KR102391256B1

KR102391256B1 - 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치, 미소 기계식 센서 어셈블리, 및 상응하는 제조 방법

Info

Publication number: KR102391256B1
Application number: KR1020197026110A
Authority: KR
Inventors: 티모 린데만; 프레데릭 안테; 크리스티안 나겔; 제바스티안 슐러-바트킨스
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2022-04-28
Also published as: KR20190116371A; DE102017202023A1; US11085846B2; DE102017202023B4; TWI742242B; WO2018145950A1; US20190391029A1; TW201833022A

Abstract

본 발명은, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치, 미소 기계식 센서 어셈블리, 및 상응하는 제조 방법에 관한 것이다. 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치에는, 상부 면(OS) 및 하부 면(US)을 구비하는 미소 기계식 센서 칩(C2; C2')이 설치되어 있고, 이 경우 상부 면(OS; OS')에는 또는 상에는 환경 매체와 접촉할 수 있는 센서 영역(SB; SB')이 제공되며, 그리고 센서 영역(SB; SB')의 주변에 제공되어 있고 상부 면(OS) 쪽으로 개방된 하나 이상의 환상 트렌치(DT; DT')가 설치되어 있고, 이 경우 환상 트렌치는 그 위에 장착될 상응하는 하우징의 영역을 밀봉하기 위한 밀봉 매체(DI)로 적어도 부분적으로 채워져 있다.

Description

하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치, 미소 기계식 센서 어셈블리, 및 상응하는 제조 방법

본 발명은, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치, 미소 기계식 센서 어셈블리, 및 상응하는 제조 방법에 관한 것이다.

임의의 미소 기계식 구성 요소들도 적용 가능하지만, 본 발명 및 본 발명의 근본적인 문제 제기는 압력 센서를 갖는 미소 기계식 구성 요소들을 참조하여 설명된다.

예를 들어 압력 센서와 같은 미소 기계식 환경 센서는 통상적으로 소위 "커버 기반" 하우징 내에서 레벨 1로 구성된다. 이와 같은 내용이 의미하는 바는, 예를 들어 센서 멤브레인을 갖는 센서 및 ASIC 형태의 필수적인 평가 전자 장치를 포함하는 센서 칩이 예컨대 리드 프레임 또는 회로 기판과 같은 기판 상에 접착에 의해서 제공된다는 것을 의미한다. 구성 요소들 상호 간의 접촉 또는 기판과의 접촉은 와이어 본드에 의해서 보장된다. 그 후에, 센서 구성 요소를 손상으로부터 보호하기 위하여, 커버가 기판 상에 접착된다. 커버 내에 개구가 있음으로써, 결과적으로 예컨대 공기압, 수소 함량, 수분 함량 등과 같은 환경 영향이 센서 칩에 의해서 검출될 수 있다.

하지만, 상기와 같은 컨셉에서는, 구성 방식으로 인해 물에 대한 충분한 보호가 제공되어 있지 않다. 이와 같은 사실은, 상기와 같은 유형의 압력 센서가 예컨대 스마트폰 또는 웨어러블과 같은 수밀성을 요구하는 적용예에는 설치될 수 없는 상황을 야기한다.

수밀 방식의 압력 센서는 공지되어 있지만, 이와 같은 센서는 굴뚝(chimney)이 있는 특수한 커버 형상을 필요로 하며, 이와 같은 상황은 비교적 큰 설치 공간을 요구한다. 시스템 자체 내에 있는 센서는 많은 겔(Gel)로 덮여 있으며, 이로 인해 특히 수명 또는 온도 변화에 대한 감도 또는 오프셋이 변할 수 있다. 또한, 굴뚝 위에 있는 센서의 기판은 고객 하우징과 기계식으로 연결되어 있으며, 이로 인해 예를 들어 조작(handling) 및 온도로 인한 외부 응력 영향이 센서에 직접 작용할 수 있다.

