EP2649646A2 - Mikroelektromechanisches sensormodul sowie entsprechendes herstellungsverfahren - Google Patents

Mikroelektromechanisches sensormodul sowie entsprechendes herstellungsverfahren

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EP2649646A2
EP2649646A2 EP11770426.2A EP11770426A EP2649646A2 EP 2649646 A2 EP2649646 A2 EP 2649646A2 EP 11770426 A EP11770426 A EP 11770426A EP 2649646 A2 EP2649646 A2 EP 2649646A2
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EP
European Patent Office
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chip
sensor module
module according
microelectromechanical sensor
microelectromechanical
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Ceased
Application number
EP11770426.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tjalf Pirk
Thomas Wagner
Ando Feyh
Georg Bischopink
Axel Franke
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5783—Mountings or housings not specific to any of the devices covered by groups G01C19/5607 - G01C19/5719
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00—Package configurations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00—Details of instruments
    • G01P1/02—Housings
    • G01P1/023—Housings for acceleration measuring devices
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49128—Assembling formed circuit to base

Definitions

  • the invention relates to a microelectromechanical sensor module and a
  • Microelectromechanical sensor modules are used for a multiplicity of applications, for example for measuring accelerations, rotation rates, magnetic fields, temperature, pressure or the like.
  • gyroscopes sensors these are used as part of the electronic stability program (ESP) to match a yaw rate of the car with yaw rates of different wheels of the car.
  • ESP electronic stability program
  • FIG. 6 On a printed circuit board 2, a first chip 3 is arranged which contains a sensing means 3a. On this another chip 4 is arranged, which has an application-specific integrated circuit 4a. The connection between the chip 4 and the chip 3 is made possible by means of plated-through holes 10 a, whereas the chip 3 is connected by wire bonding 10 b to the printed circuit board 2 for electrical contacting.
  • a microelectromechanical sensor module comprising Sensing means for measuring an acceleration, pressure, humidity or the like, a control means for controlling the Sensierstoff,
  • Energy supply means for powering the sensor module as well
  • Transmission means for transmitting signals of the Sensierstoffs wherein at least three of the means on the chip level are each integrated in a chip.
  • Arranging sensing means for measuring acceleration, pressure, humidity or the like
  • Arranging power supply means for powering the sensor module as well
  • Arranging transmission means for transmitting signals of the sensing means, wherein at least three of the means on chip level are each arranged integrated into a chip.
  • One of the benefits achieved is that it allows for increased integration density. Another advantage is that it allows smaller designs and thus simpler and subsequent retrofitting or upgrading existing installations / buildings or items with electronic control and
  • Control is enabled by means of the microelectromechanical sensor module.
  • the respective means can be arranged in a space-optimized manner on the respective chips, so that the volume of the respective chip is minimal.
  • the chips can also be arranged with one another in such a way that the installation space of the sensor module is as small as possible.
  • the chips can be arranged next to and / or above one another. Further advantageous embodiments and features of the invention are in the
  • all means on the chip level are each integrated in one chip. This allows a completely chip-level integrated and autonomous sensor module, that is, the sensor module is independent of an external power supply and has a high integration density with a small size at the same time.
  • Energy supply means a battery, in particular a thin-film battery and / or an ambient energy converter, in particular a solar cell.
  • the advantage achieved is that it enables a completely autonomous microelectromechanical sensor module.
  • the ambient energy converter makes it possible to recharge the battery, which serves to supply power to the microelectromechanical sensor module. This increases the autonomous life of the microelectromechanical sensor module.
  • Transmission means a radio frequency interface and / or an antenna.
  • the advantage achieved here is that it eliminates the need for expensive cabling of the microelectromechanical sensor module and enables simple integration or retrofitting into existing applications.
  • At least two of the means are arranged on a common chip, in particular in each case two of the means. This allows even further integration and thus even smaller
  • the plated-through holes are arranged on the edge of the respective chip and / or at least a part of the plated-through holes is formed as an antenna.
