JP2017516989A - 2つのセンサ機能を備えたセンサ構造素子 - Google Patents

2つのセンサ機能を備えたセンサ構造素子 Download PDF

Info

Publication number
JP2017516989A
JP2017516989A JP2016565271A JP2016565271A JP2017516989A JP 2017516989 A JP2017516989 A JP 2017516989A JP 2016565271 A JP2016565271 A JP 2016565271A JP 2016565271 A JP2016565271 A JP 2016565271A JP 2017516989 A JP2017516989 A JP 2017516989A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
lid
sensor element
structure element
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016565271A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6265283B2 (ja
Inventor
パール,ボルフガング
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epcos AG filed Critical Epcos AG
Publication of JP2017516989A publication Critical patent/JP2017516989A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6265283B2 publication Critical patent/JP6265283B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/18High density interconnect [HDI] connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/20Structure, shape, material or disposition of high density interconnect preforms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93Batch processes
    • H01L24/95Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L24/97Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/302Sensors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/88Mounts; Supports; Enclosures; Casings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0264Pressure sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0278Temperature sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0292Sensors not provided for in B81B2201/0207 - B81B2201/0285
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/01Microstructural systems or auxiliary parts thereof comprising a micromechanical device connected to control or processing electronics, i.e. Smart-MEMS
    • B81B2207/012Microstructural systems or auxiliary parts thereof comprising a micromechanical device connected to control or processing electronics, i.e. Smart-MEMS the micromechanical device and the control or processing electronics being separate parts in the same package
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/07Interconnects
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/09Packages
    • B81B2207/091Arrangements for connecting external electrical signals to mechanical structures inside the package
    • B81B2207/092Buried interconnects in the substrate or in the lid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/09Packages
    • B81B2207/091Arrangements for connecting external electrical signals to mechanical structures inside the package
    • B81B2207/094Feed-through, via
    • B81B2207/096Feed-through, via through the substrate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/09Packages
    • B81B2207/091Arrangements for connecting external electrical signals to mechanical structures inside the package
    • B81B2207/097Interconnects arranged on the substrate or the lid, and covered by the package seal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/04105Bonding areas formed on an encapsulation of the semiconductor or solid-state body, e.g. bonding areas on chip-scale packages
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/12105Bump connectors formed on an encapsulation of the semiconductor or solid-state body, e.g. bumps on chip-scale packages
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16227Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/18High density interconnect [HDI] connectors; Manufacturing methods related thereto
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/48463Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/1517Multilayer substrate
    • H01L2924/15192Resurf arrangement of the internal vias

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

センサ構造素子であって、それぞれ1つのセンサ機能のための、第1および第2センサ素子(SE1、SE2)を備えたセンサ構造素子を提案するが、このセンサ構造素子では、底面部材(BE)と、枠形状の壁部材(WE)と、蓋(DE)とが共になって、筐体の中空空間(CV)を取り囲んでいる。第1センサ素子(SE1)がMEMSセンサであり、中空空間の内側で、筐体の底面部材に取り付けられている。第2センサ素子(SE2)は、ASICとして、能動センサ面(SA)を備えて形成されていて、かつ、蓋の上または下に取り付けられていて、または、蓋中に埋め込まれている。第1および第2センサ素子用の電気外側接点(AK)が、筐体の外側面に設けられている。中空空間が、少なくとも1つの開口(OE)またはブシュ(DF)を有する。

