KR20090105930A - 캡슐화 모듈, 캡슐화 모듈 제조 방법 및 이의 사용 - Google Patents

캡슐화 모듈, 캡슐화 모듈 제조 방법 및 이의 사용

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KR20090105930A
KR20090105930A KR1020097015059A KR20097015059A KR20090105930A KR 20090105930 A KR20090105930 A KR 20090105930A KR 1020097015059 A KR1020097015059 A KR 1020097015059A KR 20097015059 A KR20097015059 A KR 20097015059A KR 20090105930 A KR20090105930 A KR 20090105930A
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로란트 힐저
헤이끼 꾸이스마
알띠 또르껠리
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콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
브이티아이 테크놀러지즈 오와이
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Abstract

본 발명은 캡슐화 모듈 (A) 의 제조 및/또는 마이크로기계적 구성물을 캡슐화 하는 방법에 관한 것으로서, 관통 접촉부 (2), 전선, 접촉부 및/또는 전자 구조물과 같은 전자 접속 수단이, 하나 이상의 구조화 공정 및/또는 에칭 공정을 통하여 특히 도핑된 실리콘인 전기 전도성인 반도체 재료의 블랭크로부터 형성되고, 전자 접속 수단의 형성 공정에서, 전자 접속 수단이 배열되는 반도체 재료의 대좌 (6) 가 생기게 되고, 전자 접속 수단은 그 후에 매립 재료 (9) 로 매립되고 매립 재료 및/또는 반도체 대좌 (6) 는 규정된 수의 전자 접속 수단이 캡슐화 모듈 (A) 의 외부면 (7, 8) 중 적어도 하나에 전기적 접촉부를 갖는 정도로 매립된 이후에 제거되는 방법으로서, 적어도 하나의 구조화 및/또는 에칭 공정에 의한 전자 접속 수단을 형성하는 공정 동안 관통 접촉부 (2) 가 각각 구성되는 적어도 하나의 고립된 재료의 둑이 반도체 재료 (6) 의 대좌에 형성되고, 이는 반도체 전극 (3) 을 형성한다. 본 발명은 또한 적어도 하나의 관통 접촉부 (2) 및 적어도 하나의 반도체 전극 (3) 과 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물 및 이들을 자동차에 사용하는 것에 관한 것이다.

Description

캡슐화 모듈, 캡슐화 모듈 제조 방법 및 이의 사용{ENCAPSULATION MODULE METHOD FOR PRODUCTION AND USE THEREOF}
본 발명은 청구항 11 의 전문에 따른 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물, 청구항 1 의 전문에 따른 제조 방법, 및 자동차에서 이러한 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물의 사용에 관한 것이다.
문헌 EP 1 371 092 B1 은 전기 전도성 실리콘 (silicon) 으로 이루어진 구멍 또는 피드쓰루 (feedthrough) 를 가지며 유리로 이루어진 평면 기재를 제안한다.
이러한 평면 기재가 마이크로기계적 구성물에 사용될 때, 금속 전극이 보통 상기 평면 기재의 적어도 하나의 기저면에 제공되고, 이 금속 전극은 피드쓰루에 접속되고 커패시터 판으로서 마이크로기계적 구조와 상호 작용한다. 실리콘과 금속 전극 사이의 전기적 및 기계적으로 신뢰할 수 있는 천이 접속을 위해, 적어도 두 금속으로 이루어진 전극이 종종 사용된다.
상이한 재료, 특히 상이한 금속 및/또는 결정질 또는 비정질 실리콘의 접촉 접속 때문에, 요소의 파라미터에, 예컨대 높은 온도 구배 또는 불충분한 장기간의 안정성과 같은 나쁜 효과가 발생할 수 있다. 더구나, 예컨대 기전력 (배터리 효과), 전기적 이동 및 부식과 같은 기생 효과가 서서히 나타날 수 있고, 특히 부식은 부품의 장기간 안정성에 관하여 문제를 일으킨다.
도 1 ~ 도 6 은 개별 제조 상태가 도시된, 도금 관통공 및 반도체 전극을 갖는 캡슐화 모듈의 대표적인 실시형태를 나타낸다.
도 7 ~ 도 10 은 구조 모듈의 대표적인 실시형태를 나타낸다.
도 11 ~ 도 13 은 대표적인 캡슐화 모듈 및 또한 대표적인 캡슐화 모듈의 제조 스테이지를 나타낸다.
도 14 ~ 도 16 은 캡슐화 모듈 및 특히 터널을 포함하는 대안적인 캡슐화 모듈의 대표적인 제조 스테이지를 나타낸다.
도 17 ~ 도 20 은 하나 또는 두 개의 구조 모듈을 특히 밀봉식으로 캡슐화 하는 캡슐화 모듈을 포함하는 마이크로기계적 구성물의 대표적인 실시형태를 나타낸다.
도 21, 도 22 는 캡슐화 모듈에 의해 캡슐화 된 구조 모듈의 대표적인 전기적 접촉 접속부를 나타낸다.
도 23, 도 24 는 캡슐화 모듈에 의해 캡슐화 된 구조 모듈의 상이한 구조물 공간 내에 상이한 매질이 선택적으로 포함되어 있는 것을 나타낸다.
도 25, 도 26 은 두 개의 대표적인 마이크로기계적 구성물을 나타낸다.
도 27 ~ 도 29 는 추가적인 하우징 내의 마이크로기계적 구성물의 대표적인 실시형태를 나타낸다.
도 30 ~ 도 36 은 마이크로기계적 모듈을 포함하는 다양한 대표적인 마이크로기계적 구성물 및 시스템을 나타낸다.
본 발명은 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물의 제조 방법 및 금속 전극이 생략될 수 있고, 특히 상기 문제가 이에 의해 적어도 부분적으로 해결되는 대응하는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물을 제안하는 목적을 기본으로 한다.
이 목적은 청구항 제 1 항에 따른 제조 방법 및 청구항 제 11 항에 따른 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물을 통하여 본 발명에 따라 달성된다.
본 발명은, 특히 제조 방법 및 또한 대응적으로 제조되며 각각의 경우 적어도 하나의 도금 관통공 및 전기 전도성 반도체 재료로 이루어진 적어도 하나의 반도체 전극을 갖는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물을 제안하는 컨셉을 기본으로 하며 이들은 전기적으로 실질적으로 비전도성인 매립 재료에 매립된다.
전극 및/또는 반도체 전극은 바람직하게는 용량성 부품 또는 용량성 구성물의 수단 또는, 특히 마이크로기계적 판독 장치 및/또는 구동 장치의 일부인 판형 커패시터의 판으로 이해된다. 전극 및/또는 반도체 전극이 대안적으로 바람직하게는 전기 접속 수단 또는 접촉 수단의 역할을 할 수 있다.
판독 장치가 편의적으로는 적어도 두 전극 또는 조립품 내에서 공통 전기 용량/전기 용량이 변하고/변하거나 서로에 대한 전위차가 측정되는 다른 전기적/전자 소자를 갖는 장치로 이해된다. 특히, 이러한 판독 장치는 서로 맞물리는 컨덕터 표면/판을 갖고 이들은 전기적으로 실질적으로 서로 절연되며 이들 중 하나는 기저 요소, 특히 바람직하게는 프레임 및/또는 하나 이상의 진동 질량체 (seismic mass) 에 연결되고/되거나 커플링 빔에 연결되고 다른 하나는 마이크로기계적 모듈 또는 웨이퍼에 연결된다. 판독 장치는 특히 한 쌍의 전극을 갖는다.
구동 장치는 바람직하게는 적어도 두 개의 서로 반대편에 있는 컨덕터 표면, 특히 커패시터 판을 갖는 용량성 구동기로 이해되고, 이들 중 하나는 적어도 하나의 기저 요소 및/또는 진동 질량체에 연결되고 다른 하나는 마이크로기계적 모듈 또는 웨이퍼에 연결된다. 이러한 컨덕터 표면에 상이한 전압을 인가함으로써, 컨덕터 표면은 서로에 대해 움직일 수 있다. 특히, 예컨대 회전속도 센서 소자와 같은 센서 소자의 구동 모드가 적어도 하나의 구동 유닛을 통하여 발생된다.
특히 캡슐화 모듈, 캐리어 모듈 또는 구조 모듈인 모듈은 바람직하게는 마이크로기계적 수단으로 이해되며 이는 그 자체가 마이크로기계적 시스템 및/또는 마이크로기계적 구조이며 또는 마이크로 기계적 시스템을 형성하기 위해 다른 모듈과 조합하여 보충될 수 있다. 이러한 모듈은 바람직하게는 각각의 요구에 따라 제조되고 형성되는 웨이퍼 모듈이다.
구조화 공정은 바람직하게는 에칭 공정으로 이해되며, 특히 바람직하게는 KOH (수산화칼륨) 을 통한 습식 화학 에칭, 또는 TMAH (테트라메틸암모늄 하이드록사이드) 를 통한 이방성 에칭, 및/또는 특히 이온 밀링 또는 전자 빔 방법과 같은 이방성 건식 에칭 및/또는 특히 DRIE (심도 반응성 이온 에칭) 와 같은 이방성 반응 이온 에칭을 포함하며, 이러한 DRIE 에는 예컨대 특히 중합체 패시베이션 (passivation) 중간 단계를 갖는 에칭 패시베이션 방법, 및/또는 자이로스태틱 (gyrostatic) 에칭 방법이 있다.
다른 구조화 공정은 대안적으로 바람직하게는, 특히 밀링 및/또는 소잉 (sawing) 과 같은 기계적 가공 방법을 포함한다.
본 방법에 있어서, 전자 접속 수단을 형성하도록 하나 또는 다수의 에칭 공정 및 비기계적 공정을 실행하는 것이 편의적인데, 이는 기계적 공정은 보통 비교적 긴 구조화 폭만을 허락하고, 특히 예컨대 소잉 트랙에 의해 그리드 형태의 형상을 제조하기 때문이다.
적어도 두 마이크로기계적 모듈 또는 실리콘 웨이퍼의 연결 또는 결합은 바람직하게는 적어도 하나의 웨이퍼 접합 방법을 통하여 실행된다. 이러한 경우, 적어도 하나의 양극 유리 실리콘, 양극 유리 알루미늄, 땜납, 융합, 공융 금속, 접착제 접합 또는 다른 적절한 웨이퍼 결합 방법을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 예컨대, 특히 적어도 하나의 센서 소자를 포함하는 구조 모듈, 및 캡슐화 모듈과 같은 두 마이크로기계적 모듈을 O2 분위기 하에서 융합 접합을 실행하는 것이 특히 바람직한데, 이때 고온 공정 동안 O2 가 실리콘과 반응하고 실리콘 산화물 층이 접합 공정에 의해 에워싸인 구조 모듈의 적어도 하나의 공동 내의 표면에 형성된다. 이는 특히 그 후의 구조물 에칭 동안 에칭 정지 층의 역할을 한다.