  • the advantage achieved is thus that the integration density is increased even further, since the antenna structure can be realized by means of plated-through holes arranged at the chip edge.
  • the solar cell comprises a collector wiring and the collector wiring is designed as a transmission means, in particular as an antenna.
  • a solar cell generally requires a collector wiring on its outer side, also called a busbar, it can also be used as an antenna at the same time or also, for example, by subdividing the usage time into different time segments.
  • the integration density is further increased and the space of the
  • microelectromechanical sensor module even further reduced.
  • FIG. 1 shows a microelectromechanical sensor module according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a microelectromechanical sensor module according to a second
  • FIG. 3 shows a microelectromechanical sensor module according to a third
  • FIG. 4 shows a microelectromechanical sensor module according to a fourth
  • Embodiment of the present invention in cross section; 5 shows a microelectromechanical sensor module according to a fifth
  • Fig. 6 is an already known sensor module in cross section.
  • reference numeral 1 denotes a microelectromechanical sensor module in cross section, which is arranged on a printed circuit board 2.
  • Microelectromechanical sensor module 1 has a first chip 5, which comprises a three-dimensional thin-film battery 5a.
  • the chip 5 is arranged directly on the circuit board 2 and connected thereto via a via 10 a, which is arranged on the left side of the chip 3.
  • a further chip 3 is arranged, which contains sensing means 3a for measuring an acceleration. These are connected via plated-through holes 10a on the left side of the chip 3 with the underlying chip 5.
  • On the chip 3, a further chip 4 is arranged.
  • the chip 4 comprises an application-specific integrated circuit 4b and transmission means 4a in the form of a high-frequency interface.
  • the chip 4 is connected via a via 10 a to the chip 3 and further to the chip 5 and the printed circuit board 2.
  • a further chip 6 is arranged, which has a solar cell 6a.
  • plated-through holes 10a are arranged, which connect the chip 6 to the chip 4 and further to the chip 3, the chip 5 and finally the printed circuit board 2.
  • 1 shows a completely chip-level integrated autonomous microelectromechanical sensor module 1 with discrete chips 3, 4, 5, 6 for the individual functions. It is possible, the high-frequency interface 4a and the
  • Radio interface as part of the application-specific integrated circuit 4b.
  • Fig. 2 shows a microelectromechanical sensor module according to a second
  • reference numeral 1 again denotes a microelectromechanical sensor module.
  • Sensor module 1 has a printed circuit board 2, which is arranged in a housing H.
  • the printed circuit board 2 has on its left upper side a chip 3, which has on its underside a three-dimensional thin-film battery 5a and on its upper side Sensing means 3a for measuring an acceleration.
  • About vias 10 a on its left side of the chip 3 is electrically connected to the circuit board 2.
  • On its right side another through-connection 10a is arranged, which is connected to a further chip 4 arranged on the chip 3.
  • the chip 4 has a
  • the microelectromechanical sensor module 1 shown in FIG. 2 can serve, for example, as a photovoltaic or electromagnetic radiation energy converter, as an antenna for radio transmission, as a battery, etc.
  • Fig. 3 shows a microelectromechanical sensor module according to a third
  • Reference numeral 1 again a microelectromechanical sensor module.
  • Microelectromechanical sensor module 1 of FIG. 3 is constructed from bottom to top as follows: On a circuit board 2, a chip 3 is arranged. The chip 3 is over
  • the chip 3 comprises sensing means 3a for measuring a pressure and a thin-film battery 5a.
  • the chip 4 comprises a
  • Chip 4 is connected via vias 10a on its right side to the chip 3 in more detail with the thin-film battery 5a and also via more
  • a further chip 6 is arranged, which comprises a solar cell 6a.
  • the solar cell 6a is connected via wire bonding 10b to the chip 3.
  • FIG. 4 shows a microelectromechanical sensor module according to a fourth
  • Embodiment of the present invention in cross section.
