ES2727204T3 - Módulo de encapsulación, método para su fabricación y su utilización - Google Patents

Módulo de encapsulación, método para su fabricación y su utilización Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la fabricación de un módulo de encapsulación (A) o para la encapsulación de una disposición micromecánica, en el que la disposición micromecánica presenta al menos un módulo estructural y al menos un módulo de encapsulación (A), en el que a partir de un cuerpo bruto (1) se configuran materiales semiconductores conductores de electricidad, en particular de silicio dotado, medios de conexión electrónicos, como contactos pasantes (2), líneas eléctricas, contactos y/o estructuras electrónicas, a través de uno o varios procesos de estructuración y/o procesos de decapado, en el que en el transcurso de la configuración de los medios de conexión electrónicos resulta un zócalo (6) del material semiconductores, en el que éstos se incrustan en los medios de conexión electrónicos, en el que éstos se incrustan a continuación con un material de incrustación (9) y el material de incrustación y/o el zócalo de semiconductores (6) se retiran después de la incrustación hasta el punto de que un número definido de los medios de conexión electrónicos presentan contactos eléctricos en al menos una de las superficies exteriores (7, 8) del módulo de encapsulación (A) fabricado de esta manera, caracterizadoporque en el transcurso de la configuración de los medios de conexión electrónicos, a través de al menos un proceso de estructura y/o de decapado, se configura sobre el zócalo del material semiconductor (6), al menos una colina de material, sobre la/s que está dispuesto, respectivamente, un contacto pasante (2), que incorpora el electrodo de semiconductores (3).

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de encapsulación, método para su fabricación y su utilización
La invención se refiere a un módulo de encapsulación o a una disposición micromecánica según el preámbulo de la reivindicación 11, a un procedimiento de fabricación según el preámbulo de la reivindicación 1 así como a la utilización de tal módulo de encapsulación y/o de tal disposición micromecánica en automóviles.
En la publicación EP 1371 092 B1 se propone un sustrato de superficie de vidrio, que presenta aberturas o bien orificios de paso de silicio conductor de electricidad.
En el caso de utilización de tal sustrato superficial en una disposición micromecánica se aplican normalmente electrodos metálicos sobre al menos una superficie de base de este sustrato superficial, que están conectados con orificios de paso y colaboran con placas de condensadores con estructuras micromecánicas. Para conexiones de transición fiables eléctricas y mecánicas entre silicio y un electrodo metálico se utilizan a menudo electrodos de al menos dos metales.
En virtud del contacto de diferentes materiales, en particular de diferentes metales y/o silicio cristalino o bien amorfo, se pueden producir repercusiones negativas sobre los parámetros de los componentes como, por ejemplo, un gradiente alto de temperatura o una estabilidad deficiente a largo plano. También se puede incluir efectos parasitarios, como por ejemplo fuerzas electro-motrices (efecto batería), electromigración o corrosión, especialmente esto último conduce a problemas con respecto a la estabilidad a largo plazo de los componentes.
En el documento EP 1353 373 A2 se publica un procedimiento de fabricación con el que se incorporan otros contactos de paso en un sustrato superficial de cilicio.
En el documento DE 10331322 A1 se propone configurar contactos de paso eléctricos verticales en un sustrato de soporte, sobre cuya superficie están fijadas estructuras de componentes, estando conectadas las estructuras de componentes con superficies de contacto, que están dispuestas sobre contactos pasantes. Las estructuras de componentes y las superficies de contacto están dispuestas en espacios huecos, que se forman durante el Direct Wafer Bonding (enlace directo de obleas) del sustrato de soporte con una placa de cubierta que presenta cavidades correspondientes.
En los documentos Wo 2002/073684 y WO 2005/061376 se muestran otros procedimientos para la fabricación de un sustrato superficial con contactos pasantes.
La invención tiene el cometido de proponen un procedimiento para la fabricación de un módulo de encapsulamiento o de una disposición micromecánica y un módulo de encapsulamiento correspondiente o una disposición micromecánica, en el que se puede prescindir de electrodos metálicos y de esta manera se pueden evitar especialmente, al menos parcialmente, las dificultades anteriores.
El cometido se soluciona según la invención por medio del procedimiento de fabricación según la reivindicación 1 así como el módulo de encapsulación o la disposición micromecánica según la reivindicación 11.
La invención se basa en la idea de proponer un procedimiento de fabricación así como un módulo de encapsulación fabricado de manera correspondiente o una disposición micromecánica, que presenta al menos un contacto pasante y al menos un electrodo semiconductor de material semiconductor conductor de electricidad, respectivamente, y estos están incrustados en un material de incrustación esencialmente no conductor de electricidad.
Por un electrodo y/o electrodo semiconductor se entiende con preferencia un medio de un componente capacitivo o bien de una disposición capacitiva o bien una placa de un condensador de placas, que son especialmente una parte de una instalación de lectura micromecánica y/o instalación de accionamiento. Alternativamente con preferencia un electrodo y/o electrodo semiconductor sirven como medios de conexión o bien medio de contacto eléctrico.
Por una instalación de lectura se entiende de manera más conveniente una instalación que presenta al menos dos electrodos u otros elementos eléctricos/electrónicos, cuya capacidad / modificaciones de la capacidad común se miden en el conjunto y/o en su diferencia de potencial entre sí. En particular, tal dispositivo de lectura presenta superficies/placas de conductores encajadas entre sí, esencialmente aisladas eléctricamente entre sí, una de las cuales está fijada en un elemento de base, de manera especialmente preferida en un bastidor y/o en una o varias masas sísmicas y/o en una barra de acoplamiento, y la otra está fijada en un módulo u oblea electromecánicos. Un dispositivo de lectura presenta especialmente una pareja de electrodos.
Por una instalación de accionamiento se entiende con preferencia un accionamiento capacitivo con al menos dos superficies conductoras opuestas, en particular placas de condensador, una de las cuales está conectada con al menos un elemento de base y/o una masa sísmica y la otra está conectada con un módulo o bien oblea micromecánicos. A través de la aplicación de una tensión diferencian en estas superficies de conductores, éstas se pueden mover entre sí. Por medio de al menos una unidad de accionamiento se genera especialmente modo de accionamiento de un elemento sensor, como por ejemplo de un elementos sensor de velocidades de giro.
Por un módulo, en particular un módulo de encapsulación, módulo de soporte o un módulo estructural se entiende con preferencia un medio micromecánico, que es él mismo un sistema micromecánico y/o una estructura micromecánica o que se puede complementar en combinación con otros módulos en un sistema micromecánico. Con preferencia, tales módulos son módulos de obleas, que se fabrican o están configurados de acuerdo con los requerimientos respectivos.
Por un proceso de estructuración se entiende con preferencia un proceso de decapado, que comprende de manera especialmente preferida un decapado químico húmedo, especialmente por medio de KOH (hidróxido potásico) o decapado anisotrópico por medio de TMAh (Tetra Metil Amonio Hidróxido) y/o un decapado anisotrópico en seco, en particular Laminación de Iones o un procedimiento de haz de electrones y/o un decapado iónico reactivo anisotrópico, como especialmente DRIE (Decapado Iónico Reactivo Profundo) como espacialmente un procedimiento de pasivación de decapado, especialmente con etapas intermedias de pasivación de polímero y/o un procedimiento de decapado giroestático.
Otros procesos de estructuración comprenden alternativamente con preferencia un procedimiento de mecanización mecánica como especialmente fresado y/o con sierra.
En el marco del procedimiento se realizan de manera más conveniente uno o varios procesos de decapado y en particular ningún proceso mecáni
procesos mecánicos normalmente sólo permiten anchuras de estructuración relativamente gran des y en particular una configuración en forma de retículo, como por ejemplo a través de marcas de sierra.
La conexión o bien la yuxtaposición de al menos dos módulos micromecánicos o biende las obleas de silicio se realizan con preferencia por medio de al menos un procedimiento un adhesión de obleas. En este caso, se utiliza de manera especialmente preferida al menos una adhesión encolada de vidrio-silicio anódica, de vidrio-aluminio anódica, de soldadura, de fusión, de metal eutéctico u otros procedimientos adecuados de unión de obleas. De manera muy especialmente preferida se realiza una adhesión por fusión de los dos módulos micromecánicos, como por ejemplo un módulo estructura, que comprende especialmente al menos un elemento sensor, o un módulo de encapsulación, bajo una atmósfera de O2, de manera que durante el proceso a alta temperatura el O2 reacciona con el silicio, y se forma una capa de óxido de silicio sobre la superficie dentro de al menos una cavidad, incluida a través del proceso de adhesión, del módulo estructural. Ésta sirve especialmente durante el decapado estructural siguiente como capa de tope de decapado.
Con preferencia, por medio de una oxidación local o bien un proceso LOCOS (Oxidación Local de Silicio) se genera un intersticio entre dos módulos micromecánicos, en particular un módulo estructural o un módulo de encapsulación. Se prefiere introducir entre los dos módulos micromecánicos una capa de unión de material aislante o conductor, que conecta los dos módulos u obleas o bien aislantes o conductores de electricidad entre sí. En este caso, a través de varios procedimientos de estructuración y de separación selectivos de la capa de unión, se pueden generar superficies de unión localmente aislantes o conductoras de electricidad.
La tecnología propuesta no presenta o sólo en extensión reducida los problemas descritos más arriba, conocidos a partir del estado de la técnica. En particular, esto se consigue por que la tecnología se puede adaptar de manera flexible a los requerimientos de la aplicación (sistema modular). Con preferencia, es adecuada para sensores inerciales, como sensores de aceleración, de velocidades de giro, de presión con conversión capacitiva de movimientos mecánicos en señales eléctricas y a la inversa. En virtud de la flexibilidad de la tecnología propuesta, existe de manera especialmente preferida la posibilidad de la integración de diferentes aplicaciones en una pieza de silicio. Si no fuera posible una integración directa de chip, por ejemplo en un ASIC, esto se posibilita a través de la tecnología especialmente incorporando también otros componentes con precisión y sin gasto de cableado en una carcasa y conectándola desde el exterior.
El material semiconductor conductor de electricidad es con preferencia silicio dotado, cristalino o bien amorfo.
El al menos un contacto pasante está configurado con preferencia como línea eléctrica y/o como vía de transmisión de calor.