DE 10 2010 030 457 A1호는, 하우징으로 둘러싸인 미소 기계식 구성 요소를 개시하며, 이 경우 하우징은 멤브레인 영역 위에 놓여 있는 압력 센서의 공동에 대한 매체 액세스를 구비한다.

DE 10 2011 084 582 B3호는, 센서 칩, 회로 칩 및 몰드 패키징을 갖는 미소 기계식 센서 장치를 개시한다. 몰드 패키징은, 쓰루 홀(through hole)을 통해 매체 액세스를 갖는, 센서 칩 위에 있는 캐비티를 구비한다.

본 발명은, 청구항 1에 따른 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치, 청구항 12에 따른 미소 기계식 센서 어셈블리, 및 청구항 13에 따른 상응하는 제조 방법을 제공한다.

바람직한 개선예들은 개별 종속 청구항들의 대상이다.

본 발명의 토대가 되는 아이디어는, 밀봉 구조체를 직접 칩 레벨로 제공하는 데 있다. 예를 들어, 이와 같은 밀봉 구조체는 이미 배치 공정에서 웨이퍼 레벨로 제조될 수 있다. 이와 같은 상황은, 작게 형성되는 수밀성의 미소 기계식 센서 어셈블리를 간단히 제조할 수 있게 하는 것을 가능하게 한다.

특히, 밀봉 구조체가 이미 레벨 1에서 제조되어 완전히 통합되었기 때문에, 고객 조립의 경우에 응용 복잡성이 레벨 2로 감소되었다. 밀봉 구조체를 수용하기 위한 트렌치는 또한 수직의 공차 보상부로서 작용할 수 있다.

전체적으로, 공지된 미소 기계식 센서 장치에 대하여 비용 감소가 이루어지는데, 그 이유는 특히 더 이상 고가의 하우징이 사용될 필요가 없고, 오히려 밀봉 구조체의 영역에 상응하는 스페이서 영역을 갖는 하우징만 사용되면 되기 때문이다.

밀봉 트렌치 및 함유된 밀봉 재료에 의해서, 응력 전달을 방지하는 하우징으로부터의 기계적인 디커플링이 발생하기 때문에, 센서 작동 능력이 개선된다.

또 다른 바람직한 일 개선예에 따라, 센서 칩은, 센서 칩의 하부 면에서 제1 멤브레인 영역이 그 위에 걸쳐 있는 공동부를 구비하며, 이 경우 센서 칩의 하부 면에서 센서 영역에는, 상기 공동부 위에 제2 멤브레인 영역이 걸쳐 있도록 리세스가 형성되어 있으며, 그리고 이 경우 상기 리세스는 보호 매체로 적어도 부분적으로 채워져 있다. 이 경우에는, 통상적으로 민감한 구조체를 포함하는 멤브레인 영역에 가깝게 평가 칩을 배열하는 것이 가능하다.

또 다른 바람직한 일 개선예에 따라, 센서 칩은, 센서 칩의 상부 면에서 제3 멤브레인 영역이 그 위에 걸쳐 있는 공동부를 구비하며, 그리고 이 경우에 적어도 센서 영역 상에는 보호 박막이 제공되어 있다. 이와 같은 상황은, 추가의 리세스가 생략될 수 있기 때문에 제조를 간소화한다.

또 다른 바람직한 일 개선예에 따라, 센서 칩의 상부 면에서 센서 영역에는 가스 투과성이며 물 불투과성인 격자 장치가 제공되어 있다. 이로써, 다만 가스만을 위한 매체 액세스가 간단히 실현될 수 있다.

