JP3283851B2 - チップ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板を備えたチッ
プ装置であって、該基板は少なくとも１つの貫通孔を有
しており、該貫通孔には支持体チップが挿入されてお
り、該支持体チップは支持体チップ表面に少なくとも１
つの集積された導体路を有しており、該導体路は少なく
とも１つの電気または電子素子、例えばセンサを、少な
くとも１つの電気的な接続コンタクトに接続する形式の
ものに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のチップ装置は、知られている利
用によって市場に出回っている。それは、培養基（培
地）中、基板およびそこに挿入されている支持体チップ
の表面に堆積されている生体細胞の検査のために使用さ
れる。公知のチップ装置の支持体チップにはセンサが集
積されており、センサによって、測定信号を細胞または
培養基において取り出しかつ導体路を介して測定および
評価装置に転送することができる。チップ装置は実際に
申し分なく操作し得るように、それが所定の最小の大き
さを有しておりかつ例えば実質的に２．５×３ｃｍの大
きさを有する長方形のプレートとして実現されていれ
ば、有利であることが認められている。この大きさの半
導体チップは製造において比較的高価であるので、公知
のチップ装置ではセンサを有している支持体チップはガ
ラスから成っている基板に挿入される。これにより、チ
ップ装置は申し分なく操作可能であり、にも拘わらず支
持体チップの寸法は比較的小さく選択することができる
ので、チップ装置は相応にコスト的に有利に製造可能で
ある。公知のチップ装置では、支持体チップは基板に設
けられている貫通孔に、次のように挿入されている：導
体路を有している、支持体チップの表面が実質的に一体
に、同様に導体路を有している、基板の広幅側の表面に
接続されている。その際支持体チップの導体路はボンデ
ィング接続を用いて基板の導体路に接続されている。基
板の導体路は接続コンタクトに導かれ、接続コンタクト
は測定および評価装置に接続可能である。導体路のボン
ディング接続の領域において、それぞれボンディングパ
ッドが支持体チップおよび基板に配置されている。支持
体チップの導体路は検査すべき媒体、例えば生体細胞を
有する培養基に対して電気的に絶縁されているように、
導体路は不活性層によって被覆されている。不活性層は
支持体チップの製造の際にマスク技術を用いて被着され
る。ボンディングパッドは支持体チップを基板に接続し
ているボンディング接続を取り付ける際に接近操作可能
でなければならないので、不活性層はボンディングパッ
ドの領域においてそれぞれ切り欠きを有している。それ
故に、ボンディングパッドは、ボンディング接続の取り
付け後、電気的に絶縁性の合成樹脂に鋳込まれ、合成樹
脂がボンディングパッドおよびそこに取り付けられてい
るボンディング接続を取り囲んでいる。しかしボンディ
ングパッドの、合成樹脂によるシールは、実際にはあま
り信頼性がないことがわかっている。というのは、チッ
プ装置の使用位置においてセンサの領域にある、検査す
べき細胞に対する培養基はイオンおよび塩を含んでお
り、これらが合成樹脂に染み込んでくる可能性があるか
らである。その際合成樹脂と基板との間にギャップが形
成され、ギャップを通って、イオンないし塩がボンディ
ングパッドに達する可能性がある。これにより、一方に
おいて、ボンディングパッドと培養基との間に漏れ電流
が形成され、それが測定信号に歪みを与えるおそれがあ
り、かつ他方において、培養基に含まれている塩および
イオンがボンディングパッドを腐食する原因になり、こ
のためにチップ装置の寿命が低減されることになる。

【０００３】日本国特許出願公開第７１０３９３４号公
報から既に、支持体チップの電気的な素子とは反対側の
裏面が基板の広幅側の表面に面状に載置されかつ基板と
接続されているチップ装置が公知である。その際支持体
チップと基板の間の電気的な接続は基板を貫通している
貫通接続部を用いて行われる。貫通接続部は支持体チッ
プの裏面から支持体チップとは反対側の、基板の広幅側
に導かれている。従って、測定および評価装置に通じて
いる接続線路は、検査すべき媒体とは反対側の、基板の
裏面に接続することができ、これによりボンディングパ
ッドおよび／または導体路における腐食形成は回避され
る。しかしその際、貫通接続部が比較的大きな製造コス
トをかけてしか実現することができないことは不都合で
あり、それ故にチップ装置の製造は比較的時間がかかり
しかも高価である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、電気または電子素子によって検査すべきまたは処理
すべき媒体に対して申し分ない腐食耐性を有しており、
にも拘わらず簡単しかもコストの面で有利に製造するこ
とができる、冒頭に述べた形式のチップ装置を提供する
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題の解決手段は次
の通りである：支持体チップは貫通孔に、支持体チップ
の端部が基板の相対向する広幅側の表面を突出しかつこ
れにより突出部を形成するように、挿入されており、一
方の広幅側の表面を突出している突出部には前記素子が
配置されておりかつ他方の広幅側の表面を突出している
突出部には前記接続コンタクトが配置されており、前記
素子および接続コンタクトを相互に接続する導体路は基
板の貫通孔を貫通しており、かつ基板と支持体チップと
の間にはシールが設けられている。

