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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensorchip (2) in Flip-Chip-Technik, einen den Sensorchip (2) umfassenden Drucksensor, Optiksensor (1) oder dergleichen ggf. nebst Verfahren zu seiner Herstellung sowie eine Erfassungseinrichtung, insbesondere eine CCD-Kamera. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist auf dem Sensorchip (2) eine Fließbarriere (5) angeordnet, welche in vorteilhafter Weise die sensitiv aktive Fläche (4) des Chips (2) vom Fremdpartikeln oder Medien wie die eines Underfillers (8) etc. freihält. DOLLAR A In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Sensorchip (2) Teil eines Optiksensors (1), wobei die sensitive Fläche (4) eine aus Mikrolinsen (3) bestehende Pixelmatrix (4) ist, und wobei die Fließbarriere (5) und die Mikrolinsen (3), aus einem gleichen Material bestehend, in ein und denselben Arbeitsprozess auf den Sensorchip (2) aufgebracht werden.The present invention relates to a sensor chip (2) in flip-chip technology, a pressure sensor comprising the sensor chip (2), optical sensor (1) or the like, where appropriate, together with a method for its production and a detection device, in particular a CCD camera. DOLLAR A According to the invention, a flow barrier (5) is arranged on the sensor chip (2), which advantageously keeps the sensitively active surface (4) of the chip (2) free of foreign particles or media such as an underfiller (8). DOLLAR A In a preferred development of the invention the sensor chip (2) is part of an optical sensor (1), wherein the sensitive surface (4) is a pixel matrix (4) consisting of microlenses (3), and wherein the flow barrier (5) and the Microlenses (3), consisting of a same material, are applied to the sensor chip (2) in one and the same working process.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensorchip in Flip-Chip-Technik, einen den Sensorchip umfassenden Drucksensor, Optiksensor oder dergleichen ggf. nebst Verfahren zu seiner Herstellung sowie eine Erfassungseinrichtung, insbesondere eine CCD-Kamera.The The present invention relates to a sensor chip in flip-chip technology, a the sensor chip comprehensive pressure sensor, optical sensor or the like if necessary together with a method for its production and a detection device, in particular a CCD camera.

Für eine hochautomatisierte, wirtschaftliche Fertigung von Erfassungseinrichtungen in großen Stückzahlen, bietet es sich an, den Sensorchip nicht in einem speziellen Gehäuse zu verarbeiten, sondern als sogenannten Flip-Chip, also als ungehäusten Chip mit leitfähigen „Kontaktierungshügeln".For a highly automated, Economical production of large-scale capturing devices, it makes sense not to process the sensor chip in a special housing, but as a so-called flip-chip, so as unhoused chip with conductive "Kontaktierungshügeln".

Den zunehmenden Miniaturisierungsanforderungen entsprechend benötigt der Flip-Chip bis zu 40 % und somit deutlich weniger Schaltungsträgerfläche im Vergleich zum gehäusten Chip. Die sich auf den Halbleiter-Anschlussflächen befindenden „Kontakthöcker" wie Lötkugeln, Stud Bumps etc. werden durch Löten, Kleben oder Bonden mit dem Schaltungsträger bzw. Substrat verbunden. Außerdem ist mittels der Flip-Chip-Technologie die erforderliche geringe Positionstoleranz zwischen dem Sensorchip und dem Schaltungsträger in allen drei Raumrichtungen erreichbar.The the need for increasing miniaturization requirements Flip chip up to 40% and thus significantly less circuit board area compared to the housing Chip. The "contact bumps" located on the semiconductor pads, such as solder balls, Stud Bumps etc. are made by soldering, Gluing or bonding connected to the circuit substrate or substrate. Furthermore is by means of flip-chip technology the required low position tolerance between the sensor chip and the circuit carrier reachable in all three directions.