Description

例えば、周辺の空気の圧力および湿度を検出するための超小型電子センサは、従来、別々の部品としてのみ公知である。一般的には、圧力計測のためには、MEMSチップが役立ち、このチップ上でピエゾ抵抗が、膜のたわみを、参照体積を介して検出する。
相対的な空気湿度の計測は、しばしば、ポリマーが誘電体としてコンデンサ中で採用され、この誘電特性が保水時に変化することにより行われる。この変化は、その後空気湿度の関数として評価される。
温度の計測は、しばしば、NTCサーミスタ特性またはPTCサーミスタ特性を有しうる抵抗センサを用いて行われる。これ以外の温度センサは、共振回路の温度に依存する共振を利用し、または温度に依存するこれ以外の任意の物理的値、好ましくは電気的値を利用する。
同じ時点ないし同じ場所で複数のセンサの情報が必要である応用も存在する。圧力、空気湿度および妥当な場合には温度を同時に測定することは、例えば、現時点での天気の検出のため、天気予報のため、空気の質の検出のため、または、技術的に、例えば、磁気ヘッドの距離を安定化させる目的で、非常に大容量のハードディスク中の空気密度を測定するために必要である。
したがって、本発明の課題は、コスト効率良く複数のセンサ機能が利用可能であるセンサ構造素子を示すことである。さらなる課題は、センサ素子を、および場合によっては必要な評価回路を収容するための最小のサイズの筐体を示すことにある。
この課題は、本発明によれば請求項1に記載のセンサ構造素子により達成される。有利な構成は、さらなる請求項から読み取り可能である。
本発明のセンサ構造素子は、第1センサ素子を具備するが、この第1センサ素子は、MEMSセンサとして、例えば、チップとして設計されて形成されている。通常応力に敏感なMEMSセンサは、機械的張力から切り離されて、筐体の空洞により形成された中空空間中に配置されている。
第2センサ素子は、ASICとして、すなわち、集積回路と能動センサ面とを備えたチップとして形成されている。第2センサ素子は、蓋の上、中または下に配置されていて、これにより、筐体空洞すなわちセンサ構造素子用の中空空間が閉鎖されている。
センサ構造素子は、電気外側接点を有し、これらは筐体の外側面に配置されている。筐体自体は、底面部材と、枠形状で形成された壁部材と、蓋とを有し、これらが、共になって上述の中空空間全体を取り囲む。
筐体中でセンサ機能を可能にするために、筐体内に配置されている第1センサ素子から、および、妥当な場合には第2センサ素子からも周辺の空気へのアクセスが必要である。そのために、中空空間ないし筐体は、蓋、底面または壁部材中に少なくとも1つの開口を有する。
双方のセンサ素子が空間的に非常に近くにあることにより、双方のセンサ機能、すなわち、双方の物理的パラメータの測定は、同じ場所で行われうる。この点は、とりわけ、計測値が互いに依存性を有する特定のパラメータの組み合わせにとって有利であり、その結果、計測は、空間的および時間的に短い間隔で、近くに隣接するセンサ素子を用いて精確に行うことが可能になる。
筐体の内側にまたは筐体に接する位置に双方のセンサ素子を配置することにより、死容積がわずかしか発生せず、その結果、双方のセンサ素子の応答時間が確実に短くなる。さらに第2センサ素子用の筐体を節約できるので、双方のセンサ機能が、最小の外側寸法を有するセンサ構造素子によって利用可能にもなる。
本発明のある実施形態では、MEMSセンサが、張力なしにバネ接点部材上に取り付けられていて、このバネ接点部材は、一方では、MEMSセンサの接触面を、底面部材の内側面上にある内側接続部と接続し、他方では、張力なしに筐体の内側にMEMSセンサを取り付けることが可能になる。さらに、弾性をもって引っ掛けることにより、MEMSセンサは、機械的な負荷に対して、例えば衝撃に対して良好に保護されている。迅速なまたは激しい温度変化もバネ接点部材により相殺可能で、その結果、MEMSセンサは、外気温に依存せず、誤りなしに動作可能となる。したがって、応力の問題は、この瞬間に達成可能なセンサ分解能が、ナノメータ以下の範囲での膜の歪みに相当するという理由のみがゆえに顧慮すべきである。例えば弾力性のない基板上でのバンプ接続の場合に得られるように、過剰に弾力性のない取り付けでは、はんだバンプを介して、例えば柔らかい接着剤およびワイヤボンディング接続部を介した場合よりも、ずっと大きい力がセンサチップとして形成されたセンサ素子に伝えられる。これにより、MEMSチップが、張力に対して敏感に反応する。これが本発明では回避される。
バネ接点部材は、長い板バネとして形成可能であり、これは、その一端で、筐体底面に、他端でこの底面から離れてMEMSセンサと接続されている。このバネ接点部材は、一度または複数回、角度をつけられ、曲げられ、または螺旋形状でも形成可能である。
センサ構造素子は、少なくとも1つのASICを有し、これは、第2センサ素子のセンサ機能を支援し、出力値を生成する。第2センサは、完全にまたはASIC上または中に実現可能である。その後、ASICは、この場合、大きさの比率に応じて、任意選択的に蓋または底面側に格納可能である。
ASICは、とりわけフリップチップ技術で取り付けられている。ある構成では、このASICは、第1センサ素子のセンサ機能を支援するためにも利用可能で、この素子のためにも出力値を生成可能である。半導体構造素子の内側に集積することにより、センサ構造素子のために必要な体積をさらに最小限にすることができる。双方のセンサ素子のために1つの半導体構造素子のみを使用する場合、すなわち1つのASICのみを使用する場合、ASICの様々な回路を、双方のセンサ素子のために共通に利用可能である。これにより、さらなる相乗効果が生じる。
ある実施形態では、第1センサ素子がMEMS圧力センサとして形成されている。
本発明のある実施形態では、第2センサ素子は湿度センサとして形成されている
本発明のある実施形態では、第2センサ素子は温度センサとして形成されている。
本発明のさらなる実施形態では、第2センサ素子が、湿度および温度をほぼ同時に測定するように形成されている。その場合、センサ構造素子は3つのセンサ機能を有し、3つのパラメータについての相応の計測値を並列的に供給することができる。これらの双方の機能は、1つの共通の能動センサ面上で実現され、この場合、このセンサ面上で、妥当な場合には、2つの独立した計測素子が、2つのセンサ機能のために形成されていて、これらは、例えば、温度を測定するための抵抗路と、コンデンサ(これは、このコンデンサの誘電体として利用される材料の、湿度に依存する誘電定数を測定する)とである。温度センサは、半導体効果をベースにした温度センサも可能で、したがって、ASICの内側の表面下に実現可能である。
圧力および湿度の双方のパラメータを精確に計測するために、第1センサ素子の近くでの精確な温度計測も必須であり、これは、集積されているがゆえに、一度実現されるのみで良い。
