DE102016225306A1 - Sensierendes Flächenelement und Verfahren zur Herstellung eines sensierenden Flächenelementes - Google Patents

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Andreas Kugler
Enno Lorenz
Jan Kostelnik
Jürgen Wolf
Thomas Gneiting
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Sensierendes Flächenelement (100) mit einer ersten flexiblen, elektrisch nicht leitfähigen Schicht (30), mit einer zweiten flexiblen, elektrisch nicht leitfähigen Schicht (40), und mit einem Chip (1), insbesondere aus einem Halbleitermaterial, welcher zwischen der ersten und zweiten Schicht (30, 40) angeordnet ist, wobei die zweite Schicht (40) auf einer von dem Chip (1) wegweisenden Außenseite (44) zur elektrischen Kontaktierung des Chips (1) wenigstens bereichsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material (41) beschichtet ist und wobei der Chip (1) eingerichtet ist, eine Biegung des sensierenden Flächenelements (100) zu detektieren.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung sowie einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
  • Aus der DE 10 2009 055 121 A1 ist ein sensierendes Flächenelement mit mehreren kapazitiven Sensoren, die jeweils mindestens zwei Kondensatorenflächen aufweisen, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Flächenelementes bekannt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein sensierendes Flächenelement und ein Verfahren zur Herstellung eines sensierenden Flächenelementes vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen sensierenden Flächenelementes bzw. des Verfahrens möglich.
  • Es wird ein sensierendes Flächenelement mit einer ersten flexiblen, elektrisch nicht leitfähigen Schicht, mit einer zweiten flexiblen, elektrisch nicht leitfähigen Schicht, und mit einem Chip, insbesondere aus einem Halbleitermaterial, welcher zwischen der ersten und zweiten Schicht angeordnet ist, wobei die zweite Schicht auf einer von dem Chip wegweisenden Außenseite zur elektrischen Kontaktierung des Chips wenigstens bereichsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, vorgestellt, wobei der Chip eingerichtet ist, eine Biegung des sensierenden Flächenelements zu detektieren.
  • Unter einem Flächenelement kann ein Element, ein Bestandteil eines Bauteils und/oder ein Bauteil verstanden werden, welches dreidimensional ist, wobei eine der drei Dimensionen eine wesentlich kleinere räumliche Ausdehnung aufweist, als die zwei weiteren Dimensionen. So kann das Flächenelement beispielsweise eine Dicke von unter 10 mm, vorzugsweise von unter 1 mm, bevorzugt von unter 100 µm und besonders bevorzugt unter 30 µm aufweisen, wobei die zwei anderen, zu der Dicke senkrechten Dimensionen jeweils eine räumliche Ausdehnung von größer 5 mm, vorzugsweise größer 10 mm, bevorzugt größer 100 mm und besonders bevorzugt größer 500 mm aufweisen können. Unter einem sensierenden Flächenelement kann hierbei ein solches Flächenelement verstanden werden, welches Veränderungen, die auf das sensierende Flächenelement einwirken, detektieren, registrieren und/oder messen kann. Unter solchen Veränderungen können Unterschiede in thermischen, elektrischen und/oder mechanischen Einwirkungen auf das Flächenelement verstanden werden. Insbesondere können unter mechanischen Einwirkungen Kräfte, wie Biege-, Scher- und/oder Torsionskräfte, und/oder Drücke verstanden werden. Unter einer flexiblen, elektrisch nicht leitfähigen Schicht kann hierbei ein Flächenelement nach obiger Definition verstanden werden, das ein elektrisch nicht leitfähiges Material aufweist, wie beispielsweise nicht leitfähige Kunststoffe wie Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyurethan und/oder Polyethylenterephthalat. Insbesondere kann unter einer flexiblen Schicht eine Folie aus flexiblem Material verstanden werden. Unter einem Chip kann ein Halbleiterbauelement beispielsweise aus Silizium, insbesondere mit integriertem Schaltkreis, verstanden werden. Unter einer Biegung kann eine, insbesondere von außen aufgeprägte, auf das sensierende Flächenelement und/oder auf den Chip wirkende Biegekraft verstanden werden. Unter einem elektrisch leitfähigen Material kann ein Metall, wie beispielsweise Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Zinn, Platin und/oder Paladium verstanden werden. Es kann darunter auch ein elektrisch leitfähiger Kunststoff, insbesondere Polymere und/oder kleine Moleküle, verstanden werden, wie beispielsweise PEDOT:PSS, Polyparaphenylen, Polyanilin und/oder Polythiophen. Unter wenigstens bereichsweise beschichtet kann verstanden werden, dass das elektrisch leitfähige Material auf einem Teilbereich einer Oberfläche oder auf der gesamten Oberfläche aufgebracht ist. Es kann darunter auch verstanden werden, dass das elektrisch leitfähige Material auf der gesamten Oberfläche aufgebracht ist und nachträglich auf einem Teilbereich wieder entfernt wird. Eine Dicke des aufgebrachten elektrisch leitfähigen Materials kann hierbei derart ausgestaltet sein, dass ein für eine Ansteuerung des Chips notwendiger elektrischer Stromfluss bzw. eine ausreichend hohe Stromstärke bzw. Signalstärke gewährleistet ist.