  • Microelectromechanical sensor module 1 of FIG. 4 has the following structure from bottom to top: On a circuit board 2, a chip 3 is arranged, which has a Thin-film battery 5a on its underside and an application-specific integrated circuit 4b comprises on its upper side. The chip 3 is over
  • the chip 4 comprises
  • Sensing means 3a for measuring a pressure The chip 4 is connected via plated-through holes 10 a on its left side to the underlying chip 3 and to a chip 5 arranged on the chip 4.
  • the chip 5 includes a wireless
  • the chip 5 is connected via plated-through holes 10 a to the underlying chip 4 and further to the chip 3 and the printed circuit board 2. Via vias 10 a on its left side, the chip 5 is also connected to a further chip 6, which is arranged on the chip 5.
  • the chip 6 comprises a solar cell 6a on its upper side.
  • the chip 6 is connected via vias 10a on its left side to the underlying chips 5, 4, 3 and the printed circuit board 2. At the edges of the solar cell 6a, an antenna 7 is arranged, which is formed in the form of plated-through holes 10a.
  • Fig. 5 shows a microelectromechanical sensor module according to a fifth
  • Embodiment of the present invention in cross section.
  • Microelectromechanical sensor module 1 of FIG. 5 has the following structure from bottom to top.
  • a chip 3 is arranged, which on its
  • Bottom has a thin film battery 5a and on its upper side sensing means 3a for measuring an acceleration.
  • the chip 6 has on its underside a
  • the chip 6 On its upper side, the chip 6 has a solar cell 6a. The chip 6 and thus the application-specific integrated circuit 4b, the wireless
  • Communication interface 4a and the solar cell 6a are via through-holes 10a on the left side of the chip 6 with the underlying chip 3 and further with the
  • Printed circuit board 2 electrically connected. The shown in Fig. 5
  • Microelectromechanical sensor module 1 has a high integration density by integration of at least two functions on respectively connected chips 3 and 6:
  • Thin-film battery 5a and sensing means 3a are arranged on a common chip 3 as well as application-specific integrated circuit 4b with wireless interface 4a and solar cell 6a or energy harvester in a second chip 6.
  • Fig. 6 shows an already known sensor module in cross section.
  • reference numeral 1 denotes a microelectromechanical sensor module 1.
  • Microelectromechanical sensor module 1 in this case comprises a printed circuit board 2, on which a chip 3 with sensing means 3a is arranged.
  • the chip 3 is connected by wire bonding 10b to the circuit board 2.
  • a further chip 4 is arranged, which comprises an application-specific integrated circuit 4a. Via vias 10 a, the chip 4 is connected to the chip 3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein mikroelektromechanisches Sensormodul. Das mikroelektromechanische Sensormodul umfasst Sensiermittel zur Messung einer Beschleunigung, Druck, Luftfeuchtigkeit oder dergleichen, ein Steuerungsmittel zur Steuerung der Sensiermittel, Energieversorgungsmittel zur Energieversorgung des Sensormoduls sowie Übertragungsmittel zur Übertragung von Signalen des Sensiermittels wobei zumindest drei der Mittel auf Chipebene jeweils in zumindest einem Chip integriert sind. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines mikroelektromechanischen Sensormoduls.

Description

Beschreibung Titel
Mikroelektromechanisches Sensormodul sowie entsprechendes Herstellungsverfahren
Die Erfindung betrifft ein mikroelektromechanisches Sensormodul sowie ein
entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines mikroelektromechanischen
Sensormoduls.
Stand der Technik Mikroelektromechanische Sensormodule werden für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt, beispielsweise zur Messung von Beschleunigungen, Drehraten, Magnetfeldern, Temperatur, Druck oder dergleichen.
Ein Anwendungsgebiet derartiger mikroelektromechanischer Sensoren sind
beispielsweise im Falle von Drehratensensoren Autos, bei denen diese im Rahmen des elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) eingesetzt werden, um eine Gierrate des Autos mit Drehraten von verschiedenen Rädern des Autos abzugleichen.
