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Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltungsanordnung mit einem Substrat und auf dem Substrat angeordneten Sensoren zur Abtastung einer Maßverkörperung. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Positionsmessvorrichtung mit einer Maßverkörperung und einer derartigen integrierten Schaltungsanordnung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltungsanordnung mit einem Substrat und auf dem Substrat angeordneten Sensoren zur Abtastung einer Maßverkörperung, wobei die integrierte Schaltungsanordnung aus einem Wafer gesägt wird.
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Positionsmessvorrichtungen werden u. a. zur Bestimmung der Position beweglicher Bauteile verwendet, beispielsweise zur Erfassung einer Längs- oder Winkelstellung. Die Bauteile können hierzu mit einer Maßverkörperung versehen sein, welche in der Regel von mehreren Sensoren abgetastet wird.
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Aus der
DE 10 2009 020 570 A1 ist eine Positionsmessvorrichtung mit einer Maßverkörperung bekannt, welche nach Art eines drehbaren Zahnrads ausgebildet ist. Zur Abtastung der Maßverkörperung sind Sensoren vorgesehen, welche Teil einer integrierten Schaltungsanordnung sind. Derartige integrierte Schaltungsanordnungen weisen üblicherweise ein Substrat auf, welches beispielsweise aus Silizium oder aus einem anderen halbleitenden Material ausgebildet sein kann. Bei der Herstellung derartiger Schaltungsanordnungen werden die Sensoren zunächst auf einem scheibenförmigen Substrat, einem so genannten Wafer, ausgebildet. Der Wafer wird dann durch Sägen in einzelne Schaltungsanordnungen, so genannte Dies oder Chips, vereinzelt.
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Bei der
DE 10 2009 020 570 A1 sind die Sensoren auf dem Substrat der integrierten Schaltungsanordnung zur Abtastung der Maßverkörperung auf einer Geraden angeordnet. Der Abstand der Sensoren untereinander kann bei derartigen Positionsmessvorrichtungen durch die Geometrie der Maßverkörperung bzw. einer auf der Maßverkörperung ausgebildeten Skala vorgegeben sein, so dass zur Realisierung relativ großer Abstände zwischen den Sensoren ein relativ großes Substrat erforderlich ist. Integrierte Schaltungsanordnungen mit einer großen Substratfläche haben sich jedoch hinsichtlich der Ausbeute bei der Fertigung und somit hinsichtlich der Fertigungskosten als nachteilig erwiesen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine geringe Substratfläche bei großem Abstand zwischen den Sensoren zu ermöglichen.
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Bei einer integrierten Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Sensoren jeweils in einer Ecke des Substrats angeordnet sind.
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Die im Bereich der Eckpunkte des gesägten Substrats platzierten Sensoren können makroskopisch betrachtet an den Rand des Substrats angrenzen. Da die Sensoren in den äußersten Eckbereichen der integrierten Schaltungsanordnung angeordnet sein können, können sie einen großen Abstand voneinander aufweisen. Gleichzeitig kann durch eine Anordnung der Sensoren in den äußeren Ecken eine geringe Substratfläche erreicht werden. Bei vorgegebenem Abstand der Sensoren kann der Wafer beim Vereinzeln der integrierten Schaltungsanordnungen derart gesägt werden, dass das Substrat im Wesentlichen durch die zwischen den Sensoren liegende Fläche gebildet wird.
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Bevorzugt ist in jeder Ecke des Substrats der integrierten Schaltungsanordnung (IC) zumindest ein Sensor angeordnet, so dass die Sensoren makroskopisch betrachtet die Außenpunkte der Substratfläche bilden können. Die beispielsweise durch Sägen geteilten ICs können insbesondere im montierten Zustand in den Eckbereichen mechanische Spannungen in dem Substrat aufweisen, welche Einfluss auf die insbesondere elektrischen, optischen oder magnetischen Sensoreigenschaften haben können. Ferner kann sich der so genannte piezoresistive Effekt auf die in den Ecken des Substrats angeordneten Sensoren auswirken und deren Eigenschaften beeinträchtigen. Bevorzugt weist die integrierte Schaltungsanordnung daher Mittel zur Offsetkompensation auf, durch die die Beeinträchtigungen der Sensoreigenschaften auf ein geringes Maß reduziert werden können.
