EP4673776A2 - Package and method for producing a package - Google Patents

Package and method for producing a package

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Publication number
EP4673776A2
EP4673776A2 EP24798467.7A EP24798467A EP4673776A2 EP 4673776 A2 EP4673776 A2 EP 4673776A2 EP 24798467 A EP24798467 A EP 24798467A EP 4673776 A2 EP4673776 A2 EP 4673776A2
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EP
European Patent Office
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substrate
mems chip
package according
movable element
package
Prior art date
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Pending
Application number
EP24798467.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Johannes KOFLER
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.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
TDK Electronics AG
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Filing date
Publication date
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Priority claimed from DE102023132557.4A external-priority patent/DE102023132557A1/en
Priority claimed from ATGM50098/2024U external-priority patent/AT18628U1/en
Application filed by TDK Electronics AG filed Critical TDK Electronics AG
Publication of EP4673776A2 publication Critical patent/EP4673776A2/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032Packages or encapsulation
    • B81B7/0067Packages or encapsulation for controlling the passage of optical signals through the package
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0064Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
    • B81B3/0081Thermal properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032Packages or encapsulation
    • B81B7/00743D packaging, i.e. encapsulation containing one or several MEMS devices arranged in planes non-parallel to the mounting board
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/04Optical MEMS
    • B81B2201/042Micromirrors, not used as optical switches
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
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    • B81B2203/0154Torsion bars
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/05Type of movement
    • B81B2203/058Rotation out of a plane parallel to the substrate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/09Packages
    • B81B2207/091Arrangements for connecting external electrical signals to mechanical structures inside the package
    • B81B2207/092Buried interconnects in the substrate or in the lid

Definitions

  • the present application relates to a package and a method for producing a package.
  • a package is a housing and protective structure that contains and encloses a MEMS chip.
  • the package plays a crucial role in the functionality, reliability, and longevity of the MEMS chip.
  • the MEMS chip In a package, the MEMS chip should be protected from damage during installation in a device as well as from environmental influences.
  • the object of the present invention is to provide an advantageous package that is suitable, for example, for an optical MEMS system.
  • a package includes a substrate and a MEMS chip mounted on the substrate.
  • the MEMS chip may have at least one electrical component.
  • the electrical component may be arranged on one side of the MEMS chip.
  • the MEMS chip may be attached to the substrate in such a way that the side of the MEMS chip on which the electrical component is arranged faces the substrate.
  • the MEMS chip may have a plurality of electrical components, all of which are arranged on the side of the MEMS chip facing the substrate.
  • the MEMS chip may include at least one electrical component arranged on a side of the MEMS chip facing away from the substrate.
  • the MEMS chip may include multiple electrical components, all arranged on the side of the MEMS chip facing away from the substrate.
  • the MEMS chip may comprise at least two electrical components, wherein one electrical component is arranged on a side of the MEMS chip facing away from the substrate, and wherein one electrical component is arranged on a side of the MEMS chip facing towards the substrate.
  • the electrical component(s) may be drive elements configured to move a movable element of the MEMS chip.
  • the drive elements may comprise piezoelectric actuators.
  • the arrangement of the electrical component on the side of the MEMS chip facing the substrate can be achieved, for example, by attaching the MEMS chip to the substrate using a flip-chip design. Attaching the MEMS chip to the substrate using a flip-chip design can make it possible to arrange the substrate's electrical contacts directly beneath the MEMS chip, so that an area of the substrate to the side of the MEMS chip does not have to be used for contacting the chip. This allows the package to be made smaller overall. Furthermore, flip-chip attachment can make it possible to use a MEMS chip made from a single silicon layer. A second silicon layer, which serves, for example, as a spacer between a movable element of the MEMS chip and the substrate, can be omitted.
  • the height of the MEMS chip can be reduced, and the use of an etching process, in particular a DRIE etching process, in the manufacture of the MEMS chip can be omitted. This simplifies the manufacturing process and also makes it more cost-effective.
  • the substrate can be a ceramic substrate.
  • the substrate can comprise aluminum oxide or layers consisting of aluminum oxide.
  • the substrate can be manufactured using an additive manufacturing process, such as a 3D printing process.
  • a ceramic substrate can have a higher thermal conductivity than a circuit board, so that heat can be quickly conducted away from the MEMS chip through the ceramic substrate.
  • the MEMS chip can be a MEMS mirror.
  • the MEMS chip can have or be a MEMS-based acoustic component, for example a microphone, ultrasonic sensor or loudspeaker.
  • the MEMS chip can have or be a MEMS-based component for measuring physical parameters, for example a pressure sensor, temperature sensor, light sensor, radiation sensor, magnetic field sensor.
  • the MEMS chip can have or be an inertial sensor, for example an acceleration sensor, vibration sensor, tilt sensor or gyroscope.
  • the MEMS chip can have or be an optical component, for example an image sensor, a mirror element, a scanner element, an interferometer or a microsized laser. communication terminal scanning system.
  • the MEMS chip can also have or be a component for measuring chemical parameters, for example a hydrogen sensor, a gas sensor, a biosensor, a glucose sensor or a lab-on-chip sensor.
  • the MEMS chip can have one or more movable elements, where one of the movable elements can in particular be a movable mirror element.
  • the MEMS chip can also contain electrical lines, electrical feedthroughs (TSV trans-silicon vias) and active and passive elements. These elements can be integrated directly into the MEMS chip. For example, overvoltage protection elements can be integrated directly into the MEMS. This can be a PN diode, for example.
  • the electrical component can have a drive element that is designed to move the movable element of the MEMS chip.
  • the electrical component can be applied as an additional layer on the MEMS chip.
  • the electrical component can have a piezoelectric actuator.
  • the electrical components can also include NTCs, capacitors or coils.
  • the MEMS chip can have a plurality of electrical components, wherein at least one of the electrical components can be arranged on the side of the MEMS chip facing the substrate. Several of the electrical components can be arranged on the side facing the substrate. All of the electrical components of the MEMS chip can be arranged on the side facing the substrate.
  • the MEMS chip can have electrical contacts on the side facing the substrate, which are connected to electrical contacts of the substrate.
  • the electrical contacts of the MEMS chip and the substrate can each have solder pads, wherein the electrical contacts of the MEMS chip and the substrate are each connected to one another via a solder ball.
  • the electrical contacts of the MEMS chip can be arranged on the underside of the MEMS chip facing the substrate and on a side surface of the MEMS chip that is perpendicular to the substrate. Accordingly, the electrical contacts of the MEMS chip can be L-shaped in cross-section. By arranging the contacts on the underside facing the substrate and the side surface perpendicular to it, the electrical contact can be formed over a particularly large area and reliable contact can be ensured.
  • the electrical contacts of the MEMS chip can be connected to the electrical contacts of the substrate via solder balls.
  • the MEMS chip can have a movable element, in particular a movable mirror element, wherein the height of the solder balls is selected such that the movable element does not strike the substrate during movement. Even if the movable element is deflected by its maximum deflection from its rest position, the solder ball arranged between the substrate and the MEMS chip can prevent the movable element from coming into contact with the substrate.
  • the solder balls can thus assume the function of a spacer. Additional spacers or a second silicon layer, which creates a distance between the movable element and the substrate guaranteed, can be dispensed with.
  • solder balls can be designed in such a way that a cavity is formed between the movable element in its rest position and an upper side of the substrate arranged below the movable element, so that a distance between the movable element in its rest position and the upper side of the substrate is at least 300 pm.
  • the cavity can have a base area of 1 mm 2 . The base area is parallel to the substrate.
  • the substrate may have a via, via which one of the electrical contacts of the substrate is connected to an external electrical contact arranged on the side of the substrate facing away from the MEMS chip.
  • the substrate may have a conductor track, via which one of the contacts of the substrate is contacted to an external electrical contact of the substrate, which contact is arranged on an upper side of the substrate facing the MEMS chip or on a side surface of the substrate that is perpendicular to the upper side.
  • Both the via and the conductor track can be hermetically or quasi-hermetically sealed electrical lines.
  • the electrical contacts of the MEMS chip can be partially enclosed by a slot in the MEMS chip.
  • the slot can completely penetrate the material of the MEMS chip.
  • the slot can, for example, connect the electrical contacts to enclose three sides, with a fourth side of the electrical contacts not enclosed by the slot.
  • the slot can ensure that the MEMS chip is designed as a spring-loaded suspension in the area of the electrical contacts.
  • the MEMS chip can have a higher deformability in the area in which the slots partially enclose the electrical contacts than in an active area which has the electrical component. If a prestress is now exerted on the MEMS chip, for example due to different thermal expansion coefficients of the substrate and the MEMS chip, the spring-loaded suspension formed by the slots can ensure that the MEMS chip is only deformed in the area of the electrical contacts and that the active area which has the electrical component and which can also have the movable element, for example, is not deformed at all or is deformed only to a small extent.
  • the MEMS chip can be electrically connected to the substrate via bond wires. Bonding via bond wires represents an alternative to contacting using a flip-chip design.
  • the MEMS chip can have a single layer comprising silicon.
  • the MEMS chip can also have at least one layer comprising glass, aluminum oxide, diamond, steel, silicon nitride, silicon carbide, polysilicon, aluminum nitride, or boron nitride.
  • the MEMS chip can, in particular, be manufactured from a wafer consisting of a single silicon layer. Accordingly, the use of an SOI wafer can be dispensed with.
  • a stress relief layer can be arranged between the substrate and the MEMS chip. The stress relief layer can be designed to relieve mechanical stresses that can arise due to different thermal expansion coefficients of the substrate and the MEMS chip.
  • the stress relief layer can be arranged either between a top side of the substrate and an electrical contact formed on the substrate or between a bottom side of the MEMS chip and an electrical contact of the MEMS chip. Furthermore, it is possible for a first stress relief layer to be arranged on the substrate and a second stress relief layer to be arranged on the MEMS chip.
  • the substrate can have a spacer on the side facing the MEMS chip, against which the MEMS chip rests.
  • the spacer can be used to set a distance between an upper side of the substrate and an underside of the MEMS chip.
  • the spacer can be high enough that a movable element, in particular a movable mirror element, of the MEMS chip does not come into contact with the upper side of the substrate even when it is deflected to the maximum from its rest position.
  • a package can be constructed in which there is no need for a recess in the upper side of the substrate or an opening extending through the substrate.
  • the spacer can be designed such that a cavity is formed between the movable element in its rest position and an upper side of the substrate arranged below the movable element, so that a distance between the movable element in its rest position and the upper side of the substrate is at least 300 pm.
  • the cavity can have a base area of 1 mm2 .
  • the substrate may have a recess on the side facing the MEMS chip, above which a movable element of the MEMS chip is arranged.
  • the substrate may have an opening extending through the substrate, above which the movable element is arranged.
  • the recess or opening may be configured such that the movable element does not strike the substrate even at its maximum deflection.
  • the package may further comprise an encapsulation which, together with the substrate, encapsulates a cavity in which the MEMS chip is arranged.
  • the encapsulation may comprise a frame surrounding the MEMS chip.
  • the encapsulation may comprise a window that closes an opening in the frame or an opening in the substrate.
  • the cavity can be hermetically sealed by encapsulation. Accordingly, the MEMS chip within the cavity can be protected from moisture, such as water vapor or other environmental gases. Accordingly, the MEMS chip can be protected from corrosion, oxidation, and aging of optical and electroactive components. Hermetic encapsulation can also prevent moisture from forming inside the cavity due to condensation as a result of temperature fluctuations.
  • the MEMS chip may contain sensitive moving elements, particularly movable mirror elements.
  • the encapsulation may provide mechanical protection to protect the moving elements during assembly and manufacturing.
  • the encapsulation can be designed so that the cavity remains optically accessible. For example, part of the encapsulation or the entire encapsulation can be transparent to light rays in the visible spectrum.
  • the encapsulation can be designed to be application-specific.
  • the encapsulation can be designed to withstand various media.
  • the encapsulation can have a window that is optically transparent.
  • the window can, for example, have glass or be made of glass.
  • the window can have a transparent plastic or be made of a transparent plastic.
  • the window can have an anti-reflective coating. The anti-reflective coating can ensure that a laser beam striking the window is not reflected or is reflected only to a very small extent.
  • the window can form an angle of between 5° and 20° with the surface of a movable element of the MEMS chip when the movable element is at rest.
  • the window which is arranged at an angle to the movable element, ensures that even a reflected laser beam does not interfere with the signal laser beam, since the signal laser beam propagates in a different direction than the beam reflected at the window.
  • the encapsulation may have two windows that are optically transparent.
  • the two windows may be arranged obliquely to each other and, for example, form an angle between 10 ° and 170 °.
  • the Both windows must be parallel and opposite each other.
  • Part or all of the encapsulation can be manufactured using an additive manufacturing process, particularly a 3D printing process.
  • additive manufacturing allows for increased design flexibility.
  • the substrate can be designed with a bend.
  • An angled area of the substrate can be manufactured using an additive process to serve as the package's mounting base.
  • the individual elements of the package can be aligned at virtually any angle to each other and to a circuit board.
  • the additive manufacturing process can also make it possible to produce the substrate and the encapsulation in a single production step, eliminating the need for adhesive bonds between the individual elements.
  • the electrical structures of the substrate, in particular conductor tracks, vias, and electrical contacts of the substrate, could also be manufactured using the additive manufacturing process.
  • the electrical component may include a piezoelectric actuator or be a piezoelectric actuator.
  • the actuator may be configured to move the movable element of the MEMS chip.
  • the actuator may be configured to cause a movable mirror element to oscillate.
  • the MEMS chip can in particular comprise a MEMS micromirror with a movable mirror element.
  • the movable The mirror element may comprise a reflective layer arranged on the side of the MEMS chip facing the substrate.
  • the movable mirror element may comprise a reflective layer arranged on the side of the MEMS chip facing away from the substrate.
  • the movable mirror element can have a mechanical reinforcement structure on a side facing away from the reflective layer.
  • the reinforcement structure can have bars.
  • the mechanical reinforcement structure can be formed by thickened portions of the movable mirror element.
  • the thickened portions can be bar-shaped.
  • the bars can be straight or curved.
  • the mirror element Due to the mechanical reinforcement structure, the mirror element can be designed in such a way that it experiences little or no deformation even in the case of vibrations with a high vibration amplitude.
  • the MEMS chip can contain integrated light-sensitive or sound-pressure-sensitive electronic components that can measure the deflection of the mirror element. It is also possible that magnetic or electrostatically charged components
  • An AS IC, a laser module and/or control electronics for controlling the laser module can be arranged on the substrate. These elements can be arranged on a top side facing the MEMS chip or on a bottom side facing away from the MEMS chip. These elements can be arranged either in an encapsulated cavity or outside the encapsulated cavity.
  • light-sensitive or sound-pressure-sensitive components can be arranged on the substrate. These can measure the deflection and position of the movable elements of the MEMS chip. It is also possible for the deflection of the movable elements of the MEMS chip to be measured by inductive or capacitive sensors on the substrate. These measure the electromagnetic field generated by magnetic or electrostatically charged elements on at least one movable element of the mirror.
  • the laser module can be configured to emit a laser beam.
  • the laser module can have one or more laser diodes.
  • the AS IC can be configured to control the MEMS chip.
  • the AS IC can send control signals to drive elements of the MEMS chip.
  • At least one optical component such as a mirror or a lens, may be arranged on the substrate.
  • Each of the optical components may be arranged on the top or bottom side of the substrate.
  • the optical components may be arranged inside or outside the encapsulated cavity.
  • At least one sensor can be arranged on the substrate.
  • the sensor can be arranged inside or outside the encapsulated region.
  • Multiple sensors can be arranged on the substrate.
  • a microscopic fluid channel can be formed in the substrate.
  • the microscopic fluid channel can be manufactured using an additive manufacturing process. Such a channel can be formed without great effort using an additive manufacturing process.
  • the package can be configured to pump a liquid, such as water or glycol, through the microscopic fluid channel to adjust the temperature of the MEMS chip and/or other components of the package.
  • the other components can be, for example, a laser module.
  • the MEMS chip and the laser module can be heated during operation, so cooling through the microscopic fluid channel can be useful.
  • the substrate can have a fastening foot which is designed to fasten the substrate to a printed circuit board, wherein the fastening foot can be arranged at an angle to the MEMS chip such that the package can be fastened to the printed circuit board such that the MEMS chip is arranged at an angle to the printed circuit board.
  • the fastening foot can in particular be manufactured using an additive manufacturing process which can make it possible to arrange elements at almost any angle to one another.
  • the addition of the fastening foot can make it possible to arrange the MEMS chip and/or a window at an angle to a light source, for example a laser module.
  • the substrate may have a bend. If the substrate has a bend, the MEMS chip may be arranged at an angle to the light source. A bend in the substrate may be formed, in particular, by an additive manufacturing process.
  • the package may include a device for aligning the package, which is configured to move, for example, tilt, the substrate relative to a holder.
  • the device may include a flexible membrane, a microfluidic pump, and/or a piezoelectric actuator.
  • At least one actuator in particular a piezoelectric actuator, can be arranged on the substrate and is designed to move the MEMS chip.
  • the actuator arranged on the substrate can be additional or alternative to a drive element, for example a piezoelectric actuator, on the MEMS chip.
  • the actuator on the substrate can be designed to set the movable element of the MEMS chip into an oscillatory motion, for example a Lissajous oscillation.
  • the MEMS chip may include a movable element.
  • the package may include a device for determining a deflection of the movable element.
  • the device for determining a deflection of the movable element can comprise a light-sensitive element.
  • the package can be designed such that an amount of light striking the light-sensitive element depends on the deflection of the movable element and that the deflection of the movable element is determined by evaluating a measurement signal received by the light-sensitive element.
  • the light-sensitive element can be designed to generate a sensor signal as a result of a light beam striking the light-sensitive element, wherein the light-sensitive element is provided with an evaluation unit which is designed to determine a deflection of the movable element from the sensor signal measured by the light-sensitive element.
  • the device can also have several of the light-sensitive elements described above.
  • the light-sensitive element can be arranged on the movable element.
  • the light-sensitive element can be arranged such that a light beam deflected by the movable element strikes the light-sensitive element.
  • the movable element can be at least partially transparent to light of a wavelength range, wherein the light-sensitive element is arranged on the substrate such that a light beam passing through the movable element strikes the light-sensitive element.
  • the package can have a light source for emitting a measuring laser beam, which is arranged such that the measuring laser beam strikes the movable element, wherein a deflection of the movable element is determined by measuring the deflection of the measuring laser beam by the movable element.
  • the measuring laser beam can be incident at a different angle than the optical beam path. The deflection of the measuring laser beam can be measured via a light-sensitive element.
  • the light-sensitive element can be arranged in the areas of the package into which the movable element reflects the measuring laser beam during its various deflections.
  • the measuring laser beam can enter the package either from the top or the bottom.
  • the device for determining the deflection of the movable element can comprise a sound pressure sensitive sensor located either on the MEMS chip or on the substrate.
  • the movable element may comprise an electronic component that charges through movement in air
  • the device for determining the deflection of the movable element comprises an inductive or capacitive sensor that is designed to measure an electric field generated by the electronic component that charges through movement in air.
  • the inductive or capacitive sensor may be arranged on the substrate or on the MEMS chip, or integrated into the MEMS chip.
  • a further aspect relates to a method for producing a plurality of packages.
  • These packages can be the packages described above. Any structural or functional feature disclosed in connection with the package can accordingly also be implemented for the packages produced using the method.
  • the procedure comprises the following steps:
  • the MEMS chips are encapsulated into a package only after the wafer has been singulated. This process is also referred to as die-level packaging. Encapsulating the MEMS chips before the wafer has been singulated is referred to as wafer-level packaging.
  • Wafer-level packaging has the following disadvantages when using large optical MEMS chips. Wafer-level packaging also encapsulates defective MEMS chips and only sorts them out after singulation. Especially with large, complex MEMS chips, this can result in significant scrap costs, which can be avoided by encapsulating them after singulation.
  • the wafer may experience warpage, which reduces the quality of the manufactured packages. If encapsulation is performed at the die level, this distortion can be avoided.
  • the MEMS chips can be arranged closer together on the wafer before singulation, since no additional space needs to be reserved for a housing structure.
  • Figures 1 to 32 show schematic representations of the
  • Figures 33 to 38 show photographs showing the package at various stages of its manufacture and after installation in a printed circuit board .
  • Figure 39 shows schematically a process for producing the package.
  • Figures 40 to 49 show various embodiments of the package.
  • Figure 1 shows a first exemplary embodiment of a MEMS chip 1.
  • the MEMS chip is a microelectromechanical mirror.
  • Figure 1 shows a perspective view of the underside of the MEMS chip.
  • the MEMS chip 1 comprises a mirror element 2, which is connected to a drive element 3 via two first spring elements 4.
  • the drive element 3 is connected to a rigid region 5 of the MEMS chip 1 via two second spring elements 6.
  • the rigid region 5, the drive element 3, the mirror element 2 and the spring elements 4, 6 are formed integrally from a common substrate, for example from silicon, in particular by etching the common substrate. Furthermore, electrical contacts of the MEMS chip are arranged on the rigid 5.
  • a reflective layer 21 is applied to the mirror element 2 , which is designed for at least partial reflection of light in the visible spectral range .
  • the mirror element 2 has a mirror suspension 22 which is directly connected to the first spring elements 4.
  • the mirror suspension 22 is particularly designed to reduce deformation of the surface of the mirror element 2 during operation of the microelectromechanical mirror 1.
  • the drive element 3 has an elongated, elliptical ring shape with a short axis SA and a long axis LA perpendicular thereto.
  • the drive element 3 completely surrounds the mirror element 2 in its main extension plane in the rest position.
  • the first spring elements 4 are arranged on opposite sides of the mirror element 2 along the long axis LA, while the second spring elements 6 are arranged on opposite sides of the drive element 3 along the short axis SA.
  • the first spring elements 4 and the second spring elements 6 are designed as torsion spring elements.
  • a piezoelectric layer is applied to the substrate of the drive element 3.
  • the piezoelectric layer is made, for example, of PZT, AIN, or BFO-BT and is arranged between two metallic electrode layers. At least one of the electrode layers is segmented and has first control regions 31a, 31b and second control regions 32a, 32b that are electrically insulated from one another.
  • the first oscillation mode has a torsional oscillation of the Mirror element 2 about a first axis of rotation which corresponds to the long axis LA.
  • a temporally periodic mechanical stress is generated in the piezoelectric layer, which resonantly excites a second oscillation mode of the mirror element 2.
  • the second oscillation mode exhibits a rotational oscillation of the mirror element 2 about a second rotational axis, which corresponds to the short axis SA.
  • the oscillation frequencies of the rotational vibrations of mirror element 2 about the short axis SA and the long axis LA correspond to the resonance frequencies of the two vibration modes and are different from one another.
  • a laser beam reflected by mirror element 2 during operation thus generates, for example, a Lissajous pattern on a projection surface.
  • the frequency ratio between the two oscillation frequencies is preferably a rational ratio.
  • the MEMS chip can have a width and a length that are each greater than 5 mm.
  • FIGS. 2 and 3 show schematically the production of the
  • the SOI wafer has a first silicon layer 7 from which the movable structures of the MEMS chip are manufactured. Furthermore, the SOI wafer has a second silicon layer 8, which is separated from the first silicon layer 7 by an etch stop layer 9.
  • the second silicon layer 8 can be used, among other things, for handling the MEMS chip 1 during production.
  • the second silicon layer 8 has a greater thickness than the first silicon layer 7.
  • the etch stop layer 9 can be a silicon oxide layer.
  • Electrical contacts 10 of the MEMS chip 1 are arranged on the side of the first silicon layer 7 which faces away from the second silicon layer 8.
  • the electrical contacts 10 can be solder pads.
  • the finished MEMS chip 1 can be contacted with a substrate 11 via the electrical contacts 10.
  • the side of the MEMS chip 1 on which the electrical contacts 10 are arranged is referred to below as the underside.
  • the drive elements 3 and a reflective layer of the MEMS chip 1 can also be arranged on the underside.
  • the MEMS chip 1 is manufactured by an etching process in which parts of the second silicon layer 8, the etching stop layer 9 and the first silicon layer 7 are removed, so that free-standing movable structures are formed from the first silicon layer 7.
  • the movable mirror element 2, the spring elements 4, 6 and regions on which the drive elements 3 are arranged on the first silicon layer 7 can be formed.
  • Figure 2 shows the MEMS chip 1 before the etching process
  • Figure 3 shows the MEMS chip 1 after the etching process has been carried out.
  • the drive elements 3 which are piezoelectric
  • Actuators can act as another layer on the MEMS chip 1 is applied.
  • the drive elements 3 are applied to the movable element 2.
  • the drive elements 3 can be applied to the side of the movable element 2 that faces away from the electrical contacts 10 if the MEMS chip is designed for contacting by means of bonding wires ( Figure 4).
  • the drive elements 3 can be applied to the side of the movable element 2 on which the electrical contacts 10 are also arranged if the MEMS chip is designed for contacting by means of flip chip bonding ( Figure 5).
  • Figure 4 shows the attachment of the MEMS chip 1 shown in Figure 3 to the substrate 11.
  • the MEMS chip 1 is attached to the substrate 11 by means of an adhesive layer 12.
  • the adhesive layer 12 connects one side of the second silicon layer 8 to the substrate, which side faces away from the first silicon layer 7.
  • the electrical contacts 10 of the MEMS chip 1 are arranged on a side of the MEMS chip 1 that faces away from the substrate 11.
  • the drive elements are arranged on the side of the MEMS chip 1 that faces towards the substrate 11.
  • the external electrical contacts 14 of the substrate 11 are configured for contacting a printed circuit board or an external power supply.
  • the external contacts 14 can be connected to the internal contacts 13 via conductive tracks and/or vias.
  • the external electrical contacts 14 of the substrate 11 can have solder pads.
  • the inner electrical contacts 13 are arranged laterally of the MEMS chip 1.
  • the electrical contacts 10 of the MEMS chip 1 are connected to the inner electrical contacts 13 of the substrate 11 via bonding wires 15.
  • a frame is also arranged on the substrate. This frame is part of an encapsulation that encapsulates the MEMS chip. Since an area to the side of the MEMS chip must be kept free for the substrate's electrical contacts, the frame cannot be placed directly next to the MEMS chip.
  • the second silicon layer 8 creates a cavity beneath the movable element 2 of the MEMS chip 1.
  • the cavity ensures that the movable element 2 can move without restriction and, in particular, does not collide with the substrate 11.
  • Figure 5 shows an alternative for attaching the MEMS chip 1 shown in Figure 3 to the substrate 11.
  • the MEMS chip 1 is mounted in Figure 5 in flip chip design on the substrate 11. Accordingly, the MEMS chip 1 is attached to the substrate 11 in such a way that the underside of the MEMS chip 1, on which the electrical contacts 10 and the drive elements 3 are arranged, faces the substrate 11.
  • the inner electrical contacts 13 of the substrate 11 are arranged on the upper side of the substrate 11 facing the MEMS chip 1 directly below the electrical contacts 10 of the MEMS chip 1.
  • solder balls 16 may contain tin or be made of tin.
  • a frame 17 can be arranged directly next to the MEMS chip, as shown in Figure 6.
  • the substrate 11 shown in Figure 5 further has an opening 18 which extends through the substrate 11.
  • the MEMS chip 1 is arranged on the substrate 11 such that the movable element 2 is located above the opening 18.
  • the substrate 11 shown in Figure 6 has a recess 19 in its upper side which is arranged below the movable element 2 of the MEMS chip 1. The recess 19 does not extend through the entire thickness of the substrate 11.
  • this function can be performed by a spacer 20 arranged between the substrate 11 and the MEMS chip 1 or by high solder balls 16 (compare Figures 15 and 16).
  • the flip-chip design allows for a reduction in the length of the electrical paths compared to contacting with bond wires 15, thus reducing delays in signal transmission. This improves the performance of the MEMS chip in terms of speed and signal integrity.
  • the flip-chip design allows heat to be dissipated more effectively from the MEMS chip 1 to the substrate 11 than with contacting with bond wires 15. This improves the thermal management of the package, and overheating can be avoided.
  • the flip-chip design allows electrical contacts 13 of the substrate 11 to be arranged closer together than is possible with bond wires 15. This allows for an increase in I/O capacity.
  • Figure 7 shows a MEMS chip 1 mounted on a substrate 11 according to a further embodiment.
  • the MEMS chip 1 shown in Figure 7 is also mounted on the substrate 11 using flip-chip technology.
  • DRIE Deep Reactive Ion Etching
  • a DRIE process is very complex and expensive because it requires special tools, e.g. inductively coupled plasma etchers.
  • a DRIE process is slow and thus leads to a long process time.
  • a DRIE process is also prone to errors and thus leads to a not insignificant amount of scrap. Overall, the manufacturing process can be significantly improved by eliminating the DRIE process.
  • the opening 18, which extends through the substrate 11, is arranged below the movable element 2 of the MEMS chip 1.
  • a recess 19 could be formed in the upper side of the substrate 11.
  • a stress relief layer 25 is arranged between the inner electrical contact 13 of the substrate 11 and the upper side of the substrate.
  • the stress relief layer comprises a polymer or another dielectric material, for example silicon nitride.
  • the stress relief layer 25 is designed to relieve mechanical stresses between the substrate 11 and the MEMS chip 1, which are connected via the solder joint.
  • the electrical contact 10 of the MEMS chip 1 is formed in the form of a solder pad.
  • a metallization 23, also referred to as "under bump metallization,” is arranged on a side of the contact 10 facing the substrate 11. The electrical contact also extends laterally beyond the solder pad and runs along the underside of the MEMS chip 1.
  • a further stress relief layer 25 is arranged between the MEMS chip 1 and the electrical contact 10 of the MEMS chip 1, which is designed as a solder pad.
  • the further stress relief layer 25 is designed to reduce mechanical stresses between the MEMS chip 1 and the substrate 11.
  • a stress relief layer 25 can be arranged either only on the substrate 11 or only on the underside of the MEMS chip 1.
  • a solder ball 16 is arranged between the part of the electrical contact 10 of the MEMS chip 1 formed as a solder pad and the part of the inner electrical contact 13 of the substrate 11 formed as a solder pad.
  • the substrate 11 and the MEMS chip 1 are mechanically connected to one another and electrically contacted via the solder ball 16.
  • the electrical contacts 10, 13 and the stress relief layers 25 on the MEMS chip 1 and on the substrate 11 are each surrounded by a solder stop layer 26.
  • Figure 9 shows a further exemplary embodiment, showing a detailed illustration of a MEMS chip 1 arranged on a substrate 11.
  • the metallization 23 here extends not only along the underside of the MEMS chip 1, but also runs on a side surface of the first silicon layer 7, which is perpendicular to the underside. Accordingly, an under bump metallization with an L-shaped cross section is obtained.
  • the MEMS chip 1 shown in Figure 9 does not have a stress relief layer 25.
  • FIGS 10 to 12 show a further embodiment of a MEMS chip 1 mounted on the substrate 11.
  • the electrical contacts 10 of the MEMS chip 1, which are designed as solder pads, are partially surrounded by a slot 27 through the MEMS Chip 1 is surrounded.
  • the slot 27 surrounds the respective electrical contact 10 on three sides.
  • the MEMS chip 1 is designed as a spring-loaded suspension in the area of the electrical contacts 10.
  • the MEMS chip 1 is constructed in such a way that mechanical stresses are reduced, particularly in the regions in which the electrical contacts 10 surrounded by the slots 27 are arranged. In contrast, the regions of the MEMS chip 1 in which no electrical contacts 10 are arranged and in which the movable element 2 of the MEMS chip 1 and the drive elements 3 are formed instead experience no or only slight mechanical stress.
  • Figures 11 and 12 show a cross-section of the MEMS chip 1 mounted on the substrate 11.
  • the MEMS chip 1 is essentially planar.
  • Suspension can thus be used as an alternative to the stress relief layers 25 shown in Figures 8 and 9.
  • the spring-loaded suspension can be combined with a stress relief layer 25 on the MEMS chip 1 and/or on the substrate 11.
  • Figure 13 shows a frame 17 which is connected to the substrate 11 via an adhesive connection 28.
  • the substrate 11 has the external electrical contact 14 for further contacting, for example with a printed circuit board or an external power supply.
  • the external electrical contact 14 lies outside an encapsulated area in which the MEMS chip 1 is enclosed by the substrate 11 and the frame 17.
  • the inner electrical contact 13 of the substrate 11, which is connected to the MEMS chip 1, and the external contact 14 are connected to one another via a conductor track 29.
  • the conductor track 29 is covered by a solder stop layer 26.
  • the conductor track 29 does not run along the adhesive connection 28. Instead, the conductor track 29 runs in an inner layer of the substrate 11 in the region of the adhesive connection 28.
  • Figure 14 shows a substrate 11 and a frame 17, which were manufactured in a common additive manufacturing process, for example, a 3D printing process.
  • a common additive manufacturing process for example, a 3D printing process.
  • the conductor tracks 29 formed in or on the substrate 11 are also simultaneously produced. and the electrical contacts 13, 14 of the substrate 11 are manufactured.
  • An adhesive connection 28 between frame 17 and substrate 11 can be dispensed with.
  • the conductor track 29 runs close to the surface of the substrate 11 and is covered by a thin ceramic layer 30 which is produced on the conductor track 29 in the additive manufacturing process.
  • the conductor track 29 is connected to the external contact 14, which is exposed and not covered by the thin ceramic layer 30.
  • An additional solder stop layer 26 covering the conductor track 29 can be dispensed with, since the additively manufactured thin ceramic layer 30 takes over this function.
  • Figure 15 shows a package having the MEMS chip 1 arranged on the substrate 11.
  • the package further comprises an encapsulation which, together with the substrate, forms a hermetically sealed cavity in which the MEMS chip 1 is arranged.
  • the encapsulation comprises the frame 17 and a window 33 .
  • the frame 17 may comprise a ceramic material or a glass or be made of a ceramic material or glass .
  • the frame 17 may comprise the same material as the substrate 11 or as the window 33 or be made of this material .
  • the material of the frame 17 has a thermal expansion coefficient which is similar to the thermal expansion coefficient of the substrate 11 , so that the occurrence of mechanical stresses can be reduced or completely avoided .
  • the window 33 is transparent to light rays, in particular laser beams, in the visible spectrum.
  • the window 33 is arranged obliquely to a surface of the substrate 11.
  • the window 33 comprises a glass or a ceramic material.
  • the window 33 can be made of a glass or a ceramic material.
  • the substrate 11, the frame 17 and the window 33 can comprise the same material.
  • the thermal expansion coefficient of the window 33 is very similar to the thermal expansion coefficient of the substrate 11 and the frame 17.
  • the window 33 may have an anti-reflective coating on its inner side facing the cavity and/or on its outer side facing away from the cavity.
  • the window may be made of a ceramic material.
  • the window 33 is inclined towards the top side of the substrate 11.
  • the window 33 is inclined towards the movable element 2 of the MEMS chip 1 when the movable element 2 is in its rest position.
  • the window 33 can enclose an angle of between 5° and 20° with the top side of the substrate 11 and with the movable element 2 of the MEMS chip 1 in the rest position.
  • Inert gas atmosphere can be sealed. Accordingly, the cavity can be a vacuum or an inert gas atmosphere.
  • the encapsulation can protect the MEMS chip 1 arranged in the cavity from water, humidity, and other environmental influences, thus preventing corrosion, oxidation, or aging of the MEMS chip 1 caused by other effects. Hermetic encapsulation can also prevent condensation of humidity in the cavity.
  • the package further comprises spacers 20 which are arranged between the substrate 11 and the part of the internal electrical contacts 13 of the substrate 11 which is designed as a solder pad.
  • the internal electrical contacts 13 of the substrate 11 are arranged on the spacers 20.
  • the spacers 20 increase the distance between the MEMS chip 1 and the substrate 11. This ensures that the distance between the movable element 2 of the MEMS chip 1 and the substrate 11 is sufficiently large so that the movement of the movable element 2 of the MEMS chip 1 is not impaired by the substrate 11.
  • a recess 19 is formed under the movable element 2 of the MEMS chip 1, which prevents mechanical contact of the movable element 2 with the substrate 11.
  • An opening 18 extending through the entire substrate 11 can be dispensed with.
  • the spacers 20 could alternatively be formed so high that the recess of the substrate 11 in the Area in which the movable element 2 of the MEMS chip 1 is arranged can be dispensed with.
  • Figure 16 shows a further exemplary embodiment.
  • the MEMS chip 1 is connected to the substrate 11 via high solder balls 16. These act in the same way as the spacers 20 arranged on the surface of the substrate 11, which are shown in Figure 15.
  • the height of the solder balls 16 is selected such that the movable element 2 of the MEMS chip 1 does not come into contact with the surface of the substrate 11, even at its maximum deflection. A recess 19 in the substrate 11 can therefore be dispensed with.
  • Figures 17 and 18 show exemplary embodiments of the package in which an opening 18 extending completely through the substrate 11 is arranged in the substrate 11 and is formed below the movable element 2 of the MEMS chip 1.
  • a frame 17 and a window 33 are arranged on the underside of the substrate 11 facing away from the MEMS chip 1.
  • a further frame 17 is fastened to the upper side of the substrate 11, on which side the MEMS chip 1 is also fastened, and to which frame a further substrate 34 is fastened.
  • the cavity in which the MEMS chip 1 is arranged is encapsulated by the substrate 11, the frame 17 arranged on the underside of the substrate, the window 33 connected to this frame, the frame 17 arranged on the upper side of the substrate and the further substrate 34 connected to this frame.
  • a laser beam can, for example, enter through the window 33 arranged on the underside of the frame 17, be reflected by the movable element 2 of the MEMS chip 1 and exit again through the window 33.
  • the movable element 2 has a reflective coating on its underside.
  • the window 33 is inclined relative to the movable element 2 when the movable element 2 is in its rest position.
  • the window 33 encloses an angle of between 5 and 20° with the movable element 2 in its rest position, for example.
  • the internal electrical contact 13 on the top side of the substrate 11 is connected via conductor tracks 29 in the substrate 11, in the frame 17 and in the further substrate 35 fastened to the frame 17 to an external electrical contact 14 which is formed on a top side of the further substrate 34.
  • a mechanical reinforcement structure 35 of the movable element 2 is formed on the side of the MEMS chip 1 facing away from the substrate 11. This can be, for example, a beam structure that prevents distortion of the movable element 2 during its deflection.
  • the MEMS chip 1 is manufactured from an SOI wafer, with the second silicon layer 8 being patterned to form the reinforcement structure 35.
  • a frame 17 is also arranged on an upper side of the substrate 11.
  • the frame 17 is closed on the upper side by a second window 33.
  • An encapsulation of the cavity in which the MEMS chip 1 is arranged is formed by the substrate 11, the two frames 17 and the two windows 33.
  • the two windows 33 are arranged such that a first laser beam can be directed from an underside of the package onto the movable element 2 of the MEMS chip 1.
  • a second laser beam can be directed from an upper side of the package onto the movable element 2 of the MEMS chip 1 through the window 33 arranged on the upper side of the substrate 11.
  • One of the two laser beams can be the signal laser beam which is deflected by the movable element 2 to generate an image.
  • the other of the two laser beams can be used to monitor a deflection of the movable element 2.
  • the movable element 2 has a reflective coating on both its underside facing the substrate 11 and its upper side facing away from the substrate 11.
  • the MEMS chip 1 has a single silicon layer 7.
  • Figures 19 to 21 show various possibilities for connecting an internal electrical contact 13 of the substrate 11, which is connected to the MEMS chip 1, to an external contact 14 of the substrate 11, via which the substrate 11 can be connected to an external voltage supply or a printed circuit board.
  • Figure 19 shows vias 24 which run from a top side of the substrate 11, on which the inner electrical contact 13 is arranged, which is connected to the MEMS chip 1, to a bottom side of the substrate 11, on which the external contact 14 is arranged , which is designed to be connected to an external power supply or a printed circuit board .
  • Figure 20 shows a conductor track 29 arranged along the upper side of the substrate 11.
  • the conductor track 29 runs from the inner contact 13 of the substrate 11, which is connected to the MEMS chip 1 and is arranged within the encapsulated cavity, under the frame 17 into an area outside the cavity.
  • the substrate 11 can be contacted via the external electrical contact 14 and, for example, connected to an external voltage supply. Details of the design of the conductor track 29 were explained in connection with Figures 13 and 14.
  • Figure 21 also shows the contacting via a conductor track 29, which runs along the top side of the substrate 11 out of the cavity.
  • the conductor track 29 additionally extends over a side surface of the substrate 11, which is perpendicular to the top side.
  • the conductor track 29 extends partially over an underside of the substrate 11, which faces away from the MEMS chip 1.
  • the external electrical contact 14, which is provided for external contacting, is formed on the underside of the substrate 11.
  • FIG 22 shows a further exemplary embodiment of the package.
  • the package comprises the substrate 11, the MEMS chip 1 mounted on the substrate 11 in a flip-chip design, a laser module 36, control electronics 37 for controlling the laser module 36, an AS IC 38 configured to control the MEMS chip 1, and optical components such as a mirror 39 and a reflective coating 40.
  • the substrate 11 has an opening 18 arranged next to the MEMS chip 1, which opening is closed by a window 33.
  • the substrate 11, the frame 17, the window 33 that closes the frame 17, and the window 33 that closes the opening 18 in the substrate 11 enclose a cavity in which the MEMS chip 1 is encapsulated.
  • the reflective coating 40 is applied to an underside of the window 33 that closes the frame 17, facing the cavity.
  • the laser module 36 is arranged on an underside of the substrate 11.
  • the control electronics 37 of the laser module 36 is arranged on an upper side of the substrate 11.
  • the control electronics 37 is connected to the laser module 36 via vias 24 through the substrate 11.
  • the laser module 36 is designed to emit a laser beam.
  • the laser module 36 has one or more laser diodes.
  • a mirror 39 is arranged on the underside of the substrate 11.
  • the laser module 36, the mirror 39 and the window 33 are arranged such that a laser beam emitted by the laser module 36 is reflected by the mirror 39 and enters the encapsulated cavity through the window 33.
  • the reflective coating 40 is arranged in the cavity such that it reflects the incoming laser beam in the direction of the movable element 2.
  • the laser beam reflected by the reflective coating 40 strikes the movable element 2 of the MEMS chip 1 and is reflected again by the latter.
  • the laser beam reflected by the movable element 2 then leaves the encapsulated cavity through the window 33.
  • the AS IC 38 is arranged on the underside of the substrate 11 and is connected to the internal electrical contacts 13 of the substrate 11, which are connected to the MEMS chip 1, via vias 24 which run through the substrate 11.
  • Figure 23 shows a further exemplary embodiment.
  • the laser module 36 is now arranged on the upper side of the substrate 11, and the control electronics 37 are arranged on the underside of the substrate 11. Furthermore, the opening 18 of the substrate 11 next to the MEMS chip 1 and the window 33 arranged on the underside of the substrate 1 are omitted.
  • the mirror 39 which effects the first deflection of the laser beam, is arranged here within the encapsulated cavity.
  • the package has two laser modules 36 , each designed to emit a laser beam .
  • two stationary , obliquely arranged mirrors 39 which Laser beams are deflected respectively.
  • the laser beam emitted by the laser module 36 on the upper side of the substrate 11 is deflected by the mirror 39 on the upper side, strikes the reflective coating 40 of the window 33 on the upper side and then strikes the upper side of the movable element 2 of the MEMS chip 1, which has a reflective layer.
  • the laser beam emitted by the laser module 36 on the underside of the substrate 11 is deflected by the mirror 39 on the underside, strikes the reflective coating 40 of the window 33 on the underside, passes through the opening 18 in the substrate 11 and then strikes the underside of the movable element 2 of the MEMS chip 1, which has a reflective layer.
  • One of the two laser beams can be used as a signal laser beam to generate an image.
  • the other of the two laser beams can be used as a sensor laser beam to monitor the position and deflection of the movable element.
  • the laser module 36 may be arranged within the encapsulated cavity.
  • Figure 25 One such embodiment is shown in Figure 25.
  • the MEMS chip 1, the laser module 36, and optical components, in particular lenses 41 and mirrors 39, are arranged within the encapsulated cavity.
  • the control electronics 37 for the laser module 36 and the AS IC 38 are arranged on the underside of the substrate 11 and thus outside the encapsulated cavity.
  • Figure 26 shows a further exemplary embodiment in which the encapsulation has two windows 33 arranged parallel to one another.
  • a first window 33 can be used for a light entry through which a laser beam enters the encapsulated cavity, and the second window 33 can be used as a light exit through which the laser beam exits the encapsulated cavity.
  • Figure 27 shows a further embodiment of the package with a window 33 arranged obliquely to the MEMS chip 1.
  • Figures 28 and 29 show embodiments in which the encapsulation has two windows 33 arranged obliquely to one another.
  • a reflective coating 40 is arranged on the inside of one of the windows 33.
  • the other window 33 is used for both the entry and exit of the laser beam.
  • the windows 33 do not have a reflective coating 40.
  • the laser beam enters the encapsulated cavity via a first window 33, is reflected by the movable element 2 of the MEMS chip 1 and leaves the encapsulated cavity via the second window 33 .
  • a fastening foot 42 of the substrate 11 is additionally formed, which makes it possible to be fastened to a printed circuit board.
  • the fastening foot 42 can be arranged at an angle to the other elements of the package.
  • the fastening foot 42 is at an angle to the movable element 2 of the MEMS chip 1 in its rest position and at an angle to the window 33. If the fastening foot 42 is now fastened to the printed circuit board, the substrate 11 and the MEMS chip 1 are arranged at an angle to the printed circuit board, i.e. the substrate 11 and the MEMS chip 1 are neither parallel nor perpendicular to the substrate.
  • any angle between the substrate 11 and a printed circuit board can be selected.
  • the substrate 11 and the MEMS chip 1 can be arranged at an angle to a laser source, ensuring that reflections of a laser beam do not propagate in the same direction as a signal laser beam.
  • Figure 31 shows another embodiment.
  • the substrate 11 is here in an additive manufacturing process together with the mounting foot 42.
  • the substrate 11 is arranged at an angle to the mounting foot 42. Further elements of the package, for example, the ASIC 38, are arranged on the mounting foot 42. By combining it with the mounting foot 42, the substrate 11 can be arranged at any angle to a printed circuit board.
  • Figure 32 shows a further embodiment in which the substrate 11 is manufactured using an additive manufacturing process and has a bend 43.
  • a part of the substrate 11 in which the MEMS chip 1 is arranged is formed obliquely relative to another part of the substrate 11 in which the laser module 36 is arranged.
  • the bend 43 takes over the functionality of the fastening foot 42.
  • the substrate 11 can be fastened to a circuit board in such a way that the MEMS chip 1 and the window 33, from which the deflected laser beam emerges, are arranged obliquely to the circuit board.
  • the encapsulation has a two-part cover 44 to replicate the shape of the substrate 11. As in the embodiment shown in Figure 25, the laser module 36 and optical components are arranged in the encapsulated cavity.
  • Figure 33 shows the package in a perspective view.
  • Figure 33 shows the MEMS chip 1, the substrate 11, the frame 17, and the window 33.
  • the substrate 11 has a rectangular base.
  • the frame 17 is ring-shaped, with an upper side of the frame 17, which faces away from the substrate 11, being slanted.
  • the window attached to the frame 17 33 is arranged obliquely to the substrate 11.
  • the frame 17 is fastened to the substrate 11 by means of metallic bonding.
  • the drive elements 3 are arranged on the side of the MEMS chip 1 facing the substrate 11.
  • a reflective layer 21 is applied to the side of the MEMS chip facing away from the substrate 11.
  • the MEMS chip 1 is fastened to the substrate 11 in a flip-chip design.
  • the electrical contacts 10 of the MEMS chip 1 are soldered to internal electrical contacts 10 on the top side of the substrate 11.
  • Conductor tracks 29 and electrical contacts 13, 14 are arranged on the substrate 11.
  • the substrate 11 has internal electrical contacts 13, which are arranged in the encapsulated cavity, and external electrical contacts 14, which are arranged outside the encapsulated cavity.
  • the conductor tracks (not shown) each connect an internal electrical contact 13 to an external electrical contact 14.
  • a mechanical and electrical contact is established between the substrate 11 and the MEMS chip 1 via the internal electrical contacts 13.
  • FIG. 34 shows a second exemplary embodiment of a package. This essentially has the same components as the package shown in Figure 33.
  • the substrate 11 has a round outer shape.
  • first and second inner contacts 13a, 13b of the substrate 11 are realized, of which only one is provided with a reference symbol by way of example.
  • the first and second inner contacts 13a, 13b of the substrate 11 are arranged in the encapsulated cavity.
  • the first and second inner contacts 13a, 13b enable or facilitate the separation of the electrical and mechanical connection.
  • electrical contact with the MEMS chip 1 to be installed can be established primarily or exclusively via the first inner contact 13a.
  • the mechanical fastening can then be formed primarily or completely by the second inner contact 13b.
  • the substrate has a position marker 45.
  • the position marker 45 is designed to facilitate the placement (so-called "pick and place") of the component to be installed.
  • Figure 35 shows the package on the left after solder balls 16 have been applied to the first inner contacts 13a of the substrate 11.
  • the package is shown on the right in a state in which the MEMS chip 1 is attached to the solder balls 16.
  • the MEMS chip 1 can be fixed by a reflow soldering process, wherein the MEMS chip 1 is aligned taking into account the position marker 45.
  • Figure 36 shows the package after the window 33 has been attached to the frame 17.
  • the window 33 is attached to the frame 17 by means of a metal joining agent.
  • driver components have been applied to the substrate 11 outside the frame 17.
  • the driver components are the AS IC 38 and the control electronics 37 for the laser module.
  • a sensor 46 is mounted on the substrate 11 outside the encapsulated region.
  • the sensor 46 can be configured, for example, to measure acceleration and/or temperature and/or humidity and/or brightness.
  • Figure 37 shows another exemplary embodiment of the package.
  • a bonding wire 15 has also been attached, which contacts the MEMS chip 1 with internal electrical contacts 13 of the substrate 11 within the cavity.
  • a protective component 47 is arranged in the cavity and electrically connected to the MEMS chip 1.
  • the protective component 47 can be a varistor or a TVS diode.
  • a driver component for example, the AS IC 38, is also arranged in the cavity and connected to bond wires 15 for contacting. Additionally, a sensor 46 is arranged in the cavity and contacted to bond wires 15. The sensor 46 can be configured to measure pressure, temperature, and/or acceleration.
  • Figure 38 shows the package mounted on a circuit board.
  • the circuit board has circuit elements for controlling the MEMS chips 1 and the laser module.
  • the package is connected to contacts on the circuit board via two bond wires 15.
  • Figure 39 schematically shows a method for producing the packages shown above.
  • a first step S1 a plurality of MEMS chips 1 are attached to a wafer, each MEMS chip 1 having electrical components on one side and the MEMS chips 1 being attached to the wafer such that the side on which the electrical components are arranged faces the wafer.
  • the wafer is singulated.
  • the packages are encapsulated by applying the encapsulation. The packages are thus encapsulated at die level.
  • a light beam striking the movable element 2 is partially reflected by the movable element 2. Part of the light beam striking the movable element 2 passes through the movable element 2 and is refracted at two interfaces.
  • Figure 42 shows the movable element 2 in its rest position.
  • the laser beam strikes the movable element 2 perpendicularly.
  • the part of the laser beam that passes through the movable element 2 is not deflected by the movable element 2 and strikes the light-sensitive element 51 centrally.
  • Figures 44 and 45 show a package in which the deflection of the movable element 2 is also determined via a light-sensitive element 51.
  • the light-sensitive element 51 is arranged on the side of the movable element 2 facing the light entry window 33.
  • the light-sensitive element 51 could be integrated into the movable element 2 or arranged on the side of the movable element 2 facing away from the light entry window 33.
  • a larger area of the light-sensitive element 51 is hit by the laser beam. This is measured by the light-sensitive element 51.
  • the deflection of the movable element 2 can be determined from this information.
  • Figures 44 and 45 show the movable element 2 at different angles to the incoming laser beam.
  • Figure 46 shows the movable element 2 in its rest position, wherein the deflected laser beam does not hit any of the light-sensitive elements 51.
  • Figure 47 shows the movable element 2 in a deflected position, wherein the deflected laser beam hits one of the light-sensitive elements 51.
  • Figure 48 also shows a package in which light-sensitive elements 51 are arranged on the inside of the window 33.
  • a measuring laser beam 53 enters the package, with both laser beams being directed onto the movable element 2 and with both laser beams striking the movable element 2 at a different angle.
  • the measuring laser beam 53 is reflected by the movable element 2 and strikes one of the light-sensitive elements 51 depending on the deflection of the movable element 2.
  • the deflection of the movable element 2 can then be determined based on the measured values measured by the light-sensitive elements 51.
  • Figure 49 also shows a package in which a measuring laser beam 53 is used to determine the deflection of the movable element 2.
  • the measuring laser beam 53 enters through a window 33 arranged on the underside of the substrate 11.
  • the signal laser beam 52 enters through another window 33.
  • the signal laser beam 52 enters via a
  • the package further comprises a light-sensitive element 51, onto which the measuring laser beam 53 is reflected depending on the deflection of the movable element 2.
  • the deflection of the movable element 2 can then be determined.

