DE102019201228B4 - Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen und Sensoreinrichtung - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen und Sensoreinrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102019201228B4
DE102019201228B4 DE102019201228.0A DE102019201228A DE102019201228B4 DE 102019201228 B4 DE102019201228 B4 DE 102019201228B4 DE 102019201228 A DE102019201228 A DE 102019201228A DE 102019201228 B4 DE102019201228 B4 DE 102019201228B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
frame structure
sensor
covering device
substrate
cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102019201228.0A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102019201228A1 (de
Inventor
Stefan Pinter
Daniel Haug
Tobias Henn
Michael Knauss
Raschid Baraki
Sebastian Schuler-Watkins
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102019201228.0A priority Critical patent/DE102019201228B4/de
Priority to CN202080011756.XA priority patent/CN113365939B/zh
Priority to US17/299,214 priority patent/US20220041436A1/en
Priority to PCT/EP2020/051791 priority patent/WO2020156955A1/de
Priority to TW109102798A priority patent/TWI858009B/zh
Publication of DE102019201228A1 publication Critical patent/DE102019201228A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102019201228B4 publication Critical patent/DE102019201228B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00214—Processes for the simultaneaous manufacturing of a network or an array of similar microstructural devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00261—Processes for packaging MEMS devices
    • B81C1/00309—Processes for packaging MEMS devices suitable for fluid transfer from the MEMS out of the package or vice versa, e.g. transfer of liquid, gas, sound
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00865—Multistep processes for the separation of wafers into individual elements
    • B81C1/00873—Multistep processes for the separation of wafers into individual elements characterised by special arrangements of the devices, allowing an easier separation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0214—Biosensors; Chemical sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0264—Pressure sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/10—Microfilters, e.g. for gas or fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/01—Packaging MEMS
    • B81C2203/0127—Using a carrier for applying a plurality of packaging lids to the system wafer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/01—Packaging MEMS
    • B81C2203/0163—Reinforcing a cap, e.g. with ribs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/03—Bonding two components
    • B81C2203/032—Gluing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/03—Bonding two components
    • B81C2203/033—Thermal bonding
    • B81C2203/036—Fusion bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32135—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/32145—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49175—Parallel arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen (1) umfassend die Schritte:- Bereitstellen (S1a) einer Abdeckeinrichtung (7; 11), welche als Membran (7) ausgebildet Ist und welche einen Halterahmen (8) überspannt;- Aufbringen (S2a) einer mittels eines Spritzgussverfahrens als vorgefertigtes Bauteil hergestellten Rahmenstruktur (6) auf die Abdeckeinrichtung (7; 11) oder Ausprägen einer Rahmenstruktur (6) direkt auf der Abdeckeinrichtung (7; 11) mittels eines Spritzgussverfahrens oder mittels eines Lithographieverfahrens, welche vorbestimmte Bereiche (BS') für Sensorchips (3) beschreibt und die vorbestimmten Bereiche (BS') jeweils als eine Kavität (K) umgibt;- Bereitstellen (S3a) eines Substrats (2) mit darauf angeordneten Sensorchips (3), wobei eine Anordnung der Sensorchips (3) den Kavitäten (K) der Rahmenstruktur (6) entspricht;- Anordnen (S4a) des Substrats (2) auf der Rahmenstruktur (6), so dass zumindest ein Sensorchip (3) von einer der Kavitäten (K) umfasst wird, wobei das Substrat (2) mit der Rahmenstruktur (6) verklebt wird; und- Vereinzeln (S5a) der Abdeckeinrichtung (7;11), der Rahmenstruktur (6) und des Substrats (2) um die jeweiligen Kavitäten (K) herum in mehrere Sensoreinrichtungen (1).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen und eine Sensoreinrichtung.
  • Stand der Technik
  • Bei Sensoren, welche zur Messung von Umweltparametern wie Druck, Feuchtigkeit oder zur Bestimmung von Gasen eingerichtet sind, ist meist ein direkter Kontakt mit deren Umwelt nötig. Hierbei ist dennoch eine Anforderung für den Schutz der Sensoren vor Umweltfaktoren wie Staub oder Wasser gegeben, etwa wenn die Sensoren in elektronischen Geräten wie Mobiltelefonen oder Drohnen eingesetzt werden. Ein Schutz und dennoch möglicher Umweltzugang kann durch einen Verschluss des Medienzugangs des Sensors mittels einer Membran erzielt werden, welche für Staub und Wasser undurchlässig, jedoch für Luft und Wasserdampf permeabel ist. Ein Beispiel hierfür sind mikroporöse Membranen aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE). Diese Membranen sind kommerziell erhältlich, z.B. Gore-Tex der Fa. W. L. Gore & Associates, Inc.
  • Üblicherweise wird die Membran in der für den Sensor benötigten Größe vorgefertigt und für jeden Sensor jeweils einzeln nacheinander entweder auf dem Sensor oder bereits zuvor auf dem Deckel aufgebracht, wobei in üblichen Verfahren stets der Deckel selbst seriell für jeden einzelnen Sensor auf dem Substrat(streifen) des Sensors aufgebracht werden kann.
  • In der US 2014/346623 A1 wird ein Sensor mit einer Membran über einer Kavität genannt, bei welchem die Membran als flexible Membran ausgeformt ist. Das zugehörige Verfahren eignet sich zur Herstellung mehrerer Sensoren.
  • Weitere Sensorvorrichtungen und zugehörige Herstellungsverfahren sind in den Schriften US 6 062 461 A , US 6266 197 B1 , US 6 326 228 B1 , DE 102 04 458 A1 offenbart.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen nach Anspruch 1 sowie eine Sensoreinrichtung nach Anspruch 5.
  • Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen sowie eine Sensoreinrichtung anzugeben, wobei ein Sensorchip mittels einer Rahmenstruktur in einer Kavität angeordnet sein kann und von einer Membran oder Abdeckeinrichtung überdeckt sein kann, wobei der Sensorchip größtenteils von Umwelteinflüssen abgeschirmt sein kann, jedoch geringe Einflüsse, wie Druckschwankungen, dennoch durch ein Loch oder eine Membran in die Kavität eindringen können. Das Verfahren zeichnet sich weiterhin durch eine gleichzeitige und parallele Herstellung einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen aus. Die Rahmenstruktur kann dabei vorgefertigt aufgebracht werden oder auf einem Substrat der Sensoreinrichtung hergestellt werden.
  • Es erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen ein Bereitstellen eines Substrats mit Kontaktstellen in einer Mehrzahl von vorbestimmten Bereichen für Sensorchips; ein Anordnen der Sensorchips in den vorbestimmten Bereichen auf dem Substrat sowie ein elektrisches Kontaktieren der Sensorchips mit den Kontaktstellen; ein Aufbringen einer Rahmenstruktur mit einem Klebematerial auf dem Substrat und zwischen den Sensorchips, wobei die Rahmenstruktur die Sensorchips lateral umläuft, wobei sich die Rahmenstruktur nach dem Aufbringen vertikal über die Sensorchips hinaus erstreckt und eine Kavität jeweils für zumindest einen der Sensorchips bildet, und eine Membran über zumindest einer der Kavitäten für die Sensorchips diese abdeckend überspannt; und ein Vereinzeln des Substrats oder der Rahmenstruktur und des Substrats um die jeweiligen Kavitäten herum in mehrere Sensoreinrichtungen.
  • Das Klebematerial kann ein elektrisch leitfähiges Klebematerial umfassen.
  • Ein vorbestimmter Bereich auf dem Substrat ist zumindest für einen Sensorchip vorgesehen, um welchen herum die Kavität der Rahmenstruktur ausgeprägt oder angeordnet wird und umfasst Kontaktstellen für diese Sensorchips. Auf dem Substrat kann vorteilhaft eine Vielzahl solcher vorbestimmten Bereiche vorhanden sein, in einem beliebigen oder bestimmten Muster. Die Membran kann die Kavitäten vorteilhaft vollständig überspannen und vollständig abdecken. Das Vereinzeln kann um die vorbestimmten Bereiche herum erfolgen und so einzelne Sensoreinrichtungen bilden. Bei dem Vereinzeln kann je nach Form der Rahmenstruktur eine vertikale Vereinzelungslinie durch die Rahmenstruktur hindurch verlaufen oder lediglich das Substrat betreffen, wenn die Rahmenstruktur als ein abgeschlossener Rahmen innerhalb der Vereinzelungslinie des betreffenden (vorbestimmten) Bereichs liegt. Das Aufbringen der Rahmenstruktur kann hierbei derart erfolgen, das ein vorgefertigter Rahmen, etwa durch Spritzguß (mold-frame) auf dem Substrat aufgebracht wird oder der Rahmen direkt auf dem Substrat ausgeformt wird und eine durchgängig verbundene Struktur oder einzelne separierte Strukturen als jeweils eine Kavität darstellt.