바람직하게는, 틈이 국부적인 산화 또는 LOCOS 공정 (실리콘의 국부적인 산화) 을 통하여 두 마이크로기계적 모듈, 특히 구조 모듈과 캡슐화 모듈 사이에 발생된다.
두 마이크로기계적 모듈 사이에 절연 또는 전도성 재료로 이루어진 결합층을 도입시키는 것이 바람직하며, 이 층은 절연 방식 또는 전기 전도적인 방식으로 두 모듈 또는 웨이퍼를 서로 연결시킨다. 이러한 경우, 국부적으로 절연성인 또는 전기 전도적인 결합면이 결합층에 대하여 다수의 선택적인 구조화 및 적층 방법을 통하여 생성될 수 있다.
제안된 기술은 상기 더 설명된 종래 기술로부터 공지된 문제를 갖지 않거나, 또는 이들을 단지 작은 정도로 갖는다. 특히, 이는 기술이 적용 대상 (모듈 구성 시스템) 의 요구 사항에 유연하게 사용될 수 있다는 점에 의해서 달성된다. 이는 바람직하게는 기계적 운동이 전기적 신호로 용량성 변환되고 및 그 역도 가능한 가속도 센서, 회전속도 센서, 압력 센서와 같은 관성 센서에 적합하다. 제안된 기술의 유연성에 의해, 특히 바람직하게는 하나의 실리콘 부품에 상이한 적용 대상을 통합하는 가능성이 있다. 예컨대 ASIC 상의 직접적인 칩 통합이 가능하지 않다면, 제안된 기술이, 특히 다른 부품들이 또한 공통 하우징에 통합되고 정확한 방식으로 배선에 경비를 지출하지 않으면서 외부적으로 연결되는 것을 가능하게 한다.
전기 전도성 반도체 재료는 바람직하게는 도핑된 결정 또는 비정질 실리콘이다.
적어도 하나의 도금 관통공이 바람직하게는 전선 및/또는 열 전도 경로로서 형성된다.
방법에 있어서, 전자 접속 수단을 매립 재료로 매립하는 동안 및/또는 그 후의 매립 재료의 경화 동안, 매립 재료는 전자 접속 수단이 매립된 실질적으로 디스크 형상 본체로 형성되는 것이 편의적이다. 이러한 경우, 매립 공정은 특히 적어도 하나의 주조 및/또는 용융 공정을 포함한다. 특히, 디스크 형상 본체의 성형은 전자 접속 수단이 주형 내에 배치되고 포팅 (potting) 재료가 주형에 채워질 때 포팅 재료에 의해 매립되도록 반도체 재료의 대좌 (pedestal) 를 수용하거나 그에 인접하는 주형에 의해 이루어진다. 상기 포팅 재료는 대안적으로 바람직하게는 기저부로서 원료의 대좌 및 벽으로서 원료의 좁은 에지를 포함하는 "주형" 으로 주조된다. 이러한 원료의 좁은 둘레 에지는 이를 위해 전자 접속 수단이 또한 형성되는 적어도 한 번의 에칭 및/또는 구조화 공정 동안 사전에 형성된다.
실질적으로 디스크 형상인 본체는 바람직하게는 두 기저면, 즉 실질적으로 서로 평행한 바닥면 및 정상면을 갖는 본체로 이해된다. 이러한 경우, 본체 두께, 즉 기저면 사이의 거리는 디스크 형상 본체의 기저면의 길이 및/또는 폭 또는 직경보다 특히 더 클 수 있다. 하지만, 특히 바람직하게는, 디스크 형상 본체는 편평하게 형성되며, 즉 본체 두께는 디스크 형상 본체의 기저면의 길이 또는 폭 또는 직경보다 더 작다.
본 방법에 있어서, 캡슐화 모듈의 적어도 하나의 외부면이 적어도 하나의 전도성 재료로 코팅되는 것이 편의적이다. 특히, 상기 재료는 증기 증착 또는 스퍼터링 (sputtering) 법을 통하여 도포되는 금속이다. 전도성 층 아래에, 전기 절연층이 특히 바람직하게는 형성되고, 이는 적어도 하나의 전자 접속 수단과 별개로 캡슐화 모듈의 대응하는 기저면으로부터 전도성 층을 전기적으로 절연시킨다. 특히 바람직하게는, 특히 상기 설명된 절연층이 없는 전도성 층이 그 후에 구조화되고 이러한 경우 접촉 접속부 또는 접촉 패드를 형성하며 이를 통하여 적어도 하나의 도금 관통공의 적어도 한 측이, 특히 접합 와이어 또는 예컨대, 납땜 볼 (볼 그리드 어레이 (ball grid array)) 및/또는 플립 칩 조립을 통하여 반도체 기술에서 알려진 다른 접촉 접속 방법을 통하여 전기적으로 연결된다.
적어도 하나의 마이크로기계적 구조 및/또는 적어도 하나의 다른 마이크로기계적 모듈에 대한 캡슐화 모듈의 정확한 끼워맞춤 연결을 위해, 전기적 접촉 소자, 완충 요소, 멈춤 요소 또는 공동과 같은 전자 및/또는 기계적 수단이 캡슐화 모듈의 적어도 하나의 외부면에 적용되는 방식으로 본 방법을 확장하는 것이 바람직하다. 특히, 크림프 (crimp) 접촉부가 캡슐화 모듈과 구조 모듈 사이에 생성되고, 상기 접촉부는 압력 및 열을 통하여 한 모듈의 금속층으로부터 생기게 된다. 이러한 크림프 접촉부는 도금 관통공과 구조물 사이의 접촉 접속부의 역할을 한다. 상기 크림프 접촉부는 특히 바람직하게는 구조 모듈의 앵커 또는 기둥의 경우에 생성된다.
바람직하게는, 적어도 부분적으로, 전기 절연성인 재료가 캡슐화를 위해 제공되는 캡슐화 모듈의 기저면에 적용된다. 상기 재료는 예컨대 캡슐화 되는 마이크로기계적 구조 또는 마이크로기계적 센서 소자를 위한 오버로드 정지부 및/또는 멈춤부 같은 기계적 수단으로서 사용될 수 있는 방식으로 형성되고 배치된다. 적어도 하나의 이러한 기계적 수단은 특히 바람직하게는 반도체 전극 상에 또는 아래에 고정되거나 배치된다.
하나 또는 다수의 기계적 수단은 바람직하게는 전기 절연성 재료, 특히 실리콘 산화물 또는 질화물 또는 다이아몬드형 탄소 (DLC) 또는 이러한 재료의 조합물로부터 형성된다.
본 방법에 있어서, 유리가 포팅 재료로서 사용되고, 유리는 전자 접속 수단에 걸쳐 액화 방식으로 부어지거나 액체 유리로서 직접적으로 부어진 후 경화되는 것이 편의적이다.
본 방법은 바람직하게는 적어도 하나의 터널이 적어도 한 번의 구조화 공정 및/또는 에칭 공정을 통하여 캡슐화 모듈의 특히 서로 반대편에 있는 적어도 두 외부면 사이에 생성되는 것에 의해 보충된다. 특히 바람직하게는, 적어도 하나의 터널은, 특히 반도체 전극이 할당되지 않은 적어도 하나의 도금 관통공을 제거함으로써 생성된다.
본 방법은 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구조물 또는 적어도 하나의 구조 모듈이 캡슐화 모듈에 의해, 특히 밀봉식으로, 또는 기밀 방식으로 캡슐화 되고, 특히 캡슐화 이전에, 특히, 반도체 전극이 할당되지 않은 캡슐화 모듈의 적어도 하나의 전기적 도금 관통공이, 예컨대 에칭 공정을 통하여 제거되는 것으로 보충되는 것이 편의적이다. 이러한 경우, 캡슐화 모듈을 통하여 대응하는 마이크로기계적 구조물 또는 구조 모듈의 내부로 이르는 적어도 하나의 터널이 생기고, 그 후에, 상기 터널을 통하여, 특히 각각의 경우에 규정된 압력을 갖는 규정된 매질이 대응하는 마이크로기계적 구조물의 각각의 내부에 유입된다. 특히, 터널을 통하여 매질 교환이 실행될 수 있다. 이러한 과정을 통하여, 규정된 분위기가 하나 또는 다수의 구조물 공간에 설정될 수 있다. 상이한 센서 소자 또는 센서 소자 종류가 구조물 공간의 분위기에 대하여, 예컨대 매질 및 압력에 대한 상이한 요구 사항을 갖기 때문에 이는 특히 유리하다. 상기 방법을 통하여, 다수의 상이한 구조물 또는 센서 소자가 비교적 간단한 방식으로 공통 칩에 통합되는 것이 특히 바람직하게는 가능하다. 이를 위해, 특히 바람직하게는, 다수의 구조물 공간이 다수의 터널, 특히 각각의 경우 구조물 공간 당 적어도 하나의 터널을 갖는 적어도 하나의 캡슐화 모듈에 의해 캡슐화 된다. 게다가, 특히 압력 센서, 액체 채널, 펌프 또는 밸브를 위한 입구 또는 출구가 하나 또는 다수의 개방 터널에 의해 생성된다.
이러한 경우 적어도 하나의 터널이 그 후에 폐쇄되는 것이 편의적이다. 특히 바람직하게는, 적어도 하나의 터널이 그 후에 폐쇄되는 것은 매립 및/또는 포팅 재료를 상기 적어도 하나의 터널에 유입시키고 그 후에 터널에 유입된 이 재료를 경화시킴으로써 실행된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 반도체 전극이 적어도 한 번의 구조화 및/또는 에칭 공정을 통하여 적어도 부분적으로는 제거되고, 이에 의해 공동이 캡슐화 모듈의 기저면에 발생되고, 특히 반도체 전극의 나머지 부분이 커패시터 판 또는 접촉 접속부로서 이용 가능하다. 상기 공동은 예컨대 마이크로기계적 구조물의 휨을 위한 공간의 역할을 한다.
터널을 형성하기 위해 특히, 반도체 전극이 할당되지 않은 적어도 하나의 도금 관통공의 제거 또는 공동을 형성하기 위해 반도체 전극의 적어도 일부의 제거는 바람직하게는 KOH, TMAH 및/또는 다른 에칭 공정을 통하여 실행된다.
전자 접속 수단을 형성하는 과정에서, 바람직하게는 먼저 적어도 하나 또는 그 이상의 전극 및/또는 접촉 영역 및/또는 상호 접속부가 실질적으로 수직 에칭 및/또는 예컨대 밀링과 같은 대안적인 구조화를 통하여 전기 전도성 반도체 재료의 블랭크로부터 대좌에 형성된다. 이러한 경우, 적어도 하나의 상호 접속부가 특히 두 개 이상의 전극 사이에서 교차 접속부로서 형성된다. 이 다음에는 특히 바람직하게는 전극 및/또는 접촉 영역 및/또는 상호 접속부 상에 필라 (pillar) 로서 형성되는 하나 또는 다수의 도금 관통공을 형성하게 된다. 이러한 전자 접속 수단은 그 후에 매립 재료, 바람직하게는 유리로 매립된다.
캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물은 디스크 형상 본체가 두 외부 기저면 사이에 적어도 하나의 터널을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 상기 적어도 하나의 터널은 개방되거나 매립 재료 또는 다른 재료에 의해 밀폐된다. 개방 터널은 특히 바람직하게는 구조 모듈의 구조물 내부에 들어가는 규정된 분위기 및/또는 압력 센서, 액체 채널, 펌프 또는 밸브를 위한 입구 또는 출구에 제공한다.
캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물이 디스크 형상 본체의 기저면 중 하나와의 계면을 갖고 상기 디스크 형상 본체 안에서 실질적으로 둑 (mound) 형상으로 뻗어서 형성되고, 상기 본체 내의 도금 관통공에 특히 일체적으로 연결되는 전기 전도성 반도체 재료로 이루어진 적어도 하나의 반도체 전극을 갖는 것이 편의적이다.
도금 관통공에 연결되는 적어도 하나의 반도체 전극은 대안적으로 바람직하게는 비교적 큰 영역의 전기적 접촉 소자 또는 전기적 접촉부로서 사용되고 특히 바람직하게는 접합 와이어를 통하여 접촉 접속된다.
바람직하게는, 유리 또는 중합체 재료, 특히 수지가 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물을 위한 매립 재료로서 사용된다. 유리의 사용은, 특히 실리콘과의 양극 접합을 가능하게 한다.
캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물의 디스크 형상 본체가, 두 외부 기저면의 적어도 하나 상의 적어도 하나의 위치에서 전도성 재료로 코팅되는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는, 전도성 재료층은 상기 층의 조각 중에서의 개별 조각이 도금 관통공에 연결되고 따라서, 특히 금속으로 이루어진 접촉 접속부 또는 접촉 패드를 형성하는 방식으로 구성된다. 특히 바람직하게는, 적어도 하나의 도금 관통공이 한 단부에서 반도체 전극에 할당되거나 또는 이에 일체적으로 연결되고, 반도체 전극은 캡슐화 모듈에 동일한 면을 이루면서 매립되고, 다른 측에서 이 도금 관통공은, 특히 상기 설명된 것과 같은 금속 접촉 접속부에 할당되거나, 또는 전기 전도적으로 이에 연결된다.
캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물은 기저면과 공통의 반도체 상호 접속면을 갖고 특히 적어도 하나의 반도체 전극에 대응하는 방법으로 형성되는 전기 전도성 반도체 재료로 이루어진 적어도 하나의 상호 접속부를 갖는다. 상기 적어도 하나의 반도체 상호 접속부는 특히 바람직하게는 적어도 하나의 도금 관통공 및/또는 반도체 전극에 연결된다. 이는 대안적으로 바람직하게는 기저면 상의 접촉 접속을 위한 반도체 상호 접속부로서만 형성되며 도금 관통공에 대한 추가적인 연결부를 갖지 않는다. 적어도 하나의 반도체 상호 접속부는 특히 바람직하게는 반도체 전극에 대응하는 방식으로 형성되고 배치되며, 하지만 이러한 경우 반도체 전극에서보다 기저면에 대하여 평행한 평면에서 더 큰 부분을 갖는다. 편의적으로, 하나 또는 다수의 반도체 전극은 적어도 하나의 반도체 상호 접속부에 배치되거나 이에 할당되며 전도적으로 이에 연결된다.
이러한 경우, 적어도 하나의 반도체 전극 및/또는 적어도 하나의 반도체 상호 접속부는 편의적으로는 대응하는 기저면과 동일 평면을 이루면서 형성되고 따라서 실질적으로는 상기 기저면에 볼록부나 오목부를 형성하지 않는다.
적어도 하나의 반도체 상호 접속부는 바람직하게는 적어도 두 반도체 전극을 연결한다.
적어도 하나의 반도체 전극은 마이크로기계적 판독 장치 및/또는 여기 (excitation)/구동 장치의, 특히 커패시터 판인 전기 전도성 표면으로서 또는 전기적 접속 수단으로서 설계되는 것이 바람직하다.
캡슐화 모듈은 편의적으로는 전도성 반도체 재료로 이루어진 프레임을 갖는다. 상기 프레임은, 특히 매립 재료를 수용하는 역할을 한다. 특히 바람직하게는, 상기 프레임은 전자기 쉴드의 역할을 한다. 특히, 추가적으로 또는 대안적으로, 다수의 캡슐화 모듈이 공통 웨이퍼 또는 캐리어 웨이퍼 상에 또는 이로부터 형성되는 경우, 프레임은 캡슐화 모듈을 서로 분리시키기 위한 소잉 트랙으로서 사용되며, 이는 유리와 같은 매립 재료가, 예컨대 비교적 불량하게 잘라질 수 있기 때문에 유리하다. 게다가, 캡슐화 모듈의 프레임은, 특히 웨이퍼가 각각의 대좌 높이로 대부분의 부분에 대하여 다시 얇아지거나 제거되는 경우 공통 웨이퍼에 대해 기계적으로 강성을 갖게 하는 역할을 할 수 있다.
바람직하게는, 디스크 형상 본체는 두 외부 기저면의 적어도 하나에서, 추가적인 마이크로기계적 구조물과의 상호 작용을 위해, 특히 전기적 절연 재료로 이루어진 완충 요소, 멈춤 요소, 기계적 오버로드 정지부, 또는 공동과 같은 적어도 하나의 마이크로기계적 수단을 갖는다. 이러한 경우, 특히 바람직하게는, 적어도 하나의 완충 및/또는 정지 요소는 전기 전도성 또는 절연성 반도체 재료로 형성되고 적어도 하나의 반도체 전극에 형성된다.
캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물의 디스크 형상 본체는 특히 밀봉식으로 또는 기밀 방식으로 추가적인 마이크로기계적 구조물을 캡슐화 하도록 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구조물 또는 구조 모듈에 연결되고, 추가적인 마이크로기계적 구조물의 전기적 연결부 및/또는 접촉부는 하나 이상의 도금 관통공 및/또는 반도체 전극 및/또는 디스크 형상 본체에 매립되는 반도체 상호 접속부 및 선택적인 다른 전기적 접속 수단과 전기 전도적으로 연결 및/또는 전기적으로 상호 작용하는 것이 편의적이다.
바람직하게는, 디스크 형상 본체의 두 외부 기저면의 적어도 하나에 있는 적어도 하나의 마이크로기계적 수단은 상기 수단이 막 또는 굽힘 빔과 같은 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구조물의 마이크로기계적 수단과 상호 작용할 수 있도록 배치 및 형성된다.
적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구조물은 디스크 형상 본체에 매립된 적어도 하나의 전기적 도금 관통공 및/또는 반도체 전극 및/또는 반도체 상호 접속부를 통하여, 특히 통합된 적어도 하나의 외부 전자 회로에 전기적으로 연결되는 것이 편의적이다. 특히 바람직하게는, 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구조물은 디스크 형상 본체를 통하여, 특히 칩에 통합된 적어도 하나의 통합 회로에 기계적으로 연결된다.
바람직하게는, 디스크 형상 본체는, 특히 추가적인 납땜 비드를 통하여, 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구조물 또는 구조 모듈 및/또는 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구성물 및/또는, 특히 칩에 배치된 적어도 하나의 통합 회로에 기계적으로 및/또는 상기 본체에 매립된 하나 이상의 도금 관통공 및/또는 반도체 전극 및/또는 반도체 상호 접속부를 통하여 전기 전도적으로 연결된다. 특히 바람직하게는, 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구조물 및/또는 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구성물 및/또는, 특히 칩에 통합된 적어도 하나의 통합 회로는 적어도 하나의 도금 관통공 및/또는 반도체 전극 및/또는 반도체 상호 접속부를 통하여 디스크 형상 본체의 한 기저면에 기계적 및/또는 전기 전도적으로 연결되고, 디스크 형상 본체의 다른 기저면은, 특히 바람직하게는 납땜 비드를 통하여, 예컨대 납땜 비드의 그리드를 통하여 인쇄 회로 기판 또는 추가적인 전자 회로 또는 추가적인 캡슐화 모듈에 연결된다.
디스크 형상 본체는 센서 하우징에 커버로서 배치되고 고정되며, 센서 하우징에 배치된 적어도 하나의 전자 회로 및/또는 적어도 하나의 전자 부품 및/또는 적어도 하나의 마이크로기계적 구조물 또는 구조 모듈은 디스크 형상 본체에 매립된 적어도 하나의 전기적 도금 관통공 및/또는 반도체 전극 및/또는 반도체 상호 접속부를 통하여 적어도 하나의 외부 전자 회로에 전기 전도적으로 연결되는 것이 편의적이다. 특히 바람직하게는, 디스크 형상 본체는 래커 (lacquer) 또는 플라스틱에 의해 센서 하우징에 대하여 밀봉된다.
마이크로기계적 구성물은 바람직하게는 하나 이상의 회전속도 센서 소자 및/또는 하나 이상의 가속도 센서 소자를 포함한다. 특히, 적어도 두 센서 소자가 이들의 검출 방향에 대하여 서로에 대하여 실질적으로 직각으로 배치된다. 특히 바람직하게는, 마이크로기계적 구성물은 검출 방향에 대하여 서로에 대하여 실질적으로 직각으로 배치되는 동일한 종류의 센서 소자를 둘 또는 세 개를 포함하고, 또한 검출 방향에 대하여 서로에 대해 마찬가지로 직각으로 배치되는 동일한 종류의 센서 소자를 적어도 한 쌍 포함한다. 특히 바람직하게는, 마이크로기계적 구성물은, 특히 6 자유도를 갖는 관성 측정 유닛 (IMU) 을 형성하는 세 개의 회전속도 센서 소자 및 세 개의 가속도 센서 소자를 포함한다. 마이크로기계적 구성물은 특히 추가적으로 또는 대안적으로 바람직하게는 잉여 센서 소자를 포함한다.
마이크로기계적 구성물은 편의적으로, 특히 추가적으로, 예컨대 ASIC, 전송 유닛 및/또는 수신 유닛 또는 안테나 구조물과 같은 하나 이상의 전자 회로 및/또는 부품을 포함한다.
전자 또는 전기적 접속 수단은 바람직하게는 도금 관통공, 전선, 접촉부, 반도체 전극, 반도체 상호 접속부 및/또는 다른 전자/전기적 구조물 및/또는 부품으로 이해된다.
제작 기술의 개별적인 바람직한 제작 단계, 및 이들의 가능한 대안이 이하의 설명에서 주어지며, 이들로부터 마이크로기계적 구성물의 제조를 위한 모듈화 구성 시스템이 이루어진다. 바람직하게는, 마이크로기계적 구성물 또는 캡슐화 된 구조물은 하나 이상의 구조 모듈 및 하나 이상의 캡슐화 모듈을 포함한다. 캡슐화 모듈은 소위 구조물 공간 또는 구조물 내부에 구조물을 에워싼다.
