EP3465833A2 - Sensor, verfahren und sensoranordnung - Google Patents

Sensor, verfahren und sensoranordnung

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EP3465833A2
EP3465833A2 EP17729075.6A EP17729075A EP3465833A2 EP 3465833 A2 EP3465833 A2 EP 3465833A2 EP 17729075 A EP17729075 A EP 17729075A EP 3465833 A2 EP3465833 A2 EP 3465833A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
electrical
package module
electrical contacts
encapsulation
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.)
Pending
Application number
EP17729075.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Goll
Martin Haverkamp
Michael SCHULMEISTER
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.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
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 Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP3465833A2 publication Critical patent/EP3465833A2/de
Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a sensor.
  • the sensor comprises a system-in-package module having a number of electrical components, an encapsulation and a number of electrical connection lines for the electrical components.
  • the invention further relates to a method for producing a system-in-package module and to a sensor arrangement.
  • Sensors are manufactured in a variety of ways and are typically used to measure various metrics such as speed, acceleration or temperature. This often involves system-in-package modules.
  • a system-in-package should be understood as meaning, in particular, a system or a subsystem consisting of the combination of semiconductor chips of different functionality and the simultaneous integration of passive components applied to a substrate such as a leadframe, a PCB or substrateless at wafer level and below encapsulated.
  • the wafer-level system-in-package also known as wafer-level system-in-package (WLSiP) is typically contacted to a higher level system via interconnect techniques such as LGA or BGA.
  • Wafer-level system-in-package modules require new approaches to contacting. It is therefore an object of the invention to provide a sensor which is designed as an alternative, for example, miniaturized or cost-optimized compared to embodiments of the prior art. It is a further object of the invention to provide a method for producing a system-in-package module for a sensor according to the invention as well as a sensor arrangement with a sensor according to the invention. This is inventively achieved by a sensor according to claim 1, a method according to claim 9 and a sensor arrangement according to claim 14. Advantageous embodiments can be taken, for example, the respective subclaims. The content of the claims is made by express reference to the content of the description.
  • the invention relates to a sensor.
  • the sensor has a system-in-package module.
  • the system-in-package module comprises a number of electrical components, an encapsulation and a number of electrical connection lines for the electrical components.
  • it may be a wafer-level system-in-package module.
  • the electrical components can be, for example, passive or active components, with which a sensor functionality can be implemented.
  • the encapsulation can partially or completely surround part of the electrical components or all electrical components and thus protect them from mechanical or chemical influences.
  • the electrical connection lines are used in particular for contacting or connecting the electrical components to other electrical units.
  • the system-in-package module has a number of electrical contacts, wherein each connecting line is connected to an electrical contact and wherein the electrical contacts can be contacted by a mating connector.
  • the inventive design can be made a direct contact with a mating connector. On the required according to the prior art construction and connection techniques can be advantageously dispensed with. This allows a more compact design can be achieved. In addition, the cost can be reduced, as can be dispensed with corresponding steps to make the contact.
  • the electrical contacts of the system-in-package module can be designed in particular as contact surfaces. This allows a simple and reliable contact.
  • the electrical contacts of the system-in-package module can be designed in particular as contact pins. This allows a simple and reliable contact.
  • the electrical contacts or the contact surfaces or contact pins of the system-in-package module can in particular be designed as part of at least one wiring level. This allows particularly simple production and to ⁇ reliable connection.
  • the electrical contacts or the contact surfaces or contact pins of the system-in-package module can be designed in particular as stamped parts. This allows a simple Her ⁇ position and simple further processing, in particular in the process described below.
  • the stamped parts can be formed in particular from copper or from a copper alloy. However, other materials such as aluminum or silver are basically usable.
  • the stamped parts of the system-in-package module may include a depending ⁇ stays awhile anchoring geometry. This may include in particular ⁇ sondere a respective number of recesses, constrictions and / or bores. This is used, in particular, for anchoring in the encapsulation or in a housing, so that a form-fitting and thus reliable connection can easily be produced with a corresponding production.
  • the stamped parts of the system-in-package module are preferably connected to the electrical components via a number of wiring levels. This allows easy manufacture and reliable electrical connection.
  • the encapsulation of the system-in-package module encloses the electrical components preferably at least partially or completely.
  • the encapsulation further preferably encloses the electrical contacts partially.
  • the senor has a housing in which a plug region for receiving the mating connector is formed.
  • the mating connector may be formed in United ⁇ connection with the encapsulation.
  • a simple receptacle for a mating connector can be formed.
  • the mating connector can be in particular a customer plug, which thus for example in an end product such as an automobile for contacting the sensor, so for example for connection to a vehicle electronics used.
  • the fact that the housing forms the plug region in conjunction with the encapsulation can be understood, in particular, to mean that the encapsulation projects at least partially into the plug region and is also at least partially contacted by the mating plug.
  • the electrical contacts may be formed in the Ste ⁇ sugar sphere, so that they can be contacted there by a Ge ⁇ genstecker.
  • the electrical contacts of the system-in-package module can be contacted by the mating connector in particular by means of a non-positive connection and / or a plug connection.
  • the electrical contacts of the system-in-package module can be contacted, for example, by means of a latching or by means of a non-latching connection of the mating connector.
  • the electrical contacts of the system-in-package module can be contacted by the mating connector, for example, by means of a sealed or also by means of an unsealed connection.