ある好適な実施形態では、筐体の蓋は導体基板として形成されていて、この中に、集積された相互接続部が実現されている。相互接続部は、第2センサ素子と接続されている。ASICは、さらに底面部材の下面にある外側接点と接続されている。この電気的接続は、導体基板を介して行われ、その後、壁部材の内側で伸び、最後に底面部材を貫通して電気外側接点へと導かれる。
電気接続は、異なる筐体部品中で予め製造されていて、個々の部品を取り付ける際にないし筐体の中空空間を閉じる際に、電気的に互いに接触される。この接触は、はんだ付けにより行われうる。しかし、この電気的および機械的接続を、導電性接着剤の使用により生成することも可能である。
ある実施形態では、センサ構造素子は、上方に配置されている蓋中に開口を有する。第2センサ素子の能動センサ面は、この開口の下方で配置されていて、その結果、能動センサ面は、自由でほぼ妨げられることなく周辺の空気へアクセスする。この点は、第2センサ素子が、現時点でのないし正確な計測値を供給するために、特に良好で迅速な空気交換を頼っているので、有利である。
ある実施形態では、蓋の開口が、下からないし内側から閉鎖されるように、第2センサ素子が配置され、取り付けられている。これは、第2センサ素子が接着剤を用いて下から蓋上に接着されていることにより行われうる。第2センサ素子を、下方で蓋に対して距離をとって固定し、続いて、第2センサ素子の上面と蓋の下面との間の空間を、少なくとも第2センサ素子の縁に沿って、アンダーフィルを充填しおよび密閉することも可能である。
第2センサ素子と蓋との間の間隔は、例えば電気的な接続素子を介して生成可能であり、これは、バンプまたははんだ接合部として形成されている。双方の場合で、密閉部、したがって、接着剤またはアンダーフィルは、能動センサ面にはこれらが付着しないであり続けるように、塗布されている。液体状で加工可能なアンダーフィルの場合は、この点は、アンダーフィルが、毛細管力により蓋と第2センサ素子との間の中間空間中に拡散されるが、開口の下方では、すなわち能動センサ面の上方では存在しないように塗布され、その結果、確実に能動センサ面にはアンダーフィルが付着しないであり続けうる。接着剤を使用する場合には、接着剤が構造化されてASICないし第2センサ素子上に塗布される。接着剤を蓋の下面に塗布することも可能である。
接着の場合には、ASICと導体基板との電気接続は、ボンディングワイヤにより製造される。電気的な異方性を有する導電性接着剤を採用することも可能であり、この接着剤は最も短い路で接着剤層を通って垂直にのみ電気を通すことが可能である。
ある実施形態では、筐体はブシュを有し、このブシュが、筐体の内側ないし中空空間を、筐体の外側の周辺と接続する。これにより、MEMSセンサが周辺と確実に直接接続することができる。均圧は、小さい開口において、および、内側空間であるにもかかわらず、非常に迅速に行われる。周辺へのアクセスにより、センサ構造素子の周辺における物理的なパラメータの測定も、中空空間の内側での測定により可能になる。
有利であるのは、圧力センサとして形成された第1センサ素子が、適切な保護方策(例えば、長く薄い管の形態での開口の形成、間に配置されている膜または疎水性のフィルターなど)を備えて、センサ構造素子の周辺で、湿度から保護されている場合である。このために、相対的に流動断面が小さい場合でも、および、上述の素子の追加的な流動抵抗がある場合でも、均圧が十分に迅速に行われうることは非常に合っている。
ブシュは、筐体の蓋、底面部材または壁部材を通って導かれる孔でありえる。
ある実施形態では、蓋と壁部材との間にブシュが形成され、これによって周辺との空気交換、および、したがって中空空間の内部での周辺パラメータの測定がすでに可能になるように、蓋は、壁部材上に距離をとって固定されている。
本発明のある実施形態では、開口を1つのみまたはブシュを1つのみ設け、このブシュを介して、双方のセンサ素子が筐体の周辺と接続されていることが可能である。
本発明のある実施形態では、底面部材も同様に導体基板として形成されている。この導体基板は、内側に置かれた金属部面を少なくとも1つ有し、この金属部面が、ヴィアを介して、底面部材の内側にある内側接続面と、および、底面部材の下面にある電気外側接点と接続されている。
ある実施形態では、第2センサ素子は、蓋の下面に取り付けられていて、箔でもって蓋の方に向かって密閉されている。この箔は、この場合、内側から見ると第2センサ素子の上方に塗布されていて、第2センサ素子の周囲を全面で蓋と共に断絶する。
ある実施形態では、筐体は開口を有し、この開口は、第2センサ素子の上方で、蓋を通って導かれている。第2センサ素子は、下方で蓋に対して、これに対して距離をとって取り付けられていて、例えば、はんだ接点を介して取り付けられていて、その結果、蓋と第2センサ素子との間の間隙は維持される。この間隙を介して、中空空間への空気の流入が起こり、これにより、第2センサ素子への空気の流入も起こり、これにより、第1センサ機能のためのさらなる開口またはブシュが余分になる。逆に、ブシュが、第1センサ素子の領域で、とりわけ底面部材を通って設けられ、このようにして、第1および第2センサ素子についての、筐体の内側への共通の空気流入を形成することも可能である。
第1センサ素子も、従来の方法で底面部材に固定可能であり、例えば、例えばフリップチップ設計での直接的なはんだ付けにより固定可能である、第1センサ素子を、内側で底面部材上に接着し、ボンディングワイヤを用いて、底面部材の相応の内側接続面と接続することも可能である。
開口を第2センサ素子の上方に設けることも可能であり、この開口は、内側空間に対して密閉されていて、追加的に、蓋を通る1つの開口を第1センサ素子用に第2センサ素子の横で設ける。これにより、双方のセンサ素子の湿度に対する異なる感度を、それぞれに依存せず正当に評価することが可能となる。このようにして、第2センサ素子について、外気に対して可能な限り露出するアクセスを生じさせることができ、迅速で、歪みのない空気湿度の計測が可能になる。圧力センサないし第1センサ素子は、逆に、上ですでに例示的に説明した方策を用いて、湿度に対して保護可能である。
さらなる実施形態では、第2センサ素子が蓋中に埋め込まれていて、これは、例えばラミネートにより行われることができ、第2センサ素子は、この場合、ラミネート層のうちの1つと共にラミネートされる。能動センサ面への開口は、後の時点で形成されるか、または、構造化されたラミネート箔の形態として、予め空けられている。
蓋中に統合された第2センサ素子への開口は、下からないし中空空間から設けられうる。しかし、この開口を上方に向かって直接周辺に対して設けることも可能である。
個々の筐体部品は、互いに依存せず様々な材料から製造可能である。好適であるのは、導体基板の製造にも採用される材料、とりわけ有機ラミネートまたはセラミック製の多層構造素子である。底面部材および壁部材は、1つにまとめて製造可能である。しかし、底面部材および壁部材を切り離して製造し、これに続いて初めて、互いに電気的および機械的に接続することも可能である。蓋部材は、好ましくは別に製造される。