【０００６】即ち、支持体チップはチップ面が基板の延
在レベルを横断する方向に配置されておりかつ基板を貫
通しているので、基板の相互に反対側の２つの表面に、
それぞれ支持体チップの部分領域が基板のそれぞれの表
面を越えて突出しかつそこに突出部を形成している。そ
の際、電気または電子素子は一方の基板の表面に存在し
ている突出部に配置されておりかつこの素子に支持体チ
ップに集積されている導体路を介して接続されている接
続コンタクトは他方の基板表面に存在している突出部に
配置されている。即ち、接続コンタクトは、電気または
電子素子とは反対の側の、基板の裏面に存在しているの
で、素子を有している突出部の領域に存在している導体
路領域を完全に不活性層によって被覆することができ
る。この種の不活性層は、例えば薄膜技術において高精
度にかつ湿気／水分に対して耐性に製造することができ
るので、支持体チップに集積されている導体路が電気ま
たは電子素子によって検査または処理すべき媒体によっ
て腐食されることは大幅に回避される。支持体チップと
基板との間に配置されているシールは、基板の前面に存
在している媒体が基板の裏面に配置されている接続コン
タクトに達する可能性を妨げる。基板に配置されている
貫通孔は例えば、超音波穿孔を用いて基板中に形成する
ことができる。従って、チップ装置は簡単かつコストの
面で有利に製造可能である。ボンディングパッドを鋳込
むための合成樹脂は使用しないですむので、チップ装置
は更に特別コンパクトな寸法を有している。

【０００７】支持体チップは有利には、基板と解離可能
に結合可能である。素子がその寿命に達したときまたは
検査または処理すべき、化学的に攻撃的な媒体との接触
により素子を放棄すべきとき、支持体チップを必要に応
じて容易に交換することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の好適でかつ特別有利な実
施形態では、支持体チップは基板の、貫通孔を形成して
いる壁部に接着されている。支持体チップと基板との間
に配置されている接着剤は一方において、支持体チップ
を基板に固定するために用いられるが、他方において基
板の貫通孔も支持体チップに対してシールするので、基
板の前面において電気または電子素子の領域に存在して
いる媒体が基板の、接続コンタクトを有している裏面に
達することはあり得ない。更に接着剤は、支持体チップ
の寸法および／または基板中に存在している、支持体チ
ップが挿入される貫通孔壁部の偏差を補償する。チップ
装置はこれにより一方簡単かつコストの面で有利に製造
可能である。

【０００９】支持体チップは有利にはその延在レベルが
基板の広幅側の表面に対して直角に配置されている。そ
の場合、貫通孔を形成している、基板の側面は、その広
幅側の表面に対して直角に配置されるようにすることが
でき、このために基板に貫通孔を形成するのが容易にな
る。

【００１０】本発明の特別有利な実施の形態によれば、
電気または電子素子を有している支持体チップの表面は
基板の広幅側の表面に対して斜めに配置されておりかつ
これと有利には鋭角を成している。その場合電気または
電子素子は、支持体チップおよび基板によって形成され
る隅領域に配置されることになるので、隅領域の寸法に
よって決まってくる大きさを上回らない粒子だけが、電
気または電子素子と接触することができる。これによ
り、比較的大きな粒子が素子に押し寄せる来ることを妨
げる簡単に実現された機械的なフィルタが生じる。

【００１１】本発明の有利な実施の態様によれば、電気
または電子素子を有している突出部の横断面は、基板の
表面から出発して該突出部の最も突出している個所に向
かって先細になっている。従って、素子を有している突
出部は尖端部を有している。電子素子がセンサであるチ
ップ装置では、基板はその広幅側を、例えば検査すべき
皮膚に載置することができ、その際センサを有している
尖った突出部が突出部の高さに相応する規定の深さだけ
皮膚の中に入っていって、そこで測定値を取り出すこと
ができる。このようにして例えば、ブドウ糖濃度、皮膚
の湿度、イオン濃度、ガス含有量または類似の生体的な
パラメータを測定することができ、皮膚および／または
その後ろに存在する組織領域の活力に関するデータを提
供することができる。しかもその際に、皮膚に当て付け
られている基板を皮膚の表面に対して平行に移動させる
ことができるので、センサを有している突出部は皮膚の
表面に対して平行に皮膚を通して引っ張られる。これに
より、簡単な方法で、皮膚の表面に対して平行に延在し
ているラインに沿って測定プロフィールを描くことがで
きる。しかし、尖っている突出部を有しているチップ装
置は別の柔らかい物体の検査または処理のためにも勿論
使用することができる。この場合この物体に、電気また
は電子素子を有している尖った突出部を、基板を物体に
圧着させながら侵入させることができる。