  • a number of spring contacts may be formed in the mating connector, each spring contact contacting an electrical contact of the system-in-package module.
  • the invention further relates to a method for producing a system-in-package module, in particular a system tem-in-package module for a sensor according to the invention, comprising the following steps:
  • wafer level is understood to mean that the encapsulation of a plurality of adjoining units of film or substrate, electrical components and contacts is carried out in one plane and in one method step.
  • the encapsulation can be applied for example by transfer molding, in particular a transfer molding process or compression molding.
  • the method further comprises the step:
  • the method further comprises the steps:
  • a substrate is preferably understood as meaning a carrier, particularly preferably of an organic material onto which electronics can be imprinted.
  • a substrate having a printed electrical circuit is preferably understood that electronic function ⁇ materials present in the preparation in liquid or paste form, are printed onto the substrate to an electrical circuit or part of such a circuit.
  • the substrate is preferably designed as a polymer film, in particular as a polyethylene terephthalate and / or polyethylene naphthalate-containing polymer film.
  • a production of a system-in-package module which can be used in particular for a sensor according to the invention.
  • the use of the film allows a particularly simple and reliable process control.
  • the encapsulation can, for example, achieve the advantages mentioned above also in the end product, so that they typically also remain in the finished system-in-package module or in the finished sensor.
  • an electrical connection between the electrical components and the electrical contacts is produced by means of the metallization.
  • the system-in-package module is designed in particular for a sensor according to the invention. In principle, all described embodiments and variants can be used.
  • the system-in-package module can be designed for a sensor in which the contact surfaces or contact pins are designed as stamped parts. Such stampings can be processed particularly advantageous in the context of the method according to the invention.
  • the electrical contacts can be configured in particular as a contact ⁇ surfaces, pins, and / or as stampings. For specific embodiments, reference is made, for example, to the above description.
  • the stamping parts may in particular comprise a respective anchoring ⁇ approximately geometry, in particular with recesses, constrictions and / or bores. This allows a simple design of a respective positive connection during the process. In addition, a reliable hold of the respective stampings is achieved in the finished product.
  • a sensor which may be formed for example as described herein or which loading by means of a herein prescribed procedure may be made may be a sensor which detects the physical quantity at least one of the following variables: speed, Accelerat ⁇ nist, rotational rate, pressure, , Temperature, direction and strength of a magnetic field.
  • speed Accelerat ⁇ nist, rotational rate, pressure, , Temperature, direction and strength of a magnetic field.
  • the invention further relates to a sensor arrangement.
  • the sensor arrangement has a sensor which is embodied as described herein and / or which has been produced by means of a method according to the invention. With regard to the sensor or the method, it is possible to make use of all the embodiments and variants described herein.
  • the sensor arrangement further has a mating connector which is accommodated in a plug region of the sensor, in particular in a plug region of a housing of the sensor.
  • the sensor is advantageously contacted by a mating connector, for example a customer plug.
  • a number of spring contacts may be formed in the mating connector, each spring contact contacting an electrical contact of the system-in-package module.
  • a wafer-level system-in-package is not applied by means of BGA or LGA contacting on a higher-level substrate or wiring carrier, but is connected directly to a mating contact of a customer interface.
  • additional substrates or wiring substrates and connection techniques can be omitted.
  • the advantage also comes into play that in the prior art required by (satellite) sensors pins or contact elements, such as stampings, which represent the internal contact to the customer interface, can be omitted.
  • pads are created simultaneously in the process of fabricating the wiring levels of the wafer-level system-in-package.
  • the mating connector is possible in this con tact surfaces ⁇ then be brought.
  • Another advantage of the herein can consist, for example, that for a robust design of a contact with a wafer-level-system-in-package ge ⁇ suitable contact elements are integrated in the process of manufacturing a wafer-level-system-in-package can.
  • This can mean, for example, that when loading the temporary Carrier film copper stampings are applied together with the electronic components. Subsequently, the Kup ⁇ perstanzmaschine and the electronic components are encapsulated on the wafer level and the carrier film can be removed.
  • the copper stampings can have a suitable geo ⁇ metry to be anchored in the encapsulation in particular. These may be, for example, recesses, tapers, holes or the like.
  • Such an encapsulated arrangement now typically has exposed contact points of the electronic components and the copper stampings. In the following, these can be provided with several wiring levels and thereby be electrically contacted simultaneously. Finally, it is possible to isolate at the wafer level, resulting in a large number of small wafer-level system-in-package modules.
  • the wafer-level system-in-package described herein, with or without robust contacting, may in particular be further surrounded by a housing.
  • Mating connector a further embodiment of the invention in a spatial representation at the beginning of a manufacturing process
  • FIG. 5 shows the embodiment of the invention according to FIG. 5 from a further view after application of an encapsulation
  • FIG. 5 after application of a metallization, the embodiment of the invention according to FIG. 5 after application of a protective or passivation layer, FIG.
  • FIG. 16 shows the embodiment of the invention according to FIG.
  • FIG. 17 the embodiment of the invention according to FIG.
  • FIG. 18 shows the embodiment of the invention according to FIG.
  • FIG. 19 shows the embodiment of the invention according to FIG.
  • Fig. La lb a state is shown, which occurs at the beginning of a method according to the invention.
  • FIG. La lb a state is shown, which occurs at the beginning of a method according to the invention.