Da bei der Flip-Chip-Technologie die sensitiv aktive Fläche dem Substrat zugewandt ist, muss im Schaltungsträger bzw. Substrat eine entsprechende Öffnung vorhanden sein, um interessierende Lichtwellen oder Druckwellen, etc. durchzulassen. Um ein gegenüber den Umweltanforderungen wie Temperatur, Feuchtigkeit und mechanischen Schock zuverlässiges Sensormodul zu erhalten, muss der Sensorchip mit einem sogenannten „Underfiller" unterfüllt werden. Damit der Underfiller in den Spalt zwischen Sensorchip und Schaltungsträger fließt und den Chip gut unterfüllt, besitzt er eine verhältnismäßig geringe Viskosität und gute Fließeigenschaften. Das hat wiederum den Nachteil, dass aufgrund der engen Platzverhältnisse die sensitive Fläche des Sensorchips in den Randbereichen und den Ecken benetzt werden kann, und besagte Bereiche häufig nicht mehr voll funktionsfähig sind. Diese Problemstellung ergibt sich generell für Sensorchips in Flip-Chip-Technik wie sie z.B. in Optiksensoren, Drucksensoren etc. zunehmend Verwendung finden und bei denen die sensitiv aktive Fläche von Fremdpartikeln, Medien etc. freigehalten werden muss.There in flip-chip technology, the sensitively active surface of the Substrate facing, a corresponding opening must be present in the circuit substrate or substrate to pass light waves or pressure waves of interest, etc. To one opposite the environmental requirements such as temperature, humidity and mechanical Shock reliable Sensor module, the sensor chip must be underfilled with a so-called "underfiller". So that the underfiller flows into the gap between sensor chip and circuit carrier and the chip well underfilled, it has a relatively low viscosity and good Flow properties. This in turn has the disadvantage that due to the limited space the sensitive area of the sensor chip in the edge areas and the corners can be wetted, and said areas frequently no longer fully functional are. This problem arises generally for sensor chips in flip-chip technique as e.g. in optical sensors, pressure sensors etc. are increasingly used and in which the sensitive active area must be kept free of foreign particles, media, etc.

Es ist bekannt, die Begrenzung des Underfill-Materials im optisch empfindlichen Bereich durch die Verwendung eines sogenannten „No Flow Underfills" zu erreichen. Dieser wird, bevor der Sensorchip auf dem Schaltungsträger bestückt wird, auf das Substrat aufgebracht. Beim Bestücken des Chips wird allerdings das Material verquetscht, so dass es sich wiederum auf die sensitiv aktive Fläche zubewegen und diese dadurch verschmutzt werden kann.It It is known to limit the underfill material in the optically sensitive Range through the use of a so-called "No Flow Underfill" is, before the sensor chip is mounted on the circuit substrate, on the substrate applied. When loading of the chip, however, the material is squeezed, so it is in turn move towards the sensitive active surface and this thereby can be contaminated.

Eine andere bekannte Möglichkeit ist die Verwendung eines kombiniert UV und thermisch aushärtenden Underfill-Materials. Hier wird während des Underfill-Prozesses oder kurz nach dem Underfill-Auftrag UV Licht durch die Öffnung im Substrat im Bereich der sensitiv aktiven Fläche eingestrahlt. Sobald der Underfiller den vom UL-Licht bestrahlten Bereich erreicht, erhöht sich die Viskosität des Materials bis hin zum ausgehärteten Zustand, so dass der Fluss des Underfill-Materials gezielt gestoppt wird. Intensität, Wellenlänge und Zeitpunkt der Bestrahlung müssen jedoch sehr exakt auf die Anwendung abgestimmt werden.A other known possibility is the use of a combined UV and thermosetting Underfill material. Here will be during the underfill process or shortly after the underfill order UV Light through the opening irradiated in the substrate in the area of the sensitively active area. As soon as the Underfiller reaches the UL light irradiated area increases the viscosity of the material to the cured Condition, so that the flow of underfill material targeted stopped becomes. Intensity, wavelength and time of irradiation need However, very precisely matched to the application.

Es ist Aufgabe der vorliegender Erfindung, einen gleichermaßen einfachen wie effektiven Schutz der sensitiv aktiven Fläche eines Sensorchips in Flip-Chip-Technik vor Fremdpartikeln oder Medien wie dem Fluss eines Underfill-Materials, insb. während der Montage des Sensorchips auf eine Schaltungsträgerfläche oder ähnlichem, bereitzustellen.It is the object of the present invention, an equally simple how effective protection of the sensitive active surface of a sensor chip in flip-chip technology foreign particles or media such as the flow of an underfill material, especially during the mounting of the sensor chip on a circuit board or the like, provide.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These Task is solved by the independent claims. advantageous Embodiments and developments, which individually or in combination can be used together Subject of the dependent Claims.

Dabei zeichnen sich Sensorchips in Flip-Chip-Technik, umfassend eine sensitive Fläche, erfindungsgemäß dadurch aus, dass um die sensitive Fläche eine Fließbarriere auf dem Chip angeordnet ist, welche in vorteilhafter Weise die sensitiv aktive Fläche von Fremdpartikeln, Medien, etc. freihält.there are sensor chips in flip-chip technology, comprising a sensitive Surface according to the invention thereby from that around the sensitive area a flow barrier is arranged on the chip, which advantageously the sensitive active area from foreign particles, media, etc.