Aus der DE 10 2005 041 539 B4 ist es bekannt geworden, Sensiermittel und eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung auf Waferlevelebene zu verbinden. Eine derartige Verbindung ist in der Fig. 6 gezeigt: Auf einer Leiterplatte 2 ist ein erster Chip 3 angeordnet, welcher ein Sensiermittel 3a enthält. Auf diesem ist ein weiterer Chip 4 angeordnet, welcher eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung 4a aufweist. Die Verbindung zwischen dem Chip 4 und dem Chip 3 wird mittels Durchkontaktierungen 10a ermöglicht, wohingegen der Chip 3 mittels Drahtbonden 10b mit der Leiterplatte 2 zur elektrischen Kontaktierung verbunden ist.
Offenbarung der Erfindung
In Anspruch 1 ist ein mikroelektromechanisches Sensormodul definiert, umfassend Sensiermittel zur Messung einer Beschleunigung, Druck, Luftfeuchtigkeit oder dergleichen, ein Steuerungsmittel zur Steuerung der Sensiermittel,
Energieversorgungsmittel zur Energieversorgung des Sensormoduls sowie
Übertragungsmittel zur Übertragung von Signalen des Sensiermittels, wobei zumindest drei der Mittel auf Chipebene jeweils in einem Chip integriert sind.
In Anspruch 9 ist ein Verfahren zur Herstellung eines mikroelektromechanischen
Sensormoduls gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8 definiert, umfassend die Schritte,
Anordnen von Sensiermitteln zur Messung einer Beschleunigung, Druck, Luftfeuchtigkeit oder dergleichen,
Anordnen eines Steuerungsmittels zur Steuerung der Sensiermittel,
Anordnen von Energieversorgungsmitteln zur Energieversorgung des Sensormoduls sowie
Anordnen von Übertragungsmitteln zur Übertragung von Signalen des Sensiermittels, wobei zumindest drei der Mittel auf Chipebene jeweils in einen Chip integriert angeordnet werden.
Vorteile der Erfindung
Einer der erzielten Vorteile ist, dass dadurch eine gesteigerte Integrationsdichte ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass damit kleinere Bauformen ermöglicht werden und so eine einfachere und auch nachträgliche Um- bzw. Aufrüstung bestehender Installationen/Gebäude oder auch Gegenstände mit elektronischer Steuerung und
Regelung mittels des mikroelektromechanischen Sensormoduls ermöglicht wird.
Insgesamt wird auch eine kostengünstigere Herstellung ermöglicht.
Selbstverständlich können die jeweiligen Mittel auf den jeweiligen Chips platzoptimiert angeordnet werden, so dass das Volumen des jeweiligen Chips minimal ist. Darüber hinaus können auch die Chips untereinander derart angeordnet werden, so dass der Bauraum des Sensormoduls möglichst klein ist. Dabei können die Chips neben- und/oder übereinander angeordnet werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung sind in den
Unteransprüchen beschrieben. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind alle Mittel auf Chipebene jeweils in einem Chip integriert. Dies ermöglicht ein vollständig chip-level integriertes und auch autonomes Sensormodul, das heißt das Sensormodul ist unabhängig von einer äußeren Energieversorgung und weist eine hohe Integrationsdichte bei gleichzeitig kleiner Bauform auf.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfassen die
Energieversorgungsmittel eine Batterie, insbesondere eine Dünnschichtbatterie und/oder einen Umgebungsenergiewandler, insbesondere eine Solarzelle. Der erzielte Vorteil dabei ist, dass damit ein vollständig autonomes mikroelektromechanisches Sensormodul ermöglicht wird. Der Umgebungsenergiewandler ermöglicht es, die Batterie wieder aufzuladen, die zur Energieversorgung des mikroelektromechanischen Sensormoduls dient. Damit erhöht sich die autonome Lebensdauer des mikroelektromechanischen Sensormoduls.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfassen die
Übertragungsmittel eine Hochfrequenzschnittstelle und/oder eine Antenne. Der erzielte Vorteil dabei ist, dass damit eine aufwändige Verkabelung des mikroelektromechanischen Sensormoduls entfallen kann und eine einfache Integration bzw. Nachrüstung in bestehende Anwendungen ermöglicht wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zumindest zwei der Mittel auf einem gemeinsamen Chip angeordnet, insbesondere jeweils zwei der Mittel. Dies ermöglicht eine noch weitergehende Integration und damit eine noch kleinere