  • a film 1 is present, on which a number of electrical contacts 2 and a number of electrical components 3 have been applied.
  • the electrical contacts 2 are in particular designed as copper stampings with corresponding anchoring geometry, which is not shown executed.
  • the electrical components 3 are typical active or passive components of a sensor.
  • Figs. 2a, 2b show a state after which an encapsulation
  • the film 1 has been applied to the film 1, so that it covers the electrical components 3 and the electrical contacts 2. Subsequently, the film 1 can be removed, so that in a further possible state, in particular the electrical contacts 2 are exposed. So they can be contacted electrically.
  • the electrical components 3 can either also be exposed or they can be encapsulated in a suitable manner or covered in any other way.
  • FIGS. 3a, 3b show a state after the application of a metallization 6, which forms a wiring plane.
  • a connection between the electrical contacts 2 and the electrical components 3 is produced.
  • an electrical connection to the electrical components 3 can finally be produced by means of the metallization 6.
  • the application of the metallization 6 results in particular in a wafer-level system-in-package module 5.
  • FIGS. 4a, 4b show the wafer-level system-in-package module
  • electrical spring contacts 8 occur in particular with contact surfaces 7 in electrical connection or in contact, which are formed by the electrical contacts 2 already described above. As can be seen in particular in FIG. 4 b, a frictional connection to the contact surfaces 7 is produced by a suitable geometry of the respective electrical spring contact 8.
  • the electrical spring contacts 8 are in particular special part of a mating connector, in particular a customer ⁇ plug.
  • FIG. 5 shows a state which occurs at the beginning of a method according to the invention.
  • the contacts 2 are formed in this embodiment as contact pins 7b.
  • the states illustrated in the following FIGS. 5 to 10 are to be understood analogously to FIGS. 1 to 3 and will therefore not be explained again.
  • the metallization 6 shown in FIG. 8 produces, in particular, a wafer-level system-in-package module 5. Since the contacts 2 are designed as contact pins 7b, they stand out of the encapsulation, as shown in FIG thus easily contacted by a mating connector.
  • FIG. 10 shows a housing 9 in a transparent and a non-transparent representation, which can be produced by injection-molding, for example with a thermoplastic.
  • the housing 9 has a plug collar for receiving a mating plug.
  • Other construction elements, such as a mounting flange can be integrated into the housing 9, but are not shown here.
  • FIG. 9 An embodiment of the invention with angled contact pins 7b is shown in FIG.
  • the plug collar is formed at right angles to the rest of the housing 9 in accordance with the plug collar.
  • FIG. 12 A state after application of an encapsulation is shown in FIG.
  • FIG. 19 shows a state in which electrical contacting of the contacts 2 with the mating plug or its contacts is present.
  • steps of the method according to the invention can be carried out in the order given. However, they can also be executed in a different order. In one of its embodiments, for example with a specific set of steps, the method according to the invention can be carried out in such a way that no further steps are carried out. However, in principle also further steps can be carried out, even those which are not mentioned.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sensor mit einem System-in-Package-Modul, wobei elektrische Kontakte durch einen Gegenstecker kontaktierbar sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein zugehöriges Verfahren und eine zugehörige Sensoranordnung.

Description

Sensor , Verfahren und Sensor anordnung
Die Erfindung betrifft einen Sensor. Der Sensor weist ein System-in-Package-Modul auf, welches eine Anzahl von elektrischen Komponenten, eine Verkapselung und eine Anzahl von elektrischen Anschlussleitungen für die elektrischen Komponenten aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines System-in-Package-Moduls sowie eine Sensoranordnung.
Sensoren werden in unterschiedlichsten Arten hergestellt und werden typischerweise verwendet, um diverse Messgrößen wie beispielsweise eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung oder eine Temperatur zu messen. Dabei werden häufig Sys- tem-in-Package-Module verwendet. Unter einem System-in-Package sei dabei insbesondere ein System oder ein Subsystem verstanden, welches sich aus der Kombination von Halbleiterchips unterschiedlicher Funktionalität und der gleichzeitigen Integration von passiven Bauelementen, aufgebracht auf einem Substrat wie einem Leadframe, einem PCB oder substratlos auf Waferebene und nachfolgend verkapselt zusammensetzt. Das System-in-Package auf Waferebene, auch bekannt als Wafer-Level-System-in-Package (WLSiP) wird typischerweise über Verbindungstechniken wie LGA oder BGA an ein übergeordnetes System kontaktiert.
Durch die fortschreitende Integration und Miniaturisierung bei den Aufbau- und Verbindungstechniken sind die aktuellen Kon- taktierungsformen von Steckkontakten mittels klassischer Stecker und Gegenstecker geometrisch sowie wirtschaftlich nicht mehr zielführend. Des Weiteren werden für
Wafer-Level-System-in-Package-Module neue Lösungsansätze zur Kontaktierung benötigt. Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen Sensor vorzusehen, welcher im Vergleich zu Ausführungen gemäß dem Stand der Technik alternativ, beispielsweise miniaturisierter oder kostenoptimierter ausgeführt ist. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines System-in-Package-Moduls für einen erfindungsgemäßen Sensor sowie eine Sensoranordnung mit einem erfindungsgemäßen Sensor vorzusehen . Dies wird erfindungsgemäß durch einen Sensor nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 9 und eine Sensoranordnung nach Anspruch 14 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung betrifft einen Sensor. Der Sensor weist ein System-in-Package-Modul auf. Das System-in-Package-Modul weist eine Anzahl von elektrischen Komponenten, eine Verkapselung und eine Anzahl von elektrischen Anschlussleitungen für die elektrischen Komponenten auf. Insbesondere kann es sich um ein Wafer-Level-System-in-Package-Modul handeln .