En el marco del procedimiento es conveniente que durante la incrustación de los medios de conexión electrónicos con el material de incrustación y/o durante el endurecimiento siguiente del material de incrustación, se configure el material de incrustación en un cuerpo esencialmente en forma de disco, en el que están incrustados los medios de conexión electrónicos. En este caso, el proceso de incrustación comprende especialmente al medios un proceso de fundición y/o de colada. En particular, la formación del cuerpo en forma de disco se realiza a través de un molde, que aloja el zócalo del material semiconductor o está adyacente a éste, de manera que los medios de conexión electrónicos están dispuestos dentro del molde y se incrustan por el material fundido durante el llenado del material fundido en el molde. Alternativamente, con preferencia se funde el material fundido en un “molde”, que está constituido por el zócalo del material bruto como fondo y un borde estrecho del material bruto como paredes. Este borde circundante estrecho del material bruto se configura con esta finalidad previamente durante al menos un proceso de decapado y/o de estructuración, en el que se configuran también los medios de conexión electrónicos. Por un cuerpo esencialmente en forma de disco se entiende con preferencia un cuerpo con dos superficies de base esencialmente paralelas entre sí, es decir, una superficie de base y una superficie de cubierta. En este caso, el espesor del cuerpo, es decir, la distancia entre las superficies de base puede ser especialmente mayor que la longitud y/o anchura o bien el diámetro de una superficie de base del cuerpo en forma de disco. De manera especialmente preferida, el cuerpo en forma de disco está configurada, son embargo, plana, es decir, que el espesor del cuerpo es menor que la longitud o la anchura o bien el diámetro de una superficie de base del cuerpo en forma de disco.
Es conveniente que en el marco del procedimiento al menos una de las superficies exteriores del módulo de encapsulación sea recubierta con un material conductor. En particular, este es un metal, que se evapora o se aplica por medio de un procedimiento de pulverización catódica. Debajo de la capa conductora está configurada de manera especialmente preferida una capa aislante eléctrica, que aísla eléctricamente la capa conductora, además, en al menos un medio de conexión electrónico, de la superficie de base correspondiente del módulo de encapsulación. De manera muy especialmente preferida, se estructura a continuación la capa conductora, especialmente también sin la presencia de una capa aislante descrita anteriormente, y configura en este caso contactos o bien terminales de contacto, a través de los cuales se puede conectar eléctricamente al menos un lado de al menos un contacto pasante, en particular por medio de un alambre de unión u otros procedimientos de contacto conocidos en la técnica de semiconductores, como por ejemplo bolas de soldadura (Ball-Grid-Array) y/o un ensamblaje-Flip-Chip.
Se prefiere ampliar el procedimiento para que se apliquen sobre al menos una superficie exterior del módulo de encapsulación unos medios electrónicos y/o mecánicos, como elementos de contacto eléctricos, elementos tampón, elementos de tope o cavidades, para la conexión ajustada exacta del módulo de encapsulación en al menos una estructura micromecánica y/o al menos otro módulo micromecánico. En particular, entre el módulo de encapsulación y un módulo estructural se genera un contacto aplastado, que resulta a partir de una capa metálica de uno de los módulos a través de presión y vapor. Tal contacto aplastado sirve para el contacto entre el contacto pasante y la estructura. Este contacto aplastado se genera de manera especialmente preferida en un anclaje o una columna del módulo estructural.
Sobre la superficie de base del módulo de encapsulación prevista para la encapsulación se aplica con preferencia al menos parcialmente material aislante de electricidad. Este material se configura y se dispone de tal manera que se puede emplear como medio mecánico como por ejemplo un tope de sobrecarga y/o un tope ara una estructura micromecánica a encapsular o bien un elemento sensor micromecánico. Al menos tal medio mecánico se fija o bien se dispone de manera especialmente preferida sobre o bien debajo de un electrodo semiconductor.
Uno o varios medios mecánicos se configuran con preferencia de material aislante eléctrico, especialmente óxido o nitruro se silicio o Carbono similar a Diamante (DLC) o combinaciones de estos materiales.
Es conveniente que en el marco del procedimiento se utilice vidrio como material fundido y que el vidrio sea vertido fundido sobre los medios de conexión electrónicos o sea vertido directamente como vidrio líquido y a continuación sea endurecido.
Con preferencia, el procedimiento se completa por que por medio de al menos un proceso de estructuración y/o de decapado se genera al menos un túnel entre al menos dos superficies exteriores opuestas del módulo de encapsulación. De manera especialmente preferida, se genera el al menos un túnel a través de la retirada de al menos un contacto pasante, al que no está asociado especialmente ningún electrodo semiconductor.
Es conveniente que el procedimiento se complemento por que se encapsula al menos una estructura micromecánica adicional o bien al menos un módulo estructura a través del módulo de encapsulación, en particular herméticamente o bien hermético al gas, de manera que especialmente antes de la encapsulación, se retira al menos un contacto pasante eléctrico del módulo de encapsulación, al que no está asociado ningún electrodo semiconductor, por ejemplo por medio de un proceso de decapado. En este caso, resulta al menos un túnel a través del módulo de encapsulación en el espacio interior de la estructura micromecánica correspondiente o bien del módulo estructural. A continuación a través de este / estos túnel(es) se introduce especialmente en cada caso un medio definido con presión definida en el espacio interior respectivo de la estructura micromecánica correspondiente. Se puede realizar de manera especialmente sencilla igualmente un intercambio de medios a través del túnel. A través de este modo de proceder se puede ajustar en uno o varios espacios de la estructura una atmósfera definida. Esto es especialmente ventajoso por que diferentes elementos sensores o bien tipos de elementos sensores presentan requerimientos diferentes a la atmósfera del espacio estructura, por ejemplo con respecto al medio y la presión. A través del procedimiento anterior se pueden de manera especialmente preferida de forma relativamente sencilla varias estructuras diferentes o bien elementos sensores en un chip común. A tal fin se encapsulan de manera muy especialmente preferida varios espacios estructurales con al menos un módulo de encapsulación, que presenta varios túneles, especialmente en cada caso al menos un túnel por espacio estructural. Por medio de uno o varios túneles abiertos se generan especialmente entradas y salidas para sensores de presión, canales de líquido, bombas y válvulas.
En este caso, es conveniente que el al menos un túnel se cierre a continuación. De manera especialmente preferida, el cierre siguiente del al menos un túnel se realiza a través de la introducción de un material de incrustación y/o de fundición en este al menos un túnel y en endurecimiento de este material realizado a continuación.
Con preferencia, se retira al menos parcialmente un electrodo semiconductor por medio de al menos un proceso de estructuración y/o de decapado, con lo que se genera una cavidad sobre la superficie de base del módulo de encapsulación y se puede disponer especialmente una parte residual del electrodo semiconductor como placa de condensadores o contacto. Esta cavidad sirve, por ejemplo, como espacio para la desviación de una estructura micromecánica.
La retirada de al menos un contacto pasante, al que no está asociado especialmente ningún electrodo semiconductor, se realiza para la configuración de un túnel o la retirada al menos parcial de un electrodo semiconductor se realiza para la configuración de una cavidad con preferencia a través de un proceso KOH, TMAH y/u otro proceso de decapado.
En el curso de la configuración de los medios de conexión electrónicos se configuran con preferencia en primer lugar al menos uno o varios electrodos y/o superficies de contacto y/o bandas de conductores a partir del cuerpo bruto de material semiconductor conductor de electricidad por medio de decapado esencialmente vertical y/o estructuración alternativa, como por ejemplo por medio de fresado, sobre el zócalo. Al menos una banda de conductores está configurada en este caso especialmente como unión transversal entre dos o más electrodos. A continuación se realiza la configuración de uno o varios contactos pasantes, que están configurados de manera especialmente preferida como columnas sobre electrodos y/o superficies de contacto y/o bandas de conductores. A continuación se incrustan estos medios de conexión electrónicos con material de incrustación, con preferencia vidrio.
Se prefiere que el módulo de encapsulación o la disposición micromecánica estén configurados de manera que el cuerpo configurado en forma de disco presente al menos un túnel entre las dos superficies de base exteriores. En este caso, este al menos un túnel está abierto o cerrado con material de incrustación u otro material. A través de un túnel abierto se preparan de manera especialmente preferida una atmósfera definida en un espacio interior de la estructura de un módulo estructural y/o entradas y salidas para sensores de presión, canales de líquido, bombas o válvulas.
Es conveniente que el módulo de encapsulación o la disposición micromecánica presenten al menos un electrodo semiconductor de material semiconductor conductor de electricidad, que presenta una superficie límite con una de las superficies de base del cuerpo configurado en forma de disco y está configurado dilatado esencialmente en forma de colina en el cuerpo configurado en forma de disco y está conectado dentro de este cuerpo con un contacto pasante, especialmente de una pieza.
Al menos un electrodo semiconductor, que está conectado con un contacto pasante, se utiliza alternativamente con preferencia como elemento de contacto eléctrico de superficie relativamente grande y contacta de manera especialmente preferida por medio de un alambre de unión.
Con preferencia, como material de incrustación para el módulo de encapsulación o la disposición micromecánica se emplea vidrio o un material polímero, especialmente resina. La utilización de vidrio posibilita especialmente una unión anódica con silicio.
Se prefiere que el cuerpo configurado en forma de disco del módulo de encapsulación o de la disposición micromecánica esté recubierto en al menos un lugar, sobe al menos una de las dos superficies de base exteriores, con un material conductor. De manera especialmente preferida, la capa de material conductor está estructurada de manera que algunos de sus segmentos están conectados con contactos pasantes y de esta manera configuran contactos o bien terminales de contacto, en particular de metal. De manera muy especialmente preferida, al menos un contacto pasante está asociado a un extremo de un electrodo semiconductor o bien está conectado en una sola pieza con éste, siendo incrustado éste enrasado en el módulo de encapsulación, y sobre el otro lado está asociado a este contacto pasante un contacto metálico especialmente descrito anteriormente o bien está conectado con éste de forma conductora de electricidad.
El módulo de encapsulación o la disposición micromecánica presentan con preferencia al menos una banda de conductores de material semiconductor conductor de electricidad, que presenta con una superficie de base una superficie común de banda deconductores-semiconductores y está configurada, en particular, demanera correspondiente a al menos un electrodo semiconductor. Esta al menos una banda de conductores-semiconductores está conectada de manera especialmente preferida con al menos un contacto pasante y/o un electrodo semiconductor. De manera alternativa, con preferencia está configurada solamente como banda de conductoressemiconductores para el contacto sobre una superficie de base y no presenta ninguna conexión adicional con un contacto pasante. La al menos una banda de conductores-semiconductores está configurada y dispuesta de manera muy especialmente preferida de manera correspondiente a un electrodo semiconductor y presenta en este caso, sin embargo, una dilatación mayor en un plano paralelo a la superficie de base que un electrodo semiconductor. Sobre al menos una banda de conductores-semiconductores están dispuestos de manera más conveniente uno o varios electrodos semiconductores o bien están asociados a ésta y están conectados de forma conductora con ésta.