  • Die Membran kann vorteilhaft (auf)laminiert und unflexibel sein, mit anderen Worten im Wesentlichen fest. Die Membran kann vorteilhaft als ein Laminat mit mindestens einer stabilen Stützstruktur, etwa den Rändern der Kavität oder separaten Stützstrukturen unter der Membranfläche oder einer Abdeckung über der Kavität als Stützstruktur mit Öffnungen umfassen. Die Membran kann dazu luftdurchlässig sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das elektrisch leitfähige Klebematerial auf dem Substrat und zwischen den vorbestimmten Bereichen für die Sensorchips aufgebracht und die Rahmenstruktur auf dem Klebematerial angeordnet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Trägerdeckel auf der Rahmenstruktur und die Kavitäten zumindest teilweise überspannend angeordnet und die Membran auf dem Trägerdeckel angeordnet, wobei der Trägerdeckel über zumindest einer der Kavitäten eine Ausnehmung umfasst.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Vereinzeln mittels mechanischem Sägen oder durch Laserablation.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Membran auf den Trägerdeckel auflaminiert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Rahmenstruktur als vorgefertigtes Bauteil und einstückig auf dem Substrat angeordnet.
  • Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen ein Bereitstellen einer Abdeckeinrichtung, welche einen Halterahmen überspannt; ein Aufbringen oder Ausprägen einer Rahmenstruktur auf die Abdeckeinrichtung oder ein Ausprägen einer Rahmenstruktur aus der Abdeckeinrichtung, welche vorbestimmte Bereiche für Sensorchips beschreibt und die vorbestimmten Bereiche jeweils als eine Kavität umgibt; ein Bereitstellen eines Substrats mit darauf angeordneten Sensorchips, wobei eine Anordnung der Sensorchips den Kavitäten der Rahmenstruktur entspricht; ein Anordnen des Substrats auf der Rahmenstruktur, so dass zumindest ein Sensorchip von einer der Kavitäten umfasst wird, wobei das Substrat mit der Rahmenstruktur verklebt wird; und ein Vereinzeln des Substrats oder der Rahmenstruktur und des Substrats um die jeweiligen Kavitäten herum in mehrere Sensoreinrichtungen.
  • Die Abdeckeinrichtung ist als Membran ausgebildet, wobei die Membran sich durch mikroskopische Löcher auszeichnet durch welche geringe Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit oder Druck übermittelt werden können. Eine Deckelschicht kann vorteilhaft stabil isolierend gegenüber solchen Umwelteinflüssen sein.
  • Die Abdeckeinrichtung kann eine metallische oder Metall-Folie umfassen oder eine Membranstruktur, etwa ein Siebgewebe, einen Lochsieb, eine (Mehrstufen)schablone aus Metall oder Kunststoff oder eine mikroporöse Membran beispielsweise aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE). Die Rahmenstruktur kann derart auf der Abdeckeinrichtung angeordnet werden, so dass die Rahmenstruktur nach dem Aufbringen die vorbestimmten Bereiche beschreibt.
  • Entsprechende Membranen können auf Metalldeckelgehäuse von Sensoren aufgebracht werden. Üblicherweise kann ein Anbringen der Membran auf einem Metalldeckelgehäuse einerseits mit strukturierter Klebefolie in passender Größe (Standard-Die-Attach-Equipment) erfolgen, welche auf dem Deckel aufgesetzt werden kann, oder die Membran kann mit einem zuvor auf dem Deckel aufgebrachtem Flüssigklebstoff befestigt werden oder von innen im Deckel aufgebracht werden, vorteilhaft schon bei der Herstellung.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Vereinzeln ein Verstärkungsband auf einer Auflage bereitgestellt und die Rahmenstruktur mit der Abdeckeinrichtung auf dem Verstärkungsband angeordnet und das Vereinzeln erfolgt auf dem Verstärkungsband und auf der Auflage, wobei nach dem Vereinzeln die Sensoreinrichtungen vom Verstärkungsband abgelöst werden.
  • Das Verstärkungsband kann einen temporären Schutz des Inneren der Kavität während dem Vereinzeln darstellen und auf einer Außenseite der Abdeckeinrichtung aufgebracht, vorteilhaft auflaminiert, werden. Das Verstärkungsband kann ein sogenanntes blue-tape umfassen.
  • Das Verstärkungsband kann alternativ auch erst auf der Abdeckeinrichtung (Rückseite) aufbegracht werden und danach auf eine Auflage aufgebracht werden, etwa auch einen eigenen Halterahmen überspannen.
  • Erfindungsgemäß wird die Rahmenstruktur mittels eines Spritzgussverfahrens direkt auf der Abdeckeinrichtung geformt.
  • Erfindungsgemäß wird die Rahmenstruktur als vorgefertigtes Bauteil auf der Abdeckeinrichtung /Membran angeordnet.
  • Erfindungsgemäß wird die Rahmenstruktur alternativ durch ein Lithographieverfahren auf der Abdeckeinrichtung hergestellt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erstreckt sich die Rahmenstruktur auch zumindest bereichsweise von Seitenwänden der Kavitäten in einen Innenbereich dieser und bedeckt dort die Abdeckeinrichtung zumindest teilweise oder füllt diese aus.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Rahmenstruktur aus der Abdeckeinrichtung geformt und überdeckt die Kavität zumindest bereichsweise und formt schräge Seitenwände der Kavität aus.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Sensoreinrichtung ein Substrat mit Kontaktstellen und zumindest einem damit kontaktierten Sensorchip; eine Rahmenstruktur auf dem Substrat, welche eine Kavität für den Sensorchip bildet und sich vom Substrat vertikal über den Sensorchip hinaus erstreckt; und eine Abdeckeinrichtung, welche auf der Rahmenstruktur und die Kavität zumindest teilweise überspannend, angeordnet ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung umfasst diese eine elektrisch leitfähige Schicht, die im inneren der Kavität angeordnet ist und sich über die Rahmenstruktur und über die Abdeckeinrichtung erstreckt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung ist die Rahmenstruktur aus einem Spritzguss hergestellt und die Abdeckeinrichtung umfasst eine mikroporöse Membran.
  • Die Membran kann beipsielsweise eine mikroporöse Membran aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) umfassen. Diese Membranen sind kommerziell erhältlich, z.B. Gore-Tex der Fa. W. L. Gore & Associates, Inc.
  • Die Sensoreinrichtungen können beispielsweise Drucksensoren, Gas- oder Feuchtesensoren umfassen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 a - d eine schematische Seitenansicht einer Abdeckeinrichtung beim Aufbringen einer Rahmenstruktur gemäß mehrerer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung;
    • 2a1 - c2 eine schematische Seitenansicht sowie Draufsicht einer Abdeckeinrichtung beim Aufbringen einer Rahmenstruktur und beim Vereinzeln gemäß mehrerer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung;
    • 3a -c eine schematische Seitenansicht einer Abdeckeinrichtung beim Aufbringen eines Substrats mit Sensorchips gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
    • 4 eine schematische Seitenansicht mehrerer Abdeckeinrichtungen beim Aufbringen mehrerer Substrate mit Sensorchips gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
    • 5 eine schematische Seitenansicht einer Abdeckeinrichtung beim Vereinzeln gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
    • 6 eine schematische Draufsicht sowie eine Seitenansicht auf ein Substrat mit Sensorchips gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
    • 7 eine schematische Draufsicht sowie eine Seitenansicht auf ein Substrat mit Sensorchips mit einem Klebematerial gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
    • 8 eine schematische Draufsicht sowie eine Seitenansicht auf ein Substrat mit Sensorchips und einer Rahmenstruktur gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
    • 9 eine schematische Draufsicht sowie eine Seitenansicht auf ein Substrat mit Sensorchips und einer Membran gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
    • 10 eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und
    • 11 eine schematische Blockdarstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
  • 1a - d zeigen eine schematische Seitenansicht einer Abdeckeinrichtung beim Aufbringen einer Rahmenstruktur gemäß mehrerer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
  • In der 1 a wird bei der Seitenansicht ein Querschnitt auf die Abdeckeinrichtung 11 gezeigt, welche beispielsweise als Deckelschicht 11 oder als Membran 7 ausgeführt sein kann, welche über einem Halterahmen 8 angeordnet ist und diesen überspannt. Der Halterahmen 8 kann rechteckig (in Draufsicht) sein. Da die Abdeckeinrichtung 11 (7) den Halterahmen 8 überspannen kann, kann eine Vereinfachung der Bearbeitung dadurch erzielt werden.
  • Die Abdeckeinrichtung kann ein Metall- oder Kunststoffdrahtgewebe umfassen, wie es üblicherweise für den Siebdruck eingesetzt werden kann. Die Abdeckeinrichtung kann flexibel sein und kann vorteilhaft auch mit verwölbten Substraten verbunden werden, kann jedoch auch leicht auf einer Ebene aufgebracht werden.