Bauform des mikroelektromechanischen Sensormoduls.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind
Durchkontaktierungen zur Kontaktierung der Chips untereinander und/oder mit einer Leiterplatte angeordnet. Der erzielte Vorteil damit ist, dass damit auch die
Kontaktierungen in einzelne Chips integriert werden können, was die Integrationsdichte noch weiter vergrößert. Gleichzeitig sind Durchkontaktierungen gegenüber Drahtbonden auch weniger anfällig in Bezug auf Umwelteinflüsse. Die Lebensdauer des
mikroelektromechanischen Sensormoduls wird damit erhöht. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Durchkontaktierungen am Rand des jeweiligen Chips angeordnet und/oder zumindest ein Teil der Durchkontaktierungen ist als Antenne ausgebildet. Der erzielte Vorteil damit ist, dass damit die Integrationsdichte noch weiter erhöht wird, da die Antennenstruktur mittels am Chiprand angeordneter Durchkontaktierungen realisiert werden kann. Daneben ist es ebenfalls möglich, die Antennen als fraktale Antennen oder auch die Antennen aus Metamaterialien auszuführen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Solarzelle eine Kollektorverdrahtung und die Kollektorverdrahtung ist als Übertragungsmittel, insbesondere als Antenne ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Kombination der Solarzelle und der Antenne. Da eine Solarzelle auf ihrer Außenseite in der Regel eine Kollektorverdrahtung, auch Busbar genannt, benötigt, kann diese gleichzeitig oder auch beispielsweise durch eine Unterteilung der Nutzungszeit in verschiedene Zeitabschnitte teilweise auch als Antenne genutzt werden. Damit wird die Integrationsdichte noch weiter gesteigert und der Bauraum des
mikroelektromechanischen Sensormoduls noch weiter verkleinert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert und in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt: Fig. 1 ein mikroelektromechanisches Sensormodul gemäß einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt;
Fig. 2 ein mikroelektromechanisches Sensormodul gemäß einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt;
Fig. 3 ein mikroelektromechanisches Sensormodul gemäß einer dritten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt;
Fig. 4 ein mikroelektromechanisches Sensormodul gemäß einer vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt; Fig. 5 ein mikroelektromechanisches Sensormodul gemäß einer fünften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt;
Fig. 6 ein bereits bekanntes Sensormodul im Querschnitt.
Ausführungsformen der Erfindung
In Fig. 1 zeichnet Bezugszeichen 1 ein mikroelektromechanisches Sensormodul im Querschnitt, welches auf einer Leiterplatte 2 angeordnet ist. Das
mikroelektromechanische Sensormodul 1 weist einen ersten Chip 5 auf, welcher eine dreidimensionale Dünnschichtbatterie 5a umfasst. Der Chip 5 ist dabei direkt auf der Leiterplatte 2 angeordnet und mit dieser über eine Durchkontaktierung 10a verbunden, die auf der linken Seite des Chips 3 angeordnet ist. Auf dem ersten Chip 5 ist ein weiterer Chip 3 angeordnet, welcher Sensiermittel 3a zur Messung einer Beschleunigung enthält. Diese sind über Durchkontaktierungen 10a auf der linken Seite des Chips 3 mit dem darunter liegenden Chip 5 verbunden. Auf dem Chip 3 ist ein weiterer Chip 4 angeordnet. Der Chip 4 umfasst dabei eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung 4b und Übertragungsmittel 4a in Form einer Hochfrequenz-Schnittstelle. Auf seiner linken Seite ist der Chip 4 über eine Durchkontaktierung 10a mit dem Chip 3 und weiter mit dem Chip 5 und der Leiterplatte 2 verbunden. Auf dem Chip 4 ist ein weiterer Chip 6 angeordnet, der eine Solarzelle 6a aufweist. Auf der linken Seite des im Querschnitt dargestellten mikroelektromechanischen Sensormodul 1 sind Durchkontaktierungen 10a angeordnet, welche den Chip 6 mit dem Chip 4 und weiter mit dem Chip 3, dem Chip 5 und schließlich der Leiterplatte 2 verbinden. Fig. 1 zeigt ein vollständig chip-level integriertes autonomes mikroelektromechanisches Sensormodul 1 mit diskreten Chips 3, 4, 5, 6 für die einzelnen Funktionen. Dabei ist es möglich, die Hochfrequenz-Schnittstelle 4a bzw. die
Funkschnittstelle als Teil der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 4b auszuführen.