El al menos un electrodo semiconductor y/o la al menos una banda de conductores-semiconductores están configurados de manera más conveniente enrasados con la superficie de base correspondiente y no configuran de esta manera esencialmente ninguna elevación y/o cavidad sobre esta superficie de base.
La al menos una banda de conductores-semiconductores conecta con preferencia al menos dos electrodos semiconductores.
Se prefiere que al menos un electrodo semiconductor esté configurado como superficie conductora de electricidad, especialmente placa de condensadores, una instalación de lectura micromecánica y/o instalación de excitación/accionamiento o como medio de conexión eléctrica.
El módulo de encapsulación presenta de manera más conveniente un bastidor de material semiconductor conductor de electricidad. Éste sirve especialmente para el alojamiento del material de incrustación. De manea especialmente preferida, este bastidor sirve como blindaje electromagnético. El bastidor se utiliza en particular de manera adicional o alternativa, en el caso de que varios módulos de encapsulación estén configurados sobre o bien de una oblea o bien oblea de soporte común, como pista de sierra para la separación de los módulos de encapsulado entre sí, lo que es ventajoso por que el material de incrustación, como por ejemplo vidrio, es relativamente malo de serrar. Además, los bastidores de los módulos de encapsulación pueden servir con respecto a la oblea común para el refuerzo mecánico, especialmente en el caso de que la oblea sea adelgazada o bien erosionada en su mayor parte, salvo la altura respectiva del zócalo.
Con preferencia, el cuerpo configurado en forma de disco presenta en al menos una de las dos superficies de base exteriores al menos un medio micromecánico, como un elemento tampón, un elemento de tope, tope mecánico de sobrecarga, especialmente de material aislante eléctrico, o una cavidad, para la colaboración con estructuras micromecánicas adicionales. En este caso, de manera especialmente preferida, al menos un elemento tampón y/o elemento de tope está configurado de material semiconductor conductor o aislante de electricidad y está configurado sobre al menos un electrodo semiconductor.
Es conveniente que el cuerpo configurado en forma de disco del módulo de encapsulación o de la disposición micro mecánica esté conectado con al menos una estructura micromecánica adicional o bien con un módulo estructura para que éste encapsule la(s) estructura(s) micromecánica(s) adicional(es), especialmente de forma hermética o bien estanca al gas y para que conexiones eléctricas y/o contactos de la(s) estructura(s) micromecánica(s) adicional(es) estén conectados de forma conductora de electricidad con uno o varios contactos pasantes y/o electrodos semiconductores y/o bandas de conductores-semiconductores o con otros medios de conexión eléctrica adicionales, que están incrustados en el cuerpo configurado en forma de disco y/o colaboran eléctricamente con ellos.
Con preferencia, el al menos un medio micromecánico está dispuesto y con figurado sobre al menos una de las dos superficies de base exteriores del cuerpo configurado en forma de disco, de manera que éstos pueden colaborar con los medios micromecánicos de la al menos una estructura micromecánica adicional, como membranas o vigas de flexión.
Es conveniente que la al menos una estructura micromecánica adicional esté conectada eléctricamente adicionalmente a través del al menos un contacto pasante eléctrico y/o electrodo semiconductor y/o banda de conductores semiconductores, que están incrustados en el cuerpo configurado en forma de disco, en al menos un circuito electrónico externo, especialmente integrado. De manera especialmente preferida, la al menos una estructura micromecánica adicional está conectada mecánicamente a través del cuerpo configurado en forma de disco con al menos un circuito integrado especialmente en un chip.
Con preferencia, el cuerpo configurado en forma de disco está conectado mecánicamente y/o de forma conductora de electricidad por medio de al menos un contacto pasante incrustado en éste y/o electrodos semiconductores y/o bandas de conductores-semiconductores con al menos una estructura micromecánica adicional o bien módulo estructural y/o al menos una disposición micromecánica adicional y/o al menos un circuito integrado, dispuesto especialmente sobre un chip. Especialmente por medio de perlas de soldadura adicionales. De manera especialmente preferida, la al menos una estructura micromecánica adicional y/o la al menos una disposición micromecánica adicional y/o el al menos un circuito integrado, especialmente sobre un chip, están conectados con una superficie de base del cuerpo configurado en forma de disco mecánicamente y/o de forma conductora de electricidad por medio de al menos un contacto pasante y/o electrodo semiconductor y/o banda de conductoressemiconductores y que la otra superficie de base del cuerpo configurado en forma de disco esté conectada con una pletina de conductores o con un circuito electrónico adicional o con un módulo de encapsulación adicional, de manera muy especialmente preferida a través de perlas de soldadura, por ejemplo sobre un retículo de perlas de soldadura.
Es conveniente que el cuerpo configurado en forma de disco esté dispuesto y fijado sobre una carcasa de sensor como tapa, en el que al menos un circuito electrónico dispuesto en la carcasa de sensor y/o al menos un componen te electrónico y/o al menos una estructura micromecánica o bien módulo estructural están conectados a través de al menos un contacto pasante eléctrico, incrustado en el cuerpo configurado en forma de disco, y/o electrodo semiconductor y/o banda de conductores-semiconductores en al menos un circuito electrónico externo de forma conductora de electricidad. De manera especialmente preferida, el cuerpo en forma de disco está obturado con una laca o un plástico frente a la carcasa de sensor.
La disposición micromecánica comprende con preferencia uno o varios elementos sensores de la velocidad de giro y/o uno o varios elementos sensores de aceleración. En particular, al menos dos elementos sensores están dispuestos esencialmente ortogonales entre sí con respecto a sus instalaciones de detección. De manera especialmente preferida, la disposición micro mecánica comprende dos o tres elementos sensores del mismo tipo, que están dispuestos esencialmente ortogonales entre sí con respecto a su dirección de detección, así como al menos una pareja de elementos sensores del mismo tipo, que están dispuestos ortogonales entre sí igualmente con respecto a sus direcciones de detección. De manera muy especialmente preferida, la disposición micromecánica comprende tres elementos sensores de la velocidad de giro y tras elementos sensores de aceleración, que forman especialmente una unidad de medición inercial (IMU) con seis grados de libertad. En particular, adicional o alternativamente, la disposición micromecánica comprende elementos sensores redundantes.
La disposición micromecánica comprende de manera más conveniente, en particular adicionalmente, uno o más circuitos electrónicos y/o componentes, como por ejemplo un ASIC, una unidad emisora y/o una unidad receptora o bien una estructura de antenas.
Por un medio de conexión electrónica o bien eléctrica se entiende con preferencia un contacto pasante, una línea eléctrica, un contacto, un electrodo semiconductor, una banda de conductores semiconductores, y/u otras estructuras electrónicas/eléctricas y/o componentes.
A continuación se describen etapas de fabricación individual preferida de la tecnología de fabricación y sus alternativas posibles, a partir de las cuales se compone un sistema modular para la fabricación de una disposición micromecánica. Con preferencia, una disposición micromecánica o bien una estructura encapsulada está constituida por uno o varios módulos estructurales y por uno o varios módulos de encapsulación. A través de los módulos de encapsulación se incluye la estructura en el llamado espacio de la estructura o bien espacio interior de la estructura. En este caso, de manera alternativa se proponen con preferencia dos variantes, K y B, En la variante L un módulo estructural o bien oblea estructural, e particular exclusivamente su lado inferior, está revestido con una capa de tope decapada, mientras que éste no es el caso en la variante K. La ventaja de la variante L es que durante un decapado de zanja posterior, se detiene el decapado sobre el óxido y de esta manera se impide un decapado profundo o rebaje de la estructura generada. La capa de óxido se puede generar también durante la adhesión de la oblea. Otro proceso de fabricación alternativo de un módulo estructural es con preferencia el ensamblaje de un módulo estructural pre-procesado o buen oblea estructural con una oblea de soporte con preferencia sencilla, no estructurada y especialmente oxidada. También aquí las dos variantes K y L descritas anteriormente son concebibles de manera alternativa (oblea estructural revestida con o sin película de óxido). De esta manera se pueden realizar conceptos estructurales adicionales, como por ejemplo centros de gravedad de masas desalojados del plano de la estructura y/o el ajuste del espesor de la membrana a través de decapado anisotrópico (seco, químico húmedo) de las cavidades. La distancia con respecto a la oblea de soporte, a través de la cual se fabrica la estructura, se puede ajustar con procedimientos similares como LOCOS o DRIE u otros procedimientos de decapado anisotrópicos en la oblea estructural y/o en la propia oblea de soporte. Las ven tajas de este procedimiento de fabricación en comparación con procedimientos descritos anteriormente es el ajuste de una altura libremente definible de la estructura utilizando espesores de obleas económicos de venta en el mercado, evitando procesos de adelgazamiento de la oblea y la fabricación de estructuras dentro de la cavidad.
El módulo de encapsulación permite de manera más conveniente todas las posibilidades de las tecnologías de unión de obleas y posibilita al mismo tiempo la emisión de señales eléctricas desde el espacio de la estructura y de manera especialmente preferida la inclusión de diferentes medios dentro de los espacios de la estructura sobre una oblea o bien dentro de un sistema-MEMS.
A este respecto, el procedimiento se refiere a la fabricación de un módulo de encapsulación, alternativamente con preferencia a un procedimiento que genera conexiones eléctricas verticales con electrodos de semiconductores de silicio integrados y/o a un procedimiento en el que se generan medios, con los que se pueden ajustar condiciones selectivas de medios en el espacio estructural. En particular, después de la aplicación de topes, se recubren ambos lados del módulo de encapsulación, con la excepción de los lugares, en los que debe generarse o dejarse un orificio desde uno hasta el otro lado de la tapa.
