DE102013217349B4 - Mikromechanische Sensoranordnung und entsprechendes Herstellungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Mikromechanische Sensoranordnung mit:
einem mikromechanischen Sensorchip (2a, 2b), welcher zumindest seitlich von einem Moldgehäuse (5a-5d; 5d'; 5d''; 5d''', 5d''''; 5c') umgeben ist, welches eine Vorderseite (S1) und eine Rückseite (S2) aufweist;
wobei der mikromechanische Sensorchip (2a, 2b) an der Rückseite (S2) einen Chipbereich (M, 7; M, P1-P4; M, P1'-P4'; M') aufweist, welcher vom Moldgehäuse (5a-5d; 5d'; 5d''; 5d''', 5d''''; 5c') ausgespart ist; und
wobei auf der Vorderseite (S1) eine Umverdrahtungseinrichtung (10; 101-104; 101'-104'; 10a, 10b) gebildet ist, die ausgehend von dem Chipbereich (M, 7; M, P1-P4; M, P1'-P4'; M') zum umgebenden Moldgehäuse (5a-5d; 5d'; 5d''; 5d''', 5d''''; 5c') auf der Rückseite (S2) und von dort über eine zumindest eine Durchkontaktierung (4; 41-44; 41'-44'; 4', 4''; 4a', 4a'') von der Rückseite (S2) zur Vorderseite (S1) des Moldgehäuses (5a-5d; 5d'; 5d''; 5d''', 5d''''; 5c') verläuft,
wobei ausgehend von der Vorderseite (S1) und/oder der Rückseite (S2) in der Peripherie des mikromechanischen Sensorchips (2a, 2b) Stressentlastungsgräben (G1, G2; G3, G4; G1`-G4`; G1''-G4'') in dem Moldgehäuse (5a-5d; 5d'; 5d''; 5d''', 5d''''; 5c') gebildet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikromechanische Sensoranordnung und ein entsprechendes Herstellungsverfahren.
  • Obwohl prinzipiell auf beliebige mikromechanische Sensoranordnungen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrundeliegende Problematik im Hinblick auf mikromechanische Absolutdruck- bzw. Differenzdruck-Sensoranordnungen erläutert.
  • Stand der Technik
  • Aus der DE 10 2004 036 032 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Membransensors zur Absolutdruckmessung bzw. Differenzdruckmessung bekannt.
  • In jüngerer Zeit werden in der Halbleitertechnik immer häufiger so genannte Moldwafer Packages verwendet, bei denen individuelle Halbleiterchips in einer Moldmasse von einander beabstandet eingebettet sind, wobei die Moldmasse selbst Wafergestalt aufweist und wobei die Halbleiterchips beispielsweise an einer Oberfläche der Moldmasse eingesetzt sind und dort freiliegen. Einen Überblick findet man beispielsweise in M. Brunnbauer et al., „An embedded device technology based on a molded reconfigured wafer" in Proc. of Electronic Componets and Technology Conference, US 2006, Seiten 547 - 551.
  • Bei der Herstellung werden die Chips auf einem Träger positioniert und anschließend mit der Gehäusekunststoffmasse, der Moldmasse umgossen, wonach eine Umverdrahtung im Bereich der freiliegenden Chipfläche vorgesehen wird.
  • Weitere mikromechanische Sensoranordnungen sind beispielsweise in den Offenlegungsschriften CN 1 02 156 012 A , US 2013/0 037 929 A1 , DE 10 2009 002 376 A1 , und US 2013/0 200 533 A1 offenbart.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine mikromechanische Sensoranordnung nach Anspruch 1 und ein entsprechendes Herstellungsverfahren nach Anspruch 10 bzw. 13.
  • Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass beim Moldprozess Durchkontaktierungen in der Moldmasse gebildet werden. Beispielsweise lassen sich Anschlußstifte auf dem Träger positionieren, welche später die Durchkontaktierung darstellen. Dies können beispielswiese Metall- oder Halbleiterstifte sein. Nach Entfernen des Trägers liegen die Halbleiterchips und die Anschlußstifte frei und können elektrisch über eine Umverdrahtungseinrichtung kontaktiert werden. Ein Vorteil bei der erfindungsgemäßen mikromechanischen Sensoranordnung ist, dass die elektrische Kontaktierung durch die Durchkontaktierungen auf die Sensorrückseite verlegt werden kann, wo kein Medium vorhanden ist. Mit anderen Worten erfolgt eine Trennung von freiliegendem Sensorerfassungsbereich, z. B. Membranbereich, und elektrischer Kontaktierseite.