또 다른 바람직한 일 개선예에 따라, 격자 장치 아래에는 제1 공동이 있고, 상기 제1 공동 내에서는 센서 칩의 영역이, 하부 면 쪽으로 유체를 투과시키는 현수 장치를 통해 매달려 있으며, 이 경우 센서 칩의 영역은, 센서 칩의 하부 면에서 제4 멤브레인 영역이 그 위에 걸쳐 있는 공동부를 구비하며, 그리고 이 경우 센서 칩의 하부 면은, 제1 공동과 유체 공학적으로 연결된 제2 공동이 제4 멤브레인 영역 하부에 형성되도록 평가 칩 상에 본딩되어 있다. 이로써, 멤브레인 영역의 효과적인 응력 디커플링이 달성될 수 있다.

또 다른 바람직한 일 개선예에 따라, 센서 칩의 하부 면은 미소 유체 방식으로 밀봉된 환상 본딩 프레임에 의해서 평가 칩 상에 본딩되어 있다. 이로써, 멤브레인 영역은 다만 센서 영역으로부터만 유체 공학적으로 접근 가능하다.

또 다른 바람직한 일 개선예에 따라, 센서 칩의 하부 면은, 바람직하게 하나 또는 복수의 쓰루 홀을 구비하는 평가 칩 상에 본딩되어 있다. 이로써, 센서 신호는 짧은 구간을 거쳐 센서 칩으로부터 평가 칩까지 안내될 수 있다.

또 다른 바람직한 일 개선예에 따라, 센서 칩은 하나 또는 복수의 쓰루 홀을 구비한다. 이로써, 센서 신호는 센서 칩을 통과해서 안내될 수 있다.

바람직한 일 개선예에 따라, 트렌치는 센서 칩의 기판 내에 제공되어 있다. 이로써, 매우 콤팩트한 센서 장치가 제조될 수 있다.

또 다른 바람직한 일 개선예에 따라, 트렌치는, 센서 칩 둘레를 측면에서 몰딩하는 몰드 영역에 제공되어 있다. 이로써, 칩의 큰 영역이 센서 영역으로서 사용될 수 있다.

또 다른 바람직한 일 개선예에 따라, 밀봉 매체 및/또는 보호 매체는 고무 탄성을 갖는 매체, 특히 실리콘 겔이다. 이들 매체는 특히 우수한 탄성 특성 그리고 보호 특성 및 밀봉 특성을 갖고 있다.

본 발명의 또 다른 특징부들 및 장점들이 도면을 참고하는 실시예들을 참조하여 이하에서 설명된다.
도 1a) 및 도 1b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도를 도시하되, 특히 도 1a)는 칩 레벨에서 그리고 도 1b)는 설치된 상태에서 도시하고,
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도를 칩 레벨에서 도시하며,
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도를 칩 레벨에서 도시하고,
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도를 칩 레벨에서 도시하며, 그리고
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도를 칩 레벨에서 도시한다.

각각의 도면에서, 동일한 참조 부호는 동일하거나 기능적으로 동일한 요소를 나타낸다.

도 1a) 및 도 1b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 특히 도 1a)는 칩 레벨에서 도시한 단면도이고, 도 1b)는 설치된 상태에서 도시한 단면도이다.

도 1a) 및 도 1b)에서, 참조 부호 "C2"는, 상부 면(OS) 및 하부 면(US)을 갖는 기판(SU) 내에, 예를 들어 실리콘 기판 내에 형성되어 있는 미소 기계식 센서 칩, 예를 들어 미소 기계식 압력 센서 칩을 나타낸다. 상부 면(OS)에는, 환경 매체와 접촉할 수 있는, 예를 들어 압력 센서 칩의 경우에는 주변 대기와 접촉할 수 있는 센서 영역(SB)이 제공되어 있다.

센서 칩(C2)은, 기판(SU) 내에 형성되어 있고 상부 면(OS) 쪽으로 개방된 환상 트렌치(DT)를 구비하며, 이 트렌치는 자신의 주변에 간격을 두고 센서 영역(SB)을 둘러싼다. 트렌치(DT)는, 그 위에 장착될 상응하는 하우징(G)의 영역을 밀봉하기 위해서 이용되는 밀봉 매체(DI), 예를 들어 실리콘으로 채워져 있다{도 1b) 참조}.