【００１２】本発明の有利な実施の形態によれば、支持
体チップは、チップ装置へマウントされる際、基板の貫
通孔に少なくとも２つの異なった位置において挿入でき
るようになっており、前記位置の１つにおいては、少な
くとも１つの電気または電子素子は支持体チップの突出
部に配置されており、該突出部は基板の一方の広幅側か
ら突出しておりかつ該電気または電子素子に配属されて
いる接続コンタクトは基板の他方の広幅側から突出して
いる突出部に配置されており、かつ支持体チップの別の
位置においては、前記電気または電子素子および接続コ
ンタクトは、基板の一方の広幅側から突出している、支
持体チップの同一の突出部に配置されている。これによ
り、支持体チップを基板に相応に挿入することによっ
て、測定または処理の持続時間の間だけ、基板の広幅側
の表面に存在している対象、例えば化学的に攻撃的な媒
体と電気または電子素子とが接触するようにでき、一方
測定または処理フェーズ外には電気または電子素子は、
対象とは反対側の広幅側の基板表面に配置されている。
従って素子は一時的にしか攻撃的な媒体に接触しておら
ず、これによりその寿命は相応に長くなる。

【００１３】本発明の特別有利な実施の形態では、支持
体チップはチップ装置へマウントされる際、基板の貫通
孔に少なくとも２つの異なった位置において挿入できる
ようになっており、支持体チップは、少なくとも２つの
電気または電子素子を有しており、該電気または電子素
子はそれぞれ、少なくとも１つの導体路を用いて該電気
または電子素子にそれぞれ配属されている電気的な接続
コンタクトに接続されており、かつ支持体チップの選択
された位置に応じてそれぞれ、前記電気または電子素子
の少なくとも１つは支持体チップの突出部に配置されて
おり、該突出部は基板の一方の広幅側から突出しており
かつ該電気または電子素子に配属されている接続コンタ
クトは基板の他方の広幅側から突出している突出部に配
置されている。これにより、支持体チップの選択された
位置に応じてそれぞれ、別の素子または複数の別の素子
ですら、使用位置において検査すべきまたは処理すべき
対象の方の側の、支持体チップの突出部に配置されてい
る。これにより、複数の同じ素子を有する支持体チップ
では、チップ装置の寿命が相応に長くなる。というの
は、例えば、化学的に攻撃的な媒体との比較的長い接触
によって使用不能になった素子を、支持体チップの相応
の交換によって簡単な方法で別の、機能する素子と取り
替えることができるからである。しかし、支持体チップ
は相互に異なった素子を有していることもできる。これ
により、支持体チップの、基板の貫通孔での選択された
位置に応じて、異なったチップ装置を製造することがで
きる、チップ装置を製造するための構造ユニットが生じ
る。電気または電子素子は、例えば、支持体チップの周
囲に分配されて、支持体チップの広幅側の表面に集積さ
れるようにすることができ、その際支持体チップは、こ
の表面に対する法線に関連して異なった回転位置におい
て基板に挿入である。その場合支持体チップのその都度
の回転位置に依存して、それぞれ別の素子またはセンサ
が基板の前面に配置されており、一方これらに配属され
ている接続コンタクトはそれぞれ、基板の裏面に存在し
ている。

【００１４】電気または電子素子にイオン透過性の膜を
配置するようにすれば有利である。これにより、イオン
は素子ないしセンサまで達することができ、一方別の物
質はこの膜によってセンサに影響を及ぼさないようにす
ることができる。更にこの場合、この膜が所定のイオン
に対してだけ透過性であるようにして、検査すべき媒体
中の所定のイオンの濃度を選択的に測定することができ
るようにすることもできる。有利にはこの膜は、支持体
チップを基板に挿入した後、電気または電子素子に被着
される。このために膜材料はまず、揮発性の液体、例え
ばアルコールまたはアセトンにおいて溶かされる。チッ
プ装置は、素子を有している、支持体チップの表面が水
平線に対して斜めに、殊に垂直に延在しているように配
向される。それから、素子に隣接して配置されている、
素子を有している、支持体チップの表面を横断する方向
に延在している、支持体チップの端面側の縁面に、膜材
料を含んでいる液体が少量被着されて、この液体の一部
が、重力に規定されて、支持体チップの端面側の縁面か
ら、これに対して横断する方向に配置されている、支持
体チップの表面に存在している電気または電子素子の上
に流れ、その結果素子に薄い液体層が形成される。それ
から、この液体層が蒸発した後、電気または電子素子に
膜層が残る。この膜層は、素子において均一な厚みを有
している。

【００１５】本発明の有利な実施の形態において、基板
は電気または電子素子の測定または作用空間の領域にお
いて少なくとも１つの張り出しを有しており、該張り出
しは素子を有している突出部と一緒に機械的なフィルタ
を形成する。その際電磁ビームを放射する素子の場合作
用空間とは、素子がビームを放射する空間の謂いであ
る。相応に、電場および／または磁場を生成する素子で
は、この場が作用する空間の謂いである。即ち、機械的
なフィルタは、素子を有している突出部と協働する張り
出しを有しており、その際素子と張り出しとの間に、自
由区間が配置されており、この自由空間が素子に対する
通路を形成している。これにより、素子の測定または作
用空間の自由空間の寸法より大きい寸法を有する粒子は
遠ざけられ、一方それより小さい粒子は測定または作用
空間にかつ場合によっては素子自体まで達することがで
きる。張り出しは、基板に存在している突起または段部
であってよい。