Vorzugsweise bildet die Fließbarriere einen die sensitive Fläche umschließenden Rahmen.Preferably forms the flow barrier one the sensitive area enclosing Frame.

Als besonders geeigneter Schutz gegen Fremdpartikel haben sich Fließbarrieren herausgestellt, die polymeres Material enthalten und/oder eine geringe bzw. schlechte Benetzungsfähigkeit besitzen.When Particularly suitable protection against foreign particles has flow barriers which contain polymeric material and / or a minor or poor wetting ability have.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der erfindungsgemäße Sensorchip in Flip-Chip-Technik Teil eines Optiksensors, Drucksensors oder dergleichen, welcher nun in vorteilhafter Weise bei gleichbleibend kleiner Baugröße eine uneingeschränkt funktionstüchtige sensitiv aktive Fläche bereitzustellen vermag.In A particularly preferred development is the sensor chip according to the invention in flip-chip technology part of an optical sensor, pressure sensor or The like, which now in an advantageous manner while staying the same small size one unlimited functional sensitive active surface to provide.

Erfindungsgemäß bevorzugt können bei Optiksensoren, wo die sensitive Fläche eine aus Mikrolinsen bestehende Pixelmatrix ist, Fließbarriere und Mikrolinsen in vorteilhafter Weise aus dem gleichen Material, beispielsweise Polyimid, bestehen.According to the invention, in the case of optical sensors, where the sensitive surface is a pixel matrix consisting of microlenses, flow barriers and Microlenses advantageously made of the same material, such as polyimide exist.

Die Erfindung betritt auch ein Verfahren zur Herstellung eines Optiksensors umfassend einen erfindungsgemäßen Sensorchip in Flip-Chip-Technik mit einer sensitiv aktiven Fläche, wel che eine aus Mikrolinsen bestehende Pixelmatrix ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Fließbarriere und die Mikrolinsen in ein und den selben Arbeitsprozess auf den Sensorchip aufgebracht werden. Indem in einem einzigen Prozessschritt sowohl das Aufbringen der Mikrolinsen als auch das Aufbringen der Fließbarriere realisiert sind ist kein zusätzlicher Prozessschritt notwendig. Diese Verarbeitung spart somit in vorteilhafter Weise Kosten.The Invention also enters a process for producing an optical sensor comprising a sensor chip according to the invention in flip-chip technology with a sensitive active surface, wel che is a pixel matrix consisting of microlenses. The inventive method is characterized by the fact that the flow barrier and the microlenses Applied to the sensor chip in one and the same work process become. By applying both in a single process step the microlenses as well as the application of the flow barrier is realized no additional Process step necessary. This processing thus saves in an advantageous manner Way costs.

Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich auch eine Erfassungseinrichtung, insbesondere eine CCD-Kamera, wobei CCD für „Charge Coupled Device" steht, mit einem Sensorchip bzw. einem Optiksensor wie zuvor beschrieben, wobei der Sensorchip bzw. der Optiksensor auf einen Schaltungsträger bzw. ein Substrat gelötet ist, und wobei benachbart seiner Lötkontakte ein Underfill-Material angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Erfassungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Fließbarriere auf dem Sensorchip dergestalt positioniert ist, dass konstruktiv und/oder physikalisch kontrolliert während der Montage von Sensorchip bzw. Optiksensor und Schaltungsträger eine Fließbewegung des Underfill-Materials in Richtung der sensitiven Fläche gezielt gestoppt ist.The Finally, the present invention also relates to a detection device. In particular, a CCD camera, wherein CCD stands for "Charge Coupled Device", with a Sensor chip or an optical sensor as described above, wherein the Sensor chip or the optical sensor on a circuit board or soldered a substrate is, and wherein adjacent to its solder contacts an underfill material is arranged. The detection device according to the invention records characterized by the fact that the flow barrier positioned on the sensor chip is constructive and / or physically controlled during assembly of sensor chip or optical sensor and circuit carrier a flow movement the underfill material targeted towards the sensitive area stopped is.

Insbesondere ist die Position der Fließbarriere dergestalt exakt auf dem Sensorchip aufgebracht, dass in vorteilhafter Weise die Position der Fließbarriere von der Schaltungsträgertoleranz entkoppelt ist.Especially is the position of the flow barrier such exactly applied to the sensor chip that in an advantageous Determine the position of the flow barrier from the circuit board tolerance is decoupled.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand des optischen Sensors einer CCD-Kamera erläutert, auf welche die vorliegende Erfindung jedoch nicht begrenzt ist.The The invention will be described below with reference to the optical sensor of a CCD camera explains however, to which the present invention is not limited.