센서 칩(C2)은, 센서 칩(C2)의 하부 면(US)에서 제1 멤브레인 영역(M)이 그 위에 걸쳐 있는 공동부(K)를 구비한다. 예를 들어, 압력 변화를 검출할 수 있는 압전 저항형 저항기가 제1 멤브레인 영역(M)에 형성되어 있다.

센서 칩(C2)의 상부 면(OS)에서는, 제1 멤브레인 영역(M)에 대향하는 제2 멤브레인 영역(M')이 공동부(K) 위에 걸쳐 있는 방식으로, 센서 영역(SB)에 홈통 형상의 리세스(W)가 형성되어 있다. 리세스(W)는, 자신의 재료 조성 및 자신의 물리적인 특성에 있어서 밀봉 매체(DI)와 상이할 수 있는, 예를 들어 실리콘 겔인 보호 매체(V)로 채워져 있다. 보호 매체(V)는, 제2 멤브레인 영역(M') 및 그 위에 위치 가능한 구조체를 액체 또는 기체, 특히 물에 의한 손상으로부터 보호한다.

센서 칩(C2)의 하부 면(US)은, 각각 납땜 영역(L1, L2, L3, L4)의 양측에서 끝나는 쓰루 홀(DK1, DK2)을 구비하는 평가 칩(C1)(ASIC로서도 지칭됨) 상에 본딩되어 있다.

상기와 같은 방식으로 칩 스택(C1, C2)으로서 구성된 미소 기계식 센서 장치의 제조는 바람직하게 웨이퍼 레벨로 이루어진다.

이 목적을 위해, 먼저 기판(SU)에 필요한 센서 구조체가 제공된다. 그 후에, 센서 칩(C2)이 예를 들어 납땜에 의해서 솔더 볼(L3, L4)을 통해 평가 칩(C1) 상에 제공된다. 대안적인 접합 방법은 전도성 접착 또는 열 압착 본딩을 포함한다.

센서 칩(C2)은, 예를 들어 KOH-에칭 또는 반응성 이온 에칭에 의해서 제조된 트렌치(DT) 및 리세스(W)를 구비한다. 밀봉 매체(DI) 및 보호 매체(V)는 예를 들어 분배(dispensing), 압착(pressing) 또는 분사(jetting)에 의해서 비용 효율적으로 제공된다.

도시된 예에서, 밀봉 매체(DI) 또는 보호 매체(V)의 상부 면은 기판의 상부 면(OS)과 동일한 높이에 있다. 하지만, 하우징의 유형에 따라 그리고 적용 목적에 따라, 약간의 돌출부 또는 함몰부도 제공될 수 있으며, 이와 같은 돌출부 또는 함몰부의 제공은 조립 중에 높이 보상을 위해 바람직하게 이용될 수도 있다.

도 1b)에 도시된 바와 같이, 예를 들어 고객 측에서, 평가 칩(C1) 및 센서 칩(C2)을 갖는 개별화된 칩 스택으로부터, 패키징된 미소 기계식 센서 어셈블리가 형성된다.

본 예에서는 이 목적을 위해, 예를 들어 접착 영역(VK) 내에서 서로 밀봉 방식으로 연결되어 있는 바닥부(BT) 및 덮개부(DT)를 구비하는 하우징(G), 예를 들어 플라스틱 하우징이 사용된다. 칩 스택은, 솔더 볼(L1, L2)에 의해서 평가 칩(C1)을 통해 하우징(G)의 바닥부(BT)에 납땜되거나 다른 방식으로 본딩된다.