두 변형예, K 및 L 이 이러한 경우 대안적으로 바람직하게 제안된다. 변형예 (L) 의 경우, 구조 모듈 또는 구조 웨이퍼, 특히 오로지 그 하부측이 에칭 정지층으로 코팅되지만, 변형예 (K) 의 경우에는 그렇지 않다. 변형예 (L) 의 이점은 그 후의 트렌치 (trench) 에칭 동안, 에칭이 산화물에서 정지되고 따라서 생성된 구조물의 언더에칭 또는 언더컷이 방지된다는 것이다. 산화층은 또한 웨이퍼의 접합 동안에 생성될 수도 있다.
구조 모듈을 위한 다른 대안적인 제조 공정은 바람직하게는 예비가공된 구조 모듈 또는 구조 웨이퍼와, 바람직하게는 단순한, 구조화되지 않고 특히 산화된 캐리어 웨이퍼를 함께 결합하는 것이다. 여기서 마찬가지로, 상기 논의된 두 변형예 (K 및 L) 는 대안적으로 바람직하게는 생각해 볼 수 있다 (산화막으로 코팅된 또는 코팅되지 않은 구조 웨이퍼). 따라서 예컨대 공동의 이방성 에칭 (건식, 습식-화학) 에 의해 구조물 면으로부터의 중심 이동 및/또는 막 두께의 설정 등과 같은 추가적인 구조 컨셉이 실현될 수 있다. 구조물을 자유롭게 하는 캐리어 웨이퍼로부터의 간격이, LOCOS 또는 DRIE 또는 다른 이방성 에칭 방법과 같은 유사한 방법에 의해 구조 웨이퍼 및/또는 캐리어 웨이퍼 그 자체에 도입될 수 있다. 상기 설명된 방법과 비교한 이러한 제조 방법의 이점은 상업적으로 이용 가능한 비용 효율적인 웨이퍼 두께를 사용하여 자유롭게 규정할 수 있는 구조물 높이의 설정, 웨이퍼를 다시 얇게 하는 공정의 회피 및 공동 내에 구조물을 제조하는 것이다.
캡슐화 모듈은 편의적으로는 웨이퍼 연결 기술의 모든 가능성을 허락하고 이와 동시에 전기적 신호가 구조물 공간으로부터 나오게 하고 특히 바람직하게는 웨이퍼 상의 구조물 공간 내, 또는 MEMS 시스템 내에 상이한 매질을 포함하는 것을 가능하게 한다.
이러한 경우, 캡슐화 모듈의 제조 방법은 대안적으로 바람직하게는 통합된 실리콘 반도체 전극과 수직 전기적 연결을 발생시키는 방법 및/또는 구조물 공간에서 선택적인 매질 조건을 설정하는데 사용될 수 있는 수단이 생성되는 방법과 관련이 있다. 특히, 멈춤부의 적용 이후에, 캡슐화 모듈의 양측은 한 커버 측으로부터 다른 커버측으로의 개구가 생성되거나 또는 남게되는 위치를 제외하고 코팅된다.
구조 모듈 및 캡슐화 모듈의 밀봉 캡슐화에 대하여 이후에 나타낸 몇몇의 대표적인 실시형태에 대하여 바람직하게는 대안적으로, 특히 구조 모듈 및 캡슐화 모듈 사이의 접합면은 또한 실리콘으로 만들어진 반도체 전극과 동일하게 제조될 수 있다. 이러한 경우, 접합은 융합 접합 공정을 통하여 실행된다. 하지만 이러한 경우, 특히 바람직하게는 접합 온도가 포팅 재료의 임계 온도를 초과하지 않도록 주의해야 한다. 따라서, 플라즈마 활성 "융합 접합" 을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 두 가지 모든 경우에, 반도체 전극을 통하여 도금 관통공이 구조물에 대하여 전기 전도성 접촉부를 형성하는 것을 보장하도록 주의해야 한다. 이는 캡슐화 모듈과 구조 모듈의 결합면 사이의 전도성 결합층을 통하여 달성될 수 있다. 특히 비교적 얇은 전도성 결합층이 캡슐화 모듈 및/또는 구조 모듈의 두 계면 중 적어도 하나에 도포된다. 융합 접합 공정 동안 비교적 높은 온도의 결과, 금속은 실리콘으로 이루어진 양쪽 계면으로 확산되고, 이에 의해 전기 전도성인 도핑된 실리콘의 경계층이 형성되고 이에 의해 각각의 경우에 적어도 하나의 도금 관통공과 구조 모듈의 전기적 접촉부 사이의 전기적 접촉이 특히 바람직하게는 일어난다.
대조적으로, 양극 접합 방법이 실행될 때, 비교적 높은 기계적 압력이 바람직하게는 공정 동안 정전기력에 의해 가해지고, 공정에 수반되는 온도 상승과 조합하여 이 압력은 적어도 하나의 모듈의 결합면에 금속층으로 만들어진 전도성 "크림프 접촉부" 를 발생시킨다. 이러한 크림프 접촉부는 마찬가지로 캡슐화 모듈, 특히 도금 관통공과 구조 모듈의 적어도 하나의 전기 전도성 수단 사이에 전기적 접촉부를 발생시킨다.
적어도 하나의 구조 모듈을 캡슐화 모듈로 양측에서 밀봉 캡슐화하는 것에 대하여, 기술적 과정을 고려할 때 제 2 캡슐화 모듈을 또한 캐리어 모듈과 나란히 사용될 수 있는 것이 편리하다. 이러한 경우, 먼저 바람직하게는 전극 틈 공정이 처리되지 않은 구조 웨이퍼 또는 구조 모듈에 실행되고, 반도체 전극을 갖는 캡슐화 모듈에 대한 접합 및 그 이후에 구조 모듈 또는 구조 웨이퍼가 다시 얇아지는 것이 뒤따라 일어나고, 그 후의 구조 에칭 및 제 2 캡슐화 모듈의 접합에 의한 제 2 틈 공정이 뒤따라 일어난다. 적어도 하나의 터널을 통하여 모든 구조물 공간을 동일한 매질로 채우는 것 또는 개별 구조물 공간을 선택적으로 채우는 것이 특히 바람직하다.
적어도 하나의 구조 모듈 및 적어도 하나의 캡슐화 모듈을 갖는 적어도 하나의 캡슐화 된 구조물 및 적어도 하나의 제어 및 신호 평가 회로 (ASIC) 를 포함하는 마이크로기계적 구성물을 제조하기 위해, 와이어 접합을 통하여 예비 성형된 하우징 내에서의 간단한 조립이 바람직하게는 실행된다. 전기적 접속부와 함께 상기 캡슐화 된 구조물과 특히 ASIC 를 예비 성형된 하우징 내에 서로 나란하게 배치하는 것은 캡슐화 모듈의 도금 관통공 및 반도체 전극 기술에 의해 가능하며, 상기 전기적 접속부는 ASIC 및 캡슐화 된 구조물로부터의 신호가 외부에서 접근할 수 있게 하고 와이어 접합에 의해 상기 캡슐화 된 구조물과 접촉한다. 예로서, 공동 플라스틱 하우징, 금속 하우징 또는 MID 패키지가 이러한 하우징으로 사용될 수 있다. 커버 (LID), 예컨대 전자기 쉴드를 위한 금속 커버를 하우징에 연결하는 것은 예컨대 접착제 접합 또는 레이저 용접에 의해 실행될 수 있다. 하우징 내의 자유 공간은 와이어의 안정화 및 습기에 대하여 부품을 밀봉시키기 위해 바람직하게는 겔 (gel), 특히 실리콘 겔로 채워진다. 특히, 캡슐화 된 구조물 아래에는 중간층, 예컨대 진동에 대하여 캡슐화 된 구조물의 기계적 분리를 초래할 수 있는 예컨대 높은 질량의 박편 (lamina) 이 배치된다. 특히, 바람직하게는, 중간층은 하우징에 대하여 또는 이와 함께 연성 방식으로 고정되고 캡슐화 된 구조물에 대하여 또는 이와 함께 경성 방식으로 고정된다.
제어 및 신호 평가 회로 (ASIC) 를 포함하는 캡슐화 된 구조물의 마이크로기계적 구성물을 제조하기 위해, 플립 칩을 통하여 ASIC 위에 직접 조립하고 그 이후에 예비 성형된 하우징 안에 조립하는 것이 대안적으로 바람직하게는 실행된다. 플립 칩 기술을 통한 ASIC 상의 조립은 도금 관통공을 갖는 캡슐화 모듈 및, 특히 접촉 접속을 위해 여기에 연결되는 반도체 상호 접속부를 통하여 가능하다. ASIC 와 캡슐화 된 구조물 사이에는 기계적인 고정, 진동의 감쇠 및 예컨대 입자, 포팅 재료 또는 습기로부터 전기적 접촉부의 보호를 위해 예컨대 매립 재료 (언더필 (underfill)) 가 위치될 수 있다. 플립 칩 기술의 이점은 ASIC 의 접촉부에 대한 자동 정렬 효과 및 따라서 ASIC 상의 또는 이에 대한 캡슐화 된 구조물의 기하학적 배향 및 캡슐화 된 구조물의 접착제 접합 및 와이어 접합의 절약이다. 결과적으로 얻어진 칩 적층물 또는 플립 칩에 의해 위치된 캡슐화 된 구조물과 ASIC 의 조합은 플립 칩 기술을 통하여 예비 성형된 하우징 안에 직접적으로 조립될 수 있다. 이러한 하우징은 예컨대 예비 성형된 플라스틱, 금속 또는 세라믹 하우징 또는 MID 패키지일 수 있다. ASIC 에 대한 하우징의 기계적인 고정 및 밀봉은 바람직하게는 접착제 접합 또는 레이저 용접에 의해 실행된다. 하우징 내의 자유 공간은 와이어의 안정화 및 습기에 대하여 부품을 밀봉시키기 위해 특히 겔 또는 실리콘 겔로 채워진다.
복합 모듈을 형성하기 위해 다수의 캡슐화 된 구조물과 적어도 하나의 ASIC 를 단순 실리콘 웨이퍼 또는 캡슐화 모듈 또는 도금 관통공 및 패키지를 갖는 대응하는 캡슐화 웨이퍼에서 서로 결합하기 위해, 캡슐화 된 구조물은, 특히 플립 칩 기술, 접착제 접합, 남땜 또는 와이어 접합을 통하여 바람직하게는, 예컨대, 캐리어의 기능을 하는 실리콘 웨이퍼 상에, 적어도 하나의 ASIC 와 같은 다른 요소와 함께 조립되거나 배치된다. 따라서 이러한 요소는 특히 바람직하게는 칩 적층물을 형성한다. 부품 사이의 전기적 접속부는 반도체 상호 접속부를 형성하기 위한 간단한 금속 피복 및 구조화를 통하여 실리콘 웨이퍼 상에 발생된다. 금속피복은 특히 바람직하게는 와이어 접합에 의해 전기적 접촉부에 연결되고 플립 칩 공정에 적절하다. 언더필 재료가 특히 바람직하게는 사용된다. 캡슐화 모듈의 반도체 전극을 제조하는데 사용되는 것과 동일한, 또는 유사한 방법을 통하여, 예컨대, 코일 또는 안테나와 같은 무선 수신 및 전송 구조물이 바람직하게는 또한 전체 시스템 상에 제작되고 제조된다. 동일하게, 이를 위하여 표면 음파 (SAW) 필터 및 또한 수동 부품이 캐리어 상에 추가적으로 조립될 수 있다.