Die einzige Figur zeigt den Optiksensor 1 einer CCD-Kamera, welche beispielsweise Teil eines Mobilfunkgerätes, eines Insassenschutzsystems eines Kraftfahrzeuges, oder dergleichen mehr ist. Der Optiksensor 1 umfasst einen Kamerachip 2 in Flip-Chip-Technik mit einer aus Mikrolinsen 3 bestehenden Pixelmatrix 4. Um die Pixelmatrix 4 herum ist erfindungsgemäß eine Fließbarriere 5 angeordnet. Derartige Optiksensoren 1 werden auf einen Schaltungsträger 6 gelötet, wobei benachbart der Lötkontakte 7 ein Underfill-Material 8 vorgesehen ist.The single figure shows the optical sensor 1 a CCD camera, which is for example part of a mobile device, an occupant protection system of a motor vehicle, or the like. The optics sensor 1 includes a camera chip 2 in flip-chip technology with one of microlenses 3 existing pixel matrix 4 , To the pixel matrix 4 around is inventively a flow barrier 5 arranged. Such optical sensors 1 be on a circuit carrier 6 soldered, being adjacent to the solder contacts 7 an underfill material 8th is provided.

Die Fließbarriere 5 wird sehr exakt und direkt auf dem Chip 2 aufgebracht, so dass sie 5 konstruktiv und/oder physikalisch kontrolliert die Fließbewegung des Underfillers 8 zum Stoppen bringt, insb. während der Montage des Optiksensors 1 auf die Schaltungsträgerfläche 6.The flow barrier 5 will be very accurate and directly on the chip 2 applied, so they 5 constructively and / or physically controls the flow of the underfillers 8th brings to a halt, esp. During assembly of the optical sensor 1 on the circuit board surface 6 ,

Es bietet sich an, ein polymeres Material 5 zu verwenden, welches eine für den Underfiller 8 geringe bzw. schlechte Benetzungsfähigkeit besitzt.It makes sense, a polymeric material 5 to use one for the underfiller 8th has low or poor wettability.

Durch gezieltes und exaktes prozesstechnisches Aufbringen einer rahmenförmigen Fließbarriere 5 aus besagten Material um die Pixelmatrix 4 herum kann so der Fluss des Underfiller 8 gebremst und die optisch aktive Fläche 4 geschützt werden.Through targeted and exact process engineering application of a frame-shaped flow barrier 5 from said material around the pixel matrix 4 around so can the flow of the underfiller 8th braked and the optically active surface 4 to be protected.

Erfindungsgemäß bevorzugt wird zum Aufbringen der Fließbarriere 5 ein und derselbe Prozess genutzt, der auch für das Aufbringen der Mikrolinsen 3 verwendet wird. Hier wird ein Polymer, beispielsweise Polyimid, auf jedes Pixel so aufgebracht, dass dieses bei Erwärmung aufschmilzt und eine Linse formt. Wird zusätzlich zu den Mikrolinsen 3 ein Rahmen gesetzt, kann somit ein Schutz 5 vor dem Fließen des Underfill-Materials 8 auf die sensitive Fläche 4 des Halbleiters 2 gewährleistet werden.According to the invention, preference is given to applying the flow barrier 5 one and the same process used, also for the application of the microlenses 3 is used. Here, a polymer, such as polyimide, is applied to each pixel so that it melts when heated and forms a lens. Is in addition to the microlenses 3 Setting a framework can thus provide protection 5 before the flow of underfill material 8th on the sensitive surface 4 of the semiconductor 2 be guaranteed.

Das erfindungsgemäß bevorzugte Ausführungsbeispiel hat zum Vorteil, dass in einem einzigen Prozessschritt sowohl das Aufbringen der Mikrolinsen 3 als auch die Fließbarriere 5 realisiert werden kann und somit kein zusätzlicher Prozess notwendig ist. Diese Verarbeitung spart Kosten. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Position der Barriere 5 sehr exakt und direkt auf dem Halbleiter 2 aufgebracht werden kann. Die Position der Barriere 5 ist somit von den Schaltungsträgertoleranzen vorteilhaft entkoppelt und immer optimal zur Pixelmatrix positionierbar.The preferred embodiment according to the invention has the advantage that both the application of the microlenses in a single process step 3 as well as the flow barrier 5 can be realized and therefore no additional process is necessary. This processing saves costs. Another advantage is that the position of the barrier 5 very accurate and directly on the semiconductor 2 can be applied. The position of the barrier 5 is thus advantageously decoupled from the circuit board tolerances and always positioned optimally to the pixel matrix.