Fig. 2 zeigt ein mikroelektromechanisches Sensormodul gemäß einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt. In Fig. 2 bezeichnet Bezugszeichen 1 wiederum ein mikroelektromechanisches Sensormodul. Das
Sensormodul 1 weist eine Leiterplatte 2 auf, die in einem Gehäuse H angeordnet ist. Die Leiterplatte 2 weist auf ihrer linken Oberseite einen Chip 3 auf, der auf seiner Unterseite eine dreidimensionale Dünnschichtbatterie 5a aufweist und auf seiner Oberseite Sensiermittel 3a zur Messung einer Beschleunigung. Über Durchkontaktierungen 10a auf seiner linken Seite ist der Chip 3 mit der Leiterplatte 2 elektrisch verbunden. Auf seiner rechten Seite ist eine weitere Durchkontaktierung 10a angeordnet, die mit einem auf dem Chip 3 angeordneten weiteren Chip 4 verbunden ist. Der Chip 4 weist eine
anwendungsspezifische integrierte Schaltung 4a auf. Auf seiner linken Seite ist der Chip 4 ebenfalls mit dem Chip 3 über Durchkontaktierungen 10a verbunden. Der Chip 3 sowie der Chip 5 sind dabei vollständig innerhalb des Gehäuses H angeordnet. Auf der rechten Seite des Chips 3 ist ein weiterer Chip 6 mit einer Solarzelle 6a angeordnet. Der Chip 6 ist ebenfalls auf der Leiterplatte 2 angeordnet. Damit die Solarzelle 6a des Chips 6 Licht empfangen kann, welches durch die Solarzelle 6a in elektrische Energie umgewandelt wird, weist das Gehäuse H oberhalb der Solarzelle 6a eine entsprechende Aussparung A auf. Insgesamt ermöglicht die Ausführungsform der Fig. 2 eine noch höhere Chip-Level- Integration. Das in Fig. 2 gezeigte mikroelektromechanische Sensormodul 1 kann beispielsweise als photovoltaische oder elektromagnetische Strahlungs-Energiewandler, als Antenne zur Funkübertragung, als Batterie etc. dienen.
Fig. 3 zeigt ein mikroelektromechanisches Sensormodul gemäß einer dritten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt. In Fig. 3 bezeichnet
Bezugszeichen 1 wiederum ein mikroelektromechanisches Sensormodul. Das
mikroelektromechanische Sensormodul 1 der Fig. 3 ist von unten nach oben wie folgt aufgebaut: Auf einer Leiterplatte 2 ist ein Chip 3 angeordnet. Der Chip 3 ist über
Durchkontaktierungen 10a auf seiner linken Seite mit der Leiterplatte 2 und über weitere Durchkontaktierungen auf der rechten Seite mit einem Chip 4 verbunden, welcher auf dem Chip 3 angeordnet ist. Der Chip 3 umfasst dabei Sensiermittel 3a zur Messung eines Druckes sowie eine Dünnschichtbatterie 5a. Der Chip 4 umfasst dabei eine
anwendungsspezifische integrierte Schaltung 4b und eine drahtlose Funkschnittstelle 4a. Chip 4 ist über Durchkontaktierungen 10a auf seiner rechten Seite mit dem Chip 3 genauer mit der Dünnschichtbatterie 5a verbunden und ebenfalls über weitere
Durchkontaktierungen 10a auf seiner linken Seite mit dem Chip 3. Auf dem Chip 4 ist ein weiterer Chip 6 angeordnet, welcher eine Solarzelle 6a umfasst. Die Solarzelle 6a ist dabei über Drahtbonden 10b mit dem Chip 3 verbunden.
