DE19829121C2 - Anordnung mit einer Substratplatte und einem Chip - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus EP 0 399 227 A1 kennt man bereits eine derartige Anordnung, die zur Untersuchung von Flüssigkeiten, wie z. B. von Blut vorgesehen ist. Die Anordnung weist ein Gehäuse auf, das eine Meßkammer umgrenzt, die von der zu untersuchenden Flüssigkeit durchströmt wird. In einer Gehäusewand weist das Gehäuse eine Öffnung auf, in die ein Sensor-Chip eingesetzt ist, der drei als Mikrosensoren ausgebildete elektrische Bauelemente aufweist, die über an der Oberfläche des Sensor-Chips angeordnete Leiterbahnen mit mehreren Anschlußkontakten verbunden sind. Der Sensor-Chip ist mit seiner Erstreckungsebene rechtwinklig zu der Ebene des die Öffnung umgerenzeden Gehäusebereichs eingesetzt und bildet an seinen die einander abgewandten Seiten der Gehäusewand überragenden Enden Überstände. An dem in der Meßkammer befindlichen Überstand sind die Bauelemente und an dem die äußere Oberfläche des Gehäuses überragenden Überstand die Anschlußkontakte angeordnet. Dabei durchsetzen die die Bauelemente mit den Anschlußkontakten miteinander verbindenden Leiterbahnen die Öffnung der Gehäusewand. Der Sensor- Chip ist mit einem Kleber in der Gehäusewand gesichert. Durch die außerhalb des Gehäuses angeordneten Anschlußkontakte sind die Anschlußkontakte vor Berührung mit der zu untersuchenden Flüssigkeit und somit vor Korrosion geschützt. Die vorbekannte Anordnung ist jedoch zu Untersuchung von Flüssigkeiten, die unterschiedlich große Partikel enthalten, von denen Partikel, die eine vorgegebene Größe überschreiten von dem Bauelementen bzw. den Sensoren ferngehalten werden sollen, nicht geeignet.

Aus DE 28 22 391 A1 ist auch bereits eine Anordnung nach dem Obergebriff von Anspruch 1 bekannt, die als Testgerät für Auspuffgase ausgebildet ist und seinen Sensor-Chip aufweist, der eine Öffnung der Wandung eines Auspuffrohrs durchsetzt. Der Sensor-Chip ist mit seiner Erstreckungsebene rechtwinklig zu der Ebene des die Öffnung umgerenzeden Wandungsbereichs eingesetzt und bildet an den einander abgewandten Seiten der Wandung Überstände, von denen an dem innenseitig in dem Auspuffrohr angeordneten Überstand ein Temperatursensor und an dem außenseitig an dem Auspuffrohr angeordneten Überstand Anschlußkontakte angeordnet sind. Temperatur­ sensor und Anschlußkontakte sind über an dem Sensor-Chip vorgesehene, die Öffnung durchsetzende Leiterbahnen miteinander verbunden. Zwischen dem Sensor-Chip und der Auspuffrohrwand ist eine Abdichtung vorgesehen. Um in dem Auspuffgas enthaltene Partikel von dem Temperatursensor fernzuhalten, ist der Temperatursensor hinter einer Kappe aus porösem Keramikmaterial angeordnet. Dadurch ergibt sich jedoch ein vergleichsweise kompliziert aufgebaute Anordnung.

Aus DE 27 36 200 ist auch bereits eine gattungsfremde Anordnung bekannt, die einen Halbleiter-Chip mit einem chemisch sensitiven Feldeffekttransistor als elektronisches Bauelement aufweist. Der Halbleiter-Chip ist in einen Durchbruch eines elektrisch isolierenden Rahmens eingesetzt und mit diesem verkittet. Dabei ist der Halbleiter-Chip mit seiner Erstreckungsebene parallel zur Erstreckungsebene des Rahmens angeordnet und bildet mit einer an seiner Vorderseite vorgesehenen sensitiven Schicht ein Fortsetzung der Oberfläche des Rahmens. An der Rückseite des Halbleiter-Chips sind elektrische Anschlußkontakte angeordnet. Bei dieser Anordnung werden jedoch in einem zu untersuchenden chemischen Medium enthaltene Partikel, die eine vorgegebene Größe überschreiten, nich von dem elektronischen Bauelement ferngehalten.

Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Partikel, die eine vorgegebene Größe überschreiten von dem Bauelement ferngehalten werden und die einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Das elektrische oder elektronische Bauelement ist dabei in einem durch den Chip und die Substratplatte begrenzten Eckbereich angeordnet, so daß nur Partikel, die eine durch die Abmessungen des Eckbereichs vorgegebene Größe nicht überschreiten, mit dem elektrischen oder elektronischen Bauelement in Kontakt geraten können. Somit ergibt sich ein einfach aufgebauter mechanischer Filter, der das Vordringen größerer Partikel zu dem Bauelement verhindert. Der Anschlußkontakt befindet sich an der dem elektrischen oder elektronischen Bauelement abgewandten Rückseite der Substrat­ platte, so daß die im Bereich des das Bauelement aufweisenden Überstands befindlichen Leiterbahnbereiche vollständig mit einer Passivierungsschicht abgedeckt werden können. Eine solche Passivierungsschicht kann beispielsweise in Dünnschichttechnologie mit großer Genauigkeit und Feuchtigkeitsfestigkeit hergestellt werden, so daß eine Korrosion an der in den Trägerchip integrierten Leiterbahn durch das mit dem elektrischen oder elektronischen Bauelement zu untersuchenden oder zu behandelnden Medium weitest­ gehend vermieden wird. Die zwischen dem Trägerchip und der Substratplatte angeordnete Abdichtung verhindert, daß das an der Vorderseite der Substratplatte befindliche Medium zu dem an der Rückseite der Substratplatte angeordneten Anschlußkontakt gelangen kann. Der in der Substratplatte angeordnete Durchbruch kann beispielsweise mittels Ultraschallbohren in die Substratplatte eingebracht werden. Die Chip-Anordnung ist somit einfach und kostengünstig herstellbar.

Zweckmäßigerweise ist der Chip lösbar mit der Substratplatte verbindbar ist. Der Chip kann dann gegebenenfalls leicht ausgetauscht werden, wenn das Bauelement seine vorgesehene Lebensdauer erreicht hat oder wenn es durch einen Kontakt mit einem zu untersuchenden oder zu behandelnden, chemisch agressiven Medium, einmal ausfallen sollte.

Bei einer bevorzugten und besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Chip mit einem den Durchbruch begrenzenden Wandungsbereich der Substratplatte verklebt. Der zwischen dem Chip und der Substratplatte angeordnete Klebstoff dient dann einerseits dazu, den Chip an der Substratplatte zu fixieren und dichtet andererseits aber auch den Durchbruch der Substratplatte gegen den Chip ab, so daß ein an der Vorderseite der Substratplatte im Bereich des elektrischen oder elektronischen Bauelements befindliches Medium nicht an die den Anschlußkontakt aufweisende Rückseite der Substratplatte gelangen kann. Der Klebstoff gleicht außerdem Toleranzen in den Abmessungen des Chips und/oder dem in der Substratplatte befindlichen Wandungsdurchbruch, in den der Chip eingesetzt ist, aus. Die Anordnung ist dadurch noch einfacher und kostengünstiger herstellbar.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Chip bei der Montage der Anordnung in wenigstens zwei unterschiedlichen Lagen in den Durchbruch der Substratplatte einsetzbar ist, daß der Chip wenigstens zwei elektrische oder elektronische Bauelemente aufweist, die jeweils mittels wenigstens einer Leiterbahn mit zumindest einem ihnen jeweils zugeordneten elektrischen Anschlußkontakt verbunden sind, und daß je nach gewählter Lage des Chips jeweils wenigstens eines dieser Bauelemente an einem eine flachseitige Oberfläche der Substratplatte überragenden Überstand des Chips und der (die) diesem (diesen) Bauelement(en) zugeordnete(n) Anschlußkontakt an dem die andere flachseitige Oberfläche der Substratplatte überragenden Überstand angeordnet ist. Dadurch ist je nach gewählter Lage des Chips ein anderes Bauelement oder sogar mehrere andere Bauelemente an dem in Gebrauchsstellung dem zu untersuchenden oder zu behandelnden Objekt zugewandten Überstand des Chips angeordnet. Bei einem Chip mit mehreren gleichen Bauelementen verlängert sich dadurch die Lebensdauer der Anordnung entsprechend, da ein Bauelement, das beispielsweise durch einen längeren Kontakt mit einem chemisch agressiven Medium unbrauchbar geworden ist, durch entsprechendes Umsetzen des Chips auf einfache Weise durch ein anderes, funktions­ fähiges Bauelement ersetzt werden kann. Der Chip kann aber auch voneinander verschiedene Bauelemente aufweisen. Dadurch ergibt sich ein Bausatz zum Erstellen einer Anordnung, mit dem je nach gewählter Lage des Chips in dem Durchbruch der Substratplatte unterschiedliche Anordnungen hergestellt werden können. Die elektrischen oder elektronischen Bauelemente können beispielsweise am Umfang des Chips verteilt in dessen flachseitige Oberfläche integriert sein, wobei der Chip in unterschiedlichen Drehlagen in Bezug zu der Normalen auf diese Oberfläche in die Substratplatte einsetzbar ist. Abhängig von der jeweiligen Drehlage des Chips sind dann jeweils andere Bauelemente oder Sensoren an der Vorderseite der Substratplatte angeordnet, während die diesen zugeordneten Anschlußkontakte sich jeweils an der Rückseite der Substratplatte befinden.

