WO2017121562A1 - Microelectronic component arrangement and corresponding production method for a microelectronic component arrangement - Google Patents

Microelectronic component arrangement and corresponding production method for a microelectronic component arrangement Download PDF

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WO2017121562A1
WO2017121562A1 PCT/EP2016/080766 EP2016080766W WO2017121562A1 WO 2017121562 A1 WO2017121562 A1 WO 2017121562A1 EP 2016080766 W EP2016080766 W EP 2016080766W WO 2017121562 A1 WO2017121562 A1 WO 2017121562A1
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WO
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pressure
microelectronic component
component arrangement
sensor
sensitive material
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PCT/EP2016/080766
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Maximilian Amberger
Frederik ANTE
Ralf Reichenbach
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Robert Bosch Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0009—Structural features, others than packages, for protecting a device against environmental influences
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    • B81B2207/012—Microstructural systems or auxiliary parts thereof comprising a micromechanical device connected to control or processing electronics, i.e. Smart-MEMS the micromechanical device and the control or processing electronics being separate parts in the same package
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    • B81C2203/07—Integrating an electronic processing unit with a micromechanical structure
    • B81C2203/0785—Transfer and j oin technology, i.e. forming the electronic processing unit and the micromechanical structure on separate substrates and joining the substrates

Definitions

  • the present invention relates to a microelectronic component arrangement and to a corresponding production method for a microelectronic component arrangement.
  • Environmental sensors such as pressure sensors are installed, for example, in so-called “cover-based” housings
  • Sensor chip comprising a sensor with necessary evaluation electronics in the form of an ASIC is applied to a substrate or evaluation substrate (lead frame, printed circuit board) by means of gluing.
  • a lid is glued to the substrate, in particular to protect the sensor or the chip from external influences.
  • the lid has an opening so that environmental influences (e.g., air pressure, hydrogen, moisture) can be detected by the masked sensor chip.
  • environmental influences e.g., air pressure, hydrogen, moisture
  • This concept is implemented, for example, in pressure sensors.
  • a substrate level and a lid and provisions between the lid and the highest chip / wire bond
  • the height of the sensor chip is increased.
  • lateral Vorhalte between the sensor chip and the lid are needed, which increases the footprint.
  • Chip components mechanically and electrically to one another by chip-to-wafer process.
  • this flip-chip process shows a media-sensitive structure or a detection surface of the MEMS chip on the ASIC chip.
  • the media-sensitive structure or a corresponding detection surface of the sensor (here MEMS chip) from external influences - for example, from damage by liquids and / or particles during manufacture or in the application - remains unprotected, in order to accurately detect a corresponding later use To ensure medium.
  • microelectrical or micromechanical substrates are applicable, the present invention and its underlying problems are explained on the basis of silicon-based substrates.
  • the present invention provides a microelectronic component arrangement according to claim 1 and a corresponding production method according to claim 12.
  • the idea on which the present invention is based is to connect a sensor and an evaluation substrate, for example a MEMS sensor and ASIC chip, to one another by means of a flip-chip process and to form a gap or gap between the sensor and the sensor
  • Evaluation substrate with a pressure-sensitive material in such a way that measured variables such as (air) pressure can still be detected.
  • the term "pressure-sensitive” can be understood in particular to mean “pressure-transmitting” or "pressure-permeable”.
  • the pressure-sensitive material may be a pressure-transmitting material or the pressure-sensitive material may be a pressure-permeable material. This can be particularly in the indirect contact with the
  • Detection surface act around the pressure-permeable material.
  • the direct contact may in particular be the pressure-transmitting material.
  • a protection against liquids and particles with respect to a detection surface of the sensor can be ensured.
  • Pressure differences or pressures are detected or evaluated for example by very thin ( ⁇ 20 ⁇ ) membranes, which are deflected by changes in air pressure, using a piezoresistive or capacitive principle.
  • the pressure-sensitive material may be suitable for forwarding, transmitting and / or transmitting pressure to the detection surface of the sensor without significant signal loss (time or amplitude).
  • the detection surface can be protected by the pressure-sensitive material.
  • microelectronic component arrangement By virtue of the microelectronic component arrangement described here, corresponding lateral and vertical dimensions of an environmental sensor can be reduced while simultaneously protecting the detection surface.
  • Device assembly allows the application in new applications such as wearables (portable devices) etc.
  • the targeted placement of the pressure-sensitive material in the intermediate space prevents in particular penetration of particles in the production process (sawing sludge during separation, cleaning agent after soldering) or in the application by dust particles.
  • the two components can by:
  • Mounting methods are adjusted to each other and by methods such as reflow soldering, thermo-compression bonding or thermosonic bonding each other be joined.