  • Die Abdeckeinrichtung kann ein Drahtgewebe umfassen, beispielsweise aus Schuss- und Kettfadensystemen und kann bei Metallfäden optional durch Kalandrieren dickenreduziert werden. Durch einen Überzug (Plating) können die Schuss- und Kettfäden an deren Kreuzungspunkten fixiert werden, wobei durch ein Kalandrieren bei erhöhter Temperatur eine Dicke des Kunststoffdrahtgewebes reduzieren kann und an den Kreuzungspunkten zueinander fixiert oder miteinander verschmolzen werden kann. Eine offene Siebfläche (Feinheit) kann dabei durch den Drahtdurchmesser sowie durch die Maschenanzahl je Längeneinheit und durch den Kalandrierprozess definiert werden. Die Siebe für den Siebdruck können mit einer photoempfindlichen Schicht versehen werden, in der in einem lithografischem Verfahren Öffnungen eingebracht werden können (wie 1 d). Andererseits kann eine derartige Abdeckeinrichtung jedoch auch eine dünne Metall- oder Kunststofffolie umfassen, in welche Strukturen (Vertiefungen oder auch Durchgangslöcher) geätzt, gestanzt oder per Laser eingebracht werden können. Ein Durchmesser solcher Öffnungen kann je nach Dicke der Membran (Abdeckeinrichtung) unter 10 µm aufweisen. Die Abdeckeinrichtung kann jedoch auch eine mikroporöse Membran umfassen.
  • In der 1b wird nun eine Rahmenstruktur 6 auf die Abdeckeinrichtung 7, 11 aufgebracht, etwa durch ein Spritzgußverfahren auf der Abdeckeinrichtung 11, 7 in dafür vorbestimmten Bereichen BS' hergestellt. Durch das Anspritzen kann die Rahmenstruktur 6 innig mit der Abdeckeinrichtung 11, 7 verbunden werden. Die Bereiche der Rahmenstruktur 6 zwischen den benachbarten Kavitäten K können miteinander verbunden sein oder separiert voneinander Einzelkavitäten darstellen. Die Rahmenstruktur 6 kann mit einer hohen Genauigkeit aufgebracht werden, was auch in einer hohen Genauigkeit der Gehäusedimension resultieren kann, insbesondere für oder nach dem Vereinzeln.
  • In der 1c wird eine alternative Methode des Aufbringens der Rahmenstruktur 6 auf die Abdeckeinrichtung gezeigt, wobei diese hierbei als vorgefertigte Rahmenstruktur (standard-transfer-molding) aufgebracht werden kann, etwa durch einen Spritzguss hergestellt und nach dem Aufbringen bereits vorbestimmte Bereiche BS für die Sensorchips definierend. Nach dem Transfer der Rahmenstruktur 6 auf die Abdeckeinrichtung 11, 7 kann die Rahmenstruktur 6 beispielsweise durch Kleben oder Laminieren innig mit der Abdeckeinrichtung verbunden werden.
  • In der 1d wird wiederum eine alternative Methode des Aufbringens der Rahmenstruktur 6 auf die Abdeckeinrichtung 11, 7 gezeigt, wobei ein photolithographisches Verfahren zum Einsatz kommen kann. Hierbei kann vorerst ein Fotolack auf der Abdeckeinrichtung 11, 7 aufgebracht werden und danach durch Strukturieren belichtet werden um dadurch die Rahmenstruktur mit einem nachfolgenden Ätzverfahren herzustellen. Dies kann durch Belichten L unter Anwendung einer Maske M erfolgen. Durch ein photolithographisches Verfahren können besonders dünne Seitenwände einer Kavität erzeugt werden, welche einen vorbestimmten Bereich BS' definieren können, was das Ausnutzen eines Platzangebotes (mehrere Sensoreinrichtungen auf dem Substrat und somit Kostenersparnis) auf der Abdeckeinrichtung oder Substrat verbessern kann.
  • Nachträglich kann eine elektrisch leitfähige Schicht 12 über der Abdeckeinrichtung 11 (7) und über der Rahmenstruktur 6 und deren Seitenwänden aufgebracht werden, zusätzlich kann diese auch auf der Außenwand der Kavität (der Rahmenstruktur zwischen den vorbestimmten Bereichen) aufgebracht werden. Diese elektrisch leitfähige Schicht 12 kann eine elektromagnetische Abschirmung für die Kavitäten K darstellen. Diese Schicht 12 kann ein Metall umfassen und auf einer Vorder- und/oder Rückseite der Abdeckeinrichtung angeordnet sein. Zwar ist die Beschichtung mit der Schicht 12 nur in der 1 d gezeigt, sie kann jedoch in allen der Alternativen der 1 erfolgen. Die Abschirmung kann gegen externe einwirkende elektromagnetische Felder (EMV) dienen. Die elektrische leitfähige Schicht 12 kann beispielsweise durch Sputtern oder Bedampfen aufgebracht werden. Die Schicht 12 kann über einen leitfähigen Kleber mit dafür vorgesehenen Kontakten auf dem Substrat (Leiterplatte) verbunden werden.
  • Der Fotolack kann eine oder mehrere lichtempfindliche Schichten umfassen und beispielsweise auflaminiert werden. Durch die Dicke des Fotolacks kann die spätere Höhe der Seitenwände der Kavität K bestimmt werden. Der Fotolack kann beispielsweise SU-8 (Fa. MicroChem Corp.) oder SUEX (Fa. DJ MicroLaminates, Inc.) umfassen. SU-8 kann als flüssiger Lack aufgebracht werden und SUEX ein so genanntes Festresist bilden und als Folie auflaminiert werden. Das Belichten kann mit UV-Licht erfolgen. Es können Rahmenstrukturen 6 mit großem Aspektverhältnis einer Wanddicke zu Wandhöhe hergestellt werden, wodurch schmale und eng beieinander liegende Wände der Kavitäten und benachbarter Kavitäten herstellbar sind. Der kurze Abstand der Wände benachbarter Kavitäten erlaubt vorteilhaft kleine Gehäusedimensionen und eine hohe Packungsdichte der Sensoreinrichtungen, wobei noch gleichzeitig eine enge Geometrie- und Positionstoleranz auf der Abdeckeinrichtung möglich sind, wodurch einen Kostenvorteil und ein Vorteil bei der Weiterverarbeitung erzielbar sein kann. Die Abdeckeinrichtung kann weiterhin kleine Löcher umfassen, die mit der Membran 7b abgedeckt sein können.
  • Die Rahmenstruktur 6 der 1b - 1d kann vorteilhaft als vertikale Wand ausgeprägt sein und Seitenwände der Kavitäten K bilden.
  • Die Rahmenstruktur 6 kann eine übliche Siebdruckmaske, eine Metallschablone oder eine konvexe Metallmaske umfassen. Am Rande der Rahmenstruktur 6 können weiterhin Justagepins, beispielsweise Stifte (nicht gezeigt) ebenfalls aus dem Material der Rahmenstruktur 6 auf der Abdeckeinrichtung 11, 7 ausgeprägt werden, welche bei einem Aufbringen auf ein Substrat mit Sensorchips in dortige Justagelöcher positioniert werden können, um das Substrat an der dafür vorgesehenen Stelle fixieren zu können. Gemäß der 1d (unten) kann zum Schutz der elektronischen Sensorchips in der Kavität gegen Schmutz und Wasser auf die Rückseite der Abdeckeinrichtung eine mikroporöse Membran 7b, beispielsweise aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) aufgebracht werden. Über die mikroporöse Membran kann (auch lateral) eine pneumatische Verbindung zur Außenwelt bestehen, sodass der äußere Luftdruck dem Druck im Gehäuseinneren entsprechen kann, wobei gleichzeitig ein Eindringen von Wasser in die Kavität behindert sein kann.
  • 2a1 - c2 zeigen eine schematische Seitenansicht sowie Draufsicht einer Abdeckeinrichtung beim Aufbringen einer Rahmenstruktur und beim Vereinzeln gemäß mehrerer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Die 2a1 - c2 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen.