筐体部品の生産は、好ましくは多面取りプリントパネルで行われうるが、この際、複数の筐体部品を、大面積の加工品から並列的に加工可能である。可能であるのは、例えば、複数の底面部材および好ましくは壁部材も、大面積の第1加工品上で実現し、第2加工品上に対応する蓋を並列的に予め製造する。双方の加工品上に、その後、それぞれセンサ素子を相応の箇所に載置し、または、この中にラミネートして入れ、そして電気的に接触させる。続いて、双方の加工品を、電気的および機械的に互いに接続し、妥当な場合には密閉する。
続いて、双方の加工品により接続されたセンサ構造素子を個々に分ける。これは、例えば鋸切断によりまたはこれ以外の各切り離し方法により行われうる。好ましくは少なくとも1つの加工品中に予め作られた切り取り線を生成可能で、この箇所で、加工品が、それぞれ他方の加工品と接続される前に、すでに少なくとも部分的に切り離され、その結果、個々に分ける工程がより確実に行われうるようにする。
あるいは、すでに個々に分けられ、および妥当な場合には機能を試験した蓋を、まだ結合状態にある底面部材上に載置することができる。個々に分けるのは、製造が完成した後である。この方法の利点は、個々に分けられた際には中空空間がすでに閉じているという点である。
以下に、本発明を、実施形態およびこれに関連する図に基づいて、より詳細に説明する。これらの図は、少なくとも部分的に概略図であるのみで、正確な尺度で説明されているのではなく、絶対的な尺度でも相対的な尺度でも読み取ることはできない。個々の部分は、明瞭であるように、拡大提示の可能性がある。等しい部分または作用が等しい部分には同じ参照符号が付されている。等しい部分または作用が等しい部分が実際に変更されることなく、したがって、複数の図中で明確に認識可能に存在している場合、参照符号は、記された部分が最初に現れた1つまたは複数の図から読み取り可能である。より良くわかるように、合致する参照符号は省略している場合がある。
壁部材と底面部材とからなる結合体上に蓋を載置する前のセンサ構造素子の概略断面図である。 本発明のセンサ構造素子の9つの実施形態のうちの1つの概略断面図である。 本発明のセンサ構造素子の9つの実施形態のうちの1つの概略断面図である。 本発明のセンサ構造素子の9つの実施形態のうちの1つの概略断面図である。 本発明のセンサ構造素子の9つの実施形態のうちの1つの概略断面図である。 本発明のセンサ構造素子の9つの実施形態のうちの1つの概略断面図である。 本発明のセンサ構造素子の9つの実施形態のうちの1つの概略断面図である。 本発明のセンサ構造素子の9つの実施形態のうちの1つの概略断面図である。 本発明のセンサ構造素子の9つの実施形態のうちの1つの概略断面図である。 本発明のセンサ構造素子の9つの実施形態のうちの1つの概略断面図である。 多面取りプリントパネル中で生産される蓋の可能な構造化を示した図である。 センサ構造素子の生産ならびに底面部材および蓋についての各多面取りプリントパネルを示した概略断面図である。
図1は、本発明のセンサ構造素子の生産時における概略断面図である。筐体は、3つの部品を有し、すなわち、平坦に形成された底面部材BEと、枠形状で形成された壁部材WEと、これも同様に平坦な蓋DEとを有する。壁部材WEは、好ましくは底面部材BEまたは蓋DEと1つにまとめて製造されている。この図中、壁部材WEは、底面部材と固定接続されていて、これと1つにまとめて製造可能であり、または、後の時点で底面部材BE上に塗布可能である。しかし、壁部材を、蓋DEと共に1つにまとめて製造することも可能である。
この図中、底面部材BEと壁部材WEとは、くぼみを形成し、これらの底面上の内側に、第1センサ素子SE1が取り付けられている。第1センサ素子SE1と、底面部材BEないしその内側電気接続面との間の電気的および機械的接続は、バネ接点部材FKEを介して行われる。これらのバネ接点部材は、長く伸びた板バネとして形成されていて、一端は底面部材BE上に載置されていて、他端は第1センサ素子SE1の接触面と接続されている。
底面部材BEの内側接続面は、平坦な金属部として実施可能である。しかし、ヴィアDKを用いることも可能で、その端面上に直接、バネ接点部材FKEを導電接着または例えばはんだ付けすることもできる。バネ接点部材FKEと第1センサ素子SE1の接触面との間の接続も、はんだ接合、例えばバンプを介して行われる。
バネ接点部材FKEは、アディティブプロセス(例えば、リソグラフィおよび電気メッキを用いて)で、直接その場で構造化することもできる。
底面部材BEの内側では、少なくとも1つの埋め込まれた金属部面が設けられていて、これは構造化されていて、したがって配線面CLを示している。配線面CLは、ヴィアDKを介して、底面部材BEの上面上にある筐体の内側接続面と、底面部材BEの下面に塗布された外側接点AKと、および、壁部材WEの内側にある配線VLと接続されている。
蓋DEも同様に少なくとも1つの配線面CLを有する。この配線面は、ヴィアDKを介して、蓋の下面に配置されている接触面と接続されている。
ここおよび以下では、上および下、または、下面および上面などの概念を用いる場合、これは、図面中で提示された配置にのみ関連し、センサ構造素子の機能に関しては何ら関連せず、同様に回路環境中での後の配置に関しては何ら関連しない。下にある外側接点AKは、例えば、導体基板「上」にセンサ構造素子を取り付けるのに適している。
蓋DEの下面上には、第2センサ素子SE2が取り付けられていて、これは、蓋と導電接続されている。このために、このセンサ素子は、例えばはんだ接合を用いて、内側接続面上、または、蓋DEの内側にあり、内側で合流するヴィア上にはんだ付けされている。したがって、第2センサ素子SE2は、電気的および機械的に蓋DEと接続されている。配線面および妥当な場合にはさらなるヴィアを介して、第2センサ素子SE2は、壁部材WEの内側にある配線VLと接続可能である。さらに、図示したように、壁部材WEと接続するために、蓋の下面に、相応のはんだ付着物を設けることができる。
第2センサ素子SE2と蓋DEの下面との間の間隙には、アンダーフィルUFが充填されているが、これは、例えば液体として塗布可能な樹脂である。アンダーフィルUFの拡散が可能になるように、好ましくは毛細管力が、第2センサ素子SE2と蓋DEとの間の間隙の内側で活用される。
蓋DEを貫通して開口が設けられていて、その下に第2センサ素子SE2の表面が露出している。この領域中に能動センサ面SAが配置されていて、この能動センサ面は、したがって開口OEを介して、センサ構造素子の内側で優勢である大気と接続している。
開口OEは、好ましくは、第2センサ素子SE2を蓋DE上に取り付ける前に予め製造されているが、しかし、第2センサ素子SE2を蓋DE上に取り付けた後に生成することも可能である。いずれにせよ、開口OEは、アンダーフィルUFを入れる前に完成し、その結果、開口OEの領域中で毛細管力が欠如しているので、能動センサ面SAがアンダーフィルOFにより覆われないままになるのに役立つ。