Con preferencia de manera alternativa a algunos de los ejemplos de realización representados más delante de la encapsulación hermética de módulos estructurales y de encapsulación, se puede fabricar la superficie de unión, especialmente entre módulo estructural y de encapsulación, también idéntica a los electrodos semiconductores de silicio. En este caso, la unión se realiza a través de un proceso de unión por fusión. No obstante, en este caso hay que procurar de manera especialmente preferida que la temperatura de unión no exceda la temperatura crítica para el material fundido. Por lo tanto, de manera muy especialmente preferida, se utiliza una “unión por fusión” activa de plasma. En ambos casos, hay que procurar de manera más conveniente que los contactos pasantes formen por medio de electrodos de semiconductores un contacto conductor de electricidad con la estructura. Esto se puede conseguir por medio de una etapa de unión conductora entre las superficies de unión del módulo de encapsulación y el módulo estructural. La capa de unión conductora, en particular relativamente fina está aplicada sobre al menos una de las dos superficies límites del módulo de encapsulación y/o del módulo estructural. A través de las temperaturas relativamente altas durante el proceso de unión por fusión, el metal se difunde en ambas superficies límites de silicio, con lo que se configura una capa límite de silicio dotado, que es conductora de electricidad y son lo que resultan de manera especialmente preferida contactos eléctricos entre al menos un contacto pasante y un contacto eléctrico del módulo estructural.
En cambio, en la realización de un procedimiento de unión anódica, se ejerce con preferencia a través de la fuerza electrostática durante el proceso una presión mecánica relativamente grande que en combinación con el desarrollo de la temperatura que acompaña al proceso se genera un “contacto aplastado” conductor de una capa metálica sobre la superficie de unión de al menos uno de los módulos. Por medio de tal contacto aplastado se establece igualmente un contacto eléctrico entre el módulo de encapsulación, especialmente un contacto pasante, y al menos un medio conductor de electricidad del módulo de la estructura.
Con respecto a la encapsulación hermética bilateral de al menos un módulo de la estructura con módulos de encapsulación, en la consideración de la secuencia de la tecnología es conveniente que además de un módulo de soporte, se pueda utilizar también un segundo módulo de encapsulación. En este caso, se realiza en primer lugar con preferencia un proceso de intersticio de electrodos sobre la oblea de la estructura no tratada o bien el módulo estructural, luego se realiza la unión contra un módulo de encapsulación con electrodos semiconductores y a continuación el adelgazamiento del módulo estructural o bien de la oblea estructural, seguido por un segundo proceso de intersticio con decapado estructural siguiente y unión del segundo módulo de encapsulación. Es especialmente preferido el relleno por medio de al menos un túnel con el mismo medio dentro de todos los espacios estructurales o el relleno selectivo de los espacios estructurales individuales.
Para la generación de una disposición micromecánica que comprende al menos una estructura encapsulada, que presenta al menos un módulo estructural y al menos un módulo de encapsulación, y al menos un circuito de regulación y de evaluación de la señal (ASIC) se realiza con preferencia un ensamblaje sencillo en una carcasa preformada por medio de unión con alambre. La disposición de estructuras encapsuladas y especialmente de un ASIC adyacentes en una carcasa preformada con conexiones eléctricas, que hacen accesibles las señales desde el ASIC y la estructura encapsulada y las contactan por medio de unión con alambre, es posible con la tecnología de contacto pasante y de electrodos semiconductores del módulo de encapsulación. Como tal carcasa se puede utilizar, por ejemplo, una carcasa de plástico de cavidad, una carcasa metálica o un paquete-MID. La unión de la tapa (LID), por ejemplo de una tapa metálica para el blindaje electromagnético, en la carcasa se puede realizar, por ejemplo, por medio de encolado o soldadura láser. El espacio libre dentro de la carcasa se rellena con preferencia con gel, en particular con un gel de silicona, para la estabilización de los alambres y para la obturación de los componentes contra la humedad. En particular, debajo de la estructura encapsulada está dispuesta una capa intermedia, por ejemplo una plaquita con masa alta, que provoca un desacoplamiento mecánico de la estructura encapsulada, por ejemplo con respecto a oscilaciones. De manera especialmente preferida, la capa intermedia está fijada blanda frente o bien con la carcasa y dura frente o bien con la estructura encapsulada.
Para la generación de una disposición micromecánica de estructuras encapsuladas incluyendo circuito de regulación y circuito de evaluación de señales (ASIC) se realiza alternativamente con preferencia un ensamblaje por medio de Flip-Chip directamente sobre el ASIC y a continuación en una carcasa preformada. El ensamblaje sobre el ASIC por medio de tecnología Flip-Chip es posible por medio del módulo de encapsulación con contactos pasantes y en particular por medio de bandas de conductores-semiconductores conectadas con éstos para el contacto. Entre ASIC y estructura encapsulada se puede encontrar, por ejemplo, un material de incrustación (under-fill) para la fijación mecánica, para la amortiguación de las oscilaciones y para la protección de los contactos eléctricos, por ejemplo contra partículas, el material fundido o la humedad. La ventaja de la tecnología Flip-Chip es una acción de autoajuste con respecto a los contactos sobre el ASIC y, por lo tanto, la alineación geométrica de loa estructura encapsulada sobre el o hacia el ASIC y el ahorro del encolado y la unión con alambre de loa estructura encapsulada. La pila de chips resultante de ello o bien la combinación de ASIC con estructura encapsulada colocada por Flip-Chip se puede ensamblar de nuevo por medio de tecnología Flip-Chip directamente en una carcasa preformada. Tal carcasa puede ser, por ejemplo, una carcasa de plástico, metálica o cerámica preformada o una paquete-MID. La fijación mecánica y la obturación de la carcasa para ASIC se realizan con preferencia a través de encolado o soldadura láser. El espacio libre dentro de la carcasa se rellena especialmente con gel o gel de silicona, para la estabilización de los alambres y la obturación de los componentes frente a la humedad.
Para ensamblar varias estructuras encapsuladas y al menos un ASIC sobre una oblea de silicio simple o sobre un módulo de encapsulación o bien una oblea de encapsulación correspondiente con contactos pasantes y empaquetado en un módulo complejo, se ensamblan o bien se disponen con preferencia las estructuras encapsuladas junto con otros componentes, como por ejemplo al menos un ASIC, sobre una oblea de silicio, que funciona especialmente como soporte, por medio de tecnología Flip-Chip, encolado, soldadura o unión con alambre. Estos componentes forman de manera especialmente preferida una pila de chips. Las conexiones eléctricas entre los componentes se establecen sobre la oblea de silicio por medio de metalización o estructuración sencillas en bandas de conductores-semiconductores. La metalización se realiza de manera especialmente preferida por medio de unión con alambre con contactos eléctricos o de manera adecuada para procesos Flip-Chip. De manera muy especialmente preferida se utiliza un material de incrustación. Con el mismo o con un procedimiento similar, como se realiza la fabricación de electrodos de semiconductores sobre el módulo de encapsulación, se fabrican con preferencia también estructuras de recepción y de emisión sin alambre, como por ejemplo bobinas o antenas y se generan sobre el mismo sistema. De la misma manera se pueden ensamblar a tal fin filtros de ondas superficiales (OWF) y también componentes pasivos adicionalmente sobre el soporte.
Con preferencia, el ASIC o la oblea de encapsulación o bien la oblea de contacto pasante se utilizan como cierre de la carcasa, especialmente como fondo de la carcasa. De esta manera se consigue un comportamiento de dilatación térmica adaptado y, por lo tanto, una influencia reducida del paquete sobre la estructura encapsulada bajo carga de temperatura.
Para la encapsulación y/o conexión de dos o más módulos micromecánicos se utilizan con preferencia capas intermedias de un material con alta densidad y especialmente con coeficientes de dilatación térmica adaptados al silicio y/o con comportamiento de dilatación térmica casi in variable y/o de capas adhesivas con diferente dureza y/o metales con uniones adhesivas eutécticas y/o polímeros para el encolado. De esta manera, se puede conseguir especialmente una unión fiable y robusta así como un desacoplamiento mecánico.
Es conveniente que las etapas del procedimiento propuestas para la fabricación de un módulo de encapsulación o de una disposición micromecánica se refieran asimismo adicionalmente a la disposición micromecánica o al módulo de encapsulación en sí y a la inversa, es decir, que características preferidas del módulo de encapsulación o de la disposición micromecánica se refieren adicionalmente a etapas del procedimiento alternativas y/o progresivas o bien complementarias.
La invención se refiere adicionalmente a la utilización del módulo de encapsulación o de la disposición micromecánica en un automóvil, en particular en un sistema de regulación de automóvil.
El módulo de encapsulación según la invención o la disposición micromecánica según la invención están previstos con preferencia para una utilización en automóviles, en particular para una utilización en sistemas de regulación de automóviles, de manera especialmente preferida en un sistema de freno de automóvil. Para la integración de diferentes aplicaciones como sensores de presión, de aceleración o de velocidades de giro se necesitan con frecuencia diferentes tecnologías de empaquetado para cumplir sus requerimientos específicos. El módulo de encapsulación según la invención está previsto de manera muy especialmente preferida para el empaquetado e integración de tales elementos sensores diferentes, especialmente en un chip común.
Otras formas de realización preferidas se deducen a partir de las reivindicaciones dependientes y de las descripciones siguientes de ejemplos de realización con la ayuda de figuras.
Las siguientes figuras ofrecen una representación esquemática de ejemplos de realización. Estos ejemplos de realización se pueden entender tanto como disposiciones como también como estados ilustrados de procedimiento de una disposición o bien una disposición respectiva en un instante definido del procedimiento de fabricación correspondiente.
En este caso, se muestra en representación esquemática:
Las figuras 1 a 6 muestran un ejemplo de realización de un módulo de encapsulación con contactos pasantes y electrodos de semiconductores, en las que se ilustran estados individuales de fabricación.
Las figuras 7 a 10 muestran ejemplos de realización para módulos estructurales.
Las figuras 11 a 13 muestran módulos de encapsulación ejemplares así como etapas de fabricación de módulos de encapsulación ejemplares.
Las figuras 14 a 16 muestran etapas de fabricación ejemplares de un módulo de encapsulación o bien módulos de encapsulación alternativos, que comprenden especialmente un túnel.
Las figuras 17 a 20 muestran formas de realización ejemplares de disposiciones micromecánicas, que comprenden un módulo de encapsulación, que encapsula uno o dos módulos estructurales, en particular herméticamente.
Las figuras 21, 22 muestran contactos eléctricos ejemplares de un módulo estructural encapsulado con un módulo de encapsulación.
Las figuras 23, 24 muestran la inclusión selectiva de medios dentro de diferentes espacios estructurales de un módulo estructural encapsulado con un módulo de encapsulación.
Las figuras 25, 26 muestran dos disposiciones micromecánicas ejemplares.
Las figuras 27 a 29 muestran ejemplos de realización de disposiciones micromecánicas en una carcasa adicional, y Las figuras 30 a 36 muestran diferentes disposiciones micromecánicas ejemplares y sistemas, que comprenden módulos micromecánicos.