  • Vorzugsweise wird die Umverdrahtung mit dem Aufbringen einer Isolationsschicht begonnen, die im Bereich der Kontaktierungen auf den Chips und den Anschlußstiften geöffnet wird. Hergestellt werden kann die Umverdrahtung beispielsweise mittels eines Siebdruckverfahrens oder einer Dünnschichttechnik, wobei zuerst eine Maskenschicht und dann eine leitfähige Schicht aufgebracht wird.
  • Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von mikromechanischen Sensoranordnungen, deren Chipvorderseiten alle über die Umverdrahtung und die Anschlußstifte im mold wafer level packaging (mWLP) - Verfahren elektrisch kontaktiert sind. Nach der Vereinzelung, beispielswiese durch Sägen, können die Sensoren ins Zielgehäuse, z. B. einen Träger in Form einer Keramikplatte oder einer Leiterplatte, zusammen mit anderen Bauteilen geklebt werden.
  • Die Klebung selbst kann mit verschiedenen Verfahren aufgebracht werden. Da der Kleber vorteilhafterweise auch im Bereich der offen liegenden elektrischen Leitungen aufgebracht werden soll, ist hier unter anderem ebenfalls das Siebdruckverfahren oder ein Tampondruck möglich. Die Aufbringung der Klebschicht auf der Chipebene kann auch besonders vorteilhaft auf Waferlevel erfolgen.
  • Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung eine robuste und kostengünstige Verpackung von mikromechanischen Sensoranordnungen, insbesondere Absolut- oder Differenzdruck-Sensoranordnungen, mit einer einzigen Verpackungstechnologie. Eine medienresistente Ausführung durch einen medienresistenten Kleber über den Leiterbahnen ist möglich.
  • Die Verpackungstechnologie ermöglicht das Vorsehen eines oder mehrerer separater ASICs im gleichen Gehäuse.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der mikromechanische Sensorchip an der Rückseite oder an der Vorderseite auf einem Trägersubstrat angebracht. Dies ermöglicht einen stabilen Aufbau.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auf der Rückseite eine Isolationsschicht vorgesehen, auf und/oder in der die Umverdrahtungseinrichtung gebildet ist. Dies ermöglicht eine gute Anbindung der Umverdrahtungseinrichtung.
  • Erfindungsgemäß sind von der Vorderseite und/oder der Rückseite in der Peripherie des mikromechanischen Sensorchips Stressentlastungsgräben in dem Moldgehäuse gebildet. Die Stressentlastungsgräben sorgen für eine effektive Stressentlastung von Gehäuse und Sensorchip. Insbesondere bei Leiterplattenmaterialien mit hohem Temperaturausdehnungskoeffizienten ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Stressentlastungsgraben im Moldgehäuse angebracht wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Chipbereich einen Membranbereich auf. Dieser Membranbereich läßt sich erfindungsgemäß vom Umverdrahtungsbereich abkoppeln, so dass etwaige aggressive Medien nicht auf den Umverdrahtungsbereich einwirken können.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Chipbereich eine oder mehrere Anschlußpads auf. Diese dienen als Ausgangspunkte für die Umverdrahtungseinrichtung und lassen sich ebenfalls medienresistent verpacken.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Umverdrahtungseinrichtung von einer Deckschicht, insbesondere einer Klebeschicht, abgedeckt. Solch eine Klebeschicht kann dann eine Doppelfunktion zur Anbringung und Verpackung erfüllen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der mikromechanische Sensorchip ein Diffferenzdruck-Sensorchip oder ein Absolutdruck-Sensorchip.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Auswertechip in dem Moldgehäuse vorgesehen, welche an der Rückseite über die Umverdrahtungseinrichtung mit der Durchkontaktierung elektrisch verbunden ist. So lässt sich der Integrationsgrad erhöhen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Durchkontaktierung derart gebildet, dass zum Ummolden ein Träger vorgesehen wird, auf dem Anschlußstifte angeordnet werden, welche nach dem Ummolden und Entfernen des Trägers die Durchkontaktierungen bilden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bei der die Anschlußstifte beim Ummolden an der Vorderseite über Verbindungsstege rahmenförmig verbunden sind und wobei die Verbindungsstege nach dem Ummolden an der Vorderseite entfernt werden. Das Einbringen der Anschlußstifte erfolgt kostengünstig, insbesondere prozeßfreundlich, wenn die Anschlußstifte vor dem Moldprozess rahmenförmig bzw. netzartig über Verbindungsstege miteinander verbunden sind.