberfläche” gemäß einer Ausführungsform bezieht sich auf Gebiete auf einem Sensor-Die, die eine erfassende Funktion bzw. eine Sensor-Funktion ausführen können, wie beispielsweise das Detektieren von Licht, das Detektieren von Temperatur, das Detektieren mechanischer Kräfte wie Druck oder Beschleunigung, das Detektieren von magnetischen oder elektrostatischen Feldern oder das Detektieren von Chemikalien. Beispielsweise ist bei einer Ausführungsform die aktive Erfassungsoberfläche ein Gebiet des Sensor-Dies mit einer oder mehreren Photonen detektierenden Dioden zum Detektieren von Licht. Analog ist bei einer weiteren Ausführungsform die aktive Erfassungsoberfläche ein Gebiet auf dem Sensor-Die mit leitenden Linien eines temperaturabhängigen Widerstands zum Messen der Temperatur. Außerdem ist bei weiteren Ausführungsformen die aktive Erfassungsoberfläche das Gebiet auf dem Sensor-Die mit einem mikro-mechanisch betreibbarenen Hebel oder einer mikromechanisch betreibbaren Membran zum Messen von Druck oder Beschleunigung (z. B. für ein Mikrosystem bzw. ein mikroelektromechanisches System oder ein MEMS-Bauelement, englisch: Micro-Electro-Mechanical System). Weiterhin ist bei anderen Ausführungsformen zum Messen von chemischen Komponenten die aktive Erfassungsoberfläche ein Gebiet auf dem Sensor-Die, das für eine spezifische chemische Reaktion mit den aus der Umgebung kommenden chemischen Komponenten sorgt, die von dem Sensor-Die detektiert werden.
  • Bei einer Ausführungsform enthalten die durch das in den 1A–1F gezeigte Verfahren hergestellten Sensorknoten-Module Elektronikschaltungen zum Ansteuern von funktionalen Elementen (z. B. der aktiven Erfassungsoberfläche), zum Verarbeiten von Signalen, die von den funktionalen Elementen generiert werden, und zum Ausführen von Funkkommunikation (z. B. Hochfrequenz-(HF) oder optischer Kommunikation). Solche Elektronikschaltungen können entweder auf dem Halbleiterchip, der das funktionale Element enthält, oder auf einem oder mehreren separaten Halbleiterchips, die in das Modul integriert sind, implementiert werden. Der oder die separaten Halbleiterchips können beispielsweise als ein ASIC (Application Specific Integrated Circuit – anwendungsspezifische integrierte Schaltung) ausgeführt sein. Spezifische Ausführungsformen von verschiedenen Arten von durch das in den 1A–1F gezeigte Verfahren hergestellten Einzelchip- und Mehrfachchip-Sensorknoten-Modulen werden untenstehend unter Bezugnahme auf die 2–5 eingehender beschrieben.
  • 2 ist ein Diagramm, das ein als Drucksensor konfiguriertes Sensorknoten-Modul 200 hergestellt gemäß einer Ausführungsform zeigt. Bei einer Ausführungsform wird das Modul 200 unter Verwendung des in den 1A–1F gezeigten und oben beschriebenen Verfahrens hergestellt. Das Modul 200 enthält eine Formschicht 202, ein Sensor-Die 204 und Hohlräume 206A und 206B. Die Formschicht 202 kapselt das Sensor-Die 204 ein. Die Hohlräume 206A und 206B befinden sich neben den aktiven Erfassungsoberflächen des Sensor-Dies 204. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Sensorknoten-Modul 200 an einer Grenzflächenstruktur 208 bzw. Schnittstellenstruktur (englisch: interface structure) angebracht, die einen Druckeinlass 210 aufweist. Bei einer Ausführungsform ist eine aktive Erfassungsoberfläche des Sensor-Dies 204 dazu ausgelegt, um Druck durch den Druckeinlass 210 und den Hohlraum 206A zu erfassen und das Sensor-Die 204 ist dazu ausgelegt, um entsprechende Druckdaten drahtlos zu übertragen.
  • 3 ist ein Diagramm, das ein als ein Risssensor ausgestaltetes Sensorknoten-Modul 300 hergestellt gemäß einer Ausführungsform zeigt. Bei einer Ausführungsform wird das Modul 300 unter Verwendung des in den 1A–1F gezeigten und oben beschriebenen Verfahrens hergestellt. Das Modul 300 umfasst eine Formschicht 302, ein Sensor-Die 304 und Hohlräume 306A und 306B. Die Formschicht 302 kapselt das Sensor-Die 304 ein. Die Hohlräume 306A und 306B befinden sich neben den aktiven Erfassungsoberflächen des Sensor-Dies 304. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Sensorknoten-Modul 300 an einer Grenzflächenstruktur 308 angebracht, die einen Riss 310 aufweist. Bei einer Ausführungsform sind eine oder mehrere aktive Erfassungsoberflächen des Sensor-Dies 204 dazu ausgelegt, um Risse oder mechanische Verformungen in der Struktur 308 zu erfassen oder zu detektieren, und das Sensor-Die 304 ist dazu ausgelegt, um entsprechende Rissdetektionsdaten drahtlos zu übertragen.