図2は、図1では分かれて提示されている部分について、蓋DEが壁部材WEと接続した後の状態を示す。電気的および機械的な接続は、はんだ箇所SCを介して行われ、その結果、第2センサ素子SE2は、相応の配線VLを介して外側接点AKと接続されている。配線VLを介して、第1センサ素子SE1も第2センサ素子SE2と接続可能である。これは、とりわけ第2センサ素子SE2がASICを具備し、このASICが第1センサ素子SE1のためにもセンサ機能を担い、ないし、検出された計測値の評価、および、出力信号の生成を担う場合に有利である。
蓋DEを壁部材WE上に取り付けた後に、蓋と壁部材との間の間隙もアンダーフィルUFで充填され、この場合も、蓋DEと壁部材WEとの間の毛細管力が、アンダーフィルUFの拡散に役立つ。密閉により、筐体の内側に中空空間CVが取り囲まれる。第1センサ素子SE1の下方にある底面部材BE中のブシュDFのみが、中空空間CVをセンサ構造素子の外側環境と接続するために役立つ。このブシュを介して、空気交換および圧力交換を行うことができ、これにより、第1センサ素子SE1が、外側環境の相応のパラメータを計測できる。
図3は、本発明の第2実施形態の概略断面図である。図1および図2で示した第1実施形態とは異なり、この場合、第2センサ素子SE2は、蓋DEに対してアンダーフィルUFで密閉されていない。むしろ、第2センサ素子SE2は、蓋DEの内側に取り付けられた後に、保護箔SFにより蓋DEの方に向かって密閉されている。保護箔は、第2センサ素子SE2全体を下から取り囲み、蓋DEの方に向かって密閉する。このようにして、蓋DE中の開口OEを介して、蓋DEと壁部材WEと底面部材BEとの間にある中空空間CVとの空気交換が行われえない。中空空間CVへの唯一のアクセスは、これまで同様、第1センサ素子SE1の下方にある底面部材BE中のブシュDFを介して行われる。
図4は、第4実施形態の概略断面図である。第2および第3実施形態とは異なり、この場合には、中空空間CVは、蓋DEと第2センサ素子SE2との間の間隙GPを介して開口を通って外気と接続されている。開口OEは、中空空間の外側に対する唯一の接続を行い、その結果、これを介して、空気交換、ひいては均圧が行われ、これにより、外気の相応のパラメータの測定が可能になる。第1センサ素子用のさらなるブシュは、ここでは設けられていない。
図5は、第4実施形態の概略断面図であり、これは、双方のセンサ素子SE1、SE2の取り付け方が異なる点が際立っている。この例では、1つのセンサ素子、好ましくは図示したように双方のセンサ素子が、それぞれ接着剤層KS1、KS2を用いた接着により、底面部材BEないし蓋DEに接続されている。接着剤層は、機械的な固定のためにのみ機能する。センサ素子と配線面との、したがって外側接点との間の電気的接続は、ボンディングワイヤBWを介して行われ、ボンディングワイヤが、例えば第1センサ素子SE1の上方を向く接触面を底面部材BEの内側接続面と接続し、ないし、第2センサ素子SE2の下方を向く接触面を蓋DEの下方を向く接続面と接続する。
底面部材中では、ブシュDFが第1センサ素子SE2の横で取り付けられ、このブシュが、中空空間CVへの接続を行っている。外気へのさらなる接続、とりわけ第2センサ素子SE2用のさらなる接続は設けられていない。この実施形態では、第2センサ素子の能動センサ面SAは、下方向を向いている。これにより、双方のセンサ素子SEは、同じ空気空間にアクセスし、この空間内にある異なるパラメータを測定する。
図6は、センサ構造素子の第5実施形態の概略断面図である。図1および2で示した第1実施形態とは異なり、この場合、第2センサ素子SE2は、蓋DEの内側に埋め込まれていて、上方を向いた開口のみを通じて、蓋DEの上面ないし外気と接続されている。下方を向いた、蓋DEの最も下方の層は、第2センサ素子SE2を中空空間CVに対して隔離する。この場合、中空空間中へブシュDFが設けられていて、これは、この図6中では蓋DEを通って導かれている。しかし、ブシュDFが底面部材を通って導かれることも可能である。
図7は、第6実施形態の概略断面図であるが、この場合、第2センサ素子SE2は、第5実施形態と同様に、これも蓋DE中に沈められている。前の実施形態とは異なり、開口OEは下方向を向いていて、その結果、能動センサ面SAは、開口OEにより、筐体の内側の中空空間CVと接続されている。中空空間CVは、底面部材BEを通るブシュDFを介して外気と接続されていて、その結果、中空空間CV内で測定されるべきパラメータは、第1および第2センサ素子を介して検出可能になる。
以下の図8〜11中では、圧力/湿度センサないし圧力/温度センサのセンサ組み合わせについて、このような異なる2つのセンサに対してそれぞれ最適な前提条件を提供する筐体について説明する。底面側では、空洞と、応力を切り離すバネ構造とが、圧力センサを応力から保護する。測定量「圧力」について独自にアクセス可能なので、圧力センサを別途湿度から保護することが可能になる。蓋側に配置されていて基板中に埋め込まれている湿度センサは、逆に、最適に露出した計測面を提供する。測定量「空気湿度」へのアクセスは、この際、測定量「圧力」へのアクセスに対向する筐体外側面に配置されている。
図8は、第7実施形態の概略断面図である。この実施形態は、実質的に図6中に提示された第5実施形態と等しいが、蓋DEと壁部材WEとの間で、密閉を行うアンダーフィルが設けられていない点が異なっている。中空空間CVを密閉するために、この代わりに、蓋DEと壁部材WEとの間に密閉リングSRが設けられていて、この密閉リングが、蓋DEないし壁部材WEの縁領域に配置されていて、中空空間CVを完全に密閉する。第1センサ素子SE1ないし中空空間CVと、外気との接続は、ブシュDFを介して行われ、このブシュは、この場合は蓋DE中に設けられているが、同様に底面部材BE中に設けられていることも可能である。
さらに、ここで提示された密閉リングSRを、別の実施形態中に代替的に採用することも可能である。
図9は、第8実施形態の概略断面図である。この実施形態は、図7中で提示された第6実施形態に類似するように形成されているが、ここでも蓋DEと壁部材WEとの間でのアンダーフィルUFが省かれている点が異なっている。これにより、筐体の内側にある中空空間CVは密閉されないままで、その結果、蓋DEと壁部材WEとの間、および、はんだ箇所間で貫通する相応の間隙GPが、中空空間への接続を維持し、これが、第1および第2センサ素子SE1、SE2と外気とを接続する。さらなる開口またはブシュは必要ではない。
図10は、第9実施形態の概略断面図である。この場合、第2センサ素子SE2は、蓋DEの内側に埋め込まれていて、外気と、上方向に導かれた開口OEと接続されている。中空空間CVは、第1センサ素子SE1の下方にあるブシュDFを介して外気と接続されている。これ以外の箇所では、中空空間は、アンダーフィルUFまたはこれ以外の上述の方策により密閉されている。