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Entfernen durch einen Schleifprozess.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Durchkontaktierung derart gebildet, dass zum Ummolden ein Träger vorgesehen wird, auf dem thermisch oder chemisch entfernbare Opferstifte oder mechanisch entfernbare Stempelstifte angeordnet werden, welche nach dem Ummolden und Entfernen des Trägers entfernt werden, wonach die Durchkontaktierungen durch einen Aufbringungsprozeß für ein leitfähiges Material in entsprechenden Durchführungen gebildet werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Aufbringungsprozeß für ein leitfähiges Material ein Siebdruckprozess oder ein Dünnschichtabscheideprozess ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
    • 1a)-d) schematische vertikale Querschnittsdarstellungen einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer ersten bis vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2 eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 3 eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 4 eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 5 eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 6 eine schematische horizontale Querschnittsdarstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 7 eine schematische horizontale Querschnittsdarstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 8a),b) schematische vertikale Querschnittsdarstellungen zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 9a),b) schematische vertikale Querschnittsdarstellungen zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 10 eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
    • 11 eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
  • 1a)-d) sind schematische vertikale Querschnittsdarstellungen einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer ersten bis vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 1a) - 1d) bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Trägersubstrat aus Keramik, welches eine Durchgangsöffnung 100 aufweist.
  • Gemäß 1a) ist ein mikromechanischer Differenzdruck-Sensorchip 2a seitlich ummolded mit einem Moldgehäuse 5a aus einer Kunststoffmoldmasse.
  • Der Chip weist eine Membranbereich M auf, wobei Drucke P1, P2 von verschiedenen Seiten auf den Membranbereich M wirken können, sodass die Bestimmung des entsprechenden Differenzdrucks P1 - P2 möglich ist. Der Chip weist zusätzlich eine optionale integrierte Auswerteschaltung 7 auf.
  • Der den Membranbereich umgebende Chipbereich ist nicht vom Moldgehäuse 5a bedeckt. Von ihm aus erstreckt sich eine Umverdrahtungseinrichtung 10 mit Leiterbahnen auf der dem Trägersubstrat 1 zugewandten Vorderseite S1 des ummoldeten Differenzdruck-Sensorchips 2a zum umgebenden Moldgehäuse 5a.
  • Bezugszeichen 4 bezeichnet eine stiftartige Durchkontaktierung von der Vorderseite S1 zur Rückseite S2 im Moldgehäuse 5a. Mittels einer Klebeschicht 9 ist der verpackte Differenzdrucksensorchip 2a auf das Trägersubstrat 1 geklebt, wobei die Klebeschicht 9 im Bereich der Umverdrahtungseinrichtung 10 gleichzeitig als isolierende Deckschicht dient. Der Differenzdruck-Sensorchip 2a ist derart über der Durchgangsöffnung 100 angebracht, dass der Membranbereich M über der Durchgangsöffnung 100 liegt.
  • Auf der Rückseite S2 des Differenzdruck-Sensorchips 2a vorgesehen ist eine Bondfläche 4a, welche in elektrischem Kontakt mit der Durchkontaktierung 4 steht. Mittels eines Bonddrahtes B ist der Differenzdruck-Sensorchip 2a ausgehend von der Bondfläche 4a mit einer elektrischen Anschlussfläche P auf dem Trägersubstrat 1 verbunden.
  • Gemäß 1b) erstreckt sich das Moldgehäuse 5b nicht nur seitlich des Differenzdruck-Sensorchips 2a, sondern weist an der Rückseite S2 eine größere Höhenerstreckung als der Differenzdruck-Sensorchip 2a auf und bedeckt auch teilweise die dem Membranbereich M gegenüberliegende Seite des Differenzdruck-Sensorchips 2a. Ansonsten ist der Aufbau gleich wie bei 1a).
  • Gemäß 1c) ist statt des Differenzdruck-Sensorchips 2a ein Absolutdruck-Sensorchip 2b seitlich umgeben vom Moldgehäuse 5c vorgesehen, welcher ebenfalls einen Membranbereich M' sowie ein darunter liegenden Hohlraum H aufweist. Ansonsten ist der Aufbau gleich wie bei 1a).