덮개부(DT)는 내부로 지향하는 환상 스페이서 영역(B)을 구비하며, 이 경우 센서 칩(C2)은, 스페이서 영역(B)이 밀봉 매체(DI) 상에 안착하도록 평가 칩(C1)을 통해 하우징(G) 내부에서 바닥부 상에 장착되어 있다. 환경 매체용 액세스 개구(ME)는 센서 영역(SB) 상부에서 덮개부(DT) 내에 제공되어 있다. 이와 같은 제공 방식은, 환경 매체가 다만 센서 영역(SB) 및 이 센서 영역에 인접하는 기판(SU)의 작은 영역에만 도달할 수 있고, 나머지 하우징(G)에는 도달할 수 없게 되는 결과를 낳는다. 이와 같은 유형의 조립 어셈블리에 의해서는, 통상적으로 압력이 50바아까지의 범위에서 유지될 수 있다.

도 2는, 본 발명의 제2 실시예에 따른, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도를 칩 레벨에서 도시한 도면이다.

제2 실시예에서는, 전술된 제1 실시예와 달리, 트렌치(DT')가 미소 기계식 센서 칩(C2)의 기판(SU) 내에 제공되어 있지 않고, 오히려 몰드 영역(MO)에 제공되어 있으며, 이 몰드 영역에 의해서는 평가 칩(C1) 및 센서 칩(C2)으로 이루어진 칩 스택이 측면에서 몰딩되어 있다. 이 경우에는, 몰드 영역(MO)이 또한 평가 칩(C1)과 센서 칩(C2) 사이의 영역에까지 연장된다. 제1 실시예와 유사하게, 밀봉 매체(DI)가 환상 트렌치(DT') 내에 채워져 있으며, 상기 환상 트렌치는 상부 면의 몰드 영역(MO)에서 센서 영역(SB)의 주변에 있고, 상부 면(OS) 쪽으로 개방되어 있다.

상기와 같은 유형의 구조는, 예를 들어 공지된 공정인 eWLB(embedded Wafer-Level BGA)에 의해서 실현될 수 있다. 트렌치(DT')는 제1 실시예에서와 동일한 기능을 가지며, 예를 들어 레이저 또는 밀링에 의해 실현될 수 있다. 솔더 볼(L1, L2) 및 가능한 또 다른 (도시되지 않은) 솔더 볼은 [또한 몰드 영역(MO) 아래에서도] 하우징(G)의 바닥부(BT)에 연결할 때에 기계적인 부하의 바람직한 분포에 도달할 수 있도록 배열될 수 있다.

또한, 장착은 도 1b)에 따른 제1 실시예와 유사하게 이루어지며, 이 경우에는 스페이서 영역(B)이 트렌치(DT')의 치수 설계에 상응하게 조정되어 있다.

도 3은, 본 발명의 제3 실시예에 따른, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도를 칩 레벨에서 도시한 도면이다.

제3 실시예에서는, 센서 칩(C2')이, 상기 센서 칩(C2')의 상부 면(OS')에서 멤브레인 영역(M")이 그 위에 걸쳐 있는 공동부(K')를 구비한다. 하부 면(US')에서는, 센서 칩(C2')이 평가 칩(C1) 상에 본딩되어 있다.

이 경우에, 미소 기계식 센서 칩(C2')의 기판(SU')은 바람직하게 하나 또는 복수의 쓰루 홀(DK3)을 구비하며, 이들 쓰루 홀에 의해서 신호가, 도면에 도시되지 않은 멤브레인 영역(M") 내의 압력 검출 장치로부터 센서 칩(C2')을 관통하여 평가 칩(C1)으로 전기적으로 전도될 수 있다(여기에는 파선으로서 개략적으로 도시되어 있음).

제1 실시예에서와 같이, 위쪽으로 개방된 환상 트렌치는 기판(SU')의 상부 면(OS')에 제공되어 있다. 센서 영역(SB')을 보호하기 위해, 적어도 센서 영역(SB')에는 보호 박막(FI), 예를 들어 실리콘 박막이 있다. 본 예에서는, 상기 보호 박막(FI)이 전체 칩(C2') 위를 덮는다. 상기 박막도 칩을 개별화하기 전에 웨이퍼 레벨로 제공될 수 있다.