  • Sensorknoten-Module hergestellt gemäß einiger Ausführungsformen können mit einem einzelnen Chip oder mehreren Chips implementiert werden. 2 und 3 zeigen Beispiele von Einzelchip-Sensorknoten-Modulen gemäß einer Ausführungsform. 4 ist ein Diagramm, das ein Mehrfachchip-Sensorknoten-Modul 400 hergestellt gemäß einer Ausführungsform zeigt. Bei einer Ausführungsform wird das Modul 400 unter Verwendung des in den 1A–1F gezeigten und oben beschriebenen Verfahrens hergestellt. Das Modul 400 umfasst eine Formschicht 402, eine Batterie 404, Bonddrähte 406, 416 und 420, einen leitenden Durchgangsverbinder (englisch: Through-Via) 410, Halbleiterchips 408, 414, 418 und 422 und Hohlräume 412A–412I. Die Formschicht 402 kapselt die Halbleiterchips 408, 414, 418 und 422 ein. Die Batterie 404 ist auf dem Chip 408 aufgestapelt bzw. aufgesetzt. Der Chip 408 ist auf dem Chip 414 aufgestapelt, und der Chip 418 ist auf dem Chip 422 aufgestapelt. Der Chipstapel, der die Chips 408 und 414 umfasst, ist Seite an Seite mit dem Chipstapel, der die Chips 418 und 422 umfasst, im Modul 400 positioniert. Die Batterie 404 ist durch einen Bonddraht 406 elektrisch an den Chip 408 gekoppelt. Der Chip 408 ist durch den leitenden Durchgangsverbinder 410 elektrisch an den Chip 414 gekoppelt. Der Chip 414 ist durch den Bonddraht 416 elektrisch an den Chip 422 gekoppelt. Der Chip 418 ist durch den Bonddraht 420 elektrisch an den Chip 422 gekoppelt. Somit sind in den gezeigten Ausführungsformen alle Chips untereinander und mit der Batterie 404 elektrisch verbunden. Die Hohlräume 412A und 412B sind im Chip 408 ausgebildet. Die Hohlräume 412C und 412D sind im Chip 414 ausgebildet. Der Hohlraum 412G ist im Chip 422 ausgebildet. Die Hohlräume 412E, 412F, 412H und 412I sind in der Formschicht 402 ausgebildet. Eine nicht gezeigte Antenne kann ebenfalls in das Modul 400 integriert sein oder mittels einer Zwischenverbindung auf der Formschicht 402 mit dem Inneren des Moduls 400 kontaktiert werden.
  • 5 ist ein Blockdiagramm, das Komponenten eines Sensorknoten-Moduls 500 hergestellt gemäß einer Ausführungsform zeigt. Bei einer Ausführungsform umfassen die Sensorknoten-Module 112 und 112B (1F), das Sensorknoten-Modul 200 (2), das Sensorknoten-Modul 300 (3) und das Sensorknoten-Modul 400 (4) jeweils die in 5 gezeigten Komponenten. Wie in 5 gezeigt, umfasst das Sensorknoten-Modul 500 einen Speicher 502, einen oder mehrere Sensoren 504, einen Controller 506 bzw. Kontrollschaltkreis, eine Stromversorgung (z. B. eine Batterie) 508 und einen Sendeempfänger 510. Die Stromversorgung 508 liefert Strom an die Komponenten des Moduls 500. Der eine oder die mehreren Sensoren 504 erfassen Signale und liefern entsprechende Sensordaten an den Controller 506. Der Controller 506 speichert Sensordaten und andere Daten im Speicher 502. Der Controller 506 bewirkt auch, dass Sensordaten drahtlos vom Modul 500 über den Sendeempfänger 510 übertragen werden. Der Controller 506 ist auch konfiguriert, um Daten drahtlos durch den Sendeempfänger 510 zu empfangen.