Bei den elektrischen Komponenten kann es sich beispielsweise um passive oder aktive Komponenten handeln, mit welchen eine Sensorfunktionalität implementiert sein kann. Die Verkapselung kann insbesondere einen Teil der elektrischen Komponenten oder alle elektrischen Komponenten partiell oder vollständig umgeben und damit vor mechanischen oder chemischen Einflüssen schützen. Die elektrischen Anschlussleitungen dienen insbesondere zum Kontaktieren bzw. Anschließen der elektrischen Komponenten an andere elektrische Einheiten. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Sys- tem-in-Package-Modul eine Anzahl von elektrischen Kontakten aufweist, wobei jede Anschlussleitung mit einem elektrischen Kontakt verbunden ist und wobei die elektrischen Kontakte durch einen Gegenstecker kontaktierbar sind.
Durch die erfindungsgemäße Ausführung kann eine unmittelbare Kontaktierung mit einem Gegenstecker erfolgen. Auf die nach dem Stand der Technik erforderlichen Aufbau- und Verbindungs- techniken kann vorteilhaft verzichtet werden. Damit kann eine kompaktere Bauform erreicht werden. Außerdem können die Kosten verringert werden, da auf entsprechende Schritte zur Herstellung der Kontaktierung verzichtet werden kann. Die elektrischen Kontakte des System-in-Package-Moduls können insbesondere als Kontaktflächen ausgebildet sein. Dies erlaubt eine einfache und zuverlässige Kontaktierung.
Die elektrischen Kontakte des System-in-Package-Moduls können insbesondere als Kontaktstifte ausgebildet sein. Dies erlaubt eine einfache und zuverlässige Kontaktierung.
Die elektrischen Kontakte oder die Kontaktflächen bzw. Kontaktstifte des System-in-Package-Moduls können insbesondere als Teil zumindest einer Verdrahtungsebene ausgeführt sein. Dies erlaubt insbesondere eine einfache Herstellung und eine zu¬ verlässige Verbindung.
Die elektrischen Kontakte oder die Kontaktflächen bzw. Kon- taktstifte des System-in-Package-Moduls können insbesondere als Stanzteile ausgeführt sein. Dies erlaubt eine einfache Her¬ stellung und auch eine einfache Weiterverarbeitung, insbesondere im Rahmen des weiter unten beschriebenen Verfahrens. Die Stanzteile können insbesondere aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung ausgebildet sein. Auch andere Materialien wie beispielsweise Aluminium oder Silber sind jedoch grundsätzlich verwendbar .
Die Stanzteile des System-in-Package-Moduls können eine je¬ weilige Verankerungsgeometrie aufweisen. Diese kann insbe¬ sondere eine jeweilige Anzahl von Aussparungen, Verjüngungen und/oder Bohrungen aufweisen. Dies dient insbesondere zur Verankerung in der Verkapselung bzw. in einem Gehäuse, so dass bei einer entsprechenden Herstellung einfach eine formschlüssige und damit zuverlässige Verbindung hergestellt werden kann.
Die Stanzteile des System-in-Package-Moduls sind bevorzugt über eine Anzahl von Verdrahtungsebenen mit den elektrischen Komponenten verbunden. Dies erlaubt eine einfache Herstellung und eine zuverlässige elektrische Verbindung.
Die Verkapselung des System-in-Package-Moduls umschließt die elektrischen Komponenten bevorzugt zumindest partiell oder auch ganz. Die Verkapselung umschließt ferner die elektrischen Kontakte bevorzugt partiell. Durch die Verkapselung kann insbesondere ein vorteilhafter Schutz gegen mechanische oder chemische Einflüsse erreicht werden. Durch eine nur partielle Umschließung der elektrischen Kontakte kann eine vorteilhafte Kontaktierbarkeit der elektrischen Kontakte erreicht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist der Sensor ein Gehäuse auf, in welchem ein Steckerbereich zur Aufnahme des Gegensteckers ausgebildet ist. Insbesondere kann der Gegenstecker in Ver¬ bindung mit der Verkapselung ausgebildet sein. Mittels eines solchen Steckerbereichs kann eine einfache Aufnahme für einen Gegenstecker ausgebildet werden. Der Gegenstecker kann dabei insbesondere ein Kundenstecker sein, welcher also beispielsweise in einem Endprodukt wie beispielsweise einem Automobil zur Kontaktierung des Sensors, also beispielsweise zum Anschluss an eine Fahrzeugelektronik dient. Darunter, dass das Gehäuse den Steckerbereich in Verbindung mit der Verkapselung ausbildet, kann insbesondere verstanden werden, dass die Verkapselung zumindest teilweise in den Steckerbereich hineinragt und auch zumindest teilweise vom Gegenstecker kontaktiert wird.
Insbesondere können die elektrischen Kontakte in dem Ste¬ ckerbereich ausgebildet sein, so dass sie dort von einem Ge¬ genstecker kontaktiert werden können. Die elektrischen Kontakte des System-in-Package-Moduls können insbesondere mittels einer kraftschlüssigen Verbindung und/oder einer Steckverbindung von dem Gegenstecker kontaktierbar sein.