本発明のセンサ構造素子を単純に生産するために、多面取りプリントパネルでの作業が可能である。この多面取りプリントパネルは、とりわけ底面部材BEに向いている。このために、より大きな加工品中で、底面部材BEを、相応の壁部材WEと接続し、その結果、後に個々の構造素子になる規則的な格子が、共通の多面取りプリントパネル上に生じる。底面部材BEおよび壁部材WEは、図1に基づいておよび第1実施形態で説明したように、その後さらに加工される。底面部材および壁部材を備えた多面取りプリントパネル上に、ここで、個々の蓋DEが個々の構造素子用に載置されうる。しかし、蓋DEを多面取りプリントパネルとして実施し、大きな平坦なユニットとして、底面と壁部材とを備えた第1多面取りプリントパネル上に載置することも可能である。
蓋DE用の多面取りプリントパネルも、個々の蓋のように完全に加工されていて、第2センサ素子SE2を装備している。これは、図11の実施形態中に提示されているように、蓋DEの下方に取り付け可能である。しかし、蓋用の多面取りプリントパネルを用いて、その中に第2センサ素子を統合することも可能である。
蓋DE用の多面取りプリントパネルを載置した後に、個々の構造素子の中空空間を、1つの工程で(例えば、アンダーフィルを塗布することにより)密閉可能である。これは、この場合も、蓋用の多面取りプリントパネルと、壁部材および底面部材用の多面取りプリントパネルとの間の接合間隙中の毛細管力を活用することにより行われうる。このために、蓋中の少なくとも1つの箇所において、好ましくは個々の構造素子用のそれぞれ2つの隣接する蓋間の領域中で、この間隙へのアクセスが行われるが、これは、例えば、蓋を貫通する穿孔または鋸切断により行われる。
アンダーフィルの塗布は、蓋用の多面取りプリントパネルにより、アンダーフィルをより単純に拡散することができる場合に、より容易になる。図12中では、蓋用の多面取りプリントパネルの構造化の1例を提示するが、これは、図11の断面図に相当する。このために、蓋と壁部材との間の水平方向の間隙GPは、上方から、それぞれ2つの行の間、および、それぞれ2つの列の間にある切り取り線TLに沿って、適切な方法(例えば、鋸切断、エッチングまたはレーザ構造化)により開かれる。この間隙が開かれるや否や、構造化用の終点がこの間隙により与えられるので、鋸切断方法が適している。垂直方向の切り取り線TLと、水平方向の切り取り線TLとが交差する交点KPでは、蓋用の多面取りプリントパネル中に、大面積の切り欠きが設けられていて、この中に、アンダーフィルを、分散またはピン転写により単純に入れることが可能である。その後、第2センサ素子と蓋とが重複し、かつ、相応の毛細管作用を引き起こしうる狭い間隙でのみ切り離されている領域中で、アンダーフィルが毛細管力により拡散する。
図12中では、毛細管作用が生じる重複面が、蓋中の開口OEを除いた第2センサ素子SE2の上方表面と一致する点線で取り囲まれた面と一致し、この開口中でセンサ素子の上面は露出していて、間隙が欠如しているがゆえに、毛細管力も作用しない。
多面取りプリントパネル中の全てのセンサ構造素子の中空空間CVを密閉した後、および、アンダーフィルを硬化させた後に、多面取りプリントパネルから分離することにより、個々のセンサ構造素子を個々に分ける。これも同様に、切り取り線に沿った切断、フライス盤での切削、レーザ切断または鋸切断により行われうる。
多面取りプリントパネルを用いたセンサ構造素子の製造方法を、1つの実施形態に関してのみ提示したが、大概の実施形態も同様に多面取りプリントパネル中で実施するのに適している。これにより、顕著に方法が容易になることに繋がるので、多面取りプリントパネル中で作業することは、センサ構造素子の生産にとっては好適である。
この方法では、個々の構造素子用に示された好都合の順序で実施される個々の工程を、多面取りプリントパネル中で別の順序で実施する点も有利でありうる。例えば、開口およびブシュを、ある後の工程で初めて入れることが可能である。これに並列的に、蓋用の多面取りプリントパネル中での切り取り線TLに沿って、切り取り線を予め作成、かつ、例えばこれに加えて蓋用の多面取りプリントパネル中にトレンチを生成して、これが蓋を完全には貫通しないようにすることも可能であり、その結果、この蓋が、まだまとまった構造物として、すなわち多面取りプリントパネルとして、底面部材および壁部材用の多面取りプリントパネル上に載せられうる。これにより、とりわけ間隙を開くのが容易になるが、この理由は、このために、材料を少なく塗布可能であり、アンダーフィルを入れる前に粒子または気体が中空空間中に侵入することが回避可能であるからである。
図中に提示された実施形態および実装例は、部分的に、わずかな詳細のみが異なっている。しかし、本発明は、提示された詳細の組み合わせには限定されない。むしろ個々の実施形態に基づいて記載された詳細を、別の実施形態で採用することも可能であり、ないし個々の特徴および詳細を新たな実施形態中で、異なるように組み合わせることも可能である。したがって、本発明は、図中に提示された実施形態には制限されない。
SE1、SE2 第1および第2センサ素子
筐体であって、
BE 底面部材
WE 枠形状で形成された壁部材および
DE 蓋
を有する筐体
CV 筐体中の中空空間
ASICであって、
SA 能動センサ面、SE2の一部分
を備えたASIC
AK 筐体における電気外側接点
MEMSセンサ(第1センサ素子)であって、
FKE バネ接点部材
を備えたMEMSセンサ
DF 筐体中のMEMSセンサ用のブシュ
KS 接着剤層
UF アンダーフィル
OE 第2センサ素子用の開口
DK ヴィア
VL 配線
BU バンプ
CL 配線面
SC はんだ接合部
SF 被覆箔または保護箔
GP DEとSE2との間の間隙
SR 密閉リング
KP 交点
開口OEは、好ましくは、第2センサ素子SE2を蓋DE上に取り付ける前に予め製造されているが、しかし、第2センサ素子SE2を蓋DE上に取り付けた後に生成することも可能である。いずれにせよ、開口OEは、アンダーフィルUFを入れる前に完成し、その結果、開口OEの領域中で毛細管力が欠如しているので、能動センサ面SAがアンダーフィルUFにより覆われないままになるのに役立つ。
図4は、第実施形態の概略断面図である。第および第実施形態とは異なり、この場合には、中空空間CVは、蓋DEと第2センサ素子SE2との間の間隙GPを介して開口を通って外気と接続されている。開口OEは、中空空間の外側に対する唯一の接続を行い、その結果、これを介して、空気交換、ひいては均圧が行われ、これにより、外気の相応のパラメータの測定が可能になる。第1センサ素子用のさらなるブシュは、ここでは設けられていない。
底面部材中では、ブシュDFが第1センサ素子SEの横で取り付けられ、このブシュが、中空空間CVへの接続を行っている。外気へのさらなる接続、とりわけ第2センサ素子SE2用のさらなる接続は設けられていない。この実施形態では、第2センサ素子の能動センサ面SAは、下方向を向いている。これにより、双方のセンサ素子SEは、同じ空気空間にアクセスし、この空間内にある異なるパラメータを測定する。