Vorteilhaft ist, wenn auf dem elektrischen oder elektronischen Bauelement eine ionendurchlässige Membran angeordnet ist. Dadurch können Ionen bis an das Bauelement beziehungsweise den Sensor gelangen, während andere Substanzen durch die Membran von dem Sensor ferngehalten werden. Dabei ist es sogar möglich, daß die Membran nur für bestimmte Ionen durchlässig ist, so daß deren Konzentration in einem zu untersuchenden Medium selektiv gemessen werden kann. Zweckmäßigerweise wird die Membran nach dem Einsetzen des Chips in die Substratplatte auf das elektrische oder elektronische Bauelement aufgetragen. Dazu wird das Membranmaterial zunächst in einer flüchtigen Flüssigkeit, beispielsweise in Alkohol oder Aceton gelöst. Die Anordnung wird so ausgerichtet, daß die das Bauelement aufweisende Oberfläche des Chips schräg zur Horizontalen, insbesondere vertikal verläuft. Dann wird auf die benachbart zu dem Bauelement angeordnete, quer zu der das Bauelement aufweisenden Oberfläche des Chips verlaufende stirnseitige Randfläche des Chips eine geringe Menge der das Membranmaterial enthaltenden Flüssigkeit aufgetragen, derart, daß ein Teil dieser Flüssigkeit schwerkraftbe­ dingt von der stirnseitigen Randfläche des Chips über das an der quer dazu angeordneten Oberfläche des Chips befindliche elektrische oder elektronische Bauelement fließt, so daß sich auf diesem eine dünne Flüssigkeitsschicht bildet. Nach dem Verdunsten dieser Flüssigkeitsschicht verbleibt dann auf dem elektrischen oder elektronischen Bauelement eine Membranschicht, die auf dem Bauelement eine gleichmäßige Dicke aufweist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Substratplatte im Bereich des Meß- oder Wirkraumes des elektrischen oder elektronischen Bauelements wenigstens einen Vorsprung auf, der zusammen mit dem das Bauelement aufweisenden Überstand einen mechanischen Filter bildet. Dabei wird unter einem Wirkraum bei einem eine elektromagnetische Strahlung aussendenden Bauelement der Raum verstanden, in den das Bauelement die Strahlung aussendet. Entsprechend wird bei einem Bauelement, von dem ein elektrisches und/oder magnetisches Feld ausgeht, der Raum verstanden, in dem dieses Feld wirksam ist. Der mechanische Filter weist also einen mit dem das Bauelement aufweisenden Überstand zusammenwirkenden Vorsprung auf, wobei zwischen dem Bauelement und dem Vorsprung ein Freiraum angeordnet ist, der den Zugang zu dem Bauelement bildet. Dadurch werden Partikel, deren Abmessungen größer sind als diejenigen des Freiraums von dem Meß- oder Wirkraum des Bauelements fern­ gehalten, während kleinere Partikel in den Meß- oder Wirkraum und gegebenenfalls bis an das Bauelement selbst gelangen können. Der Vorsprung kann auch ein an der Substratplatte befindlicher Absatz oder eine Stufe sein.

Eine Ausführungsform sieht vor, daß der Vorsprung des mechanischen Filters durch den Überstand eines in einen Durchbruch der Substratplatte eingesetzten Plättchens gebildet ist. Der den Vorsprung kann dann bei der Herstellung der Anordnung in gleicher Weise an der Substratplatte angebracht werden, wie der das elektrische oder elektronische Bauelement aufweisende Überstand des Chips. Die Anordnung ist dadurch noch einfacher herstellbar. Gegebenenfalls kann der Vorsprung des mechanischen Filters auch durch den Überstand eines weiteren Chips gebildet sein.