Die elektrischen Kontakte des System-in-Package-Moduls können beispielsweise mittels einer rastenden oder auch mittels einer nicht rastenden Verbindung von dem Gegenstecker kontaktierbar sein .
Die elektrischen Kontakte des System-in-Package-Moduls können beispielsweise mittels einer abgedichteten oder auch mittels einer nicht abgedichteten Verbindung von dem Gegenstecker kontaktierbar sein.
In dem Gegenstecker kann beispielsweise eine Anzahl von Fe- derkontakten ausgebildet sein, wobei jeder Federkontakt einen elektrischen Kontakt des System-in-Package-Moduls kontaktiert.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines System-in-Package-Moduls, insbesondere eines Sys- tem-in-Package-Moduls für einen erfindungsgemäßen Sensor, welches folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen einer Folie oder eines Substrats, wobei das Substrat eine aufgedruckte elektrische Schaltung aufweist, Aufbringen einer Anzahl von elektrischen Komponenten auf die Folie oder das Substrat,
Aufbringen einer Anzahl von elektrischen Kontakten auf die Folie oder das Substrat,
Aufbringen einer Verkapselung auf die Folie oder das Substrat, insbesondere auf Waferebene, welche die elektrischen Komponenten und partiell die elektrischen Kontakte überdeckt.
Vorzugsweise wird der Begriff Waferebene so verstanden, dass die Verkapselung mehrerer aneinander angrenzender Einheiten von Folie bzw. Substrat, elektrischer Komponenten und Kontakte in einer Ebene und in einem Verfahrensschritt durchgeführt wird.
Die Verkapselung kann beispielsweise durch Spritzpressen, insbesondere ein Transfer-Molding-Verfahren oder Formpressen aufgebracht werden.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt:
Aufbringen einer Metallisierung auf die Verkapselung, besonders bevorzugt mittels eines lithographischen Ver¬ fahrens, so dass die Metallisierung die elektrischen Komponenten mit den elektrischen Kontakten verbindet.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren weiterhin die Schritte:
Bereitstellen eines Wafers,
Austrennen der Verkapselung des System-in-Package-Moduls aus dem Wafer. Unter einem Substrat wird im Sinne der Erfindung vorzugsweise ein Träger verstanden, besonders bevorzug aus einem organischen Material, auf den Elektronik aufdruckbar ist. Unter einem Substrat, das eine aufgedruckte elektrische Schaltung aufweist, wird vorzugsweise verstanden, dass elektronische Funktions¬ materialien, die bei der Herstellung in flüssiger oder pastöser Form vorliegen, auf dem Substrat zu einer elektrischen Schaltung oder zu Teilen einer solchen Schaltung verdruckt sind. Vorzugsweise ist das Substrat als Polymerfolie, insbesondere als Polyethylenterephthalat und / oder Polyethylennaphthalat enthaltende Polymerfolie ausgebildet.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorteilhaft eine Herstellung eines System-in-Package-Moduls erreicht werden, welches insbesondere für einen erfindungsgemäßen Sensor verwendet werden kann. Durch die Verwendung der Folie wird eine besonders einfache und zuverlässige Verfahrensführung erlaubt. Die Verkapselung kann beispielsweise die weiter oben genannten Vorteile auch im Endprodukt erreichen, so dass sie typischerweise auch im fertigen System-in-Package-Modul bzw. im fertigen Sensor erhalten bleiben. Mittels der Metallisierung wird insbesondere eine elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Komponenten und den elektrischen Kontakten hergestellt.
Das System-in-Package-Modul ist insbesondere für einen er¬ findungsgemäßen Sensor ausgebildet. Dabei kann grundsätzlich auf alle beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden. Insbesondere kann das System-in-Package-Modul für einen Sensor ausgebildet sein, bei welchem die Kontaktflächen oder Kontaktstifte als Stanzteile ausgeführt sind. Derartige Stanzteile lassen sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhaft verarbeiten. Die elektrischen Kontakte können insbesondere als Kontakt¬ flächen, Kontaktstifte und/oder als Stanzteile ausgebildet sein. Bezüglich spezieller Ausführungen sei beispielsweise auf die obige Beschreibung verwiesen.
Die Stanzteile können insbesondere eine jeweilige Veranke¬ rungsgeometrie, insbesondere mit Aussparungen, Verjüngungen und/oder Bohrungen aufweisen. Dies erlaubt eine einfache Ausbildung einer jeweiligen formschlüssigen Verbindung während der Verfahrensführung. Außerdem wird auch im fertigen Produkt ein zuverlässiger Halt der jeweiligen Stanzteile erreicht.