  • Auch gemäß 1d) liegt ein Absolutdruck-Sensorchip 2b vor, wobei sich das Moldgehäuse 5d nicht nur seitlich erstreckt, sondern an der Rückseite S2 eine größere Höhenerstreckung als der Absolutdruck-Sensorchip 2b aufweist und sich auch bedeckend über die Membranbereich M' gegenüberliegende Seite des Absolutdrucksensorchips 2b erstreckt.
  • Hinsichtlich der Durchkontaktierung 4 und der Umverdrahtungseinrichtung 10 sind die erste bis vierte Ausführungsform gemäß 1a) - d) identisch aufgebaut. Sie werden beim Moldprozess in der Moldmasse gebildet. Beispielsweise lassen sich Anschlußstifte auf dem Moldträger positionieren, welche später die Durchkontaktierung 4 darstellen. Dies können beispielswiese Metall- oder Halbleiterstifte sein. Nach Entfernen des Moldträgers liegen die Halbleiterchips und die Anschlußstifte frei und können elektrisch über die Umverdrahtungseinrichtung 10 kontaktiert werden.
  • Die Überlappung des Moldgehäuses auf dem Chip gemäß 1b) und 1d) dient zur besseren Dichtung bzw. zur höheren Druckbelastbarkeit. Die zusätzliche Moldüberdeckung bewirkt eine wesentlich bessere Dichtheit von Innenraum gegen Außenraum. Die Dichtheit hängt dabei nicht von der Delaminationsfreiheit der Moldverpackung 5b, 5d an der vertikalen Chipkante ab.
  • 2 ist eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die fünfte Ausführungsform gemäß 2 entspricht prinzipiell der Ausführungsform gemäß 1d), wobei die Umverdrahtungseinrichtung 10 auf der Vorderseite S1 detaillierter dargestellt ist.
  • Insbesondere ist auf der Vorderseite S1 eine Isolationsschicht PS vorgesehen, auf bzw. in der die Umverdrahtungseinrichtung 10 geführt ist. Die Isolationsschicht PS und die Klebschicht 9 sind in den Bereich der Durchgangsöffnung 100 hineingezogen, aber nicht bis zum Membranbereich M', wobei die Leiterbahnen der Umverdrahtungseinrichtung 10 vollständig von der Klebeschicht 9 bedeckt sind. Bei der Ausführungsform nach 2 ist die Klebschicht 9 im Bereich 9a bezüglich der darunter liegenden Isolationsschicht PS zurückgezogen.
  • Weiterhin eingezeichnet in 2 sind piezoresistive Widerstände R welche sich im Membranbereich M' befinden, über die die Druckmessung elektrisch realisiert wird.
  • 3 ist eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei der sechsten Ausführungsform gemäß 3 verkapselt die Klebeschicht 9 im Bereich 9b die Isolationsschicht. Ansonsten ist der Aufbau gleich wie bei der fünften Ausführungsform.
  • 4 ist eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei der siebenten Ausführungsform gemäß 4 sind im Vergleich zur sechsten Ausführungsform gemäß 3 Stressentlastungsgräben G1, G2 an der Rückseite S2 in dem Moldgehäuse 5d' vorgesehen. Die Stressentlastungsgräben G1, G2 sorgen für eine effektive Stressentlastung von Moldgehäuse 5d' und Absolutdruck-Sensorchip 2b.
  • 5 ist eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei der achten Ausführungsform gemäß 5 sind Stressentlastungsgräben G3, G4 an der Vorderseite S1 in der Moldverpackung 5d" vorgesehen. Die Stressentlastungsgräben G3, G4 sind derart angeordnet, dass sie die Umverdrahtungseinrichtung 10 nicht kreuzen, was durch gestrichelte Linien angedeutet sein soll.
  • Selbstverständlich können in Kombination der siebenten und achten Ausführungsform auch Stressentlastungsgräben auf der Vorderseite S1 und auf der Rückseite S2 vorgesehen werden.