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Abstract

The present invention relates to a package comprising a substrate (11) and a MEMS chip (1), the MEMS chip (1) being attached to the substrate (11). A further aspect of the invention relates to a method for producing a package.

Description

Beschreibung Description

Package und Verfahren zur Herstellung eines Packages Package and method for producing a package

Die vorliegende Anmeldung betri f ft ein Package sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Packages . The present application relates to a package and a method for producing a package.

Als Package wird hier eine Gehäuse- und Schutzstruktur bezeichnet , die einen MEMS Chip aufweist und diesen umschließt . Das Package spielt eine entscheidende Rolle für die Funktionalität , die Zuverlässigkeit und die Langlebigkeit des MEMS Chips . A package is a housing and protective structure that contains and encloses a MEMS chip. The package plays a crucial role in the functionality, reliability, and longevity of the MEMS chip.

In einem Package sollte der MEMS Chip vor Beschädigungen während des Einbaus in eine Vorrichtung sowie vor Umwelteinflüssen geschützt sein . In a package, the MEMS chip should be protected from damage during installation in a device as well as from environmental influences.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es , ein vorteilhaftes Package anzugeben, dass sich beispielsweise für ein optisches MEMS System eignet . The object of the present invention is to provide an advantageous package that is suitable, for example, for an optical MEMS system.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst . Vorteilhafte Aus führungs formen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche . This object is achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.

Es wird ein Package vorgeschlagen, dass ein Substrat und einen MEMS Chip aufweist , der auf dem Substrat befestigt ist . A package is proposed that includes a substrate and a MEMS chip mounted on the substrate.

Der MEMS Chip kann zumindest ein elektrisches Bauteil aufweisen . Das elektrische Bauteil kann auf einer Seite des MEMS Chips angeordnet sein . Der MEMS Chip kann derart auf dem Substrat befestigt sein, dass die Seite des MEMS Chips , auf der das elektrische Bauteil angeordnet ist , dem Substrat zugewandt ist . Der MEMS Chip kann mehrere elektrische Bauteile aufweisen, die alle auf der dem Substrat zugewandten Seite des MEMS Chips angeordnet sind . The MEMS chip may have at least one electrical component. The electrical component may be arranged on one side of the MEMS chip. The MEMS chip may be attached to the substrate in such a way that the side of the MEMS chip on which the electrical component is arranged faces the substrate. The MEMS chip may have a plurality of electrical components, all of which are arranged on the side of the MEMS chip facing the substrate.

Der MEMS Chip kann zumindest ein elektrisches Bauteil aufweisen, das auf einer Seite des MEMS Chips angeordnet sein, die von dem Substrat weg weist . Der MEMS Chip kann mehrere elektrische Bauteile aufweisen, die alle auf der dem Substrat abgewandten Seite des MEMS Chips angeordnet sind . The MEMS chip may include at least one electrical component arranged on a side of the MEMS chip facing away from the substrate. The MEMS chip may include multiple electrical components, all arranged on the side of the MEMS chip facing away from the substrate.

Der MEMS Chip kann zumindest zwei elektrische Bauteil aufweisen, wobei ein elektrisches Bauteil auf einer Seite des MEMS Chips angeordnet ist , die von dem Substrat weg weist , und wobei ein elektrisches Bauteil auf einer Seite des MEMS Chips angeordnet ist , die zu dem Substrat weist . The MEMS chip may comprise at least two electrical components, wherein one electrical component is arranged on a side of the MEMS chip facing away from the substrate, and wherein one electrical component is arranged on a side of the MEMS chip facing towards the substrate.

Das oder die elektrische (n) Bauteil ( e ) können Antriebselemente sein, die dazu ausgestaltet sind, ein bewegliches Element des MEMS Chips zu bewegen . Die Antriebselemente können piezoelektrischen Aktuatoren aufweisen . The electrical component(s) may be drive elements configured to move a movable element of the MEMS chip. The drive elements may comprise piezoelectric actuators.

Die Anordnung des elektrischen Bauteils auf der dem Substrat zugewandten Seite des MEMS Chips kann beispielsweise durch eine Befestigung des MEMS Chips auf dem Substrat in Flip Chip Bauweise erreicht werden . Die Befestigung des MEMS Chips auf dem Substrat mittels Flip Chip Bauweise kann es ermöglichen, elektrische Kontakte des Substrats unmittelbar unter dem MEMS Chip anzuordnen, so dass ein Bereich des Substrat seitlich des MEMS Chips nicht für die Kontaktierung des Chips genutzt werden muss . Dadurch kann das Package insgesamt kleiner ausgestaltet werden . Ferner kann es die Flip Chip Befestigung ermöglichen, einen MEMS Chip zu verwenden, der aus einer einzigen Sili ziumschicht gefertigt ist . Auf eine zweite Sili ziumschicht , die beispielsweise als Abstandshalter zwischen einem beweglichen Element des MEMS Chips und dem Substrat dient , kann verzichtet werden . Dementsprechend kann eine Höhe des MEMS Chips reduziert werden und es kann auf die Verwendung eines Ätzprozesses , insbesondere eines DRIE- Ät zprozesses , bei der Herstellung des MEMS Chips verzichtet werden . Dadurch wird das Herstellungsverfahren vereinfacht und zudem kostengünstiger . The arrangement of the electrical component on the side of the MEMS chip facing the substrate can be achieved, for example, by attaching the MEMS chip to the substrate using a flip-chip design. Attaching the MEMS chip to the substrate using a flip-chip design can make it possible to arrange the substrate's electrical contacts directly beneath the MEMS chip, so that an area of the substrate to the side of the MEMS chip does not have to be used for contacting the chip. This allows the package to be made smaller overall. Furthermore, flip-chip attachment can make it possible to use a MEMS chip made from a single silicon layer. A second silicon layer, which serves, for example, as a spacer between a movable element of the MEMS chip and the substrate, can be omitted. Accordingly, the height of the MEMS chip can be reduced, and the use of an etching process, in particular a DRIE etching process, in the manufacture of the MEMS chip can be omitted. This simplifies the manufacturing process and also makes it more cost-effective.