La figura 1 muestra una oblea o cuerpo bruto ejemplar 1 de material semiconductor conductor de electricidad, en este caso silicio dotado, a partir del cual se retira material semiconductor por medio de un procedimiento de decapado, con lo que se configuran medios de conexión electrónicos. En este caso, partiendo de la superficie de cubierta de la oblea 1 se decapa esencialmente vertical hacia abajo. Sobre la oblea se configuran, por ejemplo, electrodos de semiconductores 3, bandas de conductores-semiconductores 4, que establecen conexiones eléctricas entre electrodos de semiconductores, así como un apéndice de un contacto pasante 2 sin electrodo de semiconductores asociado o banda de conductores-semiconductores como medios de conexión electrónicos. Por lo demás, la oblea 1 presenta un bastidor 5. Tal bastidor no está presente en un ejemplo de realización alternativo no representado. Los electrodos de semiconductores 3 están configurados, por ejemplo, esencialmente en forma de isla.
En la figura 2, el silicio dotado de la oblea o bien del cuerpo bruto 1 está decapado profundo en gran parte de forma ejemplar, de manera que se configura un zócalo 6 relativamente plano del material semiconductor, sobre el que están dispuestos medios de conexión electrónicos en forma de electrodos de semiconductores 3, bandas de conductores-semiconductores 4 y contacto pasante 2. En este caso, los contactos pasantes 2 están configurados en forma de columna y están dispuestos en su mayor parte, respectivamente, sobre un electrodo de semiconductores 3. Este contacto pasante respectivo está conectado en este caso de una sola pieza con el electrodo de semiconductores 3 respectivo. Por ejemplo, el módulo de encapsulación A presenta en la etapa ilustrada del proceso de fabricación un bastidor 5 de material semiconductor conductor de electricidad 5. En un ejemplo de realización alternativo no representado, este bastidor 5 no está presente y ha sido retirado en el curso del proceso de decapado salvo el zócalo 6.
La figura 3 ilustra de forma ejemplar la incrustación de los medios de conexión electrónicos generada a partir de material semiconductor dotado con un material de incrustación 9 aislante eléctrico, por ejemplo un material de vidrio. Se pueden reconocer en este caso, además, el zócalo del material semiconductor 6, sobre el que están dispuestos los medios de conexión electrónicos, así como el bastidor 5, que sirve para el alojamiento del material de incrustación 9, puesto que éste se incrusta en estado líquido en los medios de conexión electrónicos y a continuación se endurece. El bastidor 5 puede comprender o bien rodear también esencialmente toda la oblea del módulo de encapsulación y de esta manera puede servir como límite de fluencia. El bastidor 5 sirve, además, opcionalmente para la estabilización mecánica de la oblea después de que están configurados los contactos pasantes.
En la figura 4 se representa un ejemplo desarrollado de un módulo de encapsulación A todavía no terminado, en el que se ha reducido o bien se ha adelgazado material de incrustación 9 hasta el punto de que los contactos pasantes 2 presentan una superficie común contactable con superficie de cubierta 8. El material de incrustación 9 así como el bastidor 5 configuran un cuerpo 20 esencialmente en forma de disco.
La figura 5 muestra un ejemplo de realización de un módulo de encapsulación A, cuyo zócalo del material semiconductor, sobre el que estaban dispuestos los elementos de contacto electrónicos, ha sido retirado y los electrodos de semiconductores 3 así como las bandas de conductores 4 y el contacto pasante 2a presentan una superficie común contactable eléctricamente con la superficie de base 7 o bien la superficie exterior inferior del módulo de encapsulación A. Con respecto a la superficie de cubierta 8 o bien la superficie exterior superior, los contactos pasantes 2 presentan, respectivamente, una superficie de contacto común. Las superficies comunes de los medios de conexión electrónicos con la superficie de base 7 y la superficie de cubierta 8 están configurados enrasados con estas superficies 7, 8.
En la figura 6 se ilustra un ejemplo de realización de un módulo de encapsulación A, en el que las superficies comunes, que terminan enrasadas, de los electrones de semiconductores 3 y las bandas de conductoressemiconductores 4 son visibles con la superficie de base del módulo de encapsulación A. Estos medios de conexión electrónicos, a los que pertenecen igualmente contactos pasantes 2, están incrustados en material de incrustación 9, que es por ejemplo vidrio. El bastidor 5 constituido de silicio dotado, que falta en un ejemplo de realización no representado, sirve por ejemplo para blindaje electromagnético. El bastidor 5 sirve opcionalmente, con respecto a los bastidores de varios módulos de encapsulación ejemplares sobre una oblea, también como vía de sierra o bien como pista de sierra, puesto que el silicio es más fácil de serrar que el vidrio. Adicionalmente, el bastidor 5 sirve opcionalmente también para la estabilización mecánica.
La figura 7 muestra un ejemplo de realización de un módulo estructural micromecánico B o bien de una oblea estructural, que presenta estructuras 15 generadas por ejemplo por decapado de silicio anisotrópico. El módulo estructural B está constituido en este caso por una oblea estructural B1 y por una oblea de soporte B2 conectada con ésta. La oblea de soporte B2 presenta, por ejemplo, dos cavidades 12, que posibilitan desviaciones mecánicas de las estructuras 15, así como punto de anclaje 19 y bastidor 21, en los que la oblea de soporte B2 está conectada fijamente con la oblea estructural B1 por medio de un procedimiento de unión. Por una parte, la superficie de unión 22 puede estar rodeada totalmente por una cavidad 12, lo que genera un punto de anclaje 19 dentro de la membrana, por otra parte la cavidad 12 está rodeada totalmente por una superficie de unión 22, lo que genera un bastidor 21 cerrado. Uno o varios puntos de anclaje se pueden encontrar también dentro de un bastidor cerrado. La oblea estructural B1 presenta en su superficie exterior superior cavidades 12 propias adicionales, el punto de anclaje 19 así como el bastidor 22. De esta manera, se puede encapsular, por ejemplo, el módulo estructural B con un módulo de encapsulación, de manera que entonces el módulo de encapsulación no necesita entonces cavidades para la desviación de las estructuras 15. En punto de anclaje 19 así como el bastidor 22 sobre la superficie superior del módulo estructural forman en este caso las superficies de unión para la conexión con un módulo de encapsulación.
La figura 8 ilustra una alternativa ejemplar al módulo estructural B descrito anteriormente. Este módulo estructural B se fabrica, por ejemplo, aplicando una oblea estructural B1 prefabricada sobre una oblea de soporte B2 por ejemplo no estructurada y recubierta con una capa oxidada. La oblea estructural B1 presenta en este caso por encima y por debajo de cada estructura 15 unas cavidades 12 para la articulación de las estructuras 15.
La figura 9 muestra un ejemplo de realización de un módulo estructural B, que comprende una oblea estructural B1 y una oblea de soporte B2, presentando la oblea estructural B1 estructuras 15 con centro de gravedad de masas desalojados. Los centros de gravedad de masas de las estructuras o bien de las masas sísmicas están desalojados en este caso en dirección-z fuera del plano cubierto por el bastidor de la estructura. Las masas sísmicas de las estructuras 15 están configuradas por ejemplo abombadas en dirección-z de manera correspondiente.
La figura 10 muestra, en cambio, un módulo estructural B ejemplar con estructuras 15 en ambos lados de la membrana. En este caso, los tamaños de las cavidades 12 se pueden configurar, si se desea, por ejemplo, por un proceso de decapado anisotrópico. El módulo estructural B está constituido en este caso, por ejemplo, por dos obleas estructurales yuxtapuestas sobre bastidores y puntos de anclaje.
Las figuras 11, 12 y 13 ilustran con la ayuda de diferentes etapas representadas un procedimiento ejemplar para la fabricación de un módulo de encapsulación, incluyendo diferentes variantes. En este caso la figura 11 a) muestra el material de base o bien el cuerpo bruto 1 en forma de una oblea de silicio altamente dotada y, por lo tanto, conductora. En las figuras 11 b) y c) se representan etapas ejemplares de los procesos de decapado anisotrópico para la generación de los electrodos de semiconductores 3 posteriores, el contacto pasante 2 y de las bandas de conductores de semiconductores 4. En este caso, durante el proceso de decapado se mantiene la geometría de electrodos de semiconductores de la figura 11 b) a la figura 11 c). En la figura 11d, los medios de conexión electrónicos ejemplares, como los contactos pasantes 2, las bandas de conductores de semiconductores 4 y los electrodos de semiconductores 3 están incrustados con un material de incrustación aislante eléctrico 9, por ejemplo vidrio fundido con un comportamiento de dilatación térmica similar a silicio. Éste se endurece a continuación, siendo las uniones del material con los medios de conexión electrónicos y el bloque restante o bien zócalo 6 de silicio mecánicamente estables. El material de incrustación 9 está configurado en este caso como un cuerpo 20 esencialmente en forma de disco.
En la figura 12 a) el material de incrustación 9 está rectificado en la superficie superior, por ejemplo y esta superficie está pulida de manera que los contactos pasantes 2 presentan, respectivamente, una superficie 2a liberada correspondiente, terminada enrasada con la superficie superior o bien superficie de cubierta 8 del cuerpo 10 en forma de disco. La figura 12 b) muestra un zócalo 6 rectificado correspondiente de la oblea de silicio, de manera que el contacto pasante 2, las bandas de conductores-semiconductores 4 y los electrodos de semiconductores 3 presentan también en esta superficie inferior de la superficie de base 7, respectivamente, una superficie enrasada libre. Estos medios de conexión electrónicos están incrustados en este caso con respecto a sus superficies de contacto laterales aisladas eléctricamente en el material fundido. En el módulo de encapsulación representada como ejemplo en la figura 12 c) están practicadas cavidades 12 adicionales en los electrodos de semiconductores 3. Esto se puede conseguir, por ejemplo, por un proceso de decapado. Estas cavidades 12 sirven, por ejemplo, respectivamente, para la libertad de articulación de una estructura, que se puede encapsular por medio del módulo de encapsulación A ejemplar. La figura 12 d) muestra un ejemplo de realización de un módulo de encapsulación A, que presenta por ejemplo adicionalmente topes o bien elementos tampón 11 aplicados, que se fabrican a través de la aplicación y estructuración de óxido de silicio. Estos elementos tampón 11 están aplicados, por ejemplo, como electrodos de semiconductores 3. Adicionalmente, el módulo de encapsulación A presenta en esta forma de realización bandas de conductores de semiconductores 4 adicionales de silicio altamente dotado. Éstos pueden estar conectados, por ejemplo, con electrodos y contactos pasantes.