  • 6 ist eine schematische horizontale Querschnittsdarstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Querschnittsdarstellung gemäß 6 verläuft in der Ebene der Umverdrahtungseinrichtung, welche hier vier Leiterbahnen 101, 102, 103, 104 aufweist, die von Anschlusspads P1, P2, P3, P4 auf dem freiliegenden Chipbereich neben dem Membranbereich M' mit den piezoresistiven Widerständen R zu zugehörigen Durchkontaktierungen 41, 42, 43, 44 im Moldgehäuse 5d''' verlaufen.
  • Durch Stressentlastungsgräben G1`, G2', G3', G4` ist der mikromechanische Absolutdruck-Sensorchip 2b vom Moldgehäuse 5d''' weitgehend entkoppelt. Die Stressentlastungsgräben G1' - G4` sind bei dieser neunten Ausführungsform von der Vorderseite S1 her eingebracht und verlaufen beidseitig der Leiterbahnen 101 - 104, sodass eine maximale Stressentkopplung bewirkt wird. Die Leiterbahnen 101 -104 verlaufen somit auf Stegen des Moldgehäuses 5d'''.
  • 7 ist eine schematische horizontale Querschnittsdarstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Darstellung gemäß 7 entspricht der Darstellung gemäß 6, wobei die Umverdrahtungseinrichtung hier Leiterbahnen 101', 102', 103', 104` aufweist, welche von Anschlusspads P1', P2', P3', P4' in den Ecken des freiliegenden Chipbereichs neben den Membranbereich M' mit den piezoresistiven Widerständen R quasi diagonal zu den entsprechenden Durchkontaktierungen 41', 42', 43', 44' geführt sind.
  • Um den freiliegenden Chipbereich herum mit Ausnahme der Leiterbahnen 101' - 104` sind Stressentlastungsgräben G1'', G2'', G3'', G4'' von der Vorderseite S1 her vorgesehen. Bei dieser zehnten Ausführungsform besteht ein Vorteil darin, dass die Stege des Moldgehäuses 5d'''', über die die Leiterbahnen 101' - 104' geführt werden müssen, in den Chipecken liegen, wo der mikromechanische Absolutdruck-Sensorchip 2b weniger von mechanischem Stress beeinflusst ist als in der Mitte der Chipkanten, an denen sich die piezoresistiven Widerstände R befinden.
  • 8a),b) sind schematische vertikale Querschnittsdarstellungen zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Darstellung gemäß 8a), b) entspricht weitgehend der Darstellung gemäß 2, wobei im Unterschied bei der elften Ausführungsform gemäß 8a) die Anschlussstifte KS`, KS'' für die Durchkontaktierungen beim Molden rahmenförmig bzw. netzartig zusammenhängend auf den (nicht gezeigten) Moldträger gesetzt werden, sodass nur ein einziger Bestückungsvorgang nötig ist. Auf diese Art und Weise können viele Durchkontaktierungen einfach hergestellt werden.
  • Die Verbindungsstege zwischen einzelnen Kontaktstiften KS`, KS'' ist in 8a) mit Bezugszeichen VS bezeichnet. Die Kontaktstifte KS`, KS'' weisen bei dieser Ausführungsform eine U-förmige Gestalt auf.
  • 8a) trägt den Zustand unmittelbar nach dem Moldprozess und dem Aufbringen der rückseitigen Umverdrahtungseinrichtung 10a, 10b sowie auf bzw. in der Isolationsschicht PS sowie der Klebeschicht 9.
  • Um zum in 8b) gezeigten Prozesszustand zu gelangen, erfolgt ein Abschleifprozess auf der Rückseite S2, sodass die Verbindungsstege VS beseitigt werden und nur die U-förmigen Durchkontaktierungen 4', 4'' zurückbleiben, welche mit der Umverdrahtungseinrichtung 10a, 10b in Verbindung stehen.
  • Als abschließender (nicht gezeigter) Prozessschritt erfolgt das Aufkleben auf das Trägersubstrat 1 mittels der Klebeschicht 9.
  • Obwohl bei dieser elften Ausführungsform die Anschlußstifte KS`, KS'' U-förmig dargestellt sind, ist es selbstverständlich auch denkbar einfache I-förmige Anschlußstifte zu verwenden, welche z.B. über entsprechende Verbindungsstifte verbunden sind.
  • Die Herstellung der gitterförmigen Anordnung der Anschlußstifte KS`, KS'' kann durch ein Drahtbiegeverfahren, wie z. B. einem Leadframe bei Moldgehäusen, ein Galvanikverfahren oder ein Waferätzverfahren erfolgen.