  • Die Figuren a1, a2 und a3 zeigen einen Querschnitt auf die Abdeckeinrichtung 11, 7, wobei die Rahmenstruktur 6 in die Abdeckeinrichtung eingebracht ist, in dem Siebgewebe, Lochsieb oder der Schablone eingebracht sein kann und sich auch teilweise innerhalb dieser erstrecken kann, wie in der 2A3 gezeigt. Die Rahmenstruktur 6 kann Seitenwände einer Kavität bilden und einen vorbestimmten Bereich BS' definieren, wobei bei Vereinzeln durch die Rahmenstruktur 6 vertikal hindurch vereinzelt werden kann (2a1) oder die Rahmenstruktur 6 bereits einen Freiraum zwischen zwei benachbarten Kavitäten umfasst und lediglich durch die Abdeckeinrichtung hindurch vereinzelt werden kann (2a2) um den vorbestimmten Bereich BS' für die jeweilige Kavität zu erzeugen. Wird nur durch die Abdeckeinrichtung 11, 7 vereinzelt, kann das Vereinzeln durch weniger Material erfolgen und schneller erfolgen. Die 2a3 zeigt letzteren Fall bei einem zusätzlichen Erstrecken des Materials der Rahmenstruktur 6 innerhalb der Abdeckeinrichtung 11 bis auf eine kleine Freistelle in der Mitte der Deckelschicht zwischen den Seitenwänden. In dieser Freistelle bildet die Abdeckeinrichtung ein Loch zur Kommunikation mit der Umwelt, jedoch nur derart, wie es die Abdeckeinrichtung zulässt, beispielsweise nur für den Druck. Der übrige Bereich der Kavität kann durch das Material der Rahmenstruktur 6 über der Kavität von der Umwelt abgeschirmt sein. Durch das Loch kann jedoch ein zur Messung ausreichender Austausch mit nur einem Teil der Umwelteinflüsse, etwa Druck oder Tropfen an Flüssigkeit, bestehen. Die Ausführung der 2a1 könnte ebenfalls ein Material der Rahmenstruktur 6 innerhalb der Abdeckeinrichtung über der Kavität umfassen, wie in 2a3. Der Trägerdeckel 7a kann der Rahmenstruktur 6 entsprechen und sich auch in den Innenbereich (über die Kavität) erstrecken.
  • Die 2b1 bis 2b3 zeigen Draufsichten der zugehörigen darüberliegenden 2a1 bis 2a3 und zeigen die Vereinzelungslinien zu den vorbestimmten Bereichen BS`. In der 2b3 ist im Mittelbereich zwischen der umlaufenden Rahmenstruktur 6 der Lochbereich der Abdeckeinrichtung 11, 7 gezeigt, der umliegende Bereich kann von der Abdeckeinrichtung mit Rahmenstruktur von oben bedeckt sein.
  • In der 2c1 ist eine Seitenansicht auf eine Abdeckeinrichtung 11 gezeigt, welche eine Metallfolie oder ein Metall umfassen kann, mit einem kleinen Loch im Mittelbereich. Als Seitewände kann die Rahmenstruktur 6 ebenfalls ein Metall, etwa eine Metallstruktur umfassen, die sich vertikal von der Abdeckeinrichtung 11 wegerstrecken kann. Die Seitenwände können als separate Strukturen einer strukturierten Wandschicht auf die Abdeckeinrichtung aufgebracht, beispielsweise laminiert, werden. Die Abdeckeinrichtung 11, 7 dazu kann selbst auch strukturiert sein und beispielsweise Löcher für einen Umweltzugang umfassen. In der 2c2 ist eine Seitenansicht gezeigt, bei welcher die Abdeckeinrichtung 11 eine Kavität umfasst, die in einem Stück aus Abdeckeinrichtung geformt wurde, und beispielsweise schräge Kavitätswände umfassen kann. Hierbei kann im Mittelbereich über der Kavität ein kleines Loch eingebracht sein. Nach einer entsprechenden Vereinzelung kann in den 2c1 und 2c2 wiederum eine Kavität für eine Sensoreinrichtung vorhanden sein. Die schrägen Seitenwände können mittels Prägen aus einer Metallfolie hergestellt werden. Die Abdeckeinrichtung und Rahmenstruktur (Wandschicht) können jeweils auch Membranen etwa aus Metall oder Kunststoff umfassen, welche jeweils einzeln strukturiert werden können und danach zusammengefügt werden können (2c1). Die Abdeckeinrichtung kann beispielsweise auch starr sein, wobei auf ein nitrozellulosehaltiges Material verzichtet werden kann.
  • Siebe auf Rahmen für Siebdruck sind mit Maßen von ca. 300x300 mm bis 2500x2700 mm kommerziell erhältlich. Für die Herstellung der Strukturen auf den mit photoempfindlichen Schichten versehenen Gewebe- oder Siebflächen sind bei gleichen Herstellern entsprechende Bespannungs-, Beschichtungs-, Laminier-, Belichtungs- und Entwickler-, Reinigungs- und Prüfanlagen vorhanden.
  • Durch die in den 2a1 bis 2c2 beschriebenen Ausführungsformen werden vorteilhafterweise ein Gehäusedeckel sowie eine Gehäusewand in Form der Abdeckeinrichtung und den Seitenwänden der Kavität in einem Verbund beschrieben. Da die Abdeckeinrichtung nach der Herstellung bereits vorhanden ist, kann auf eine separate oder zusätzliche Verdeckelung verzichtet werden.
  • 3a - c zeigt eine schematische Seitenansicht einer Abdeckeinrichtung beim Aufbringen eines Substrats mit Sensorchips gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • Gezeigt wird ein Substrat mit einer Vielzahl von Abdeckeinrichtungen.
  • Die 3a zeigt eine Seitenansicht auf eine Abdeckeinrichtung 11, 7 gemäß der Darstellung aus der 1, wobei die Rahmenstruktur 6 auf der Abdeckeinrichtung 11/Membran 7 aufgebracht ist und bereits in vorbestimmten Bereichen BS' die Kavitäten K für die Sensorchips 3 bildet. Auf eine der Abdeckeinrichtung 11 abgewandten Vorderseite der Rahmenstruktur 6 (Stirnfläche) kann ein Klebematerial 4 aufgebracht werden, vorzugsweise ein elektrisch leitfähiges, beispielsweise mittels Siebdruck oder durch ein Dispensen. Dieses Klebematerial kann einen B-Stage-Kleber, mit anderen Worten einen vorgehärteten Kleber umfassen.
  • Ein Substrat 2 mit darauf angeordneten (in vorbestimmten Bereichen für die Kavitäten) Sensorchips 3 kann auf der Rahmenstruktur 6 angeordnet werden, so dass die Sensorchips 3 in die für diese vorgesehenen Kavitäten eindringen und das Substrat 2 mit dem Klebematerial 4 verklebt werden kann um jeweils eine dichte Kavität K zu schließen. Das Substrat 2 kann als Leiterplatte (PCB) ausgeformt sein und die Sensorchips 3 bereits elektrisch kontaktieren. Die Sensorchips 3 können MEMS-Senoren,
    ASIC oder weitere Formen von Sensorchips umfassen und mittels Flip-Chip Montage oder Drahtbonden aufgebracht und kontaktiert werden. An den Randbereichen der Rahmenstruktur können Montagestifte mit zur Justage vorgesehenen Fassungen eingreifen, auf welchen kein Kleber angeordnet werden braucht. Die Fassungen FS können auf dem Substrat 2 aufgeklebt sein, beispielsweise als Ring, und Bohrungen oder Vertiefungen für die Justagestifte JP umfassen.
  • Gemäß der 3b kann die Abdeckeinrichtung 11, 7 auf eine ebene Fläche gelegt werden, beispielsweise auf ein Heizelement H, wobei nach dem justierten Auflegen des Substrats 2 auf die Rahmenstruktur 6 der Kleber unter erhöhter Temperatur und Anpressdruck ausgehärtet werden kann. Der Anpressdruck kann entweder
    von der Vorderseite mechanisch oder auch rückseitig über eine Vakuumansaugung (über die Abdeckeinrichtung) realisiert werden, wodurch vorteilhaft etwaige vorhandene Verwölbungen der Abdeckeinrichtung und/oder des Substrats 2 eingeebnet werden können.
  • In einem weiteren Schritt können die Kavitäten in einzelne Sensoreinrichtungen vereinzelt werden, wie in der 3c gezeigt. Durch den Verbund der Sensoreinrichtungen mit der Rahmenstruktur kann eine vereinfachte Handhabung und Positionierung bei gleichzeitig hoher Lagegenauigkeit erzielt werden und die elektrische Kontaktierung auch einer Vielzahl von Bauelementen zeitgleich möglich sein, wodurch sich eine Zeit- und Kostenersparnis ergeben kann. Die Genauigkeit von MEMS-Sensoreinrichtungen kann von mechanischen Spannungen im Gehäuse (Rahmenstruktur und Deckel oder Membran) beeinflusst sein. Etwaig vorhandene mechanische Spannungen im Verbund können vor einem elektrischen Abgleich der Sensoreinrichtungen durch ein Vereinzeln (Durchtrennen) des Substrats 2 allein reduziert werden. Der Verbund (Chip, Deckel und Gehäuse) kann durch die Abdeckeinrichtung dennoch erhalten bleiben.