Zum Filtern kleiner Partikel, beispielsweise solcher mit einem Durchmesser, der kleiner als 1 µm ist, ist es vorteilhaft, wenn an dem Chip ein Körper anliegt, der das elektrische oder elektro­ nische Bauelement überdeckt, daß als Abstandshalter an dem Chip mindestens ein seitlich über die Oberflächenebene des Bauelements vorstehender, an dem Körper anliegender Bereich und/oder an dem Körper ein seitlich über den das Bauelement überdeckenden Oberflächenbereich vorstehender, an dem Chip anliegender Bereich angeordnet ist, derart, daß zwischen dem Bauelement und dem Körper ein den Zugang zu dem Bauelement bildender Freiraum oder Spalt angeordnet ist. Dadurch ist der Körper bei der Montage der Anordnung einfacher und mit größerer Genauigkeit an dem Chip positionierbar. Der gegenüber dem Bauelement vorstehende Bereich kann mit bekannten Verfahren der Halbleitertechnik, beispielsweise in Maskentechnik mit großer Maßgenauigkeit hergestellt werden, was insbesondere die Realisierung kleiner Spaltmaße bzw. Freiräume zwischen dem Bauelement und dem Körper mit eng tolerierten Abmessungen ermöglicht. Der an dem vorstehende Chip-Bereich anliegende Körper kann einen im wesentlichen ebenen, dem Bauelement zugewandten, parallel zu dessen Oberflächenebene angeordneten und vorzugsweise an dem vorstehenden Chip-Bereich anliegenden Oberflächenbereich aufweisen. Der Körper kann beispielsweise ein zweiter Chip sein, der an dem vorstehenden Bereich des ersten Chips plan anliegt. Die Herstellung des gegenüber dem Bauelement vorstehenden Chip-Bereichs kann beispielsweise in der Weise erfolgen, daß in die Oberfläche des Chips eine Vertiefung eingeätzt wird, in welcher das Bauelement angeordnet wird oder daß an bestimmten Stellen der Oberfläche des Chips wenigstens eine Schicht aufgedampft oder aufgetragen wird.

Vorteilhaft ist, wenn die das elektrische oder elektronische Bauelement aufweisende Chip-Oberfläche und die dieser zugewandte Oberfläche des im Bereich des Meß- oder Wirkraums des Bauelements angeordneten Vorsprungs in der Oberflächenebene der Substratplatte trichterförmig schräg zueinander verlaufen. Dadurch ergibt sich ein trichterförmiger Kanal, der für ein an der Substratplatte befindliches Medium einen strömungsrichtungsabhängigen Filter bildet.

Für eine Untersuchung oder Behandlung von biologischen Zellen ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen dem elektrischen oder elektronischen Bauelement und dem (den) im Bereich dessen (deren) Meß- oder Wirkraums angeordneten Vorsprung (Vorsprüngen) an den Durchmesser einer biologischen Zelle angepaßt ist und vorzugsweise größer als 4 µm und kleiner als 55 µm ist. Dadurch kann sich eine Zelle zwischen dem das elektrische oder elektronische Bauelement aufweisenden Überstand und dem Vorsprung unmittelbar an dem Bauelement anlagern, während Partikel, deren Abmessungen größer sind als der Zelldurchmesser von dem Bauelement ferngehalten wer­ den.

Besonders vorteilhaft ist, wenn in die Substratplatte wenigstens zwei Chips eingesetzt sind, wenn einer der Chips zumindest ein als Strahlungs-Emitter ausgebildetes Bauelement und der andere Chip zumindest ein als Empfänger ausgebildetes, dem Strahlungs-Emitter zugeordnetes Bauelement hat und wenn zwischen den Strahlungs-Emitter und dem Empfänger eine Meßstrecke angeordnet ist. Mit einer solchen Anordnung kann beispielsweise eine Streulicht- oder Durchlichtmessung durchgeführt werden. Dabei können die beiden Chips gegebenenfalls gleichzeitig auch einen mechanischen Filter bilden, so daß nur Partikel bis zu einer bestimmten, durch den Abstand der Chips vorgegebenen Größe in die Meßstrecke gelangen können.