하우징(G) 내에서의 평가 칩(C1) 및 센서 칩(C2')으로 이루어진 칩 스택의 조립은, 전술된 제1 및 제2 실시예와 유사하게 이루어진다. 이 경우, 밀봉 매체(DI) 상에 제공된 보호 박막(FI)이 상응하는 보호 특성을 갖는 보호 매체로 제조되어 있는 한, 상기 보호 박막은 방해 작용을 하지 않는다.

도 4는, 본 발명의 제4 실시예에 따른, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도를 칩 레벨에서 도시한 도면이다.

제4 실시예에서는, 가스 투과성이며 물 불투과성인 격자 장치(LO)가 센서 칩(C2")의 상부 면(OS")에서 센서 영역(SB")에 제공되어 있다.

격자 장치(LO) 아래에는 제1 공동(HO)이 있고, 상기 제1 공동 내에서는 센서 칩(C2")의 블록 형상의 영역(BL)이, 하부 면(US") 쪽으로 유체를 투과시키는 현수 장치(AG)를 통해 측면에서 하부 면(US")에 가깝게 매달려 있다.

센서 칩(C2")의 블록 형상의 영역(BL)은, 센서 칩(C2")의 하부 면(US")에서 제4 멤브레인 영역(M")이 그 위에 걸쳐 있는 공동부(K")를 구비한다. 센서 칩(C2")의 하부 면(US")은, 제1 공동(HO)과 유체 공학적으로 연결되어 있는 제2 공동(Z)이 제4 멤브레인 영역(M") 하부에 형성되도록, 미소 유체 방식으로 밀봉된 환상 본딩 프레임(BR)에 의해서 평가 칩(C1) 상에 본딩되어 있다.

따라서, 기체 상태의 환경 매체는 측면에서 센서 칩(C2")의 블록 형상의 영역(BL)을 거쳐 하부 면(US")까지 도달하게 되며, 이 경우 유체 투과성 현수 장치(AG)는 예를 들어 자신의 주변을 따라 (도시되지 않은) 홀을 구비한다.

제4 실시예에서, 센서 칩(C2")은, 기판(SU") 내에 형성되어 있고 상부 면(OS") 쪽으로 개방된 환상 트렌치(DT)를 구비하며, 이 트렌치는 자신의 주변에 간격을 두고 센서 영역(SB")을 둘러싼다. 트렌치(DT)는, 그 위에 장착될 상응하는 하우징(G)의 영역을 밀봉하기 위해서 이용되는 밀봉 매체(DI), 예를 들어 실리콘으로 채워져 있다.

도 5는, 본 발명의 제5 실시예에 따른, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도를 칩 레벨에서 도시한 도면이다.

제5 실시예는, 트렌치(DT')가 미소 기계식 센서 칩(C2")의 기판(SU") 내에 제공되어 있지 않고, 오히려 평가 칩(C1) 및 센서 칩(C2")으로 이루어진 칩 스택을 측면에서 몰딩하는 몰드 영역(MO) 내에 제공되어 있다는 점에서 제4 실시예와 구별된다. 이 경우, 몰드 영역(MO)은 평가 칩(C1)과 센서 칩(C2") 사이에 있는 영역으로도 연장되지만, 멤브레인 영역(M") 하부에 있는 제2 공동(Z) 내로는 연장되지 않는다. 제2 실시예와 유사하게, 밀봉 매체(DI)는, 상부 면에서 몰드 영역(MO) 내 센서 영역(SB")의 주변에 있고 상부 면(OS") 쪽으로 개방되어 있는 환상 트렌치(DT') 내에 채워져 있다.

본 발명이 바람직한 실시예들을 참조해서 설명되었지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다. 특히, 언급된 재료 및 토폴로지는 다만 예에 불과하며, 설명된 예들에 한정되지 않는다.