  • the components can still be connected to one another on a wafer, a substrate or mold panel, so that the pressure-sensitive material can be applied in particular by automated processes such as jetting or dispensing.
  • a microelectronic component arrangement is provided with a sensor, wherein the sensor has at least one detection surface.
  • the sensor may be a silicon-based membrane MEMS sensor whose displacement causes piezo-resistive resistance changes or capacitance changes.
  • the resistance changes or capacitance changes can be evaluated by an evaluation substrate, for example an ASIC chip.
  • Evaluation substrate comprises a mounting surface.
  • the sensor is electrically and mechanically joined by a chip-to-wafer process with the evaluation substrate by reflow soldering.
  • the evaluation substrate comprises, for example, electrical through contacts (through silicon vias; TSVs) or the
  • Evaluation substrate can be arranged by wire bonding on an interposer, so that, for example, an electrical connection between the
  • a gap is formed between the sensor and the evaluation substrate.
  • a pressure-sensitive material is arranged at least in regions, which in particular ensures protection of the detection surface from particles and liquids and at the same time transmits pressure or allows air to pass through (pressure). The transfer of the pressure can be effected by means of the pressure-sensitive material, in particular directly or indirectly to the detection surface.
  • the detection surface comprises a membrane structure, wherein by means of the detection surface, a pressure by a piezoresistive or capacitive evaluation can be measured.
  • the membrane structure may in particular comprise membranes with a thickness of less than 20 micrometers.
  • a very pressure-sensitive detection surface can be provided.
  • the pressure-sensitive material comprises a silicone, silicone oil or silicone gel.
  • the pressure-sensitive material may be characterized in that it behaves elastically, has little or no internal friction losses and thus behaves similar to a Newtonian fluid to pressure changes directly on the
  • silicone gels with a particularly low elastic modulus in the range of 1 N / mm 2 can be used.
  • the detection surface can be efficiently protected against external influences in particular.
  • the pressure-sensitive material may be suitable to keep sawing debris and sawing mud, but also water, free from the detection surface.
  • the pressure-sensitive material comprises an air-porous material.
  • air-porous material is understood in the present context, an air-permeable material.
  • the pressure-sensitive material is arranged in the intermediate space at least in regions and is directly or indirectly in contact with the detection surface.
  • the indirect contact can be made by the air-porous material.
  • the air-porous material may include, for example, a Teflon-based material with microcapillaries. These production-related often have no isotropic distribution of pores, but an anisotropic distribution.
  • the media access to the detection surface consists of two
  • Subareas Along the surface between the sensor and the evaluation substrate, as well as vertically in the direction of the detection surface. For this reason, the air-porous material should not occupy the entire gap between the sensor and the evaluation substrate, but should be structured exclusively on the detection surface. In this case, in particular, a stand-off between the detection surface and the pressure-sensitive material may be formed in order to avoid mechanical contact between the detection surface and the pressure-sensitive material. Alternatively, the pressure-sensitive material can circumferentially surround the gap only in a lateral direction, wherein a cavity between the sensor and the
  • the pressure-sensitive material protects the detection surface.
  • the pressure-sensitive material can completely cover the detection surface.
  • pressure-sensitive material surrounds the gap in the lateral direction, so that the cavity between the sensor and the evaluation substrate is formed.
  • the pressure-sensitive material is indirectly in contact with the detection surface.
  • a pressure to be measured can be transmitted or forwarded to the detection surface and, on the other hand, the detection surface can be protected by the pressure-sensitive material.
  • the pressure-sensitive material protrudes beyond side surfaces of the sensor.
  • the gap described here is not limited in the lateral direction and is determined in particular by a distribution of the pressure-sensitive material in or at the intermediate space.
  • a contact surface of the pressure-sensitive material for a medium to be detected can be easily increased.
  • the assembly and connection device comprises solder balls between the sensor and the
  • Evaluation substrate and the evaluation substrate is in contact with the solder balls by means of through-contacts. This may be in particular electrical
  • the evaluation substrate can be easily electrically connected to the mounting surface or from a surface opposite the mounting surface, whereby in particular an electrical and mechanical connection to another substrate can be carried out easily.
  • the vias are in contact with further solder balls on the surface opposite the mounting surface.
  • the evaluation substrate can be easily mounted on another substrate, for example, a leadframe.
  • the further solder balls comprise a material that is different from a material of the solder balls.
  • the thermo-mechanical state of the microelectronic component arrangement can be stabilized.
  • the material for the further solder balls may have a melting temperature that is less than a melting temperature of the material of the solder balls. This is particularly advantageous if the microelectronic component arrangement described here is to be arranged on a further substrate.
  • the senor is designed as a MEMS sensor.
  • a microelectronic device arrangement with particularly small dimensions can be provided.
  • the evaluation substrate is designed as an ASIC chip.