바람직하게는, ASIC 또는 캡슐화 웨이퍼 또는 도금 관통공 웨이퍼는 하우징 말단부, 특히 하우징 기저부로서 사용된다. 적응된 열 팽창 거동 및 따라서 열 부하 하의 캡슐화 된 구조물의 패키지에 대한 작은 영향이 이에 의해 달성된다.
둘 이상의 마이크로기계적 모듈을 캡슐화 하고/하거나 연결하기 위해, 높은 밀도를 갖고, 특히 실리콘에 적응되는 열팽창 계수를 갖고/갖거나 사실상 일정한 열팽창 거동을 갖는 재료로 이루어지고/이루어지거나 상이한 경도를 갖는 접착 층 및/또는 공융 접합 연결부용 금속 및/또는 접착제 접합용 중합체로 이루어진 중간층이 바람직하게는 사용된다. 따라서 특히 신뢰할 수 있고 견고한 연결 및 또한 기계적인 분리를 달성하는 것이 가능하다.
캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물을 제조하기 위해 제안된 방법 단계는 마찬가지로 추가적으로 마이크로기계적 구성물 및/또는 캡슐화 모듈 그 자체와 관련이 있고, 그 역도 가능한 것이 편의적이며, 즉 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물의 바람직한 특징은 추가적으로는 마찬가지로 대안적이고/대안적이거나 방법 단계의 개발 또는 보충과 관계가 있다.
본 발명은 추가적으로는 자동차, 특히 자동차 제어 시스템에서 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물의 사용에 관한 것이다.
본 발명에 따른 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물은 바람직하게는 자동차, 특히 자동차 제어 시스템, 특히 바람직하게는 자동차 제동 시스템에 사용되기 위해 제공된다. 압력 센서, 가속도 센서 또는 회전속도 센서와 같은 상이한 적용 대상의 통합을 위해, 상이한 패키지 기술이 이들의 특정 요구 사항을 만족시키기 위해 종종 요구된다. 본 발명에 따른 캡슐화 모듈은 특히 바람직하게는 이러한 상이한 센서 소자를 특히 공통 칩에 패키징 및 통합하기 위해 제공된다.
다른 바람직한 실시형태는 종속항 및 이하의 도면을 참조한 대표적인 실시형태의 설명으로부터 나타난다.
이하의 도면은 대표적인 실시형태의 개략적인 도시를 제공한다. 이러한 대표적인 실시형태는 구성물 및 구성물의 나타낸 방법 상태 모두로서, 또는 대응하는 제조 방법 동안의 정해진 지점에서의 각각의 구성물로 이해될 수 있다.
도 1 은, 전기 전도성 반도체 재료 (이 경우 도핑된 실리콘) 로 이루어진 대표적인 웨이퍼 또는 블랭크 (1) 를 나타내며, 이로부터 반도체 재료가 에칭법에 의해 제거되며, 이에 의해 전자 접속 수단이 형성된다. 이러한 경우, 웨이퍼 (1) 의 정상면으로부터 에칭이 실질적으로 수직 하방으로 실행된다. 예컨대, 반도체 전극 (3), 반도체 전극 사이의 전기적 접속을 이루는 반도체 상호 접속부 (4), 및 또한 전자 접속 수단으로서 할당된 반도체 전극 또는 반도체 상호 접속부가 없는 도금 관통공 (2) 이 웨이퍼에 형성된다. 또한, 웨이퍼 (1) 는 프레임 (5) 을 갖는다. 이러한 프레임은 대안적인 대표적인 실시형태 (도시되지 않음) 에는 존재하지 않는다. 반도체 전극 (3) 은, 예컨대 실질적으로 고립 (insular) 방식으로 형성된다.
도 2 에서, 웨이퍼 또는 블랭크 (1) 의 도핑된 실리콘은 예컨대 대부분 아래로 더 에칭되고, 그 결과 비교적 편평한 반도체 재료의 대좌 (6) 가 형성되고, 반도체 전극 (3), 반도체 상호 접속부 (4) 및 도금 관통공 (2) 형태의 전자 접속 수단이 그 위에 구성된다. 이러한 경우, 도금 관통공 (2) 은 기둥 형상으로 형성되고 각각의 반도체 전극 (3) 의 대부분에 배치된다. 이러한 경우, 이러한 각각의 도금 관통공은 각각의 반도체 전극 (3) 과 일체로 연결된다. 예로서, 캡슐화 모듈 (A) 은 도시된 제조 공정의 스테이지에서 전기 전도성 반도체 재료 (5) 로 이루어진 프레임 (5) 을 갖는다. 대안적인 대표적인 실시형태에서 (도시되지 않음), 상기 프레임 (5) 은 존재하지 않거나 또는 에칭 공정의 과정에서 대좌 (6) 아래로 제거되었다.
도 3 은 도핑된 반도체 재료로부터 제조된 전자 접속 수단을, 예컨대 유리 재료인 전기 절연성 매립 재료 (9) 로 매립하는 것을 예시한다. 이러한 경우, 전자 접속 수단이 구성되는 반도체 재료 (6) 의 대좌, 및 또한 매립 재료 (9) 를 수용하는 역할을 하는 프레임 (5) 을 식별하는 것이 추가적으로 가능한데, 이는 매립 재료가 액체 상태로 전자 접속 수단을 매립하고 그 후에 경화되기 때문이다. 프레임 (5) 은 또한 실질적으로 전체 캡슐화 모듈 웨이퍼를 둘러싸거나 에워쌀수 있으며 따라서 유동 제한부의 역할을 할 수 있다. 프레임은 도금 관통공이 형성된 이후 추가적으로 선택적으로 웨이퍼의 기계적 안정화에 기여한다.
도 4 는 아직 완성되지 않은 캡슐화 모듈 (A) 의 발전된 예를 나타내며, 매립 재료 (9) 는 도금 관통공 (2) 이 정상면 (8) 과 공통의 접촉 접속 가능 표면을 갖도록 후퇴되거나 또는 얇아지게 된다. 매립 재료 (9) 및 프레임 (5) 은 실질적으로 디스크 형상 본체 (20) 를 형성한다.
도 5 는 캡슐화 모듈 (A) 의 대표적인 실시형태를 나타내며, 전자 접촉 소자가 배열되는 캡슐화 모듈의 반도체 재료의 대좌가 제거되었고 반도체 전극 (3) 및 또한 상호 접속부 (4) 그리고 도금 관통공 (2a) 은 캡슐화 모듈 (A) 의 바닥면 (7) 또는 하부 외부면과 공통의 전기적 접촉 접속 가능 표면을 갖는다. 정상면 (8) 또는 상부 외부면에 대하여, 도금 관통공 (2) 은 각각 공통의 접촉 접속면을 갖는다. 바닥면 (7) 및 정상면 (8) 과의 전자 접속 수단의 공통면은 상기 표면 (7, 8) 과 동일한 면을 형성한다.
도 6 은 반도체 전극 (3) 과 반도체 상호 접속부 (4) 의 공통면 (동일 면을 이루며 끝남) 과 캡슐화 모듈 (A) 의 한 기저면을 볼 수 있는 캡슐화 모듈 (A) 의 대표적인 실시형태를 나타낸다. 마찬가지로 도금 관통공 (2) 을 포함하는 이러한 전자 접속 수단은 예컨대 유리인 매립 재료 (9) 에 매립된다. 도시되지 않은 대표적인 실시형태에는 없는 도핑된 실리콘으로 이루어진 프레임 (5) 은 예컨대 전자기 쉴드의 역할을 한다. 프레임 (5) 은, 웨이퍼 상의 다수의 대표적인 캡슐화 모듈의 프레임에 대하여, 또한 선택적으로 소잉 채널 또는 소잉 트랙의 역할을 하는데, 이는 실리콘은 유리보다 더 쉽게 잘라질 수 있기 때문이다. 게다가, 프레임 (5) 은 또한 선택적으로 기계적 안정화에 기여한다.
도 7 은 마이크로기계적 구조 모듈 (B) 또는 구조 웨이퍼의 대표적인 실시형태를 나타내며, 이는 예컨대 이방성 실리콘 에칭에 의해 제조된 구조물 (15) 을 갖는다. 이러한 경우, 구조 모듈 (B) 은 구조 웨이퍼 (B1) 와 이에 연결된 캐리어 웨이퍼 (B2) 를 포함한다. 캐리어 웨이퍼 (B2) 는 예컨대 구조물 (15) 의 기계적 휨을 가능하게 하는 두 공동 (12), 및 또한 구조 웨이퍼 (B1) 와 캐리어 웨이퍼 (B2) 가 결합법에 의해 고정적으로 연결되는 앵커 지점 (19) 및 프레임 (21) 을 갖는다. 한편, 결합면 (22) 은 공동 (12) 에 의해 완전하게 둘러싸일 수 있으며, 이에 의해 막 내에 앵커 지점 (19) 이 생성되고, 다른 한편 공동 (12) 은 결합면 (22) 에 의해 완전하게 둘러싸일 수 있으며, 이에 의해 폐쇄형 프레임 (21) 이 생성된다. 하나 또는 다수의 앵커 지점이 또한 밀폐 프레임 내에 위치될 수 있다. 구조 웨이퍼 (B1) 는 그의 상부면에 추가적으로, 전용 공동 (12), 앵커 지점 (19), 및 프레임 (22) 을 갖는다. 이에 의해 대표적인 구조 모듈 (B) 은 캡슐화 모듈에 의해 캡슐화 될 수 있고, 캡슐화 모듈에는 구조물 (15) 의 휨을 위한 어떠한 공동도 요구되지 않는다. 이러한 경우, 구조 모듈의 상부면 상의 앵커 지점 (19) 및 프레임 (22) 은 캡슐화 모듈과의 연결을 위한 결합면을 형성한다.
도 8 은 상기 설명된 구조 모듈 (B) 에 대한 대표적인 대안을 나타낸다. 구조 모듈 (B) 은 예컨대 미리 제작된 구조 웨이퍼 (B1) 를, 예컨대 구조화되지 않고 산화층으로 코팅된 캐리어 웨이퍼 (B2) 에 적용함으로써 제조된다. 이러한 경우, 각각의 구조물 (15) 의 위 및 아래에서 구조 웨이퍼 (B1) 는 구조물 (15) 의 휨을 위한 공동 (12) 을 갖는다.