하우징 밀봉부가 통합된 본 발명에 따른 미소 기계식 센서 장치를 위한 특히 바람직한 또 다른 적용예는, 예를 들어 금속 산화물 가스 센서와 같은 화학식 가스 센서 외에, 열 전도성 센서, 피라니(pirani) 요소, 공기 유량계와 같은 질량 흐름 센서, 미소 기계식 멤브레인 상에 있는 람다 프로브, 적외선 센서 장치 등이다.

Claims

삭제
하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치이며, 상기 미소 기계식 센서 장치는,
상부 면(OS; OS'; OS") 및 하부 면(US; US'; US")을 구비하는 미소 기계식 센서 칩(C2; C2'; C2")으로서, 상부 면(OS; OS'; OS")에는 또는 상에는 환경 매체와 접촉할 수 있는 센서 영역(SB; SB'; SB")이 제공되는, 미소 기계식 센서 칩과;
센서 영역(SB; SB'; SB")의 주변에 제공되어 있고 상부 면(OS; OS'; OS") 쪽으로 개방된 하나 이상의 환상 트렌치(DT; DT')로서, 상기 환상 트렌치는 그 위에 장착될 상응하는 하우징의 영역을 밀봉하기 위한 밀봉 매체(DI)로 적어도 부분적으로 채워져 있는, 하나 이상의 환상 트렌치;를 구비하고,
트렌치(DT)는 센서 칩(C2; C2'; C2")의 기판(SU; SU'; SU") 내에 제공되어 있는 것을 특징으로 하며,
센서 칩(C2)은, 센서 칩(C2)의 하부 면(US)에서 제1 멤브레인 영역(M)이 그 위에 걸쳐 있는 공동부(K)를 구비하며, 센서 칩(C2)의 하부 면(OS)에서 센서 영역(SB)에는, 공동부(K) 위에 제2 멤브레인 영역(M')이 걸쳐 있도록 리세스(W)가 형성되어 있으며, 리세스(W)는 보호 매체(V)로 적어도 부분적으로 채워져 있는, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치.
하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치이며, 상기 미소 기계식 센서 장치는,
상부 면(OS; OS'; OS") 및 하부 면(US; US'; US")을 구비하는 미소 기계식 센서 칩(C2; C2'; C2")으로서, 상부 면(OS; OS'; OS")에는 또는 상에는 환경 매체와 접촉할 수 있는 센서 영역(SB; SB'; SB")이 제공되는, 미소 기계식 센서 칩과;
센서 영역(SB; SB'; SB")의 주변에 제공되어 있고 상부 면(OS; OS'; OS") 쪽으로 개방된 하나 이상의 환상 트렌치(DT; DT')로서, 상기 환상 트렌치는 그 위에 장착될 상응하는 하우징의 영역을 밀봉하기 위한 밀봉 매체(DI)로 적어도 부분적으로 채워져 있는, 하나 이상의 환상 트렌치;를 구비하고,
트렌치(DT)는 센서 칩(C2; C2'; C2")의 기판(SU; SU'; SU") 내에 제공되어 있는 것을 특징으로 하며,
센서 칩(C2')은, 센서 칩(C2')의 상부 면(OS')에서 제3 멤브레인 영역(M")이 그 위에 걸쳐 있는 공동부(K')를 구비하며, 적어도 센서 영역(SB') 상에는 보호 매체(VI)로 이루어진 보호 박막(FI)이 제공되어 있는, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 센서 칩(C2")의 상부 면(OS")에서 센서 영역(SB")에는 가스 투과성이며 물 불투과성인 격자 장치(LO)가 제공되어 있는, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치.
제4항에 있어서, 격자 장치(LO) 아래에는 제1 공동(HO)이 있고, 상기 제1 공동 내에서는 센서 칩(C2")의 영역(BL)이, 하부 면(US") 쪽으로 유체를 투과시키는 현수 장치(AG)를 통해 매달려 있으며, 센서 칩(C2")의 영역(BL)은, 센서 칩(C2")의 하부 면(US")에서 제4 멤브레인 영역(M")이 그 위에 걸쳐 있는 공동부(K")를 구비하며, 센서 칩(C2")의 하부 면(US")은, 제1 공동(HO)과 유체 공학적으로 연결된 제2 공동(Z)이 제4 멤브레인 영역(M") 하부에 형성되도록 평가 칩(C1) 상에 본딩되어 있는, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치.