En un ejemplo de realización no representado del módulo de encapsulación de la figura 12 c, algunos electrodos de semiconductores están totalmente retirados para la preparación de cavidades mayores. En este caso, se utilizan, por ejemplo electrodos de semiconductores, que no están conectados con un contacto pasante, sino que están configurados individuales o bien separados. A través de la separación de tales electrodos de semiconductores se pueden fabricar cavidades de manera relativamente sencilla en el material de incrustación como vidrio o polímero. Para determinadas aplicaciones es ventajosa la disposición de capas metálicas 23 ejemplares mostradas en la figura 13 a) como bastidor de unión eutéctico en el borde de la superficie de base 7 de un ejemplos de realización de un módulo de encapsulación A. Además, el contacto pasante 2 se puede contactar, por ejemplo, por medio de una capa metálica 23. En la figura 13 b), el módulo de encapsulación A ejemplar presenta en su superficie exterior superior o bien superficie de cubierta 8 una capa conductora 24, especialmente de metal. De esta manera, se conectan los contactos pasantes 2 de forma conductora de electricidad.
En las figuras 14, 15 y 16 se ilustra otro procedimiento ejemplar para la fabricación de un módulo de encapsulación con la ayuda de etapas o bien fases de fabricación representadas ejemplares. En este caso, algunas de las fases de fabricación deben entenderse igualmente como ejemplos de realización alternativos de un módulo de encapsulación. Las figuras 14 y 15 muestran fases de fabricación de un módulo de encapsulación con configuración de electrodos o bien con electrodos de semiconductores. En este caso, el módulo de encapsulación A en la figura 15 c) muestra dos electrodos de semiconductores 3, respectivamente, con una cavidad 12 y dos electrodos de semiconductores 3 sin cavidad. Los electrodos de semiconductores 3 están conectados, respectivamente, con un contacto pasante 2. Además, el módulo de encapsulación A presenta bandas de conductores-semiconductores 4. Estas bandas de conductores-semiconductores 4 son adecuadas igualmente para el contacto eléctrico desde la superficie de base 7. La figura 15 d) representa un módulo de encapsulación A ejemplar alternativo, que presenta con respecto a la superficie de base 7, respectivamente, capas metálicas 23 aplicadas sobre contactos pasantes 2 y topes o bien elementos tampón 11 aplicados sobre dos electrodos de semiconductores 3 así como capas o bien electrodos metálicos 23 de material no conductor de electricidad. Además, el módulo de encapsulación A presenta bandas de conductores-semiconductores 4.
En la figura 16 a) una capa de pasivación 25 está aplicada por ambos lados sobre un módulo de encapsulación A ejemplar. Ésta capa está abierta en el lugar deseado. La capa de pasivación impide la retirada o daño de medios de conexión electrónicos, como electrodos de semiconductores 3 o contactos pasantes 2 en el curso de un proceso de decapado siguiente para la generación de un túnel a través de las superficies de base del módulo de encapsulacióin. La figura 16 b) muestra un orificio pasante a través del módulo de encapsulación de la figura 16 a), que ha sido generado a través de la retirada de un contacto pasante. Esta retirada se realiza, por ejemplo, por medio de un proceso de decapado. El orificio pasan te o bien el túnel abierto 13 posibilita un intercambio de medios y/o un ajuste definido de un medio, como por ejemplo de un gas o de un líquido, a través del módulo de encapsulación. A continuación se retira de nuevo la capa de pasivación. En la figura 16 c), después de realizar la retirada de la capa de pasivación se aplica, por ejemplo, una metalización de contacto 24 sobre la superficie de cubierta 7 o bien la superficie de base opuesta a los electrodos de semiconductores 3.
El túnel abierto 13 se cierra de nuevo en un ejemplo de realización alternativo no representado por medio de un material de vidrio, después de la introducción de una atmósfera definida en un espacio de la estructura a través del túnel abierto.
Las figuras 17, 18, 19 y 20 ilustran formas de realización ejemplares de disposiciones micromecánicas que comprenden un módulo de encapsulación A, que encapsula uno o dos módulos estructurales B, especialmente herméticos o bien estancos al gas. En este caso, en las figuras 17 y 18 está dispuesto, respectivamente, un módulo de encapsulación A sobre el módulo estructural B. Este módulo estructural B comprende en este caso, respectivamente, una oblea estructural B1 y una oblea de soporte B2, que están unidas entre sí por medio de un procedimiento de unión. La superficie de unión 22 correspondiente entre el módulo de encapsulación A y el módulo estructural B se extiende sobre el bastidor a la derecha y a la izquierda, así como sobre la superficie de anclaje de la oblea estructural respectiva. En la zona de las estructuras respectivas, frente a las dos cavidades del módulo estructural está presente una cierta distancia de intersticio con respecto al módulo de encapsulación, que posibilita desviaciones de la estructura. La figura 17 a) ilustra el caso en el que se emplea vidrio adhesivo anódico como material fundido, con lo que se puede utilizar el procedimiento de adhesión anódica especialmente robusto para la encapsulación hermética o bien estanca al gas del módulo estructural con el módulo de encapsulación. Como se representa en la figura 17 b), en este caso y en el caso de que deba ajustarse un vacío en el espacio interior, se recubren las superficies vidrio en el espacio interior del módulo estructural con material absorbente, puesto que el vidrio es conocido por sus gasificaciones. En el ejemplo de realización de la figura 18 a) se utiliza, por ejemplo, Au-Si o bien Al-Ge u otros compuestos metálicos eutécticos como medios de unión 22 entre el módulo de encapsulación A y el módulo estructural B, con lo que se establece una unión automática conductora de electricidad y en el caso de la adhesión eutéctica de forma ejemplar. En la figura 18 b) se representa como ejemplo una forma de realización, en la que el intersticio se extiende entre los módulos sobre el bastidor de adhesión y de esta manera está presente un orificio lateral, a través del cual se puede realizar un intercambio de medios entre el espacio exterior y el espacio estructural, Las figuras 19 y 20 representan, respectivamente, como ejemplo una encapsulación sobre el lado superior y el lado inferior de una pareja de módulos estructurales y, por lo tanto, una encapsulación sobre ambos lados por medio de un módulo de encapsulación. De esta manera, se pueden realizar sensores de diferente orientación de medición, especialmente masas sísmicas desviables en diferente orientación de un elemento sensor, sin que se incremente la superficie necesaria para ello. Los módulos estructurales están unidos en este caso, por ejemplo, por medio de adhesión entre sí.
En la figura 21 se reproduce como ejemplo cómo se puede realizar un contacto conductor de electricidad que comprende, por ejemplo, un contacto pasante 2 desde el módulo de encapsulación hacia el módulo estructural por medio de un contacto de presión metálico adicional o bien contacto aplastado 26. En el caso de contactos de anclaje, el contacto aplastado está rodeado, por ejemplo, por la superficie de unión.
La figura 22 muestra, por ejemplo, una metalización de contacto estructurada 24 sobre la superficie exterior superior o bien superficie de cubierta 8 del módulo de encapsulación A. Tal estructuración tiene lugar en el marco de un procedimiento de fabricación, por ejemplo a continuación de las etapas anteriores. Las metalizaciones de contacto 24 sirven para el contacto eléctrico externo de los contactos pasantes 2.
En las figuras 23 y 24 se ilustra como ejemplo la inclusión selectiva de diferentes medios dentro de diferentes espacios estructurales 16 de un módulo estructural encapsulado con un módulo de encapsulación. Los espacios estructurales 16 comprenden las cavidades por debajo y por encima de las estructuras de la oblea estructural. En este contexto, la figura 23 a) muestra un ejemplo de realización, en el que la distancia de intersticio entre módulo estructural y módulo de encapsulación, en línea con un túnel 13 hacia loa superficie exterior superior del módulo de encapsulación, se extiende sobre el punto de anclaje 19. A través de este túnel 13 abierto se puede escapar, por ejemplo, el medio introducido desde el espacio interior de la estructura 16 o se puede introducir otro medio definido alternativamente en éste. Por ejemplo, la encapsulación puede tener lugar a través del módulo de encapsulación en vacío, con lo que los espacios interiores de las estructuras izquierdas, que se identificad por rayado cruzado, presentan un vacío, para conseguir, por ejemplo, calidades muy altas en elementos sensores de la velocidad de giro. Los espacios interiores de la estructura 16 dispuestos sobre el otro lado, que son accesibles a través del túnel 13 abierto, se llenan después de la ventilación de la cámara de adhesión con atmósfera ambiental. Alternativamente, por ejemplo, se pueden generar entradas y salidas para sensores de presión, canales de líquido, bombas o válvulas en esta forma. En la figura 23 b), por ejemplo, en caso necesario, especialmente a continuación del estado representado en la figura 26 a), se evacua de nuevo el espacio interior abierto de la estructura 16 y se llena con el medio deseado, que es necesario para la aplicación respectiva. Por ejemplo, en este contexto se ajusta también la presión deseada correspondiente. Por ejemplo, se puede ajustar una sobrepresión de gas Ag, para amortiguar de manera supercrítica un sensor de aceleración. Después de realizar el intercambio de medios o bien después de realizar el ajuste del medio, incluida la presión necesaria, se sella la abertura de forma hermética a vacío. A tal fin, se introduce, por ejemplo un material fundido, como vidrio líquido en el orificio y a continuación se endurece. Como se ilustra, por ejemplo, en la figura 24, a continuación se estructura la metalización de contacto 24.
En las figuras 25 y 26 se ilustra, por ejemplo, la encapsulación bilateral hermética de un módulo estructural con dos módulos de encapsulación. En este caso, la figura 25 muestra, por ejemplo, espacios interiores de la estructura 16 llenos con el mismo medio dentro de todo el sistema y la figura 26 muestra, en cambio, una disposición micromecánica, cuyos espacios estructurales están llenos selectivamente.
Las figuras 27, 28 y 29 muestran, por ejemplo, disposiciones micromecánicas de estructuras encapsuladas incluyendo circuito de regulación y de evaluación de señales (ASIC) C en una carcasa D preformada, en donde las estructuras encapsuladas, que comprenden un módulo estructural B, que está encapsulado por medio de un módulo de encapsulación A, y el ASIC C están unidos por medio de unión con alambre con las conexiones eléctricas respectivas. La disposición de estructuras encapsuladas y especialmente de un ASIC adyacentes en una carcasa preformada con conexiones eléctricas, que hacen accesibles las señales desde el exterior desde el ASIC y la estructura encapsulada y las contactan por medio de uniones de alambre, es posible con la tecnología de contacto pasante y bandas de conductores de semiconductores del módulo de encapsulación A de manera especialmente ventajosa. En este caso, la figura 27 muestra una vista, en la que el ASIC C está dispuesto detrás de la estructura encapsulada A, B y la figura 28 muestra una vista, en la que el ASIC C está dispuesto detrás de la estructura encapsulada A, B. La figura 29 muestra una disposición micromecánica ejemplar, en la que entre el fondo de la carcasa y la estructura encapsulada A, B está dispuesta una capa intermedia 27, que desacopla la estructura encapsulada mecánica y herméticamente de la carcasa.