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Bei einer integrierten Schaltungsanordnung, die eine Ausleseschaltung zum Auslesen der Sensoren aufweist, welche in einem Schaltungsbereich auf dem Substrat angeordnet ist, hat es sich hinsichtlich der Ausnutzung der Substratfläche als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Sensoren jeweils in einem Bereich zwischen dem insbesondere zusammenhängenden Schaltungsbereich und einem Eckpunkt des Substrats angeordnet sind. Während die Sensoren in einer Randzone des Substrats angeordnet werden können, kann die Ausleseschaltung im Mittelbereich des Substrats ausgebildet sein.
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Bevorzugt ist der Bereich zwischen einem Sensor und zwei in der Ecke zusammentreffenden Kanten des Substrats schaltungs- und bondpadfrei, so dass ein geringer Abstand zwischen dem Sensor und der Kante des Substrats ermöglicht wird. Der Bereich zwischen dem Sensor und den Kanten des Substrats kann frei von aktiven auf dem Substrat ausgebildeten Elementen, wie beispielsweise Transistoren oder Dioden, sein. Allerdings können in diesem Bereich Leiterbahnen verlaufen, über welche der Sensor, ein in der Nähe des Sensors angeordnetes Bondpad oder eine insbesondere aus Leiterbahnen gebildete Randstruktur (Sealring) kontaktiert werden kann.
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Hinsichtlich der Abmessungen des Bereichs zwischen dem Sensor und der Kante des Substrats ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Sensor und der Kante des Substrats ein Abstand von kleiner oder gleich 200 μm, bevorzugt kleiner oder gleich 100 μm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 50 μm, besteht. Zwar kann ein möglichst geringer Abstand zwischen dem Sensor und der Kante des Substrats wünschenswert sein, in der Regel kann es jedoch erforderlich sein, einen von der Fertigungstechnologie abhängigen Mindestabstand einzuhalten, welcher z. B. im Bereich von 20 μm liegen kann. Von Vorteil ist es ferner, wenn das Verhältnis des Abstands zwischen dem Sensor und der Kante zu dem Abstand zwischen dem Sensor und einem Mittelpunkt des Substrats kleiner oder gleich 1/10, insbesondere kleiner oder gleich 1/20, bevorzugt kleiner oder gleich 1/50, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 1/100 ist.
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Da sich aufgrund des geringen Abstands des Sensors von der Kante des Substrats Einflüsse auf die Funktionalität des Sensors ergeben können, ist es vorteilhaft, wenn die Sensoren jeweils im gleichen Abstand zu zwei Kanten des Substrats angeordnet sind. Solche zu jeweils zwei Kanten ausgerichteten Sensoren der integrierten Schaltungsanordnung können vergleichbare Sensoreigenschaften aufweisen. Einflüsse, die sich durch voneinander abweichende Umgebungen der Sensoren ergeben können, können aufgrund der Ausrichtung der Sensoren symmetrisch zu einem Eckpunkt verringert werden.
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Im Hinblick auf solche Eigenschaften der Sensoren, welche abhängig von der Orientierung der Sensoren auf dem Substrat sind, ist es ferner vorteilhaft, wenn die Sensoren in derselben Orientierung auf dem Substrat angeordnet sind. Durch eine einheitliche Ausrichtung der Sensoren können Abweichungen der Sensorparameter zwischen den einzelnen Sensoren der Schaltungsanordnung verringert werden.
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In diesem Zusammenhang hat sich insbesondere eine Ausgestaltung als vorteilhaft erwiesen, bei welcher jeweils zwei Sensoren spiegelsymmetrisch zu einer Geraden ausgebildet sind, welche durch den Mittelpunkt des Substrats verläuft. Durch eine spiegelsymmetrische Anordnung der Sensoren können fertigungsbedingte Abweichungen der Eigenschaften der einzelnen Sensoren stark verringert werden.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung können die Sensoren rotationssymmetrisch zum Mittelpunkt des Substrats angeordnet sein. Die Sensoren können tangential auf einem um den Mittelpunkt des Substrats verlaufenden Kreisbogen ausgebildet werden, so dass die Anordnung der Sensoren auf die Abtastung einer drehbaren Maßverkörperung angepasst werden kann.