  • Nach dem Aushärten des Klebematerials 4 kann ein elektrisches Endmessen oder ein Abgleich der Sensorchips 3 im Verbund erfolgen, wobei eine Vielzahl von Sensorchips gleichzeitig kontaktiert werden können, was eine Parallelisierung für Zeit- und Kostenersparnis ergeben kann. Die Genauigkeit von MEMS-Sensoren kann auch von mechanischen Spannungen im Gehäuse beeinflusst werden. Etwaige mechanische Spannungen im Verbund können vor dem elektrischen Abgleich durch Durchtrennen des Substrats 2 bereits vorteilhaft reduziert werden. Der Verbund der Sensoreinrichtungen, und die gute Kontaktierbarkeit, können vorteilhaft durch die Abdeckeinrichtung dennoch vorerst erhalten bleiben.
  • Die Abdeckeinrichtungen 11, 7 können ausreichend groß in deren lateraler Ausdehnung sein, dass mehrere Substrate 2 mit Sensorchips 3 nebeneinander angeordnet werden können.
  • 4 zeigt eine schematische Seitenansicht mehrerer Abdeckeinrichtungen beim Aufbringen mehrerer Substrate mit Sensorchips gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • Ein Aushärten des Klebematerials 4, wie in der 3 gezeigt, kann auch mit mehrfach übereinander gestapelten Abdeckeinrichtungen 11, 7 und Substraten 2 unter
    mechanischem Anpressdruck zeitgleich erfolgen, wobei mehrere Substrate 2 mit Sensorchips in Kavitäten von Abdeckeinrichtungen über dem Heizelement H gestapelt werden können, wodurch Kosten der Herstellung gesenkt werden können. Hierbei kann vorteilhaft zwischen den gestapelten Abdeckeinrichtungen jeweils eine Zwischenlage angeordnet werden um die Kontaktstellen der Substrate 2 zu schützen. Von einer Oberseite kann eine Kraft F auf den Stapel ausgeübt werden. Auf diese Weise kann eine parallele Aushärtung des Klebematerials 4 erfolgen.
  • Mehrere übereinander gestapelte Substrate können einen Stapel aus Abdeck- und Sensorsubstraten bilden. Die 4 zeigt einen Batch-prozess zum Fügeprozess aus der 3, wie dieser also in einem Batch-Prozess (Bündel-Prozess) aussehen kann.
  • 5 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Abdeckeinrichtung beim Vereinzeln gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • Vor dem Vereinzeln kann ein Verstärkungsband 9 auf einer Auflage 10 bereitgestellt werden und die Rahmenstruktur 6 mit der Abdeckeinrichtung auf der Auflage 10 aufgebracht werden, wobei das Verstärkungsband 9 auf einer Rückseite der Abdeckeinrichtung 11, 7 vor dem Anordnen auf der Auflage 10 aufgebracht werden kann, wobei nach dem Vereinzeln die Sensoreinrichtungen 1 vom Verstärkungsband 9 abgelöst werden. Das Verstärkungsband kann ein sogenanntes blue-tape umfassen.
  • Es kann also ein Fügen eines Substrats mit der Abdeckeinrichtung erfolgen.
  • Das Verstärkungsband kann alternativ auch erst auf der Auflage 10 aufgebracht werden und auch einen eigenen Halterahmen überspannen. Das Vereinzeln kann mit einer Trenneinrichtung TR erfolgen. Die Vereinzelung kann mittels Standard-Sägen
    mit Diamant besetztem Schleifrad oder aber auch mittels Laser erfolgen. Das Band 9 kann die Rückseite der Abdeckeinrichtung während der Vereinzelung vor Schmutz und Wasser schützen und zugleich ein Träger der vereinzelten Sensoreinrichtungen bei der weiteren Verarbeitung sein. Die vereinzelten Sensoreinrichtungen können auf dem Band 9 mit dem Rahmen einer Standard Bestückungsanlage zugeführt werden und vom Band 9 abgenommen werden (pick and place). Die vereinzelten Sensoreinrichtungen können auf dem Band 9 auch nach der vollständigen Vereinzelung zueinander ausgerichtet sein, wobei dann der elektrische Abgleich auch in diesem Zustand erfolgen kann. Eine pneumatische Verbindung zum Gehäuseinneren (Inneren der Kavität) kann durch die laterale Gaspermeabilität einer mikroporösen Membran gegeben sein. Der Abgleich oder das Endmessen können vor oder nach dem Vereinzeln erfolgen.
  • 6 zeigt eine schematische Draufsicht sowie eine Seitenansicht auf ein Substrat mit Sensorchips gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • Das Substrat 2 umfasst vorteilhaft einen oder mehrere vorbestimmte Bereiche BS zur Anordnung der Sensorchips 3. Im Bild a wird eine Draufsicht auf das Substrat 2 mit vorbestimmten Bereichen BS und darin angeordneten Kontakten K1, ..., Kn sowie etwaigen Sockeln für die Sensorchips gezeigt, welche in den vorbestimmten Bereichen BS angeordnet werden können. Im Bild b ist eine Seitenansicht auf das Substrat 2 als Leiterplatte und bereits darauf angeordneten Sensorchips 3 in den vorbestimmten Bereichen BS gezeigt. Die Sensorchips können als Flip-Chips auf dem Substrat 2 angeordnet werden. Auch eine Drahtbond-Kontaktierung (Wirebond-MEMS) ist möglich. Bei den Sensoreinrichtungen können auch beliebige andere Konfigurationen für Sensoren in einem z.B. Gas- und Feuchtesensoren oder Drucksensoren mit Wire-Bond-ASIC (etwa in einem Open-Cavity Package) zum Einsatz kommen. Bei dem Substrat 2 kann es sich um eine Laminat-Substrat handeln. Die Kontakte K1, ..., Kn können Kontaktfinger (etwa C4-Pads, Bondfinger zum Kontaktieren der MEMS nach Wire-Bonding) und/oder Messekontakte (GND, Shield Tracks) zur Massekontaktierung der später aufgebrachten Rahmenstruktur umfassen. Die Kontakte und Massekontakte Km können für jeden vorbestimmten Bereich und für jeden Sensorchip 3 bereitgestellt (vorhanden) sein.
  • 7 zeigt eine schematische Draufsicht sowie eine Seitenansicht auf ein Substrat mit Sensorchips mit einem Klebematerial gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • Die 7 zeigt das Substrat nach einem möglichen nächstfolgenden Prozessschritt, wobei ein vorteilhaft elektrisch leitfähiges Klebematerial 4 (Frame Attach Epoxy) zwischen den vorbestimmten Bereichen BS auf dem Substrat 2 angeordnet werden kann (Bild a in Draufsicht und Bild b in Seitenansicht). Dieses Klebematerial 4 kann mit den Massekontakten Km elektrisch verbunden sein, vorteilhaft mit diesen überlappen, was durch eine entsprechende Dosierung des Klebematerials erreicht werden kann. Optional kann ein sogenanntes B-Stage-Epoxy verwendet werden, womit nach einem ersten Härten (Curing) nach dem Aufbringen (Dispense-Prozess) ein weiteres Zerfließen des Klebstoffs beim folgenden Aufbringen der Rahmenstruktur (Mold Frame Attach-Prozess) verhindert werden kann. Die Bereiche zwischen den vorbestimmten Bereichen können sich vorteilhaft zumindest bereichsweise mit den Sägestraßen der späteren Rahmenstruktur decken.
  • Alternativ kann das Klebematerial bereits bei Herstellung der Rahmenstruktur 6 auf diesem aufgetragen sein.
  • 8 zeigt eine schematische Draufsicht sowie eine Seitenansicht auf ein Substrat mit Sensorchips und einer Rahmenstruktur gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • Die 8 zeigt das Substrat 2 nach einem möglichen nächstfolgenden Prozessschritt, wobei eine vorgefertigte Rahmenstruktur 6 auf dem Substrat 2 aufgebracht wird, welche in den vorbestimmten Bereichen oder um diese herum Kavitäten K bilden kann und vertikale Seitenwände der Kavitäten darstellen kann. Die Rahmenstruktur 6 kann beim Aufbringen auf das Substrat 2 vorteilhaft die gleiche Grundfläche aufweisen wie das Substrat 2. Die vorbestimmten Bereiche können eine innere Unterteilung des Substrats und der Rahmenstruktur darstellen. Die Unterteilungen der Rahmenstruktur in Kavitäten können entsprechend Unit-Indices der Sensorschips auf dem Substrat 2 vorgefertigt sein.
  • Die Rahmenstruktur 6 kann direkt auf das Klebematerial 4 aufgebracht werden und mit den Massekontakten Km kontaktiert sein. Die Rahmenstruktur kann nach Abschluss von Kontaktierungsprozessen, etwa Die-Bond- und Wire Bond-Prozessen (und eventueller weiterer Assembly-Prozesse, z.B. Underfill-Dispense etc.) dem Substrat 2 aufgeklebt werden. Die Rahmenstruktur kann vorteilhaft nur vertikale Seitenwände umfassen.