Vorteilhaft ist, wenn die Substratplatte aus einem elastischen Material besteht, beispielsweise aus amorphem Silizium. Die Substratplatte kann dann in Erstreckungsrichtung mit einer Zug- oder Druckkraft beaufschlagt werden, um den Abstand zwischen den das elektrische oder elektronische Bauelement aufweisenden Überstand des Chips und einem mit diesem einen mechanischen Filter bildenden Vorsprung der Substratplatte zu verändern. Dadurch kann die Filtercharakteristik des mechanischen Filters auf einfache Weise an die Größe der zu untersuchenden oder zu behandelnden Partikel angepaßt werden. Gegebenenfalls kann die Substratplatte auch als biegbare Folie ausgebildet sein. Die Anordnung ist dann noch besser handhabbar.

Die Anordnung kann noch kostengünstiger hergestellt werden, wenn die Substratplatte wenigstens vier in einer Ebene angeordnete Plattenteile aufweist, wenn zueinander benachbarte Plattenteile jeweils an ihren einander zugewandten Randbereichen vorzugsweise durch eine Klebung miteinander verbunden sind, und wenn der Durchbruch durch einen zwischen den Plattenteilen befindlichen Freiraum gebildet ist. Dadurch kann ein teueres Bohren des Durchbruchs, beispielsweise mittels Ultraschall oder eines Laserstrahls entfallen. Auch kann an dem den Durchbruch begrenzenden Rand der Substratplatte ein Grat, wie er beispielsweise beim Laserbohren auftreten kann, vermieden werden. Die einzelnen Plattenteile weisen vorzugsweise jeweils gerade Ränder auf und können beispielsweise durch Trennschleifen oder Sägen zugeschnitten werden.

Besonders vorteilhaft ist, wenn wenigstens zwei erste Plattenteile jeweils zumindest einen geraden Randbereich aufweisen, mit denen sie parallel zueinander und einander zugewandt angeordnet sind, und wenn zwischen den ersten Plattenteilen in Erstreckungsrichtung der geraden Randbereiche durch den Durchbruch voneinander beabstandet zumindest zwei zweite Plattenteile angeordnet sind, die jeweils an ihren parallel zueinander verlaufenden Rändern mit den geraden Randbereichen der ersten Plattenteile insbesondere durch eine Klebung verbunden sind. Die aneinander anliegenden ersten und zweiten Plattenteile können dann vor dem Anbringen der Klebung in Richtung ihrer geraden Randbereiche gegeneinander verschoben werden, wodurch die Länge des in der Substratplatte befindlichen Durchbruchs auf einfache Weise verändert und an die Abmessungen des darin einzusetzenden Chips angepaßt werden kann.

Zweckmäßigerweise ist der quer zur Chip-Erstreckungsebene angeordnete stirnseitige Endbereich des Chips zumindest im Bereich des das Bauelement aufweisenden Überstands mit einer Isolationsschicht abgedeckt. Dadurch wird bei einem Halbleiter-Chip ein Kurzschluß zwischen dem Substrat des Chips und einem in den Chip integrierten elektronischen Bauelement, beispielsweise einem Sensor, vermieden, wenn der das elektronische Bauelement aufweisende Überstand des Chips mit einem elektrisch leitfähigen Medium, zum Beispiel einem Nährmedium für biologische Zellen, in Verbindung gebracht wird.

An der den Anschlußkontakten zugewandten Rückseite der Substratplatte kann eine Leiterplatte angeordnet sein, die mit den Anschlußkontakten verbundene oder verbindbare Anschlußstellen aufweist. Dadurch ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau. Die Leiterplatte kann beispielsweise eine Auswertevorrichtung und/oder eine Steuerein­ richtung und/oder eine Stromversorgung für die Anordnung aufweisen. Diese ist an der Rückseite der Substratplatte vor Berührung mit einem zu untersuchenden Medium geschützt.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Anordnung, bei der die Erstreckungsebenen der Substratplatte und des Chips gegeneinander geneigt sind und

Fig. 2 einen Querschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Anordnung.

Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Anordnung weist eine Substratplatte 2 mit einem Durchbruch 3 auf, in den ein Chip 4 eingesetzt ist. Die Substratplatte 2 kann beispielsweise aus Glas oder einem Halbleitermaterial bestehen. Der Chip 4 weist mehrere als Sensoren ausgebildete elektronische Bauelemente 5 auf, die an einer flachseitigen Oberfläche 6 des Chips 4 mit Methoden der Halbleiter­ technik in den Chip 4 integriert sind. Die einzelnen Bauelemente 5 sind jeweils mit einer an der Oberfläche 6 des Chips 4 oder im wesentlichen parallel dazu verlaufenden Leiterbahn 7 mit einem Anschlußkontakt 8 verbunden, an dem eine Auswerte- und Steuerein­ richtung anschließbar ist. Wie aus Fig. 2 besonders gut erkennbar ist, ist, ist der Chip so in den Durchbruch 3 der Substratplatte 2 eingesetzt, daß er mit seinen Enden die einander abgewandten flachseitigen Oberflächen 9, 9' der Substratplatte 2 überragt und dadurch Überstände 10, 10' bildet, die an den flachseitigen Oberflächen 9, 9' der Substratplatte 2 vorstehen. Dabei sind die Bauelemente 5 an dem einen Überstand 10 und die diesen jeweils zugeordneten elektrischen Anschlußkontakte 8 an dem anderen Überstand 10' angeordnet.

Die Leiterbahnen 7, welche die Bauelemente 5 mit den Anschluß­ kontakten 8 verbinden, durchsetzen den Durchbruch 3 der Substrat­ platte 2. Der Chip 4 ist mit dem den Durchbruch 3 der Substratplatte 2 begrenzenden Rand der Substratplatte 2 verklebt, wobei der zwischen diesem Rand und dem Chip 4 befindliche Klebstoff den Chip 4 gegen die Substratplatte 2 abdichtet. Somit sind die an der Rückseite der Substratplatte 2 befindlichen Anschlußkontakte 8 gut gegen ein an der den Bauelementen 5 zugewandten Vorderseite der Substratplatte befindliches, mit den als Sensoren ausgebildeten Bauelementen 5 zu untersuchendes Medium, das beispielsweise ein Nährmedium 11 mit darin befindlichen biologischen Zellen sein kann, abgeschirmt. Eine Korrosion an den Anschlußkontakten 8 durch in dem Nährmedium 11 enthaltene Bestandteile, wie beispielsweise Salze oder Ionen, wird dadurch zuverlässig vermieden. Da die Leiterbahnen 7 den Durchbruch 3 der Substratplatte 2 durchsetzen, brauchen bei der Herstellung der Anordnung zum Verbinden der Bauelemente 5 mit den elektrischen Anschlußkontakten 8 keine Durchkontaktierungen in die Substratplatte 2 eingebracht werden. Die Anordnung 1 ist dadurch einfach und kostengünstig herstellbar.

Die das Bauelement 5 und den Anschlußkontakt 8 aufweisende Chip- Oberfläche 6 ist in einer rechtwinklig zu den flachseitigen Oberflächen 9, 9' der Substratplatte 2 verlaufenden Ebene schräg zu diesen Oberflächen 9, 9' angeordnet und schließt mit diesen einen spitzen Winkel α ein. Das Bauelement 5 ist an der flachseitigen Oberfläche 6 des Chips 4 mit Abstand zu den Rändern dieser Oberfläche 6 angeordnet. Der Zutrittsbereich zu dem Bauelement 5 ist also durch den Chip 4 und die Substratplatte 2 begrenzt, wobei der Öffnungs­ winkel α des Zutrittsbereichs so gewählt ist, daß Partikel, die eine vorgegebene Größe überschreiten von dem Bauelement 5 ferngehalten werden.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung 1 kann beispielsweise dazu verwendet werden, um mit dem Chip 4 einen Schweißtropfen 12 an der Hautoberfläche einer zu untersuchenden Person abzustreifen. Das Bauelement 5 kann beispielsweise ein Glucose-Sensor sein. Die Anordnung 1 ermöglicht dann auf einfache Weise eine nichtinvasive Messung des Glucosegehalts, was insbesondere für Diabetiker, die mehrmals am Tag ihren Glucosegehalt bestimmen müssen, vorteilhaft ist. Das Bauelement 5 kann aber auch ein Lactat-Sensor sein, der beispielsweise zur Messung der Lactatkonzentration im Schweißtrop­ fens eines Sportlers verwendet werden kann. Dadurch kann auf einfache Weise die Kondition eines Sportlers überprüft werden.

Das Bauelement 5 kann auch ein Sauerstoffsensor auf Clark- Zellenbasis, ein Stickstoffsensor, ein Sensor zur Messung einer Ionenkonzentration oder ein Thermoelement sein. Es kann aber auch ein Bauelement 5 verwendet werden, das ein elektrisches oder elektromagnetisches Feld aussendet, mit dem eine an der Substrat­ platte 2 befindliche Zelle beeinflußt oder stimuliert werden kann.