  • Das hier vorgestellte sensierende Flächenelement hat den Vorteil, dass hierdurch ein robuster und kostengünstig herstellbarer Biegesensor bereitgestellt werden kann. Weiterhin kann durch den günstigen Aufbau auf Ätzprozesse, zumindest weitestgehend, verzichtet werden. Ferner kann hierbei eine elektrische Kontaktierung direkt über die wenigstens bereichsweise mit dem elektrisch leitfähigen Material beschichteten zweiten Schicht erfolgen. Weiterhin kann eine Biegeempfindlichkeit über in einfacher Art und Weise veränderbare Eigenschaften der ersten und/oder zweiten Schicht bzw. über ein Layout der ersten und/oder zweiten Schicht vorteilhaft eingestellt werden.
  • Es ist ferner zweckmäßig, wenn die zweite Schicht wenigstens eine Durchkontaktierung zu dem Chip aufweist. Denn hierdurch kann eine potentiell komplexe Schaltung bzw. Kontaktierung auf bzw. zu dem Chip entflechtet und somit vereinfacht werden.
  • Von Vorteil ist weiterhin, wenn der Chip eingerichtet ist, eine eindimensionale Biegung des sensierenden Flächenelements zu detektieren. Unter eindimensionaler Biegung kann hierbei verstanden werden, dass der Chip bzw. das sensierende Flächenelement eine Kraft, bzw. Biegekraft von außen derart erfahren, dass sich der Chip bzw. das sensierende Flächenelement um eine Achse biegt bzw. verkrümmt, welche in einer Ebene liegt, die durch die zwei Dimensionen des Flächenelements aufgespannt werden, die eine wesentlich größere räumliche Ausdehnung aufweisen, als die zu den zwei Dimensionen senkrechte Dimension. Hierdurch kann ein Aufbau des sensierenden Flächenelements und/oder des Chips weiter vereinfacht werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung kann der Chip eine Höhe von weniger als 50 µm, vorzugsweise von weniger als 25 µm, und/oder die erste Schicht und/oder die zweite Schicht eine Höhe von weniger als 50 µm aufweisen. Hierdurch wird ein besonders dünnes und damit besonders flexibles sensierendes Flächenelement bereitgestellt. Ein Detektions- und/oder Messbereich des sensierenden Flächenelements kann hierdurch vorteilhafterweise dahingehend erweitert werden, dass Kräfte im Bereich von kleiner 1 N, bevorzugt kleiner 100 mN, besonders bevorzugt kleiner als 10 mN und ganz besonders bevorzugt kleiner als 1 mN detektiert, bzw. gemessen werden können.
  • Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die elektrisch leitfähige Beschichtung der zweiten Schicht dazu eingerichtet ist, eine Kraft, insbesondere eine Biegekraft, in das sensierende Flächenelement einzuleiten. Denn hierdurch kann ein ohnehin auf dem sensierenden Flächenelement vorhandenes Element mit einer zweiten Funktion beaufschlagt werden, was das Bauteil weiter vereinfacht. Es ist möglich, die elektrisch leitfähige Beschichtung derart über dem Chip oder in räumliche Nähe des Chips aufzubringen, bzw. zu platzieren, dass die elektrischen Eigenschaften der Beschichtung nicht oder zumindest nicht negativ beeinflusst werden, wobei die mechanischen Eigenschaften der Beschichtung eine Einleitung einer von außen aufgeprägte Biegekraft unterstützt bzw. verbessert.
  • Indem die erste und/oder zweite Schicht eine Metallisierung aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Kraft, insbesondere die Biegekraft, in das sensierende Flächenelement einzuleiten, kann eine Empfindlichkeit des Flächenelements noch weiter erhöht werden. Denn hierdurch kann ein durch die eingeleitete Biegekraft verursachter Stress des Chips lokal über dem Chip verstärkt werden. Es ist insbesondere möglich, eine Dicke und/oder Breite der Metallisierung über dem Chip oder in der räumlichen Nähe des Chips zu erhöhen, um den Stress des Chips weiter zu verstärken.
  • Es ist von Vorteil, wenn die elektrisch leitfähige Beschichtung und/oder die Metallisierung wenigstens eine Durchkontaktierung zu der ersten Schicht und/oder zu der zweiten Schicht aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Haftung zwischen der elektrisch leitfähigen Beschichtung und/oder der Metallisierung und der ersten Schicht und/oder der zweiten Schicht bereitzustellen. Denn indem die Haftung zwischen der elektrisch leitfähigen Beschichtung und/oder der Metallisierung und der ersten Schicht und/oder der zweiten Schicht bereitgestellt bzw. verbessert wird, kann die Empfindlichkeit des sensierenden Flächenelements weiter erhöht werden. Ferner wird dadurch die Robustheit des Bauteils zweckmäßigerweise erhöht. Es ist möglich, dass die Metallisierung über das sensierende Flächenelement hinaus ragt und dadurch vorteilhafterweise als Hebel dient, um die Biegekraft in einfacher Weise und gut dosierbar in das sensierende Flächenelement einzuleiten.
  • Die zuvor genannten Vorteile gelten in entsprechender Weise auch für ein Verfahren zur Herstellung eines sensierenden Flächenelementes.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines sensierenden Flächenelementes, mit einem Schritt des Aufbringens eines Chips, insbesondere aus einem Halbleitermaterial, zwischen einer ersten flexiblen, elektrisch nicht leitfähigen Schicht und einer zweiten flexiblen, elektrisch nicht leitfähigen Schicht, wobei wenigstens eine der ersten Schicht oder der zweiten Schicht auf einer von dem Chip wegweisenden Außenseite zur elektrischen Kontaktierung des Chips wenigstens bereichsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist und wobei der Chip dazu eingerichtet ist, eine Biegung des sensierenden Flächenelements zu detektieren, hat den Vorteil das hierdurch ein robustes und kostengünstiges Bauteil hergestellt werden kann. Weiterhin kann durch das Verfahren ein besonders dünnes und damit besonders flexibles sensierendes Flächenelement bereitgestellt werden.
  • Indem das Verfahren einen nach dem Schritt des Aufbringens eines Chips erfolgenden Schritt des Herstellens einer Durchkontaktierung zu dem Chip durch die wenigstens eine erste Schicht oder eine zweite Schicht aufweist, welche wenigstens bereichsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, kann eine potentiell komplexe Schaltung bzw. Kontaktierung auf bzw. zu dem Chip entflechtet und somit vereinfacht werden.
  • Ferner ist es zweckmäßig, wenn der Schritt des Herstellens der Durchkontaktierung ein Laserbohren beinhaltet. Denn hierdurch kann die wenigstens eine erste Schicht oder eine zweite Schicht, welche wenigstens bereichsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, lokal sehr präzise abgetragen bzw. geöffnet werden. Unter Laserbohren kann hierbei das gezielte thermische Verbrennen eines Materials mittels eines Laserstrahls verstanden werden, wobei aufgrund physikalischer Eigenschaften des Laserstrahls eine im Vergleich zu anderen Bohr- bzw. Abtrageverfahren hohe Güte einer räumlichen Auflösung sowie einer Oberflächenqualität eines Bohrlochs erreicht werden kann. Weiterhin können durch das Laserbohren anderweitige, aufwändige chemische Ätzprozesse vermieden werden.