【００１６】実施の形態によれば、機械的なフィルタの
張り出しは、基板の貫通孔に挿入されているプレートの
突出部によって形成されている。その場合、この張り出
しは、チップ装置の製造の際に、支持体チップの電気ま
たは電子素子を有している突出部と同じ方法で基板に形
成することができる。これによりチップ装置は一層簡単
に製造可能である。場合によっては、機械的なフィルタ
の張り出しは、別の支持体チップの突出部によって形成
することもできる。

【００１７】小さな粒子、例えば１μｍより小さい直径
を有するような粒子をフィルタリングするために、支持
体チップに、前記電気または電子素子を被覆する物体が
隣接しており、間隔ホルダとして、支持体チップに、前
記電気または電子素子から側方に突出している、前記物
体に隣接している領域および／または前記物体に、前記
電気または電子素子を被覆している表面領域から側方に
突出している、支持体チップに当接している領域が形成
されるようになっていて、前記電気または電子素子と前
記物体との間に、前記電気または電子素子に対する通路
を形成する自由空間またはギャップが形成されるように
すれば有利である。これにより、支持体チップに形成さ
れているこの物体はチップ装置のマウントの際に、一層
簡単かつ一層大きな精度で支持体チップに位置決め可能
である。素子より突出している領域は、半導体技術の公
知の方法で、例えばマスク技術において大きな寸法精度
で製造することができ、このために、殊に、素子と物体
との間の小さな寸法のギャップないし自由空間を偏差の
非常に少ない寸法を以て実現することが可能になる。突
出している支持体チップ領域に隣接しているものは、実
質的に扁平な、素子の方の側の、素子の表面レベルに対
して平行に配置されておりかつ突出している支持体チッ
プ領域に有利に隣接している表面領域を有していること
ができる。このものは例えば、第１の支持体チップの突
出している領域に規定位置に隣接している第２の支持体
チップであってよい。素子より突出している支持体チッ
プの領域の製造は例えば、支持体チップの表面に凹部を
エッチングし、そこに素子を配置するかまたは支持体チ
ップの表面の所定の個所に、少なくとも１つの層を蒸着
または塗布するという方法で行うことができる。

【００１８】電気または電子素子を有している支持体チ
ップ表面と、表面の方を向いている、素子の測定または
作用空間の領域に配置されている、基板の表面レベルに
ある張り出しの表面とが、漏斗形状に相互に斜めに延在
しているようにすれば有利である。これにより、基板に
存在している媒体に対して流れの方向に依存したフィル
タを形成する漏斗形状のチャネルが生じる。

【００１９】生体細胞の検査または処理のために、電気
または電子素子と、この測定または作用空間の領域に配
置されている張り出しとの間の間隔が生体細胞の直径に
整合されておりかつ有利には４μｍより大きくかつ５５
μｍより小さいようにすれば有利である。これにより、
電気または電子素子を有している突出部と張り出しとの
間で細胞は直接素子に堆積し、一方細胞の直径より大き
い寸法を有する粒子によって素子は影響を受けることが
ないようにすることができる。

【００２０】基板に少なくとも２つの支持体チップが挿
入されており、支持体チップの１つは少なくとも１つ
の、ビーム放射器として実現されている素子を有しかつ
別の支持体チップは少なくとも１つの、受信器として実
現されている、ビーム放射器に配属されている素子を有
しており、かつビーム放射器と受信器との間に測定区間
が配置されているようにすれば、特別有利である。この
ようなチップ装置によって例えば、散乱光または透過光
測定を実施することができる。その際２つの支持体チッ
プは場合によっては同時に、機械的なフィルタも形成す
ることができ、その結果支持体チップの間隔によって前
以て決められる、所定の大きさまでの粒子しか測定区間
に達することができない。

【００２１】基板が弾性的な材料、例えばアモルファス
シリコンから成っていると有利である。その場合基板
は、延在方向において引っ張り力または圧縮力を加え
て、支持体チップの電気または電子素子を有している突
出部とこれと共に機械的なフィルタを形成している、基
板の張り出しとの間の間隔を変えることができる。これ
により、機械的なフィルタのフィルタ特性を簡単に、検
査または処理すべき粒子の大きさに整合させることがで
きる。必要に応じて、基板を可撓性のシートとして実現
するようにしてもよい。その場合チップ装置は一層扱い
易い。

【００２２】基板が１レベル内に配置された少なくとも
４つのプレート部分を有し、相互に隣接したプレート部
分がそれぞれ、互いに向き合っている縁領域において有
利には接着によって相互に結合されており、かつ貫通孔
がプレート部分間に存在する自由空間によって形成され
ているようにすれば、チップ装置を一層コストの面で有
利に製造することができる。これにより、例えば超音波
またはレーザビームを用いた比較的高価な穿孔を使用し
ないですむ。また、基板の、貫通孔を形成している縁
に、例えばレーザ穿孔の際に生じる可能性があるような
まくれを回避することもできる。個々のプレート部分は
有利にはそれぞれ、真っ直ぐな縁を有しておりかつ例え
ば、研磨または切削によって切断することができる。