Ein Sensor, welcher beispielsweise wie hierin beschrieben ausgebildet sein kann oder welcher mittels eines hierin be- schriebenen Verfahrens hergestellt sein kann, kann insbesondere ein Sensor sein, welcher die physikalische Größe zumindest einer der folgenden Größen detektiert: Geschwindigkeit, Beschleu¬ nigung, Drehrate, Druck, Temperatur, Richtung und Stärke eines magnetischen Felds. Bei derartigen Sensoren hat sich die hierin beschriebene Ausführung bzw. hat sich das erfindungsgemäße Verfahren als besonders vorteilhaft erwiesen. Auch andere Sensoren sind jedoch grundsätzlich denkbar.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Sensoranordnung. Die Sensoranordnung weist einen Sensor auf, welcher wie hierin beschrieben ausgeführt ist und/oder welcher mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde. Hinsichtlich des Sensors bzw. des Verfahrens kann dabei auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
Die Sensoranordnung weist ferner einen Gegenstecker auf, welcher in einem Steckerbereich des Sensors, insbesondere in einem Steckerbereich eines Gehäuses des Sensors, aufgenommen ist. Bei der erfindungsgemäßen Sensoranordnung wird der Sensor in vorteilhafter Weise von einem Gegenstecker, beispielsweise einem Kundenstecker, kontaktiert. Damit können die weiter oben bereits beschriebenen Vorteile erreicht werden.
In dem Gegenstecker kann insbesondere eine Anzahl von Federkontakten ausgebildet sein, wobei jeder Federkontakt einen elektrischen Kontakt des System-in-Package-Moduls kontaktiert. Mittels derartiger Federkontakte kann eine einfache und zu- verlässige elektrische Kontaktierung erreicht werden.
Allgemein sei erwähnt, dass beispielsweise ein Wafer-Level-System-in-Package (WLSiP) nicht mittels BGA- oder LGA-Kontaktierung auf einem übergeordneten Substrat bzw. Verdrahtungsträger aufgebracht wird, sondern direkt mit einem Gegenkontakt einer Kundenschnittstelle verbunden wird. Somit können weitere Substrate bzw. Verdrahtungsträger und Verbindungstechniken entfallen. Auch kommt der Vorteil zum Tragen, dass im Stand der Technik von ( Satelliten- ) Sensoren benötigte Kontaktstifte bzw. Kontaktelemente, beispielsweise Stanzteile, welche die interne Kontaktierung zur Kundenschnittstelle darstellen, entfallen können.
In einem besonders einfachen Fall werden Kontaktflächen gleichzeitig beim Prozess der Herstellung der Verdrahtungsebenen des Wafer-Level-System-in-Package erzeugt. Auf diese Kon¬ taktflächen kann dann der Gegenstecker gebracht werden.
Ein weiterer Vorteil der hierin beschriebenen Erfindung kann beispielsweise darin bestehen, dass für eine robuste Ausführung einer Kontaktierung eines Wafer-Level-System-in-Package ge¬ eignete Kontaktelemente in dem Prozess der Herstellung eines Wafer-Level-System-in-Package integriert werden können. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass beim Bestücken der temporären Trägerfolie Kupferstanzteile zusammen mit den elektronischen Bauelementen aufgebracht werden. Nachfolgend werden die Kup¬ ferstanzteile sowie die elektronischen Bauelemente auf Waferebene verkapselt und die Trägerfolie kann entfernt werden. Die Kupferstanzteile können insbesondere eine geeignete Geo¬ metrie zur Verankerung in der Verkapselung besitzen. Dies können beispielsweise Aussparungen, Verjüngungen, Bohrungen oder Ähnliches sein. Eine solche verkapselte Anordnung besitzt nun typischerweise freiliegende Kontaktstellen der elektronischen Bauelemente und der Kupferstanzteile. Diese können im Folgenden mit mehreren Verdrahtungsebenen versehen werden und dadurch gleichzeitig elektrisch kontaktiert werden. Abschließend kann auf Waferebene vereinzelt werden und es entstehen somit eine Vielzahl kleiner Wafer-Level-System-in-Package-Module .
Das hierin beschriebene Wafer-Level-System-in-Package mit oder ohne robuster Kontaktierung kann insbesondere weiter mit einem Gehäuse umgeben werden.
Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigen schematisch:
Fig. la, lb: einen Zustand zu Beginn eines Herstellungs¬ verfahrens,
Fig. 2a, 2b: einen Zustand nach Aufbringen einer Verkapselung,
Fig. 3a, 3b: einen Zustand nach Aufbringen einer Metalli- sierung,
Fig. 4a, 4b: einen Zustand mit einer Kontaktierung durch einen
Gegenstecker . ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer räumlichen Darstellung zu Beginn eines Herstellungsverfahrens ,
das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 5 nach Aufbringen einer Verkapselung,
das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 5 aus einer weiteren Ansicht nach Aufbringen einer Verkapselung,
das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 5 nach Aufbringen einer Metallisierung, das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 5 nach Aufbringen einer Schutz- bzw. Passi- vierungsSchicht,
das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 5 nach Umspritzen eines Gehäuses in je einer separaten Ansicht mit durchsichtiger, transparenter und nicht-transparenter Darstellung des Gehäuses ,
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit abgewinkelten elektrischen Kontakten mit separat dargestelltem Gehäuse,
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Substrat mit einer aufgedruckten elektrischen Schaltung in einer räumlichen Darstellung zu Beginn eines Herstellungsverfahrens,
das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 12 nach Aufbringen von elektrischen Komponenten und Kontakten,
das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 12 nach Aufbringen einer Verkapselung,
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Substrat mit einer aufgedruckten elektrischen Schaltung in einer räumlichen Darstellung zu Beginn eines Herstellungsverfahrens,
Fig. 16: das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig.
15 nach Aufbringen von elektrischen Komponenten und Kontakten,
Fig. 17: das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig.
15 nach Aufbringen einer Verkapselung,
Fig. 18: das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig.