  • 9a),b) sind schematische vertikale Querschnittsdarstellungen zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei der zwölften Ausführungsform gemäß 9a), b) werden beim Molden Vias bzw. Durchgangslöcher V', V'' erzeugt, beispielsweise durch thermisch oder chemisch entfernbare Opferstifte oder mechanisch entfernbare Stempelstifte in den Vias V', V'' beim Moldprozess. Eine sehr einfache Herstellungsweise ist die Verwendung eines entsprechenden mechanischen Stempels, für die Vias V', V'' etc., welcher nach dem Moldprozess herausgenommen werden kann. In Anschluss darin erfolgt das Aufbringen und Strukturieren der Isolationsschicht PS auf der Vorderseite S1 des mit dem Moldgehäuse 5d versehenen Sensorchips 2b.
  • In einem darauffolgenden Prozessschritt welcher in 9b) gezeigt ist, werden dann die Durchkontaktierungen 4a', 4a'' sowie die Leiterbahnen der Umverdrahtungseinrichtung 10a, 10b mittels eines Siebdruck-Dünnschichtverfahrens zur Aufbringung einer entsprechenden leitenden Schicht hergestellt.
  • In weiteren Prozessschritten welche nicht dargestellt sind, erfolgt das Aufbringen der Klebeschicht 9 und die Klebung auf das Trägersubstrat 1.
  • 10 ist eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei der dreizehnten Ausführungsform gemäß 10 erfolgt das Anbringen des mit der Moldmasse 5d' umgebenen mikromechanischen Absolutdruck-Sensorchips 2b gemäß 5 mittels eines Flipchipverfahrens, wobei die Rückseite S'' auf das Trägersubstrat 1 gebondet wird.
  • Dazu werden auf der Vorderseite Bondflächen 4a, 4b vorgesehen, welche mittels Lotmaterial L1, L2 auf entsprechende Bondbereiche B1, B2 auf dem Trägersubstrat 1 gebondet werden. Zusätzlich ist es möglich, optional eine Unterfüllung UF im Bereich der Bondstellen vorzusehen, was zur Stressentlastung beiträgt.
  • Bei dieser Ausführungsform ist im Übrigen keine Durchgangsöffnung in dem Trägersubstrat 1 erforderlich, wenn ein Absolutdruck-Sensorchip 2b montiert wird.
  • Selbstverständlich kann diese wie auch jede andere Ausführungsform jedoch auch mit einem Differenzdruck-Sensorchip realisiert werden, wobei dann entweder ein Medienzugang durch ein entsprechendes Loch in dem Trägersubstrat 1 zur Kaverne K zwischen Chip und Trägersubstrat 1 geschaffen wird oder dort eine Referenzdruckatmosphäre eingeschlossen wird.
  • 11 ist eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung einer mikromechanischen Sensoranordnung gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei der vierzehnten Ausführungsform ist zusätzlich ein ASIC-Auswertechip 20 im Moldgehäuse 5d2 neben dem Sensorchip 2b gemäß 3 vorgesehen und mit der Umverdrahtungseinrichtung 10 verbunden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
  • Insbesondere sei erwähnt, dass viele verschiedene andere Möglichkeiten der Anordnung der Stressentlastungsgräben mit mehr oder weniger Zugangsstegen zum freiliegenden Chipbereich denkbar ist. Auch eine weitere Verschachtelung der vorderseitigen oder rückseitigen Stressentlastungsgräben ist denkbar.

Claims (14)

  1. Mikromechanische Sensoranordnung mit: einem mikromechanischen Sensorchip (2a, 2b), welcher zumindest seitlich von einem Moldgehäuse (5a-5d; 5d'; 5d''; 5d''', 5d''''; 5c') umgeben ist, welches eine Vorderseite (S1) und eine Rückseite (S2) aufweist; wobei der mikromechanische Sensorchip (2a, 2b) an der Rückseite (S2) einen Chipbereich (M, 7; M, P1-P4; M, P1'-P4'; M') aufweist, welcher vom Moldgehäuse (5a-5d; 5d'; 5d''; 5d''', 5d''''; 5c') ausgespart ist; und wobei auf der Vorderseite (S1) eine Umverdrahtungseinrichtung (10; 101-104; 101'-104'; 10a, 10b) gebildet ist, die ausgehend von dem Chipbereich (M, 7; M, P1-P4; M, P1'-P4'; M') zum umgebenden Moldgehäuse (5a-5d; 5d'; 5d''; 5d''', 5d''''; 5c') auf der Rückseite (S2) und von dort über eine zumindest eine Durchkontaktierung (4; 41-44; 41'-44'; 4', 4''; 4a', 4a'') von der Rückseite (S2) zur Vorderseite (S1) des Moldgehäuses (5a-5d; 5d'; 5d''; 5d''', 5d''''; 5c') verläuft, wobei ausgehend von der Vorderseite (S1) und/oder der Rückseite (S2) in der Peripherie des mikromechanischen Sensorchips (2a, 2b) Stressentlastungsgräben (G1, G2; G3, G4; G1`-G4`; G1''-G4'') in dem Moldgehäuse (5a-5d; 5d'; 5d''; 5d''', 5d''''; 5c') gebildet sind.