도 9 는 구조 웨이퍼 (B1) 와 캐리어 웨이퍼 (B2) 를 포함하는 구조 모듈 (B) 의 대표적인 실시형태를 나타내며, 여기서 구조 웨이퍼 (B1) 는 질량 중심이 이동된 구조물 (15) 을 갖는다. 구조물 또는 진동 질량체의 질량 중심은 이러한 경우 구조물의 프레임이 걸친 평면의 외측으로 z 방향으로 이동된다. 구조물 (15) 의 진동 질량체는 예컨대, z 방향으로 볼록하게 대응적으로 형성된다.
도 10 은, 대조적으로 막의 양측에 구조물 (15) 을 갖는 대표적인 구조 모듈 (B) 을 나타낸다. 이러한 경우, 공동 (12) 의 크기는 예컨대 이방성 에칭 공정을 통하여 원하는 대로 형성될 수 있다. 이러한 경우, 구조 모듈 (B) 은 예로서 프레임과 앵커 지점을 통하여 서로 결합되는 두 구조 웨이퍼를 포함한다.
도 11, 도 12 및 도 13 은 나타낸 다양한 단계에 기초하여 상이한 변형예를 포함하는 캡슐화 모듈의 대표적인 제조 방법을 나타낸다. 이러한 경우, 도 11a 는 고도로 도핑된 전도성 실리콘 웨이퍼의 형태인 기재 또는 블랭크 (1) 를 나타낸다. 도 11b 및 11c 는 그 후의 반도체 전극 (3), 도금 관통공 (2) 및 반도체 상호 접속부 (4) 를 제조하는 이방성 에칭 공정의 대표적인 단계를 나타낸다. 이러한 경우, 에칭 공정 동안, 도 11b 로부터 도 11c 의 각각의 반도체 전극 형상은 유지된다. 도 11d 에서, 도금 관통공 (2), 반도체 상호 접속부 (4) 및 반도체 전극 (3) 과 같은 대표적인 전자 접속 수단은, 예컨대 실리콘과 유사한 열 팽창 거동을 갖는 포팅 유리와 같은 전기적 절연성 매립 재료 (9) 로 매립된다. 상기 재료는 그 이후 경화되고, 전자 접속 수단 및 실리콘으로 이루어진 나머지 블럭 또는 대좌 (6) 에 대한 매립 재료의 접속은 기계적으로 안정화된다. 이러한 경우, 매립 재료 (9) 는 실질적으로 디스크 형상 본체 (20) 로 형성된다.
도 12a 에서, 매립 재료 (9) 는 상부면이 연삭되었고, 이 면은, 예컨대 도금 관통공 (2) 이 각각 디스크 형상 본체 (10) 의 상부면 또는 정상면과 동일한 높이에서 끝나는 대응하는 비피복 면 (2a) 을 갖도록 연마된다. 도 12b 는, 실리콘 웨이퍼의 대응적으로 연삭된 대좌 (6) 를 나타내며, 도금 관통공 (2), 반도체 상호 접속부 (4) 및 반도체 전극 (3) 이 각각 이 하부면, 바닥면 (7) 에서 또한 비피복된 동일한 면을 갖는다. 이러한 경우, 이러한 전자 접속 수단은 이들의 가로 접촉 영역에 대하여 전기적으로 절연된 방식으로 포팅 재료에 매립된다. 추가적인 공동 (12) 은 예로서 도 12c 에 나타낸 캡슐화 모듈 안에 반도체 전극 (3) 에 도입된다. 이는 예컨대 에칭 공정을 통하여 달성될 수 있다. 상기 공동 (12) 은 예로서 각각의 경우 대표적인 캡슐화 모듈 (A) 에 의해 캡슐화 될 수 있는 구조물의 자유로운 휨을 가능케 하는 역할을 한다. 도 12d 는 실리콘 산화물의 도포 및 구조에 의해 제조된 추가적으로 적용되는 멈춤부 또는 완충 요소 (11) 를 갖는 캡슐화 모듈 (A) 의 대표적인 실시형태를 나타낸다. 상기 완충 요소 (11) 는 예로서 반도체 전극 (3) 에 적용된다. 게다가, 이 실시형태에서 캡슐화 모듈 (A) 또한 고도로 도핑된 실리콘으로 이루어진 추가적인 반도체 상호 접속부 (4) 를 갖는다. 이들은 예로서 전극 및 도금 관통공에 연결될 수 있다.
도 12c 에서의 캡슐화 모듈의 한 대표적인 실시형태 (도시되지 않음) 에서, 어떠한 반도체 전극은 더 큰 공동을 제공하기 위해 완전히 제거된다. 이러한 경우, 예로서, 도금 관통공에 연결되지 않고 개별적으로 또는 별개로 형성되는 반도체 전극이 사용된다. 이러한 반도체 전극을 제거함으로써, 유리 또는 중합체와 같은 매립 재료 내에 공동을 비교적 간단한 방법으로 제조하는 것이 가능하다.
캡슐화 모듈 (A) 의 대표적인 실시형태의 바닥면 (7) 의 에지에 공융 접합 프레임으로서 도 13a 에 나타낸 대표적인 금속층 (23) 을 배치하는 것이 특정 적용에 유리하다. 게다가, 도금 관통공 (2) 은 예로서 금속층 (23) 을 통하여 접촉 접속될 수 있다. 도 13b 에서, 대표적인 캡슐화 모듈 (A) 은 상기 모듈의 상부 외부면 또는 상부면 (8) 에, 특히 금속으로 이루어진 전도성 층 (24) 을 갖는다. 도금 관통공 (2) 은 이에 의해 전기 전도적으로 연결된다.
도 14, 15 및 16 은 예로서 도시된 단계 또는 제작 스테이지를 기초로 하여 캡슐화 모듈의 다른 대표적인 제조 방법을 나타낸다. 이러한 경우, 어떠한 제작 스테이지는 마찬가지로 캡슐화 모듈의 대안적인 대표적인 실시형태로서 이해될 수 있다.
도 14 및 도 15 는 전극 형상 또는 반도체 전극을 갖는 캡슐화 모듈의 제조 스테이지를 나타낸다. 이러한 경우, 도 15c 의 캡슐화 모듈 (A) 은 각각 공동 (12) 을 갖는 두 반도체 전극 (3) 과 공동을 갖지 않는 두 반도체 전극 (3) 을 나타낸다. 반도체 전극 (3) 은 각각의 경우 도금 관통공 (2) 에 연결된다. 또한, 캡슐화 모듈 (A) 은 반도체 상호 접속부 (4) 를 갖는다. 상기 반도체 상호 접속부 (4) 는 마찬가지로 바닥면 (7) 으로부터의 전기적 접촉 접속에 적절하다. 도 15d 는 바닥면 (7) 에 대하여 도금 관통공 (2) 에 각각 적용된 금속층 (23) 과 두 반도체 전극 (3) 및 또한 금속층 또는 전극 (23) 에 적용되는 전기 비전도성 재료로 이루어진 멈춤부 또는 완충 요소 (11) 를 갖는 대안적인 대표적인 캡슐화 모듈 (A) 을 나타낸다. 또한, 캡슐화 모듈 (A) 은 반도체 상호 접속부 (4) 를 갖는다.
도 16a 에서, 패시베이션 층 (25) 이 대표적인 캡슐화 모듈 (A) 의 양측에 도포된다. 상기 층은 원하는 위치에서 개방되어 있다. 패시베이션 층은 캡슐화 모듈의 기저면을 통과하는 터널을 형성하는 그 후의 에칭 공정의 과정에서 반도체 전극 (3) 또는 도금 관통공 (2) 과 같은 전자 접속 수단의 제거 또는 손상을 방지한다. 도 16b 는 도 16a 에서의 캡슐화 모듈을 통과하는 통로 개구를 나타내며, 이 개구는 도금 관통공을 제거함으로써 생성된다. 이러한 제거는 예컨대 에칭 공정을 통하여 실행된다. 통로 개구 또는 개방 터널 (13) 은, 예컨대 캡슐화 모듈을 통과하는, 가스 또는 액체와 같은, 매질 교환 및/또는 매질의 규정된 설정을 가능하게 한다. 패시베이션 층은 그 후에 다시 제거된다. 도 16c 에서, 패시베이션 층의 제거가 이루어진 이후, 예컨대 접촉 금속 피복 (24) 이 정상면 (7) 또는 반도체 전극 (3) 에 대한 반대쪽 기저면에 도포된다.
대안적인 대표적인 실시형태 (도시되지 않음) 에서, 개방 터널 (13) 을 통하여 규정된 대기가 구조물 공간 안으로 도입된 이후, 상기 개방 터널 (13) 은 유리 재료에 의하여 다시 밀폐된다.
도 17, 18, 19 및 20 은 하나 또는 두 개의 구조 모듈 (B) 을, 특히 밀봉식으로 또는 기밀식으로 캡슐화 하는 캡슐화 모듈 (A) 을 포함하는 마이크로기계적 구성물의 대표적인 실시형태를 나타낸다. 여기 도 17 및 18 에서 캡슐화 모듈 (A) 은 각각의 경우 구조 모듈 (B) 상에 배치된다. 여기서 상기 구조 모듈 (B) 은 각각의 경우 구조 웨이퍼 (B1) 와 캐리어 웨이퍼 (B2) 를 포함하며, 이들은 결합법을 통하여 서로 연결된다. 캡슐화 모듈 (A) 과 구조 모듈 (B) 사이의 대응하는 결합면 (22) 은 우측 및 좌측의 프레임, 및 각각의 구조 웨이퍼의 앵커면에 걸쳐 뻗어있다. 각각의 구조물의 구역에서, 캡슐화 모듈에 대한 어떠한 틈 간격이 구조 모듈의 두 공동의 반대편에 존재하고, 상기 틈 간격은 구조물의 휨을 가능하게 한다. 도 17a 는 양극적으로 접합 가능한 유리가 포팅 재료로서 사용되어, 이에 의해 특히 견고한 양극 접합법이 캡슐화 모듈에 의한 구조 모듈의 밀봉 또는 기밀 캡슐화에 사용될 수 있는 경우를 나타낸다. 도 17b 에 나타낸 것과 같이, 이러한 경우 및 내부가 진공으로 설정되는 경우에, 구조 모듈의 내부의 유리면은 잔류가스 제거 (gettering) 재료로 코팅되어야 하는데, 이는 유리가 가스 배출 (outgasing) 특성이 있기 때문이다. 도 18a 에서의 대표적인 실시형태에서, 예컨대 Au-Si 또는 Al-Ge 또는 다른 공융 금속 화합물이 캡슐화 모듈 (a) 과 구조 모듈 (B) 사이의 결합제 (22) 로서 사용되고, 이에 의해 전기 전도성 연결이 자동적으로 이루어지고 예컨대 공융 접합의 경우에 사용된다. 도 18b 는 예컨대 모듈 사이의 틈이 접합 프레임에 걸쳐 존재하고 따라서, 외부와 구조물 공간 사이의 매질 교환이 실행될 수 있게 해주는 가로 개구가 존재하는 실시형태를 나타낸다. 도 19 및 20 은 각각의 경우 예로서 한 쌍의 구조 모듈의 정상측과 아래측의 캡슐화 및 따라서 캡슐화 모듈에 의한 양측의 캡슐화를 나타낸다. 이에 의해 상이한 측정 방향, 특히 상이한 방향으로 휘어질 수 있으며, 이를 위해 요구되는 표면적이 더 커지지 않는 센서 소자의 진동 질량체를 갖는 센서를 실현하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 구조 모듈은 예컨대 접합을 통하여 서로 연결된다.