Las figuras 30 y 31 ilustran, por ejemplo, respectivamente, una disposición de estructuras encapsuladas, incluyendo circuito de regulación y de evaluación de señales (ASIC), en la que la estructura encapsulada está dispuesta por medio de Flip-Chip directamente sobre el ASIC y ambos están emplazados en una carcasa preformada. Este ensamblaje sobre el ASIC por medio de tecnología Flip-Chip es posible a través de la utilización de un módulo de encapsulación con contactos pasantes y especialmente bandas de conductores de semiconductores. Entre ASIC y la estructura encapsulada se encuentra, por ejemplo, un material de incrustación (under-fill) para la fijación mecánica, para la fijación mecánica, para la amortiguación de las oscilaciones y para la protección de los contactos eléctricos, por ejemplo contra partículas, el material fundido o la humedad. La figura 31 representa una disposición ejemplar correspondiente en una carcasa de cavidad, que está llena, por ejemplo, con un gel. El contacto entre la estructura encapsulada y el ASIC, así como el ASIC y contactos guiados hacia el exterior se realiza, por ejemplo, a través de perlas de soldadura o bien rejillas de bolas.
Las figuras 32 y 33 muestran, por ejemplo, disposiciones micromecánicas, que presentan varias estructuras encapsuladas y al menos un ASIC. En este caso, estos componentes están dispuestos en la figura 32 sobre una oblea de silicio sencilla y en la figura 33 sobre un módulo de encapsulación o bien una oblea de encapsulación correspondiente con contactos pasantes. En la figura 33 los componentes están conectados de forma conductora de electricidad directamente con el módulo de encapsulación, sobre el que están dispuestos, por medio de contactos pasantes.
En la figura 34 se representa un ejemplo de realización de un sistema o bien de una disposición de componentes sobre el módulo de encapsulación, con contactos pasantes y planos de bandas de conductores-semiconductores así como, por ejemplo, componentes de emisión y de recepción inalámbricos (OWF), incluyendo una batería para la alimentación de energía.
La figura 35 muestra un ejemplo de realización de una disposición de empaquetado de una pila de chip en una carcasa de cavidad sencilla. Los contactos eléctricos de la pila de chip están unidos por medio de tecnología Flip-Chip con el soporte. Este soporte o bien oblea de soporte cierra la carcasa como fondo.
La figura 36 muestra una realización ejemplar, en la que se utiliza un módulo de encapsulación con contactos pasantes como módulo de soporte para los componentes y el fondo de la carcasa. De esta manera, las pilas de chips están dispuestas en la carcasa por medio de perlas de soldadura o bien matrices de rejillas de bolas directamente sobre el módulo de encapsulación utilizado como fondo de la carcasa y se conectan eléctricamente con éste y se monta esta disposición sobre una placa de circuito impreso electrónico no representada y se conecta en ésta por medio de perlas de soldadura o bien matrices de rejillas de bolas colocadas en los contactos pasantes. En este caso, la acción de auto-ajuste durante la soldadura de la matriz de rejillas de bolas en los terminales soldador del material de soporte subyacente repercute positivamente sobre la exactitud de todo el sistema. Como carcasa se puede utilizar, por ejemplo, una carcasa de plástico o metálica preformada o un paquete-MID. La conexión de la carcasa en el módulo de encapsulación con contactos pasantes se realiza, por ejemplo, a través de encolado o alternativamente, por ejemplo, a través de soldadura láser. El espacio interior libre se llena, por ejemplo, con gel.
Tales disposiciones de estructuras encapsuladas se pueden moldear por inyección también directamente con plástico sobre un bastidor de plomo.
En la figura 37, especialmente determinados patrones, que existen en las figuras anteriores, adquieren significados ejemplares, con lo que la figura 37 forma una leyenda ejemplada para las figuras descritas anteriormente.
Los ejemplos representados en las figuras así como las formas de realización propuestas adicionalmente se refieren en particular todos a desarrollos del procedimiento de fabricación como también al módulo de encapsulación fabricado por medio de este procedimiento respectivo o la disposición micromecánica.

Claims (25)

  1. REIVINDICACIONES
    1 Procedimiento para la fabricación de un módulo de encapsulación (A) o para la encapsulación de una disposición micromecánica, en el que la disposición micromecánica presenta al menos un módulo estructural y al menos un módulo de encapsulación (A), en el que a partir de un cuerpo bruto (1) se configuran materiales semiconductores conductores de electricidad, en particular de silicio dotado, medios de conexión electrónicos, como contactos pasantes (2), líneas eléctricas, contactos y/o estructuras electrónicas, a través de uno o varios procesos de estructuración y/o procesos de decapado, en el que en el transcurso de la configuración de los medios de conexión electrónicos resulta un zócalo (6) del material semiconductores, en el que éstos se incrustan en los medios de conexión electrónicos, en el que éstos se incrustan a continuación con un material de incrustación (9) y el material de incrustación y/o el zócalo de semiconductores (6) se retiran después de la incrustación hasta el punto de que un número definido de los medios de conexión electrónicos presentan contactos eléctricos en al menos una de las superficies exteriores (7, 8) del módulo de encapsulación (A) fabricado de esta manera, caracterizadoporque en el transcurso de la configuración de los medios de conexión electrónicos, a través de al menos un proceso de estructura y/o de decapado, se configura sobre el zócalo del material semiconductor (6), al menos una colina de material, sobre la/s que está dispuesto, respectivamente, un contacto pasante (2), que incorpora el electrodo de semiconductores (3).
  2. 2. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que durante la incrustación del medio de conexión electrónico con el material de incrustación (9) y/o durante el endurecimiento siguiente del material de incrustación, el material de incrustación (9) se configura en un cuerpo (20) esencialmente en forma de disco, en el que están incrustados los medios de conexión electrónicos, en el que el proceso de incrustación comprende especialmente al menos un proceso de fundición y/o de fusión.
  3. 3. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que al menos una de las superficies exteriores (7, 8) del módulo de encapsulación (A) se recubre con al menos un material conductor 23, 24.
  4. 4. - Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que sobre al menos una superficie exterior (7, 8) del módulo de encapsulación (A) se aplican medios electrónicos y/o mecánicos, como elementos de contacto eléctrico, elementos tampón (11) o cavidades (12), para la conexión ajustada exacta del módulo de encapsulación (A) en al menos una estructura micromecánica (B, B1) y/o al menos otro módulo micromecánico.
  5. 5. - Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que se utiliza vidrio como material de incrustación (9) y por que el vidrio se funde fundiéndose sobre los medios de conexión electrónicos o se vierte directamente como vidrio líquido y a continuación se endurece.
  6. 6. - Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que a través de al menos un proceso de estructuración y/o proceso de decapado se genera al menos un túnel (13) entre al menos dos superficies exteriores (7, 8), especialmente opuestas, del módulo de encapsulación (A).
  7. 7. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que el al menos un túnel (13) se genera a través de retirada de al menos un contacto pasante (2).
  8. 8. - Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que se encapsula al menos una estructura micromecánica (B, B1) adicional a través del módulo de encapsulación (A), en particular hermética, en el que, en particular previamente, se retira al menos un contacto pasante eléctrico (2) del módulo de encapsulación, en particular por medio de un proceso de decapado, con lo que resulta un túnel (13) a través del módulo de encapsulación (A) en el espacio interior (12, 16) de la estructura micromecánica (B, B1) correspondiente, y a continuación se introduce a través de éste / estos túnel(es) (13), en particular, respectivamente, un medio definido con presión esencialmente definida en el espacio interior respectivo (12, 16) de la estructura micromecánica (B, B1) correspondiente.
  9. 9. - Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que el al menos un túnel (13) se cierra a continuación.
  10. 10. - Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por que el cierre siguiente del al menos un túnel (13) se realiza a través de la introducción de un material de incrustación y/o material de fundición en este al menos un túnel y a continuación se realiza el endurecimiento de este material introducido en el túnel.
  11. 11. - Módulo de encapsulación (A), en particular para la encapsulación de estructuras micromecánicas o disposición micromecánica con al menos un módulo estructural y al menos un módulo de encapsulación (A), especialmente fabricado de acuerdo con un procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende un cuerpo (20) esencialmente en forma de disco de material de incrustación aislante eléctrico y al menos un contacto pasante eléctrico (2) de material semiconductor conductor de electricidad, que está incrustado en el cuerpo (20) configurado en forma de disco y en el que está configurado y dispuesto de tal manera que conecta dos contactos eléctricos sobre las dos superficies de base exteriores (7, 8) opuestas, es decir, la superficie de base (7) y la superficie de cubierta (8)del cuerpo (20) en forma de disco de forma conductora de electricidad entre sí, en el que el módulo de encapsulación (A) o la disposición micromecánica presenta al menos un electrodo (3) de material semiconductor conductor de electricidad, caracterizado por que el al menos un electrodo (3) de material semiconductor conductor de electricidad presenta una superficie límite con una de las superficies de base (7, 8) del cuerpo (20) configurado en forma de disco de material de incrustación (9) y está configurado dilatado esencialmente en forma de colina en el cuerpo (20) configurado en forma de disco y está conectado dentro de este cuerpo de una sola pieza con un contacto pasante (2).
  12. 12. - Módulo de encapsulación o disposición micromecánica según la reivindicación 11, caracterizado por que al menos un electrodo semiconductor (3) está diseñado como superficie conductora, en particular como placa de condensador, de una instalación de lectura micromecánica y/o instalación de excitación/accionamiento o como medio de conexión eléctrica.
  13. 13. - Módulo de encapsulación o disposición micromecánica según al menos una de las reivindicaciones 11 a 12, caracterizado por que el cuerpo (20) configurado en forma de disco presenta al menos un túnel (13, 14) entre las dos superficies de base exteriores (7, 8), en el que este al menos un túnel (13, 14) está abierto o está cerrado con material de incrustación o con otro material.
  14. 14. - Módulo de encapsulación o disposición micromecánica según al menos una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por que como material de incrustación se utiliza vidrio o un material polímero, especialmente resina.