Claims (9)

Sensorchip (2) in Flip-Chip-Technik, umfassend eine sensitive Fläche (4), dadurch gekennzeichnet, dass um die sensitive Fläche (4) eine Fließbarriere (5) auf dem Chip (2) angeordnet ist.Sensor chip ( 2 ) in flip-chip technology, comprising a sensitive area ( 4 ), characterized in that around the sensitive surface ( 4 ) a flow barrier ( 5 ) on the chip ( 2 ) is arranged. Sensorchip (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließbarriere (5) einen die sensitive Fläche (2) umschließenden Rahmen bildet.Sensor chip ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the flow barrier ( 5 ) one the sensitive surface ( 2 ) forming an enclosing frame. Sensorchip (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließbarriere (5) polymeres Material enthält.Sensor chip ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the flow barrier ( 5 ) contains polymeric material. Sensorchip (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Fließbarriere (5) eine geringe bzw. schlechte Benetzungsfähigkeit besitzt.Sensor chip ( 2 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the material of the flow barrier ( 5 ) has a low or poor wettability. Optiksensor (1), Drucksensor oder dergleichen, umfassend einen Sensorchip (2) in Flip-Chip-Technik nach einem der vorstehenden Ansprüche.Optical sensor ( 1 ), Pressure sensor or the like comprising a sensor chip ( 2 ) in flip-chip technology according to one of the preceding claims. Optiksensor (1) nach Anspruch 5, wobei die sensitive Fläche (4) eine aus Mikrolinsen (3) bestehende Pixelmatrix (4) ist, dadurch gekennzeichnet, dass Fließbarriere (5) und Mikrolinsen (3) aus dem gleichen Material, beispielsweise Polyimid, bestehen.Optical sensor ( 1 ) according to claim 5, wherein the sensitive surface ( 4 ) one of microlenses ( 3 ) existing pixel matrix ( 4 ), characterized in that flow barrier ( 5 ) and microlenses ( 3 ) consist of the same material, such as polyimide. Verfahren zur Herstellung eines Optiksensors (1) nach Anspruch 6, bei dem die Fließbarriere (5) und die Mikrolinsen (3) in ein und den selben Arbeitsprozess auf den Sensorchip (2) aufgebracht werden.Method for producing an optical sensor ( 1 ) according to claim 6, wherein the flow barrier ( 5 ) and the microlenses ( 3 ) in one and the same work process on the sensor chip ( 2 ) are applied. Erfassungseinrichtung, insbesondere CCD-Kamera, mit einem Sensorchip (2) bzw. einem Optiksensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Sensorchip (2) bzw. der Optiksensor (1) auf einen Schaltungsträger bzw. ein Substrat (6) gelötet ist, und wobei benachbart seiner Lötkontakte (7) ein Underfill-Material (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließbarriere (5) auf dem Sensorchip (2) dergestalt positioniert ist, dass konstruktiv und/oder physikalisch kontrolliert während der Montage von Sensorchip (2) bzw. Optiksensor (1) und Schaltungsträger (6) eine Fließbewegung des Underfill-Materials (8) in Richtung der sensitiven Fläche (4) gezielt gestoppt ist.Detection device, in particular CCD camera, with a sensor chip ( 2 ) or an optical sensor ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the sensor chip ( 2 ) or the optical sensor ( 1 ) to a circuit carrier or a substrate ( 6 ) and adjacent to its solder contacts ( 7 ) an underfill material ( 8th ), characterized in that the flow barrier ( 5 ) on the sensor chip ( 2 ) is positioned in such a way that constructively and / or physically controls during the mounting of sensor chip ( 2 ) or optical sensor ( 1 ) and circuit carrier ( 6 ) a flow movement of the underfill material ( 8th ) in the direction of the sensitive surface ( 4 ) is deliberately stopped. Erfassungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Fließbarriere (5) dergestalt exakt und direkt auf dem Sensorchip (2) aufgebracht ist, dass die Position der Fließbarriere (5) von der Schaltungsträgertoleranz entkoppelt ist.Detection device according to claim 8, characterized in that the position of the flow barrier ( 5 ) exactly and directly on the sensor chip ( 2 ), that the position of the flow barrier ( 5 ) is decoupled from the circuit board tolerance.
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