Bei dem Substrat kann es sich um ein keramisches Substrat handeln . Das Substrat kann Aluminiumoxid aufweisen oder aus Aluminiumoxid bestehende Schichten aufweisen . Das Substrat kann in einem additiven Fertigungsverfahren, beispielsweise einem 3D-Druckverf ahren, gefertigt sein . Ein keramisches Substrat kann eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweisen als eine Leiterplatte , so dass durch das keramische Substrat Hitze schnell von dem MEMS Chip weggeleitet werden kann . The substrate can be a ceramic substrate. The substrate can comprise aluminum oxide or layers consisting of aluminum oxide. The substrate can be manufactured using an additive manufacturing process, such as a 3D printing process. A ceramic substrate can have a higher thermal conductivity than a circuit board, so that heat can be quickly conducted away from the MEMS chip through the ceramic substrate.

Der MEMS Chip kann ein MEMS Spiegel sein . Der MEMS Chip kann ein MEMS basiertes akustisches Bauelement , beispielsweise ein Mikrophon, Ultraschallsensor oder Lautsprecher, aufweisen oder sein . Der MEMS Chip kann ein MEMS basiertes Bauelement zur Messung physikalischer Parameter, beispielsweise ein Drucksensor, Temperatursensor, Lichtsensor, Strahlungssensor, Magnetfeldsensor, aufweisen oder sein . Der MEMS Chip kann ein Intertialsensor, beispielsweise ein Beschleunigungssensor, Vibrationssensor, Neigungssensor oder Gyroskop, aufweisen oder sein . Der MEMS Chip kann ein optisches Bauelement , beispielsweise ein Bildsensor, ein Spiegelelement , ein Scannerelement , ein Interferometer oder ein microsi zed laser communication terminal scanning system, aufweisen oder sein . Der MEMS Chip kann auch ein Bauelement zur Messung chemischer Parameter, beispielsweise ein Wasserstof f sensor, ein Gassensor, ein Biosensor, ein Glukosesensor oder ein Lab-on- Chip Sensor, aufweisen oder sein . The MEMS chip can be a MEMS mirror. The MEMS chip can have or be a MEMS-based acoustic component, for example a microphone, ultrasonic sensor or loudspeaker. The MEMS chip can have or be a MEMS-based component for measuring physical parameters, for example a pressure sensor, temperature sensor, light sensor, radiation sensor, magnetic field sensor. The MEMS chip can have or be an inertial sensor, for example an acceleration sensor, vibration sensor, tilt sensor or gyroscope. The MEMS chip can have or be an optical component, for example an image sensor, a mirror element, a scanner element, an interferometer or a microsized laser. communication terminal scanning system. The MEMS chip can also have or be a component for measuring chemical parameters, for example a hydrogen sensor, a gas sensor, a biosensor, a glucose sensor or a lab-on-chip sensor.

Der MEMS Chip kann ein bewegliches Element oder mehrere bewegliche Elemente aufweisen, wobei eines der beweglichen Elemente insbesondere ein bewegliches Spiegelelement sein kann . Der MEMS Chip kann zusätzlich elektrische Leitungen, eletrische Durchführungen ( TSV Trans silicon vias ) und aktive sowie passive Elemente beinhalten . Diese Elemente können direkt in den MEMS Chip integriert sein . Zum Beispiel können Überspannungschutz-Elemente direkt in den MEMS integriert werden . Dabei kann es sich beispielsweise um ein PN-Diode handeln . The MEMS chip can have one or more movable elements, where one of the movable elements can in particular be a movable mirror element. The MEMS chip can also contain electrical lines, electrical feedthroughs (TSV trans-silicon vias) and active and passive elements. These elements can be integrated directly into the MEMS chip. For example, overvoltage protection elements can be integrated directly into the MEMS. This can be a PN diode, for example.

Das elektrische Bauteil kann ein Antriebselement aufweisen, das ausgestaltet ist , das bewegliche Element des MEMS Chips zu bewegen . Das elektrische Bauteil kann als eine zusätzliche Schicht auf dem MEMS Chip aufgebracht sein . Das elektrische Bauteil kann einen piezoelektrischen Aktuator aufweisen . Die elektrischen Bauteile können auch ein NTCs , Kondensatoren oder Spulen beinhalten . Der MEMS Chip kann mehrere elektrische Bauteile aufweisen, wobei zumindest eines der elektrischen Bauteile auf der dem Substrat zugewandten Seite des MEMS Chips angeordnet sein kann . Es können mehrere der elektrischen Bauteile auf der dem Substrat zugewandten Seite angeordnet sein . Es können alle der elektrischen Bauteile des MEMS Chips auf der dem Substrat zugewandten Seite angeordnet sein . Der MEMS Chip kann auf der dem Substrat zugewandten Seite elektrische Kontakte aufweisen, die mit elektrischen Kontakten des Substrats verbunden sind . Die elektrischen Kontakte des MEMS Chips und des Substrats können j eweils Löt- Pads aufweisen, wobei die elektrischen Kontakte des MEMS Chips und des Substrats j eweils über eine Lötkugel miteinander verbunden sind . The electrical component can have a drive element that is designed to move the movable element of the MEMS chip. The electrical component can be applied as an additional layer on the MEMS chip. The electrical component can have a piezoelectric actuator. The electrical components can also include NTCs, capacitors or coils. The MEMS chip can have a plurality of electrical components, wherein at least one of the electrical components can be arranged on the side of the MEMS chip facing the substrate. Several of the electrical components can be arranged on the side facing the substrate. All of the electrical components of the MEMS chip can be arranged on the side facing the substrate. The MEMS chip can have electrical contacts on the side facing the substrate, which are connected to electrical contacts of the substrate. The electrical contacts of the MEMS chip and the substrate can each have solder pads, wherein the electrical contacts of the MEMS chip and the substrate are each connected to one another via a solder ball.

Die elektrischen Kontakte des MEMS Chips können auf der dem Substrat zugewandten Unterseite des MEMS Chips und auf einer Seitenfläche des MEMS Chips angeordnet sein, die senkrecht zu dem Substrat ist . Dementsprechend können die elektrischen Kontakte des MEMS Chips in einem Querschnitt L- förmig sein . Durch die Anordnung der Kontakte auf der dem Substrat zugewandten Unterseite und der dazu senkrechten Seitenfläche kann der elektrische Kontakt besonders groß flächig ausgebildet werden und eine zuverlässige Kontaktierung sicher st eilen . The electrical contacts of the MEMS chip can be arranged on the underside of the MEMS chip facing the substrate and on a side surface of the MEMS chip that is perpendicular to the substrate. Accordingly, the electrical contacts of the MEMS chip can be L-shaped in cross-section. By arranging the contacts on the underside facing the substrate and the side surface perpendicular to it, the electrical contact can be formed over a particularly large area and reliable contact can be ensured.

Die elektrischen Kontakte des MEMS Chips können über Lötkugeln mit den elektrischen Kontakten des Substrats verbunden sein . Der MEMS Chip kann ein bewegliches Element , insbesondere ein bewegliches Spiegelelement , aufweisen, wobei eine Höhe der Lötkugeln so gewählt ist , dass das bewegliche Element bei einer Bewegung nicht an das Substrat anschlägt . Selbst wenn das bewegliche Element um seine maximale Auslenkung aus seiner Ruhelage ausgelenkt wird, kann durch die zwischen dem Substrat und dem MEMS Chip angeordnete Lötkugel verhindert werden, dass das bewegliche Element mit dem Substrat in Kontakt kommt . Die Lötkugeln können somit die Funktion eines Abstandshalters übernehmen . Auf zusätzliche Abstandshalter oder eine zweite Sili ziumschicht , die einen Abstand zwischen dem beweglichen Element und dem Substrat gewährleistet , kann verzichtet werden . Durch die Verwendung ausreichend hoher Lötkugeln kann somit es ermöglicht werden, einen MEMS Chip zu verwenden, der eine einzige Sili ziumschicht aufweist . Die Lötkugeln können so ausgestaltet sein, dass zwischen dem beweglichen Element in seiner Ruhelage und eine unter dem beweglichen Element angeordneten Oberseite des Substrats ein Hohlraum ausgebildet ist , so dass ein Abstand dass zwischen dem beweglichen Element in seiner Ruhelage und der Oberseite des Substrats zumindest 300 pm beträgt . Der Hohlraum kann dabei eine Grundfläche von 1 mm2 aufweisen . Die Grundfläche ist parallel zu dem Substrat . The electrical contacts of the MEMS chip can be connected to the electrical contacts of the substrate via solder balls. The MEMS chip can have a movable element, in particular a movable mirror element, wherein the height of the solder balls is selected such that the movable element does not strike the substrate during movement. Even if the movable element is deflected by its maximum deflection from its rest position, the solder ball arranged between the substrate and the MEMS chip can prevent the movable element from coming into contact with the substrate. The solder balls can thus assume the function of a spacer. Additional spacers or a second silicon layer, which creates a distance between the movable element and the substrate guaranteed, can be dispensed with. By using sufficiently high solder balls it can be made possible to use a MEMS chip which has a single silicon layer. The solder balls can be designed in such a way that a cavity is formed between the movable element in its rest position and an upper side of the substrate arranged below the movable element, so that a distance between the movable element in its rest position and the upper side of the substrate is at least 300 pm. The cavity can have a base area of 1 mm 2 . The base area is parallel to the substrate.

Das Substrat kann eine Durchkontaktierung aufweisen, über die einer der elektrischen Kontakte des Substrats mit einem externen elektrischen Kontakt verbunden ist , der auf der Seite des Substrats angeordnet ist , die von dem MEMS Chip weg weist . Alternativ oder ergänzend kann das Substrat eine Leiterbahn aufweisen, über die einer der Kontakte des Substrats mit einem externen elektrischen Kontakt des Substrats kontaktiert ist , der auf einer dem MEMS Chip zugewandten Oberseite des Substrats oder auf einer Seitenfläche des Substrat , die senkrecht zur Oberseite ist , liegt . The substrate may have a via, via which one of the electrical contacts of the substrate is connected to an external electrical contact arranged on the side of the substrate facing away from the MEMS chip. Alternatively or additionally, the substrate may have a conductor track, via which one of the contacts of the substrate is contacted to an external electrical contact of the substrate, which contact is arranged on an upper side of the substrate facing the MEMS chip or on a side surface of the substrate that is perpendicular to the upper side.

Sowohl die Durchkontaktierung als auch die Leiterbahn können hermetisch oder quasi-hermetisch versiegelte elektrische Leitungen sein . Both the via and the conductor track can be hermetically or quasi-hermetically sealed electrical lines.

Die elektrischen Kontakte des MEMS Chips können teilweise von einem Schlitz in dem MEMS Chip umschlossen sein . Der Schlitz kann das Material des MEMS Chips vollständig durchdringen . Der Schlitz kann die elektrischen Kontakte beispielsweise an drei Seiten umschließen, wobei eine vierte Seite der elektrischen Kontakte nicht von dem Schlitz umschlossen ist . The electrical contacts of the MEMS chip can be partially enclosed by a slot in the MEMS chip. The slot can completely penetrate the material of the MEMS chip. The slot can, for example, connect the electrical contacts to enclose three sides, with a fourth side of the electrical contacts not enclosed by the slot.

Der Schlitz kann dafür sorgen, dass der MEMS Chip im Bereich der elektrischen Kontakte als gefederte Aufhängung ausgebildet ist . Dabei kann der MEMS Chip in dem Bereich, in dem die Schlitze die elektrischen Kontakte teilweise umschließen, eine höhere Verformbarkeit aufweisen als in einem aktiven Bereich, der das elektrische Bauteil aufweist . Wird nunmehr eine Vorspannung auf dem MEMS Chip ausgeübt , beispielsweise aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoef fi zienten des Substrats und des MEMS Chips , kann die durch die Schlitze gebildete gefederte Aufhängung dafür sorgen, dass der MEMS Chip nur in dem Bereich der elektrischen Kontakt verformt wird und der aktive Bereich, der das elektrische Bauteil aufweist und der beispielsweise auch das bewegliche Element aufweisen kann, gar nicht oder nur zu einem geringen Maße verformt wird . The slot can ensure that the MEMS chip is designed as a spring-loaded suspension in the area of the electrical contacts. The MEMS chip can have a higher deformability in the area in which the slots partially enclose the electrical contacts than in an active area which has the electrical component. If a prestress is now exerted on the MEMS chip, for example due to different thermal expansion coefficients of the substrate and the MEMS chip, the spring-loaded suspension formed by the slots can ensure that the MEMS chip is only deformed in the area of the electrical contacts and that the active area which has the electrical component and which can also have the movable element, for example, is not deformed at all or is deformed only to a small extent.

Der MEMS Chip kann durch Bonddrähte mit dem Substrat elektrisch kontaktiert sein . Die Kontaktierung durch Bonddrähte stellt dabei eine Alternative zu der Kontaktierung mittels Flip Chip Bauweise dar . The MEMS chip can be electrically connected to the substrate via bond wires. Bonding via bond wires represents an alternative to contacting using a flip-chip design.

Der MEMS Chip kann eine einzige Sili zium aufweisende Schicht aufweisen . Der MEMS Chip kann auch zumindest eine Glas- , Aluminiumoxid- , Diamant- , Stahl- , Sili ziumnitrid- , Sili zium Carbit- , Poly-Sili zium- , Aluminiumnitrid- oder Bornitridaufweisende Schicht aufweisen . Der MEMS Chip kann insbesondere aus einem Wafer gefertigt sein, der aus einer einzigen Sili ziumschicht besteht . Dementsprechend kann auf die Verwendung eines SOI Wafers verzichtet werden . Zwischen dem Substrat und dem MEMS Chip kann eine Stressabbauschicht angeordnet sein . Die Stressabbauschicht kann dazu ausgestaltet sein, mechanische Spannungen abzubauen, die aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoef fi zienten des Substrats und des MEMS Chips entstehen können . Die Stressabbauschicht kann entweder zwischen einer Oberseite des Substrats und einem auf dem Substrat ausgebildeten elektrischen Kontakt oder zwischen einer Unterseite des MEMS Chips und einem elektrischen Kontakt des MEMS Chips angeordnet sein . Ferner ist es möglich, dass eine erste Stressabbauschicht auf dem Substrat und eine zweite Stressabbauschicht auf dem MEMS Chip angeordnet ist . The MEMS chip can have a single layer comprising silicon. The MEMS chip can also have at least one layer comprising glass, aluminum oxide, diamond, steel, silicon nitride, silicon carbide, polysilicon, aluminum nitride, or boron nitride. The MEMS chip can, in particular, be manufactured from a wafer consisting of a single silicon layer. Accordingly, the use of an SOI wafer can be dispensed with. A stress relief layer can be arranged between the substrate and the MEMS chip. The stress relief layer can be designed to relieve mechanical stresses that can arise due to different thermal expansion coefficients of the substrate and the MEMS chip. The stress relief layer can be arranged either between a top side of the substrate and an electrical contact formed on the substrate or between a bottom side of the MEMS chip and an electrical contact of the MEMS chip. Furthermore, it is possible for a first stress relief layer to be arranged on the substrate and a second stress relief layer to be arranged on the MEMS chip.

Das Substrat kann auf der zum MEMS Chip weisenden Seite einen Abstandshalter aufweisen, an dem der MEMS Chip anliegt . Uber den Abstandshalter kann ein Abstand zwischen einer Oberseite des Substrats und einer Unterseite des MEMS Chips eingestellt werden . Der Abstandshalter kann dabei so hoch sein, dass ein bewegliches Element , insbesondere ein bewegliches Spiegelelement , des MEMS Chip auch bei seiner maximalen Auslenkung aus seiner Ruhelage nicht an die Oberseite des Substrats anstößt . Durch die Verwendung des Abstandshalters kann ein Package konstruiert werden, bei dem auf eine Vertiefung in der Oberseite des Substrats oder eine sich durch das Substrat erstreckende Öf fnung verzichtet werden kann . Der Abstandshalter kann so ausgestaltet sein, dass zwischen dem beweglichen Element in seiner Ruhelage und eine unter dem beweglichen Element angeordneten Oberseite des Substrats ein Hohlraum ausgebildet ist , so dass ein Abstand dass zwischen dem beweglichen Element in seiner Ruhelage und der Oberseite des Substrats zumindest 300 pm beträgt . Der Hohlraum kann dabei eine Grundfläche von 1 mm2 aufweisen . Das Substrat kann auf der zum MEMS Chip weisenden Seite eine Vertiefung aufweisen, über der ein bewegliches Element des MEMS Chips angeordnet ist . Alternativ kann das Substrat eine sich durch das Substrat erstreckende Öf fnung aufweisen, über der das bewegliche Element angeordnet ist . Die Vertiefung oder die Öf fnung können so ausgestaltet sein, dass das bewegliche Element auch bei seiner maximalen Auslenkung nicht an das Substrat anstößt . The substrate can have a spacer on the side facing the MEMS chip, against which the MEMS chip rests. The spacer can be used to set a distance between an upper side of the substrate and an underside of the MEMS chip. The spacer can be high enough that a movable element, in particular a movable mirror element, of the MEMS chip does not come into contact with the upper side of the substrate even when it is deflected to the maximum from its rest position. By using the spacer, a package can be constructed in which there is no need for a recess in the upper side of the substrate or an opening extending through the substrate. The spacer can be designed such that a cavity is formed between the movable element in its rest position and an upper side of the substrate arranged below the movable element, so that a distance between the movable element in its rest position and the upper side of the substrate is at least 300 pm. The cavity can have a base area of 1 mm2 . The substrate may have a recess on the side facing the MEMS chip, above which a movable element of the MEMS chip is arranged. Alternatively, the substrate may have an opening extending through the substrate, above which the movable element is arranged. The recess or opening may be configured such that the movable element does not strike the substrate even at its maximum deflection.

Das Package kann ferner eine Verkapselung aufweisen, die zusammen mit dem Substrat einen Hohlraum verkapselt , in dem der MEMS Chip angeordnet ist . Die Verkapselung kann einen Rahmen, der den MEMS Chip umgibt , aufweisen . Die Verkapselung kann ein Fenster aufweisen, dass eine Öf fnung in dem Rahmen oder eine Öf fnung in dem Substrat verschließt . The package may further comprise an encapsulation which, together with the substrate, encapsulates a cavity in which the MEMS chip is arranged. The encapsulation may comprise a frame surrounding the MEMS chip. The encapsulation may comprise a window that closes an opening in the frame or an opening in the substrate.

Der Hohlraum kann durch die Verkapselung hermetisch abgeschlossen sein . Dementsprechend kann der MEMS Chip in dem Hohlraum vor Feuchtigkeit , beispielsweise Wasserdampf oder anderen Umweltgasen geschützt sein . Dementsprechend kann der MEMS Chip vor Korrosion, Oxidation und Alterungserscheinungen von optischen und elektroaktiven Komponenten geschützt sein . Die hermetische Verkapselung kann es zudem verhindern, dass in Folge von Temperaturschwankungen Feuchtigkeit durch Kondensation im Inneren des Hohlraums entsteht . The cavity can be hermetically sealed by encapsulation. Accordingly, the MEMS chip within the cavity can be protected from moisture, such as water vapor or other environmental gases. Accordingly, the MEMS chip can be protected from corrosion, oxidation, and aging of optical and electroactive components. Hermetic encapsulation can also prevent moisture from forming inside the cavity due to condensation as a result of temperature fluctuations.

Der MEMS Chip kann empfindliche bewegliche Elemente , insbesondere bewegliche Spiegelelemente , aufweisen . Die Verkapselung kann einen mechanischen Schutz bieten, der die beweglichen Elemente während Einbau und Fertigung schützt . Die Verkapselung kann so ausgestaltet sein, dass der Hohlraum optisch zugänglich bleibt . Beispielsweise kann ein Teil der Verkapselung oder die gesamte Verkapselung für Lichtstrahlen im sichtbaren Spektrum durchlässig sein . The MEMS chip may contain sensitive moving elements, particularly movable mirror elements. The encapsulation may provide mechanical protection to protect the moving elements during assembly and manufacturing. The encapsulation can be designed so that the cavity remains optically accessible. For example, part of the encapsulation or the entire encapsulation can be transparent to light rays in the visible spectrum.

Die Verkapselung kann anwendungsspezi fisch ausgestaltet sein . Dabei kann die Verkapselung beispielsweise dazu ausgestaltet sein, verschiedene Medien standhalten zu können . The encapsulation can be designed to be application-specific. For example, the encapsulation can be designed to withstand various media.

Die Verkapselung kann ein Fenster aufweisen, das optisch transparent ist . Das Fenster kann beispielsweise Glas aufweisen oder aus Glas bestehen . Alternativ kann das Fenster einen durchsichtigen Kunststof f aufweisen oder aus einem durchsichtigen Kunststof f bestehen . Das Fenster kann eine antiref lektierende Beschichtung aufweisen . Die antiref lektierende Beschichtung kann dafür sorgen, dass ein auf das Fenster auf tref f ender Laserstrahl nicht oder nur zu einem sehr geringen Anteil reflektiert wird . The encapsulation can have a window that is optically transparent. The window can, for example, have glass or be made of glass. Alternatively, the window can have a transparent plastic or be made of a transparent plastic. The window can have an anti-reflective coating. The anti-reflective coating can ensure that a laser beam striking the window is not reflected or is reflected only to a very small extent.

Das Fenster kann mit einer Oberfläche eines beweglichen Elements des MEMS Chips im Ruhezustand des beweglichen Elements einen Winkel zwischen 5 ° und 20 ° einschließen . Durch das schräg zu dem beweglichen Element angeordnete Fenster kann sichergestellt werden, dass selbst ein reflektierter Laserstrahl den Signallaserstrahl nicht stört , da der Signallaserstrahl sich in eine andere Richtung ausbreitet als der am Fenster reflektierte Strahl . The window can form an angle of between 5° and 20° with the surface of a movable element of the MEMS chip when the movable element is at rest. The window, which is arranged at an angle to the movable element, ensures that even a reflected laser beam does not interfere with the signal laser beam, since the signal laser beam propagates in a different direction than the beam reflected at the window.

Die Verkapselung kann zwei Fenster aufweisen, die optisch transparent sind . Die beiden Fenster können schräg zueinander angeordnet sein und beispielsweise miteinander einen Winkel zwischen und 10 ° und 170 ° einschließen . Alternativ können die beiden Fenster parallel zueinander sein und einander gegenüber liegen . The encapsulation may have two windows that are optically transparent. The two windows may be arranged obliquely to each other and, for example, form an angle between 10 ° and 170 °. Alternatively, the Both windows must be parallel and opposite each other.

Ein Teil der Verkapselung oder die ganze Verkapselung kann in einem additiven Fertigungsverfahren, insbesondere einem 3D- Druckverf ahren, gefertigt sein . Das additive Fertigungsverfahren ermöglicht im Vergleich zum klassischen keramischen Fertigungsverfahren eine erhöhte Designflexibilität . Beispielsweise kann das Substrat mit einer Biegung konstruiert werden . In einem additiven Verfahren kann ein abgewinkelter Bereich des Substrats als Befestigungs fuß des Packages gefertigt werden . Part or all of the encapsulation can be manufactured using an additive manufacturing process, particularly a 3D printing process. Compared to traditional ceramic manufacturing processes, additive manufacturing allows for increased design flexibility. For example, the substrate can be designed with a bend. An angled area of the substrate can be manufactured using an additive process to serve as the package's mounting base.

Dementsprechend können die einzelnen Elemente des Packages in nahezu beliebigen Winkeln zueinander und zu einer Leiterplatte ausgerichtet werden . Das additive Fertigungsverfahren kann es zudem ermöglichen, das Substrat und die Verkapselung in einem einzigen Fertigungsschritt zu fertigen, so dass auf Klebeverbindungen zwischen den einzelnen Elementen verzichtet werden kann . Auch die elektrischen Strukturen des Substrats , insbesondere Leiterbahnen, Durchkontaktierungen und elektrische Kontakte des Substrats , könnten im additiven Fertigungsverfahren gefertigt werden . Accordingly, the individual elements of the package can be aligned at virtually any angle to each other and to a circuit board. The additive manufacturing process can also make it possible to produce the substrate and the encapsulation in a single production step, eliminating the need for adhesive bonds between the individual elements. The electrical structures of the substrate, in particular conductor tracks, vias, and electrical contacts of the substrate, could also be manufactured using the additive manufacturing process.

Das elektrische Bauteil kann einen piezoelektrischen Aktuator aufweisen oder ein piezoelektrischer Aktuator sein . Der Aktuator kann dazu ausgestaltet sein, das bewegliche Element des MEMS Chips zu bewegen . Beispielsweise kann der Aktuator dazu ausgestaltet sein, ein bewegliches Spiegelelement in eine Schwingung zu versetzen . The electrical component may include a piezoelectric actuator or be a piezoelectric actuator. The actuator may be configured to move the movable element of the MEMS chip. For example, the actuator may be configured to cause a movable mirror element to oscillate.

Der MEMS Chip kann insbesondere einen MEMS Mikrospiegel mit einem beweglichen Spiegelelement aufweisen . Das bewegliche Spiegelelement kann eine reflektierende Schicht aufweisen, die auf der Seite des MEMS Chips angeordnet ist , die dem Substrat zugewandt ist . Alternativ oder ergänzend kann das bewegliche Spiegelelement eine reflektierende Schicht aufweisen, die auf der Seite des MEMS Chips angeordnet ist , die von dem Substrat weg weist . The MEMS chip can in particular comprise a MEMS micromirror with a movable mirror element. The movable The mirror element may comprise a reflective layer arranged on the side of the MEMS chip facing the substrate. Alternatively or additionally, the movable mirror element may comprise a reflective layer arranged on the side of the MEMS chip facing away from the substrate.

Das bewegliche Spiegelelement kann auf einer von der reflektierenden Schicht weg weisenden Seite eine mechanische Verstärkungsstruktur aufweisen . Die Verstärkungsstruktur kann Balken aufweisen . Die mechanische Verstärkungsstruktur kann durch Verdickungen des beweglichen Spiegelelements gebildet sein . Die Verdickungen können dabei balkenförmig sein . Die Balken können gerade oder gebogen sein . The movable mirror element can have a mechanical reinforcement structure on a side facing away from the reflective layer. The reinforcement structure can have bars. The mechanical reinforcement structure can be formed by thickened portions of the movable mirror element. The thickened portions can be bar-shaped. The bars can be straight or curved.

Durch die mechanische Verstärkungsstruktur kann das Spiegelelement so ausgestaltet sein, dass es auch bei Schwingungen mit einer hohen Schwingungsamplitude nur geringe oder gar keine Verformungen erfährt . Due to the mechanical reinforcement structure, the mirror element can be designed in such a way that it experiences little or no deformation even in the case of vibrations with a high vibration amplitude.

Der MEMS-Chip, insbesondere auch die beweglichen Elemente , können integrierte lichtsensitive oder schalldrucksensitive elektronische Bauteile beinhalten, die die Auslenkung des Spiegelelementes messen können . Es ist auch möglich, dass magnetische oder sich elektrostatisch aufladende BauteileThe MEMS chip, especially the moving elements, can contain integrated light-sensitive or sound-pressure-sensitive electronic components that can measure the deflection of the mirror element. It is also possible that magnetic or electrostatically charged components

( triboelektrischer Ef fekt ) auf den beweglichen Elementen dazu dienen, ein elektromagentisches Signal zu erzeugen, das mit Hil fe von Sensoren auf dem Substrat gemessen werden kann . (triboelectric effect) on the moving elements serve to generate an electromagnetic signal that can be measured with the help of sensors on the substrate.

An dem Substrat können ein AS IC, ein Lasermodul und/oder eine Ansteuerelektronik zur Steuerung des Lasermoduls angeordnet sein . Diese Elemente können auf einer Oberseite , die dem MEMS Chip zugewandt ist oder auf einer Unterseite , die von dem MEMS Chip weg weist , angeordnet sein . Diese Elemente können entweder in einem verkapselten Hohlraum oder außerhalb des verkapselten Hohlraums angeordnet sein . An AS IC, a laser module and/or control electronics for controlling the laser module can be arranged on the substrate. These elements can be arranged on a top side facing the MEMS chip or on a bottom side facing away from the MEMS chip. These elements can be arranged either in an encapsulated cavity or outside the encapsulated cavity.