  • Es ist von Vorteil, wenn das Verfahren einen nach dem Schritt des Aufbringens eines Chips oder nach dem Schritt des Herstellens einer Durchkontaktierung erfolgenden Schritt des Strukturierens des elektrisch leitfähigen Materials auf der wenigstens einen ersten Schicht oder zweiten Schicht zum elektrischen Kontaktieren des Chips aufweist. Denn somit können in einfacher Weise elektrische Schnittstellen von dem und zu dem Chip bereitgestellt werden.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Schritt des Strukturierens des elektrisch leitfähigen Materials einen Galvanikprozess und/oder einen Aerosol-Jet-Prozess beinhaltet. Denn hierdurch können die elektrischen Schnittstellen von und zu dem Chip sehr präzise und unter effizientem Materialeinsatz hergestellt werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
    • 1 eine schematische Darstellung eines Chips zur Detektion einer Biegung in einem sensierenden Flächenelement gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 2 eine schematische Darstellung einer Verteilung von mechanischen Spannungskomponenten auf einer Oberfläche eines Chips zur Detektion einer Biegung in einem sensierenden Flächenelement gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 3 eine schematische Darstellung eines Chips zur Detektion einer eindimensionalen Biegung in einem sensierenden Flächenelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
    • 4 eine schematische Darstellung eines Verfahren zur Herstellung eines sensierenden Flächenelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel; sowie
    • 5 eine schematische Darstellung eines sensierenden Flächenelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elementen gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Chips 1 zur Detektion einer Biegung in einem sensierenden Flächenelement. Der Chip 1 kann hierbei aus einem Halbleitermaterial wie beispielsweise Silizium hergestellt sein und/oder weitere Halbleiterelemente aufweisen. Der Chip 1 weist neben einer Grundstruktur 71 eine bereichsweise Ausdünnung auf, die als Membran 70 ausgestaltet ist. Die Membran 70 kann eine Dicke von unter 50 µm aufweisen und dadurch eine gewisse Flexibilität erreichen. Der Chip 1 kann beispielsweise eine Wheatstonesche Brückenschaltung 72 auf der Membran 70 aufweisen, welche veränderliche Eigenschaften der Membran unter Einfluss einer Kraft, insbesondere einer Biegekraft detektieren kann. Unter veränderlichen Eigenschaften der Membran können durch eine Änderung eines Drucks, einer Länge und/oder einer Wölbung veränderte Eigenschaften verstanden werden, welche bei einer Biegung bzw. bei einem Verbiegen des Chips 1 auftreten und damit eine mechanische Spannung auf bzw. in die Membran 70 induzieren. Hierbei ist eine Versorgungsspannung an der Wheatstonesche Brückenschaltung 72 zwischen einem Spannungseingang 73 und einem Masseanschluss 74 angelegt. Über einen ersten Spannungsausgang 75 kann eine negative Ausgangsspannung abgegriffen werden. Über einen zweiten Spannungsausgang 76 kann eine positive Ausgangsspannung abgegriffen werden. Die auf die Membran 70 induzierte mechanische Spannung bewirkt eine Änderung elektrischer Widerstände der Wheatstoneschen Brückenschaltung 72 und damit eine Änderung der über den ersten und zweiten Ausgangsspannungen abgreifbaren Spannungen. Die Änderung dieser abgreifbaren Spannungen ist proportional zu einer in bzw. auf den Chip 1 aufgeprägten Biegekraft.