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Zur Abtastung der Maßverkörperung sind grundsätzlich jegliche Sensoren geeignet, welche auf dem Substrat der integrierten Schaltungsanordnung ausgebildet werden können. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, wenn die Sensoren als optische Sensoren oder als Hallsensoren ausgebildet sind. Optische Sensoren eignen sich insbesondere zur Abtastung einer mit hohem optischem Kontrast ausgebildeten Maßverkörperung. Optische Sensoren sind bevorzugt als Fotodioden ausgebildet, welche auf einfache Art und Weise in die Schaltungsanordnung integriert werden können. Durch Hallsensoren kann eine magnetische Maßverkörperung abgetastet werden, welche magnetische Polpaare aufweist. Die Sensoren können paarweise gegenüberliegend auf dem Substrat angeordnet werden, so dass aus den Signalen eines derartigen Sensorpaars ein kombiniertes Signal, insbesondere ein Differenzsignal, erzeugt werden kann.
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Im Hinblick auf die Abtastung kreisförmiger Maßverkörperungen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Sensoren, insbesondere die Mittelpunkte der Sensoren, auf einer Kreisbahn angeordnet sind. Die Lage der Sensoren kann auf die Ausgestaltung der Maßverkörperung angepasst werden. Insbesondere kann der Radius der Kreisbahn an den Radius der Maßverkörperung angepasst sein. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn der Mittelpunkt der Kreisbahn der Mittelpunkt des Substrats ist, so dass die Kreisbahn der Sensoren und die kreisförmige Maßverkörperung konzentrisch ausgerichtet werden können.
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Die integrierte Schaltungsanordnung kann ein rechteckiges, insbesondere quadratisches, Substrat aufweisen. Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn das Substrat als Dreieck ausgebildet ist, insbesondere als gleichseitiges Dreieck. Auf einem dreieckigen Substrat können drei Sensoren besonders platzsparend angeordnet werden. Durch die drei in den Ecken des dreieckigen Substrats angeordneten Sensoren wird eine Fläche aufgespannt, in welcher aktive Elemente auf dem Substrat aufgebracht werden können. Es ist nicht erforderlich, zwei oder drei Sensoren in den Ecken eines rechteckigen Substrats mit einer größeren Fläche anzuordnen.
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Bei einem als Dreieck ausgebildeten Substrat ist es bevorzugt, wenn die Sensoren auf einer Kreisbahn in einem Winkelabstand von 120° angeordnet sind. Die Kreisbahn kann die Bereiche der Ecken des Dreiecks schneiden, in welchen die Sensoren angeordnet sind. Der Kreis kann in drei gleichgroße Kreissegmente von 120° geteilt werden, wodurch sich eine verbesserte Abtastung einer kreisförmigen Maßverkörperung ergibt.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Positionsmessvorrichtung mit einer Maßverkörperung. Bei einer derartigen Positionsmessvorrichtung wird die eingangs genannte Aufgabe durch eine vorstehend bereits beschriebene integrierte Schaltungsanordnung gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind die Sensoren in den Eckbereichen der integrierten Schaltungsanordnung angeordnet, so dass sie einen großen Abstand voneinander aufweisen können. Gleichzeitig kann eine geringe Substratfläche ermöglicht werden.
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Die Maßverkörperung derartiger Positionsmessvorrichtungen kann drehbar ausgebildet sein und die integrierte Schaltungsanordnung kann in einer Drehachse der Maßverkörperung angeordnet sein. Durch eine derartige, auch on-axis-Abtastung genannte Anordnung kann eine kompakte Bauform der Positionsmessvorrichtung ermöglicht werden.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art, wird zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, dass die Sensoren jeweils in einer Ecke des Substrats angeordnet werden. Der Wafer kann derart gesägt werden, dass die Sensoren im Bereich der Eckpunkte des Substrats angeordnet sind. Es kann eine geringe Substratfläche erreicht werden.