  • Die Rahmenstruktur kann sich über den Sensorchip 3 vertikal hinaus erstrecken und vorteilhaft noch eine zusätzliche Höhe einer Drahtverbindung über dem Sensorchip 3 übersteigen. Die vorteilhaft durch Spritzguss hergestellte Rahmenstruktur kann an anderer Stelle hergestellt werden und einstückig auf das Substrat 2 aufgebracht werden, etwa als Mold-Rahmen. Dieser kann in seiner Höhe so ausgelegt sein, dass dieser der Summe aus Sensorchip-Höhe, Kontaktdraht-Höhe und einem benötigten Sicherheits-Abstand zum ToleranzAusgleich entsprechen kann. Die Rahmenstruktur kann selbst leitfähig sein oder leitfähig beschichtet sein. Eine solche Beschichtung kann beispielsweise durch eine physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) erfolgen. Da die Sensorchips 3 zu diesem Zeitpunkt noch nicht von einem Package-Deckel verdeckt sein brauchen, kann anschließend eine optische Prozess-Kontrolle zur Absicherung gegen Kontamination der Sensoren, beispielsweise mit Frame Attach Adhesive, erfolgen. Die Rahmenstruktur 6 kann vorbestimmte Bereiche BS für die Sensorchips 3 bilden (8b).
  • Bei Herstellen kann die Rahmenstruktur über einen symmetrischen Aufbau verfügen (in Draufsicht), wodurch vorteilhaft eine Verwölbung (warpage) minimiert werden kann. Ein einzelnes Rahmen-Werkstück kann folglich zur Überdeckung eines gesamten Substrats mit typischen Abmessungen von ca. 100 mm x 250 mm verwendet werden (höchstmöglicher Parallelisierungsgrad und optimale Ausnutzung der Substrat-Fläche). Es kann nach Aufbringen der Rahmenstruktur 6 eine optische Kontrolle der Sensorchips 3 zur Absicherung gegen Kontamination mit dem zum Aufkleben des Rahmens verwendeten Klebematerials 4 erfolgen.
  • Jede der 6 - 8 zeigen Justage-Löcher FS (drill holes) für Stifte JP einer vorgefertigten Rahmenstruktur, um diese beim Aufbringen an der dafür bestimmten Position aufbringen zu können.
  • 9 zeigt eine schematische Draufsicht sowie eine Seitenansicht auf ein Substrat mit Sensorchips und einer Membran gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • Die 9 zeigt die Anordnung aus der 8 im Bild a in einer Draufsicht und im Bild b in einer Seitenansicht nach einem möglichen nächstfolgenden Prozessschritt zur 8, wobei ein Trägerdeckel 7a auf der Rahmenstruktur 6 angeordnet ist und die Kavitäten K teilweise überspannen kann. Des Weiteren kann eine Membran 7 auf dem Trägerdeckel 7a angeordnet werden, welche die Kavität K vollständig überspannen kann, und die gleiche Grundfläche wie das Substrat umfassen kann. Der Trägerdeckel 7a (Kombifolie) kann bei einer Kavität K eine Ausnehmung A, vorteilhaft rund, vorteilhaft über dem Sensorchip 3 umfassen, wodurch in diesem Bereich die Membran 7 einen teilweisen Medienzugang mit der Außenwelt herstellen kann. Die Membran 7 kann beispielsweise ein ePTFE umfassen. Der Trägerdeckel 7a kann beispielsweise mit einem Klebematerial 4 auf der Rahmenstruktur 6 befestigt werden. Der Trägerdeckel 7a kann ein Verstärkungsband umfassen (carrier tape). Das Klebematerial 4 kann elektrisch leitfähig sein und auf der Rahmenstruktur 6 dispensiert werden (Membrane Attach Epoxy). Die Ausnehmungen A können vorstrukturiert sein. Die vorhandene ePTFE-Membran kann den Sensorchip vor dem Eindringen von Staub und Wasser schützen.
  • Die Ausrichtung der Membran zur Rahmenstruktur 6 kann wieder über Justagestifte (nicht gezeigt), sog. Pilot-Pins und Alignment-Löcher in der Membran erfolgen. Die Anforderungen an die Platzierungsgenauigkeit sind beim Membrane Attach hier nur moderat (ca. +/- 1.0mm), da für die Funktionalität des Sensorchips nur gewährleistet werden sein kann, dass die Ausnehmung A jeweils mit der Grundfläche der entsprechenden Sensor-Einheit überlappen kann. Der vorteilhaft elektrisch leitfähige Trägerdeckel kann einerseits die benötigte Unterstützung der ePTFE-Membran zur Erhöhung der mechanischen Stabilität zur Verfügung stellen, und realisiert andererseits die elektromagnetische Abschirmung (EMC-Shielding) der Kavitätsüberdeckung.
  • Der Trägerdeckel und die Membran können so vorteilhaft parallel über mehreren Kavitäten aufgebracht werden, was die Prozesskosten bei der Herstellung einer Vielzahl von Sensoreinrichtungen und die Herstellungskosten der Trägerdeckel und Membranen, insbesondere gegenüber einer Herstellung separater Sensoren verringern kann. Gegenüber dem separaten Sensor kann die Anforderung an eine Genauigkeit der Positionierung geringer sein und die Prozessgeschwindigkeit vorteilhaft erhöht werden. Eine Einzelteilinspektion für die Position jeder Membran kann vorteilhaft entfallen. Eine Membran und Trägerdeckel über der Kavität benötigen keinen separaten Deckel über der Kavität, wodurch die Höhe des gesamten Bauteils verringerbar sein kann, was vorteilhaft für einen Einsatz in Mobiltelefonen oder anderen Anwendungen sein kann.
  • Die Rahmenstruktur 6 kann alternativ auch ein Teilstück umfassen, welches sich an einer Oberseite der Rahmenstruktur in horizontaler Richtung von der vertikalen Seitenwand der Kavität in die Kavität hinein erstrecken kann, und den Trägerdeckel 7a teilweise von dessen Unterseite abstützen kann, wobei die Ausnehmung A hingegen frei bleiben kann. Hierdurch kann eine mechanische Stabilität der Membran und des Trägerdeckels erhöht sein. Die Rahmenstruktur 6 kann in der horizontalen Erstreckung einen Freiraum/Aussparung für etwaige Bonddrähte zur Chipoberseite oder für den Sensorchip selbst umfassen ohne dass sich dabei eine Bauteilhöhe erhöht.
  • Alternativ zum beschriebenen Herstellungsschritt kann die Membran und der Trägerdeckel bereits bei Herstellung der Rahmenstruktur 6 auf dieser angeordnet werden. Es kann eine Kostenersparnis resultieren.
  • Alternativ zur Herstellung der 6 bis 9 kann die Rahmenstruktur auch beispielsweise mittels Film-mold-Verfahren auf dem Substrat hergestellt werden und die Kavitäten mit Sensorchips versehen werden. Auf eine solche Rahmenstruktur 6 kann ebenfalls eine Kombifolie (Trägerdeckel) und Membran aufgeklebt werden.
  • 10 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • Nach dem Abdecken der Kavitäten in der 9 kann ein Vereinzeln zu einzelnen Sensoreinrichtungen 1, wie in der 10 dargestellt ist, erfolgen. Nach beispielsweise einem Laminieren der Membran 7 können die Sensoreinrichtungen durch beispielsweise mechanisches Sägen oder durch Laser-Ablation singuliert werden, wobei die Membran, der Trägerdeckel, die Rahmenstruktur und das Substrat durchtrennt werden können, alternativ kann auch nur das Substrat durchtrennt werden, wenn sich die darauf befindlichen Strukturen nur innerhalb des vorbestimmten Bereichs erstrecken. Hierbei können beim Vereinzeln vorteilhaft die Sensorchips durch die Membran vor dem Eindringen von Partikeln, Sägewasser und anderen Verunreinigungen geschützt werden. Durch die Membran kann nur eine mikroskopische Öffnung vorhanden sein.
  • Da die Rahmenstruktur 6 vorteilhaft nur die Seitenwände der Kavität ausbilden kann, kann bei der Herstellung auf feinen Strukturen mit kleinen Wandstärken verzichtet werden, da diese den Deckel nicht ausbilden brauchen, wobei die minimale Breite eines Balkens im Rahmen ca. 700µm umfassen kann (etwa bei einer doppelten finale Wandstärke nach dem Vereinzeln als 200µm für jede Seitenwand und mit Sägestraßen von 300µm Breite). Der Rahmen lässt sich damit kostengünstig aus Standard-Moldmasse mittels Transfer Molding herstellen (es wird kein LCP Injection Molding benötigt).