15 in einer Schnittansicht zusammen mit einem Gegenstecker,
Fig. 19: das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig.
15 in einer Schnittansicht mit kontaktiertem
Gegenstecker Es sei verstanden, dass eine jeweilige mit „a" bezeichnete Figur jeweils eine Draufsicht zeigt, während eine jeweilige mit „b" bezeichnete Figur eine jeweilige seitliche Schnittansicht zeigt.
In den Fig. la, lb ist ein Zustand gezeigt, welcher zu Beginn eines erfindungsgemäßen Verfahrens auftritt. Diese und die weiteren Figuren zeigen insbesondere Zustände, welche beispielsweise bei Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen System-in-Package-Moduls auftreten können .
Bei den Figuren la, lb ist eine Folie 1 vorhanden, auf welche eine Anzahl von elektrischen Kontakten 2 und eine Anzahl von elektrischen Komponenten 3 aufgebracht wurden. Die elektrischen Kontakte 2 sind dabei insbesondere als Kupferstanzteile mit entsprechender Verankerungsgeometrie, welche nicht gezeigt ist, ausgeführt. Bei den elektrischen Komponenten 3 handelt es sich um typische aktive oder passive Bauelemente eines Sensors. Die Fig. 2a, 2b zeigen einen Zustand, nach dem eine Verkapselung
4 auf die Folie 1 aufgebracht wurde, so dass sie die elektrischen Komponenten 3 und die elektrischen Kontakte 2 überdeckt. Anschließend kann die Folie 1 entfernt werden, so dass in einem weiteren möglichen Zustand insbesondere die elektrischen Kontakte 2 freiliegen. Damit können sie elektrisch kontaktiert werden. Die elektrischen Komponenten 3 können dabei entweder ebenfalls freiliegen oder sie können in geeigneter Weise umkapselt sein oder auf sonst eine Art abgedeckt werden.
Die Fig. 3a, 3b zeigen einen Zustand nach dem Aufbringen einer Metallisierung 6, welche eine Verdrahtungsebene ausbildet. Damit wird eine Verbindung zwischen den elektrischen Kontakten 2 und den elektrischen Komponenten 3 hergestellt. Durch Kontaktieren der elektrischen Kontakte 2 kann somit mittels der Metallisierung 6 letztlich eine elektrische Verbindung zu den elektrischen Komponenten 3 hergestellt werden.
Durch das Aufbringen der Metallisierung 6 entsteht insbesondere ein Wafer-Level-System-in-Package-Modul 5.
Die Fig. 4a, 4b zeigen das Wafer-Level-System-in-Package-Modul
5 in einem Zustand, in welchem es von elektrischen Federkontakten 8 eines Gegensteckers kontaktiert ist. Diese elektrischen Federkontakte 8 treten dabei insbesondere mit Kontaktflächen 7 in elektrische Verbindung bzw. in Kontakt, welche durch die weiter oben bereits beschriebenen elektrischen Kontakte 2 ausgebildet werden. Wie insbesondere in Fig. 4b zu sehen ist, wird durch eine geeignete Geometrie des jeweiligen elektrischen Federkontakts 8 eine kraftschlüssige Verbindung zu den Kontaktflächen 7 hergestellt. Die elektrischen Federkontakte 8 sind dabei insbe- sondere Teil eines Gegensteckers, insbesondere eines Kunden¬ steckers .
In Fig.5 ist ein Zustand gezeigt, welcher zu Beginn eines erfindungsgemäßen Verfahrens auftritt. Anders als in den vorhergehenden Figuren sind die Kontakte 2 bei diesem Ausführungsbeispiel als Kontaktstifte 7b ausgebildet. Die in den nachfolgenden Figuren 5 bis 10 dargestellten Zustände sind analog zu den Figuren 1 bis 3 zu verstehen und werden daher nicht noch einmal erläutert. Durch die in Fig. 8 gezeigte Metallisierung 6 entsteht insbesondere ein Wafer-Level-System-in-Package-Modul 5. Da die Kontakte 2 als Kontaktstifte 7b ausgeführt sind, stehen diese, wie in Fig. 9 gezeigt aus der Verkapselung heraus und sind somit einfach durch einen Gegenstecker kontaktierbar .
In Fig. 10 ist ein Gehäuse 9 in einer transparenten und einer nicht-transparenten Darstellung erkennbar, das durch Um- spritzen, beispielsweise mit einem Thermoplast, herstellbar ist . Das Gehäuse 9 weist einen Steckerkragen zur Aufnahme eines Gegensteckers auf. Weitere Konstruktionselemente, wie ein Befestigungsflansch, können in das Gehäuse 9 integriert werden, sind hier aber nicht dargestellt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit abgewinkelten Kon- taktstiften 7b ist in Fig. 11 dargestellt. Bei dem Gehäuse 9 ist entsprechend der Steckerkragen rechtwinklig zum Rest des Gehäuses 9 ausgebildet.