Claims (13)

  1. Verfahren, bei dem ein Sensorknoten-Modul hergestellt wird, mit den Schritten: Ausbilden mindestens einer vorstehenden Struktur (104A–F) auf einem Träger (102); Aufbringen mindestens eines Sensor-Dies (106A, B) auf der mindestens einen vorstehenden Struktur (104A–F) derart, dass dem Träger (102) zugewandte aktive Erfassungsoberflächengebiete (103A–F) des mindestens einen Sensor-Dies (106A, B) an der mindestens einen vorstehenden Struktur (104A–F) anliegen und von dieser bedeckt werden; direktes Verbinden der aktiven Erfassungsoberflächengebiete (103A–F) des mindestens einen Sensor-Dies (106A, B) mit der mindestens einen vorstehenden Struktur (104A–F) durch Löten; Einkapseln des mindestens einen Sensor-Dies (106A, B) mit Formmaterial (108), wobei die mindestens eine vorstehende Struktur (104A–F) verhindert, dass das Formmaterial (108) die aktiven Erfassungsoberflächengebiete (103A–F) bedeckt; und Entfernen des Trägers (102) und der mindestens einen vorstehenden Struktur (104A–F) von dem mindestens einen Sensor-Die (106A, B), so dass die aktiven Erfassungsoberflächengebiete (103A–F) freigelegt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine vorstehende Struktur (104A–F) und der Träger (102) beide aus Kupfer ausgebildet werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine vorstehende Struktur (104A–F) mit einem galvanischen Prozess ausgebildet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine vorstehende Struktur (104A–F) durch Elektroplattieren ausgebildet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (102) und die mindestens eine vorstehende Struktur (104A–F) durch Ätzen entfernt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Träger (102) und die mindestens eine vorstehende Struktur (104A–F) in einem einzelnen Ätzschritt entfernt werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entfernen des Trägers (102) und der mindestens einen vorstehenden Struktur (104A–F) zu einem Hohlraum (105A–D) in dem Formmaterial (108) bei den aktiven Erfassungsoberflächengebieten (103A–F) führt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorknoten-Modul so hergestellt wird, dass es keine externen elektrischen Kontakte aufweist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner den Schritt aufweist: Integrieren einer Kommunikationsschaltungsanordnung (510) für das drahtlose Übertragen von Sensordaten in das Sensorknoten-Modul (500).
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner den Schritt aufweist: Integrieren einer Stromversorgung (508) in das Sensorknoten-Modul (500).
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Stromversorgung (508) eine Batterie ist.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner den Schritt aufweist: Integrieren eines oder mehrerer Halbleiterchips (506, 502) in das Sensorknoten-Modul (500).
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend: Ausführen eines Vereinzelungsprozesses, bei dem die Sensor-Dies (106A, B) in separate Sensorknoten-Module (112, 112B) getrennt werden.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8531012B2 (en) 2009-10-23 2013-09-10 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device and method of forming a shielding layer over a semiconductor die disposed in a cavity of an interconnect structure and grounded through the die TSV
US8574960B2 (en) * 2010-02-03 2013-11-05 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device and method of forming cavity adjacent to sensitive region of semiconductor die using wafer-level underfill material
US20120019214A1 (en) * 2010-07-23 2012-01-26 Hussain Muhammad M Self-Powered Functional Device Using On-Chip Power Generation
US8866274B2 (en) 2012-03-27 2014-10-21 Infineon Technologies Ag Semiconductor packages and methods of formation thereof
US8916968B2 (en) 2012-03-27 2014-12-23 Infineon Technologies Ag Multichip power semiconductor device
US8847385B2 (en) * 2012-03-27 2014-09-30 Infineon Technologies Ag Chip arrangement, a method for forming a chip arrangement, a chip package, a method for forming a chip package
DE102014111435A1 (de) * 2014-08-11 2016-02-11 Infineon Technologies Ag Metallisierungsstapel und Chip-Anordnung
WO2016179023A1 (en) * 2015-05-01 2016-11-10 Adarza Biosystems, Inc. Methods and devices for the high-volume production of silicon chips with uniform anti-reflective coatings
GB201608758D0 (en) * 2016-05-18 2016-06-29 Dnae Group Holdings Ltd Improvements in or relating to packaging for integrated circuits

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6287890B1 (en) 1999-10-18 2001-09-11 Thin Film Module, Inc. Low cost decal material used for packaging
DE29921553U1 (de) 1999-12-07 2000-03-30 Krassow Heiko Apparatur zur Aufbringung von Kunststoffstrukturen auf Halbleiterscheiben
US6762118B2 (en) 2000-10-10 2004-07-13 Walsin Advanced Electronics Ltd. Package having array of metal pegs linked by printed circuit lines
DE10144462C1 (de) 2001-09-10 2002-11-28 Infineon Technologies Ag Elektronisches Bauteil mit wenigstens einem Halbleiterchip und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10144467B4 (de) 2001-09-10 2006-07-27 Infineon Technologies Ag Elektronisches Sensorbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung
US20030132528A1 (en) * 2001-12-28 2003-07-17 Jimmy Liang Method and apparatus for flip chip device assembly by radiant heating
DE20221182U1 (de) 2002-07-30 2005-05-19 Oechsler Ag Bauteil mit einer elektrischen Leiterbahnenstruktur
US7335971B2 (en) 2003-03-31 2008-02-26 Robert Bosch Gmbh Method for protecting encapsulated sensor structures using stack packaging
DE102006030581B3 (de) 2006-07-03 2008-02-21 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Herstellen eines Bauelements
TW200805682A (en) * 2006-07-07 2008-01-16 Advanced Semiconductor Eng Method for encapsulating sensor chips
US7445959B2 (en) 2006-08-25 2008-11-04 Infineon Technologies Ag Sensor module and method of manufacturing same
DE102007005630B4 (de) 2007-02-05 2019-08-08 Infineon Technologies Ag Sensorchip-Modul und Verfahren zur Herstellung eines Sensorchip-Moduls
DE102007012335B4 (de) * 2007-03-14 2013-10-31 Infineon Technologies Ag Sensorbauteil und Verfahren zur Herstellung eines Sensorbauteils

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