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Bevorzugt wird der Wafer in drei unterschiedlichen Richtungen gesägt, so dass die Herstellung dreieckiger Substrate mit geringer Fläche und großem Abstand zwischen den in den Ecken des Substrats angeordneten Sensoren erreicht werden kann. Die drei unterschiedlichen Richtungen schließen jeweils einen Winkel miteinander ein. Der Wafer kann somit durch Sägen in drei verschiedenen Richtungen in dreieckige Substrate vereinzelt werden. Hierzu kann der Wafer zunächst entlang mehrerer paralleler Schnittebenen in der ersten Richtung gesägt werden. In einem zweiten Schritt kann der Wafer entlang mehrerer paralleler Schnittebenen in der zweiten Richtung gesägt werden, welche schräg zu der ersten Richtung liegt. In einem dritten Schritt kann der Wafer dann entlang mehrerer paralleler Schnittebenen in der dritten Richtung gesägt werden, welche schräg zu der ersten und der zweiten Richtung liegt. In den Ecken der einzelnen Substrate der integrierten Schaltungsanordnungen können die Sensoren in großen Abstand zueinander angeordnet sein, wobei die Fläche des Substrats gering gehalten werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens schließen die Richtungen jeweils einen Winkel von 120° miteinander ein. Auf diese Weise können Substrate aus dem Wafer gesägt werden, welche nach Art eines gleichseitigen Dreiecks ausgebildet sind.
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Zusätzlich zu den im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen können auch die im Zusammenhang mit der integrierten Schaltungsanordnung und der Positionsmessvorrichtung beschriebenen Ausgestaltungen bei dem Verfahren Anwendung finden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben werden. Hierin zeigen:
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1 eine Positionsmessvorrichtung in schematischer, perspektivischer Darstellung;
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2 eine erste Ausgestaltung einer integrierten Schaltungsanordnung in schematischer Darstellung;
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3 eine zweite Ausgestaltung einer integrierten Schaltungsanordnung in schematischer Darstellung; und
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4 eine schematische Darstellung von Schnittlinien auf einem Wafer zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens der in der 3 dargestellten integrierten Schaltungsanordnung.
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In der 1 ist eine Positionsmessvorrichtung 20 dargestellt, welche als Drehgeber zur Bestimmung der absoluten Winkelstellung eines um eine Drehachse D drehbar gelagerten Bauteils 21 verwendet werden kann. Hierzu ist an dem Bauteil 21 eine Maßverkörperung 22 angeordnet, welche mit dem Bauteil 22 zusammen um die Drehachse D drehbar ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Maßverkörperung 22 als magnetische Maßverkörperung mit einem Polpaar, also einem Nordpol N und einem Südpol S ausgebildet. Hiervon abweichend kann die Maßverkörperung mehrere magnetische Polpaare aufweisen. Ferner ist es möglich, anstatt einer magnetischen Maßverkörperung 22 oder zusätzlich zu der magnetischen Maßverkörperung 22 eine optische Maßverkörperung an dem Bauteil 21 vorzusehen.
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Die Maßverkörperung 22 ist ferner kreisförmig ausgebildet und drehbar um ihren Kreismittelpunkt gelagert. Zur Abtastung der Maßverkörperung 22 sind, wie in der 1 dargestellt, mehrere Hallsensoren 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 vorgesehen, welche an unterschiedlichen Positionen um die Drehachse D herum angeordnet sind. Die Sensoren 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 sind Teil einer integrierten Schaltungsanordnung 1, welche als Chip ausgebildet ist. Wie der Darstellung des Chips 1 in der 2 zu entnehmen, sind die Sensoren 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 auf dem aus Silizium gebildeten Substrat 2 des Chips 1 auf einer Kreisbahn K angeordnet, welche konzentrisch zu der kreisförmigen Maßverkörperung 22 verläuft. Diese Anordnung des Chips 1 in der Drehachse D der Maßverkörperung wird auch als on-axis-Anordnung bezeichnet.