Des Weiteren können auf dem Substrat lichtsensitive oder schalldrucksensitive Komponenten angeordnet sein . Diese können die Auslenkung und Position der beweglichen Elemente des MEMS Chips messen . Auch ist es möglich, dass die Auslenkung der beweglichen Elemente des MEMS Chips durch induktive oder kapazitive Sensoren auf dem Substrat gemessen werden kann . Diese messen das elektromagnetische Feld, das durch magnetische oder sich elektrostatisch aufladende Elemente auf zumindest einem beweglichen Element des Spiegels erzeugt wird . Furthermore, light-sensitive or sound-pressure-sensitive components can be arranged on the substrate. These can measure the deflection and position of the movable elements of the MEMS chip. It is also possible for the deflection of the movable elements of the MEMS chip to be measured by inductive or capacitive sensors on the substrate. These measure the electromagnetic field generated by magnetic or electrostatically charged elements on at least one movable element of the mirror.

Das Lasermodul kann dazu ausgestaltet sein, einen Laserstrahl aus zusenden . Das Lasermodul kann eine oder mehrere Laserdioden aufweisen . Der AS IC kann dazu ausgestaltet sein, den MEMS Chip zu steuern . Dazu kann der AS IC Steuersignale an Antriebselemente des MEMS Chips senden . The laser module can be configured to emit a laser beam. The laser module can have one or more laser diodes. The AS IC can be configured to control the MEMS chip. For this purpose, the AS IC can send control signals to drive elements of the MEMS chip.

An dem Substrat kann zumindest eine optische Komponente , wie beispielweise ein Spiegel oder eine Linse , angeordnet sein . Jede der optischen Komponenten kann auf der Oberseite oder der Unterseite des Substrats angeordnet sein . Die optischen Komponenten können innerhalb oder außerhalb des verkapselten Hohlraums angeordnet sein . At least one optical component, such as a mirror or a lens, may be arranged on the substrate. Each of the optical components may be arranged on the top or bottom side of the substrate. The optical components may be arranged inside or outside the encapsulated cavity.

An dem Substrat kann zumindest ein Sensor angeordnet sein . Der Sensor kann in oder außerhalb des verkapselten Bereichs angeordnet sein . Es können mehrere Sensoren an dem Substrat angeordnet sein . In dem Substrat kann ein mikroskopischer Fluidkanal ausgebildet sein . Der mikroskopische Fluidkanal kann in einem additiven Herstellungsverfahren gefertigt worden sein . In einem additiven Herstellungsverfahren kann ein solcher Kanal ohne großen Aufwand ausgebildet werden . At least one sensor can be arranged on the substrate. The sensor can be arranged inside or outside the encapsulated region. Multiple sensors can be arranged on the substrate. A microscopic fluid channel can be formed in the substrate. The microscopic fluid channel can be manufactured using an additive manufacturing process. Such a channel can be formed without great effort using an additive manufacturing process.

Das Package kann dazu ausgestaltet sein, eine Flüssigkeit , beispielsweise Wasser oder Glykol , zur Temperatureinstellung des MEMS Chips und/oder anderer Bauteile des Packages durch den mikroskopischen Fluidkanal zu pumpen . Bei den anderen Bauteilen kann es sich beispielsweise um ein Lasermodul handeln . Der MEMS Chip und das Lasermodul können während seines Betriebs erhitzt werden, so dass die Kühlung durch den mikroskopischen Fluidkanal sinnvoll sein kann . The package can be configured to pump a liquid, such as water or glycol, through the microscopic fluid channel to adjust the temperature of the MEMS chip and/or other components of the package. The other components can be, for example, a laser module. The MEMS chip and the laser module can be heated during operation, so cooling through the microscopic fluid channel can be useful.

Das Substrat kann einen Befestigungs fuß aufweisen, der dazu ausgestaltet ist , das Substrat auf einer Leiterplatte zu befestigen, wobei der Befestigungs fuß schräg zu dem MEMS Chip angeordnet sein kann, so dass das Package derart auf der Leiterplatte befestigbar ist , dass der MEMS Chip schräg zu der Leiterplatte angeordnet ist . Der Befestigungs fuß kann insbesondere in einem additiven Fertigungsverfahren gefertigt werden, dass es ermöglichen kann, Elemente in nahezu beliebigen Winkeln zueinander anzuordnen . Die Ergänzung des Befestigungs fußes kann ermöglichen, den MEMS Chip und/oder ein Fenster schräg zu einer Lichtquelle , beispielsweise einem Lasermodul , anzuordnen . The substrate can have a fastening foot which is designed to fasten the substrate to a printed circuit board, wherein the fastening foot can be arranged at an angle to the MEMS chip such that the package can be fastened to the printed circuit board such that the MEMS chip is arranged at an angle to the printed circuit board. The fastening foot can in particular be manufactured using an additive manufacturing process which can make it possible to arrange elements at almost any angle to one another. The addition of the fastening foot can make it possible to arrange the MEMS chip and/or a window at an angle to a light source, for example a laser module.

Das Substrat kann eine Biegung aufweisen . Weist das Substrat eine Biegung auf , kann der MEMS Chip schräg zu der Lichtquelle angeordnet sein . Eine Biegung in dem Substrat kann insbesondere durch ein additives Fertigungsverfahren gebildet werden . In einem Aus führungsbeispiel kann das Package eine Vorrichtung zur Ausrichtung des Packages aufweisen, die dazu ausgestaltet ist , das Substrat zu relativ zu einer Halterung zu bewegen, beispielsweise zu verkippen . Die Vorrichtung kann eine flexible Membran, eine Mikrofluidik Pumpe und/oder einen piezoelektrischen Aktuator aufweisen . The substrate may have a bend. If the substrate has a bend, the MEMS chip may be arranged at an angle to the light source. A bend in the substrate may be formed, in particular, by an additive manufacturing process. In one embodiment, the package may include a device for aligning the package, which is configured to move, for example, tilt, the substrate relative to a holder. The device may include a flexible membrane, a microfluidic pump, and/or a piezoelectric actuator.

Zumindest ein Aktuator, insbesondere ein piezoelektrischer Aktuator, kann auf dem Substrat angeordnet sein, der dazu ausgestaltet ist den MEMS Chip zu bewegen . Der auf dem Substrat angeordnete Aktuator kann ergänzend oder alternativ zu einem Antriebselement , beispielsweise einem piezoelektrischen Aktuator, auf dem MEMS Chip sein . Der Aktuator auf dem Substrat kann dazu ausgestaltet sein, dass bewegliche Element des MEMS Chips in eine Schwingungsbewegung zu versetzen, beispielsweise in eine Lissa j ous-Schwingung . At least one actuator, in particular a piezoelectric actuator, can be arranged on the substrate and is designed to move the MEMS chip. The actuator arranged on the substrate can be additional or alternative to a drive element, for example a piezoelectric actuator, on the MEMS chip. The actuator on the substrate can be designed to set the movable element of the MEMS chip into an oscillatory motion, for example a Lissajous oscillation.

Der MEMS Chip kann ein bewegliches Element aufweisen . Das Package kann eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Auslenkung des beweglichen Elements aufweisen . The MEMS chip may include a movable element. The package may include a device for determining a deflection of the movable element.

Die Vorrichtung zur Bestimmung einer Auslenkung des beweglichen Elements kann ein lichtsensitives Element aufweisen . Das Package kann derart ausgestaltet sein, dass eine auf das lichtsensitive Element tref fende Lichtmenge abhängig von der Auslenkung des beweglichen Elements ist und dass die Auslenkung des beweglichen Elements bestimmt wird, indem ein von dem lichtsensitiven Element auf genommenes Messsignal ausgewertet wird . Das lichtsensitive Element kann dazu ausgestaltet sein, in Folge eines auf das lichtsensitive Element tref fenden Lichtstrahls ein Sensorsignal zu erzeugen, wobei das lichtsensitive Element mit einer Auswerteeinheit verbunden ist , die dazu ausgestaltet ist , aus dem von dem lichtsensitiven Element gemessenen Sensorsignal eine Auslenkung des beweglichen Elements zu ermitteln . Die Vorrichtung kann auch mehrere der oben beschriebenen lichtsensitive Elemente aufweisen . The device for determining a deflection of the movable element can comprise a light-sensitive element. The package can be designed such that an amount of light striking the light-sensitive element depends on the deflection of the movable element and that the deflection of the movable element is determined by evaluating a measurement signal received by the light-sensitive element. The light-sensitive element can be designed to generate a sensor signal as a result of a light beam striking the light-sensitive element, wherein the light-sensitive element is provided with an evaluation unit which is designed to determine a deflection of the movable element from the sensor signal measured by the light-sensitive element. The device can also have several of the light-sensitive elements described above.

Das lichtsensitive Element kann am beweglichen Element angeordnet sein . Das lichtsensitive Element kann derart angeordnet sein, dass ein von dem beweglichen Element abgelenkter Lichtstrahl auf das lichtsensitive Element tri f ft . Das bewegliche Element kann für Licht eines Wellenlängenbereichs zumindest teilweise transparent sein, wobei das lichtsensitive Element derart auf dem Substrat angeordnet ist , dass ein durch das bewegliche Element hindurchtretender Lichtstrahl auf das lichtsensitive Element tri f ft . The light-sensitive element can be arranged on the movable element. The light-sensitive element can be arranged such that a light beam deflected by the movable element strikes the light-sensitive element. The movable element can be at least partially transparent to light of a wavelength range, wherein the light-sensitive element is arranged on the substrate such that a light beam passing through the movable element strikes the light-sensitive element.

Das Package kann eine Lichtquelle zur Aussendung eines Mess- Laserstrahls aufweisen, die derart angeordnet ist , dass der Mess-Laserstrahl auf das bewegliche Element tri f ft , wobei eine Auslenkung des beweglichen Elements bestimmt wird, in dem Ablenkung des Mess-Laserstrahls durch das bewegliche Element gemessen wird . Der Mess-Laserstrahl kann unter einem anderen Winkel als der optische Strahlengang einfallen . Die Auslenkung des Mess-Laserstrahls kann über ein lichtsensitives Element gemessen werden . The package can have a light source for emitting a measuring laser beam, which is arranged such that the measuring laser beam strikes the movable element, wherein a deflection of the movable element is determined by measuring the deflection of the measuring laser beam by the movable element. The measuring laser beam can be incident at a different angle than the optical beam path. The deflection of the measuring laser beam can be measured via a light-sensitive element.

Das lichtsensitive Elemente kann in den Bereichen des Package angeordnet sein, in die das bewegliche Element bei seinen verschiedenen Auslenkungen den Mess-Laserstrahl reflektiert . The light-sensitive element can be arranged in the areas of the package into which the movable element reflects the measuring laser beam during its various deflections.

Der Mess-Laserstrahl kann entweder von einer Oberseite oder einer Unterseite in das Package eintreten . Die Vorrichtung zur Bestimmung der Auslenkung des beweglichen Elements kann einen Schalldruck-sensitiven Sensor aufweisen, der sich entweder auf dem MEMS Chip oder auf dem Substrat befindet . The measuring laser beam can enter the package either from the top or the bottom. The device for determining the deflection of the movable element can comprise a sound pressure sensitive sensor located either on the MEMS chip or on the substrate.

Das bewegliche Element kann ein elektronisches Bauteil aufweisen, das sich durch die Bewegung in Luft auflädt , wobei die Vorrichtung zur Bestimmung der Auslenkung des beweglichen Elements einen induktiven oder kapazitiven Sensor aufweist , der dazu ausgestaltet ist , ein elektrisches Feld zu messen, das von dem elektronischen Bauteil erzeugt wird, das sich durch die Bewegung in Luft auf lädt . Der induktive oder kapazitive Sensor kann auf dem Substrat oder auf dem MEMS Chip angeordnet sein oder in den MEMS Chip integriert sein . The movable element may comprise an electronic component that charges through movement in air, wherein the device for determining the deflection of the movable element comprises an inductive or capacitive sensor that is designed to measure an electric field generated by the electronic component that charges through movement in air. The inductive or capacitive sensor may be arranged on the substrate or on the MEMS chip, or integrated into the MEMS chip.

Ein weiterer Aspekt betri f ft ein Verfahren zur Herstellung einer Viel zahl von Packages . Bei diesen Packages kann es sich um die oben beschriebenen Packages handeln . Jedes im Zusammenhang mit dem Package of fenbarte strukturelle oder funktionale Merkmal kann dementsprechend auch für die mit dem Verfahren hergestellten Packages verwirklicht sein . A further aspect relates to a method for producing a plurality of packages. These packages can be the packages described above. Any structural or functional feature disclosed in connection with the package can accordingly also be implemented for the packages produced using the method.

Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf : The procedure comprises the following steps:

- Befestigen einer Viel zahl von MEMS Chips auf einem Wafer, wobei j eder MEMS Chip ein elektrisches Bauteil auf einer Seite aufweist und wobei die MEMS Chips derart auf dem Wafer befestigt werden, dass die Seite , auf der das elektrische Bauteil angeordnet ist , zum Wafer weist , - Attaching a plurality of MEMS chips to a wafer, each MEMS chip having an electrical component on one side, and the MEMS chips being attached to the wafer in such a way that the side on which the electrical component is arranged faces the wafer,

- Vereinzeln des Wafers , und - Singling the wafer, and

- Verkapseln der Packages durch eine Verkapselung, die zusammen mit dem Substrat einen Hohlraum verkapselt , in dem der MEMS Chip angeordnet ist , wobei dieser Schritt nach dem Vereinzeln des Wafers erfolgt . - Encapsulation of the packages by an encapsulation, which together with the substrate encapsulates a cavity in which the MEMS chip is arranged , this step taking place after the wafer has been singulated .

Es ist dementsprechend vorgesehen, die MEMS Chips erst nach der Vereinzelung des Wafers zu einem Package zu verkapseln . Dieses Vorgehen wird auch als Die-Level Packaging bezeichnet . Ein Verkapseln der MEMS Chips vor der Vereinzelung des Wafers wird als Wafer-Level Packaging bezeichnet . Accordingly, the MEMS chips are encapsulated into a package only after the wafer has been singulated. This process is also referred to as die-level packaging. Encapsulating the MEMS chips before the wafer has been singulated is referred to as wafer-level packaging.

Wafer-Level Packaging weist bei der Verwendung von großen optischen MEMS Chips die folgenden Nachteile auf . Beim Wafer- Level Packaging werden auch defekte MEMS Chips verkapselt und erst nach der Vereinzelung aussortiert . Insbesondere bei großen, aufwendigen MEMS Chips kann es dadurch zu nicht unerheblichen Kosten für den Ausschuss kommen, die durch eine Verkapselung nach der Vereinzelung vermieden werden können . Wafer-level packaging has the following disadvantages when using large optical MEMS chips. Wafer-level packaging also encapsulates defective MEMS chips and only sorts them out after singulation. Especially with large, complex MEMS chips, this can result in significant scrap costs, which can be avoided by encapsulating them after singulation.

Der Wafer kann beim Wafer-Level Packaging eine Verzerrung ( „Warpage" ) erfahren, durch die die Qualität der gefertigten Packages reduziert wird . Wird die Verkapselung auf Die-Level vorgenommen, kann die Verzerrung vermieden werden . During wafer-level packaging, the wafer may experience warpage, which reduces the quality of the manufactured packages. If encapsulation is performed at the die level, this distortion can be avoided.

Einbau und Handhabung sind bei einem Wafer-Level Packaging aufwendiger als bei einem Die-Level Packaging . Installation and handling are more complex with wafer-level packaging than with die-level packaging.

Bei Die-Level Packaging können die MEMS Chips auf dem Wafer vor der Vereinzelung näher aneinander angeordnet werden, da kein zusätzlicher Platz für eine Gehäusestruktur reserviert werden muss . With die-level packaging, the MEMS chips can be arranged closer together on the wafer before singulation, since no additional space needs to be reserved for a housing structure.

Im Folgenden werden bevorzugte Aus führungs formen anhand der Figuren beschrieben . Die Figuren 1 bis 32 zeigen schematische Darstellungen desPreferred embodiments are described below with reference to the figures. Figures 1 to 32 show schematic representations of the

Packages oder von Teilen des Packages . Packages or parts of the package .

Die Figuren 33 bis 38 zeigen Fotos , die das Package in verschiedenen Stadien seiner Herstellung beziehungsbeweise nach dem Einbau in einer Leiterplatte zeigen . Figures 33 to 38 show photographs showing the package at various stages of its manufacture and after installation in a printed circuit board .

Figur 39 zeigt schematisch ein Verfahren zur Herstellung des Packages . Figure 39 shows schematically a process for producing the package.

Die Figuren 40 bis 49 zeigen verschiedene Aus führungsbeispiele des Packages . Figures 40 to 49 show various embodiments of the package.

Figur 1 zeigt ein erstes Aus führungsbeispiel eines MEMS Chips 1 . Bei dem MEMS Chip handelt es sich um einen mikroelektromechanische Spiegel . Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Unterseite des MEMS Chips . Figure 1 shows a first exemplary embodiment of a MEMS chip 1. The MEMS chip is a microelectromechanical mirror. Figure 1 shows a perspective view of the underside of the MEMS chip.

Der MEMS Chip 1 umfasst ein Spiegelelement 2 , das über zwei erste Federelemente 4 mit einem Antriebselement 3 verbunden ist . Das Antriebselement 3 ist über zwei zweite Federelemente 6 mit einem starren Bereich 5 des MEMS Chips 1 verbunden . Der starre Bereich 5 , das Antriebselement 3 , das Spiegelelement 2 und die Federelemente 4 , 6 sind dabei einstückig aus einem gemeinsamen Substrat , beispielsweise aus Sili zium, ausgebildet , insbesondere durch Ätzen des gemeinsamen Substrats . Des Weiteren sind auf dem starren 5 elektrische Kontakt des MEMS Chips angeordnet . The MEMS chip 1 comprises a mirror element 2, which is connected to a drive element 3 via two first spring elements 4. The drive element 3 is connected to a rigid region 5 of the MEMS chip 1 via two second spring elements 6. The rigid region 5, the drive element 3, the mirror element 2 and the spring elements 4, 6 are formed integrally from a common substrate, for example from silicon, in particular by etching the common substrate. Furthermore, electrical contacts of the MEMS chip are arranged on the rigid 5.

Auf dem Spiegelelement 2 ist eine reflektierende Schicht 21 , beispielsweise aus einem Metall , aufgebracht , die zur zumindest teilweisen Reflexion von Licht im sichtbaren Spektralbereich eingerichtet ist . Das Spiegelelement 2 weist eine Spiegelaufhängung 22 auf , die direkt mit den ersten Federelementen 4 verbunden ist . Die Spiegelaufhängung 22 ist insbesondere dazu eingerichtet , eine Deformation der Oberfläche des Spiegelelements 2 während des Betriebs des mikroelektromechanischen Spiegels 1 zu reduzieren . A reflective layer 21 , for example made of a metal , is applied to the mirror element 2 , which is designed for at least partial reflection of light in the visible spectral range . The mirror element 2 has a mirror suspension 22 which is directly connected to the first spring elements 4. The mirror suspension 22 is particularly designed to reduce deformation of the surface of the mirror element 2 during operation of the microelectromechanical mirror 1.

Das Antriebselement 3 hat eine langestreckte , elliptische Ringform mit einer kurzen Achse SA und einer dazu senkrechten langen Achse LA. Das Antriebselement 3 umgibt das Spiegelelement 2 in dessen Haupterstreckungsebene in Ruhelage vollständig . Die ersten Federelemente 4 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Spiegelelements 2 entlang der langen Achse LA angeordnet , während die zweiten Federelemente 6 auf gegenüberliegenden Seiten des Antriebselements 3 entlang der kurzen Achse SA angeordnet sind . Die ersten Federelemente 4 und die zweiten Federelemente 6 sind als Torsions federelemente ausgebildet . The drive element 3 has an elongated, elliptical ring shape with a short axis SA and a long axis LA perpendicular thereto. The drive element 3 completely surrounds the mirror element 2 in its main extension plane in the rest position. The first spring elements 4 are arranged on opposite sides of the mirror element 2 along the long axis LA, while the second spring elements 6 are arranged on opposite sides of the drive element 3 along the short axis SA. The first spring elements 4 and the second spring elements 6 are designed as torsion spring elements.

Auf dem Substrat des Antriebselements 3 ist eine piezoelektrische Schicht aufgebracht . Die piezoelektrische Schicht ist beispielsweise aus PZT , AIN oder BFO-BT , und ist zwischen zwei metallischen Elektrodenschichten angeordnet . Zumindest eine der Elektrodenschichten ist segmentiert und weist voneinander elektrisch isolierte erste Ansteuerbereiche 31a, 31b und zweite Ansteuerbereiche 32a, 32b auf . A piezoelectric layer is applied to the substrate of the drive element 3. The piezoelectric layer is made, for example, of PZT, AIN, or BFO-BT and is arranged between two metallic electrode layers. At least one of the electrode layers is segmented and has first control regions 31a, 31b and second control regions 32a, 32b that are electrically insulated from one another.

Durch Anlegen einer Wechselspannung an die ersten Ansteuerbereiche 31a, 31b während des Betriebs des MEMS Chips 1 wird in der piezoelektrischen Schicht eine zeitlich periodische mechanische Verspannung erzeugt , die eine erste Schwingungsmode des Spiegelelements 2 resonant anregt . Die erste Schwingungsmode weist dabei eine Drehschwingung des Spiegelelements 2 um eine erste Drehachse auf , die der langen Achse LA entspricht . By applying an alternating voltage to the first control regions 31a, 31b during operation of the MEMS chip 1, a temporally periodic mechanical stress is generated in the piezoelectric layer, which resonantly excites a first oscillation mode of the mirror element 2. The first oscillation mode has a torsional oscillation of the Mirror element 2 about a first axis of rotation which corresponds to the long axis LA.

Durch Anlegen einer Wechselspannung an die zweiten Ansteuerbereiche 32a, 32b während des Betriebs des mikroelektromechanischen Spiegels 1 wird in der piezoelektrischen Schicht eine zeitlich periodische mechanische Verspannung erzeugt , die eine zweite Schwingungsmode des Spiegelelements 2 resonant anregt . Die zweite Schwingungsmode weist dabei eine Drehschwingung des Spiegelelements 2 um eine zweite Drehachse auf , die der kurzen Achse SA entspricht . By applying an alternating voltage to the second control regions 32a, 32b during operation of the microelectromechanical mirror 1, a temporally periodic mechanical stress is generated in the piezoelectric layer, which resonantly excites a second oscillation mode of the mirror element 2. The second oscillation mode exhibits a rotational oscillation of the mirror element 2 about a second rotational axis, which corresponds to the short axis SA.

Die Os zillations frequenzen der Drehschwingungen des Spiegelelements 2 um die kurze Achse SA und um die lange Achse LA entsprechen dabei den Resonanz frequenzen der beiden Schwingungsmoden und sind voneinander verschieden . Ein vom Spiegelelement 2 im Betrieb reflektierter Laserstrahl erzeugt somit beispielsweise eine Lissa j ous-Figur auf einer Proj ektions fläche . Dabei ist das Frequenzverhältnis zwischen den beiden Os zillations frequenzen bevorzugt ein rationales Verhältnis . The oscillation frequencies of the rotational vibrations of mirror element 2 about the short axis SA and the long axis LA correspond to the resonance frequencies of the two vibration modes and are different from one another. A laser beam reflected by mirror element 2 during operation thus generates, for example, a Lissajous pattern on a projection surface. The frequency ratio between the two oscillation frequencies is preferably a rational ratio.

Der MEMS Chip kann eine Breite und eine Länge aufweisen, die j eweils größer als 5 mm sind . The MEMS chip can have a width and a length that are each greater than 5 mm.

Die Figuren 2 und 3 zeigen schematisch die Herstellung desFigures 2 and 3 show schematically the production of the

MEMS Chips 1 aus einem SOI Wafer ( SOI = Silicon-on- Insulator ) . MEMS chips 1 made from an SOI wafer (SOI = Silicon-on-Insulator).

Der SOI Wafer weist eine erste Sili ziumschicht 7 auf , aus der die beweglichen Strukturen des MEMS Chips gefertigt werden . Ferner weist der SOI Wafer eine zweite Sili ziumschicht 8 auf , die von der ersten Sili ziumschicht 7 durch eine Ätzstoppschicht 9 getrennt ist . Die zweite Sili ziumschicht 8 kann unter anderem zur Handhabung des MEMS Chips 1 während der Fertigung genutzt werden . Die zweite Sili ziumschicht 8 weist eine größere Dicke als die erste Sili ziumschicht 7 auf . Bei der Ätzstoppschicht 9 kann es sich um eine Sili ziumoxidschicht handeln . The SOI wafer has a first silicon layer 7 from which the movable structures of the MEMS chip are manufactured. Furthermore, the SOI wafer has a second silicon layer 8, which is separated from the first silicon layer 7 by an etch stop layer 9. The second silicon layer 8 can be used, among other things, for handling the MEMS chip 1 during production. The second silicon layer 8 has a greater thickness than the first silicon layer 7. The etch stop layer 9 can be a silicon oxide layer.

Auf der Seite der ersten Sili ziumschicht 7 , die von der zweiten Sili ziumschicht 8 weg weist , sind elektrische Kontakte 10 des MEMS Chips 1 angeordnet . Bei den elektrischen Kontakten 10 kann es sich um Löt-Pads handeln . Über die elektrischen Kontakte 10 kann der fertige MEMS Chip 1 mit einem Substrat 11 kontaktiert werden . Die Seite des MEMS Chip 1 , auf der die elektrischen Kontakte 10 angeordnet sind, wird im Folgenden als Unterseite bezeichnet . Auf der Unterseite können ferner die Antriebselemente 3 und eine reflektierende Schicht des MEMS Chips 1 angeordnet sein . Electrical contacts 10 of the MEMS chip 1 are arranged on the side of the first silicon layer 7 which faces away from the second silicon layer 8. The electrical contacts 10 can be solder pads. The finished MEMS chip 1 can be contacted with a substrate 11 via the electrical contacts 10. The side of the MEMS chip 1 on which the electrical contacts 10 are arranged is referred to below as the underside. The drive elements 3 and a reflective layer of the MEMS chip 1 can also be arranged on the underside.

Der MEMS Chip 1 wird durch ein Ätzverfahren hergestellt , bei dem Teile der zweiten Sili ziumschicht 8 , der Ätzstoppschicht 9 und der ersten Sili ziumschicht 7 entfernt werden, so dass freistehende bewegliche Strukturen aus der ersten Sili ziumschicht 7 ausgebildet werden . Auf diese Weise können beispielsweise das bewegliche Spiegelelement 2 , die Federelemente 4 , 6 und Bereiche ausgebildet werden, auf denen die Antriebselemente 3 auf der ersten Sili ziumschicht 7 angeordnet werden . Figur 2 zeigt den MEMS Chip 1 vor dem Ätzverfahren und Figur 3 zeigt den MEMS Chip 1 nach der Durchführung des Ätzverfahrens . The MEMS chip 1 is manufactured by an etching process in which parts of the second silicon layer 8, the etching stop layer 9 and the first silicon layer 7 are removed, so that free-standing movable structures are formed from the first silicon layer 7. In this way, for example, the movable mirror element 2, the spring elements 4, 6 and regions on which the drive elements 3 are arranged on the first silicon layer 7 can be formed. Figure 2 shows the MEMS chip 1 before the etching process and Figure 3 shows the MEMS chip 1 after the etching process has been carried out.

Die Antriebselemente 3 , bei denen es sich um piezoelektrischeThe drive elements 3 , which are piezoelectric

Aktuatoren handeln kann, als eine weitere Schicht auf dem MEMS Chip 1 aufgebracht . Die Antriebselemente 3 werden auf dem beweglichen Element 2 aufgebracht . Actuators can act as another layer on the MEMS chip 1 is applied. The drive elements 3 are applied to the movable element 2.

Die Antriebselemente 3 können auf der Seite des beweglichen Elements 2 aufgebracht werden, die von den elektrischen Kontakten 10 weg weist , wenn der MEMS Chip zur Kontaktierung mittels Bonddrähten vorgesehen ist ( Figur 4 ) . Die Antriebselemente 3 können auf der Seite des beweglichen Elements 2 aufgebracht werden, auf der auch die elektrischen Kontakte 10 angeordnet sind, wenn der MEMS Chip zur Kontaktierung mittels Flip Chip Bonding vorgesehen ist ( Figur 5 ) . The drive elements 3 can be applied to the side of the movable element 2 that faces away from the electrical contacts 10 if the MEMS chip is designed for contacting by means of bonding wires (Figure 4). The drive elements 3 can be applied to the side of the movable element 2 on which the electrical contacts 10 are also arranged if the MEMS chip is designed for contacting by means of flip chip bonding (Figure 5).

Figur 4 zeigt die Befestigung des in Figur 3 gezeigten MEMS Chips 1 auf dem Substrat 11 . Der MEMS Chip 1 ist dabei auf dem Substrat 11 mittels einer Klebeschicht 12 befestigt . Die Klebeschicht 12 verbindet eine Seite der zweiten Sili ziumschicht 8 mit dem Substrat , die von der ersten Sili ziumschicht 7 weg weist . Die elektrischen Kontakte 10 des MEMS Chips 1 sind auf einer Seite des MEMS Chips 1 angeordnet , die von dem Substrat 11 weg weist . Die Antriebselemente sind auf der Seite des MEMS Chips 1 angeordnet , die zu dem Substrat 11 hin weist . Figure 4 shows the attachment of the MEMS chip 1 shown in Figure 3 to the substrate 11. The MEMS chip 1 is attached to the substrate 11 by means of an adhesive layer 12. The adhesive layer 12 connects one side of the second silicon layer 8 to the substrate, which side faces away from the first silicon layer 7. The electrical contacts 10 of the MEMS chip 1 are arranged on a side of the MEMS chip 1 that faces away from the substrate 11. The drive elements are arranged on the side of the MEMS chip 1 that faces towards the substrate 11.