Fig. 4 zeigt ein mikroelektromechanisches Sensormodul gemäß einer vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt. Das
mikroelektromechanische Sensormodul 1 der Fig. 4 weist dabei den folgenden Aufbau von unten nach oben auf: Auf einer Leiterplatte 2 ist ein Chip 3 angeordnet, welcher eine Dünnschichtbatterie 5a auf seiner Unterseite sowie eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung 4b auf seiner Oberseite umfasst. Der Chip 3 ist über
Durchkontaktierungen 10a auf seiner linken Seite mit der Leiterplatte 2 und mit einem Chip 4 verbunden, der auf dem Chip 3 angeordnet ist. Der Chip 4 umfasst dabei
Sensiermittel 3a zur Messung eines Druckes. Der Chip 4 ist über Durchkontaktierungen 10a auf seiner linken Seite mit dem darunterliegenden Chip 3 sowie mit einem auf dem Chip 4 angeordneten Chip 5 verbunden. Der Chip 5 umfasst eine drahtlose
Kommunikationsschnittstelle 4a. Der Chip 5 ist über Durchkontaktierungen 10a mit dem darunter liegenden Chip 4 und weiter mit dem Chip 3 und der Leiterplatte 2 verbunden. Über Durchkontaktierungen 10a auf seiner linken Seite ist der Chip 5 auch mit einem weiteren Chip 6, welcher auf dem Chip 5 angeordnet ist, verbunden. Der Chip 6 umfasst dabei eine Solarzelle 6a an seiner Oberseite. Der Chip 6 ist über Durchkontaktierungen 10a auf seiner linken Seite mit den darunter liegenden Chips 5, 4, 3 und der Leiterplatte 2 verbunden. An den Rändern der Solarzelle 6a ist eine Antenne 7 angeordnet, welche in Form von Durchkontaktierungen 10a ausgebildet ist.
Fig. 5 zeigt ein mikroelektromechanisches Sensormodul gemäß einer fünften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt. Das
mikroelektromechanische Sensormodul 1 der Fig. 5 weist folgenden Aufbau von unten nach oben auf. Auf der Leiterplatte 2 ist ein Chip 3 angeordnet, welcher auf seiner
Unterseite eine Dünnschichtbatterie 5a aufweist und auf seiner Oberseite Sensiermittel 3a zur Messung einer Beschleunigung. Über Durchkontaktierungen 10a auf seiner linken Seite ist der Chip 3 und damit die Dünnschichtbatterie 5a und die Sensiermittel 3a mit der Leiterplatte 2 einerseits und andererseits mit einem auf dem Chip 3 angeordneten weiteren Chip 6 verbunden. Der Chip 6 weist auf seiner Unterseite eine
anwendungsspezifische integrierte Schaltung 4b auf sowie eine drahtlose Schnittstelle 4a. Auf seiner Oberseite weist der Chip 6 eine Solarzelle 6a auf. Der Chip 6 und damit die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 4b, die drahtlose
Kommunikationsschnittstelle 4a sowie die Solarzelle 6a sind über Durchkontaktierungen 10a auf der linken Seite des Chips 6 mit dem darunter liegenden Chip 3 und weiter mit der
Leiterplatte 2 elektrisch leitend verbunden. Das in Fig. 5 gezeigte
mikroelektromechanische Sensormodul 1 weist eine hohe Integrationsdichte auf durch Integration von zumindest zwei Funktionen auf jeweils verbundenen Chips 3 und 6:
Dünnschichtbatterie 5a und Sensiermittel 3a sind auf einem gemeinsamen Chip 3 angeordnet ebenso wie anwendungsspezifische integrierte Schaltung 4b mit drahtloser Schnittstelle 4a und Solarzelle 6a bzw. Energy-Harvester in einem zweiten Chip 6. Fig. 6 zeigt ein bereits bekanntes Sensormodul im Querschnitt. In Fig. 6 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein mikroelektromechanisches Sensormodul 1. Das
mikroelektromechanische Sensormodul 1 umfasst dabei eine Leiterplatte 2, auf der ein Chip 3 mit Sensiermitteln 3a angeordnet ist. Der Chip 3 ist dabei mittels Drahtbonden 10b mit der Leiterplatte 2 verbunden. Auf der Oberseite des Chips 3 ist ein weiterer Chip 4 angeordnet, welcher eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung 4a umfasst. Über Durchkontaktierungen 10a ist der Chip 4 mit dem Chip 3 verbunden.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde ist sie nicht darauf beschränkt sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.