  • Der Chip 1 kann weitere Schnittstellen aufweisen, mit denen der Chip 1 von und nach außen elektrisch kontaktiert werden kann.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer simulierten Verteilung von mechanischen Spannungen bzw. Spannungskomponenten auf einer Oberfläche 10 eines Chips 1 zur Detektion einer Biegung um eine Achse 11 in einem sensierenden Flächenelement. Die Oberfläche 10 des Chips 1 weist mehrere Kontaktierungsflächen, sogenannte Pads 15, auf. Wird der Chip 1 bzw. seine Oberfläche 10 um die Achse 11 gebogen, welche in einer Ebene parallel zu der Oberfläche 10 liegt, so treten auf der Oberfläche 10 Bereiche 12a, 12b, 12c mit unterschiedlichen mechanischen Spannungen und/oder Spannungskomponenten auf. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um die mechanischen Spannungskomponenten, die senkrecht zu der Achse 11 wirken, um welche die Oberfläche 10 des Chips 1 gebogen wird, und die ebenfalls parallel zu der Oberfläche 10 liegen. Dies ist durch einen Pfeil 13 verdeutlicht. Insbesondere in Bereichen 12c zwischen einem Pad 15a, 15c und einem Pad 15b, 15d, wobei an das Pad 15a, 15c eine elektrische Leitung 14 angeschlossen bzw. angebunden ist, sind die mechanischen Spannungen auf der Oberfläche 10 des Chips 1 am größten. Dieser Effekt kann durch eine Erhöhung einer Dicke und/oder einer Länge der elektrischen Leitung noch verstärkt werden.
  • In Bereichen 12b am Rand der Oberfläche 10 des Chips 1 sind die mechanischen Spannungen noch erhöht, jedoch deutlich niedriger als in den Bereichen 12c zwischen den Pads 15a, 15c und den Pads 15b, 15d. In dem Bereich 12a der Oberfläche 10 des Chips 1, welcher sich in einer Nähe zu der Achse 11 befindet, ist die mechanische Spannung deutlich kleiner, als in den Bereichen 12c zwischen den Pads 15a, 15c und den Pads 15b, 15d und kleiner als in den Bereichen 12b am Rand der Oberfläche 10 des Chips 1.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann alternativ oder zusätzlich eine Metallisierung, beispielsweise in Form von elektrischen Leitungen, auf einer Rückseite des Chips 1 oder auf eine von der Rückseite des Chips 1 wegweisende Außenseite einer flexiblen, elektrisch nicht leitfähigen Schicht, wie beispielsweise einer Folie aus Kunststoff, gezielt in die Nähe von Pads 15 aufgebracht werden, um die mechanische Spannung, die durch eine von außen aufgeprägte Biegung auf den Chip 1 übertragen wird, zu verstärken.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Chips 1 zur Detektion einer eindimensionalen Biegung in einem sensierenden Flächenelement. Hierbei wird der Chip 1 analog zu dem Ausführungsbeispiel aus 2 um die Achse 11 gebogen, welche in einer Ebene parallel zu der Oberfläche 10 liegt. In einem zentral auf der Oberfläche 10 des Chips 1 befindlichen Bereich 20 kann hierbei ein biegesensitives Element 21 des Chips lokalisiert sein, mit welchem eine Biegung senkrecht um die Achse 11 detektierbar ist. Das biegesensitive Element kann hierbei die Membran des Chips 1 sein. Eine Biegung des Chips 1 um die Achse 11 wird hierbei durch eine als Hebel 25 ausgestaltete Metallisierung des Chips 1 in den Chip 1 bzw. in das biegesensitive Element 21 eingeleitet. Um eine Haftung des Hebels 25 auf dem Chip 1 zu gewährleisten bzw. zu verbessern, sind mechanische Durchkontaktierungen 27 von dem Hebel 25 in bzw. auf den Chip 1 vorgesehen. Diese Durchkontaktierungen 27 können beispielsweise durch Laserbohren bereitgestellt werden.
  • In 4 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens 300 zur Herstellung eines sensierenden Flächenelementes dargestellt. In einem ersten Schritt 301 wird der Chip 1, welcher Pads 15 zum späteren Kontaktieren aufweist, auf einem Foliensubstrat 30, welches eine erste flexible, elektrisch nicht leitfähige Schicht darstellt, platziert. Das Platzieren ist durch einen ersten, nach unten zeigenden Pfeil 31 dargestellt.