Claims (12)

  1. センサ構造素子であって、
    ・それぞれ1つのセンサ機能のための、第1および第2センサ素子(SE1、SE2)を備えていて、
    ・共になって中空空間(CV)を取り囲む、底面部材(BE)と、枠形状で形成された壁部材(WE)と、蓋(DE)とを有する筐体を備えていて、
    ・前記第1センサ素子(SE1)はMEMSセンサであり、前記中空空間の内側で、前記筐体の前記底面部材に取り付けられていて、
    ・前記第2センサ素子(SE2)は、ASICとして、能動センサ面(SA)を備えて形成されていて、かつ、前記蓋の上または下に取り付けられていて、または、前記蓋中に埋め込まれていて、
    ・電気外側接点(AK)が、前記筐体の外側面に設けられていて、
    ・前記中空空間が、少なくとも1つの開口(OE)またはブシュ(DF)を有する、
    センサ構造素子。
  2. 前記MEMSセンサ(SE1)は、張力なしにバネ接点部材(FKE)上に取り付けられていて、前記バネ接点部材は、前記MEMSセンサの接触面を、前記底面部材の内側上にある内側接続面と接続する請求項1に記載のセンサ構造素子。
  3. 前記ASICの上または中に、少なくとも1つのセンサ機能が統合されていて、前記ASICは、出力値を生成する請求項1または2に記載のセンサ構造素子。
  4. 前記第1センサ素子(SE1)はMEMS圧力センサである請求項1〜3のいずれか1項に記載のセンサ構造素子。
  5. 前記蓋(DE)は、集積された相互接続部を備えた導体基板を具備し、
    前記導体基板上の前記AISCと前記電気外側接点(AK)との間の電気接続は、前記壁部材(WE)の内側で、かつ、前記底面部材(BE)を貫通して延在する、
    請求項1〜4のいずれか1項に記載のセンサ構造素子。
  6. ・前記上に置かれた蓋(DE)は、開口(OE)を有し、
    ・前記第2センサ素子(SE2)の前記能動センサ面(SA)は、前記開口の下方に配置されている、
    請求項1〜5のいずれか1項に記載のセンサ構造素子。
  7. ・前記第2センサ素子(SE2)は、前記蓋(DE)中の前記開口(OE)を下から閉鎖するが、
    ・この閉鎖は、接着剤を用いて、前記第2センサ素子が下から前記蓋上に接着されることにより、または
    ・前記第2センサ素子が、距離をとって、下方で前記蓋に固定されていて、前記第2センサ素子の上面と、前記蓋の下面との間の空間は、少なくとも前記第2センサ素子の縁に沿って、アンダーフィルで充填されていて、
    ・前記能動センサ面(SA)には、接着剤またはアンダーフィル(UF)がついていない、
    請求項6に記載のセンサ構造素子。
  8. 前記筐体はブシュを有し、前記ブシュは、前記筐体の内側を、ひいては前記MEMSセンサを、前記筐体の外側にある周辺と接続させる、請求項1〜7のいずれか1項に記載のセンサ構造素子。
  9. 前記蓋(DE)は前記壁部材(WE)上に距離をとって固定されていて、その結果、前記ブシュ(DF)が、蓋と壁部材との間に形成されている、請求項8に記載のセンサ構造素子。
  10. 開口(OE)が1つのみまたはブシュ(DF)が1つのみ存在していて、これが、前記双方のセンサ素子(SE)を前記筐体の外側にある周辺と接続する、請求項8または9に記載のセンサ構造素子。
  11. 前記第2センサ素子(SE2)が、温度センサおよび/または湿度センサである、請求項1〜10のいずれか1項に記載のセンサ構造素子。
  12. 前記第1センサ素子(SE1)は圧力センサであり、
    第1および第2センサ素子は、周辺に対して異なる方法でアクセスをし、
    前記第1センサ素子(SE1)のアクセスは、湿度に対する保護方策を用いて保護されていて、
    前記第2センサ素子(SE2)についてのアクセスにより、前記第2センサ素子の能動センサ面に湿度が妨げられないで入ってくるように形成されている
    請求項11に記載のセンサ構造素子。
JP2016565271A 2014-05-05 2015-04-23 2つのセンサ機能を備えたセンサ構造素子 Expired - Fee Related JP6265283B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014106220.5A DE102014106220B4 (de) 2014-05-05 2014-05-05 Sensorbauelement mit zwei Sensorfunktionen
DE102014106220.5 2014-05-05
PCT/EP2015/058814 WO2015169615A1 (de) 2014-05-05 2015-04-23 Sensorbauelement mit zwei sensorfunktionen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017516989A true JP2017516989A (ja) 2017-06-22
JP6265283B2 JP6265283B2 (ja) 2018-01-24