  2. Mikromechanische Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei der mikromechanische Sensorchip (2a, 2b) an der Rückseite (S2) oder an der Vorderseite (S1) auf einem Trägersubstrat (1) angebracht ist.
  3. Mikromechanische Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei auf der Vorderseite (S1) eine Isolationsschicht (PS) vorgesehen ist, auf und/oder in der die Umverdrahtungseinrichtung (10; 101-104; 101'-104'; 10a, 10b) gebildet ist.
  4. Mikromechanische Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Chipbereich (M, 7; M, P1-P4; M, P1 `-P4`; M') einen Membranbereich (M; M') aufweist.
  5. Mikromechanische Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Chipbereich (M, 7; M, P1-P4; M, P1'-P4'; M') eine oder mehrere Anschlußpads (P1-P4; P1 `-P4`) aufweist.
  6. Mikromechanische Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umverdrahtungseinrichtung (10; 101-104; 101'-104'; 10a, 10b) von einer Deckschicht (10; 11) abgedeckt ist.
  7. Mikromechanische Sensoranordnung nach Anspruch 6, wobei die Deckschicht (10; 11) eine Klebeschicht (10) ist.
  8. Mikromechanische Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mikromechanische Sensorchip (2a, 2b) ein Diffferenzdruck-Sensorchip (2a) oder ein Absolutdruck-Sensorchip (2b) ist.
  9. Mikromechanische Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Auswertechip (20) in dem Moldgehäuse (5c`) vorgesehen ist, welche an der Vorderseite (S1) über die Umverdrahtungseinrichtung (10; 101-104; 101'-104'; 10a, 10b) mit der Durchkontaktierung (4; 41-44; 41'-44'; 4', 4''; 4a', 4a'') elektrisch verbunden ist.
  10. Herstellungsverfahren für eine mikromechanische Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierung (4; 41-44; 41`-44`; 4', 4''; 4a', 4a'') derart gebildet wird, dass zum Ummolden ein Träger vorgesehen wird, auf dem Anschlußstifte (KS`; KS'') angeordnet werden, welche nach dem Ummolden und Entfernen des Trägers die Durchkontaktierungen (4; 41-44; 41'-44'; 4', 4''; 4a', 4a'') bilden.
  11. Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei die Anschlußstifte (KS`; KS'') beim Ummolden an der Rückseite (S2) über Verbindungsstege (VS) rahmenförmig verbunden sind und wobei die Verbindungsstege (VS) nach dem Ummolden an der Vorderseite (S1) entfernt werden.
  12. Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, wobei das Entfernen durch einen Schleifprozess erfolgt.
  13. Herstellungsverfahren für eine mikromechanische Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei die Durchkontaktierung (4; 41-44; 41`-44`; 4', 4''; 4a', 4a'') derart gebildet wird, dass zum Ummolden ein Träger vorgesehen wird, auf dem thermisch oder chemisch entfernbare Opferstifte oder mechanisch entfernbare Stempelstifte angeordnet werden, welche nach dem Ummolden und Entfernen des Trägers entfernt werden, wonach die Durchkontaktierungen (4; 41-44; 41'-44'; 4', 4''; 4a', 4a'') durch einen Aufbringungsprozeß für ein leitfähiges Material in entsprechenden Durchführungen (V'; V'') gebildet werden.
  14. Herstellungsverfahren nach Anspruch 13, wobei der Aufbringungsprozeß für ein leitfähiges Material ein Siebdruckprozess oder ein Dünnschichtabscheideprozess ist.
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