【００２３】少なくとも２つの第１のプレート部分がそ
れぞれ少なくとも１つの真っ直ぐな縁領域を有してお
り、この縁領域でこれらは相互に平行かつ互いに向き合
って配置されており、第１のプレート部分の間に、真っ
直ぐな縁領域の延在方向において貫通孔によって相互に
離間されて、少なくとも２つの第２のプレート部分が配
置されており、これらはそれぞれ、相互に平行に延在し
ている縁が第１のプレート部分の縁領域と殊に接着によ
って結合されているようにすれば、特別有利である。そ
の場合、相互に接している第１および第２のプレート部
分は、接着を施す前に、真っ直ぐな縁領域の方向におい
て相互にずらすことができ、これにより基板中に存在す
る貫通孔の長さを簡単に変えかつそこに挿入すべき支持
体チップの寸法に整合することができる。

【００２４】有利には、支持体チップの延在レベルに配
置されている、支持体チップの端面側の終端領域は絶縁
層によって被覆されている。これにより、電子素子を有
している、支持体チップの突出部が導電性の媒体、例え
ば生体細胞に対する培養基余接族するとき、半導体支持
体チップの場合、支持体チップの基板と支持体チップに
集積されている電子素子、例えばセンサとの間の短絡が
回避される。

【００２５】基板の、接続コンタクトの方の側の裏面
に、プリント基板を配置することができる。この基板
は、接続コンタクトに接続されているまたは接続可能で
ある接続個所を有している。これにより特別コンパクト
な構造が生じる。プリント基板は例えば、チップ装置に
対する評価装置および／または制御装置および／または
電流供給部を有していることができる。これは、基板の
裏面で、検査すべき媒体との接触から保護されている。

【００２６】

【実施例】次に本発明を図示の実施例につき図面を用い
て詳細に説明する。

【００２７】全体が１で示されているチップ装置は、貫
通孔３を有する基板２を有している。貫通孔には支持体
チップが挿入されている。基板２は例えば、ガラスまた
は半導体材料から成っていることができる。支持体チッ
プ４は、センサとして実現されている複数の電子素子５
を有している。これらは支持体チップ４の扁平面側の表
面６に半導体技術の方法によって集積されている。個々
の素子５はそれぞれ、支持体チップ４の表面６または実
質的にこれに平行に延在している導体路７によって接続
コンタクト８に接続されており、そこに評価および制御
装置が接続可能である。図１から特別よくわかるよう
に、支持体チップは基板２の貫通孔３に次のように挿入
されている：支持体チップはその端部が、基板２の互い
に反対側の扁平面側の表面（主表面でもあり、広幅側の
表面とも称す）９，９′を越えておりかつこれにより突
出部１０，１０′を形成し、突出部は基板２の扁平面側
の表面９，９′から突出した形になっている。その際素
子５は一方の突出部１０に配置されておりかつこれら素
子にそれぞれ配属されている電気的な接続コンタクト８
は他方の突出部１０′に配置されている。

【００２８】図１から、素子５を接続コンタクト８に接
続する導体路７が基板２の貫通孔３を貫通していること
がよくわかる。支持体チップ４は、基板２の貫通孔３を
形成している、基板２の縁と接着されており、その際こ
の縁と支持体チップ４との間に存在する接着剤は支持体
チップ４を基板２に対してシールしている。従って、基
板２の裏面に存在している接続コンタクト８は、基板２
の、素子５の方の側の前面に存在している、センサとし
て実現されている素子によって検査すべき媒体、例えば
その中に生体細胞が存在している培養基１１に対して申
し分なくシールされている。これにより、例えば塩また
はイオンのような、培養基１１中に含まれている成分に
よって接続コンタクト８が腐食されることは確実に回避
される。導体路７は基板２の貫通孔３を貫通しているの
で、チップ装置の製造の際素子５を電気的な接続コンタ
クト８に接続するために基板２中に貫通接続部を設ける
必要はない。これによりチップ装置は簡単かつコスト的
に有利に製造可能である。

【００２９】図１の実施例では、支持体チップ４は長方
形のプレートして実現されている。このプレートは、そ
のチップレベルおよびこれを横断する方向に延在してい
るその狭幅側の面が基板２の主表面９，９′に対してそ
れぞれ直角に配置されている。貫通孔３を形成してい
る、基板２の表面はそれぞれ、基板の主表面９，９′に
対して直角に配置されている。これにより、貫通孔３は
チップ装置の製造の際に一層容易に基板２中に形成する
ことができる。

【００３０】図４および図５の実施例では、素子５およ
び接続コンタクト８を有している支持体チップの表面６
は、基板２の主表面９，９′に対して直角に延在してい
るレベルにおいてこれら表面９，９′に対して斜めに配
置されておりかつこれらと鋭角αを成している。素子５
は支持体チップ４の扁平面側の表面６にこの表面６の縁
とは間隔をおいて配置されている。従って、素子５に対
して通路となる領域は支持体チップ４および基板２によ
って制限されており、その際通路領域の開放角度αは、
前以て決められた大きさを上回る粒子によって素子５が
影響を受けないように選択されている。