Claims

Ansprüche 1. Mikroelektromechanisches Sensormodul (1), umfassend
Sensiermittel (3a), insbesondere zur Messung einer Beschleunigung, eines Drucks oder einer Luftfeuchtigkeit,
ein Steuerungsmittel (4b) zur Steuerung des Sensormoduls (1),
Energieversorgungsmittel (6a, 5a) zur Energieversorgung des Sensormoduls (1) sowie Übertragungsmittel (4a, 7) zur Übertragung von Signalen des Sensiermittels (3a), wobei zumindest drei der Mittel (3a, 4a, 4b, 5a, 6a) auf Chipebene jeweils in einem Chip (3, 4, 5, 6) integriert sind.
2. Sensormodul gemäß Anspruch 1 , wobei
alle Mittel (3a, 4a, 4b, 5a, 6a) auf Chipebene in jeweils einem Chip (3, 4, 5, 6) integriert sind.
3. Sensormodul gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-2, wobei
die Energieversorgungsmittel (5a, 6a) eine Batterie (5a), insbesondere eine
Dünnschichtbatterie, und/oder einen Umgebungsenergiewandler, insbesondere eine Solarzelle (6a) umfassen.
4. Sensormodul gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-3, wobei
die Übertragungsmittel (4a) eine Hochfrequenzschnittstelle und/oder eine Antenne (7) umfassen.
5. Sensormodul gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-4, wobei
wobei zumindest zwei der Mittel (3a, 4a, 4b, 5a, 6a) auf einem gemeinsamen Chip (3, 4,
5, 6) angeordnet sind, insbesondere jeweils zwei der Mittel (3a, 4a, 4b, 5a, 6a).
6. Sensormodul gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-5, wobei
Durchkontaktierungen (10a) zur Kontaktierung der Chips (3, 4, 5, 6) untereinander und/oder mit einer Leiterplatte (2) angeordnet sind.
7. Sensormodul gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-6, wobei die Durchkontaktierungen (10a) am Rand des jeweiligen Chips (3, 4, 5, 6) angeordnet sind und zumindest ein Teil der Durchkontaktierungen (10a) als Antenne (7) ausgebildet ist.
8. Sensormodul gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-7, wobei
die Solarzelle (6a) eine Kollektorverdrahtung umfasst und die Kollektorverdrahtung als Übertragungsmittel (7), insbesondere als Antenne ausgebildet ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines mikroelektromechanischen Sensormoduls gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend die Schritte,
Anordnen von Sensiermitteln (3a), insbesondere zur Messung einer
Beschleunigung, eines Drucks oder einer Luftfeuchtigkeit,
Anordnen eines Steuerungsmittels (4b) zur Steuerung der Sensiermittel (3a), Anordnen von Energieversorgungsmitteln (6a, 5a) zur Energieversorgung des Sensormoduls (1), sowie
Anordnen von Übertragungsmitteln (4a, 7) zur Übertragung von Signalen des Sensiermittels (3a) wobei
zumindest drei der Mittel (3a, 4a, 4b, 5a, 6a) auf Chipebene jeweils in einem Chip (3, 4, 5, 6) integriert angeordnet werden.
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