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Gemäß der Erfindung sind die Sensoren 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 des Chips 1 jeweils in einer Ecke des Substrats 2 angeordnet, so dass die Fläche des Substrats 2 möglichst gering gehalten werden kann. Die Sensoren 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 sind jeweils derart nah an den entsprechenden Eckpunkten 2.1 des Substrats 2 platziert, dass die Sensoren 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 makroskopisch betrachtet an die Kanten 2.3 des Substrats 2 angrenzen. Bei näherer Betrachtung lässt sich jedoch feststellen, dass der Abstand A der Sensoren 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 von den Kanten 2.3 kleiner oder gleich 200 μm beträgt. Bevorzugt ist der Abstand A kleiner oder gleich 100 μm. Eine besonders vorteilhafte Platzierung der Sensoren ist dann gegeben, wenn der Abstand A kleiner oder gleich 50 μm, beispielsweise 20 μm, beträgt. In dem Ausführungsbeispiel sind die Sensoren 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 jeweils in gleichem Abstand A zu zwei Kanten 2.1 des Substrats 2 angeordnet.
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Der Abstand B der Sensoren 3.1–3.4 zum Mittelpunkt M des Substrats 2 beträgt größer oder gleich 1 mm. Das Verhältnis des Abstands A zwischen einem Sensor 3.1–3.4 und der Kante 2.3 zu dem Abstand B zwischen dem Sensor 3.1–3.4 und dem Mittelpunkt M des Substrats 2 ist kleiner oder gleich 1/10, insbesondere kleiner oder gleich 1/20, bevorzugt kleiner oder gleich 1/50, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 1/100.
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Der Bereich 5 zwischen der Außenkante eines jeden Sensors 3 und den Sägekanten 2.1 des Substrats 2, welche in der entsprechenden Ecke 2.2 zusammenlaufen, ist frei von Schaltungselementen, wie beispielsweise Transistoren und Dioden, und/oder Bondpads ausgebildet. In diesem Bereich 5 sind allerdings Leiterbahnen angeordnet, die eine entlang der Sägekanten 2.1 verlaufende Randstruktur bilden. Ferner können weitere Leiterbahnen vorgesehen sein, z. B. zu Anbindung der Sensoren 3.
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Aufgrund der Randlage der Sensoren 3 kann im Bereich um den Mittelpunkt M des Substrats ein Schaltungsbereich 4 vorgesehen werden, in welchem eine Ausleseschaltung zum Auslesen der Sensoren 3 mit Transistoren angeordnet ist. Die Sensoren 3 befinden sich somit in einem Bereich zwischen dem Schaltungsbereich 4 und den Eckpunkten 2.1 des Substrats. Über die in jeweils diagonal gegenüberliegenden Ecken 2.2 angeordneten Sensoren 3.1 und 3.3 bzw. 3.2 und 3.3 werden beim Abtasten der Maßverkörperung 22 gegeneinander phasenverschobene Signale erzeugt. Diese Signale werden der Ausleseschaltung zur weiteren Verarbeitung, z. B. zur Digitalisierung und/oder Summen- bzw. Differenzbildung, zugeführt.
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Wie der Darstellung in der 2 ferner zu entnehmen, sind die Sensoren 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 auf dem Substrat 2 in derselben Orientierung angeordnet. Durch eine gemeinsame Ausrichtung in einer Orientierung können fertigungsbedingte Unterschiede der Eigenschaften der einzelnen Sensoren 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 gering gehalten werden. Die Kanten der Sensoren 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 verlaufen parallel zu den Kanten 2.3 des Siliziumsubstrats. Die Sensorpaare 3.1 und 3.4 bzw. 3.2 und 3.3 sind spiegelsymmetrisch zu der durch den Substratmittelpunkt M verlaufenden Geraden G angeordnet. Ferner sind auch die Sensorpaare 3.1 und 3.2 bzw. 3.3 und 3.4 jeweils spiegelsymmetrisch zu einer nicht dargestellten, durch den Mittelpunkt M verlaufenden Geraden positioniert.