【００３１】図４に示されているチップ装置１は、例え
ば支持体チップ４によって被検体の皮膚の表面の汗の滴
を拭い取るために使用することができる。素子５は例え
ばグリコースセンサとすることができる。その場合チッ
プ装置１は簡単な方法で、グリコース含量の非侵襲的な
測定を可能にするので、日に何度も自分のグリコース含
量を測定しなければならない糖尿病患者には殊に有利で
ある。しかし素子５は乳酸センサであってもよい。これ
は例えば、スポーツ選手の汗滴中の乳酸濃度を測定する
ために使用することができる。これにより、スポーツ選
手のコンディションを簡単な方法で検査することができ
る。

【００３２】素子５は、クラーク細胞基に基づいた酸素
センサ、窒素センサ、イオン濃度を測定するためのセン
サまたは熱電対であってもよい。しかし、基板２に存在
する細胞に影響を及ぼすまたは刺激することができる電
場または磁場を生成する素子５を使用することもでき
る。

【００３３】導体路７は、例えばシリコン酸化物から成
っていることができる電気的に絶縁性の薄膜不活性層１
３によって被覆されている。不活性層１３によって、導
体路７は培養基１１に対して電気的に申し分なく絶縁さ
れている。更に、不活性層１３によって導体路７が培養
基１１中に含まれている塩またはイオンによって腐食さ
れることが妨げられる。

【００３４】図３の実施例では、素子５を有している突
出部１０の横断面は、基板の、素子５の方の側の広幅側
の表面９から出発して、支持体チップ４の最も遠くに突
出している個所に存在している尖った角部まで先細にな
っている。この角部は、基板２の表面９から突出してい
る隅領域によって形成されている。図３から特別よくわ
かるように、ほぼ正方形のプレートとして実現されてい
る支持体チップ４はこの隅領域において、支持体チップ
４に集積されている２つの電子素子５を有しており、電
子素子は導体路７を用いて接続コンタクト８に接続され
ており、接続コンタクトは、基板２の、この素子５とは
反対側の広幅側の表面９に存在している、支持体チップ
４の相対向する突出部１０′に配置されている。センサ
として実現されている素子５を有している、支持体チッ
プ４の尖った突出部１０は、検査すべき柔らかい身体、
例えば皮膚層中に差し込むことができ、その際基板２の
広幅側の表面９は身体に対する当て付け面として用いら
れ、この面によって尖った突出部１０が身体中に入る深
度が制限される。これにより、素子５を簡単な方法で、
突出部１０の突出の程度によって前以て決められる、規
定の深さで被検体または媒体中に位置決めすることがで
きる。

【００３５】図３からわかるように、支持体チップ４が
基板２へマウントされる際に、支持体チップのレベルに
おける表面法線に関して３つの異なった回転位置におい
て横断面がほぼ台形である、基板２の貫通孔３に挿入可
能であり、その際個々の回転位置においてそれぞれ、異
なった素子５を有する突出部が使用位置において測定対
象の方の側の、基板２の広幅側の表面９に配置されてお
りかつこの素子５はそれぞれ、貫通孔３を貫通している
導体路７を用いて接続コンタクト８に接続されており、
接続コンタクトは、検査すべき測定対象とは反対側の主
表面９′に存在する相対向する突出部１０′に配置され
ている。これにより、支持体チップ４の位置の選択に応
じて異なっているチップ装置１を製造することができ
る。図３の実施例では、支持体チップは正方形のプレー
トとして実現されている。素子５および接続コンタクト
８はそれぞれ支持体チップ４の隅領域に配置されてい
る。チップのレベルにおいて支持体チップは基板２を貫
通している縁が基板２の主表面レベル９，９′に対して
斜めに配置されている。図３において、支持体チップ４
のこれらの縁がそれぞれ、表面レベル９，９′に対して
ほぼ４５゜の角度だけ傾いていることがよくわかる。

【００３６】図７には、基板２が２つの互いに配属関係
にある支持体チップ４，４′に対する貫通孔３を有して
いる、チップ装置が示されている、ここで支持体チップ
４の１つは素子５として送光器を有しておりかつ別の支
持体チップ４は受光器を有している。送光器と受光器と
の間に測定区間が形成されている。チップ装置は例え
ば、透過光または散乱光測定のためにおよび／またはラ
イトバリヤとして使用することができる。