  • In einem zweiten Schritt 302 wird eine zweite Folie 40, die eine zweite flexible, elektrisch nicht leitfähige Schicht darstellt, auf das Foliensubstrat 30 und den darauf befindlichen Chip 1 platziert laminiert. Der Chip 1 wird dadurch zwischen zwei flexible, elektrisch nicht leitfähige Schichten einlaminiert. Dies ist durch die Pfeile 45 verdeutlicht. Die zweite Folie 40 weist bereichsweise eine Metallisierung 41 auf. Alternativ oder zusätzlich kann die Folie 40 auch eine andere elektrisch leitfähige Beschichtung aufweisen, wie beispielweise PEDOT:PSS.
  • In einem dritten Schritt 303 werden durch Laserbohren Löcher 50 in die zweite Folie40 sowie in die darüber liegende Metallisierung 41 gebohrt, wodurch die zuvor einlaminierten Pads 15 des Chips 1 freigelegt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Pads 15 durch chemisches und/oder physikalisches Ätzen freizulegen.
  • In einem vierten Schritt 304 werden die freigelegten Pads 15 des Chips 1 mit der bereichsweisen Metallisierung 41 der zweiten Folie 40 verbunden, sodass eine elektrische Kontaktierung des Chips 1 als Durchkontaktierung 27 hergestellt werden kann. Hierbei kann beispielsweise in einem Schritt 304a über einen Galvanikprozess eine weitere Metallschicht 42 auf der bereichsweisen Metallisierung 41 und den Pads 15 abgeschieden werden, wodurch die elektrische Verbindung zwischen den Pads 15 und der bereichsweisen Metallisierung 41 hergestellt wird. Optional kann anschließend in einem Strukturierungsprozess an bestimmten Stellen 43 auf einer Außenseite 44 der zweiten Folie 40 die bereichsweise Metallisierung 41 sowie die darüber liegende weitere Metallschicht 42 entfernt werden.
  • In einem alternativen oder zusätzlichen Verfahrensschritt 304b können die Pads 15 des Chips 1 mittels eines Aerosol-Jets 60 mit der bereichsweisen Metallisierung elektrisch verbunden werden. Hierbei kann eine Aerosoltinte 63, die beispielsweise Partikel aus Silber oder Gold enthält, ein Silberleitharz oder ein Leitklebstoff in dem Aerosol-Jet 60 eingesetzt werden und so sequentiell die Pads 15 mit der bereichsweisen Metallisierung 41 verbinden. Da eine den Aerosol-Jet 60 bereitstellende Aerosol-Jet-Vorrichtung 61 frei über die Außenseite 44 der zweiten Folie 40 bewegbar ist (verdeutlicht über das Pfeilkreuz 62), können durch das Aerosol-Jet-Verfahren auch weitere, beliebige Leitungen auf der Außenseite 44 der Folie 40 aufgebracht werden und/oder elektrische Kontaktierungen zwischen dem Chip 1 und/oder zwischen dem den Chip 1 beinhaltenden sensierenden Flächenelement und weiteren externen Vorrichtungen bereitgestellt werden.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines sensierenden Flächenelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das sensierende Flächenelement 100 weist einen Chip 1 auf, der zwischen einem ersten flexiblen Foliensubstrat 30 und einer zweiten flexiblen Folie 40 einlaminiert ist. Alternativ kann der Chip 1 auf in einem Flüssigkristallpolymer eingebettet sein. Auf einer Oberfläche 10 des sensierenden Flächenelements 100 bzw. dessen zweiten Folie 40 sind elektrische Leiterbahnen 80 aufgebracht, mit denen unter anderem der Chip 1 elektrisch kontaktiert wird. Die Oberfläche 10 dient hierbei als Umverdrahtungsebene 81. Auf einem vergrößerten Ausschnitt 110 ist der Chip 1 nochmals dargestellt. Die Leiterbahnen 80 der Umverdrahtungsebene 81 kontaktieren hierbei einige der Pads 15 des Chips.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009055121 A1 [0002]

Claims (12)

  1. Sensierendes Flächenelement (100) mit einer ersten flexiblen, elektrisch nicht leitfähigen Schicht (30), mit einer zweiten flexiblen, elektrisch nicht leitfähigen Schicht (40), und mit einem Chip (1), insbesondere aus einem Halbleitermaterial, welcher zwischen der ersten und zweiten Schicht (30, 40) angeordnet ist, wobei die zweite Schicht (40) auf einer von dem Chip (1) wegweisenden Außenseite (44) zur elektrischen Kontaktierung des Chips (1) wenigstens bereichsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material (41) beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip (1) eingerichtet ist, eine Biegung des sensierenden Flächenelements (100) zu detektieren.