Das Substrate 11 weist innere und externe elektrische Kontakte 13 , 14 auf . Als innere elektrische Kontakte 13 werden die elektrischen Kontakte des Substrats 11 bezeichnet , die elektrisch mit den Kontakten 10 des MEMS Chips 1 verbunden sind . Die inneren elektrischen Kontakte 13 des Substrats 11 können zusammen mit dem MEMS Chip 1 in einem Hohlraum verkapselt sein . Die inneren elektrischen Kontakte 13 des Substrats 11 sind auf einer Oberseite des Substrats 11 angeordnet , die zum MEMS Chip 1 weist . Die inneren elektrischen Kontakte 13 des Substrats 11 können Löt-Pads aufweisen . The substrate 11 has internal and external electrical contacts 13, 14. The electrical contacts of the substrate 11 that are electrically connected to the contacts 10 of the MEMS chip 1 are referred to as internal electrical contacts 13. The internal electrical contacts 13 of the substrate 11 can be encapsulated together with the MEMS chip 1 in a cavity. The internal electrical contacts 13 of the substrate 11 are arranged on a top side of the substrate 11 that faces the MEMS chip 1. The internal electrical contacts 13 of the substrate 11 may have solder pads.

Die externen elektrischen Kontakte 14 des Substrats 11 sind zur Kontaktierung mit einer Leiterplatte oder einer externen Spannungsversorgung ausgestaltet . Die externen Kontakte 14 können mit den inneren Kontakten 13 über Leiterbahnen und/oder Durchkontaktierungen verbunden sein . Die externen elektrischen Kontakte 14 des Substrats 11 können Löt-Pads aufweisen . The external electrical contacts 14 of the substrate 11 are configured for contacting a printed circuit board or an external power supply. The external contacts 14 can be connected to the internal contacts 13 via conductive tracks and/or vias. The external electrical contacts 14 of the substrate 11 can have solder pads.

In dem in Figur 4 gezeigten Aus führungsbeispiel sind die inneren elektrischen Kontakte 13 seitlich des MEMS Chips 1 angeordnet sind . Die elektrischen Kontakte 10 des MEMS Chips 1 sind mit den inneren elektrischen Kontakten 13 des Substrats 11 über Bonddrähte 15 verbunden . In the embodiment shown in Figure 4, the inner electrical contacts 13 are arranged laterally of the MEMS chip 1. The electrical contacts 10 of the MEMS chip 1 are connected to the inner electrical contacts 13 of the substrate 11 via bonding wires 15.

Auf dem Substrat ist ferner ein Rahmen angeordnet , der Teil einer Verkapselung ist , die den MEMS Chip verkapselt . Da ein Bereich seitlich des MEMS Chips für die elektrischen Kontakte des Substrats freigehalten werden muss , kann der Rahmen nicht unmittelbar neben dem MEMS Chip platziert werden . A frame is also arranged on the substrate. This frame is part of an encapsulation that encapsulates the MEMS chip. Since an area to the side of the MEMS chip must be kept free for the substrate's electrical contacts, the frame cannot be placed directly next to the MEMS chip.

In dem in Figur 4 gezeigten Aus führungsbeispiel wird durch die zweite Sili ziumschicht 8 ein Hohlraum unter dem beweglichen Element 2 des MEMS Chips 1 erzeugt . Der Hohlraum sorgt dafür, dass das beweglichen Element 2 sich uneingeschränkt bewegen kann und insbesondere nicht an das Substrat 11 anstoßen . In the embodiment shown in Figure 4, the second silicon layer 8 creates a cavity beneath the movable element 2 of the MEMS chip 1. The cavity ensures that the movable element 2 can move without restriction and, in particular, does not collide with the substrate 11.

Figur 5 zeigt eine Alternative zur Befestigung des in Figur 3 gezeigten MEMS Chips 1 auf dem Substrat 11 . Der MEMS Chip 1 ist in Figur 5 in Flip Chip Bauweise auf dem Substrat 11 befestigt . Dementsprechend ist der MEMS Chip 1 derart auf dem Substrat 11 befestigt , dass die Unterseite des MEMS Chips 1 , auf der die elektrischen Kontakte 10 und die Antriebselemente 3 angeordnet sind, zum Substrat 11 weist . Figure 5 shows an alternative for attaching the MEMS chip 1 shown in Figure 3 to the substrate 11. The MEMS chip 1 is mounted in Figure 5 in flip chip design on the substrate 11. Accordingly, the MEMS chip 1 is attached to the substrate 11 in such a way that the underside of the MEMS chip 1, on which the electrical contacts 10 and the drive elements 3 are arranged, faces the substrate 11.

Die inneren elektrischen Kontakte 13 des Substrats 11 sind in dem in Figur 5 gezeigten Aus führungsbeispiel auf der zum MEMS Chip 1 weisenden Oberseite des Substrats 11 direkt unter den elektrischen Kontakten 10 des MEMS Chips 1 angeordnet . In the embodiment shown in Figure 5, the inner electrical contacts 13 of the substrate 11 are arranged on the upper side of the substrate 11 facing the MEMS chip 1 directly below the electrical contacts 10 of the MEMS chip 1.

Die elektrischen Kontakte 10 des MEMS Chips 1 und die inneren elektrischen Kontakte 13 des Substrats 11 sind über Lötkugeln 16 verbunden . Die Lötkugeln 16 können Zinn aufweisen oder aus Zinn bestehen . The electrical contacts 10 of the MEMS chip 1 and the internal electrical contacts 13 of the substrate 11 are connected via solder balls 16. The solder balls 16 may contain tin or be made of tin.

Der Bereich seitlich des MEMS Chips 1 wird nicht für die inneren elektrischen Kontakte 13 des Substrats 11 benötigt . Dementsprechend kann ein Rahmen 17 unmittelbar neben dem MEMS Chip angeordnet werden, wie in Figur 6 gezeigt . The area to the side of the MEMS chip 1 is not required for the internal electrical contacts 13 of the substrate 11. Accordingly, a frame 17 can be arranged directly next to the MEMS chip, as shown in Figure 6.

Das in Figur 5 gezeigte Substrat 11 weist ferner eine Öf fnung 18 auf , die sich durch das Substrat 11 hindurch erstreckt . Der MEMS Chip 1 ist auf dem Substrat 11 derart angeordnet , dass das bewegliche Element 2 sich oberhalb der Öf fnung 18 befindet . Das in Figur 6 gezeigte Substrat 11 weist eine Vertiefung 19 in seiner Oberseite auf , die unterhalb des beweglichen Elements 2 des MEMS Chips 1 angeordnet ist . Die Vertiefung 19 erstreckt sich nicht durch das gesamte Dicke des Substrats 11 . The substrate 11 shown in Figure 5 further has an opening 18 which extends through the substrate 11. The MEMS chip 1 is arranged on the substrate 11 such that the movable element 2 is located above the opening 18. The substrate 11 shown in Figure 6 has a recess 19 in its upper side which is arranged below the movable element 2 of the MEMS chip 1. The recess 19 does not extend through the entire thickness of the substrate 11.

Sowohl die Öf fnung 18 im Substrat 11 als auch die VertiefungBoth the opening 18 in the substrate 11 and the recess

19 in der Oberseite des Substrats 11 sorgt dafür, dass für eine Bewegung des beweglichen Elements 2 ausreichend Platz zur Verfügung gestellt ist . Es wird verhindert , dass das bewegliche Element 2 mit dem Substrat 11 in mechanischen Kontakt kommt . Wird der MEMS Chip 1 in Flip Chip Bauweise auf dem Substrat 11 befestigt , kann die vorher von der zweiten Sili ziumschicht 8 übernommene Funktion, den Hohlraum unter dem beweglichen Element 2 zu erzeugen, durch die Öf fnung 18 oder die Vertiefung 19 in dem Substrat 11 realisiert werden . 19 in the top side of the substrate 11 ensures that there is sufficient space for the movable element 2 to move is provided. The movable element 2 is prevented from coming into mechanical contact with the substrate 11. If the MEMS chip 1 is attached to the substrate 11 in flip-chip construction, the function previously assumed by the second silicon layer 8 of creating the cavity under the movable element 2 can be realized by the opening 18 or the recess 19 in the substrate 11.

In weiteren Aus führungsbeispielen kann diese Funktion durch einen zwischen dem Substrat 11 und dem MEMS Chip 1 angeordneten Abstandshalter 20 oder durch hohe Lötkugeln 16 übernommen werden (vergleichen Figuren 15 und 16 ) . In further embodiments, this function can be performed by a spacer 20 arranged between the substrate 11 and the MEMS chip 1 or by high solder balls 16 (compare Figures 15 and 16).

Die in den Figuren 5 und 6 gezeigte Befestigung dem MEMS Chips 1 in Flip Chip Bauweise auf dem Substrat 11 weist gegenüber der in Figur 4 gezeigten Befestigung mittels Bonddrähten 15 zusätzlich zu den genannten Vorteilen des reduzierten Platzbedarfs neben dem MEMS Chip 1 und der Möglichkeit die zweite Sili ziumschicht 8 wegzulassen auch die folgenden Vorteile auf : The attachment of the MEMS chip 1 in flip chip design to the substrate 11 shown in Figures 5 and 6 has, in addition to the aforementioned advantages of reduced space requirements next to the MEMS chip 1 and the possibility of omitting the second silicon layer 8, the following advantages compared to the attachment using bonding wires 15 shown in Figure 4:

Durch die Flip Chip Bauweise kann eine Länge der elektrischen Pfade gegenüber einer Kontaktierung mit Bonddrähten 15 reduziert werden, so dass Verzögerungen bei der Signalübertragung reduziert werden können . Damit kann die Performance des MEMS Chips in Bezug auf die Geschwindigkeit und die Signalintegrität verbessert werden . The flip-chip design allows for a reduction in the length of the electrical paths compared to contacting with bond wires 15, thus reducing delays in signal transmission. This improves the performance of the MEMS chip in terms of speed and signal integrity.

Durch die Flip Chip Bauweise kann Hitze im Vergleich zu einer Kontaktierung mit Bonddrähten 15 ef fektiver von dem MEMS Chip 1 auf das Substrat 11 abgeleitet werden . Das thermische Management des Packages wird so verbessert und eine Überhitzung kann vermieden werden . Die Flip Chip Bauweise ermöglicht es elektrische Kontakte 13 des Substrats 11 enger aneinander anzuordnen als dieses für eine Kontaktierung mittels Bonddrähten 15 möglich ist . Dadurch kann eine I /O Kapazität erhöht werden . The flip-chip design allows heat to be dissipated more effectively from the MEMS chip 1 to the substrate 11 than with contacting with bond wires 15. This improves the thermal management of the package, and overheating can be avoided. The flip-chip design allows electrical contacts 13 of the substrate 11 to be arranged closer together than is possible with bond wires 15. This allows for an increase in I/O capacity.

Figur 7 zeigt einen auf einem Substrat 11 befestigten MEMS Chip 1 gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel . Der in Figur 7 gezeigte MEMS Chip 1 ist ebenfalls in Flip Chip Technik auf dem Substrat 11 befestigt . Figure 7 shows a MEMS chip 1 mounted on a substrate 11 according to a further embodiment. The MEMS chip 1 shown in Figure 7 is also mounted on the substrate 11 using flip-chip technology.

Der MEMS Chip 1 gemäß dem weiteren Aus führungsbeispiel ist aus einer einzigen Sili ziumschicht 7 gefertigt . Der MEMS Chip 1 weist daher keine Ätzstoppschicht 9 und keine zweite Sili ziumschicht 8 auf . Dementsprechend weist der MEMS Chip 1 gegenüber dem in Figur 5 gezeigten MEMS Chip 1 eine deutlich geringere Höhe auf . The MEMS chip 1 according to the further exemplary embodiment is made from a single silicon layer 7. The MEMS chip 1 therefore has no etch stop layer 9 and no second silicon layer 8. Accordingly, the MEMS chip 1 has a significantly lower height than the MEMS chip 1 shown in Figure 5.

Da die zweite Sili ziumschicht 8 bei der Flip Chip Befestigung nicht dafür benötigt wird, einen Hohlraum unter dem beweglichen Element 2 zu erzeugen, kann sie entfallen . Somit kann auf die Herstellung des MEMS Chips 1 aus einem SOI Wafer verzichtet werden . Stattdessen kann der MEMS Chip aus einem Wafer gefertigt werden, der eine einzige Sili ziumschicht 7 aufweist . Dementsprechend kann die Höhe des Bauteils reduziert werden . Zudem können Kosten eingespart werden, da der Wafer bestehend aus einer einzigen Sili ziumschicht günstiger ist als ein SOI Wafer . Since the second silicon layer 8 is not required to create a cavity beneath the movable element 2 during flip-chip attachment, it can be omitted. Thus, the MEMS chip 1 does not need to be manufactured from an SOI wafer. Instead, the MEMS chip can be manufactured from a wafer having a single silicon layer 7. Accordingly, the height of the component can be reduced. Furthermore, costs can be saved because the wafer consisting of a single silicon layer is cheaper than an SOI wafer.

Darüber hinaus kann das Herstellungsverfahren vereinfacht werden, da auf den Ätzprozess der zweiten Sili ziumschicht 8 verzichtet werden kann . Da die zweite Sili ziumschicht 8 üblicherweise dick ist , handelt es sich bei dem Ätzprozess der zweiten Sili ziumschicht 8 um einen DRIE Prozess ( DRIE = Deep Reactive Ion Etching) . Ein DRIE Prozess ist sehr aufwendig und teuer, da hierfür spezielle Werkzeuge erforderlich sind, z . B . induktiv gekoppelte Plasmaätzer . Zudem ist ein DRIE Prozess langsam und führt so zu einer langen Prozessdauer . Ein DRIE Prozess ist ferner anfällig für Fehler und führt so zu einer nicht unerheblichen Menge an Ausschuss . Insgesamt kann somit durch das Wegfällen des DRIE Prozesses das Herstellungsverfahren erheblich verbessert werden . In addition, the manufacturing process can be simplified since the etching process of the second silicon layer 8 can be omitted. Since the second silicon layer 8 is usually thick, the etching process the second silicon layer 8 is a DRIE process (DRIE = Deep Reactive Ion Etching). A DRIE process is very complex and expensive because it requires special tools, e.g. inductively coupled plasma etchers. In addition, a DRIE process is slow and thus leads to a long process time. A DRIE process is also prone to errors and thus leads to a not insignificant amount of scrap. Overall, the manufacturing process can be significantly improved by eliminating the DRIE process.

Bei dem in Figur 7 gezeigten Aus führungsbeispiel ist unter dem beweglichen Element 2 des MEMS Chips 1 die Öf fnung 18 angeordnet , die sich durch das Substrat 11 erstreckt . Alternativ könnte eine Vertiefung 19 in der Oberseite des Substrats 11 ausgebildet sein . In the embodiment shown in Figure 7, the opening 18, which extends through the substrate 11, is arranged below the movable element 2 of the MEMS chip 1. Alternatively, a recess 19 could be formed in the upper side of the substrate 11.

Figur 8 zeigt einen Detailansicht des auf dem Substrat 11 befestigten MEMS Chips 1 , wie in Figur 6 dargestellt . Das Substrat 11 ist ein keramisches Substrat . Es kann Aluminiumoxid aufweisen oder aus Aluminiumoxid bestehen . Das Substrat 11 kann einen Mehrlagenaufbau aufweisen, bei dem Leiterbahnen in das Substrat 11 integriert sind . Das Substrat 11 kann in einem additiven Fertigungsverfahren gefertigt werden . Figure 8 shows a detailed view of the MEMS chip 1 attached to the substrate 11, as shown in Figure 6. The substrate 11 is a ceramic substrate. It can comprise aluminum oxide or consist of aluminum oxide. The substrate 11 can have a multilayer structure in which conductor tracks are integrated into the substrate 11. The substrate 11 can be manufactured using an additive manufacturing process.

Auf der zu dem MEMS Chip 1 weisenden Oberseite des Substrats 11 ist der innere elektrische Kontakt 13 des Substrats 11 in Form eines Löt-Pads ausgebildet . Auf einer zu dem MEMS Chip 1 weisenden Oberseite des Kontakts 13 ist eine Metallisierung 23 angeordnet , die auch als „Under Bump Metallisierung" bezeichnet wird . Der innere elektrische Kontakt 13 des Substrats 11 ist über eine Durchkontaktierung 24 , die sich durch das Substrat 11 hindurch erstreckt , mit dem externen elektrischen Kontakt 14 auf der Unterseite des Substrats 11 verbunden . Der externe elektrische Kontakt 14 auf der Unterseite des Substrats 11 ist dazu ausgestaltet , das Substrat 11 mit einer Leiterplatte oder einer externen Spannungsversorgung zu verbinden . The inner electrical contact 13 of the substrate 11 is formed in the form of a solder pad on the upper side of the substrate 11 facing the MEMS chip 1. A metallization 23, also referred to as "under bump metallization," is arranged on the upper side of the contact 13 facing the MEMS chip 1. The internal electrical contact 13 of the substrate 11 is connected to the external electrical contact 14 on the underside of the substrate 11 via a via 24 extending through the substrate 11. The external electrical contact 14 on the underside of the substrate 11 is designed to connect the substrate 11 to a printed circuit board or an external power supply.

Zwischen dem inneren elektrischen Kontakt 13 des Substrats 11 und der Oberseite des Substrats ist eine Stressabbauschicht 25 angeordnet . Die Stressabbauschicht weist ein Polymer oder ein anderes dielektrisches Material , beispielsweise Sili ziumnitrid, auf . Die Stressabbauschicht 25 ist dazu ausgestaltet , mechanische Verspannungen zwischen dem Substrat 11 und dem MEMS Chip 1 , der über die Lötverbindung verbunden sind, abzubauen . A stress relief layer 25 is arranged between the inner electrical contact 13 of the substrate 11 and the upper side of the substrate. The stress relief layer comprises a polymer or another dielectric material, for example silicon nitride. The stress relief layer 25 is designed to relieve mechanical stresses between the substrate 11 and the MEMS chip 1, which are connected via the solder joint.

Auf der zu dem Substrat 11 weisenden Unterseite des MEMS Chips 1 ist der elektrischer Kontakt 10 des MEMS Chips 1 in Form eines Löt-Pads ausgebildet . Auf einer zu dem Substrat 11 weisenden Seite des Kontakts 10 ist eine Metallisierung 23 angeordnet , die auch als „Under Bump Metallisierung" bezeichnet wird . Der elektrische Kontakt erstreckt sich zudem seitlich über das Löt-Pad hinaus und verläuft an der Unterseite des MEMS Chips 1 . On the underside of the MEMS chip 1 facing the substrate 11, the electrical contact 10 of the MEMS chip 1 is formed in the form of a solder pad. A metallization 23, also referred to as "under bump metallization," is arranged on a side of the contact 10 facing the substrate 11. The electrical contact also extends laterally beyond the solder pad and runs along the underside of the MEMS chip 1.

Eine weitere Stressabbauschicht 25 ist zwischen dem MEMS Chip 1 und dem als Löt-Pad ausgebildeten elektrischen Kontakt 10 des MEMS Chips 1 angeordnet . Die weitere Stressabbauschicht 25 ist dazu ausgestaltet , mechanische Verspannungen zwischen dem MEMS Chip 1 und dem Substrat 11 abzubauen . In einer alternativen Aus führungs form kann eine Stressabbauschicht 25 entweder nur auf dem Substrat 11 oder nur auf der Unterseite des MEMS Chips 1 angeordnet sein . A further stress relief layer 25 is arranged between the MEMS chip 1 and the electrical contact 10 of the MEMS chip 1, which is designed as a solder pad. The further stress relief layer 25 is designed to reduce mechanical stresses between the MEMS chip 1 and the substrate 11. In an alternative embodiment, a stress relief layer 25 can be arranged either only on the substrate 11 or only on the underside of the MEMS chip 1.

Zwischen dem als Löt-Pad ausgebildeten Teil des elektrischen Kontakts 10 des MEMS Chips 1 und dem als Löt-Pad ausgebildeten Teil des inneren elektrischen Kontakts 13 des Substrats 11 ist eine Lötkugel 16 angeordnet . Uber die Lötkugel 16 sind das Substrat 11 und der MEMS Chip 1 mechanisch miteinander verbunden und elektrisch miteinander kontaktiert . A solder ball 16 is arranged between the part of the electrical contact 10 of the MEMS chip 1 formed as a solder pad and the part of the inner electrical contact 13 of the substrate 11 formed as a solder pad. The substrate 11 and the MEMS chip 1 are mechanically connected to one another and electrically contacted via the solder ball 16.

Die elektrischen Kontakte 10 , 13 und die Stressabbauschichten 25 auf dem MEMS Chip 1 und auf dem Substrat 11 sind j eweils von einer Lötstoppschicht 26 umgeben . The electrical contacts 10, 13 and the stress relief layers 25 on the MEMS chip 1 and on the substrate 11 are each surrounded by a solder stop layer 26.

Figur 9 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel , wobei eine Detaildarstellung eines auf einem Substrat 11 angeordneten MEMS Chips 1 gezeigt ist . Im Gegensatz zu der in Figur 8 gezeigten Aus führungs form erstreckt sich hier die Metallisierung 23 nicht nur entlang der Unterseite des MEMS Chips 1 , sondern verläuft auch auf einer Seitenfläche der ersten Sili ziumschicht 7 , die senkrecht zu der Unterseite ist . Dementsprechend ergibt sich eine im Querschnitt L- förmige Under Bump Metallisation . Figure 9 shows a further exemplary embodiment, showing a detailed illustration of a MEMS chip 1 arranged on a substrate 11. In contrast to the embodiment shown in Figure 8, the metallization 23 here extends not only along the underside of the MEMS chip 1, but also runs on a side surface of the first silicon layer 7, which is perpendicular to the underside. Accordingly, an under bump metallization with an L-shaped cross section is obtained.

Der in Figur 9 gezeigte MEMS Chip 1 weist keine Stessabbauschicht 25 auf . The MEMS chip 1 shown in Figure 9 does not have a stress relief layer 25.

Die Figuren 10 bis 12 zeigen eine weitere Aus führungs form eines auf dem Substrat 11 befestigten MEMS Chips 1 . Die als Löt-Pads ausgebildeten elektrischen Kontakte 10 des MEMS Chips 1 sind teilweise von einem Schlitz 27 durch den MEMS Chip 1 umgeben . Der Schlitz 27 umgibt dabei den j eweiligen elektrischen Kontakt 10 an drei Seiten . Dadurch ist der MEMS Chip 1 im Bereich der elektrischen Kontakte 10 als gefederte Aufhängungen ausgebildet . Figures 10 to 12 show a further embodiment of a MEMS chip 1 mounted on the substrate 11. The electrical contacts 10 of the MEMS chip 1, which are designed as solder pads, are partially surrounded by a slot 27 through the MEMS Chip 1 is surrounded. The slot 27 surrounds the respective electrical contact 10 on three sides. As a result, the MEMS chip 1 is designed as a spring-loaded suspension in the area of the electrical contacts 10.

Der MEMS Chip 1 ist derart konstruiert , dass mechanische Verspannungen insbesondere in den Bereichen abgebaut werden, in denen die von den Schlitzen 27 umgebenen elektrischen Kontakte 10 angeordnet sind . Die Bereiche des MEMS Chips 1 , in denen keine elektrischen Kontakte 10 angeordnet sind und in denen stattdessen das bewegliche Element 2 des MEMS Chips 1 und die Antriebselemente 3 ausgebildet sind, erfahren dagegen keine oder nur eine geringe mechanische Verspannung . The MEMS chip 1 is constructed in such a way that mechanical stresses are reduced, particularly in the regions in which the electrical contacts 10 surrounded by the slots 27 are arranged. In contrast, the regions of the MEMS chip 1 in which no electrical contacts 10 are arranged and in which the movable element 2 of the MEMS chip 1 and the drive elements 3 are formed instead experience no or only slight mechanical stress.

Die Figuren 11 und 12 zeigen einen Querschnitt des auf dem Substrat 11 befestigten MEMS Chips 1 . In Figur 11 besteht zwischen dem Substrat 11 und dem MEMS Chip 1 keine mechanische Verspannung . Der MEMS Chip 1 ist dementsprechend im Wesentlichen eben . Figures 11 and 12 show a cross-section of the MEMS chip 1 mounted on the substrate 11. In Figure 11, there is no mechanical stress between the substrate 11 and the MEMS chip 1. Accordingly, the MEMS chip 1 is essentially planar.

In Figur 12 kommt es aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoef fi zienten zu einer mechanischen Verspannung zwischen dem MEMS Chip 1 und dem Substrat 11 . Es ist erkennbar, dass die Bereiche , in denen die elektrischen Kontakte 10 ausgebildet sind, eine deutliche Verformung erfahren, während ein mittlerer Bereich, in dem das bewegliche Element 2 ausgebildet ist , keine Verformung erfährt . Durch die Ausbildung des MEMS Chips 1 mit einer gefederten Aufhängung in seinen Randbereichen kann ein optisch relevanter Mittelbereich des MEMS Chips 1 vor unerwünschten Verformungen, zu denen es beispielsweise durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoef fi zienten des MEMS Chips 1 und des Substrats 11 kommen kann, geschützt werden . Die Ausbildung des MEMS Chips 1 mit einer gefedertenIn Figure 12, due to different thermal expansion coefficients, mechanical stress occurs between the MEMS chip 1 and the substrate 11. It can be seen that the regions in which the electrical contacts 10 are formed experience significant deformation, while a central region in which the movable element 2 is formed does not experience any deformation. By forming the MEMS chip 1 with a spring-loaded suspension in its edge regions, an optically relevant central region of the MEMS chip 1 can be protected from undesired deformations, which can occur, for example, due to different thermal expansion coefficients of the MEMS chip 1 and the substrate 11. The design of the MEMS chip 1 with a spring-loaded

Aufhängung kann somit als Alternative zu den in den Figuren 8 und 9 gezeigten Stressabbauschichten 25 genutzt werden . Alternativ kann die gefederte Aufhängung mit einer Stressabbauschicht 25 auf dem MEMS Chip 1 und/oder auf dem Substrat 11 kombiniert werden . Suspension can thus be used as an alternative to the stress relief layers 25 shown in Figures 8 and 9. Alternatively, the spring-loaded suspension can be combined with a stress relief layer 25 on the MEMS chip 1 and/or on the substrate 11.

Figur 13 zeigt einen Rahmen 17 , der mit dem Substrat 11 über eine Klebeverbindung 28 verbunden ist . Figure 13 shows a frame 17 which is connected to the substrate 11 via an adhesive connection 28.

Das Substrat 11 weist den externen elektrischen Kontakt 14 zur weiteren Kontaktierung auf , beispielsweise mit einer Leiterplatte oder einer externen Spannungsversorgung . Der externen elektrischen Kontakt 14 liegt außerhalb eines verkapselten Bereichs , in dem der MEMS Chip 1 von dem Substrat 11 und dem Rahmen 17 eingeschlossen ist . The substrate 11 has the external electrical contact 14 for further contacting, for example with a printed circuit board or an external power supply. The external electrical contact 14 lies outside an encapsulated area in which the MEMS chip 1 is enclosed by the substrate 11 and the frame 17.

Der mit dem MEMS Chip 1 verbundene innere elektrische Kontakt 13 des Substrats 11 und der externe Kontakt 14 sind über eine Leiterbahn 29 miteinander verbunden . Im Bereich des inneren elektrischen Kontakts 13 des Substrats 11 innerhalb des Rahmens 17 ist die Leiterbahn 29 von einer Lötstoppschicht 26 bedeckt . Die Leiterbahn 29 verläuft nicht entlang der Klebeverbindung 28 . Stattdessen verläuft die Leiterbahn 29 im Bereich der Klebeverbindung 28 in einer inneren Lage des Substrats 11 . The inner electrical contact 13 of the substrate 11, which is connected to the MEMS chip 1, and the external contact 14 are connected to one another via a conductor track 29. In the region of the inner electrical contact 13 of the substrate 11 within the frame 17, the conductor track 29 is covered by a solder stop layer 26. The conductor track 29 does not run along the adhesive connection 28. Instead, the conductor track 29 runs in an inner layer of the substrate 11 in the region of the adhesive connection 28.

Figur 14 zeigt ein Substrat 11 und einen Rahmen 17 , die in einem gemeinsamen additiven Fertigungsverfahren, beispielsweise einem 3D-Druckverf ahren, gefertigt wurden . In dem additiven Fertigungsverfahren werden gleichzeitig auch die in oder auf dem Substrat 11 ausgebildeten Leiterbahnen 29 und die elektrischen Kontakte 13 , 14 des Substrats 11 gefertigt . Figure 14 shows a substrate 11 and a frame 17, which were manufactured in a common additive manufacturing process, for example, a 3D printing process. In the additive manufacturing process, the conductor tracks 29 formed in or on the substrate 11 are also simultaneously produced. and the electrical contacts 13, 14 of the substrate 11 are manufactured.