【００３７】図６の実施例では、基板２は１レベルに配
置されている４つのプレート部分を有している。即ち、
２つの第１のプレート部分１４および２つの第２のプレ
ート部分１５。第１のプレート部分１４はそれぞれ真っ
直ぐな縁領域１６を有している。これら部分はこの縁領
域が相互に平行にかつ互いに向き合って配置されてい
る。第２のプレート部分１５は真っ直ぐな縁領域１６の
延在方向において並んで、貫通孔３によって相互に離間
されて、第１のプレート部分１４の間に配置されており
かつそれぞれ、相互に平行に延在している長手側の縁で
第１のプレート部分１４の真っ直ぐな縁領域１６と接着
されている。これにより、チップ装置１の製造の際に、
支持体チップ４を基板２の延在レベルに対して直角に延
在している直線に沿ってずらして、素子５を有している
突出部１０の突出の程度ないし尖端の高さを調整設定す
ることができる。その際、第２のプレート部分１５の少
なくとも１つがプレートのレベルにおいて第１のプレー
ト部分１４の真っ直ぐな縁領域１６に対して平行にシフ
トされて、貫通孔３の寸法を支持体チップ４のその都度
の位置に整合させる。従って全体として、突出部１０が
基板２の表面９から種々異なった程度突出しているチッ
プ装置１を簡単に製造することができる、プレート部分
１４，１５および支持体チップ４から成る構造ユニット
が生じる。

【００３８】図４の実施例では、素子５を有している突
出部１０の領域において、支持体チップの延在レベルを
横断する方向に配置されている、支持体チップ４の終端
領域は、絶縁層１７によって被覆されている。これによ
り、電気素子５から導電性の培養基１１を介して基板２
の基板に電流が流れるのが妨げられる。

【００３９】従って全体として、電気または電子素子５
を有している支持体チップ４が挿入されている貫通孔３
を有している基板２を有しているチップ装置１が生じ
る。支持体チップ４には少なくとも１つの導体路７が集
積されており、導体路が素子５を電気的な接続コンタク
ト８に接続している。支持体チップ４は貫通孔３に、そ
の端部が、基板２の互いに反対側の広幅の表面９，９′
から飛び出ていてかつこれにより突出部１０，１０′を
形成するように挿入されている。その際、一方の表面９
から突出している突出部１０には素子５が配置されてお
りかつ他方の表面９′から突出している突出部１０′に
は接続コンタクト８が配置されておりかつ素子５および
接続コンタクト８を相互に接続する導体路７は貫通孔３
を貫通している。基板２と支持体チップ４との間に、シ
ールが配置されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】貫通孔に挿入されている支持体チップを有して
いる基板の側面図である。