  • Mit der durch die Membran abgedeckte Kavität kann eine Sensoreinrichtung eine IP68-ANforderung erfüllen (kein Eindringen von Wasser und Staub).
  • 11 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen erfolgt ein Bereitstellen S1 eines Substrats mit Kontaktstellen in einer Mehrzahl von vorbestimmten Bereichen für Sensorchips; ein Anordnen S2 der Sensorchips in den vorbestimmten Bereichen auf dem Substrat sowie ein elektrisches Kontaktieren der Sensorchips mit den Kontaktstellen; ein Aufbringen S3 einer Rahmenstruktur mit einem Klebematerial auf dem Substrat und zwischen den Sensorchips, wobei die Rahmenstruktur die Sensorchips lateral umläuft, wobei sich die Rahmenstruktur nach dem Aufbringen vertikal über die Sensorchips hinaus erstreckt und eine Kavität jeweils für zumindest einen der Sensorchips bildet, und eine Membran über zumindest einer der Kavitäten für die Sensorchips diese abdeckend überspannt; und ein Vereinzeln S4 des Substrats oder der Rahmenstruktur und des Substrats um die jeweiligen Kavitäten herum in mehrere Sensoreinrichtungen.
  • Andererseits erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen ein Bereitstellen S1a einer Abdeckeinrichtung, welche einen Halterahmen überspannt; ein Aufbringen S2a oder ein Ausprägen einer Rahmenstruktur auf die Abdeckeinrichtung oder ein Ausprägen einer Rahmenstruktur aus der Abdeckeinrichtung, welche vorbestimmte Bereiche für Sensorchips beschreibt und die vorbestimmten Bereiche jeweils als eine Kavität umgibt; ein Bereitstellen S3a eines Substrats mit darauf angeordneten Sensorchips, wobei eine Anordnung der Sensorchips den Kavitäten der Rahmenstruktur entspricht; ein Anordnen S4a des Substrats auf der Rahmenstruktur, so dass zumindest ein Sensorchip von einer der Kavitäten umfasst wird, wobei das Substrat mit der Rahmenstruktur verklebt wird; und ein Vereinzeln S5a des Substrats oder der Rahmenstruktur und des Substrats um die jeweiligen Kavitäten herum in mehrere Sensoreinrichtungen.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen (1) umfassend die Schritte: - Bereitstellen (S1a) einer Abdeckeinrichtung (7; 11), welche als Membran (7) ausgebildet Ist und welche einen Halterahmen (8) überspannt; - Aufbringen (S2a) einer mittels eines Spritzgussverfahrens als vorgefertigtes Bauteil hergestellten Rahmenstruktur (6) auf die Abdeckeinrichtung (7; 11) oder Ausprägen einer Rahmenstruktur (6) direkt auf der Abdeckeinrichtung (7; 11) mittels eines Spritzgussverfahrens oder mittels eines Lithographieverfahrens, welche vorbestimmte Bereiche (BS') für Sensorchips (3) beschreibt und die vorbestimmten Bereiche (BS') jeweils als eine Kavität (K) umgibt; - Bereitstellen (S3a) eines Substrats (2) mit darauf angeordneten Sensorchips (3), wobei eine Anordnung der Sensorchips (3) den Kavitäten (K) der Rahmenstruktur (6) entspricht; - Anordnen (S4a) des Substrats (2) auf der Rahmenstruktur (6), so dass zumindest ein Sensorchip (3) von einer der Kavitäten (K) umfasst wird, wobei das Substrat (2) mit der Rahmenstruktur (6) verklebt wird; und - Vereinzeln (S5a) der Abdeckeinrichtung (7;11), der Rahmenstruktur (6) und des Substrats (2) um die jeweiligen Kavitäten (K) herum in mehrere Sensoreinrichtungen (1).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem vor dem Vereinzeln (S5a) ein Verstärkungsband (9) auf einer Auflage (10) bereitgestellt wird und die Rahmenstruktur (6) mit der Abdeckeinrichtung (7; 11) auf dem Verstärkungsband (9) angeordnet wird und das Vereinzeln (S5a) auf dem Verstärkungsband (9) und auf der Auflage (10) erfolgt, wobei nach dem Vereinzeln die Sensoreinrichtungen (1) vom Verstärkungsband (9) abgelöst werden.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei welchem sich die Rahmenstruktur (6) auch zumindest bereichsweise von Seitenwänden der Kavitäten (K) in einen Innenbereich dieser erstreckt und dort die Abdeckeinrichtung (7; 11) zumindest teilweise bedeckt oder ausfüllt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem die Rahmenstruktur (6) auf der Abdeckeinrichtung (7; 11) geformt wird und die Kavität (K) zumindest bereichsweise überdeckt und schräge Seitenwände der Kavität (K) ausformt.
  5. Sensoreinrichtung (1), welche nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt ist, umfassend - ein Substrat (2) mit Kontaktstellen (K1; K2; ...; Kn) und zumindest einem damit kontaktierten Sensorchip (3); - eine Rahmenstruktur (6) auf dem Substrat (2), welche eine Kavität (K) für den Sensorchip (3) bildet und sich vom Substrat (2) vertikal über den Sensorchip (3) hinaus erstreckt; und - eine Abdeckeinrichtung (7; 11), welche auf der Rahmenstruktur (6) und die Kavität (K) zumindest teilweise überspannend, angeordnet ist.
  6. Sensoreinrichtung (1) nach Anspruch 5, welche eine elektrisch leitfähige Schicht (12) umfasst, die im inneren der Kavität (K) angeordnet ist und sich über die Rahmenstruktur (6) und über die Abdeckeinrichtung (7; 11) erstreckt.
  7. Sensoreinrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, bei welcher die Rahmenstruktur (6) eine mikroporöse Membran umfasst.
DE102019201228.0A 2019-01-31 2019-01-31 Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen und Sensoreinrichtung Active DE102019201228B4 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019201228.0A DE102019201228B4 (de) 2019-01-31 2019-01-31 Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen und Sensoreinrichtung
CN202080011756.XA CN113365939B (zh) 2019-01-31 2020-01-24 用于制造多个传感器装置的方法和传感器装置
US17/299,214 US20220041436A1 (en) 2019-01-31 2020-01-24 Method for producing a plurality of sensor devices, and sensor device
PCT/EP2020/051791 WO2020156955A1 (de) 2019-01-31 2020-01-24 Verfahren zum herstellen einer mehrzahl von sensoreinrichtungen und sensoreinrichtung
TW109102798A TWI858009B (zh) 2019-01-31 2020-01-30 用於生產多個感測器裝置之方法及該感測器裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019201228.0A DE102019201228B4 (de) 2019-01-31 2019-01-31 Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen und Sensoreinrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102019201228A1 DE102019201228A1 (de) 2020-08-06
DE102019201228B4 true DE102019201228B4 (de) 2023-10-05

Family

ID=69400531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019201228.0A Active DE102019201228B4 (de) 2019-01-31 2019-01-31 Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen und Sensoreinrichtung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220041436A1 (de)
CN (1) CN113365939B (de)
DE (1) DE102019201228B4 (de)
WO (1) WO2020156955A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6062461A (en) 1998-06-03 2000-05-16 Delphi Technologies, Inc. Process for bonding micromachined wafers using solder
US6266197B1 (en) 1999-12-08 2001-07-24 Amkor Technology, Inc. Molded window array for image sensor packages
US6326228B1 (en) 1996-03-25 2001-12-04 Motorola, Inc. Sensor and method of fabrication
DE10204458A1 (de) 2002-02-05 2003-08-14 Stefan Raible Gassensor
US20140346623A1 (en) 2013-05-23 2014-11-27 Infineon Technologies Ag Film-Covered Open-Cavity Sensor Package

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8617934B1 (en) * 2000-11-28 2013-12-31 Knowles Electronics, Llc Methods of manufacture of top port multi-part surface mount silicon condenser microphone packages
US7166910B2 (en) * 2000-11-28 2007-01-23 Knowles Electronics Llc Miniature silicon condenser microphone
US7429495B2 (en) * 2002-08-07 2008-09-30 Chang-Feng Wan System and method of fabricating micro cavities
US20040038442A1 (en) * 2002-08-26 2004-02-26 Kinsman Larry D. Optically interactive device packages and methods of assembly
US6885107B2 (en) * 2002-08-29 2005-04-26 Micron Technology, Inc. Flip-chip image sensor packages and methods of fabrication
US6953891B2 (en) * 2003-09-16 2005-10-11 Micron Technology, Inc. Moisture-resistant electronic device package and methods of assembly
US7190039B2 (en) * 2005-02-18 2007-03-13 Micron Technology, Inc. Microelectronic imagers with shaped image sensors and methods for manufacturing microelectronic imagers
DE102005053765B4 (de) * 2005-11-10 2016-04-14 Epcos Ag MEMS-Package und Verfahren zur Herstellung