Auf eine Klebeverbindung 28 zwischen Rahmen 17 und Substrat 11 kann verzichtet werden . Die Leiterbahn 29 verläuft nahe der Oberfläche des Substrats 11 und ist von einer dünnen keramischen Schicht 30 bedeckt , die in dem additiven Fertigungsverfahren auf der Leiterbahn 29 erzeugt wird . Die Leiterbahn 29 ist mit dem externen Kontakt 14 verbunden, der frei liegt und nicht von der dünnen keramischen Schicht 30 bedeckt ist . Auf eine zusätzliche Lötstoppschicht 26 , die die Leiterbahn 29 bedeckt , kann verzichtet werden, da die additiv gefertigte dünne keramische Schicht 30 diese Funktion übernimmt . Durch die Herstellung mittels eines additiven Fertigungsverfahrens kann somit auf die Verlegung der Leiterbahn 29 in die innere Lage im Bereich der Klebeverbindung 28 und auf die Verwendung der Lötstoppschicht 26 auf der Leiterbahn 29 im Bereich des externen elektrischen Kontakts 14 des Substrats 11 verzichtet werden . An adhesive connection 28 between frame 17 and substrate 11 can be dispensed with. The conductor track 29 runs close to the surface of the substrate 11 and is covered by a thin ceramic layer 30 which is produced on the conductor track 29 in the additive manufacturing process. The conductor track 29 is connected to the external contact 14, which is exposed and not covered by the thin ceramic layer 30. An additional solder stop layer 26 covering the conductor track 29 can be dispensed with, since the additively manufactured thin ceramic layer 30 takes over this function. By manufacturing by means of an additive manufacturing process, the laying of the conductor track 29 in the inner layer in the region of the adhesive connection 28 and the use of the solder stop layer 26 on the conductor track 29 in the region of the external electrical contact 14 of the substrate 11 can be dispensed with.

Figur 15 zeigt ein Package , das den auf dem Substrat 11 angeordneten MEMS Chip 1 aufweist . Das Package weist ferner eine Verkapselung auf , die zusammen mit dem Substrat einen hermetisch abgeschlossenen Hohlraum ausbildet , in dem der MEMS Chip 1 angeordnet ist . Figure 15 shows a package having the MEMS chip 1 arranged on the substrate 11. The package further comprises an encapsulation which, together with the substrate, forms a hermetically sealed cavity in which the MEMS chip 1 is arranged.

Die Verkapselung weist den Rahmen 17 sowie ein Fenster 33 auf . Der Rahmen 17 kann ein keramisches Material oder ein Glas aufweisen oder aus einem keramischen Material oder aus Glas bestehen . Der Rahmen 17 kann dasselbe Material wie das Substrat 11 oder wie das Fenster 33 aufweisen oder aus diesem Material bestehen . Das Material des Rahmens 17 weist einen thermischen Ausdehnungskoef fi zienten auf , der ähnlich zu dem thermischen Ausdehnungskoef fi zienten des Substrats 11 ist , sodass das Entstehen von mechanischen Spannungen reduziert oder vollständig vermieden werden kann . The encapsulation comprises the frame 17 and a window 33 . The frame 17 may comprise a ceramic material or a glass or be made of a ceramic material or glass . The frame 17 may comprise the same material as the substrate 11 or as the window 33 or be made of this material . The material of the frame 17 has a thermal expansion coefficient which is similar to the thermal expansion coefficient of the substrate 11 , so that the occurrence of mechanical stresses can be reduced or completely avoided .

Das Fenster 33 ist für Lichtstrahlen, insbesondere Laserstrahlen, im sichtbaren Spektrum transparent . Das Fenster 33 ist schräg zu einer Oberfläche des Substrats 11 angeordnet . Das Fenster 33 weist ein Glas oder ein keramisches Material auf . Alternativ kann das Fenster 33 aus einem Glas oder einem keramischen Material bestehen . Das Substrat 11 , der Rahmen 17 und das Fenster 33 können dasselbe Material aufweisen . Der thermische Ausdehnungskoef fi zient des Fensters 33 ist sehr ähnlich zu dem thermischen Ausdehnungskoef fi zienten des Substrats 11 und des Rahmens 17 . The window 33 is transparent to light rays, in particular laser beams, in the visible spectrum. The window 33 is arranged obliquely to a surface of the substrate 11. The window 33 comprises a glass or a ceramic material. Alternatively, the window 33 can be made of a glass or a ceramic material. The substrate 11, the frame 17 and the window 33 can comprise the same material. The thermal expansion coefficient of the window 33 is very similar to the thermal expansion coefficient of the substrate 11 and the frame 17.

Das Fenster 33 kann an seiner zu dem Hohlraum weisenden Innenseite und/oder an seiner von dem Hohlraum wegweisenden Außenseite eine anti-ref lektierende Beschichtung aufweisen . Das Fenster kann aus einem keramischen Material bestehen . The window 33 may have an anti-reflective coating on its inner side facing the cavity and/or on its outer side facing away from the cavity. The window may be made of a ceramic material.

Das Fenster 33 ist zu der Oberseite des Substrats 11 geneigt . Das Fenster 33 ist zu dem beweglichen Element 2 des MEMS Chips 1 geneigt , wenn das bewegliche Element 2 sich in seiner Ruhelage befindet . Das Fenster 33 kann mit der Oberseite des Substrats 11 und mit dem beweglichen Element 2 des MEMS Chips 1 in Ruhelage einen Winkel einschließen, der zwischen 5 ° und 20 ° liegt . Durch die Neigung des Fensters 33 zu dem beweglichen Element 2 des MEMS Chips 1 in seiner Ruhelage kann sichergestellt werden, dass ein Laserstrahl , der durch eine unerwünschte Reflexion an dem Fenster 33 entsteht , sich nicht in die gleiche Richtung ausbreitet , wie ein Signallaserstrahl . Die Verkapselung kann unter Vakuum oder unter einerThe window 33 is inclined towards the top side of the substrate 11. The window 33 is inclined towards the movable element 2 of the MEMS chip 1 when the movable element 2 is in its rest position. The window 33 can enclose an angle of between 5° and 20° with the top side of the substrate 11 and with the movable element 2 of the MEMS chip 1 in the rest position. By inclining the window 33 to the movable element 2 of the MEMS chip 1 in its rest position, it can be ensured that a laser beam which is created by an unwanted reflection at the window 33 does not propagate in the same direction as a signal laser beam. Encapsulation can be carried out under vacuum or under a

Edelgasatmosphäre versiegelt werden . Dementsprechend kann in dem Hohlraum ein Vakuum oder eine Edelgasatmosphäre vorliegen . Inert gas atmosphere can be sealed. Accordingly, the cavity can be a vacuum or an inert gas atmosphere.

Die Verkapselung kann den in dem Hohlraum angeordneten MEMS Chip 1 vor Wasser, Luftfeuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen schützen und auf diese Weise eine Korrosion, eine Oxidation oder eine durch andere Ef fekte verursachte Alterung des MEMS Chips 1 vermeiden . Durch eine hermetische Verkapselung kann zudem eine Kondensierung von Luftfeuchtigkeit in dem Hohlraum vermieden werden . The encapsulation can protect the MEMS chip 1 arranged in the cavity from water, humidity, and other environmental influences, thus preventing corrosion, oxidation, or aging of the MEMS chip 1 caused by other effects. Hermetic encapsulation can also prevent condensation of humidity in the cavity.

Das Package weist ferner Abstandshalter 20 auf , die zwischen dem Substrat 11 und dem als Löt-Pad ausgebildeten Teil der inneren elektrischen Kontakte 13 des Substrats 11 angeordnet sind . Die inneren elektrischen Kontakte 13 des Substrats 11 sind dabei auf den Abstandshaltern 20 angeordnet . Durch die Abstandshalter 20 wird ein Abstand des MEMS Chips 1 von dem Substrat 11 erhöht . Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein Abstand zwischen dem beweglichen Element 2 des MEMS Chips 1 und dem Substrat 11 ausreichend groß ist , sodass eine Bewegung des beweglichen Elements 2 des MEMS Chips 1 nicht durch das Substrat 11 beeinträchtigt wird . The package further comprises spacers 20 which are arranged between the substrate 11 and the part of the internal electrical contacts 13 of the substrate 11 which is designed as a solder pad. The internal electrical contacts 13 of the substrate 11 are arranged on the spacers 20. The spacers 20 increase the distance between the MEMS chip 1 and the substrate 11. This ensures that the distance between the movable element 2 of the MEMS chip 1 and the substrate 11 is sufficiently large so that the movement of the movable element 2 of the MEMS chip 1 is not impaired by the substrate 11.

In dem Substrat 11 ist eine Vertiefung 19 unter dem beweglichen Element 2 des MEMS Chips 1 ausgebildet , die einen mechanischen Kontakt des beweglichen Elements 2 mit dem Substrat 11 verhindert . Auf eine sich durch das gesamte Substrat 11 erstreckende Öf fnung 18 kann verzichtet werden . Die Abstandshalter 20 könnten alternativ so hoch ausgebildet sein, dass auch auf die Vertiefung des Substrats 11 in dem Bereich, in dem das bewegliche Element 2 des MEMS Chips 1 angeordnet ist , verzichtet werden kann . In the substrate 11, a recess 19 is formed under the movable element 2 of the MEMS chip 1, which prevents mechanical contact of the movable element 2 with the substrate 11. An opening 18 extending through the entire substrate 11 can be dispensed with. The spacers 20 could alternatively be formed so high that the recess of the substrate 11 in the Area in which the movable element 2 of the MEMS chip 1 is arranged can be dispensed with.

Figur 16 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel . Hier ist der MEMS Chip 1 mit dem Substrat 11 über hohe Lötkugeln 16 verbunden . Diese wirken genauso wie die auf der Oberfläche des Substrats 11 angeordneten Abstandshalter 20 , die in Figur 15 gezeigt sind . Die Höhe der Lötkugeln 16 ist dabei so gewählt , dass das bewegliche Element 2 des MEMS Chips 1 auch bei seiner maximalen Auslenkung nicht mit der Oberfläche des Substrats 11 in Kontakt kommt . Auf eine Vertiefung 19 in dem Substrat 11 kann daher verzichtet werden . Figure 16 shows a further exemplary embodiment. Here, the MEMS chip 1 is connected to the substrate 11 via high solder balls 16. These act in the same way as the spacers 20 arranged on the surface of the substrate 11, which are shown in Figure 15. The height of the solder balls 16 is selected such that the movable element 2 of the MEMS chip 1 does not come into contact with the surface of the substrate 11, even at its maximum deflection. A recess 19 in the substrate 11 can therefore be dispensed with.

Die Figuren 17 und 18 zeigen Aus führungsbeispiele des Packages , bei denen in dem Substrat 11 eine sich durch das Substrat 11 vollständig erstreckende Öf fnung 18 angeordnet ist , die j eweils unter dem beweglichen Element 2 des MEMS Chips 1 ausgebildet ist . Auf der von dem MEMS Chip 1 wegweisenden Unterseite des Substrats 11 sind ein Rahmen 17 und ein Fenster 33 angeordnet . Figures 17 and 18 show exemplary embodiments of the package in which an opening 18 extending completely through the substrate 11 is arranged in the substrate 11 and is formed below the movable element 2 of the MEMS chip 1. A frame 17 and a window 33 are arranged on the underside of the substrate 11 facing away from the MEMS chip 1.

Bei dem in Figur 17 gezeigten Aus führungsbeispiel ist auf der Oberseite des Substrats 11 , auf der auch der MEMS Chip 1 befestigt ist , ein weiterer Rahmen 17 befestigt , an dem ein weiteres Substrat 34 befestigt ist . Die Verkapselung des Hohlraums , in dem der MEMS Chip 1 angeordnet ist , erfolgt durch das Substrat 11 , den auf der Unterseite des Substrat angeordneten Rahmen 17 , das mit diesem Rahmen verbundene Fenster 33 , den auf der Oberseite des Substrat angeordneten Rahmen 17 und das mit diesem Rahmen verbundene weitere Substrat 34 . Ein Laserstrahl kann beispielsweise durch das auf der Unterseite des Rahmens 17 angeordnete Fenster 33 eintreten, von dem beweglichen Element 2 des MEMS Chips 1 reflektiert werden und aus dem Fenster 33 wieder austreten . Dazu weist das bewegliche Element 2 auf seiner Unterseite eine reflektierende Beschichtung auf . Das Fenster 33 ist relativ zu dem beweglichen Element 2 geneigt , wenn sich das bewegliche Element 2 in seiner Ruhelage befindet . Das Fenster 33 schließt mit dem beweglichen Element 2 in dessen Ruhelage beispielsweise einen Winkel zwischen 5 und 20 ° ein . In the exemplary embodiment shown in Figure 17, a further frame 17 is fastened to the upper side of the substrate 11, on which side the MEMS chip 1 is also fastened, and to which frame a further substrate 34 is fastened. The cavity in which the MEMS chip 1 is arranged is encapsulated by the substrate 11, the frame 17 arranged on the underside of the substrate, the window 33 connected to this frame, the frame 17 arranged on the upper side of the substrate and the further substrate 34 connected to this frame. A laser beam can, for example, enter through the window 33 arranged on the underside of the frame 17, be reflected by the movable element 2 of the MEMS chip 1 and exit again through the window 33. For this purpose, the movable element 2 has a reflective coating on its underside. The window 33 is inclined relative to the movable element 2 when the movable element 2 is in its rest position. The window 33 encloses an angle of between 5 and 20° with the movable element 2 in its rest position, for example.

Bei dem in Figur 17 gezeigten Aus führungsbeispiel ist der innere elektrische Kontakt 13 auf der Oberseite des Substrats 11 über Leiterbahnen 29 in dem Substrat 11 , in dem Rahmen 17 und in dem weiteren an dem Rahmen 17 befestigten Substrat 35 mit einem externen elektrischen Kontakt 14 verbunden, der auf einer Oberseite des weiteren Substrats 34 ausgebildet ist . In the embodiment shown in Figure 17, the internal electrical contact 13 on the top side of the substrate 11 is connected via conductor tracks 29 in the substrate 11, in the frame 17 and in the further substrate 35 fastened to the frame 17 to an external electrical contact 14 which is formed on a top side of the further substrate 34.

Auf der von dem Substrat 11 wegweisenden Seite des MEMS Chips 1 ist eine mechanische Verstärkungsstruktur 35 des beweglichen Elements 2 ausgebildet . Dabei kann es sich beispielsweise um eine Balkenstruktur handeln, die Verzerrungen des beweglichen Elements 2 bei seiner Auslenkung verhindert . Der MEMS Chip 1 ist aus einem SOI Wafer gefertigt , wobei die zweite Sili ziumschicht 8 zu der Verstärkungsstruktur 35 strukturiert ist . On the side of the MEMS chip 1 facing away from the substrate 11, a mechanical reinforcement structure 35 of the movable element 2 is formed. This can be, for example, a beam structure that prevents distortion of the movable element 2 during its deflection. The MEMS chip 1 is manufactured from an SOI wafer, with the second silicon layer 8 being patterned to form the reinforcement structure 35.

In dem in Figur 18 gezeigten Aus führungsbeispiel ist auf einer Oberseite des Substrats 11 ebenfalls ein Rahmen 17 angeordnet . Statt eines weiteren Substrats 34 ist der Rahmen 17 auf der Oberseite durch ein zweites Fenster 33 verschlossen . Eine Verkapselung des Hohlraums , in dem der MEMS Chip 1 angeordnet ist , wird durch das Substrat 11 , die beiden Rahmen 17 und die beiden Fenster 33 gebildet . Die beiden Fenster 33 sind so angeordnet , dass ein erster Laserstrahl von einer Unterseite des Packages auf das bewegliche Element 2 des MEMS Chips 1 gerichtet werden kann . Ferner kann durch das auf der Oberseite des Substrats 11 angeordnete Fenster 33 ein zweiter Laserstrahl von einer Oberseite des Packages auf das bewegliche Element 2 des MEMS Chips 1 gerichtet werden . Einer der beiden Laserstrahlen kann der Signallaserstrahl sein, der zur Erzeugung eines Bildes von dem beweglichen Element 2 abgelenkt wird . Der andere der beiden Laserstrahlen kann dazu verwendet werden, eine Auslenkung des beweglichen Elements 2 zu überwachen . In the embodiment shown in Figure 18, a frame 17 is also arranged on an upper side of the substrate 11. Instead of a further substrate 34, the frame 17 is closed on the upper side by a second window 33. An encapsulation of the cavity in which the MEMS chip 1 is arranged is formed by the substrate 11, the two frames 17 and the two windows 33. The two windows 33 are arranged such that a first laser beam can be directed from an underside of the package onto the movable element 2 of the MEMS chip 1. Furthermore, a second laser beam can be directed from an upper side of the package onto the movable element 2 of the MEMS chip 1 through the window 33 arranged on the upper side of the substrate 11. One of the two laser beams can be the signal laser beam which is deflected by the movable element 2 to generate an image. The other of the two laser beams can be used to monitor a deflection of the movable element 2.

Das bewegliche Element 2 weist sowohl auf seiner zu dem Substrat 11 weisenden Unterseite als auch auf seiner von dem Substrat 11 wegweisenden Oberseite eine reflektierende Beschichtung auf . Bei dem in Figur 18 gezeigten Aus führungsbeispiel weist der MEMS Chip 1 eine einzige Sili ziumschicht 7 auf . The movable element 2 has a reflective coating on both its underside facing the substrate 11 and its upper side facing away from the substrate 11. In the embodiment shown in Figure 18, the MEMS chip 1 has a single silicon layer 7.

Die Figuren 19 bis 21 zeigen verschiedene Möglichkeiten, um einen inneren elektrischen Kontakt 13 des Substrates 11 , der mit dem MEMS Chip 1 verbunden ist , mit einem externen Kontakt 14 des Substrates 11 zu verbinden, über den das Substrat 11 mit einer externen Spannungsversorgung oder einer Leiterplatte verbunden werden kann . Figures 19 to 21 show various possibilities for connecting an internal electrical contact 13 of the substrate 11, which is connected to the MEMS chip 1, to an external contact 14 of the substrate 11, via which the substrate 11 can be connected to an external voltage supply or a printed circuit board.

Figur 19 zeigt Durchkontaktierungen 24 , die von einer Oberseite des Substrates 11 , an der der innere elektrische Kontakt 13 angeordnet ist , der mit dem MEMS Chip 1 verbunden ist , zu einer Unterseite des Substrats 11 verlaufen, an der der externe Kontakt 14 angeordnet ist , der dazu ausgestaltet ist , mit einer externen Spannungsversorgung oder einer Leiterplatte verbunden zu werden . Figure 19 shows vias 24 which run from a top side of the substrate 11, on which the inner electrical contact 13 is arranged, which is connected to the MEMS chip 1, to a bottom side of the substrate 11, on which the external contact 14 is arranged , which is designed to be connected to an external power supply or a printed circuit board .

Figur 20 zeigt eine Leiterbahn 29 , die entlang der Oberseite des Substrats 11 angeordnet ist . Die Leiterbahn 29 verläuft dabei von dem inneren Kontakt 13 des Substrats 11 , der mit dem MEMS Chip 1 verbunden ist und der innerhalb des verkapselten Hohlraums angeordnet ist , unter dem Rahmen 17 hindurch in einen Bereich außerhalb des Hohlraums . Hier kann das Substrat 11 über den externen elektrischen Kontakt 14 kontaktiert werden und beispielsweise mit einer externen Spannungsversorgung verbunden werden . Details zur Ausgestaltung der Leiterbahn 29 wurden in Zusammenhang mit den Figuren 13 und 14 erläutert . Figure 20 shows a conductor track 29 arranged along the upper side of the substrate 11. The conductor track 29 runs from the inner contact 13 of the substrate 11, which is connected to the MEMS chip 1 and is arranged within the encapsulated cavity, under the frame 17 into an area outside the cavity. Here, the substrate 11 can be contacted via the external electrical contact 14 and, for example, connected to an external voltage supply. Details of the design of the conductor track 29 were explained in connection with Figures 13 and 14.

Figur 21 zeigt ebenfalls die Kontaktierung über eine Leiterbahn 29 , die entlang der Oberseite des Substrats 11 aus dem Hohlraum hinaus verläuft . Die Leiterbahn 29 erstreckt sich zusätzlich über eine Seitenfläche des Substrats 11 , die senkrecht zu der Oberseite ist . Die Leiterbahn 29 erstreckt sich teilweise über eine Unterseite des Substrats 11 , die von dem MEMS Chip 1 weg weist . An der Unterseite des Substrats 11 ist der externe elektrische Kontakt 14 ausgebildet , der zur externen Kontaktierung vorgesehen ist . Figure 21 also shows the contacting via a conductor track 29, which runs along the top side of the substrate 11 out of the cavity. The conductor track 29 additionally extends over a side surface of the substrate 11, which is perpendicular to the top side. The conductor track 29 extends partially over an underside of the substrate 11, which faces away from the MEMS chip 1. The external electrical contact 14, which is provided for external contacting, is formed on the underside of the substrate 11.

Figur 22 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel des Packages . Das Package weist das Substrat 11 , den auf dem Substrat 11 in Flip Chip Bauweise befestigten MEMS Chip 1 , ein Lasermodul 36 , eine Ansteuerelektronik 37 zur Steuerung des Lasermoduls 36 , einen AS IC 38 , der dazu ausgestaltet ist , den MEMS Chip 1 zu steuern, und optische Komponenten, wie einen Spiegel 39 und eine reflektierende Beschichtung 40 , auf . Das Substrat 11 weist eine neben dem MEMS Chip 1 angeordnete Öf fnung 18 auf , die durch ein Fenster 33 verschlossen ist . Das Substrat 11 , der Rahmen 17 , das Fenster 33 , das den Rahmen 17 verschließt , und das Fenster 33 , das die Öf fnung 18 in dem Substrat 11 verschließt , schließen einen Hohlraum ein, in dem der MEMS Chip 1 verkapselt ist . An einer zu dem Hohlraum weisenden Unterseite des Fensters 33 , das den Rahmen 17 verschließt , ist die reflektierende Beschichtung 40 aufgebracht . Figure 22 shows a further exemplary embodiment of the package. The package comprises the substrate 11, the MEMS chip 1 mounted on the substrate 11 in a flip-chip design, a laser module 36, control electronics 37 for controlling the laser module 36, an AS IC 38 configured to control the MEMS chip 1, and optical components such as a mirror 39 and a reflective coating 40. The substrate 11 has an opening 18 arranged next to the MEMS chip 1, which opening is closed by a window 33. The substrate 11, the frame 17, the window 33 that closes the frame 17, and the window 33 that closes the opening 18 in the substrate 11 enclose a cavity in which the MEMS chip 1 is encapsulated. The reflective coating 40 is applied to an underside of the window 33 that closes the frame 17, facing the cavity.

Das Lasermodul 36 ist an einer Unterseite des Substrats 11 angeordnet . Die Ansteuerelektronik 37 des Lasermoduls 36 ist an einer Oberseite des Substrats 11 angeordnet . Die Ansteuerelektronik 37 ist mit dem Lasermodul 36 über Durchkontaktierungen 24 durch das Substrat 11 verbunden . Das Lasermodul 36 ist dazu ausgestaltet , einen Laserstrahl aus zusenden . Das Lasermodul 36 weist eine oder mehrere Laserdioden auf . The laser module 36 is arranged on an underside of the substrate 11. The control electronics 37 of the laser module 36 is arranged on an upper side of the substrate 11. The control electronics 37 is connected to the laser module 36 via vias 24 through the substrate 11. The laser module 36 is designed to emit a laser beam. The laser module 36 has one or more laser diodes.

An der Unterseite des Substrats 11 ist ein Spiegel 39 angeordnet . Das Lasermodul 36 , der Spiegel 39 und das Fenster 33 sind so angeordnet , dass ein von dem Lasermodul 36 ausgesendeter Laserstrahl von dem Spiegel 39 reflektiert wird und durch das Fenster 33 hindurch in den verkapselten Hohlraum eintritt . Die reflektierende Beschichtung 40 ist in dem Hohlraum so angeordnet , dass sie den eintretenden Laserstrahl in Richtung des beweglichen Elements 2 reflektiert . Der von der reflektierenden Beschichtung 40 reflektierte Laserstrahl tri f ft auf das bewegliche Element 2 des MEMS Chips 1 und wird von diesem erneut reflektiert . Der von dem beweglichen Element 2 reflektierte Laserstrahl verlässt dann den verkapselten Hohlraum durch das Fenster 33 . Der AS IC 38 ist an der Unterseite des Substrats 11 angeordnet und mit den inneren elektrischen Kontakten 13 des Substrats 11 , die mit dem MEMS Chip 1 verbunden sind, über Durchkontaktierungen 24 verbunden, die durch das Substrat 11 hindurch verlaufen . A mirror 39 is arranged on the underside of the substrate 11. The laser module 36, the mirror 39 and the window 33 are arranged such that a laser beam emitted by the laser module 36 is reflected by the mirror 39 and enters the encapsulated cavity through the window 33. The reflective coating 40 is arranged in the cavity such that it reflects the incoming laser beam in the direction of the movable element 2. The laser beam reflected by the reflective coating 40 strikes the movable element 2 of the MEMS chip 1 and is reflected again by the latter. The laser beam reflected by the movable element 2 then leaves the encapsulated cavity through the window 33. The AS IC 38 is arranged on the underside of the substrate 11 and is connected to the internal electrical contacts 13 of the substrate 11, which are connected to the MEMS chip 1, via vias 24 which run through the substrate 11.

Figur 23 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel . Im Vergleich zu dem in Figur 22 gezeigten Aus führungsbeispiel ist nunmehr das Lasermodul 36 auf der Oberseite des Substrats 11 angeordnet und die Ansteuerelektronik 37 ist auf der Unterseite des Substrats 11 angeordnet . Ferner entfallen die Öf fnung 18 des Substrats 11 neben dem MEMS Chip 1 und das auf der Unterseite des Substrats 1 angeordnete Fenster 33 . Der Spiegel 39 , der die erste Ablenkung des Laserstrahls bewirkt , ist hier innerhalb des verkapselten Hohlraums angeordnet . Figure 23 shows a further exemplary embodiment. In comparison to the exemplary embodiment shown in Figure 22, the laser module 36 is now arranged on the upper side of the substrate 11, and the control electronics 37 are arranged on the underside of the substrate 11. Furthermore, the opening 18 of the substrate 11 next to the MEMS chip 1 and the window 33 arranged on the underside of the substrate 1 are omitted. The mirror 39, which effects the first deflection of the laser beam, is arranged here within the encapsulated cavity.

Figur 24 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel des Packages . In dem in Figur 24 gezeigten Aus führungsbeispiel sind sowohl auf der Oberseite des Substrats 11 als auch auf der Unterseite des Substrats 11 Rahmen 17 angeordnet , die j eweils durch ein Fenster 33 verschlossen sind . Die Rahmen 17 und die Fenster 33 sind für einen Laserstrahl durchlässig . An den Innenseiten der beiden Fenster 33 ist j eweils eine reflektierende Beschichtung 40 angeordnet . Das Substrat 11 weist eine Öf fnung 18 auf , die unterhalb des beweglichen Elements 2 ausgebildet ist und die sich vollständig durch das Substrat 11 erstreckt . Figure 24 shows a further exemplary embodiment of the package. In the exemplary embodiment shown in Figure 24, frames 17 are arranged on both the top side of the substrate 11 and the underside of the substrate 11, each frame being closed by a window 33. The frames 17 and the windows 33 are transparent to a laser beam. A reflective coating 40 is arranged on the inside of each of the two windows 33. The substrate 11 has an opening 18 which is formed below the movable element 2 and which extends completely through the substrate 11.

Das Package weist zwei Lasermodule 36 auf , die j eweils dazu ausgestaltet sind, einen Laserstrahl aus zusenden . Innerhalb des verkapselten Hohlraums sind zwei stationäre , schräg angeordnete Spiegel 39 angeordnet , die die beiden Laserstrahle j eweils ablenken . Der von dem Lasermodul 36 auf der Oberseite des Substrats 11 ausgesendete Laserstrahl , wird von dem Spiegel 39 auf der Oberseite abgelenkt , tri f ft auf die reflektierende Beschichtung 40 des Fensters 33 auf der Oberseite und tri f ft dann auf die Oberseite des beweglichen Elements 2 des MEMS Chips 1 , die eine reflektierende Schicht aufweist . Der von dem Lasermodul 36 auf der Unterseite des Substrats 11 ausgesendete Laserstrahl , wird von dem Spiegel 39 auf der Unterseite abgelenkt , tri f ft auf die reflektierende Beschichtung 40 des Fensters 33 auf der Unterseite , verläuft durch die Öf fnung 18 in dem Substrat 11 und tri f ft dann auf die Unterseite des beweglichen Elements 2 des MEMS Chips 1 , die eine reflektierende Schicht aufweist . The package has two laser modules 36 , each designed to emit a laser beam . Within the encapsulated cavity are two stationary , obliquely arranged mirrors 39 , which Laser beams are deflected respectively. The laser beam emitted by the laser module 36 on the upper side of the substrate 11 is deflected by the mirror 39 on the upper side, strikes the reflective coating 40 of the window 33 on the upper side and then strikes the upper side of the movable element 2 of the MEMS chip 1, which has a reflective layer. The laser beam emitted by the laser module 36 on the underside of the substrate 11 is deflected by the mirror 39 on the underside, strikes the reflective coating 40 of the window 33 on the underside, passes through the opening 18 in the substrate 11 and then strikes the underside of the movable element 2 of the MEMS chip 1, which has a reflective layer.