【図２】図１のチップ装置の平面図である。

【図３】基板の一方の広幅側から突出していて、電子素
子を有している尖った突出部を有している支持体チップ
が挿入されている基板の横断面図である。

【図４】基板および支持体チップの延在するレベルが相
互に傾いている、チップ装置の側面図である。

【図５】図４のチップ装置の横断面図である。

【図６】１レベルに複数個のプレート部分が相互に接着
されて配置されて成る基板を有する、図３のチップ装置
の平面図である。

【図７】基板には２つの支持体チップが配置されてお
り、そのうちの１つは送光器を有しかつ他方はこれに配
属されている受光器を有しているチップ装置の側面図で
ある。

【符号の説明】

１ チップ装置、 ２，１４，１５ 基板、 ３ 貫通
孔、 ４ 支持体チップ、 ５ 電気／電子素子（セン
サ、送光器／受光器）、 ６ 支持体チップの広幅側の
表面、 ７ 導体路、 ８ 接続コンタクト、 ９，
９′ 基板の広幅側の表面（主表面）、 １０，１０′
突出部、 １３ 不活性層、 １７ 絶縁層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミルコ レーマン ドイツ連邦共和国 フライブルク フリ ーゼンシュトラーセ 10 (72)発明者 ハンス−ユルゲン ガーレ ドイツ連邦共和国 エメンディンゲン パノラマシュトラーセ 13 (72)発明者 ベルンハルト ヴォルフ ドイツ連邦共和国 シュテーゲン アン ドレアスシュトラーセ 12 (72)発明者 ヴェルナー バウマン ドイツ連邦共和国 フライブルク イム ブライスガウ リートベルクシュトラ ーセ 36 (72)発明者 ラルフ エーレート ドイツ連邦共和国 メルディンゲン エ ングガッセ 19 (56)参考文献 特開 平10−307119（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−10165（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−137592（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−23125（ＪＰ，Ｕ)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板（２）を備えたチップ装置であっ
   て、該基板は少なくとも１つの貫通孔（３）を有してお
   り、該貫通孔には支持体チップ（４）が挿入されてお
   り、該支持体チップは支持体チップ表面に少なくとも１
   つの集積された導体路（７）を有しており、該導体路は
   少なくとも１つの電気または電子素子（５）を、少なく
   とも１つの電気的な接続コンタクト（８）に接続する形
   式のものにおいて、 支持体チップ（４）は貫通孔（３）に、支持体チップの
   端部が基板（２）の相対向する広幅側の表面（９，
   ９′）を突出しかつこれにより突出部（１０，１０′）
   を形成するように、挿入されており、 一方の広幅側の表面（９）を突出している突出部（１
   ０）には前記素子が配置されておりかつ他方の広幅側の
   表面（９′）を突出している突出部（１０′）には前記
   接続コンタクト（８）が配置されており、 前記素子（８）および接続コンタクト（８）を相互に接
   続する導体路（７）は基板（２）の貫通孔（３）を貫通
   しており、かつ基板（２）と支持体チップ（４）との間
   にはシールが設けられていることを特徴とするチップ装
   置。
2. 【請求項２】 電気または電子素子（５）を有している
   支持体チップの表面は、基板（２）の広幅側の表面
   （９，９′）に対して斜めに配置されておりかつ該表面
   と鋭角を成している請求項１記載のチップ装置。
3. 【請求項３】 導体路（７）は少なくとも、電気または
   電子素子（５）を有している突出部（１０）の領域にお
   いて、電気的に絶縁性の薄膜不活性層によって被覆され
   ている請求項１または２記載のチップ装置。
4. 【請求項４】 前記電気または電子素子（５）を有して
   いる突出部（１０）の横断面は、基板（２）の表面
   （９）から出発して該突出部（１０）の最も突出してい
   る個所に向かって先細になっている請求項１から３まで
   のいずれか１項記載のチップ装置。
5. 【請求項５】 支持体チップ（４）は、チップ装置
   （１）へマウントされる際、基板（２）の貫通孔（３）
   に少なくとも２つの異なった位置において挿入できるよ
   うになっており、 前記位置の１つにおいては、少なくとも１つの電気また
   は電子素子（５）は支持体チップ（４）の突出部（１
   ０）に配置されており、該突出部は基板の一方の広幅側
   （９）から突出しておりかつ該電気または電子素子
   （５）に配属されている接続コンタクト（８）は基板の
   他方の広幅側（９′）から突出している突出部（１
   ０′）に配置されており、かつ支持体チップ（４）が回
   転された位置で貫通孔（３）に挿入されている、支持体
   チップ（４）の別の位置において、少なくとも１つの電
   気または電子素子（５）の別の電気または電子素子が少
   なくとも１つの電気または電子素子（５）の前記少なく
   とも１つの電気または電子素子（５）と同じ基板（２）
   側にて前記基板（２）の一方の広幅側（９）から突出し
   ている突出部（１０）に配置されており、一方少なくと
   も１つの電気または電子素子（５）の前記別の素子に配
   属されている別の接続コンタクト（８）は基板（２）の
   別の側で基板（２）の他方の広幅側（９′）から突出し
   ている突出部（１０′）に配置されており、しかもそれ
   は少なくとも１つの電気または電子素子（５）の前記素
   子の前記接続コンタクト（８）と同じ面ないし同じ広幅
   側（９′）である請求項１から４までのいずれか１項記
   載のチップ装置。
6. 【請求項６】 支持体チップ（４）はチップ装置（１）
   へマウントされる際、基板（２）の貫通孔（３）に少な
   くとも２つの異なった位置において挿入できるようにな
   っており、 支持体チップ（４）は、少なくとも２つの電気または電
   子素子（５）を有しており、該電気または電子素子はそ
   れぞれ、少なくとも１つの導体路（７）を用いて該電気
   または電子素子にそれぞれ配属されている電気的な接続
   コンタクト（８）に接続されており、かつ支持体チップ
   （４）の選択された位置に応じてそれぞれ、前記電気ま
   たは電子素子（５）の少なくとも１つは支持体チップ
   （４）の突出部（１０）に配置されており、該突出部は
   基板の一方の広幅側（９）から突出しておりかつ該電気
   または電子素子（５）に配属されている接続コンタクト
   （８）は基板の他方の広幅側（９′）から突出している
   突出部（１０′）に配置されている請求項１から５まで
   のいずれか１項記載のチップ装置。
7. 【請求項７】 支持体チップ（４）に、前記電気または
   電子素子（５）を被覆する物体が隣接しており、 間隔ホルダとして、支持体チップ（４）に、前記電気ま
   たは電子素子（５）から側方に突出している、前記物体
   に隣接している領域および／または前記物体に、前記電
   気または電子素子（５）を被覆している表面領域から側
   方に突出している、支持体チップ（４）に当接している
   領域が形成されるようになっていて、前記電気または電
   子素子（５）と前記物体との間に、前記電気または電子
   素子（５）に対する通路を形成する自由空間またはギャ
   ップが形成されるようにした請求項１から６までのいず
   れか１項記載のチップ装置。
8. 【請求項８】 前記電気または電子素子（５）を有して
   いる支持体チップ表面（６）と、該表面の方を向いてい
   る、基板（２）の面とは、測定または作用空間の領域に
   おいて相互に斜めに延在している請求項１から７までの
   いずれか１項記載のチップ装置。
9. 【請求項９】 基板（２）に少なくとも２つの支持体チ
   ップ（４）が挿入されており、 支持体チップ（４）の１つは少なくとも１つの、ビーム
   放射器として実現されている素子（５）を有しかつ別の
   支持体チップ（４）は少なくとも１つの、受信器として
   実現されている、前記ビーム放射器に対向している素子
   （５）を有しており、かつ前記ビーム放射器と受信器と
   の間に測定区間が配置されている請求項１から８までの
   いずれか１項記載のチップ装置。
10. 【請求項１０】 前記電気または電子素子（５）は、支
    持体チップ（４）に集積されている評価および／または
    制御ユニットに接続されている請求項１から９までのい
    ずれか１項記載のチップ装置。