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In der 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen integrierten Schaltungsanordnung 11 dargestellt. Im Vergleich zu dem Chip 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist der Chip 11 des zweiten Ausführungsbeispiels anstatt vier Hallsensoren 3.1–3.4 lediglich drei Hallsensoren 13.1–13.3 auf, die jeweils in einer Ecke 12.3 des Substrats 12 angeordnet sind. Das Substrat 12 des Chips 11 ist im Gegensatz zu dem Substrat 2 des Chips 1 als gleichseitiges Dreieck ausgebildet. Die Fläche des Substrats 12 ist gegenüber der Fläche des Substrats 2 um 20% verringert.
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Die Sensoren 13.1, 13.2, 13.3 sind auf einer Kreisbahn K angeordnet, welche den gleichen Radius wie die Kreisbahn K des ersten Ausführungsbeispiels aufweist. Die integrierte Schaltungsanordnung 11 ist daher gleichfalls zur Verwendung in der Positionsmessvorrichtung 20 gemäß 1 geeignet. Durch die Verringerung der Anzahl an Sensoren 13.1–13.3 im Vergleich zu der integrierten Schaltungsanordnung 1 weist die integrierte Schaltungsanordnung 11 einen Schaltungsbereich 14 auf welcher im Vergleich zu dem Schaltungsbereich 4 des Chips 1 nur 3/4 der Fläche einnimmt. Auch bei dem Chip 11 sind die Sensoren 13.1–13.3 in einem Bereich zwischen dem Schaltungsbereich 14 und den Eckpunkten 12.1 der entsprechenden Ecken 12.2 angeordnet. Der Bereich 15 zwischen den Sensoren 13.1–13.3 ist schaltungs- und bondpadfrei ausgebildet.
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Auf der Kreisbahn K sind die Sensoren 13.1–13.3 in einem Winkelabstand von 120° angeordnet, was bedeutet, dass man entlang des Kreisbogens K eine Entfernung von 2/3 π oder eben 120° zurücklegen müsste, um von einem Sensor 13.1–13.3 zu einem weiteren Sensor 13.1–13.3 zu gelangen. Wie in der 3 exemplarisch für die Sensoren 13.2 und 13.3 dargestellt, liegen jeweils zwei Sensoren 13.1–13.3 spiegelsymmetrisch zu einer Geraden, hier der Geraden F, welche durch den Mittelpunk L des Substrats 12 und den dritten Sensor, hier den Sensor 13.1, verläuft.
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Alternativ könnten die Sensoren 13.1–13.3 jedoch auch rotationssymmetrisch zum Mittelpunkt L angeordnet werden. Gemäß einer solchen in den Figuren nicht dargestellten Ausführung der Erfindung weisen die Sensoren 13.1–13.3 dann unterschiedliche Orientierungen auf. Eine rotationssymmetrische Anordnung der Sensoren 3.1–3.4 ist auch bei dem Chip 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gegeben, wobei die Sensoren 3.1–3.4 dieselbe Orientierung aufweisen. Abweichend von dem ersten Ausführungsbeispiel können die Sensoren 3.1–3.4 eine von der Darstellung in der 2 abweichende gemeinsame Orientierung aufweisen.
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Beim Abtasten der Maßverkörperung 22 können anhand der Sensoren 13.1–13.3 drei Signale erzeugt werden, welche gegeneinander eine Phasenverschiebung von 120° aufweisen. Die Signale werden zur Weiterverarbeitung an die mit den Sensoren 13.1–13.3 verbundene Auswerteschaltung im Schaltungsbereich 14 weitergeleitet.
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Gemäß einer Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können die Sensoren 3.1–3.4, 13.1–13.3 teilweise oder allesamt als optische Sensoren ausgebildet sein. Durch integrierte Schaltungsanordnungen 1, 11 mit optischen Sensoren 3.1–3.4, 13.1–13.3 können solche Maßverkörperungen 22 abgetastet werden, die nicht magnetisch ausgebildet sind. Bevorzugt weist die Maßverkörperung 22 zur optischen Abtastung eine optische Skala auf.