Einer der beiden Laserstrahl kann als Signallaserstrahl zur Erzeugung eines Bildes verwendet werden . Der j eweils andere der beiden Laserstrahle kann als Sensorlaserstrahl zur Überwachung der Position und Auslenkung des beweglichen Elementes genutzt werden . One of the two laser beams can be used as a signal laser beam to generate an image. The other of the two laser beams can be used as a sensor laser beam to monitor the position and deflection of the movable element.

Es ist ferner möglich, auch das Lasermodul 36 innerhalb des verkapselten Hohlraums anzuordnen . Ein solches Aus führungsbeispiel ist in Figur 25 gezeigt . Bei dem in Figur 25 gezeigten Aus führungsbeispiel sind der MEMS Chip 1 , das Lasermodul 36 sowie optische Komponenten, insbesondere Linsen 41 und Spiegel 39 , innerhalb des verkapselten Hohlraums angeordnet . Auf der Unterseite des Substrats 11 und damit außerhalb des verkapselten Hohlraums sind die Ansteuerelektronik 37 für das Lasermodul 36 und der AS IC 38 angeordnet . It is also possible to arrange the laser module 36 within the encapsulated cavity. One such embodiment is shown in Figure 25. In the embodiment shown in Figure 25, the MEMS chip 1, the laser module 36, and optical components, in particular lenses 41 and mirrors 39, are arranged within the encapsulated cavity. The control electronics 37 for the laser module 36 and the AS IC 38 are arranged on the underside of the substrate 11 and thus outside the encapsulated cavity.

Die Ansteuerelektronik 37 für das Lasermodul 36 ist über Durchkontaktierungen 24 durch das Substrat 11 mit dem Lasermodul 36 verbunden . Ein von dem Lasermodul 36 emittierter Laserstrahl tritt zunächst durch zwei Linsen 41 und wird dann von zwei stationären Spiegeln 39 derart abgelenkt , dass er auf das bewegliche Element 2 des MEMS Chips 1 tri f ft . Von dem beweglichen Element 2 wird der Laserstrahl so abgelenkt , dass der Laserstrahl durch das Fenster 33 aus dem verkapselten Hohlraum austritt . The control electronics 37 for the laser module 36 is connected to the substrate 11 via vias 24. Laser module 36 is connected. A laser beam emitted by the laser module 36 first passes through two lenses 41 and is then deflected by two stationary mirrors 39 in such a way that it strikes the movable element 2 of the MEMS chip 1. The laser beam is deflected by the movable element 2 in such a way that the laser beam exits the encapsulated cavity through the window 33.

Figur 26 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel , bei dem die Verkapselung zwei parallel zueinander angeordnete Fenster 33 aufweist . Dabei kann ein erstes Fenster 33 für einen Lichteintritt , über den ein Laserstrahl in den verkapselten Hohlraum eintritt , genutzt werden und das zweite Fenster 33 kann als Lichtaustritt genutzt werden, über das der Laserstrahl aus dem verkapselten Hohlraum austritt . Figure 26 shows a further exemplary embodiment in which the encapsulation has two windows 33 arranged parallel to one another. A first window 33 can be used for a light entry through which a laser beam enters the encapsulated cavity, and the second window 33 can be used as a light exit through which the laser beam exits the encapsulated cavity.

Figur 27 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel des Packages mit einem schräg zu dem MEMS Chip 1 angeordneten Fenster 33 . Figure 27 shows a further embodiment of the package with a window 33 arranged obliquely to the MEMS chip 1.

Bei den in Figur 26 und Figur 27 gezeigten Aus führungsbeispielen kann die auf dem Substrat 11 angeordnete Verkapselung aus Glas bestehen . In the embodiments shown in Figure 26 and Figure 27, the encapsulation arranged on the substrate 11 can be made of glass.

Die Figuren 28 und 29 zeigen Aus führungs formen, bei denen die Verkapselung zwei schräg zueinander angeordnete Fenster 33 aufweist . Bei dem in Figur 28 gezeigten Aus führungsbeispiel ist auf einer Innenseite eines der Fenster 33 eine reflektierende Beschichtung 40 angeordnet . In diesem Fall wird das andere Fenster 33 sowohl für den Eintritt als auch den Austritt des Laserstrahls genutzt . Bei dem in Figur 29 gezeigten Aus führungsbeispiel weisen die Fenster 33 keine reflektierende Beschichtung 40 auf . Der Laserstrahl tritt über ein erstes Fenster 33 in den verkapselten Hohlraum ein, wird von dem beweglichen Element 2 des MEMS Chips 1 reflektiert und verlässt den verkapselten Hohlraum über das zweite Fenster 33 . Figures 28 and 29 show embodiments in which the encapsulation has two windows 33 arranged obliquely to one another. In the embodiment shown in Figure 28, a reflective coating 40 is arranged on the inside of one of the windows 33. In this case, the other window 33 is used for both the entry and exit of the laser beam. In the embodiment shown in Figure 29, the windows 33 do not have a reflective coating 40. The laser beam enters the encapsulated cavity via a first window 33, is reflected by the movable element 2 of the MEMS chip 1 and leaves the encapsulated cavity via the second window 33 .

Figur 30 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel des Packages . Das Substrat 11 und der Rahmen 17 sind hier in einem additiven Fertigungsverfahren gefertigt worden . Figure 30 shows another exemplary embodiment of the package. The substrate 11 and the frame 17 were manufactured using an additive manufacturing process.

In dem additiven Fertigungsverfahren wird zusätzlich ein Befestigungs fuß 42 des Substrats 11 ausgebildet , der es ermöglicht , auf einer Leiterplatte befestigt zu werden . Dabei kann der Befestigungs fuß 42 schräg zu den weiteren Elementen des Packages angeordnet sein . Der Befestigungs fuß 42 ist schräg zu dem beweglichen Element 2 des MEMS Chips 1 in seiner Ruhelage und schräg zu dem Fenster 33 . Wird nunmehr der Befestigungs fuß 42 auf der Leiterplatte befestigt , sind das Substrat 11 und der MEMS Chip 1 schräg zu der Leiterplatte angeordnet , das heißt das Substrat 11 und der MEMS Chip 1 sind weder parallel noch senkrecht zu dem Substrat . In the additive manufacturing process, a fastening foot 42 of the substrate 11 is additionally formed, which makes it possible to be fastened to a printed circuit board. The fastening foot 42 can be arranged at an angle to the other elements of the package. The fastening foot 42 is at an angle to the movable element 2 of the MEMS chip 1 in its rest position and at an angle to the window 33. If the fastening foot 42 is now fastened to the printed circuit board, the substrate 11 and the MEMS chip 1 are arranged at an angle to the printed circuit board, i.e. the substrate 11 and the MEMS chip 1 are neither parallel nor perpendicular to the substrate.

Durch die Ergänzung des Befestigungs fußes 42 und die Wahl eines entsprechenden Winkels zwischen dem Befestigungs fuß 42 und dem Substrat 11 des Packages kann ein beliebiger Winkel zwischen dem Substrat 11 und einer Leiterplatte ausgewählt werden . Auf diese Weise kann das Substrat 11 und der MEMS Chip 1 schräg zu einer Laserquelle angeordnet werden, sodass sichergestellt werden kann, dass Reflexionen eines Laserstrahls sich nicht in die gleiche Richtung ausbreiten wie ein Signallaserstrahl . By adding the mounting foot 42 and selecting an appropriate angle between the mounting foot 42 and the substrate 11 of the package, any angle between the substrate 11 and a printed circuit board can be selected. In this way, the substrate 11 and the MEMS chip 1 can be arranged at an angle to a laser source, ensuring that reflections of a laser beam do not propagate in the same direction as a signal laser beam.

Figur 31 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel . Das SubstratFigure 31 shows another embodiment. The substrate

11 ist hier in einem additiven Fertigungsverfahren zusammen mit dem Befestigungsfuß 42 gefertigt worden. Das Substrat 11 ist schräg zu dem Befestigungsfuß 42 angeordnet. Auf dem Befestigungsfuß 42 sind weitere Elemente des Packages, beispielsweise der ASIC 38, angeordnet. Durch die Kombination mit dem Befestigungsfuß 42 kann das Substrat 11 in einem beliebigen Winkel zu einer Leiterplatte angeordnet werden. 11 is here in an additive manufacturing process together with the mounting foot 42. The substrate 11 is arranged at an angle to the mounting foot 42. Further elements of the package, for example, the ASIC 38, are arranged on the mounting foot 42. By combining it with the mounting foot 42, the substrate 11 can be arranged at any angle to a printed circuit board.

Figur 32 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das Substrat 11 mittels eines additiven Fertigungsverfahrens gefertigt ist und eine Biegung 43 aufweist. Ein Teil des Substrates 11, in dem der MEMS Chip 1 angeordnet ist, ist relativ zu einem weiteren Teil des Substrates 11, in dem das Lasermodul 36 angeordnet ist, schräg ausgebildet. Figure 32 shows a further embodiment in which the substrate 11 is manufactured using an additive manufacturing process and has a bend 43. A part of the substrate 11 in which the MEMS chip 1 is arranged is formed obliquely relative to another part of the substrate 11 in which the laser module 36 is arranged.

Die Biegung 43 übernimmt in diesem Ausführungsbeispiel die Funktionalität des Befestigungsfußes 42. Durch die Biegung 43 kann das Substrat 11 so auf einer Leiterplatte befestigt werden, dass der MEMS Chip 1 und das Fenster 33, aus dem der abgelenkte Laserstrahl austritt, schräg zu der Leiterplatte angeordnet sind. In this embodiment, the bend 43 takes over the functionality of the fastening foot 42. By means of the bend 43, the substrate 11 can be fastened to a circuit board in such a way that the MEMS chip 1 and the window 33, from which the deflected laser beam emerges, are arranged obliquely to the circuit board.

Die Verkapselung weist einen zweiteiligen Deckel 44 auf, um die Form des Substrats 11 nachzubilden. Wie bei dem in Figur 25 gezeigten Ausführungsbeispiel sind in dem verkapselten Hohlraum das Lasermodul 36 sowie optische Komponenten angeordnet . The encapsulation has a two-part cover 44 to replicate the shape of the substrate 11. As in the embodiment shown in Figure 25, the laser module 36 and optical components are arranged in the encapsulated cavity.

Figur 33 zeigt das Package in einer perspektivischen Ansicht. In Figur 33 ist der MEMS Chip 1, das Substrat 11, der Rahmen 17 und das Fenster 33 gezeigt. Das Substrat 11 weist eine rechteckige Grundfläche auf. Der Rahmen 17 ist ringförmig, wobei eine Oberseite des Rahmens 17, die vom Substrat 11 weg weist, schräg ist. Das auf dem Rahmen 17 befestigte Fenster 33 ist schräg zu dem Substrat 11 angeordnet . Der Rahmen 17 ist mittels metallischem Bonden auf dem Substrat 11 befestigt . Die Antriebselemente 3 sind auf der zu dem Substrat 11 weisenden Seite des MEMS Chips 1 angeordnet . Auf der vom Substrat 11 wegweisenden Seite des MEMS Chips ist eine reflektierende Schicht 21 aufgebracht . Der MEMS Chip 1 ist in Flip Chip Bauweise auf dem Substrat 11 befestigt . Dabei sind die elektrischen Kontakte 10 des MEMS Chips 1 mit inneren elektrischen Kontakten 10 auf der Oberseite des Substrats 11 verlötet . Figure 33 shows the package in a perspective view. Figure 33 shows the MEMS chip 1, the substrate 11, the frame 17, and the window 33. The substrate 11 has a rectangular base. The frame 17 is ring-shaped, with an upper side of the frame 17, which faces away from the substrate 11, being slanted. The window attached to the frame 17 33 is arranged obliquely to the substrate 11. The frame 17 is fastened to the substrate 11 by means of metallic bonding. The drive elements 3 are arranged on the side of the MEMS chip 1 facing the substrate 11. A reflective layer 21 is applied to the side of the MEMS chip facing away from the substrate 11. The MEMS chip 1 is fastened to the substrate 11 in a flip-chip design. The electrical contacts 10 of the MEMS chip 1 are soldered to internal electrical contacts 10 on the top side of the substrate 11.

Auf dem Substrat 11 sind Leiterbahnen 29 und elektrische Kontakte 13 , 14 angeordnet . Dabei weist das Substrate 11 innere elektrische Kontakte 13 , die in dem verkapselten Hohlraum angeordnet sind, und externe elektrische Kontakte 14 , die außerhalb des verkapselten Hohlraums angeordnet sind, auf . Die Leiterbahnen (nicht gezeigt ) verbinden j e einen inneren elektrischen Kontakt 13 mit einem externen elektrischen Kontakt 14 . Über die inneren elektrischen Kontakte 13 wird ein mechanischer und elektrischer Kontakt zwischen dem Substrat 11 und dem MEMS Chip 1 hergestellt . Conductor tracks 29 and electrical contacts 13, 14 are arranged on the substrate 11. The substrate 11 has internal electrical contacts 13, which are arranged in the encapsulated cavity, and external electrical contacts 14, which are arranged outside the encapsulated cavity. The conductor tracks (not shown) each connect an internal electrical contact 13 to an external electrical contact 14. A mechanical and electrical contact is established between the substrate 11 and the MEMS chip 1 via the internal electrical contacts 13.

Auf dem Substrat 11 ist der ringförmige Rahmen ausgebildet . Dieser weist eine abgeschrägte Fläche auf , die verkippt zum MEMS Chip 1 und zum Substrat 11 orientiert ist . Diese verkippte Fläche kann mit einem additiven Fertigungsverfahren leicht realisiert werden . Derartige Formen sind mit klassischen Fertigungstechniken kaum zu realisieren . Zumindest nicht ohne mechanische Nachbearbeitung bzw . in einem einzigen homogenen Bauteil , welches frei von inneren Fügestellen ist . Figur 34 zeigt eine zweites Aus führungsbeispiel eines Packages . Dieses weist grundsätzlich die gleichen Komponenten wie das in Figur 33 gezeigte Packages auf . Das Substrat 11 hat in diesem Aus führungsbeispiel eine runde äußere Form . The annular frame is formed on the substrate 11. This frame has a beveled surface that is tilted relative to the MEMS chip 1 and the substrate 11. This tilted surface can be easily produced using an additive manufacturing process. Such shapes are almost impossible to produce using conventional manufacturing techniques, at least not without mechanical post-processing or in a single, homogeneous component that is free of internal joints. Figure 34 shows a second exemplary embodiment of a package. This essentially has the same components as the package shown in Figure 33. In this exemplary embodiment, the substrate 11 has a round outer shape.

Zudem sind erste und zweite innere Kontakte 13a, 13b des Substrats 11 realisiert , von denen nur eine Beispielhaft mit einem Bezugs zeichen versehen ist . Die ersten und zweiten inneren Kontakte 13a, 13b des Substrats 11 sind dem verkapselten Hohlraum angeordnet . Die ersten und zweiten inneren Kontakte 13a, 13b ermöglich oder erleichtert die elektrische und die mechanische Anschlussherstellung zu trennen . So kann z . B . über den ersten inneren Kontakt 13a hauptsächlich oder ausschließlich elektrischer Kontakt mit dem einzubauenden MEMS Chip 1 hergestellt werden . Die mechanische Befestigung kann dann hauptsächlich oder vollständig durch den zweiten inneren Kontakt 13b ausgebildet werden . In addition, first and second inner contacts 13a, 13b of the substrate 11 are realized, of which only one is provided with a reference symbol by way of example. The first and second inner contacts 13a, 13b of the substrate 11 are arranged in the encapsulated cavity. The first and second inner contacts 13a, 13b enable or facilitate the separation of the electrical and mechanical connection. For example, electrical contact with the MEMS chip 1 to be installed can be established primarily or exclusively via the first inner contact 13a. The mechanical fastening can then be formed primarily or completely by the second inner contact 13b.

Weiterhin weist das Substrat einen Positionsmarker 45 auf . Der Positionsmarker 45 ist dazu ausgestaltet , ein Setzten ( sogenanntes „pick and place" ) der einzubauenden Komponente zu erleichtern . Furthermore, the substrate has a position marker 45. The position marker 45 is designed to facilitate the placement (so-called "pick and place") of the component to be installed.

Die folgenden Figuren zeigen die Herstellung des Packages . The following figures show the production of the package.

Figur 35 zeigt links das Package , nachdem Lotkugeln 16 auf den ersten inneren Kontakten 13a des Substrats 11 aufgebracht wurden . Rechts ist das Package in einem Zustand gezeigt , in dem der MEMS Chip 1 auf den Lotkugeln 16 befestigt ist . Dabei kann der MEMS Chip 1 durch einen Reflow Lötprozess fixiert werden, wobei der MEMS Chip 1 unter Berücksichtigung des Positionsmarkers 45 ausgerichtet wird . Figur 36 zeigt das Package , nachdem das Fenster 33 auf dem Rahmen 17 befestigt wurde . Das Fenster 33 ist mittels Metall fügemittel an dem Rahmen 17 befestigt . Ferner sind auf dem Substrat 11 außerhalb des Rahmens 17 Treiberbauelemente aufgebracht worden . Bei den Treiberbauelementen handelt es sich um den AS IC 38 und die Ansteuerelektronik 37 für das Lasermodul . Figure 35 shows the package on the left after solder balls 16 have been applied to the first inner contacts 13a of the substrate 11. The package is shown on the right in a state in which the MEMS chip 1 is attached to the solder balls 16. The MEMS chip 1 can be fixed by a reflow soldering process, wherein the MEMS chip 1 is aligned taking into account the position marker 45. Figure 36 shows the package after the window 33 has been attached to the frame 17. The window 33 is attached to the frame 17 by means of a metal joining agent. Furthermore, driver components have been applied to the substrate 11 outside the frame 17. The driver components are the AS IC 38 and the control electronics 37 for the laser module.

Ein Sensor 46 ist außerhalb des verkapselten Bereichs auf dem Substrat 11 befestigt . Der Sensor 46 kann beispielsweise zur Messung einer Beschleunigung und/oder einer Temperatur und/oder einer Feuchte und/oder einer Helligkeit ausgestaltet sein . A sensor 46 is mounted on the substrate 11 outside the encapsulated region. The sensor 46 can be configured, for example, to measure acceleration and/or temperature and/or humidity and/or brightness.

Figur 37 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel des Packages . Hier ist zusätzlich ein Bonddraht 15 angebracht worden, der den MEMS Chip 1 mit inneren elektrischen Kontakten 13 des Substrats 11 innerhalb des Hohlraums kontaktiert . Zusätzlich ist ein Schutzbauelement 47 in dem Hohlraum angeordnet und elektrisch mit dem MEMS Chip 1 verbunden . Bei dem Schutzbauelement 47 kann es sich um einen Varistor oder eine TVS-Diode handeln . Figure 37 shows another exemplary embodiment of the package. Here, a bonding wire 15 has also been attached, which contacts the MEMS chip 1 with internal electrical contacts 13 of the substrate 11 within the cavity. Additionally, a protective component 47 is arranged in the cavity and electrically connected to the MEMS chip 1. The protective component 47 can be a varistor or a TVS diode.

Ein Treiberbauelement , beispielsweise der AS IC 38 , ist ebenfalls in dem Hohlraum angeordnet und mit Bonddrähten 15 zur Kontaktierung verbunden . Zusätzlich ist ein Sensor 46 in dem Hohlraum angeordnet und mit Bonddrähten 15 kontaktiert . Der Sensor 46 kann zur Messung von Druck, Temperatur und/oder Beschleunigung ausgestaltet sein . A driver component, for example, the AS IC 38, is also arranged in the cavity and connected to bond wires 15 for contacting. Additionally, a sensor 46 is arranged in the cavity and contacted to bond wires 15. The sensor 46 can be configured to measure pressure, temperature, and/or acceleration.

Figur 38 zeigt das auf einer Leiterplatte montierte Package .Figure 38 shows the package mounted on a circuit board.

Die Leiterplatte weist Schaltungselemente zur Steuerung des MEMS Chips 1 und des Lasermoduls auf . Das Package ist über zwei Bonddrähte 15 mit Kontakten der Leiterplatte verbunden . The circuit board has circuit elements for controlling the MEMS chips 1 and the laser module. The package is connected to contacts on the circuit board via two bond wires 15.

Figur 39 zeigt schematisch ein Verfahren zur Herstellung der oben gezeigten Packages . In einem ersten Schritt S 1 wird eine Viel zahl von MEMS Chips 1 auf einem Wafer befestigt , wobei j eder MEMS Chip 1 elektrische Bauteile auf einer Seite aufweist und wobei die MEMS Chips 1 auf dem Wafer befestigt werden, sodass die Seite , auf der die elektrischen Bauteile angeordnet sind, zum Wafer weist . In einem nachfolgenden Schritt S2 wird der Wafer vereinzelt . In einem dann folgenden Schritt S3 werden die Packages verkapselt , in dem die Verkapselung aufgebracht wird . Die Packages werden somit auf Die-Level verkapselt . Figure 39 schematically shows a method for producing the packages shown above. In a first step S1, a plurality of MEMS chips 1 are attached to a wafer, each MEMS chip 1 having electrical components on one side and the MEMS chips 1 being attached to the wafer such that the side on which the electrical components are arranged faces the wafer. In a subsequent step S2, the wafer is singulated. In a then following step S3, the packages are encapsulated by applying the encapsulation. The packages are thus encapsulated at die level.

Figur 40 zeigt eine Vorrichtung 48 zur Ausrichtung des Packages . Die Vorrichtung 48 ist dazu ausgestaltet , das Substrat 11 und den damit verbundenen MEMS Chip 1 relativ zu einer Halterung 49 zu bewegen, insbesondere zu verkippen . Dazu kann Vorrichtung 48 das Substrat 11 mittels einer flexiblen Membran, mittels einer Mikrofluidik Pumpe oder mittels eines oder mehreren piezoelektrischen Aktuatoren bewegen . Die Halterung 49 kann beispielsweise auf einer Leiterplatte befestigt werden . Die Vorrichtung 48 zur Ausrichtung des Packages kann es ermöglichen, das Substrat 11 und den MEMS Chip 1 relativ zu der Leiterplatte zu verkippen . Figure 40 shows a device 48 for aligning the package. The device 48 is designed to move, in particular to tilt, the substrate 11 and the MEMS chip 1 connected thereto relative to a holder 49. For this purpose, the device 48 can move the substrate 11 by means of a flexible membrane, by means of a microfluidic pump or by means of one or more piezoelectric actuators. The holder 49 can be fastened to a printed circuit board, for example. The device 48 for aligning the package can make it possible to tilt the substrate 11 and the MEMS chip 1 relative to the printed circuit board.

Figur 41 zeigt ein Aus führungsbeispiel , bei dem die Antriebselemente 3 zur Bewegung des beweglichen Elements 2 des MEMS Chips 1 , nicht auf dem MEMS Chip 1 , sondern auf dem Substrat 11 angeordnet sind . Der MEMS Chip 1 ist unmittelbar auf den Antriebselementen 3 angeordnet und mit diesen beispielsweise verklebt . Eine von den Antriebselementen 3 erzeugte Bewegung wird über eine Klebeschicht 50 auf den MEMS Chip 1 übertragen . Figure 41 shows an embodiment in which the drive elements 3 for moving the movable element 2 of the MEMS chip 1 are not arranged on the MEMS chip 1, but on the substrate 11. The MEMS chip 1 is arranged directly on the drive elements 3 and is glued to them, for example. One of the drive elements 3 The movement generated is transferred to the MEMS chip 1 via an adhesive layer 50.

Figur 42 und Figur 43 zeigen ein Package , das dazu ausgestaltet ist , eine Auslenkung des beweglichen Elements 2 zu bestimmen . Das bewegliche Element 2 ist zumindest für einige Wellenlängen teilweise durchlässig . In einem Bereich des Substrats 11 , der unter dem beweglichen Element 2 liegt , ist ein lichtsensitives Element 51 angeordnet . Figures 42 and 43 show a package designed to determine a deflection of the movable element 2. The movable element 2 is partially transparent for at least some wavelengths. A light-sensitive element 51 is arranged in a region of the substrate 11 that lies beneath the movable element 2.

Ein auf das bewegliche Element 2 tref fender Lichtstrahl wird von dem beweglichen Element 2 teilweise reflektiert . Teilweise tritt der auf das bewegliche Element 2 tref fende Lichtstrahl durch das bewegliche Element 2 hindurch und wird dabei an zwei Grenz flächen gebrochen . A light beam striking the movable element 2 is partially reflected by the movable element 2. Part of the light beam striking the movable element 2 passes through the movable element 2 and is refracted at two interfaces.

Figur 42 zeigt das bewegliche Element 2 in seiner Ruhelage . Der Laserstrahl tri f ft senkrecht auf das bewegliche Element 2 . Der Teil des Laserstrahls , der durch das bewegliche Element 2 hindurch tritt , wird vom beweglichen Element 2 nicht abgelenkt und tri f ft mittig auf das lichtsensitive Element 51 . Figure 42 shows the movable element 2 in its rest position. The laser beam strikes the movable element 2 perpendicularly. The part of the laser beam that passes through the movable element 2 is not deflected by the movable element 2 and strikes the light-sensitive element 51 centrally.

Figur 43 zeigt das bewegliche Element 2 in einer ausgelenkten Position . Der auf das bewegliche Element 2 tref fende Laserstrahl tritt teilweise durch das bewegliche Element 2 hindurch und wird dabei zweimal gebrochen . Dadurch ist der aus dem beweglichen Element 2 austretende Laserstrahl in seiner Ausbreitungsrichtung gegenüber dem auf das bewegliche Element 2 tref fenden Laserstrahl seitlich versetzt . Der Laserstrahl tri f ft auf das lichtsensitive Element 51 in einer seitlich versetzten Position . Das lichtsensitive Element 51 kann erkennen, an welcher Position es von dem Laserstrahl getrof fen wird . Aus dieser Information kann die Auslenkung des beweglichen Elements 2 bestimmt werden . Figure 43 shows the movable element 2 in a deflected position. The laser beam striking the movable element 2 partially passes through the movable element 2 and is refracted twice. As a result, the laser beam emerging from the movable element 2 is laterally offset in its propagation direction compared to the laser beam striking the movable element 2. The laser beam strikes the light-sensitive element 51 in a laterally offset position. The light-sensitive element 51 can detect the position at which it is struck by the laser beam. From this information, the deflection of the movable element 2 can be determined.

Figur 44 und Figur 45 zeigen ein Package , bei dem die Auslenkung des beweglichen Elements 2 ebenfalls über ein lichtsensitives Element 51 bestimmt wird . Das lichtsensitive Element 51 ist auf der dem Lichteintritts fenster 33 zugewandten Seite des beweglichen Elements 2 angeordnet . Alternativ könnte das lichtsensitive Element 51 in das bewegliche Element 2 integriert sein oder auf der dem Lichteintritts fenster 33 abgewandten Seite des beweglichen Elements 2 angeordnet sein . Abhängig von dem Winkel zwischen dem beweglichen Element 2 und dem eintref fenden Laserstrahl , wird eine größere Fläche des lichtsensitiven Elements 51 von dem Laserstrahl getrof fen . Dieses wird vom lichtsensitiven Element 51 gemessen . Aus dieser Information kann die Auslenkung des beweglichen Elements 2 bestimmt werden . Die Figuren 44 und 45 zeigen das bewegliche Element 2 in unterschiedlichen Winkeln zu dem einfallenden Laserstrahl . Figures 44 and 45 show a package in which the deflection of the movable element 2 is also determined via a light-sensitive element 51. The light-sensitive element 51 is arranged on the side of the movable element 2 facing the light entry window 33. Alternatively, the light-sensitive element 51 could be integrated into the movable element 2 or arranged on the side of the movable element 2 facing away from the light entry window 33. Depending on the angle between the movable element 2 and the incoming laser beam, a larger area of the light-sensitive element 51 is hit by the laser beam. This is measured by the light-sensitive element 51. The deflection of the movable element 2 can be determined from this information. Figures 44 and 45 show the movable element 2 at different angles to the incoming laser beam.

Figur 46 und Figur 47 zeigen ein Package , bei dem die Auslenkung des beweglichen Elements 2 ebenfalls über lichtsensitive Elemente 51 bestimmt wird . Die lichtsensitiven Elemente 51 sind in einem Bereich des Fensters 33 angeordnet , über den ein von dem beweglichen Element 2 abgelenkter Strahl das Package verlässt . Abhängig von der Auslenkung des beweglichen Elements 2 wird ein anderes lichtsensitives Element 51 oder kein lichtsensitives Element 51 von dem abgelenkten Laserstrahl getrof fen . Es kann ermittelt werden, zu welchem Zeitpunkt welches der lichtsensitiven Elemente 51 von dem Laserstrahl getrof fen wurde . Aus dieser Information kann die Auslenkung des beweglichen Elements 2 bestimmt werden . Figures 46 and 47 show a package in which the deflection of the movable element 2 is also determined via light-sensitive elements 51. The light-sensitive elements 51 are arranged in a region of the window 33 through which a beam deflected by the movable element 2 leaves the package. Depending on the deflection of the movable element 2, a different light-sensitive element 51 or no light-sensitive element 51 is hit by the deflected laser beam. It can be determined at what time which of the light-sensitive elements 51 was hit by the laser beam. From this information the deflection of the movable element 2 can be determined.