제5항에 있어서, 센서 칩(C2")의 하부 면(US")은 미소 유체 방식으로 밀봉된 환상 본딩 프레임(BR)에 의해서 평가 칩(C1) 상에 본딩되어 있는, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 센서 칩(C2; C2')의 하부 면(US; US')은 평가 칩 (C1) 상에 본딩되어 있는, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 센서 칩(C2')은 하나 또는 복수의 제2 쓰루 홀(DK3)을 구비하는, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 밀봉 매체 또는 보호 매체는 고무 탄성을 갖는 제3 매체인, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치.
제2항 또는 제3항에 따른 미소 기계식 센서 장치 및 하우징(G)을 갖는 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 어셈블리로서,
하우징(G)은 바닥부(BT) 및 바닥부(BT)와 연결되어 있는 덮개부(DT)를 구비하며, 덮개부(DT)는 내부로 지향하는 환상 스페이서 영역(B)을 구비하며, 센서 칩(C2; C2'; C2")은, 스페이서 영역(B)이 밀봉 매체(DI) 상에 안착하도록 하우징(G) 내부에서 바닥부(BT) 상에 간접적으로 또는 직접적으로 장착되어 있으며, 환경 매체용 액세스 개구(ME)가 센서 영역(SB; SB'; SB") 상부에서 덮개부(DT) 내에 제공되어 있는, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 어셈블리.
하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치를 제조하기 위한 방법이며, 상기 미소 기계식 센서 장치의 제조 방법은,
상부 면(OS; OS'; OS") 및 하부 면(US; US'; US")을 구비하는 미소 기계식 센서 칩(C2; C2'; C2")을 형성하는 단계로서, 상부 면(OS; OS'; OS")에는 또는 상에는 환경 매체와 접촉할 수 있는 센서 영역(SB; SB'; SB")이 제공되는 단계;
센서 영역(SB; SB'; SB")의 주변에 제공되어 있고 상부 면(OS; OS'; OS") 쪽으로 개방되어 있는 하나 이상의 환상 트렌치(DT; DT')를 센서 칩(C2; C2'; C2")의 기판(SU; SU'; SU") 내에서 형성하는 단계; 및
트렌치(DT; DT') 상에 장착될 상응하는 하우징의 영역을 밀봉하기 위한 밀봉 매체(DI)로 트렌치(DT; DT')를 채우는 단계;를 포함하며,
센서 칩(C2)은,
센서 칩(C2)의 하부 면(US)에서 제1 멤브레인 영역(M)이 그 위에 걸쳐 있는 공동부(K)를 구비하며, 센서 칩(C2)의 하부 면(OS)에서 센서 영역(SB)에는, 공동부(K) 위에 제2 멤브레인 영역(M')이 걸쳐 있도록 리세스(W)가 형성되어 있으며, 리세스(W)는 보호 매체(V)로 적어도 부분적으로 채워져 있거나, 또는
센서 칩(C2')의 상부 면(OS')에서 제3 멤브레인 영역(M")이 그 위에 걸쳐 있는 공동부(K')를 구비하며, 적어도 센서 영역(SB') 상에는 보호 매체(VI)로 이루어진 보호 박막(FI)이 제공되어 있는,
하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치의 제조 방법.
제11항에 있어서, 트렌치(DT)는 센서 칩(C2; C2'; C2")의 기판(SU; SU'; SU") 내에서 에칭되고, 밀봉 매체는 분배, 압착 또는 분사에 의해서 적어도 부분적으로 채워지는, 하우징 밀봉부가 통합된 미소 기계식 센서 장치의 제조 방법.