Die Leiterbahnen 7 sind mit einer elektrisch isolierenden Dünnfilm- Passivierungsschicht 13 abgedeckt, die beispielsweise aus Siliziumoxid bestehen kann. Durch die Passivierungsschicht 13 sind die Leiterbahnen 7 gegen das Nährmedium 11 elektrisch gut isoliert. Außerdem wird durch die Passivierungsschicht 13 eine Korrosion an den Leiterbahnen 7 durch in dem Nährmedium 11 enthaltene Salze oder Ionen verhindert.

Der quer zur Chip-Erstreckungsebene angeordnete stirnseitige Endbereich des Chips 4 ist im Bereich des das Bauelement 5 aufweisenden Überstands 10 mit einer Isolationsschicht 14 abgedeckt. Dadurch wird ein Stromfluß von dem elektrischen Bauelement 5 über das elektrisch leitfähige Nährmedium 11 in das Substrat der Substratplatte 2 verhindert.

Insgesamt ergibt sich somit eine Anordnung 1, die eine Substratplatte 2 hat, die einen Durchbruch 3 aufweist, in den ein Chip 4 eingesetzt ist, der ein elektrisches oder elektronisches Bauelement 5 aufweist. In den Chip 4 ist wenigstens eine Leiterbahn 7 integriert, die das Bauelement 5 mit dem elektrischen Anschlußkontakt 8 verbindet. Der Chip 4 ist derart in den Durchbruch 3 eingesetzt, daß er mit seinen Enden die einander abgewandten flachseitigen Oberflächen 9, 9' der Substratplatte 2 überragt und dadurch Überstände 10, 10' bildet. Dabei ist an dem die eine Oberfläche 9 überragenden Überstand 10 das Bauelement und an dem die andere Oberfläche 9' überragenden Überstand 10' der Anschlußkontakt 8 angeordnet und die das Bauelement 5 und den Anschlußkontakt 8 miteinander verbindende Leiterbahn 7 durchsetzt den Durchbruch 3. Zwischen der Substratplatte 2 und dem Chip 4 ist eine Abdichtung angeordnet.

Claims (18)

1. Anordnung (1) mit einer Substratplatte (2), die wenigstens einen Durchbruch (3) aufweist, in den ein Chip (4) eingesetzt ist, der an einer Chip-Oberfläche wenigstens eine integrierte Leiterbahn (7) aufweist, die wenigstens ein elektrisches oder elektronisches Bauelement (5), insbesondere einen Sensor, mit zumindest einem elektrischen Anschlußkontakt (8) verbindet, wobei der Chip (4) derart in den Durchbruch (3) eingesetzt ist, daß er mit seinen Enden die einander abgewandten flachseitigen Oberflächen (9, 9') der Substratplatte (2) überragt und dadurch Überstände (10, 10') bildet, wobei an dem die eine Oberfläche (9) überragenden Überstand (10) das Bauelement und an dem die andere Oberfläche (9') überragenden Überstand (10') der Anschlußkontakt (8) angeordnet ist, wobei die das Bauelement (5) und den Anschlußkontakt (8) miteinander verbindende Leiterbahn (7) den Durchbruch (3) der Substrat­ platte (2) durchsetzt, und wobei zwischen der Substratplatte (2) und dem Chip (4) eine Abdichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die das elektrische oder elektronische Bauelement (5) aufweisende Chip-Oberfläche schräg zur flachseitigen Oberfläche (9, 9') der Substratplatte (2) angeordnet ist und mit dieser einen spitzen Winkel (α) einschließt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Chip (4) lösbar mit der Substratplatte (2) verbindbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Chip (4) mit einem den Durchbruch begrenzenden Wandungs­ bereich der Substratplatte (2) verklebt ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leiterbahn(en) (7) zumindest im Bereich des das elektrische oder elektronische Bauelement (5) aufweisenden Überstandes (10) mit einer elektrisch isolierenden Dünnfilm- Passivierungsschicht abgedeckt ist (sind).