Figur 46 zeigt das bewegliche Element 2 in seiner Ruhelage , wobei der abgelenkte Laserstrahl keines der lichtsensitiven Elemente 51 tri f ft . Figur 47 zeigt das bewegliche Element 2 in einer ausgelenkten Position, wobei der abgelenkte Laserstrahl auf eines der lichtsensitiven Elemente 51 tri f ft . Figure 46 shows the movable element 2 in its rest position, wherein the deflected laser beam does not hit any of the light-sensitive elements 51. Figure 47 shows the movable element 2 in a deflected position, wherein the deflected laser beam hits one of the light-sensitive elements 51.

Figur 48 zeigt ebenfalls ein Package , bei dem lichtsensitive Element 51 auf der Innenseite des Fensters 33 angeordnet sind . Zusätzlich zu dem Signallaserstrahl 52 tritt ein Mess- Laserstrahl 53 in das Package ein, wobei beide Laserstrahle auf das bewegliche Element 2 gerichtet sind und wobei beide Laserstrahle unter einem anderen Winkel auf das bewegliche Element 2 tref fen . Der Mess-Laserstrahl 53 wird vom beweglichen Element 2 reflektiert und tri f ft , abhängig von der Auslenkung des beweglichen Elements 2 , auf eines der lichtsensitiven Elemente 51 . Basierend auf den von den lichtsensitiven Elementen 51 gemessenen Messwerten kann dann die Auslenkung des beweglichen Elements 2 bestimmt werden . Figure 48 also shows a package in which light-sensitive elements 51 are arranged on the inside of the window 33. In addition to the signal laser beam 52, a measuring laser beam 53 enters the package, with both laser beams being directed onto the movable element 2 and with both laser beams striking the movable element 2 at a different angle. The measuring laser beam 53 is reflected by the movable element 2 and strikes one of the light-sensitive elements 51 depending on the deflection of the movable element 2. The deflection of the movable element 2 can then be determined based on the measured values measured by the light-sensitive elements 51.

Bei den in den Figuren 42 bis 48 gezeigten Aus führungsbeispielen sind die Antriebselemente 3 j eweils auf dem Substrat angeordnet . Bei den Antriebselementen 3 kann es sich um Aktuatoren, insbesondere piezoelektrische Aktuatoren, handeln . In the embodiments shown in Figures 42 to 48, the drive elements 3 are each arranged on the substrate. The drive elements 3 can be actuators, in particular piezoelectric actuators.

Figur 49 zeigt ebenfalls ein Package , bei dem ein Mess- Laserstrahl 53 zur Bestimmung der Auslenkung des beweglichen Elements 2 genutzt wird . Der Mess-Laserstrahl 53 tritt über ein auf der Unterseite des Substrats 11 angeordnetes Fenster 33 ein . Der Signallaserstrahl 52 tritt über ein anderes Fenster 33 ein . Der Signallaserstrahl 52 tritt über einFigure 49 also shows a package in which a measuring laser beam 53 is used to determine the deflection of the movable element 2. The measuring laser beam 53 enters through a window 33 arranged on the underside of the substrate 11. The signal laser beam 52 enters through another window 33. The signal laser beam 52 enters via a

Fenster 33 ein, das an dem Rahmen 17 über dem MEMS Chip 1 angeordnet ist . Das Package weist ferner ein lichtsensitives Element 51 auf , auf das der Mess-Laserstrahl 53 abhängig von der Auslenkung des beweglichen Elements 2 reflektiert wird .Window 33, which is arranged on the frame 17 above the MEMS chip 1. The package further comprises a light-sensitive element 51, onto which the measuring laser beam 53 is reflected depending on the deflection of the movable element 2.

Basierend auf den von den lichtsensitiven Elementen 51 gemessenen Messwerten kann dann die Auslenkung des beweglichen Elements 2 bestimmt werden . Based on the measured values measured by the light-sensitive elements 51, the deflection of the movable element 2 can then be determined.

Bezugs zeichenliste Reference symbol list

1 MEMS Chip 1 MEMS chip

2 (bewegliches ) Element / Spiegelelement2 (movable) element / mirror element

3 Antriebselement 3 Drive element

4 erstes Federelement 4 first spring element

5 starrer Bereich 5 rigid area

6 zweites Federelement 6 second spring element

7 erste Sili ziumschicht 7 first silicon layer

8 zweite Sili ziumschicht 8 second silicon layer

9 Ätzstoppschicht 9 Etch stop layer

10 elektrischer Kontakt des MEMS Chips10 electrical contact of the MEMS chip

11 Substrat 11 Substrat

12 Klebeschicht 12 adhesive layer

13 innerer Kontakte des Substrats 13 internal contacts of the substrate

13a, 13b innerer Kontakte des Substrats 13a, 13b inner contacts of the substrate

14 externer Kontakte des Substrats 14 external contacts of the substrate

15 Bonddraht 15 bonding wire

16 Lötkugel 16 solder balls

17 Rahmen 17 frames

18 Öf fnung 18 Opening

19 Vertiefung 19 Deepening

20 Abstandshalter 20 spacers

21 reflektierende Schicht 21 reflective layer

22 Spiegelaufhängung 22 Mirror suspension

23 Metallisierung 23 Metallization

24 Durchkontaktierung 24 vias

25 Stressabbauschicht 25 Stress Relief Layer

26 Lötstoppschicht 26 Solder mask layer

27 Schlitz 27 slot

28 Klebeverbindung 28 Adhesive bond

29 Leiterbahn 29 Conductor track

30 dünne keramische Schicht 31a, 31b erster Ansteuerbereich 30 thin ceramic layer 31a, 31b first control area

32a, 32b zweiter Ansteuerbereich 32a, 32b second control area

33 Fenster 33 windows

34 weiteres Substrat 34 additional substrate

35 mechanische Verstärkungsstruktur 35 mechanical reinforcement structure

36 Lasermodul 36 laser module

37 Ansteuerelektronik 37 Control electronics

38 AS IC 38 AS IC

39 Spiegel 39 mirrors

40 reflektierende Beschichtung 40 reflective coating

41 Linse 41 lens

42 Bef estigungs fuß 42 Mounting foot

43 Biegung des Substrats 43 Bending of the substrate

44 Deckel 44 lids

45 Positionsmarker 45 position markers

46 Sensor 46 Sensor

47 Schutzbauelement 47 Protective component

48 Vorrichtung zur Ausrichtung 48 Alignment device

49 Halterung 49 Bracket

50 Klebeschicht51 lichtsensitives Element50 Adhesive layer 51 Light-sensitive element

52 Signal laser strahl 52 Signal laser beam

53 Mess-Laserstrahl 53 Measuring laser beam

SA kurze Achse SA short axis

LA lange Achse LA long axis

Claims

Patentansprüche Patent claims 1. Package aufweisend ein Substrat (11) und einen MEMS Chip (1) , wobei der MEMS Chip (1) auf dem Substrat (11) befestigt ist . 1. Package comprising a substrate (11) and a MEMS chip (1), wherein the MEMS chip (1) is attached to the substrate (11). 2. Package gemäß Anspruch 1, wobei der MEMS Chip (1) mindestens ein elektrisches Bauteil (3) aufweist. 2. Package according to claim 1, wherein the MEMS chip (1) has at least one electrical component (3). 3. Package gemäß Anspruch 2, wobei das mindestens eine elektrische Bauteil (3) auf der dem Substrat zugewandten Seite des MEMS Chips (1) angeordnet ist, oder wobei das mindestens eine elektrische Bauteil (3) auf der vom dem Substrat abgewandten Seite des MEMS Chips (1) angeordnet ist. 3. Package according to claim 2, wherein the at least one electrical component (3) is arranged on the side of the MEMS chip (1) facing the substrate, or wherein the at least one electrical component (3) is arranged on the side of the MEMS chip (1) facing away from the substrate. 4. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend zumindest ein elektrisches Bauteil (3) , das auf der dem Substrat zugewandten Seite des MEMS Chips (1) angeordnet ist, und zumindest ein elektrisches Bauteil (3) , das auf der von dem Substrat abgewandten Seite des MEMS Chips (1) angeordnet ist. 4. Package according to one of the preceding claims, comprising at least one electrical component (3) which is arranged on the side of the MEMS chip (1) facing the substrate, and at least one electrical component (3) which is arranged on the side of the MEMS chip (1) facing away from the substrate. 5. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der MEMS Chip ein bewegliches Element aufweist. 5. Package according to one of the preceding claims, wherein the MEMS chip has a movable element. 6. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der MEMS Chip (1) in Flip Chip Bauweise auf dem Substrat (11) befestigt ist. 6. Package according to one of the preceding claims, wherein the MEMS chip (1) is mounted on the substrate (11) in flip chip design. 7. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der MEMS Chip (1) auf der dem Substrat (11) zugewandten Seite elektrische Kontakte (10) aufweist, die mit elektrischen Kontakten (13) des Substrats (11) verbunden sind. 7. Package according to one of the preceding claims, wherein the MEMS chip (1) has, on the side facing the substrate (11), electrical contacts (10) which are connected to electrical contacts (13) of the substrate (11). 8. Package gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei die elektrischen Kontakte (10) des MEMS Chips (1) zusätzlich auf einer Seitenfläche des MEMS Chips (1) angeordnet sind, die senkrecht zu dem Substrat (11) ist. 8. Package according to the preceding claim, wherein the electrical contacts (10) of the MEMS chip (1) are additionally arranged on a side surface of the MEMS chip (1) which is perpendicular to the substrate (11). 9. Package gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die elektrischen Kontakte (10) des MEMS Chips über Lötkugeln (16) mit den elektrischen Kontakten (13) des Substrats (11) verbunden sind. 9. Package according to one of claims 7 or 8, wherein the electrical contacts (10) of the MEMS chip are connected to the electrical contacts (13) of the substrate (11) via solder balls (16). 10. Package gemäß dem Anspruch 5 und Anspruch 9, wobei eine Höhe der Lötkugeln (16) so gewählt ist, dass das bewegliche Element (2) bei einer Bewegung nicht an dem Substrat (11) anschlägt. 10. Package according to claim 5 and claim 9, wherein a height of the solder balls (16) is selected such that the movable element (2) does not strike the substrate (11) during movement. 11. Package gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Substrat (11) eine Durchkontaktierung (24) aufweist, über die einer der elektrischen Kontakte (13) des Substrats (11) mit einem externen elektrischen Kontakt (14) verbunden ist, der auf der Seite des Substrats (11) angeordnet ist, die von dem MEMS Chip (1) weg weist, und/ oder wobei das Substrat (11) eine Leiterbahn (29) aufweist, über die einer der Kontakte des Substrats (11) mit einem externen elektrischen Kontakt (14) des Substrats (11) kontaktiert ist, der auf einer dem MEMS Chip (1) zugewandten Oberseite des Substrats (11) oder auf einer Seitenfläche des Substrats (11) , die senkrecht zur Oberseite ist, liegt. 11. Package according to one of claims 7 to 10, wherein the substrate (11) has a via (24) via which one of the electrical contacts (13) of the substrate (11) is connected to an external electrical contact (14) arranged on the side of the substrate (11) facing away from the MEMS chip (1), and/or wherein the substrate (11) has a conductor track (29) via which one of the contacts of the substrate (11) is contacted with an external electrical contact (14) of the substrate (11), which contact is located on an upper side of the substrate (11) facing the MEMS chip (1) or on a side surface of the substrate (11) which is perpendicular to the upper side. 12. Package gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die elektrischen Kontakte (10) des MEMS Chips (1) teilweise von einem Schlitz (27) in dem MEMS Chip (1) umschlossen sind. 12. Package according to one of claims 7 to 11, wherein the electrical contacts (10) of the MEMS chip (1) are partially enclosed by a slot (27) in the MEMS chip (1). 13. Package gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei der MEMS Chip (1) in einem Bereich, in dem die Schlitze (27) die elektrischen Kontakte (10) teilweise umschließen, eine höhere Verformbarkeit aufweist als in einem aktiven Bereich, der das elektrische Bauteil (3) aufweist . 13. Package according to the preceding claim, wherein the MEMS chip (1) has a higher deformability in a region in which the slots (27) partially enclose the electrical contacts (10) than in an active region which has the electrical component (3). 14. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der MEMS Chip (1) durch Bonddrähte (15) mit dem Substrat (11) elektrisch kontaktiert ist. 14. Package according to one of the preceding claims, wherein the MEMS chip (1) is electrically contacted to the substrate (11) by bonding wires (15). 15. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der MEMS Chip (1) eine einzige Silizium aufweisende Schicht (7) aufweist. 15. Package according to one of the preceding claims, wherein the MEMS chip (1) has a single silicon layer (7). 16. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Stressabbauschicht (25) zwischen dem Substrat16. Package according to one of the preceding claims, wherein a stress relief layer (25) is provided between the substrate (11) und dem MEMS Chip (1) angeordnet ist. (11) and the MEMS chip (1). 17. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Substrat (11) auf der zum MEMS Chip (1) weisenden Seite einen Abstandshalter (20) aufweist, an dem der MEMS Chip (1) anliegt. 17. Package according to one of the preceding claims, wherein the substrate (11) has a spacer (20) on the side facing the MEMS chip (1), against which the MEMS chip (1) rests. 18. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Substrat (11) auf der zum MEMS Chip (1) weisenden Seite eine Vertiefung (19) aufweist, über der ein bewegliches Element (2) des MEMS Chips (1) angeordnet ist. 18. Package according to one of the preceding claims, wherein the substrate (11) has a recess (19) on the side facing the MEMS chip (1), above which a movable element (2) of the MEMS chip (1) is arranged. 19. Package gemäß dem vorherigen Anspruch, ferner aufweisend eine Verkapselung, die zusammen mit dem Substrat (11) einen Hohlraum verkapselt, in dem der MEMS Chip (1) angeordnet ist. 19. Package according to the preceding claim, further comprising an encapsulation which, together with the substrate (11), encapsulates a cavity in which the MEMS chip (1) is arranged. 20. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verkapselung ein Fenster (33) aufweist. 20. Package according to one of the preceding claims, wherein the encapsulation has a window (33). 21. Package gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei das Fenster (33) eine anti-ref lektierende Beschichtung aufweist. 21. Package according to the preceding claim, wherein the window (33) has an anti-reflective coating. 22. Package gemäß Anspruch 20 oder Anspruch 21, wobei das Fenster (33) mit einer Oberfläche eines beweglichen Elements (2) des MEMS Chips (1) im Ruhezustand des beweglichen Elements (2) einen Winkel zwischen 5° und 20° einschließt. 22. Package according to claim 20 or claim 21, wherein the window (33) encloses an angle of between 5° and 20° with a surface of a movable element (2) of the MEMS chip (1) in the rest state of the movable element (2). 23. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verkapselung zwei Fenster (33) aufweist. 23. Package according to one of the preceding claims, wherein the encapsulation has two windows (33). 24. Package gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei die Fenster (33) miteinander einen Winkel zwischen24. Package according to the previous claim, wherein the windows (33) form an angle between 10° und 170° einschließen. Include 10° and 170°. 25. Package gemäß Anspruch 24, wobei die zwei Fenster (33) einander gegenüberliegen. 25. Package according to claim 24, wherein the two windows (33) are opposite each other. 26. Package gemäß einem der Ansprüche 19 bis 25, wobei zumindest ein Teil der Verkapselung in einem additiven Fertigungsverfahren gefertigt ist. 26. Package according to one of claims 19 to 25, wherein at least part of the encapsulation is manufactured using an additive manufacturing process. 27. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Substrat (11) in einem additiven Fertigungsverfahren gefertigt ist. 27. Package according to one of the preceding claims, wherein the substrate (11) is manufactured using an additive manufacturing process. 28. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das elektrische Bauteil (3) einen piezoelektrischen Aktuator aufweist. 28. Package according to one of the preceding claims, wherein the electrical component (3) comprises a piezoelectric actuator. 29. Package gemäß Anspruch 5 und einem der vorherigen Ansprüche, wobei der MEMS Chip (1) einen MEMS Mikrospiegel aufweist, wobei das bewegliche Element (2) ein bewegliches Spiegelelement (2) ist. 29. Package according to claim 5 and one of the preceding claims, wherein the MEMS chip (1) comprises a MEMS micromirror, wherein the movable element (2) is a movable mirror element (2). 30. Package gemäß Anspruch 29, wobei das bewegliche Spiegelelement (2) eine reflektierende Schicht aufweist, die auf der Seite des MEMS Chips (1) angeordnet ist, die dem Substrat (11) zugewandt ist. 30. Package according to claim 29, wherein the movable mirror element (2) has a reflective layer arranged on the side of the MEMS chip (1) facing the substrate (11). 31. Package gemäß einem der Ansprüche 29 bis 30, wobei das bewegliche Spiegelelement (2) eine reflektierende Schicht aufweist, die auf der Seite des MEMS Chips (1) angeordnet ist, die von dem Substrat (11) weg weist. 31. Package according to one of claims 29 to 30, wherein the movable mirror element (2) has a reflective layer which is arranged on the side of the MEMS chips (1) are arranged, which point away from the substrate (11). 32. Package gemäß einem der Ansprüche 29 bis 31, wobei das bewegliche Spiegelelement (2) auf einer von der reflektierenden Schicht wegweisenden Seite eine mechanische Verstärkungsstruktur (35) aufweist. 32. Package according to one of claims 29 to 31, wherein the movable mirror element (2) has a mechanical reinforcement structure (35) on a side facing away from the reflective layer. 33. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei an dem Substrat (11) ein ASIC (38) , ein Lasermodul (36) und/oder eine Ansteuerelektronik (37) zur Steuerung des Lasermoduls (36) angeordnet sind. 33. Package according to one of the preceding claims, wherein an ASIC (38), a laser module (36) and/or control electronics (37) for controlling the laser module (36) are arranged on the substrate (11). 34. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei an dem Substrat (11) zumindest eine optische Komponente, beispielsweise ein Spiegel (39) oder eine Linse (41) , angeordnet ist. 34. Package according to one of the preceding claims, wherein at least one optical component, for example a mirror (39) or a lens (41), is arranged on the substrate (11). 35. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei an dem Substrat (11) zumindest ein Sensor (46) angeordnet ist. 35. Package according to one of the preceding claims, wherein at least one sensor (46) is arranged on the substrate (11). 36. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei in dem Substrat (11) ein mikroskopischer Fluidkanal ausgebildet ist. 36. Package according to one of the preceding claims, wherein a microscopic fluid channel is formed in the substrate (11). 37. Package gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei das Package dazu ausgestaltet ist, eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder Glycol, zur Temperatureinstellung des MEMS Chips (1) und/oder anderer Bauteile des Packages durch den mikroskopischen Fluidkanal zu pumpen. 37. Package according to the preceding claim, wherein the package is designed to pump a liquid, for example water or glycol, through the microscopic fluid channel for adjusting the temperature of the MEMS chip (1) and/or other components of the package. 38. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Substrat (11) einen Befestigungsfuß (42) zur Befestigung auf einer Leiterplatte aufweist, der schräg zu dem MEMS Chip (1) angeordnet ist, so dass das Package derart auf der Leiterplatte befestigbar ist, dass der MEMS Chip (1) schräg zu der Leiterplatte angeordnet ist. 38. Package according to one of the preceding claims, wherein the substrate (11) has a mounting foot (42) for mounting on a circuit board, which is arranged obliquely to the MEMS chip (1), so that the package can be mounted on the circuit board in such a way that the MEMS chip (1) is arranged obliquely to the circuit board. 39. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Substrat (11) eine Biegung (43) aufweist. 39. Package according to one of the preceding claims, wherein the substrate (11) has a bend (43). 40. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend eine Vorrichtung (48) zur Ausrichtung des Packages, die dazu ausgestaltet ist, das Substrat (11) zu relativ zu einer Halterung (49) zu bewegen, beispielsweise zu verkippen. 40. Package according to one of the preceding claims, comprising a device (48) for aligning the package, which device is designed to move, for example tilt, the substrate (11) relative to a holder (49). 41. Package gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei die Vorrichtung (48) eine flexible Membran, eine Mikrofluidik Pumpe und/oder einen piezoelektrischen Aktuator aufweist. 41. Package according to the preceding claim, wherein the device (48) comprises a flexible membrane, a microfluidic pump and/or a piezoelectric actuator. 42. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest ein Aktuator (3) auf dem Substrat (11) angeordnet ist, der dazu ausgestaltet ist den MEMS Chip (1) zu bewegen. 42. Package according to one of the preceding claims, wherein at least one actuator (3) is arranged on the substrate (11) which is designed to move the MEMS chip (1). 43. Package gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei der zumindest eine Aktuator (3) ein piezoelektrischer Aktuator ist. 43. Package according to the preceding claim, wherein the at least one actuator (3) is a piezoelectric actuator. 44. Package gemäß Anspruch 5 und einem der Ansprüche 42 oder 43, wobei der Aktuator (3) dazu ausgestaltet ist, das bewegliche Element (2) des MEMS Chips (1) zu bewegen. 44. Package according to claim 5 and one of claims 42 or 43, wherein the actuator (3) is designed to move the movable element (2) of the MEMS chip (1). 45. Package gemäß Anspruch 5 und einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Package eine Vorrichtung (48) zur Bestimmung einer Auslenkung des beweglichen Elements (2) aufweist. 45. Package according to claim 5 and one of the preceding claims, wherein the package comprises a device (48) for determining a deflection of the movable element (2). 46. Package gemäß Anspruch 45, wobei die Vorrichtung (48) zur Bestimmung einer Auslenkung des beweglichen Elements (2) ein lichtsensitives Element (51) aufweist. 46. Package according to claim 45, wherein the device (48) for determining a deflection of the movable element (2) comprises a light-sensitive element (51). 47. Package gemäß Anspruch 46, wobei die Auslenkung des beweglichen Elements (2) bestimmt wird, indem ein von dem lichtsensitiven Element (51) auf genommenes Messsignal ausgewertet wird. 47. Package according to claim 46, wherein the deflection of the movable element (2) is determined by evaluating a measurement signal received by the light-sensitive element (51). 48. Package gemäß einem der Ansprüche 46 oder 47, wobei das lichtsensitive Element (51) am beweglichen Element (2) angeordnet ist. 48. Package according to one of claims 46 or 47, wherein the light-sensitive element (51) is arranged on the movable element (2). 49. Package gemäß einem der Ansprüche 46 oder 47, wobei das lichtsensitive Element (51) derart angeordnet ist, dass ein von dem beweglichen Element (2) abgelenkter Lichtstrahl auf das lichtsensitive Element (51) trifft. 49. Package according to one of claims 46 or 47, wherein the light-sensitive element (51) is arranged such that a light beam deflected by the movable element (2) strikes the light-sensitive element (51). 50. Package gemäß einem der Ansprüche 46 oder 47, wobei das bewegliche Element (2) für Licht eines Wellenlängenbereichs zumindest teilweise transparent ist, wobei das lichtsensitive Element (51) derart auf dem Substrat (11) angeordnet ist, dass ein durch das bewegliche Element (2) hindurchtretender Lichtstrahl auf das lichtsensitive Element (51) trifft. 50. Package according to one of claims 46 or 47, wherein the movable element (2) is at least partially transparent to light of a wavelength range, wherein the light-sensitive element (51) is arranged on the substrate (11) in such a way that a light beam passing through the movable element (2) strikes the light-sensitive element (51). 51. Package gemäß Anspruch 45, aufweisend eine Lichtquelle zur Aussendung eines Mess- Laserstrahls (53) , die derart angeordnet ist, dass der Mess-Laserstrahl (53) auf das bewegliche Element (2) trifft, wobei eine Auslenkung des beweglichen Elements (2) bestimmt wird, indem die Ablenkung des Mess-Laserstrahls (53) durch das bewegliche Element (2) gemessen wird. 51. Package according to claim 45, comprising a light source for emitting a measuring laser beam (53), which is arranged such that the measuring laser beam (53) strikes the movable element (2), wherein a deflection of the movable element (2) is determined by measuring the deflection of the measuring laser beam (53) by the movable element (2). 52. Package gemäß Anspruch 51, wobei lichtsensitive Elemente (51) in den Bereichen des Packages angeordnet sind, in die das bewegliche Element (2) bei seinen verschiedenen Auslenkungen den Mess- Laserstrahl (53) reflektiert. 52. Package according to claim 51, wherein light-sensitive elements (51) are arranged in the regions of the package into which the movable element (2) reflects the measuring laser beam (53) during its various deflections. 53. Package gemäß Anspruch 51 oder 52, wobei der Mess-Laserstrahl (53) entweder von einer Oberseite oder einer Unterseite in das Package eintritt. 53. Package according to claim 51 or 52, wherein the measuring laser beam (53) enters the package either from a top side or a bottom side. 54. Package gemäß Anspruch 45, wobei die Vorrichtung (48) zur Bestimmung der Auslenkung des beweglichen Elements (2) einen Schalldrucksensitiven Sensor aufweist, der sich entweder auf dem MEMS Chip (1) oder auf dem Substrat (11) befindet. 54. Package according to claim 45, wherein the device (48) for determining the deflection of the movable element (2) comprises a sound pressure sensitive sensor which is located either on the MEMS chip (1) or on the substrate (11). 55. Package gemäß Anspruch 45, wobei das bewegliche Element (2) ein elektronisches55. Package according to claim 45, wherein the movable element (2) is an electronic Bauteil aufweist, das sich durch die Bewegung in Luft auf lädt , wobei die Vorrichtung (48) zur Bestimmung der Auslenkung des beweglichen Elements (2) einen induktiven oder kapazitiven Sensor aufweist, der dazu ausgestaltet ist, ein elektrisches Feld zu messen, das von dem elektronischen Bauteil erzeugt wird, das sich durch die Bewegung in Luft auf lädt. Component which charges itself by movement in air, wherein the device (48) for determining the deflection of the movable element (2) has an inductive or capacitive sensor which is designed to measure an electric field which is generated by the electronic component which charges itself by movement in air. 56. Package gemäß Anspruch 55, wobei der induktive oder kapazitive Sensor auf dem Substrat (11) oder auf dem MEMS Chip (1) angeordnet ist oder in den MEMS Chip (1) integriert ist. 56. Package according to claim 55, wherein the inductive or capacitive sensor is arranged on the substrate (11) or on the MEMS chip (1) or is integrated into the MEMS chip (1). 57. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der MEMS Chip ein MEMS basiertes akustisches Bauelement aufweist, beispielsweise ein Mikrophon, Ultraschallsensor oder Lautsprecher. 57. Package according to one of the preceding claims, wherein the MEMS chip comprises a MEMS-based acoustic component, for example a microphone, ultrasonic sensor or loudspeaker. 58. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der MEMS Chip ein MEMS basiertes Bauelement zur Messung physikalischer Parameter aufweist, beispielsweise ein Drucksensor, ein Temperatursensor, ein Lichtsensor, ein Strahlungssensor oder ein Magnetfeldsensor . 58. Package according to one of the preceding claims, wherein the MEMS chip comprises a MEMS-based component for measuring physical parameters, for example a pressure sensor, a temperature sensor, a light sensor, a radiation sensor or a magnetic field sensor. 59. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der MEMS Chip ein Intertialsensor, beispielsweise ein Beschleunigungssensor, ein Vibrationssensor, ein Neigungssensor oder ein Gyroskop aufweist. 59. Package according to one of the preceding claims, wherein the MEMS chip comprises an inertial sensor, for example an acceleration sensor, a vibration sensor, an inclination sensor or a gyroscope. 60. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der MEMS Chip ein optisches Bauelement aufweist, beispielsweise ein Bildsensor, ein Spiegelelement, ein Scannerelement, ein Interferometer oder ein Laser Scanning Kommuniktions Terminal. 60. Package according to one of the preceding claims, wherein the MEMS chip comprises an optical component, for example an image sensor, a mirror element, a scanner element, an interferometer or a laser scanning communication terminal. 61. Package gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der MEMS Chip ein Bauelement zur Messung chemischer Parameter aufweist, beispielsweise einen Wasserstoff sensor, einen Gassensor, einen Biosensor, einen Glukosesensor oder einen Lab-on-Chip Sensor. 61. Package according to one of the preceding claims, wherein the MEMS chip comprises a component for measuring chemical parameters, for example a hydrogen sensor, a gas sensor, a biosensor, a glucose sensor or a lab-on-chip sensor. 62. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Packages, aufweisend die Schritte: 62. A method for producing a plurality of packages, comprising the steps of: - Befestigen einer Vielzahl von MEMS Chips (1) auf einem Wafer, - Attaching a plurality of MEMS chips (1) on a wafer, - Vereinzeln des Wafers, und - Singling the wafer, and - Verkapseln der Packages durch eine Verkapselung, die zusammen mit dem Substrat (11) einen Hohlraum verkapselt, in dem der MEMS Chip (1) angeordnet ist, wobei dieser Schritt nach dem Vereinzeln des Wafers erfolgt . - Encapsulating the packages by means of an encapsulation which, together with the substrate (11), encapsulates a cavity in which the MEMS chip (1) is arranged, this step being carried out after the wafer has been singulated.
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