  15. 15. - Módulo de encapsulación o disposición micromecánica según al menos una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado por que el cuerpo (20) configurado en forma de disco está recubierto en al menos un lugar, sobre al menos una de las dos superficies de base exteriores (7, 8) con un material conductor (23, 24).
  16. 16. - Módulo de encapsulación o disposición micromecánica según al menos una de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizado por que éste presenta al menos una banda de conductores (4) de material semiconductor conductor de electricidad, que presenta con una superficie de base (7, 8) una superficie de banda de conductores común y especialmente está configurado de acuerdo con al menos un electrodo semiconductor (3).
  17. 17. - Módulo de encapsulación o disposición micromecánica según al menos una de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizado por que el cuerpo (20) configurado en forma de disco presenta en al menos una de las dos superficies de base exteriores (7, 8) al menos un medio micromecánico, como un elemento tampón (11) o una cavidad (12), para la colaboración con las estructuras micromecánica (B, B1) adicionales.
  18. 18. - Módulo de encapsulación o disposición micromecánica según al menos una de las reivindicaciones 11 a 17, caracterizado por que el cuerpo (20) configurado en forma de disco está conectado con una estructura micromecánica (B, B1) adicional, de tal manera que éste encapsula las estructuras micromecánicas adicionales, en particular herméticamente y por que conexiones y/o contactos de las estructuras micromecánicas adicionales están conectados con uno o varios contactos pasantes (2) y/o electrodos de semiconductores (3) y/o bandas de conductores-semiconductores (4), que están incrustados en el cuerpo (20) configurado en forma de disco, y/o colaboran eléctricamente.
  19. 19. - Módulo de encapsulación o disposición micromecánica según las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado por que el al menos un medio micromecánico (11, 12) está dispuesto sobre al menos una de las superficies de base exteriores (7, 8) del cuerpo (20) configurado en forma de disco y está configurado de tal manera que éstos pueden colaborar con los medios micromecánicos de la al menos una estructura micromecánica adicional (B, B1), como membranas o vigas de flexión.
  20. 20. - Módulo de encapsulación o disposición micromecánica según las reivindicaciones 18 o 19, caracterizado por que la al menos una estructura micromecánica adicional (B, B1) está conectada eléctricamente a través de al menos un contacto pasante eléctrico (2) y/o un electrodo de semiconductor (3) y/o una banda de conductoressemiconductoras (4), que están incrustados en el cuerpo (20) configurado en forma de disco, en al menos un circuito electrónico externo (C) especialmente integrado.
  21. 21. - Módulo de encapsulación o disposición micromecánica según la reivindicación 20, caracterizado por que la al menos una estructura micromecánica adicional (B, B1) está conectada a través del cuerpo (20) configurado en forma de disco con al menos un circuito integrado (C), especialmente sobre un chip.
  22. 22. - Módulo de encapsulación o disposición micromecánica según al menos una de las reivindicaciones 11 a 17, caracterizado por que el cuerpo (20) configurado en forma de discoestá conectado mecánicamente y/o por medio de uno o varios contactos pasantes (2) y/o electrodos de semiconductores (3) y/o bandas de conductoressemiconductora (4) de forma conductora de electricidad con al menos una estructura micromecánica adicional (B2) y/o con al menos una disposición micromecánica adicional y/o con al menos un circuito integrado (C), especialmente dispuesto sobre un chip, especialmente por medio de perlas de soldadura adicionales.
  23. 23. - Módulo de encapsulación o disposición micromecánica según la reivindicación 22, caracterizado por que la al menos una estructura micromecanica adicional (B, B1) y/o la al menos una disposición micromecánica adicional y/o el al menos un circuito integrado (C), especialmente sobre un chip están conectados con una superficie de base (7, 8) del cuerpo (20) configurado en forma de disco mecánicamente y/o de forma conductora de electricidad por medio de al menos un contacto pasante (2) y/o electrodos de semiconductores (3) y/o bandas de conductoressemiconductores (4) y por que la otra superficie de base (8, 7) del cuerpo (20) configurado en forma de disco está conectada con una placa de circuito impreso (D) o con un circuito electrónico adicional o un módulo de encapsulación adicional, especialmente por medio de perlas de soldadura.
  24. 24. - Módulo de encapsulación o disposición micromecánica según al menos una de las reivindicaciones 11 a 17, caracterizado por que el cuerpo (20) configurado en forma de disco está dispuesto y fijado sobre una carcasa de sensor como tapa, en el que al menos un circuito electrónico (C) dispuesto en la carcasa de sensor y/o al menos un componente electrónico y/o al menos una estructura micromecánica (B, B1) están conectados de forma conductora de electricidad por medio de al menos un contacto pasante eléctrico (2), incrustado en el cuerpo (20) configurado en forma de disco y/o electrodo de semiconductores (3) y/o bandas de conductores-semiconductores (4) en al menos un circuito electrónico externo (C).
  25. 25. - Utilización del módulo de encapsulación y/o de la disposición micromecánica según al menos una de las reivindicaciones 11 a 24 en un automóvil, especialmente en un sistema de regulación del automóvil
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070170528A1 (en) 2006-01-20 2007-07-26 Aaron Partridge Wafer encapsulated microelectromechanical structure and method of manufacturing same
DE102008042350A1 (de) * 2008-09-25 2010-04-01 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102009000389A1 (de) * 2009-01-23 2010-07-29 Robert Bosch Gmbh Integrierter Schaltkreis und Herstellungsverfahren hierfür
WO2011118786A1 (ja) * 2010-03-26 2011-09-29 パナソニック電工株式会社 ガラス埋込シリコン基板の製造方法
US8648592B2 (en) * 2011-09-13 2014-02-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device components and methods
CN103050603B (zh) * 2011-10-17 2016-03-23 展晶科技(深圳)有限公司 Led封装结构的制作方法
US9778039B2 (en) * 2011-10-31 2017-10-03 The Regents Of The University Of Michigan Microsystem device and methods for fabricating the same
US9045332B2 (en) * 2011-11-29 2015-06-02 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Thin back glass interconnect
JP5864332B2 (ja) * 2012-03-29 2016-02-17 曙ブレーキ工業株式会社 静電容量型加速度センサの製造方法、製造装置および静電容量型加速度センサ
DE102012206732A1 (de) * 2012-04-24 2013-10-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen eines hybrid integrierten Bauteils
DE102012206875B4 (de) * 2012-04-25 2021-01-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen eines hybrid integrierten Bauteils und entsprechendes hybrid integriertes Bauteil
US8735199B2 (en) * 2012-08-22 2014-05-27 Honeywell International Inc. Methods for fabricating MEMS structures by etching sacrificial features embedded in glass
SE537869C2 (sv) * 2012-11-01 2015-11-03 Silex Microsystems Ab Substratgenomgående vior
DE102012222015B4 (de) * 2012-11-30 2019-07-18 Infineon Technologies Ag Feuchtigkeitsdichtes Halbleitermodul und ein Verfahren zu dessen Herstellung
DE102012223982A1 (de) 2012-12-20 2014-06-26 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe
US9354186B2 (en) * 2013-03-13 2016-05-31 Texas Instruments Incorporated X-ray sensor and signal processing assembly for an X-ray computed tomography machine
US9726689B1 (en) * 2013-03-15 2017-08-08 Hanking Electronics Ltd. Wafer level micro-electro-mechanical systems package with accelerometer and gyroscope
ITTO20130247A1 (it) * 2013-03-26 2014-09-27 St Microelectronics Srl Metodo di incapsulamento di un dispositivo trasduttore mems e dispositivo trasduttore mems incapsulato
US9508663B2 (en) * 2013-07-24 2016-11-29 Invensense, Inc. Assembly and packaging of MEMS device
DE102013222733A1 (de) * 2013-11-08 2015-05-13 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Sensorvorrichtung
DE102013224645A1 (de) 2013-11-29 2015-06-03 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe
DE102015207533A1 (de) 2014-04-24 2015-10-29 Continental Automotive Gmbh Schirmung als Silikonvergusshalter
WO2015162010A1 (de) 2014-04-24 2015-10-29 Continental Teves Ag & Co. Ohg Über leiterplatte auf leadframe verschaltete sensorschaltung
US10131535B2 (en) * 2015-05-22 2018-11-20 Honeywell International Inc. Monolithic fabrication of thermally isolated microelectromechanical system (MEMS) devices
US10264664B1 (en) 2015-06-04 2019-04-16 Vlt, Inc. Method of electrically interconnecting circuit assemblies
US10748873B2 (en) * 2015-09-23 2020-08-18 Intel Corporation Substrates, assembles, and techniques to enable multi-chip flip chip packages
DE102016220055A1 (de) * 2016-10-14 2018-04-19 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Drucksensorvorrichtung und entsprechendes Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung
US11296016B2 (en) * 2017-11-09 2022-04-05 Texas Instruments Incorporated Semiconductor devices and methods and apparatus to produce such semiconductor devices
US10517184B2 (en) * 2018-02-09 2019-12-24 Eaton Intelligent Power Limited Configurable electronics packages
DE102018216971A1 (de) 2018-10-04 2020-04-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Wafer-Verbindung

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2782843B1 (fr) * 1998-08-25 2000-09-29 Commissariat Energie Atomique Procede d'isolation physique de regions d'une plaque de substrat
JP4480939B2 (ja) * 2001-03-14 2010-06-16 フラウンホファー ゲセルシャフトツール フェールデルンク ダー アンゲヴァンテン フォルシュンク エー．ファオ． ガラス系材料からなるフラット基板を構造化する方法
US6586699B1 (en) * 2002-02-20 2003-07-01 Wisconsin Alumni Research Foundation Micro-electro-discharge machining utilizing semiconductor electrodes
US7026223B2 (en) 2002-03-28 2006-04-11 M/A-Com, Inc Hermetic electric component package
JP4528124B2 (ja) * 2002-09-06 2010-08-18 フラウンホファー ゲセルシャフト ツール フェールデルンク ダー アンゲヴァンテン フォルシュンク エー．ファオ． 平面基板構造化方法、平面基板製造方法、部品を電気的に接触させる方法
DE10331322A1 (de) 2003-07-10 2005-02-03 Epcos Ag Elektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung
GB0330010D0 (en) 2003-12-24 2004-01-28 Cavendish Kinetics Ltd Method for containing a device and a corresponding device
EP1777816A1 (en) * 2005-10-18 2007-04-25 Seiko Epson Corporation MEMS resonator and method of enhancing an output signal current from a MEMS resonator

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