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Anhand der Darstellung in der 4 soll nachfolgend das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für eine integrierte Schaltungsanordnung 11 beschrieben werden, bei welchem die Sensoren 13.1–13.3 jeweils in einer Ecke 12.1 des Substrats 12 angeordnet werden:
Auf einem aus monokristallinem Silizium bestehenden Substrat in Form eines Wafers 30 werden zunächst die Sensoren 13.1–13.3 sowie die Ausleseschaltungen einer Vielzahl von integrierten Schaltungsanordnungen 11 ausgebildet. Die Ausleseschaltungen werden über Leiterbahnen mit den Sensoren 13.1–13.3 und/oder ebenfalls auf dem Substrat ausgebildeten Bondpads verbunden.
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Nachdem die integrierten Schaltungsanordnungen 11 mit allen ihren einzelnen Komponenten gemeinsam auf dem Wafer 30 vollständig ausgebildet sind, wird der Wafer 30 in einem Sägeprozess in einzelne Chips 11 vereinzelt. Hierbei können Sägen nach Art einer Kreissäge oder auch Laser verwendet werden. Um Chips 11 mit einem Substrat 12 zu erhalten, welches eine dreieckige Grundfläche aufweist, wird der Wafer 30 in drei unterschiedlichen Richtungen I, II, III gesägt.
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In einem ersten Schritt wird der Wafer 30 zunächst entlang mehrerer paralleler Schnittebenen in der ersten Richtung I gesägt. In einem zweiten Schritt werden dann mehrere parallele Schnittebenen in der zweiten Richtung II gesägt, welche mit der ersten Richtung I einen Winkel von 120° im Uhrzeigersinn einschließt. In einem dritten Schritt wird der Wafer entlang mehrerer paralleler Schnittebenen in der dritten Richtung III gesägt, welche sowohl zu der ersten Richtung I als auch zu der zweiten Richtung II einen Winkel von 120° einschließt. Auf diese Weise wird eine Vielzahl von Substraten 11 aus dem Wafer 30 gesägt, welche jeweils als gleichseitiges Dreieck ausgebildet sind.
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Durch das Sägen des Wafers 30 und durch das Montieren der Substrate entstehen insbesondere im Bereich der gesägten Kanten 12.3 des Substrats 12 mechanische Spannungen in dem Substrat 12, welche Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften, insbesondere auf den elektrischen Widerstand, haben können. Dieser so genannte piezoresistive Effekt wirkt sich auch auf die in den Ecken 2.2, 12.2 des Substrats 2, 12 angeordneten Sensoren 3.1–3.4, 13.1–13.3 aus und beeinträchtigt deren Eigenschaften. Diese Beeinträchtigung kann durch geeignete und als solche bekannte Vorsehungen zur Offsetkompensation allerdings auf ein geringes Maß reduziert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Chip
- 2
- Substrat
- 2.1
- Eckpunkt
- 2.2
- Ecke
- 2.3
- Kante
- 3.1
- Sensor
- 3.2
- Sensor
- 3.3
- Sensor
- 3.4
- Sensor
- 4
- Schaltungsbereich
- 5
- Bereich
- 11
- Chip
- 12
- Substrat
- 12.1
- Eckpunkt
- 12.2
- Ecke
- 12.3
- Kante
- 13.1
- Sensor
- 13.2
- Sensor
- 13.3
- Sensor
- 13.4
- Sensor
- 14
- Schaltungsbereich
- 15
- Bereich
- 20
- Positionsmessvorrichtung
- 21
- Bauteil
- 22
- Maßverkörperung
- 30
- Wafer
- D
- Drehachse
- G, F
- Gerade
- K
- Kreisbogen
- L
- Mittelpunkt
- M
- Mittelpunkt
- N
- Nordpol
- S
- Südpol
- I
- Richtung
- II
- Richtung
- III
- Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009020570 A1 [0003, 0004]