CN101589454B (zh) * 2006-12-12 2012-05-16 怡得乐Qlp公司 电子元件的塑料封装体
US20090045476A1 (en) * 2007-08-16 2009-02-19 Kingpak Technology Inc. Image sensor package and method for forming the same
US7847387B2 (en) * 2007-11-16 2010-12-07 Infineon Technologies Ag Electrical device and method
US7790502B2 (en) * 2007-12-10 2010-09-07 Honeywell International Inc. Method of manufacturing flexible semiconductor assemblies
US8193596B2 (en) * 2008-09-03 2012-06-05 Solid State System Co., Ltd. Micro-electro-mechanical systems (MEMS) package
US8518749B2 (en) * 2009-06-22 2013-08-27 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device and method of forming prefabricated heat spreader frame with embedded semiconductor die
US8350381B2 (en) * 2010-04-01 2013-01-08 Infineon Technologies Ag Device and method for manufacturing a device
US8551799B2 (en) * 2010-05-06 2013-10-08 Stmicroelectronics S.R.L. Encapsulated micro-electro-mechanical device, in particular a MEMS acoustic transducer
JP5732286B2 (ja) * 2011-03-16 2015-06-10 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
US20120306031A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 Freescale Semiconductor, Inc. Semiconductor sensor device and method of packaging same
US8866237B2 (en) * 2012-02-27 2014-10-21 Texas Instruments Incorporated Methods for embedding controlled-cavity MEMS package in integration board
US8969978B2 (en) * 2012-04-27 2015-03-03 Melexis Technologies Nv TMAP sensor systems and methods for manufacturing those
US9510495B2 (en) * 2012-11-27 2016-11-29 Freescale Semiconductor, Inc. Electronic devices with cavity-type, permeable material filled packages, and methods of their manufacture
US20140210019A1 (en) * 2013-01-30 2014-07-31 Invensense, Inc. Low-cost package for integrated mems sensors
JP6160160B2 (ja) * 2013-03-26 2017-07-12 オムロン株式会社 マイクロフォン
US8828807B1 (en) * 2013-07-17 2014-09-09 Infineon Technologies Ag Method of packaging integrated circuits and a molded substrate with non-functional placeholders embedded in a molding compound
US20150054099A1 (en) * 2013-08-25 2015-02-26 Kai Yun Yow Pressure sensor device and assembly method
US9040335B2 (en) * 2013-09-17 2015-05-26 Freescale Semiconductor, Inc. Side vented pressure sensor device
EP2871152B1 (de) * 2013-11-06 2017-05-24 Sensirion AG Sensorvorrichtung
US9190339B2 (en) * 2014-02-03 2015-11-17 Freescale Semiconductor, Inc. Method of limiting capillary action of gel material during assembly of pressure sensor
DE102014210006A1 (de) * 2014-02-18 2015-08-20 Robert Bosch Gmbh Sensoreinheit und Verfahren zur Herstellung einer Sensoreinheit
US9297713B2 (en) * 2014-03-19 2016-03-29 Freescale Semiconductor,Inc. Pressure sensor device with through silicon via
US9638596B2 (en) * 2014-04-08 2017-05-02 Freescale Semiconductor, Inc. Cavity-down pressure sensor device
DE102014106220B4 (de) * 2014-05-05 2020-06-18 Tdk Corporation Sensorbauelement mit zwei Sensorfunktionen
US9617144B2 (en) * 2014-05-09 2017-04-11 Invensense, Inc. Integrated package containing MEMS acoustic sensor and environmental sensor and methodology for fabricating same
US9448216B2 (en) * 2014-10-10 2016-09-20 Stmicroelectronics Pte Ltd Gas sensor device with frame passageways and related methods
US9598280B2 (en) * 2014-11-10 2017-03-21 Nxp Usa, Inc. Environmental sensor structure
US9590129B2 (en) * 2014-11-19 2017-03-07 Analog Devices Global Optical sensor module
US9589941B1 (en) * 2016-01-15 2017-03-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Multi-chip package system and methods of forming the same
US10777598B2 (en) * 2016-03-24 2020-09-15 Sony Corporation Image pickup device and electronic apparatus
US10186468B2 (en) * 2016-03-31 2019-01-22 Infineon Technologies Ag System and method for a transducer in an eWLB package
CN107290096A (zh) * 2016-04-11 2017-10-24 飞思卡尔半导体公司 具有膜片的压力感测集成电路器件
US10170508B2 (en) * 2016-06-21 2019-01-01 Kingpak Technology Inc. Optical package structure
US10571348B2 (en) * 2016-08-30 2020-02-25 Honeywell International Inc. Overforce control through sense die design
US10549985B2 (en) * 2016-11-25 2020-02-04 Infineon Technologies Ag Semiconductor package with a through port for sensor applications
US10501312B2 (en) * 2017-07-18 2019-12-10 Infineon Technologies Ag Over-under sensor packaging with sensor spaced apart from control chip
DE102017212748B4 (de) * 2017-07-25 2021-02-11 Infineon Technologies Ag Sensorvorrichtungen und Verfahren zum Herstellen von diesen
DE102019112940B4 (de) * 2018-06-29 2022-09-29 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtungen mit Aussparungen in einem Verkapselungsmaterial und zugehörige Herstellungsverfahren

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6326228B1 (en) 1996-03-25 2001-12-04 Motorola, Inc. Sensor and method of fabrication
US6062461A (en) 1998-06-03 2000-05-16 Delphi Technologies, Inc. Process for bonding micromachined wafers using solder
US6266197B1 (en) 1999-12-08 2001-07-24 Amkor Technology, Inc. Molded window array for image sensor packages
DE10204458A1 (de) 2002-02-05 2003-08-14 Stefan Raible Gassensor
US20140346623A1 (en) 2013-05-23 2014-11-27 Infineon Technologies Ag Film-Covered Open-Cavity Sensor Package

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Gore-Tex der Fa. W. L. Gore & Associates, Inc

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020156955A1 (de) 2020-08-06
TW202045433A (zh) 2020-12-16
CN113365939A (zh) 2021-09-07
US20220041436A1 (en) 2022-02-10
DE102019201228A1 (de) 2020-08-06
CN113365939B (zh) 2024-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1869705B1 (de) Verfahren zur herstellung gehäuster elektronischer bauelemente und gehäustes elektronisches bauelement
DE102006005645B4 (de) Stapelbarer Baustein, Bausteinstapel und Verfahren zu deren Herstellung
DE102008057297A1 (de) Elektrische Anordnung und Verfahren
DE3125518A1 (de) "duenne verdrahtungsanordnung"
DE102006058010A1 (de) Halbleiterbauelement mit Hohlraumstruktur und Herstellungsverfahren
DE102014116133B4 (de) Optoelektronisches Bauelement, Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements und Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Anordnung
WO2005041295A2 (de) Halbleitermodul mit gehäusedurchkontakten
WO2002061833A2 (de) Substrat für ein elektrisches bauelement und verfahren zur herstellung
DE102017115407B3 (de) Herstellungsverfahren für ein MEMS-Bauteil mit Partikelfilter
DE102017212748B4 (de) Sensorvorrichtungen und Verfahren zum Herstellen von diesen
DE10053532A1 (de) Elektronikkomponente und Herstellungsverfahren für eine Elektronikkomponente
EP3231010B1 (de) Einfach herstellbares elektrisches bauelement und verfahren zur herstellung eines elektrischen bauelements
DE112019005240T5 (de) Durchkontaktierungsverdrahtungssubstrat, Verfahren zu seiner Herstellung und Halbleitervorrichtungs-Montagekomponente
DE102009001932A1 (de) Chipmodul und Verfahren zur Herstellung eines Chipmoduls
DE102019201228B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen und Sensoreinrichtung
EP1110243A1 (de) Integriertes bauelement, verbundkörper aus einem integrierten bauelement und einer leiterstruktur, chip-karte und verfahren zur herstellung des integrierten bauelementes
DE102007001290A1 (de) Halbleitermodul
DE102016108931A1 (de) Optoelektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils
DE102011004782A1 (de) Ablösbare Mikro- und Nanobauteile für platzsparenden Einsatz
DE102017123552B3 (de) Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Sensoren, insbesondere von Miniatursensoren
DE102017208435B4 (de) Verfahren zum Verkapseln eines Halbleiterchips in einem Gehäuse
EP3684081A1 (de) Herstellungsverfahren für mehrere mems-schallwandler
DE112019006131T5 (de) Vakuum-spritzgiessen für optoelektronische module
DE10210841B4 (de) Modul und Verfahren zur Herstellung von elektrischen Schaltungen und Modulen
DE102020108775B4 (de) Sensorpackages und verfahren zur herstellung von sensorpackages

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R006 Appeal filed
R007 Decision rectified on appeal
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final