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Chip (4) bei der Montage der Anordnung (1) in wenigstens zwei unterschiedlichen Lagen in den Durchbruch (3) der Substratplatte (2) einsetzbar ist, daß der Chip (4) wenigstens zwei elektrische oder elektronische Bauelemente (5) aufweist, die jeweils mittels wenigstens einer Leiterbahn (7) mit zumindest einem ihnen jeweils zugeordneten elektrischen Anschlußkontakt (8) verbunden sind, und daß je nach gewählter Lage des Chips (4) jeweils wenigstens eines dieser Bauelemente (5) an einem eine flachseitige Oberfläche (9) der Substrat­ platte überragenden Überstand (10) des Chips (4) und der (die) diesem (diesen) Bauelement(en) (5) zugeordnete(n) Anschluß­ kontakt(e) (8) an dem die andere flachseitige Oberfläche (9') der Substratplatte überragenden Überstand (10') angeordnet ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf dem elektrischen oder elektronischen Bauelement (5) eine ionendurchlässige Membran angeordnet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Substratplatte im Bereich des Meß- oder Wirkraums des elektrischen oder elektronischen Bauelements (5) wenigstens einen Vorsprung aufweist, der auch ein an der Substratplatte befindlicher Absatz oder eine Stufe sein kann, der zusammen mit dem das Bauelement aufweisenden Überstand (10) einen mechanischen Filter bildet.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung durch den Überstand eines in einen Durchbruch (3) der Substratplatte (2) eingesetzten Plättchens gebildet ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem Chip (4) ein Körper anliegt, der das elektrische oder elektronische Bauelement (5) überdeckt, wobei ein Abstandshalter sowohl am Chip (4) mindestens ein seitlich über die Oberflächenebene des Bauelements (5) vorstehender, an dem Körper anliegender Bereich als auch am Körper ein seitlich über den das Bauelement (5) überdeckenden Oberflächen­ bereich vorstehender, an dem Chip (4) anliegender Bereich angeordnet sein kann, derart, daß zwischen dem Bauelement (5) und dem Körper ein den Zugang zu dem Bauelement bildender Freiraum oder Spalt angeordnet ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die das elektrische oder elektronische Bauelement (5) aufweisende Chip-Oberfläche und die dieser zugewandten Oberfläche des im Bereich des Meß- oder Wirkraums des Bauelements (5) angeordneten Vorsprungs in der Oberflächenebene der Substratplatte (2) trichterförmig schräg zueinander verlaufen.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand zwischen dem elektrischen oder elektronischen Bauelement (5) und dem (den) im Bereich dessen (deren) Meß- oder Wirkraums angeordneten Vorsprung (Vor­ sprüngen) an den Durchmesser einer biologischen Zelle angepaßt ist und vorzugsweise größer als 4 µm und kleiner als 55 µm ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in die Substratplatte (2) wenigstens zwei Chips (4) eingesetzt sind, daß einer der Chips (4) zumindest ein als Strahlungs-Emitter ausgebildetes Bauelement (5) und der andere Chip (4) zumindest ein als Empfänger ausgebildetes, dem Strahlungs-Emitter zugeordnetes Bauelement (5) hat und daß zwischen dem Strahlungs-Emitter und dem Empfänger eine Meßstrecke angeordnet ist.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Substratplatte (2) aus einem elastischen Material besteht.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Substratplatte (2) wenigstens vier in einer Ebene angeordnete Plattenteile aufweist, daß zueinander benachbarte Plattenteile jeweils an ihren einander zugewandten Randbereichen vorzugsweise durch eine Klebung miteinander verbunden sind, und daß der Durchbruch (3) durch einen zwischen den Plattenteilen befindlichen Freiraum gebildet ist.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei erste Plattenteile jeweils zumindest einen geraden Randbereich aufweisen, mit denen sie parallel zueinander und einander zugewandt angeordnet sind, und daß zwischen den ersten Plattenteilen in Erstreckungsrichtung der geraden Randbereiche durch den Durchbruch (3) voneinander beabstandet zumindest zwei zweite Plattenteile angeordnet sind, die jeweils an ihren parallel zueinander verlaufenden Rändern mit den geraden Randbereichen der ersten Plattenteile insbesondere durch eine Klebung verbunden sind.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der quer zur Chip-Erstreckungsebene angeordnete stirnseitige Endbereich des Chips zumindest im Bereich des das Bauelement aufweisenden Überstands mit einer Isolations­ schicht (14) abgedeckt ist.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der den Anschlußkontakten (8) zugewandten Rückseite der Substratplatte eine Leiterplatte angeordnet ist, die mit den Anschlußkontakten (8) verbundene oder verbindbare Anschlußstellen aufweist.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das elektrische oder elektronische Bauelement (5) mit einer in den Chip (4) integrierten Auswerte- und oder Steuereinheit verbunden ist.