도 21 은 예컨대 추가적인 금속 압력 접촉부 또는 크림프 접촉부 (26) 를 통하여 캡슐화 모듈로부터 구조 모듈로의 도금 관통공 (2) 을 예로서 포함하는 전기 전도성 접촉 접속을 어떻게 실현할 수 있는지를 나타낸다. 앵커 접촉부의 경우, 크림프 접촉부는 예컨대 결합면으로 둘러싸이게 된다.
도 22 는 예컨대 캡슐화 모듈 (A) 의 상부 외부면 또는 정상면 (8) 상의 구조화된 접촉 금속 피복 (24) 을 나타낸다. 이러한 구조화는 예로서 이전 단계 이후에 제조 방법과 관련되어 발생한다. 접촉 금속 피복 (24) 은 도금 관통공 (2) 과 외부적으로 전기적 접촉하는 역할을 한다.
도 23 및 24 는 예로서 캡슐화 모듈에 의해 캡슐화 된 구조 모듈의 상이한 구조물 공간 (16) 내에 상이한 매질이 선택적으로 포함됨을 나타낸다. 이러한 구조물 공간 (16) 은 구조 웨이퍼의 구조물의 아래 및 위의 공동을 포함한다. 이와 관련하여, 도 23a 는 틈 간격이 구조 모듈과 캡슐화 모듈 사이에서, 터널 (13) 과 정렬되어 앵커 지점 (19) 상방에서 캡슐화 모듈의 상부 외부면까지 형성되어있는 대표적인 실시형태를 나타낸다. 이러한 개방 터널 (13) 을 통하여, 예로서 포함된 매질은 구조물 내부 (16) 로부터 빠져나갈 수 있거나 어떠한 다른 규정된 매질이 대안적으로는 상기 구조물 내부 안으로 유입될 수 있다. 예로서, 캡슐화 모듈에 의한 캡슐화는 진공 상태에서 일어날 수 있고, 그에 의해 크로스해칭으로 나타낸 좌측 구조물의 구조물 내부는 예컨대 회전속도 센서 소자의 경우 매우 높은 질을 달성하기 위해 진공이 된다. 다른 측에 배치되며, 개방 터널 (13) 을 통하여 접근할 수 있는 구조물 내부 (16) 는 접합 챔버를 환기시킨 이후에 주변 분위기로 채워진다. 대안적으로 예로서 압력 센서, 액체 채널, 펌프 또는 밸브를 위한 입구 및 출구는 이러한 형태로 생성될 수 있다. 도 23b 에서, 예컨대 요구에 따라, 특히 예컨대 도 26a 에 나타낸 상태 이후에, 개방 구조물 내부 (16) 는 다시 비워지고 각각의 적용에서 요구되는 원하는 매질로 채워진다. 예로서, 이와 관련하여 대응하는 요구되는 압력이 또한 설정된다. 예로서, 가속도 센서를 초임계적으로 감쇠시키기 위해 Ag 가스 과도 압력을 설정할 수 있다. 원하는 압력을 포함하여 매질 교환이 이뤄진 이후, 또는 매질의 설정 이후, 개구는 진공이 새지 않도록 밀봉된다. 이를 위해, 예로서, 액체 유리와 같이 포팅 재료가 개구 내에 유입되고 그 이후에 경화된다. 예컨대 도 24 에 나타낸 것과 같이, 접촉 금속 피복 (24) 은 그 이후에 구조화된다.
도 25 및 26 은 예로서 두 캡슐화 모듈에 의한 구조 모듈의 기밀한, 양측 캡슐화를 나타낸다. 이러한 경우, 도 25 는 예로서 전체 시스템 내의 동일한 매질로 채워진 구조물 내부 (16) 를 나타내며, 대조적으로, 도 26 은 구조물 공간이 선택적으로 채워지는 마이크로기계적 구성물을 나타낸다.
도 27, 28 및 29 는 예비 성형된 하우징 (D) 에 제어 및 신호 평가 회로 (ASIC) (C) 를 포함하는 캡슐화 된 구조의 대표적인 마이크로기계적 구성물을 나타내며, 캡슐화 모듈 (A) 과 ASIC (C) 에 의해 캡슐화 된 구조 모듈 (B) 을 포함하는 캡슐화 된 구조물은 와이어 접합을 통하여 각각의 전기적 접속부에 접속된다. 전기적 접속부와 함께 상기 캡슐화 된 구조물과 특히 ASIC 를 예비 성형된 하우징 내에 서로 나란하게 배치하는 것은 캡슐화 모듈 (A) 의 도금 관통공 및 반도체 상호 접속부 기술에 의해 특히 유리한 방식으로 가능하며, 상기 전기적 접속부는 ASIC 및 캡슐화 된 구조물로부터의 신호가 외부 접근할 수 있게 하고 와이어 접합에 의해 상기 캡슐화 된 구조물과 접촉한다. 이러한 경우, 도 27 은 ASIC (C) 가 캡슐화 된 구조물 (A, B) 의 앞에 배치되는 것을 나타내고 도 28 은 ASIC (C) 가 캡슐화 된 구조물 (A, B) 의 뒤에 배치되는 것을 나타낸다. 도 29 는 중간층 (interlayer) (27) 이 하우징 기저부와 캡슐화 된 구조물 (A) 사이에 배치되는 대표적인 마이크로기계적 구성물을 나타내며, 이 중간층은 하우징으로부터 캡슐화 된 구조물을 기계적 및 열적으로 분리시킨다.
도 30 및 31 은 예로서 제어 및 신호 평가 회로 (ASIC) 를 포함하고 캡슐화 된 구조물이 플립 칩을 통하여 ASIC 에 직접 배치되고 이들 모두는 예비 성형된 하우징 내에 위치되는 캡슐화 된 구조물의 구성물을 각각 나타낸다. 플립 칩 기술을 통한 ASIC 상의 이러한 조립은 도금 관통공 및, 특히 반도체 상호 접속부를 갖는 캡슐화 모듈을 사용함으로써 가능하다. 예로서, ASIC 와 캡슐화 된 구조물 사이에, 기계적 고정, 진동 감쇠 및 예컨대 입자, 포팅 재료 또는 습기로부터 전기적 접촉부의 보호를 위해 매립 재료 (언더필) 가 위치된다. 도 31 은 예컨대 겔로 채워진 공동 하우징 내의 대응하는 대표적인 배치를 나타낸다. 캡슐화 된 구조물과 ASIC 사이, 그리고 ASIC 와 외측으로 향하는 접촉부 사이의 접촉 접속부는 예컨대 납땜 비드 또는 볼 그리드를 통하여 실현된다.
도 32 및 33 은 캡슐화 된 다수의 구조물 및 적어도 하나의 ASIC 를 갖는 대표적인 마이크로기계적 구성물을 나타낸다. 이러한 경우, 이러한 요소들은 도 32 에서는 단순한 실리콘 웨이퍼에 구성되고 도 33 에서는 도금 관통공을 갖는 캡슐화 모듈 또는 대응하는 캡슐화 웨이퍼에 배치된다. 도 33 에서, 상기 요소들은 이들이 배치되는 캡슐화 모듈에 도금 관통공에 의해 직접적으로 전기 전도적으로 연결된다.
도 34 는 시스템 또는 도금 관통공 및 반도체 상호 접속부 레벨 및 예로서 전원을 공급하기 위한 배터리를 포함하는, 무선 전송 및 수신 요소 (SAW) 를 갖는 캡슐화 모듈 상의 요소 배치의 대표적인 실시형태를 나타낸다.
도 35 는 단순한 공동 하우징 내의 칩 적층물의 패키징 구성의 대표적인 실시형태를 나타낸다. 칩 적층물의 전기적 접촉부는 플립 칩 기술을 통하여 캐리어에 연결된다. 이러한 캐리어 또는 캐리어 웨이퍼는 기저부로서 하우징을 끝낸다.
도 36 은 도금 관통공을 갖는 캡슐화 모듈이 요소 및 하우징 기저부에 대하여 캐리어 모듈로서 사용되는 대표적인 실시형태를 나타낸다. 따라서, 칩 적층물은 하우징 기저부로서 사용되는 캡슐화 모듈 바로 위에 납땜 비드 또는 볼 그리드 어레이를 통하여 하우징 내에 배치될 수 있고 상기 모듈에 전기적으로 연결될 수 있으며 이러한 구성물은 전자 인쇄 회로 기판 (도시되지 않음) 에 장착될 수 있고 도금 관통공에 끼워지는 납땜 비드 또는 볼 그리드 어레이를 통하여 전자 인쇄 회로 기판에 연결될 수 있다. 이러한 경우, 아래에 위치된 캐리어 재료의 납땜 패드에 대한 볼 그리드 어레이의 납땜 동안의 자동 정렬 효과는 전체 시스템의 정확성에 긍정적인 효과를 갖는다. 예로서, 예비 성형된 플라스틱 또는 금속 하우징 또는 MID 패키지가 하우징으로서 사용될 수 있다. 도금 관통공을 갖는 캡슐화 모듈에 하우징을 연결하는 것은 예컨대 접착제 접합 또는 대안적으로는 예로서 레이저 용접에 의해 실행된다. 자유로운 내부는 예컨대 겔로 채워진다.
캡슐화 된 구조물의 이러한 구성물은 또한 리드프레임에 의해 플라스틱으로 직접적으로 인서트 성형될 수 있다.
도 37 에서, 상기 도면에 나타낸 특정 패턴이 대표적인 의미로 나타나 있고, 이에 의해 도 37 은 상기 설명된 도면에 대한 대표적인 설명을 나타낸다.
도면에 나타낸 실시예 및 또한 추가적으로 제안되는 실시형태는 특히 모든 제조 방법의 개발 및 또한 이러한 각각의 방법에 의해 제조되는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물에 관한 것이다.

Claims (26)

  1. 캡슐화 모듈 (A) 의 제조 및/또는 마이크로기계적 구성물을 캡슐화 하는 방법으로서, 도금 관통공 (2), 전선, 접촉부 및/또는 전자 구조물과 같은 전자 접속 수단이, 하나 이상의 구조화 공정 및/또는 에칭 공정을 통하여 특히 도핑된 실리콘으로 이루어진 전기 전도성 반도체 재료의 블랭크 (1) 로부터 형성되고, 전자 접속 수단의 형성 과정에서, 전자 접속 수단이 배열되는 반도체 재료의 대좌 (6) 가 생기게 되고, 전자 접속 수단은 그 후에 매립 재료 (9) 로 매립되고 매립 재료 및/또는 반도체 대좌 (6) 는 규정된 수의 전자 접속 수단이 그렇게 만들어지는 캡슐화 모듈 (A) 의 외부면 (7, 8) 중 적어도 하나에 전기적 접촉부를 갖는 정도로 매립 이후에 제거되는 상기 방법에 있어서,
    적어도 하나의 구조화 및/또는 에칭 공정을 통해 전자 접속 수단을 형성하는 과정에서, 반도체 재료의 대좌 (6) 에 적어도 하나의 고립형 재료 험프 (hump) 가 형성되고, 특히 도금 관통공 (2) 이 각각의 경우에 상기 험프에 형성되며 이 험프는 반도체 전극 (3) 을 구현하는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 (A) 의 제조 및/또는 마이크로기계적 구성물의 캡슐화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 접속 수단을 매립 재료 (9) 로 매립하는 동안 및/또는 그 후의 매립 재료의 경화 동안, 상기 매립 재료 (9) 는 전자 접속 수단이 매립되어 있는 실질적으로 디스크 형상 본체 (20) 로 형성되고, 매립 공정은 특히 적어도 한 번의 주조 및/또는 용융 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 (A) 의 제조 및/또는 마이크로기계적 구성물의 캡슐화 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 캡슐화 모듈 (A) 의 외부면 (7, 8) 중 적어도 하나는 적어도 하나의 전도성 재료 (23, 24) 로 코팅되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 (A) 의 제조 및/또는 마이크로기계적 구성물의 캡슐화 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 전기적 접촉 소자, 완충 요소 (11) 또는 공동 (12) 과 같은 전자 및/또는 기계적 수단은, 적어도 하나의 마이크로기계적 구조 (B, B1) 및/또는 적어도 하나의 다른 마이크로기계적 모듈에 대한 캡슐화 모듈 (A) 의 정확한 끼워맞춤 연결을 위해, 캡슐화 모듈 (A) 의 적어도 하나의 외부면 (7, 8) 에 적용되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 (A) 의 제조 및/또는 마이크로기계적 구성물의 캡슐화 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 유리가 매립 재료 (9) 로서 사용되고, 이 유리는 전자 접속 수단 위에 액화 상태로 부어지거나 액체 유리로서 직접적으로 부어진 후 경화되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 (A) 의 제조 및/또는 마이크로기계적 구성물의 캡슐화 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 터널 (13) 이 적어도 한 번의 구조화 공정 및/또는 에칭 공정을 통하여 캡슐화 모듈 (A) 의, 특히 서로 반대편에 있는 적어도 두 외부면 (7, 8) 사이에 생성되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 (A) 의 제조 및/또는 마이크로기계적 구성물의 캡슐화 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 적어도 하나의 터널 (13) 은 적어도 하나의 도금 관통공 (2) 을 제거함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 (A) 의 제조 및/또는 마이크로기계적 구성물의 캡슐화 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구조물 (B, B1) 이 캡슐화 모듈 (A) 에 의해, 특히 밀봉식으로 캡슐화 되고, 특히 사전에, 캡슐화 모듈의 적어도 하나의 전기적 도금 관통공 (2) 이, 특히 에칭 공정을 통하여 제거되고, 이에 의해 캡슐화 모듈 (A) 을 통과하여 대응하는 마이크로기계적 구조물 (B, B1) 의 내부 (12, 16) 에 이르는 터널 (13) 이 생기고, 그 후에, 상기 터널 (13) 을 통하여, 특히 각각의 경우에 실질적으로 규정된 압력을 갖는 규정된 매질이 대응하는 마이크로기계적 구조물 (B, B1) 의 각각의 내부 (12, 16) 에 유입되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 (A) 의 제조 및/또는 마이크로기계적 구성물의 캡슐화 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 터널 (13) 은 그 후에 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 (A) 의 제조 및/또는 마이크로기계적 구성물의 캡슐화 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 터널 (13) 의 후속 폐쇄는 매립 및/또는 포팅 재료를 상기 적어도 하나의 터널에 유입시키고 그 후에 터널에 유입된 이 재료를 경화시킴으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 (A) 의 제조 및/또는 마이크로기계적 구성물의 캡슐화 방법.
  11. 특히 제 1 항 내지 제 10 항 중 적어도 어느 한 항의 방법에 따라 제조되는 특히 마이크로기계적 구조물을 캡슐화 하기 위한 캡슐화 모듈 (A) 및/또는 마이크로기계적 구성물로서, 전기 절연성 매립 재료로 이루어진 실질적으로 디스크 형상 본체 (20) 및 전기 전도성 반도체 재료로 이루어지며 상기 디스크 형상 본체 (20) 에 매립되는 적어도 하나의 전기적 도금 관통공 (2) 을 포함하며, 이러한 경우 상기 관통공은 디스크 형상 본체 (20) 의 두 반대편의 외부 기저면 (7, 8), 즉 바닥면 (7) 과 정상면 (8) 에 있는 두 전기적 접촉부를 전기 전도적으로 서로 연결시키도록 형성 및 배치되는 상기 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물에 있어서,
    상기 캡슐화 모듈 (A) 및/또는 마이크로기계적 구성물은 전기 전도성 반도체 재료로 이루어진 적어도 하나의 전극 (3) 을 갖는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물.
  12. 제 11 항에 있어서, 전기 전도성 반도체 재료로 이루어진 적어도 하나의 전극 (3) 은 매립 재료 (9) 로 이루어진 디스크 형상 본체 (20) 의 기저면 (7, 8) 중 하나와의 계면을 갖고 또한 상기 전극은 디스크 형상 본체 (20) 안에서 실질적으로 둑 형상으로 뻗어서 형성되고 상기 본체 내의 도금 관통공 (2) 에 연결되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물.
  13. 제 12 항에 있어서, 적어도 하나의 반도체 전극 (3) 은 마이크로기계적 판독 장치 및/또는 여기 (excitation)/구동 장치의 전기 전도성 표면, 특히 커패시터 판으로서 또는 전기적 접속 수단으로 설계되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 디스크 형상 본체 (20) 는 두 외부 기저면 (7, 8) 사이에 적어도 하나의 터널 (13, 14) 을 갖고, 상기 적어도 하나의 터널 (13, 14) 은 개방되거나 매립 재료 또는 다른 재료에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 유리 또는 중합체 재료, 특히 수지가 매립 재료로서 사용되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 디스크 형상 본체 (20) 는 두 외부 기저면 (7, 8) 의 적어도 하나 상의 적어도 하나의 위치에서 전도성 재료 (23, 24) 로 코팅되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물.
  17. 제 11 항 내지 제 16 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 모듈 및/또는 구성물은 전기 전도성 반도체 재료로 이루어진 적어도 하나의 상호 접속부 (4) 를 갖고, 이 상호 접속부는 기저면 (7, 8) 과 공통의 상호 접속면을 갖고 또한 특히 적어도 하나의 반도체 전극 (3) 에 상응하는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물.
  18. 제 11 항 내지 제 17 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 디스크 형상 본체 (20) 는 두 외부 기저면 (7, 8) 의 적어도 하나에서, 추가적인 마이크로기계적 구조물 (B, B1) 과의 상호 작용을 위해 완충 요소 (11) 또는 공동 (12) 과 같은 적어도 하나의 마이크로기계적 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물.
  19. 제 11 항 내지 제 18 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 디스크 형상 본체 (20) 는 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구조물 (B, B1) 을 특히 밀봉식으로 캡슐화하도록 그 추가적인 마이크로기계적 구조물에 연결되고, 추가적인 마이크로기계적 구조물의 전기적 연결부 및/또는 접촉부는 디스크 형상 본체 (20) 에 매립된 하나 이상의 도금 관통공 (2) 및/또는 반도체 전극 (3) 및/또는 반도체 상호 접속부 (4) 와 전기 전도적으로 연결 및/또는 전기적으로 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물.
  20. 제 18 항 및 제 19 항에 있어서, 상기 디스크 형상 본체 (20) 의 두 외부 기저면 (7, 8) 의 적어도 하나에 있는 적어도 하나의 마이크로기계적 수단 (11, 12) 은 이들 수단이 막 또는 굽힘 빔 (beam) 과 같은 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구조물 (B, B1) 의 마이크로기계적 수단과 상호 작용할 수 있도록 배치 및 형성되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구조물 (B, B1) 은 디스크 형상 본체 (20) 에 매립된 적어도 하나의 전기적 도금 관통공 (2) 및/또는 반도체 전극 (3) 및/또는 반도체 상호 접속부 (4) 를 통하여, 특히 통합된 적어도 하나의 외부 전자 회로 (C) 에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구조물 (B, B1) 은 디스크 형상 본체 (20) 를 통하여, 특히 칩에 통합된 적어도 하나의 통합 회로 (C) 에 기계적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물.
  23. 제 11 항 내지 제 18 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 디스크 형상 본체 (20) 는, 특히 추가적인 납땜 비드를 통하여, 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구조물 (B2) 및/또는 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구성물 및/또는, 특히 칩에 배치된 적어도 하나의 통합 회로 (C) 에 기계적으로 및/또는 하나 이상의 도금 관통공 (2) 및/또는 반도체 전극 (3) 및/또는 반도체 상호 접속부 (4) 를 통하여 전기 전도적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구조물 (B, B1) 및/또는 적어도 하나의 추가적인 마이크로기계적 구성물 및/또는, 특히 칩에 통합된 적어도 하나의 통합 회로 (C) 는 적어도 하나의 도금 관통공 (2) 및/또는 반도체 전극 (3) 및/또는 반도체 상호 접속부 (4) 를 통하여 디스크 형상 본체 (20) 의 한 기저면 (7, 8) 에 기계적 및/또는 전기 전도적으로 연결되고, 디스크 형상 본체 (20) 의 다른 기저면 (8, 7) 은, 특히 납땜 비드를 통하여 인쇄 회로 기판 (D) 또는 추가적인 전자 회로 또는 추가적인 캡슐화 모듈에 연결되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물.
  25. 제 11 항 내지 제 18 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 디스크 형상 본체 (20) 는 센서 하우징에 커버로서 배치되고 고정되며, 센서 하우징에 배치된 적어도 하나의 전자 회로 (C) 및/또는 적어도 하나의 전자 부품 및/또는 적어도 하나의 마이크로기계적 구조물 (B, B1) 은 디스크 형상 본체 (20) 에 매립된 적어도 하나의 전기적 도금 관통공 (2) 및/또는 반도체 전극 (3) 및/또는 반도체 상호 접속부 (4) 를 통하여 적어도 하나의 외부 전자 회로 (C) 에 전기 전도적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물.
  26. 자동차, 특히 자동차 제어 시스템에서 제 11 항 내지 제 25 항 중 적어도 어느 한 항에 따른 캡슐화 모듈 및/또는 마이크로기계적 구성물의 사용.
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