Anstelle einer Folie 1 ist es möglich als Träger einer Anzahl von elektrischen Kontakten 2 und einer Anzahl von elektrischen Komponenten 3 ein Substrat lb mit einer aufgedruckten
elektrischen Schaltung zu verwenden, wie in den Figuren 12 und 13 dargestellt. Das Substrat lb enthält bereits die Verdrah¬ tungsebene mit der eine Verbindung zwischen den als Kontaktstifte 7b ausgeführten elektrischen Kontakten 2 und den elektrischen Komponenten 3 hergestellt wird. Ein Zustand nach einer Ver- kapselung ist in Fig. 14 dargestellt. Anstelle von Kontaktstiften 7b sind nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 15 Kontaktflächen 7 vorgesehen, die in das Substrat lb integriert sind. Somit werden, wie in Fig. 16 ersichtlich, in einem weiteren Schritt der Herstellung nur noch elektrische Komponenten 3 auf das Substrat lb aufgebracht. Ein Zustand nach Aufbringen einer Verkapselung ist in Fig. 17 dargestellt.
Die Kontaktierung der Kontaktflächen 7 ist mit einem Gegenstecker in Form eines Rand- bzw. Direktstecker möglich, wie in der Schnittansicht der Fig. 18 dargestellt. Fig. 19 zeigt einen Zustand in dem eine elektrische Kontaktierung der Kontakte 2 mit dem Gegenstecker bzw. dessen Kontakten vorliegt.
Erwähnte Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Sie können jedoch auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer seiner Ausführungen, beispielsweise mit einer bestimmten Zusammenstellung von Schritten, in der Weise ausgeführt werden dass keine weiteren Schritte ausgeführt werden. Es können jedoch grundsätzlich auch weitere Schritte ausgeführt werden, auch solche welche nicht erwähnt sind.
Die zur Anmeldung gehörigen Ansprüche stellen keinen Verzicht auf die Erzielung weitergehenden Schutzes dar.
Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen .
Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.
Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden.

Claims

Sensor, aufweisend
ein System-in-Package-Modul (5) mit einer Anzahl von elektrischen Komponenten (3), einer Verkapselung (4) und einer Anzahl von elektrischen Anschlussleitungen für die elektrischen Komponenten (3) ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das System-in-Package-Modul (5) eine Anzahl von elektrischen Kontakten (2) aufweist,
wobei jede Anschlussleitung mit einem elektrischen Kontakt (2) verbunden ist, und
wobei die elektrischen Kontakte (2) durch einen Gegenstecker kontaktierbar sind.
Sensor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrischen Kontakte (2) des System-in-Package-Moduls (5) als Kontaktflächen (7) oder als Kontaktstifte (7b) ausgebildet sind.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrischen Kontakte (2) des System-in-Package-Moduls (5) als Teil zumindest einer Verdrahtungsebene (6) aus¬ geführt sind.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrischen Kontakte (2) des System-in-Package-Moduls (5) als Stanzteile ausgeführt sind. Sensor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stanzteile des System-in-Package-Moduls (5) eine jeweilige Verankerungsgeometrie, insbesondere mit Aus¬ sparungen, Verjüngungen und/oder Bohrungen aufweisen.
Sensor nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stanzteile des System-in-Package-Moduls (5) über eine Anzahl von Verdrahtungsebenen (6) mit den elektrischen Komponenten (3) verbunden sind.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verkapselung (4) des System-in-Package-Moduls (5) die elektrischen Komponenten (3) zumindest partiell umschließt und die elektrischen Kontakte (2) partiell umschließt.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sensor ein Gehäuse (9) aufweist, in welchem ein Steckerbereich zur Aufnahme des Gegensteckers ausgebildet ist, insbesondere in Verbindung mit der Verkapselung (4) .
Verfahren zum Herstellen eines System-in-Package-Moduls (5), welches folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen einer Folie (1) oder eines Substrats (lb), wobei das Substrat (lb) eine aufgedruckte elektrische Schaltung aufweist,
Aufbringen einer Anzahl von elektrischen Komponenten (3) auf die Folie (1) oder das Substrat (lb),
Aufbringen einer Anzahl von elektrischen Kontakten (2) auf die Folie (1) oder das Substrat (lb), Aufbringen einer Verkapselung (4) auf die Folie (1) oder das Substrat (lb) , insbesondere auf Waferebene, welche die elektrischen Komponenten (3) und partiell die elektrischen Kontakte (2) überdeckt.
Verfahren nach Anspruch 9,
wobei das Verfahren den Schritt aufweist:
Aufbringen einer Metallisierung auf die Verkapselung (4), so dass die Metallisierung die elektrischen Komponenten (3) mit den elektrischen Kontakten (2) verbindet.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
wobei das System-in-Package-Modul (5) für einen Sensor nach Anspruch 1 oder einem davon abhängigen Anspruch, insbesondere nach Anspruch 4 oder einem davon abhängigen Anspruch, ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
wobei die elektrischen Kontakte (2) als Kontaktflächen (7) , Kontaktstifte (7b) und/oder als Stanzteile ausgebildet sind .
Verfahren nach Anspruch 12,
wobei die Stanzteile eine jeweilige Verankerungsgeometrie, insbesondere mit Aussparungen, Verjüngungen und/oder Bohrungen aufweisen.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sensor dazu ausgebildet ist, die physikalische Größe zumindest einer der folgenden Größen zu detektieren: Geschwindigkeit, Beschleunigung, Drehrate, Druck, Tem¬ peratur, Richtung und Stärke eines magnetischen Feldes. Sensoranordnung, aufweisend
einen Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 14 und/oder welcher nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13 hergestellt ist, und
einen Gegenstecker, welcher in einem Steckerbereich des Sensors, insbesondere in einem Steckerbereich eines Ge¬ häuses (9) des Sensors, aufgenommen ist.
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