Family

ID=53015792

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016565271A Expired - Fee Related JP6265283B2 (ja) 2014-05-05 2015-04-23 2つのセンサ機能を備えたセンサ構造素子

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10544035B2 (ja)
EP (1) EP3140245B1 (ja)
JP (1) JP6265283B2 (ja)
DE (1) DE102014106220B4 (ja)
WO (1) WO2015169615A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019085424A (ja) * 2014-09-30 2019-06-06 ロレアル 塗布時に澄明な高度uv保護のアルコール非含有エマルション系

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012102021A1 (de) * 2012-03-09 2013-09-12 Epcos Ag Mikromechanisches Messelement und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Messelements
US9706294B2 (en) 2015-03-18 2017-07-11 Infineon Technologies Ag System and method for an acoustic transducer and environmental sensor package
CN108778984B (zh) * 2016-03-14 2023-05-23 奥特斯奥地利科技与系统技术有限公司 电子装置以及制造电子装置的方法和包括电子装置的面板
US10737933B2 (en) * 2016-04-05 2020-08-11 University Of Florida Research Foundation, Incorporated Flush-mount micromachined transducers
EP3261366B1 (en) * 2016-06-21 2021-09-22 Sciosense B.V. Microphone and pressure sensor package and method of producing the microphone and pressure sensor package
DE102017129611B4 (de) * 2017-12-12 2021-04-22 RF360 Europe GmbH Elektrische Vorrichtung mit zwei oder mehr Chipkomponenten
DE102019201228B4 (de) * 2019-01-31 2023-10-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Sensoreinrichtungen und Sensoreinrichtung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007203451A (ja) * 2006-01-13 2007-08-16 Honeywell Internatl Inc 集積化memsパッケージ
US20080283991A1 (en) * 2007-05-14 2008-11-20 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Housed active microstructures with direct contacting to a substrate
JP2013517953A (ja) * 2010-01-29 2013-05-20 エプコス アーゲー Mems及びasicを備える小型化した電気的デバイス及びその製造方法
JP2013164285A (ja) * 2012-02-09 2013-08-22 Seiko Epson Corp 電子デバイスおよびその製造方法、並びに電子機器

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6221750B1 (en) * 1998-10-28 2001-04-24 Tessera, Inc. Fabrication of deformable leads of microelectronic elements
US20060185429A1 (en) * 2005-02-21 2006-08-24 Finemems Inc. An Intelligent Integrated Sensor Of Tire Pressure Monitoring System (TPMS)
US8288180B2 (en) 2005-07-04 2012-10-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing light emitting device
US7635077B2 (en) * 2005-09-27 2009-12-22 Honeywell International Inc. Method of flip chip mounting pressure sensor dies to substrates and pressure sensors formed thereby
DE102006046292B9 (de) * 2006-09-29 2014-04-30 Epcos Ag Bauelement mit MEMS-Mikrofon und Verfahren zur Herstellung
DE102007010711B4 (de) * 2007-02-28 2018-07-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Schaltanordnung, Messvorrichtung damit und Verfahren zu deren Herstellung
GB2467776A (en) * 2009-02-13 2010-08-18 Wolfson Microelectronics Plc Integrated MEMS transducer and circuitry
DE102010007605B4 (de) 2010-02-11 2015-04-16 Epcos Ag Miniaturisiertes Bauelement mit zwei Chips und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102010012042A1 (de) * 2010-03-19 2011-09-22 Epcos Ag Bauelement mit einem Chip in einem Hohlraum und einer spannungsreduzierten Befestigung
KR101381438B1 (ko) * 2010-04-30 2014-04-04 유보틱 인텔릭츄얼 프라퍼티 컴퍼니 리미티드 인쇄회로기판에 전기적으로 결합되도록 구성된 에어 캐비티 패키지 및 상기 에어 캐비티 패키지의 제공 방법
WO2013156539A1 (en) * 2012-04-17 2013-10-24 Stmicroelectronics S.R.L. Assembly of a semiconductor integrated device including a mems acoustic transducer
DE102012215235A1 (de) * 2012-08-28 2013-05-23 Robert Bosch Gmbh Sensorbauteil

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007203451A (ja) * 2006-01-13 2007-08-16 Honeywell Internatl Inc 集積化memsパッケージ
US20080283991A1 (en) * 2007-05-14 2008-11-20 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Housed active microstructures with direct contacting to a substrate
JP2013517953A (ja) * 2010-01-29 2013-05-20 エプコス アーゲー Mems及びasicを備える小型化した電気的デバイス及びその製造方法
JP2013164285A (ja) * 2012-02-09 2013-08-22 Seiko Epson Corp 電子デバイスおよびその製造方法、並びに電子機器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019085424A (ja) * 2014-09-30 2019-06-06 ロレアル 塗布時に澄明な高度uv保護のアルコール非含有エマルション系

Also Published As

Publication number Publication date
EP3140245B1 (de) 2018-04-18
WO2015169615A1 (de) 2015-11-12
DE102014106220B4 (de) 2020-06-18
US20170113924A1 (en) 2017-04-27
US10544035B2 (en) 2020-01-28
DE102014106220A1 (de) 2015-11-05
JP6265283B2 (ja) 2018-01-24
EP3140245A1 (de) 2017-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6265283B2 (ja) 2つのセンサ機能を備えたセンサ構造素子
CN102749159B (zh) 具有密封结构的传感器器件
JP5763682B2 (ja) Mems及びasicを備える小型化した電気的デバイス及びその製造方法
CN106458575B (zh) 包含微机电系统声敏感测器和环境感测器的集成封装件及其制造方法
US9082883B2 (en) Top port MEMS cavity package and method of manufacture thereof
CN202116291U (zh) Mems设备
TWI466261B (zh) 具有槽形感測或處理元件的系統
US9986354B2 (en) Pre-mold for a microphone assembly and method of producing the same
JP2019105647A (ja) Mems圧力センサとmems慣性センサの集積構造
CN104334492B (zh) 微传感器封装件及其装配的相关方法
CN101620022B (zh) 压力感测元件封装及其制作方法
US8999757B2 (en) Top port MEMS cavity package and method of manufacture thereof
CN107635910A (zh) Mems传感器组件
ITTO20091036A1 (it) Trasduttore di tipo microelettromeccanico e relativo procedimento di assemblaggio
JP4655017B2 (ja) 音響センサ
CN104006913A (zh) 带有涂覆有原子层沉积的输入端口的集成参考真空压力传感器
TW201523792A (zh) 封裝結構及其製法
JP6807486B2 (ja) 圧力センサ構成およびその製造方法
JP2007139517A (ja) 圧力センサの製造方法並びに圧力センサ及び圧力センサの実装方法
CN109644309A (zh) 具有过孔的换能器封装
JP6308377B2 (ja) マイクロフォン
KR102028886B1 (ko) 유체 매체의 압력 검출 장치
US11597647B2 (en) Packaged die and assembling method
US10908041B2 (en) Device for measuring characteristics of a fluid
TWM506374U (zh) 立體聲陣列式微機電麥克風封裝結構

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20170502

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170905

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20171025

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20171026

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171102

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20171025

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171128

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171211

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6265283

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees