WO2010079004A1 - Sensor system and method for producing a sensor system - Google Patents

Sensor system and method for producing a sensor system Download PDF

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WO2010079004A1
WO2010079004A1 PCT/EP2009/065842 EP2009065842W WO2010079004A1 WO 2010079004 A1 WO2010079004 A1 WO 2010079004A1 EP 2009065842 W EP2009065842 W EP 2009065842W WO 2010079004 A1 WO2010079004 A1 WO 2010079004A1
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WO
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substrate
sensor element
sensor
pressure
sensor arrangement
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/065842
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German (de)
French (fr)
Inventor
Hubert Benzel
Roland Guenschel
Harald Guenschel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN2009801541242A priority Critical patent/CN102272569A/en
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14—Housings
    • G01L19/147—Details about the mounting of the sensor to support or covering means

Definitions

  • the invention is based on a sensor arrangement according to the preamble of claim 1.
  • the document DE 102 05 127 A1 discloses an electronic semiconductor component with a semiconductor chip which has an active chip surface acting as a sensor and / or actuator surface on an active front side surrounded by a raised metal frame, wherein the semiconductor chip with his active
  • Front side is arranged in a flip-chip technique on a carrier substrate, wherein the semiconductor chip is enclosed in a plastic housing and wherein the carrier substrate preferably comprises a ceramic material.
  • the metal frame is provided for the lateral hermetic sealing of the active chip area, which must additionally be manufactured or fastened on the chip area. Furthermore, due to its metal formation, the metal frame has a thermal expansion coefficient different from the semiconductor chip and the ceramic material, so that thermo-mechanical stresses occur particularly disadvantageously between the semiconductor chip and the substrate. From the document WO 2005/042 426 A2 a glass ceramic is also known, which can be anodically bonded with silicon. Disclosure of the invention
  • the sensor arrangement according to the invention and the method according to the invention for producing a sensor arrangement according to the independent claims have the advantage over the prior art that the sensor element and the substrate are both electrically conductive over the first contact region and mechanically over the first contact region in a comparatively inexpensive process second contact area in a single process step (corresponding to the second process step) are to be connected to each other.
  • the cost of production is thus reduced significantly, as compared to
  • the prior art at least one additional manufacturing step, such as making a mechanical connection, sticking of the metal ring, soldering of the metal ring, etc., is completely saving.
  • the mechanical strength of the mechanical connection between the substrate and the sensor element is increased, since in addition to the connection in flip-chip technology a purely mechanical fixation of the sensor element with respect to the substrate in the form of the second contact region is provided.
  • the substrate comprises a ceramic material, such that a thermal expansion coefficient of the substrate is similar to the thermal expansion coefficient of the sensor element, the sensor element comprising semiconductor material and in particular silicon.
  • the anodic bond in the second contact region ensures in an advantageous manner that no thermo-mechanical stresses occur in the region of the mechanical contact between the substrate and the sensor element.
  • the anodic bond requires no additional bonding material, which would inevitably have additional thermal expansion coefficients. Rather, the anodic bonding compound has, in particular, a thermal expansion coefficient which is essentially comparable with the thermal expansion coefficient of the sensor element and with the thermal expansion coefficient of the substrate.
  • the thermal expansion coefficient of the substrate to the thermal expansion coefficient of the sensor element over the second contact region is thus achieved, so that the risk of damage to the sensor arrangement, for example due to the detachment of the sensor element from the substrate, by cracking in the contact area or by damage to the sensor element, and / or the impairment of the measurement accuracy of the sensor element, for example by warping, mechanical distortions or tilting of the sensor element relative to the substrate can be effectively prevented.
  • the sensor assembly according to the invention thus has a higher mechanical stability, a better temperature resistance and a higher accuracy of measurement compared to the prior art.
  • connection in flip-chip technology in the sense of the present invention encompasses all types of connection between two essentially plane-parallel contact surfaces (face-to-face), whereby preferably beads of conductive material ("bumps") are arranged between the two contacting surfaces.
  • the beads are preferably heated and comprise in particular a solder paste or an electrically conductive adhesive, which is preferably provided isotropically or anisotropically conductive.
  • The, in particular multi-layer, substrate comprises in particular the function of a conventional printed circuit board and has for this purpose a plurality of printed conductors which are parallel to each other and / or perpendicular to the main extension plane adjacent to each other and electrically isolated from each other.
  • the substrate has, in particular, an anodically bondable glass-ceramic top layer.
  • the sensor element has a pressure membrane, piezoresistive elements and / or a cavern having a reference pressure being preferably arranged in the region of the pressure membrane.
  • the sensor arrangement thus particularly advantageously comprises a sensor element in the form of a pressure sensor, so that the sensor arrangement can be used to measure pressures, the deflection of the pressure membrane being measurable perpendicular to the main extension plane as a function of a pressure to be measured by means of the piezoresistive element.
  • Due to the integration of a cavern into the pressure membrane the sensor arrangement particularly advantageously enables the determination of an absolute pressure as a function of the measured pressure and a known reference pressure enclosed in the cavern.
  • the sensor element is preferably acted upon on a second side facing away from the substrate with the measuring medium which has the pressure to be measured.
  • the cavern is preferably produced by and Etching of porous layers in the membrane produced by APSM technology.
  • the second contact region is designed as at least one bonding ring, wherein preferably the projection of the at least one bonding ring perpendicular to the main extension plane enclosing the pressure membrane is provided.
  • the bonding ring thus comprises a barrier for the measuring medium, so that advantageously two pressure chambers are separable from each other by means of the bonding ring and / or the first contact region, electrical and / or electronic
  • Circuits are isolated from the measuring medium and thereby protected. A passivation of the first contact region, the electrical and / or electronic circuits, for example by means of a gel is thus completely possible.
  • the sensor element has a circuit which is arranged on a first side of the sensor element facing the substrate perpendicular to the main extension plane. It is thus particularly advantageous for the circuit to be electrically conductively connected directly to the substrate by means of the first contact region, so that the
  • Circuit without the use of plated-through holes or comparatively sensitive and expensive to produce bond wire connections in FNp chip technology with the substrate to connect electrically conductive.
  • the circuit can thereby be contacted via the conductor tracks of the substrate and, in particular, can be controlled and / or read out.
  • Sensor element with the measuring medium on the second side of the circuit is isolated by the sensor element and in particular by the bonding ring in front of the measuring medium and thus protected.
  • the sensor element preferably has a depression in the region of the pressure membrane on the second side.
  • a further reference pressure is enclosed between the substrate and the pressure membrane, the substrate preferably having a recess in the region of the pressure membrane.
  • the substrate preferably has a recess in the region of the pressure membrane.
  • the substrate preferably has the recess.
  • the substrate comprises a layer structure and / or that the substrate has a channel in the region of the pressure membrane and / or that the conductor tracks comprise through-contacts.
  • the first side of the sensor element is connected by means of the channel to a pressure chamber, which can be formed by means of the channel spaced from the sensor element or connectable.
  • the channel is formed as a passage in the substrate, so that the pressure membrane acts as a differential pressure sensor between a pressure on a top and a further pressure on one of the top perpendicular to the main extension plane opposite bottom, wherein particularly preferably the first pressure of the further pressure separated by the bonding ring.
  • the pressure to be measured on the first side and / or on one of the first side is set perpendicular to the main extension plane, so that advantageously by means of the sensor arrangement either an absolute pressure sensor or a differential pressure sensor can be realized. Due to the multi-layer structure, it is possible to realize interconnects buried in the substrate material in the substrate, which advantageously ensures a comparatively good corrosion protection of the interconnects.
  • the substrate and / or the sensor element have a non-stick coating.
  • the non-stick coating prevents deposits on the substrate and / or on the sensor element. Furthermore, the effects of icing on the sensor arrangement are reduced.
  • a further subject matter of the present invention is a method for producing a sensor arrangement, wherein in a first method step the substrate and the sensor element are provided, wherein in a second method step substantially simultaneously both the first contact region between the sensor element and the at least one conductor path is FNp- Chip technology, as well as the second contact area between the sensor element and the substrate are produced by anodic bonding.
  • a comparatively cost-effective production of the sensor arrangement is made possible with fewer manufacturing steps compared to the prior art, the sensor arrangement also having a higher mechanical stability, a better temperature resistance and a higher measuring accuracy compared to the prior art having.
  • a DC voltage is applied both between the sensor element and the substrate, and in a region between the sensor element and the substrate, a temperature increase, preferably by means of ultrasound irradiation, is performed.
  • the first contact region is formed by increasing the temperature and, in addition, the second contact region is formed by the applied DC voltage.
  • the sensor element perpendicular to the main extension direction in
  • an anodically bondable glass ceramic paste is printed on the substrate before the second method step and / or that in a fourth method step, after the third method step, the substrate is sintered and, in particular, subsequently polished that a polished ceramic surface is advantageously produced on the substrate.
  • the first side of the sensor element preferably has an unpassivated and comparatively smooth silicon surface.
  • contact pads of the conductor tracks are printed on the substrate before the second and / or third method step and / or that in a sixth method step, after the fifth and / or fourth method step, bonding beads are applied to the substrate Contact pads are arranged.
  • the contact pads and / or the bonding beads are printed on the substrate, so that a comparatively cost-effective implementation of the first contact region is made possible.
  • FIG. 1 a shows a schematic side view of a sensor arrangement according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 1 b shows a schematic side view of a precursor structure for producing a sensor arrangement according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1c is an enlarged perspective view of a portion of the precursor structure for manufacturing a sensor assembly according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic side view of a sensor assembly according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a sensor arrangement according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows a schematic side view of a sensor arrangement according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 5 shows a schematic side view of a sensor arrangement according to a fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 6 shows a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 7 shows a schematic side view of a plurality of further precursor structures 1 "for producing a sensor arrangement according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 a shows a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 1 b shows a schematic side view of a precursor structure 1 'for producing a sensor arrangement 1 according to the first embodiment of the present invention
  • the sensor arrangement 1 takes the form of a sensor arrangement 1 Drucksensoran-
  • the sensor arrangement 1 comprises a substrate 2 having a main extension plane 100 and a sensor element 3 oriented substantially parallel to the main extension plane 100, the sensor element 1 having a pressure membrane 7, the pressure membrane 7 facing the substrate 2 on a first side 3 'of the sensor element 1 is arranged and wherein in the region of the pressure membrane 7 on one of the first side 3' perpendicular to the main extension plane 100 opposite second side 3 "has a notch 9 'in the region of the pressure membrane 7 piezoresistive elements 8 are arranged which measure a deflection of the pressure membrane 7 relative to the sensor element and substantially perpendicular to the main extension plane 100 as a function of a pressure of a measuring medium
  • an electrical and / or electronic circuit (not shown), in particular for evaluating measuring signals of the piezoresistive elements 8, is arranged on the first side 3 '.
  • the piezoresistive elements 10 are preferably arranged in bridge circuits, such as in a Wheatstone bridge.
  • the pressure membrane 7 or the notch 9 ' is produced for example by means of anisotropic KOH etching.
  • the sensor element 3 comprises in particular silicon.
  • the substrate 2 comprises a ceramic material, in which a plurality of electrically conductive conductor tracks 6 are embedded.
  • the sensor element 3 is electrically conductively connected by means of two first contact regions 4 to the conductor tracks 6, so that the piezoresistive elements 10 and / or the circuits are provided controllably or readably by means of the conductor tracks 10.
  • the first contact regions 4 comprise a flip-chip technology, for example solder bumps 4 'are arranged in the first contact region 4, which preferably produce the electrically conductive contact in a thermocompression bonding process, which is particularly preferably carried out at temperatures between 300 and 500 degrees Celsius ,
  • the sensor element 3 is further mechanically connected to the substrate 2 in a second contact region 5, wherein the second contact region 5 comprises an anodic bond connection between the sensor element 3 and the substrate 2.
  • the sensor element 3 has an unpassivated and smooth silicon surface in the second contact region 5, while the substrate 2 in the second contact region 5 has a polished ceramic surface and wherein the anodic bond between these surfaces with a DC voltage between preferably 500 and 1500 volts, more preferably 850 and
  • the substrate 2 is preferably previously printed with an anodically bondable glass ceramic paste in the second contact region 5, which is applied, for example, by a screen printing method and has a thickness perpendicular to the main plane of extension of preferably 5 to 15 micrometers, more preferably 9 to 1 1 micrometers, and especially preferably of substantially 10 microns.
  • the substrate 2 has in the region of the pressure membrane 7 a recess 9 which, together with the first contact region 4, the first side 3 'of the pressure membrane 7 and / or the optional circuits by the anodic connection in the second contact region 5, which preferably parallel to the main extension plane 100 is formed as a closed ring around the pressure membrane 7, insulated from the measuring medium on the second side 3 "and thus protected from corrosion the wall of the recess 9 simultaneously acts as a stop for excessive deflections of the pressure membrane 7.
  • a reference pressure in particular a reference vacuum, is preferably set in the recess 9 so that by means of the deflection of the pressure membrane 7 measured by the piezoresistive elements 8 an absolute pressure of the measuring medium determinable is the sensoreleme nt 3 and the substrate 2 have exposed on the medium
  • the substrate 2 preferably has a layer structure, so that a plurality of conductor tracks 6 are embedded in the substrate 2, which are perpendicular and / or parallel spaced from each other, isolated from each other and simultaneously protected from corrosion.
  • a prerequisite for the anodic bond in the second contact region 5 is a polished ceramic surface and an unpassivated, smooth surface in the defined bonding region on the front side of the sensor element 3.
  • Suitable anti-adhesion layers 10 for comparatively high temperatures may consist of silicon carbide or silicon nitride, for example, for lower temperatures For example, silanization is suitable.
  • the electrical connection in the first contact region 4 there are several possibilities:
  • the high-melting solders used for the solder bumps 4 ' are used to avoid cavities. preferably flux-free and metal compatible with the substrate conductors used, which for high-temperature applications consist of temperature-resistant alloys Au, Pt, Pd with Sn or Ni.
  • the contacting pads are located in recesses for receiving the solder bumps 4 '.
  • the "solder bumps" 4 ' are preferably placed before the FNp
  • Chip process bonded to the metallized contact pads of the sensor element 3 and the Si chip.
  • Another possibility for producing the electrical connection in the first contact region 4 is the use of conductive adhesives or, better, thick-film conductor pastes in the first contact region 4, which are produced by printing conductive paste into holes (via filling), similar to through-connections within the LTCC or HTCC ceramic become.
  • the production of the substrate 2 with embedded conductor tracks 6 takes place for example by means of thick-film technology.
  • the printed conductors 6 are printed with a screen mask, then overprinted with a glass ceramic paste and sintered under pressure in order to minimize the lateral dimension due to the sintering shrinkage. Only to the
  • the conductor track 6 remains free.
  • the covering of the conductor tracks 6 can alternatively also be carried out by laminating a further glass-ceramic film with recessed bond pads. After sintering, planarization is carried out e.g. by polishing to perform the anodic bonding.
  • the substrate 3 is shown after the printed conductors 6 or the contact pads for the thermocompression bonding process which are electrically connected to the printed conductors, wherein the substrate 2 is also anodically compatible with the ceramic substrate 2 bondable glass ceramic paste is printed.
  • FIG. 1c shows an enlarged perspective view of a subregion of the precursor structure V for producing a sensor arrangement 1 according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1c shows a bonding bead 4 'which is applied to a conductor track 6 or to a conductor track 6 electrically conductive Kunststoffierpad the substrate 2 is bonded before the substrate member 3 is bonded to the substrate 2 by the thermocompression bonding process.
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a second embodiment of the present invention, wherein the second embodiment is substantially identical to the first embodiment illustrated in FIG. 1a, wherein the substrate 2 in the area of the pressure membrane 7 has a channel 13 in shape a passage in the substrate 2, so that the pressure diaphragm 7 is additionally acted upon on the first side 3 'with a further measuring medium.
  • the sensor arrangement 1 can thus be used for relative pressure measurement between a pressure of the measuring medium and a further pressure of the further measuring medium.
  • the first contact region 4 is insulated from the further measuring medium by means of a further second contact region 5 in the form of a further bonding ring, wherein the first contact region 4 is arranged between the bonding ring and the further bonding ring.
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a third embodiment of the present invention, wherein the third embodiment is substantially identical to the second embodiment shown in Figure 2, wherein in the pressure membrane 7, a cavern 15 is integrated, which has a further reference pressure so that the sensor assembly 1 further enables an absolute pressure measurement.
  • FIG. 4 shows a schematic top view of a sensor arrangement 1 according to a fourth embodiment of the present invention, the fourth embodiment essentially being the first embodiment illustrated in FIG. 1 a, the sensor arrangement 1 comprising a high-temperature-stable absolute pressure sensor for high-temperature applications the substrate 2 extends from a "hot" region 300 to a "cold” region 301, wherein the sensor element 3 is arranged in the "hot” region 300 and is connected to an evaluation circuit 303 on an additional chip 304 by means of the conductor tracks 6 , wherein the additional chip 304 is arranged in the "cold" region 301.
  • FIG. 5 shows a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a fifth embodiment of the present invention, wherein the Fifth embodiment is substantially identical to the second embodiment shown in Figure 2, wherein the channel 13 extends substantially parallel to the main extension plane 100 and not perpendicular to the Haupterstre- ckungsebene 100 represents a passage in the substrate.
  • a reference pressure of the sensor element 3 is particularly preferably adjustable spaced.
  • the channel 14 extends into a "cold" region 301 and has a plug connection there.
  • FIG. 6 shows a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a sixth embodiment of the present invention, wherein the sixth embodiment is substantially identical to the fourth embodiment shown in Figure 4, wherein the sensor arrangement is integrated in an exhaust gas sensor 181, wherein the exhaust gas sensor 181 a Media side 1 15 for acting on the sensor element 3 with the measuring medium, a contact side 1 16 for contacting the conductor tracks 6 in the substrate 2 by means of a plug connection 1 1 1 and a seal 1 16 for gas-tight separation of the media side 1 15 of the contact side 1 16.
  • FIG. 7 shows a schematic side view of a plurality of further rotor structures 1 "for producing a sensor arrangement according to the second embodiment

Abstract

A sensor system, in particular a pressure sensor system, comprising a substrate having a main extension plane and a sensor element oriented substantially parallel to the main extension plane, wherein the substrate comprises a ceramic material, wherein the substrate has at least one conductor track, and wherein the sensor element is electrically conductively connected to the at least one conductor track by means of flip chip technology in a first contact area and, wherein, moreover, the sensor element is connected mechanically to the substrate in a second contact area, wherein an anodic bonding connection is provided in the second contact area.

Description

Beschreibung description
Titeltitle
Sensoranordnunq und Verfahren zur Herstellung einer SensoranordnunqSensor assembly and method of making a sensor assembly
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Sensoranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a sensor arrangement according to the preamble of claim 1.
Solche Sensoranordnungen sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 102 05 127 A1 ein elektronisches Halbleiterbauteil mit einem Halbleiterchip, der eine als Sensor- und/oder Aktoroberfläche fungierende aktive Chipfläche auf einer aktiven Vorderseite aufweist, die von einem erhabenen Me- tallrahmen eingefasst ist, bekannt, wobei der Halbleiterchip mit seiner aktivenSuch sensor arrangements are well known. For example, the document DE 102 05 127 A1 discloses an electronic semiconductor component with a semiconductor chip which has an active chip surface acting as a sensor and / or actuator surface on an active front side surrounded by a raised metal frame, wherein the semiconductor chip with his active
Vorderseite in Flip-Chip-Technik auf einem Trägersubstrat angeordnet ist, wobei der Halbleiterchip in ein Kunststoff-Gehäuse eingefasst wird und wobei das Trägersubstrat vorzugsweise ein Keramik-Material umfasst. Nachteilig an diesem Halbleiterbauteil ist, dass zur seitlichen hermetischen Abdichtung der aktiven Chipfläche der Metallrahmen vorgesehen ist, welcher auf der Chipfläche zusätzlich hergestellt bzw. befestigt werden muss. Ferner weist der Metallrahmen aufgrund seiner Ausbildung aus Metall eine von dem Halbleiterchip und dem Keramik-Material verschiedenen thermischen Expansionskoeffizienten auf, so dass besonders nachteilig zwischen dem Halbleiterchip und dem Substrat thermome- chanische Spannungen auftreten. Aus der Druckschrift WO 2005 / 042 426 A2 ist ferner eine Glaskeramik bekannt, welche anodisch mit Silizium gebondet werden kann. Offenbarung der ErfindungFront side is arranged in a flip-chip technique on a carrier substrate, wherein the semiconductor chip is enclosed in a plastic housing and wherein the carrier substrate preferably comprises a ceramic material. A disadvantage of this semiconductor component is that the metal frame is provided for the lateral hermetic sealing of the active chip area, which must additionally be manufactured or fastened on the chip area. Furthermore, due to its metal formation, the metal frame has a thermal expansion coefficient different from the semiconductor chip and the ceramic material, so that thermo-mechanical stresses occur particularly disadvantageously between the semiconductor chip and the substrate. From the document WO 2005/042 426 A2 a glass ceramic is also known, which can be anodically bonded with silicon. Disclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Sensoranordnung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung gemäß den nebengeordneten Ansprü- chen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass das Sensorelement und das Substrat in einem vergleichsweise kostengünstigen Verfahren sowohl elektrisch leitfähig über den ersten Kontaktbereich, als auch mechanisch über den zweiten Kontaktbereich in nur einem einzigen Verfahrensschritt (entspricht dem zweiten Verfahrensschritt) miteinander zu verbinden sind. Die Her- Stellungskosten werden somit in erheblicher Weise gesenkt, da im Vergleich zumThe sensor arrangement according to the invention and the method according to the invention for producing a sensor arrangement according to the independent claims have the advantage over the prior art that the sensor element and the substrate are both electrically conductive over the first contact region and mechanically over the first contact region in a comparatively inexpensive process second contact area in a single process step (corresponding to the second process step) are to be connected to each other. The cost of production is thus reduced significantly, as compared to
Stand der Technik wenigstens ein zusätzlicher Herstellungsschritt, wie Herstellung einer mechanischen Verbindung, Aufkleben des Metallrings, Verlöten des Metallrings, etc., vollständig einsparbar ist. Zudem wird die mechanische Belastbarkeit der mechanischen Verbindung zwischen dem Substrat und dem Sensor- element erhöht, da zusätzlich zur Verbindung in FlipChip-Technologie eine rein mechanische Fixierung des Sensorelements gegenüber dem Substrat in Form des zweiten Kontaktbereichs vorgesehen ist. Das Substrat umfasst ein keramisches Material, so dass ein thermischer Expansionskoeffizient des Substrats ähnlich dem thermischen Expansionskoeffizienten des Sensorelements ist, wobei das Sensorelement Halbleitermaterial und insbesondere Silizium umfasst. Die anodische Bondverbindung im zweiten Kontaktbereich gewährleistet dabei in vorteilhafter Weise, dass im Bereich der mechanischen Kontaktierung zwischen dem Substrat und dem Sensorelement keine thermomechanischen Spannungen auftreten. Dies wird dadurch erreicht, dass die anodische Bondverbindung kein zusätzliches Bondmaterial benötigt, welches zwangsläufig zusätzliche thermische Expansionskoeffizienten aufweisen würde. Vielmehr weist die anodische Bondverbindung insbesondere einen thermischen Expansionskoeffizienten auf, welcher im Wesentlichen mit dem thermischen Expansionskoeffizienten des Sensorelements und mit dem thermischen Expansionskoeffizienten des Sub- strats vergleichbar ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird somit eine vergleichsweise gute Anpassung des thermischen Expansionskoeffizienten des Substrats an den thermischen Expansionskoeffizienten des Sensorelements über den zweiten Kontaktbereich erzielt, so dass die Gefahr von Beschädigungen der Sensoranordnung, beispielsweise durch die Ablösung des Sensorelements von dem Substrat, durch Rissbildungen im Kontaktbereich oder durch Beschädigungen des Sensorelements, und/oder die Beeinträchtigungen der Messgenauigkeit des Sensorelements, beispielsweise durch Verwölbungen, mechanische Verzerrungen oder Verkippungen des Sensorelements gegenüber dem Substrat, wirksam unterbunden werden. Die erfindungsgemäße Sensoranordnung weist somit im Vergleich zum Stand der Technik eine höhere mechanische Stabilität, eine bessere Temperaturbeständigkeit und eine höhere Messgenauigkeit auf. EineThe prior art at least one additional manufacturing step, such as making a mechanical connection, sticking of the metal ring, soldering of the metal ring, etc., is completely saving. In addition, the mechanical strength of the mechanical connection between the substrate and the sensor element is increased, since in addition to the connection in flip-chip technology a purely mechanical fixation of the sensor element with respect to the substrate in the form of the second contact region is provided. The substrate comprises a ceramic material, such that a thermal expansion coefficient of the substrate is similar to the thermal expansion coefficient of the sensor element, the sensor element comprising semiconductor material and in particular silicon. The anodic bond in the second contact region ensures in an advantageous manner that no thermo-mechanical stresses occur in the region of the mechanical contact between the substrate and the sensor element. This is achieved in that the anodic bond requires no additional bonding material, which would inevitably have additional thermal expansion coefficients. Rather, the anodic bonding compound has, in particular, a thermal expansion coefficient which is essentially comparable with the thermal expansion coefficient of the sensor element and with the thermal expansion coefficient of the substrate. In contrast to the prior art, a comparatively good adaptation of the thermal expansion coefficient of the substrate to the thermal expansion coefficient of the sensor element over the second contact region is thus achieved, so that the risk of damage to the sensor arrangement, for example due to the detachment of the sensor element from the substrate, by cracking in the contact area or by damage to the sensor element, and / or the impairment of the measurement accuracy of the sensor element, for example by warping, mechanical distortions or tilting of the sensor element relative to the substrate can be effectively prevented. The sensor assembly according to the invention thus has a higher mechanical stability, a better temperature resistance and a higher accuracy of measurement compared to the prior art. A
Verbindung in FlipChip-Technologie im Sinne der vorliegenden Erfindung um- fasst alle Arten von Verbindung zwischen zwei im Wesentlichen planparallelen Kontaktierungsflächen (face-to-face), wobei vorzugsweise Kügelchen aus leitfähigen Material ("Bumps") zwischen den zwei Kontaktierungsflächen angeordnet werden. Die Kügelchen werden dabei vorzugsweise erhitzt und umfassen insbesondere eine Lötpaste oder einen elektrisch leitfähigen Kleber, welcher vorzugsweise isotrop oder anisotrop leitend vorgesehen ist. Das, insbesondere mehrlagige, Substrat umfasst insbesondere die Funktion einer konventionellen Leiterplatte und weist dazu eine Mehrzahl von Leiterbahnen auf, welche parallel und/oder senkrecht zur Haupterstreckungsebene voneinander benachbart und elektrisch voneinander isoliert sind. Das Substrat weist zudem insbesondere eine anodisch bondbare Glaskeramikoberschicht auf.Connection in flip-chip technology in the sense of the present invention encompasses all types of connection between two essentially plane-parallel contact surfaces (face-to-face), whereby preferably beads of conductive material ("bumps") are arranged between the two contacting surfaces. The beads are preferably heated and comprise in particular a solder paste or an electrically conductive adhesive, which is preferably provided isotropically or anisotropically conductive. The, in particular multi-layer, substrate comprises in particular the function of a conventional printed circuit board and has for this purpose a plurality of printed conductors which are parallel to each other and / or perpendicular to the main extension plane adjacent to each other and electrically isolated from each other. In addition, the substrate has, in particular, an anodically bondable glass-ceramic top layer.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unter- ansprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zu entnehmen.Advantageous embodiments and further developments of the invention can be found in the subclaims and the description with reference to the drawings.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Sensorelement eine Druckmembran aufweist, wobei bevorzugt im Bereich der Druckmemb- ran piezoresistive Elemente und/oder eine Kaverne mit einem Referenzdruck angeordnet sind. Besonders vorteilhaft umfasst die Sensoranordnung somit ein Sensorelement in Form eines Drucksensors, so dass die Sensoranordnung zur Messung von Drücken nutzbar ist, wobei die Auslenkung der Druckmembran senkrecht zur Haupterstreckungsebene in Abhängigkeit eines zu messenden Drucks mittels der piezoresistiven Element messbar ist. Aufgrund der Integration einer Kaverne in die Druckmembran ermöglicht die Sensoranordnung besonders vorteilhaft die Bestimmung eines Absolutdruckes in Abhängigkeit des gemessenen Drucks und eines in der Kaverne eingeschlossenen bekannten Referenzdrucks. Das Sensorelement wird vorzugsweise auf einer dem Substrat abge- wandten zweiten Seite mit dem Messmedium, welches de zu messenden Druck aufweist, beaufschlagt. Die Kaverne wird vorzugsweise durch die Erzeugung und Ätzung von porösen Schichten in der Membran mittels APSM-Technologie erzeugt.According to a preferred development, it is provided that the sensor element has a pressure membrane, piezoresistive elements and / or a cavern having a reference pressure being preferably arranged in the region of the pressure membrane. The sensor arrangement thus particularly advantageously comprises a sensor element in the form of a pressure sensor, so that the sensor arrangement can be used to measure pressures, the deflection of the pressure membrane being measurable perpendicular to the main extension plane as a function of a pressure to be measured by means of the piezoresistive element. Due to the integration of a cavern into the pressure membrane, the sensor arrangement particularly advantageously enables the determination of an absolute pressure as a function of the measured pressure and a known reference pressure enclosed in the cavern. The sensor element is preferably acted upon on a second side facing away from the substrate with the measuring medium which has the pressure to be measured. The cavern is preferably produced by and Etching of porous layers in the membrane produced by APSM technology.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der zwei- te Kontaktbereich als wenigstens ein Bondring ausgebildet ist, wobei bevorzugt die Projektion des wenigstens einen Bondrings senkrecht zur Haupterstre- ckungsebene die Druckmembran umschließend vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft umfasst der Bondring somit eine Barriere für das Messmedium, so dass in vorteilhafter weise zwei Druckräume mittels des Bondrings voneinander trennbar sind und/oder der erste Kontaktbereich, elektrische und/oder elektronischeAccording to a further preferred development, it is provided that the second contact region is designed as at least one bonding ring, wherein preferably the projection of the at least one bonding ring perpendicular to the main extension plane enclosing the pressure membrane is provided. Particularly advantageously, the bonding ring thus comprises a barrier for the measuring medium, so that advantageously two pressure chambers are separable from each other by means of the bonding ring and / or the first contact region, electrical and / or electronic
Schaltungen von dem Messmedium isoliert und dadurch geschützt werden. Eine Passivierung des ersten Kontaktbereichs, der elektrischen und/oder elektronischen Schaltungen beispielsweise mittels eines Gels ist somit vollständig einsparbar.Circuits are isolated from the measuring medium and thereby protected. A passivation of the first contact region, the electrical and / or electronic circuits, for example by means of a gel is thus completely possible.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Sensorelement eine Schaltung aufweist, welche auf einer dem Substrat senkrecht zur Haupterstreckungsebene zugewandten ersten Seite des Sensorelements angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist somit die Schaltung mittels des ersten Kon- taktbereichs direkt mit dem Substrat elektrisch leitfähig zu verbinden, so dass dieAccording to a further preferred development, it is provided that the sensor element has a circuit which is arranged on a first side of the sensor element facing the substrate perpendicular to the main extension plane. It is thus particularly advantageous for the circuit to be electrically conductively connected directly to the substrate by means of the first contact region, so that the
Schaltung ohne Verwendung von Durchkontaktierungen oder vergleichsweise empfindlicher und aufwändig herzustellender Bonddrahtverbindungen in FNp- Chip-Technolgie mit dem Substrat elektrisch leitfähig zu verbinden ist. Die Schaltung ist dadurch über die Leiterbahnen des Substrats kontaktierbar und insbe- sondere ansteuerbar und/oder auslesbar. Bei einer Druckbeaufschlagung desCircuit without the use of plated-through holes or comparatively sensitive and expensive to produce bond wire connections in FNp chip technology with the substrate to connect electrically conductive. The circuit can thereby be contacted via the conductor tracks of the substrate and, in particular, can be controlled and / or read out. When pressurizing the
Sensorelements mit dem Messmedium auf der zweiten Seite wird die Schaltung durch das Sensorelement und insbesondere durch den Bondring vor dem Messmedium isoliert und somit geschützt. Das Sensorelement weist auf der zweiten Seite vorzugsweise eine Vertiefung im Bereich von der Druckmembran auf.Sensor element with the measuring medium on the second side of the circuit is isolated by the sensor element and in particular by the bonding ring in front of the measuring medium and thus protected. The sensor element preferably has a depression in the region of the pressure membrane on the second side.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen dem Substrat und der Druckmembran ein weiterer Referenzdruck eingeschlossen ist, wobei bevorzugt das Substrat im Bereich der Druckmembran eine Aussparung aufweist. Besonders vorteilhaft ist der weitere Referenzdruck zwischen dem Substrat und dem Sensorelement, vorzugsweise mittels des Bondrings, hermetisch eingeschlossen, so dass besonders vorteilhaft keine Kaverne in der Druckmembran benötigt wird. Zur Ausbildung eines ausreichend großen Druckraums für den weiteren Referenzdruck weist das Substrat vorzugsweise die Aussparung auf.According to a further preferred development, it is provided that a further reference pressure is enclosed between the substrate and the pressure membrane, the substrate preferably having a recess in the region of the pressure membrane. Particularly advantageous is the further reference pressure between the substrate and the sensor element, preferably by means of the bonding ring, hermetically enclosed, so that particularly advantageously no cavern in the Pressure membrane is needed. To form a sufficiently large pressure chamber for the further reference pressure, the substrate preferably has the recess.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Substrat einen Schichtaufbau umfasst und/oder dass das Substrat im Bereich der Druckmembran einen Kanal aufweist und/oder dass die Leiterbahnen Durchkon- taktierungen umfassen. Besonders bevorzugt ist die erste Seite des Sensorelements mittels des Kanals mit einem Druckraum verbunden, welcher mittels des Kanals von dem Sensorelement beabstandet ausbildbar oder anschließbar ist.In accordance with a further preferred development, it is provided that the substrate comprises a layer structure and / or that the substrate has a channel in the region of the pressure membrane and / or that the conductor tracks comprise through-contacts. Particularly preferably, the first side of the sensor element is connected by means of the channel to a pressure chamber, which can be formed by means of the channel spaced from the sensor element or connectable.
Besonders bevorzugt ist der Kanal als Durchlass im Substrat ausgebildet, so dass die Druckmembran als Differenzdrucksensor zwischen einem Druck auf einer Oberseite und einem weiteren Druck auf einer der Oberseite senkrecht zur Haupterstreckungsebene gegenüberliegenden Unterseite fungiert, wobei beson- ders bevorzugt der erste Druck von dem weiteren Druck durch den Bondring getrennt ist. Alternativ wird der zu messender Druck auf der ersten Seite und/oder auf einer der ersten Seite senkrecht zur Haupterstreckungsebene eingestellt, so dass in vorteilhafter Weise mittels der Sensoranordnung wahlweise ein Absolutdrucksensor oder ein Differenzdrucksensor realisierbar ist. Aufgrund des Mehrla- genaufbaus ist die Realisierung von im Substratmaterial vergrabenen Leiterbahnen im Substrat möglich, wodurch in vorteilhafter weise ein vergleichsweise guter Korrosionsschutz der Leiterbahnen gewährleistet ist.Particularly preferably, the channel is formed as a passage in the substrate, so that the pressure membrane acts as a differential pressure sensor between a pressure on a top and a further pressure on one of the top perpendicular to the main extension plane opposite bottom, wherein particularly preferably the first pressure of the further pressure separated by the bonding ring. Alternatively, the pressure to be measured on the first side and / or on one of the first side is set perpendicular to the main extension plane, so that advantageously by means of the sensor arrangement either an absolute pressure sensor or a differential pressure sensor can be realized. Due to the multi-layer structure, it is possible to realize interconnects buried in the substrate material in the substrate, which advantageously ensures a comparatively good corrosion protection of the interconnects.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Sub- strat und/oder das Sensorelement eine Antihaftbeschichtung aufweisen. Besonders vorteilhaft verhindert die Antihaftbeschichtung Ablagerungen auf dem Substrat und/oder auf dem Sensorelement. Ferner werden die Auswirkungen von Vereisungen auf die Sensoranordnung reduziert.According to a further preferred development it is provided that the substrate and / or the sensor element have a non-stick coating. Particularly advantageously, the non-stick coating prevents deposits on the substrate and / or on the sensor element. Furthermore, the effects of icing on the sensor arrangement are reduced.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung, wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Substrat und das Sensorelement bereitgestellt werden, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt im Wesentlichen gleichzeitig sowohl der erste Kontaktbereich zwischen dem Sensorelement und der wenigstens einen Leiterbahn mittels FNp- Chip-Technologie, als auch der zweite Kontaktbereich zwischen dem Sensorelement und dem Substrat durch anodisches Bonden hergestellt werden. Wie oben bereits detailiert ausgeführt, wird somit eine vergleichsweise kostengünstige Herstellung der Sensoranordnung mit im Vergleich zum Stand der Technik weniger Herstellungsschritten ermöglicht, wobei die Sensoranordnung darü- berhinaus im Vergleich zum Stand der Technik eine höhere mechanische Stabili- tat, eine bessere Temperaturbeständigkeit und eine höhere Messgenauigkeit aufweist.A further subject matter of the present invention is a method for producing a sensor arrangement, wherein in a first method step the substrate and the sensor element are provided, wherein in a second method step substantially simultaneously both the first contact region between the sensor element and the at least one conductor path is FNp- Chip technology, as well as the second contact area between the sensor element and the substrate are produced by anodic bonding. As already described in detail above, a comparatively cost-effective production of the sensor arrangement is made possible with fewer manufacturing steps compared to the prior art, the sensor arrangement also having a higher mechanical stability, a better temperature resistance and a higher measuring accuracy compared to the prior art having.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass im zweiten Verfahrensschritt sowohl zwischen dem Sensorelement und dem Substrat eine Gleich- Spannung angelegt wird, als auch in einem Bereich zwischen dem Sensorelement und dem Substrat eine Temperaturerhöhung, vorzugsweise mittels Ultraschalleinstrahlung, durchgeführt wird. Besonders vorteilhaft wird durch die Erhöhung der Temperatur der erste Kontaktbereich und zusätzlich durch die angelegte Gleichspannung der zweite Kontaktbereich ausgebildet. Besonders bevorzugt wird dabei das Sensorelements senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung inAccording to a preferred embodiment, it is provided that in the second method step, a DC voltage is applied both between the sensor element and the substrate, and in a region between the sensor element and the substrate, a temperature increase, preferably by means of ultrasound irradiation, is performed. Particularly advantageously, the first contact region is formed by increasing the temperature and, in addition, the second contact region is formed by the applied DC voltage. Particularly preferred is the sensor element perpendicular to the main extension direction in
Richtung des Substrat druckbeaufschlagt, um eine möglichst festen und dichten zweiten Kontaktbereich herzustellen.Direction of the substrate pressurized to produce a solid as possible and dense second contact area.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem dritten Verfahrensschritt zeitlich vor dem zweiten Verfahrensschritt eine anodisch bondbare Glaskeramikpaste auf das Substrat gedruckt wird und/oder dass in einem vierten Verfahrensschritt zeitlich nach dem dritten Verfahrensschritt das Substrat gesintert und insbesondere anschließend poliert wird, so dass in vorteilhafter Weise eine polierte Keramikoberfläche auf dem Substrat erzeugt wird. Die erste Seite des Sensorelements weist im Bereich des zweiten Kontaktbereichs vorzugsweise eine unpassivierte und vergleichsweise glatte Siliziumoberfläche auf.According to a further preferred refinement, it is provided that, in a third method step, an anodically bondable glass ceramic paste is printed on the substrate before the second method step and / or that in a fourth method step, after the third method step, the substrate is sintered and, in particular, subsequently polished that a polished ceramic surface is advantageously produced on the substrate. In the region of the second contact region, the first side of the sensor element preferably has an unpassivated and comparatively smooth silicon surface.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem fünften Verfahrensschritt zeitlich vor dem zweiten und/oder dritten Verfahrensschritt Kontaktpads der Leiterbahnen auf das Substrat gedruckt werden und/oder dass in einem sechsten Verfahrensschritt zeitlich nach dem fünften und/oder vierten Verfahrensschritt Bondkügelchen auf den Kontaktpads angeordnet werden. Besonders vorteilhaft werden die Kontaktpads und/oder die Bondkügelchen auf das Substrat aufgedruckt, so dass eine vergleichsweise kostengünstige Realisierung des ersten Kontaktbereichs ermöglicht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.According to a further preferred development, it is provided that in a fifth method step, contact pads of the conductor tracks are printed on the substrate before the second and / or third method step and / or that in a sixth method step, after the fifth and / or fourth method step, bonding beads are applied to the substrate Contact pads are arranged. Particularly advantageously, the contact pads and / or the bonding beads are printed on the substrate, so that a comparatively cost-effective implementation of the first contact region is made possible. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigenShow it
Figur 1a eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,FIG. 1 a shows a schematic side view of a sensor arrangement according to a first embodiment of the present invention,
Figur 1 b eine schematische Seitenansicht einer Vorläuferstruktur zur Herstellung einer Sensoranordnung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Er- findung,FIG. 1 b shows a schematic side view of a precursor structure for producing a sensor arrangement according to the first embodiment of the present invention,
Figur 1c eine vergrößerte Perspektivansicht eines Teilbereichs der Vorläuferstruktur zur Herstellung einer Sensoranordnung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Figur 2 eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,1c is an enlarged perspective view of a portion of the precursor structure for manufacturing a sensor assembly according to the first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a schematic side view of a sensor assembly according to a second embodiment of the present invention;
Figur 3 eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,FIG. 3 shows a schematic side view of a sensor arrangement according to a third embodiment of the present invention,
Figur 4 eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Figur 5 eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,4 shows a schematic side view of a sensor arrangement according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 5 shows a schematic side view of a sensor arrangement according to a fifth embodiment of the present invention,
Figur 6 eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung 1 gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Figur 7 eine schematische Seitenansicht einer Mehrzahl von weiteren Vorläufer- Strukturen 1 " zur Herstellung einer Sensoranordnung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.6 shows a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 7 shows a schematic side view of a plurality of further precursor structures 1 "for producing a sensor arrangement according to the second embodiment of the present invention.
In den Figuren sind gleiche Elemente stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. er- wähnt.In the figures, the same elements are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.
In Figur 1a ist eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und in Figur 1 b eine schematische Seitenansicht einer Vorläuferstruktur 1 ' zur Herstellung einer Sensoranordnung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die Sensoranordnung 1 in Form einer Drucksensoran- ordnung ausgebildet ist, wobei die Sensoranordnung 1 ein eine Haupterstre- ckungsebene 100 aufweisendes Substrat 2 und ein im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene 100 ausgerichtetes Sensorelement 3 umfasst, wobei das Sensorelement 1 eine Druckmembran 7 aufweist, wobei die Druckmembran 7 auf einer ersten dem Substrat 2 zugewandten Seite 3' des Sensorelements 1 angeordnet ist und wobei im Bereich der Druckmembran 7 auf einer der ersten Seite 3' senkrecht zur Haupterstreckungsebene 100 gegenüberliegenden zweiten Seite 3" eine Einkerbung 9' aufweist. Im Bereich der Druckmembran 7 sind pie- zoresistive Elemente 8 angeordnet, welche eine Auslenkung der Druckmembran 7 relativ zum Sensorelement und im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene 100 in Abhängigkeit eines auf die zweite Seite 3" wirkenden Drucks eines Messmediums messen. Optional ist auf der ersten Seite 3' eine nicht abgebildete elektrische und/oder elektronische Schaltung insbesondere zur Auswertung von Messsignalen der piezoresistiven Elemente 8 angeordnet. Die piezoresistiven Elemente 10 sind vorzugsweise in Brückenschaltungen, wie beispielsweise in eine Wheatstone Brücke, angeordnet. Die Druckmembran 7 bzw. die Einkerbung 9' wird beispielsweise mittels anisotropen KOH-Ätzen hergestellt. Das Sensorelement 3 umfasst insbesondere Silizium. Das Substrat 2 umfasst ein keramisches Material, in welches eine Mehrzahl von elektrisch leitfähiger Leiter- bahnen 6 eingebettet sind. Das Sensorelement 3 ist mittels zwei erster Kontaktbereiche 4 mit den Leiterbahnen 6 elektrisch leitfähig verbunden, so dass die piezoresistiven Elemente 10 und/oder die Schaltungen mittels der Leiterbahnen 10 ansteuerbar bzw. auslesbar vorgesehen sind. Die ersten Kontaktbereiche 4 umfassen eine FlipChip-Technologie, so sind beispielsweise im ersten Kontakt- bereich 4 Lötbumps 4' angeordnet, welche den elektrisch leitfähigen Kontakt vorzugsweise in einem Thermokompressions-Bondverfahren herstellen, welches besonders bevorzugt bei Temperaturen zwischen 300 und 500 Grad Celsius durchgeführt wird. Das Sensorelement 3 ist ferner in einem zweiten Kontaktbereich 5 mechanisch mit dem Substrat 2 verbunden, wobei der zweite Kontaktbe- reich 5 eine anodische Bondverbindung zwischen dem Sensorelement 3 und dem Substrat 2 umfasst. Das Sensorelement 3 weist im zweiten Kontaktbereich 5 eine unpassivierte und glatte Siliziumoberfläche auf, während das Substrat 2 im zweiten Kontaktbereich 5 eine polierte Keramikoberfläche aufweist und wobei die anodische Bondverbindung zwischen diesen Oberflächen mit einer Gleich- Spannung zwischen bevorzugt 500 und 1500 Volt, besonders bevorzugt 850 undFIG. 1 a shows a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 b shows a schematic side view of a precursor structure 1 'for producing a sensor arrangement 1 according to the first embodiment of the present invention, wherein the sensor arrangement 1 takes the form of a sensor arrangement 1 Drucksensoran- The sensor arrangement 1 comprises a substrate 2 having a main extension plane 100 and a sensor element 3 oriented substantially parallel to the main extension plane 100, the sensor element 1 having a pressure membrane 7, the pressure membrane 7 facing the substrate 2 on a first side 3 'of the sensor element 1 is arranged and wherein in the region of the pressure membrane 7 on one of the first side 3' perpendicular to the main extension plane 100 opposite second side 3 "has a notch 9 'in the region of the pressure membrane 7 piezoresistive elements 8 are arranged which measure a deflection of the pressure membrane 7 relative to the sensor element and substantially perpendicular to the main extension plane 100 as a function of a pressure of a measuring medium acting on the second side 3 ". Optionally, an electrical and / or electronic circuit (not shown), in particular for evaluating measuring signals of the piezoresistive elements 8, is arranged on the first side 3 '. The piezoresistive elements 10 are preferably arranged in bridge circuits, such as in a Wheatstone bridge. The pressure membrane 7 or the notch 9 'is produced for example by means of anisotropic KOH etching. The sensor element 3 comprises in particular silicon. The substrate 2 comprises a ceramic material, in which a plurality of electrically conductive conductor tracks 6 are embedded. The sensor element 3 is electrically conductively connected by means of two first contact regions 4 to the conductor tracks 6, so that the piezoresistive elements 10 and / or the circuits are provided controllably or readably by means of the conductor tracks 10. The first contact regions 4 comprise a flip-chip technology, for example solder bumps 4 'are arranged in the first contact region 4, which preferably produce the electrically conductive contact in a thermocompression bonding process, which is particularly preferably carried out at temperatures between 300 and 500 degrees Celsius , The sensor element 3 is further mechanically connected to the substrate 2 in a second contact region 5, wherein the second contact region 5 comprises an anodic bond connection between the sensor element 3 and the substrate 2. The sensor element 3 has an unpassivated and smooth silicon surface in the second contact region 5, while the substrate 2 in the second contact region 5 has a polished ceramic surface and wherein the anodic bond between these surfaces with a DC voltage between preferably 500 and 1500 volts, more preferably 850 and
1 150 Volt und ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen 1000 Volt zwischen dem Sensorelement 3 und dem Substrat 2 hergestellt wird. Das Substrat 2 wird vorher vorzugsweise mit einer anodisch bondbaren Glaskeramikpaste im zweiten Kontaktbereich 5 bedruckt, welche beispielsweise in einem Siebdruckverfahren aufgebracht wird und eine Dicke senkrecht zur Haupterstreckungsebene von be- vorzugt 5 bis 15 Mikrometer, von besonders bevorzugt 9 bis 1 1 Mikrometer und ganz besonders bevorzugt von im Wesentlichen 10 Mikrometer umfasst. Das Substrat 2 weist im Bereich der Druckmembran 7 eine Aussparung 9 auf, welche zusammen mit dem ersten Kontaktbereich 4, der ersten Seite 3' der Druckmembran 7 und/oder den optionalen Schaltungen durch die anodische Verbindung im zweiten Kontaktbereich 5, welche vorzugsweise parallel zur Haupterstreckungsebene 100 als geschlossener Ring um die Druckmembran 7 ausgebildet ist, von dem Messmedium auf der zweiten Seite 3" isoliert und somit vor Korrosion geschützt sind. Besonders vorteilhaft ist die Aussparung 9 derart ausgebildet, dass eine Auslenkung der Druckmembran 7 in Richtung Substrat 2 ermöglicht wird und die Wandung der Aussparung 9 gleichzeitig als Anschlag für zu große Auslenkungen der Druckmembran 7 fungiert. In der Aussparung 9 wird vorzugsweise ein Referenzdruck, insbesondere ein Referenzvakuum, eingestellt, so dass mittels der durch die piezoresistiven Elemente 8 gemessenen Auslenkung der Druckmembran 7 ein Absolutdruck des Messmediums bestimmbar ist. Das Sen- sorelement 3 und das Substrat 2 weisen auf dem Messmedium ausgesetzten1 150 volts and most preferably substantially 1000 volts between the sensor element 3 and the substrate 2 is produced. The substrate 2 is preferably previously printed with an anodically bondable glass ceramic paste in the second contact region 5, which is applied, for example, by a screen printing method and has a thickness perpendicular to the main plane of extension of preferably 5 to 15 micrometers, more preferably 9 to 1 1 micrometers, and especially preferably of substantially 10 microns. The substrate 2 has in the region of the pressure membrane 7 a recess 9 which, together with the first contact region 4, the first side 3 'of the pressure membrane 7 and / or the optional circuits by the anodic connection in the second contact region 5, which preferably parallel to the main extension plane 100 is formed as a closed ring around the pressure membrane 7, insulated from the measuring medium on the second side 3 "and thus protected from corrosion the wall of the recess 9 simultaneously acts as a stop for excessive deflections of the pressure membrane 7. A reference pressure, in particular a reference vacuum, is preferably set in the recess 9 so that by means of the deflection of the pressure membrane 7 measured by the piezoresistive elements 8 an absolute pressure of the measuring medium determinable is the sensoreleme nt 3 and the substrate 2 have exposed on the medium
Flächen vorzugsweise eine Antihaftbeschichtung 10 auf. Das Substrat 2 umfasst vorzugsweise einen Schichtaufbau, so dass eine Mehrzahl von Leiterbahnen 6 in das Substrat 2 eingebettet sind, welche senkrecht und/oder parallel zueinander beabstandet, voneinander isoliert und gleichzeitig vor Korrosion geschützt sind. Voraussetzung für die anodische Bondverbindung im zweiten Kontaktbereich 5 ist eine polierte Keramikoberfläche und eine unpassivierte, glatte Oberfläche in dem definierten Bondbereich auf der Vorderseite des Sensorelements 3. Geeignete Antihaftschichten 10 für vergleichsweise hohe Temperaturen können beispielsweise aus Siliziumkarbid oder Siliziumnitrid bestehen, für niedrigere Tem- peraturen eignet sich beispielsweise Silanisieren. Für die elektrische Verbindung im ersten Kontaktbereich 4 gibt es mehrere Möglichkeiten, hier einige Beispiele: Um die elektrische Kontaktierung zu realisieren werden Kontaktierpads des Sensorelements 3 mittels Thermokompressionsbonden (auch ultraschallunterstützt = Thermosonic-Bonding) mit den passend angeordneten Leiterbahnen 4 bzw. Kon- taktierpads des Substrats 2 bzw. Keramikträgers verbunden. Die verwendeten hochschmelzenden Lote für die Löt-Bumps 4' sind zur Vermeidung von Hohlräu- men vorzugsweise flussmittelfrei und -metallkompatibel zu den verwendeten Substratleiterbahnen, welche für Hochtemperaturanwendungen aus temperaturfesten Legierungen Au, Pt, Pd mit Sn oder Ni bestehen. Im (Keramik-) Substrat 2 befinden sich beispielsweise die Kontaktierpads in Vertiefungen, um die Löt- Bumps 4' aufzunehmen. Die „Löt-Bumps" 4' werden vorzugsweise vor dem FNp-Surfaces preferably a non-stick coating 10 on. The substrate 2 preferably has a layer structure, so that a plurality of conductor tracks 6 are embedded in the substrate 2, which are perpendicular and / or parallel spaced from each other, isolated from each other and simultaneously protected from corrosion. A prerequisite for the anodic bond in the second contact region 5 is a polished ceramic surface and an unpassivated, smooth surface in the defined bonding region on the front side of the sensor element 3. Suitable anti-adhesion layers 10 for comparatively high temperatures may consist of silicon carbide or silicon nitride, for example, for lower temperatures For example, silanization is suitable. There are several possibilities for the electrical connection in the first contact region 4, here are some examples: In order to realize the electrical contacting Kontaktierpads the sensor element 3 by means of thermocompression bonding (also ultrasound-assisted = thermosonic bonding) with the appropriately arranged tracks 4 and Kon- taktierpads Substrate 2 or ceramic carrier connected. The high-melting solders used for the solder bumps 4 'are used to avoid cavities. preferably flux-free and metal compatible with the substrate conductors used, which for high-temperature applications consist of temperature-resistant alloys Au, Pt, Pd with Sn or Ni. For example, in the (ceramic) substrate 2, the contacting pads are located in recesses for receiving the solder bumps 4 '. The "solder bumps" 4 'are preferably placed before the FNp
Chip-Prozess auf die metallisierten Kontaktpads des Sensorelements 3 bzw. des Si-Chips gebondet. Eine weitere Möglichkeit die elektrische Verbindung im ersten Kontaktbereich 4 herzustellen, ist die Verwendung von Leitklebern oder besser Dickschichtleiterpasten im ersten Kontaktbereich 4, die ähnlich wie Durchkontak- tierungen innerhalb der LTCC oder HTCC-Keramik durch Drucken von Leitpaste in Bohrungen (Via-Filling) hergestellt werden. Die Herstellung des Substrates 2 mit eingebetteten Leiterbahnen 6 erfolgt beispielsweise mittels Dickschichttechnik. Die Leiterbahnen 6 werden dabei mit einer Sieb-Maske gedruckt, anschließend mit einer Glaskeramikpaste überdruckt und unter Druck gesintert, um die lateralen Abmessung durch die Sinterschwindung gering zu halten. Nur an denChip process bonded to the metallized contact pads of the sensor element 3 and the Si chip. Another possibility for producing the electrical connection in the first contact region 4 is the use of conductive adhesives or, better, thick-film conductor pastes in the first contact region 4, which are produced by printing conductive paste into holes (via filling), similar to through-connections within the LTCC or HTCC ceramic become. The production of the substrate 2 with embedded conductor tracks 6 takes place for example by means of thick-film technology. The printed conductors 6 are printed with a screen mask, then overprinted with a glass ceramic paste and sintered under pressure in order to minimize the lateral dimension due to the sintering shrinkage. Only to the
Stellen der späteren Anschlusspads der Leiterbahnen 6 zur Kontaktierung der Pads auf dem Sensorelement 5 bzw. Siliziumchip bleibt die Leiterbahn 6 frei. Die Abdeckung der Leiterbahnen 6 kann alternativ auch durch das Auflaminieren einer weiteren Glaskeramik-folie mit ausgesparten Bondpads erfolgen. Nach dem Sintern wird planarisiert z.B. durch Polieren um das anodische Bonden durchführen zu können. Anhand der in Figur 1 b dargestellte Vorläuferstruktur 1 ' ist das Substrat 3 nach dem Drucken der Leiterbahnen 6 bzw. der mit den Leiterbahnen elektrisch verbundenen Kontaktierpads für den Thermokompressions- Bondprozess dargestellt, wobei das Substrat 2 ferner mit der zum keramischen Substrat 2 kompatiblen, anodisch bondbaren Glaskeramikpaste bedruckt wird.Placing the later connection pads of the conductor tracks 6 for contacting the pads on the sensor element 5 or silicon chip, the conductor track 6 remains free. The covering of the conductor tracks 6 can alternatively also be carried out by laminating a further glass-ceramic film with recessed bond pads. After sintering, planarization is carried out e.g. by polishing to perform the anodic bonding. Based on the precursor structure 1 'shown in FIG. 1 b, the substrate 3 is shown after the printed conductors 6 or the contact pads for the thermocompression bonding process which are electrically connected to the printed conductors, wherein the substrate 2 is also anodically compatible with the ceramic substrate 2 bondable glass ceramic paste is printed.
Die Oberfläche des Substrats 2 wird anschließend gesintert und nach dem Sintern für das anodische Bonden plan poliert. Das insbesondere als Schichtaufbau ausgebildete Substrat 2 wird zur Einhaltung der Positioniergenauigkeit parallel zur Haupterstreckungsebene 100 vorzugsweise unter Belastung gesintert, so dass lediglich eine Sinterschwindung senkrecht zur Haupterstreckungsebene 100 auftritt. In Figur 1c ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Teilbereichs der Vorläuferstruktur V zur Herstellung einer Sensoranordnung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei in Figur 1 c ein Bondkügelchen 4' dargestellt ist, welches auf eine Leiterbahn 6 bzw. auf ein mit einer Leiterbahn 6 elektrisch leitfähig verbundenen Kontaktierpad des Substrats 2 gebondet ist, bevor das Substratelement 3 mittels des Thermokompressions- Bondprozess mit dem Substrat 2 verbunden wird.The surface of the substrate 2 is then sintered and polished flat after sintering for anodic bonding. The substrate 2, which is designed in particular as a layer structure, is preferably sintered under load in order to maintain the positioning accuracy parallel to the main extension plane 100, so that only a sintering shrinkage occurs perpendicular to the main extension plane 100. FIG. 1c shows an enlarged perspective view of a subregion of the precursor structure V for producing a sensor arrangement 1 according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1c shows a bonding bead 4 'which is applied to a conductor track 6 or to a conductor track 6 electrically conductive Kontaktierpad the substrate 2 is bonded before the substrate member 3 is bonded to the substrate 2 by the thermocompression bonding process.
In Figur 2 ist eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die zweite Ausführungsform im Wesentlichen identisch der ersten Ausführungsform illustriert in Figur 1 a ist, wobei das Substrat 2 im Bereich der Druckmembran 7 einen Kanal 13 in Form eines Durchlasses im Substrat 2 aufweist, so dass die Druckmembran 7 zusätzlich auch auf der ersten Seite 3' mit einem weiteren Messmedium beaufschlagbar ist. Die Sensoranordnung 1 ist somit zur Relativdruckmessung zwischen einem Druck des Messmediums und einem weiteren Druck des weiteren Messmediums nutzbar. Das ersten Kontaktbereich 4 ist mittels eines weiteren zweiten Kontaktbereichs 5 in Form eines weiteren Bondrings vom weiteren Messmedium isoliert, wobei der ersten Kontaktbereich 4 zwischen dem Bondring und dem weiteren Bondring angeordnet ist.FIG. 2 shows a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a second embodiment of the present invention, wherein the second embodiment is substantially identical to the first embodiment illustrated in FIG. 1a, wherein the substrate 2 in the area of the pressure membrane 7 has a channel 13 in shape a passage in the substrate 2, so that the pressure diaphragm 7 is additionally acted upon on the first side 3 'with a further measuring medium. The sensor arrangement 1 can thus be used for relative pressure measurement between a pressure of the measuring medium and a further pressure of the further measuring medium. The first contact region 4 is insulated from the further measuring medium by means of a further second contact region 5 in the form of a further bonding ring, wherein the first contact region 4 is arranged between the bonding ring and the further bonding ring.
In Figur 3 eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die dritte Ausführungsform im Wesentlichen identisch der zweiten Ausführungsform dargestellt in Figur 2 ist, wobei in die Druckmembran 7 eine Kaverne 15 integriert ist, welche eine weiteren Referenzdruck aufweist, so dass die Sensoranordnung 1 ferner eine Absolutdruckmessung ermöglicht.3 shows a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a third embodiment of the present invention, wherein the third embodiment is substantially identical to the second embodiment shown in Figure 2, wherein in the pressure membrane 7, a cavern 15 is integrated, which has a further reference pressure so that the sensor assembly 1 further enables an absolute pressure measurement.
In Figur 4 ist eine schematische Draufsicht einer Sensoranordnung 1 gemäß ei- ner vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die vierte Ausführungsform im Wesentlichen der ersten Ausführungsform dargestellt in Figur 1 a ist, wobei die Sensoranordnung 1 einen hochtemperaturstabilen Absolutdrucksensor für Hochtemperaturanwendungen umfasst, wobei sich das Substrat 2 von einem "heißen" Bereich 300 bis zu einem "kalten" Bereich 301 er- streckt, wobei das Sensorelement 3 im "heißen" Bereich 300 angeordnet ist und mittels der Leiterbahnen 6 mit einer Auswertschaltung 303 auf einem zusätzlichen Chip 304 verbunden ist, wobei der zusätzliche Chip 304 im "kalten" Bereich 301 angeordnet ist.FIG. 4 shows a schematic top view of a sensor arrangement 1 according to a fourth embodiment of the present invention, the fourth embodiment essentially being the first embodiment illustrated in FIG. 1 a, the sensor arrangement 1 comprising a high-temperature-stable absolute pressure sensor for high-temperature applications the substrate 2 extends from a "hot" region 300 to a "cold" region 301, wherein the sensor element 3 is arranged in the "hot" region 300 and is connected to an evaluation circuit 303 on an additional chip 304 by means of the conductor tracks 6 , wherein the additional chip 304 is arranged in the "cold" region 301.
In Figur 5 ist eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung 1 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die fünften Ausführungsform im Wesentlichen identisch der zweiten Ausführungsform dargestellt in Figur 2 ist, wobei der Kanal 13 sich im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene 100 erstreckt und nicht senkrecht zur Haupterstre- ckungsebene 100 einen Durchlass im Substrat darstellt. Durch den Kanal 14 im Substrat 2 ist besonders bevorzugt ein Referenzdruck von dem Sensorelement 3 beabstandet einstellbar. Vorzugsweise verläuft der Kanal 14 in einen "kalten" Bereich 301 und weist dort eine Steckerverbindung auf.FIG. 5 shows a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a fifth embodiment of the present invention, wherein the Fifth embodiment is substantially identical to the second embodiment shown in Figure 2, wherein the channel 13 extends substantially parallel to the main extension plane 100 and not perpendicular to the Haupterstre- ckungsebene 100 represents a passage in the substrate. Through the channel 14 in the substrate 2, a reference pressure of the sensor element 3 is particularly preferably adjustable spaced. Preferably, the channel 14 extends into a "cold" region 301 and has a plug connection there.
In Figur 6 ist eine schematische Seitenansicht einer Sensoranordnung 1 gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die sechste Ausführungsform im Wesentlichen identisch der vierten Ausführungsform dargestellt in Figur 4 ist, wobei die Sensoranordnung in einen Abgassensor 181 integriert ist, wobei der Abgassensor 181 eine Medienseite 1 15 zur Beaufschlagung des Sensorelements 3 mit dem Messmedium, eine Kontaktseite 1 16 zur Kontaktierung der Leiterbahnen 6 im Substrat 2 mittels einer Steckerverbindung 1 1 1 und einer Dichtung 1 16 zur gasdichten Trennung der Medienseite 1 15 von der Kontaktseite 1 16.6 shows a schematic side view of a sensor arrangement 1 according to a sixth embodiment of the present invention, wherein the sixth embodiment is substantially identical to the fourth embodiment shown in Figure 4, wherein the sensor arrangement is integrated in an exhaust gas sensor 181, wherein the exhaust gas sensor 181 a Media side 1 15 for acting on the sensor element 3 with the measuring medium, a contact side 1 16 for contacting the conductor tracks 6 in the substrate 2 by means of a plug connection 1 1 1 and a seal 1 16 for gas-tight separation of the media side 1 15 of the contact side 1 16.
In Figur 7 ist eine schematische Seitenansicht einer Mehrzahl von weiteren Vor- läuferstrukturen 1 " zur Herstellung einer Sensoranordnung gemäß der zweitenFIG. 7 shows a schematic side view of a plurality of further rotor structures 1 "for producing a sensor arrangement according to the second embodiment
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die weiteren Vorläuferstrukturen 1 " jeweils ein nichtvereinzeltes Sensorelement 3 und ein nichtvereinzeltes Substrat 2 aufweisen, welche mittels des ersten und zweiten Kontaktbereichs 4, 5 miteinander verbunden sind, wobei die jeweiligen Sensoranord- nungen 1 insbesondere durch Sägen der nichtvereinzelten Sensorelemente 3 und der nichtvereinzelten Substrate 2 entlang vorbestimmter Schnittlinien 1 12 vereinzelt werden. Embodiment of the present invention shown, wherein the further precursor structures 1 "each have a non-separated sensor element 3 and a non-singled substrate 2, which are connected to each other by means of the first and second contact region 4, 5, wherein the respective Sensoranord- tions 1 in particular by sawing the non-isolated Sensor elements 3 and the nichtvereinzelten substrates 2 along predetermined cutting lines 1 12 are separated.

Claims

Ansprüche claims
1 . Sensoranordnung (1 ), insbesondere Drucksensoranordnung, mit einem eine Haupterstreckungsebene (100) aufweisendem Substrat (2) und einem im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene (100) ausgerichteten Sensor- element (3), wobei das Substrat (2) ein keramisches Material umfasst, wobei das Substrat (2) wenigstens eine Leiterbahn (6) aufweist und wobei das Sensorelement (3) in einem ersten Kontaktbereich (4) mittels FlipChip-Technologie elektrisch leitfähig mit der wenigstens einen Leiterbahn (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (3) in einem zweiten Kontakt- bereich (5) mechanisch mit dem Substrat (2) verbunden ist, wobei im zweiten1 . Sensor arrangement (1), in particular pressure sensor arrangement, with a substrate (2) having a main extension plane (100) and a sensor element (3) aligned substantially parallel to the main extension plane (100), the substrate (2) comprising a ceramic material the substrate (2) has at least one printed conductor (6) and wherein the sensor element (3) is electrically conductively connected to the at least one printed conductor (6) in a first contact region (4) by means of flip-chip technology, characterized in that the sensor element ( 3) in a second contact region (5) is mechanically connected to the substrate (2), wherein in the second
Kontaktbereich (5) eine anodische Bondverbindung vorgesehen ist.Contact area (5) anodic bond is provided.
2. Sensoranordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (3) eine Druckmembran (7) aufweist, wobei bevorzugt im Be- reich der Druckmembran (7) eine Kaverne (14) mit einem Referenzdruck (1 1 ) angeordnet sind.2. Sensor arrangement (1) according to claim 1, characterized in that the sensor element (3) has a pressure membrane (7), wherein preferably in the area of the pressure membrane (7) a cavern (14) with a reference pressure (1 1) arranged are.
3. Sensoranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kontaktbereich (5) als wenigstens ein Bondring (5') ausgebildet ist, wobei bevorzugt die Projektion des wenigstens einen Bondrings (5') senkrecht zur Haupterstreckungsebene (100) die Druckmembran (7) umschließend vorgesehen ist.3. Sensor arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second contact region (5) as at least one bonding ring (5 ') is formed, wherein preferably the projection of the at least one bonding ring (5') perpendicular to the main extension plane (100 ) the pressure membrane (7) is provided enclosing.
4. Sensoranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (3) eine Schaltung (8) aufweist, welche auf einer dem Substrat (2) senkrecht zur Haupterstreckungsebene (100) zugewandten ersten Seite (3') des Sensorelements (3) angeordnet ist.4. Sensor arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element (3) has a circuit (8) which on a substrate (2) perpendicular to the main extension plane (100) facing first side (3 ') of Sensor element (3) is arranged.
5. Sensoranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass zwischen dem Substrat (2) und der Druckmembran (7) ein weiterer Referenzdruck (1 1 ') eingeschlossen ist. 5. sensor arrangement (1) according to any one of the preceding claims, character- ized in that between the substrate (2) and the pressure diaphragm (7), a further reference pressure (1 1 ') is included.
6. Sensoranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (2) einen Schichtaufbau umfasst und/oder dass das Substrat (2) im Bereich der Druckmembran (7) einen Kanal (13) auf- weist.6. Sensor arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate (2) comprises a layer structure and / or that the substrate (2) in the region of the pressure membrane (7) has a channel (13) up.
7. Sensoranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (2) und/oder das Sensorelement (3) eine Anti- haftbeschichtung (10) aufweisen.7. Sensor arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate (2) and / or the sensor element (3) have an anti-adhesive coating (10).
8. Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt das Substrat (2) und das Sensorelement (3) bereitgestellt werden, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt im Wesentlichen gleichzeitig sowohl der erste Kontaktbereich (4) zwischen dem Sensorelement (3) und der wenigstens einen Leiterbahn (6) mittels FlipChip-Technologie, als auch der zweite Kontaktbereich (5) zwischen dem Sensorelement (3) und dem Substrat (2) durch anodisches Bonden hergestellt werden.8. A method for producing a sensor arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in a first method step, the substrate (2) and the sensor element (3) are provided, wherein in a second method step substantially simultaneously both the first contact area (4) between the sensor element (3) and the at least one conductor track (6) by means of flip-chip technology, as well as the second contact region (5) between the sensor element (3) and the substrate (2) are produced by anodic bonding.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Verfahrensschritt sowohl zwischen dem Sensorelement (3) und dem Substrat (2) eine Gleichspannung angelegt wird, als auch in einem Bereich zwischen dem Sensorelement (3) und dem Substrat (2) eine Temperaturerhöhung, vorzugsweise mittels Ultraschalleinstrahlung, durchgeführt wird.9. The method according to claim 8, characterized in that in the second method step both between the sensor element (3) and the substrate (2) a DC voltage is applied, and in a region between the sensor element (3) and the substrate (2) a Temperature increase, preferably by means of ultrasonic irradiation is performed.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Verfahrensschritt zeitlich vor dem zweiten Verfahrensschritt eine anodisch bondbare Glaskeramikpaste auf das Substrat (2) gedruckt wird. 10. The method according to any one of claims 8 or 9, characterized in that in an third process step, before the second process step, an anodically bondable glass ceramic paste is printed on the substrate (2).
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