  2. Sensierendes Flächenelement (100) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (40) wenigstens eine Durchkontaktierung (27) zu dem Chip (1) aufweist.
  3. Sensierendes Flächenelement (100) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Chip (1) eingerichtet ist, eine eindimensionale Biegung des sensierenden Flächenelements (100) zu detektieren.
  4. Sensierendes Flächenelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Chip (1) eine Höhe von weniger als 50 µm, vorzugsweise von weniger als 25 µm, aufweist und/oder dass die erste Schicht (30) und/oder die zweite Schicht (40) eine Höhe von weniger als 50 µm aufweist.
  5. Sensierendes Flächenelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung (41) der zweiten Schicht (40) dazu eingerichtet ist, eine Kraft, insbesondere eine Biegekraft, in das sensierende Flächenelement (100) einzuleiten.
  6. Sensierendes Flächenelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Schicht (30, 40) eine Metallisierung (25) aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Kraft, insbesondere die Biegekraft, in das sensierende Flächenelement (100) einzuleiten.
  7. Sensierendes Flächenelement (100) nach einem der Ansprüche 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung (41) und/oder die Metallisierung (25) wenigstens eine Durchkontaktierung (27) zu der ersten Schicht (30) und/oder zu der zweiten Schicht (40) aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Haftung zwischen der elektrisch leitfähigen Beschichtung (41) und/oder der Metallisierung (25) und der ersten Schicht (30) und/oder der zweiten Schicht (40) bereitzustellen.
  8. Verfahren (300) zur Herstellung eines sensierenden Flächenelementes (100), insbesondere gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Schritt des Aufbringens (301) eines Chips (1), insbesondere aus einem Halbleitermaterial, zwischen einer ersten flexiblen, elektrisch nicht leitfähigen Schicht (30) und einer zweiten flexiblen, elektrisch nicht leitfähigen Schicht (40), wobei wenigstens eine der ersten Schicht (30) oder der zweiten Schicht (40) auf einer von dem Chip (1) wegweisenden Außenseite (44) zur elektrischen Kontaktierung des Chips (1) wenigstens bereichsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material (41) beschichtet ist und wobei der Chip (1) dazu eingerichtet ist, eine Biegung des sensierenden Flächenelements (100) zu detektieren.
  9. Verfahren (300) nach Anspruch 8 gekennzeichnet durch einen nach dem Schritt des Aufbringens (301) eines Chips (1) erfolgenden Schritt des Herstellens (302) einer Durchkontaktierung (27) zu dem Chip (1) durch die wenigstens eine erste Schicht (30) oder eine zweite Schicht (40), welche wenigstens bereichsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material (41) beschichtet ist.
  10. Verfahren (300) nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Herstellens (302) der Durchkontaktierung (27) ein Laserbohren beinhaltet.
  11. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 8 bis 10 gekennzeichnet durch einen nach dem Schritt des Aufbringens (301) eines Chips (1) oder nach dem Schritt des Herstellens (302) einer Durchkontaktierung (27) erfolgenden Schritt des Strukturierens (303) des elektrisch leitfähigen Materials (41) auf der wenigstens einen ersten Schicht (30) oder zweiten Schicht (40) zum elektrischen Kontaktieren des Chips (1).
  12. Verfahren (300) nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Strukturierens (303) des elektrisch leitfähigen Materials (41) einen Galvanikprozess und/oder einen Aerosol-Jet-Prozess (60) beinhaltet.
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Citations (5)

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