  • another substrate in the form of a printed circuit board, a chip embedded in a printed circuit board, a mold panel, or a chip embedded in a mold panel may also be used instead of the ASIC chip. So lets a microelectronic
  • microelectronic component arrangement also apply to the corresponding manufacturing method, and vice versa.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a microelectronic component device and a corresponding manufacturing method according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a microelectronic component device and a corresponding manufacturing method according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic view of the detection surface including the pressure-sensitive material according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a microelectronic component device and a corresponding manufacturing method according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a microelectronic component array and a corresponding manufacturing method according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a microelectronic component device and a corresponding one
  • reference numeral 100 denotes a microelectronic
  • the microelectronic component arrangement 100 comprises a sensor 2, the sensor 2 having a detection surface 6. Furthermore, the microelectronic component arrangement 100 comprises a
  • Evaluation circuit 1 with a mounting surface 11.
  • the sensor 2 is by means of a construction and connection device VI on the evaluation substrate. 1
  • pressure-sensitive material Ml arranged pressure-sensitive material Ml, wherein the pressure-sensitive material Ml protrudes beyond side surfaces Sl of the sensor.
  • pressure-sensitive material M1 directly contacts the detection surface 6.
  • the pressure-sensitive material Ml comprises a silicone gel.
  • the assembling and connecting device VI comprises solder balls LI; L2 between the sensor 1 and the evaluation substrate 2 and the evaluation substrate 1 is by means of through contacts Dl; D2 with the solder balls LI; L2 in contact.
  • the vias Dl; D2 are also available with further solder balls LI '; L2 'on one of the mounting surface 11 opposite surface 12 in contact.
  • the microelectronic component arrangement 100 shown in FIG. 1 can be replaced by means of the further solder balls LI '; L2 'are applied to another substrate by, for example, reflow soldering.
  • the sensor 2 shown in Fig. 1 may be formed as a MEMS sensor. Furthermore, the evaluation substrate shown in FIG. 1 can be formed as an ASIC chip.
  • Fig. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a
  • microelectronic component arrangement and a corresponding
  • FIG. 2 is based on the microelectronic component arrangement 100 shown in FIG. 1, with the difference that the pressure-sensitive material M1 is in direct contact with the detection surface 6 exclusively. This means that in FIG. 2 the pressure-sensitive material M1 exclusively completely covers the detection surface 6. In other words, this points to the detection surface 6 applied pressure-sensitive material Ml a distance AI to the mounting surface 11 of the evaluation substrate 1 on.
  • Fig. 2 shows in particular a material-saving alternative.
  • the pressure-sensitive material M1 can be applied to the evaluation substrate 1 by dispensing, jetting or laminating before the flip-chip process of the sensor 2. Is this the case
  • pressure sensitive material Ml not to an elastic material such as silicone, silicone oil or silicone gel, but to an air-porous material, so in particular a stand-off between the air-porous material and the detection surface 6 may be formed so that the air-porous Material and the detection surface 6 in particular are not in direct contact.
  • the stand-off can be provided, for example, by a ring made of polyimide around the detection area 6, wherein the ring can be provided by screen printing, stencil printing or by lithography.
  • FIG 3 is a schematic view of the detection surface including the pressure-sensitive material according to the second embodiment of the present invention.
  • reference numeral 6 denotes the detection surface which is covered by the pressure-sensitive material Ml.
  • the pressure-sensitive material Ml comprises, for example, silicone gel, a direct contact between the detection surface 6 and the pressure-sensitive material Ml is conceivable.
  • the pressure-sensitive material M1 is an air-porous material, in particular the stand-off described here can be formed between the detection surface 6 and the pressure-sensitive material M1.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining one.
  • microelectronic component arrangement and a corresponding
  • FIG. 4 is based on the microelectronic component arrangement 100 shown in FIG. 1, with the difference that the pressure-sensitive material M1 surrounds the intermediate space ZI and the detection area 6 in a lateral direction such that a distance between the sensor 2 and the evaluation substrate 1 occurs Hollow HI trains.
  • the pressure-sensitive material Ml comprises the air-porous material.
  • Fig. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a
  • microelectronic component arrangement and a corresponding
  • FIG. 4 is based on the microelectronic component arrangement 100 shown in FIG. 1 with the difference that the further solder balls LI '; L2 'on the surface 12 opposite the mounting surface 11, one of a material of the solder balls LI; L2 comprise different material.
  • Fig. 4 is a
  • micromechanical component arrangement can find particular application in the automotive or consumer sector.

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Abstract

The invention provides a microelectronic component arrangement and a corresponding production method for a microelectronic component arrangement. The microelectronic component arrangement comprises a sensor, wherein the sensor has at least one detection surface and an evaluation substrate with a mounting surface, wherein the sensor is applied to the evaluation substrate by means of a construction and connection device and the detection surface is situated opposite the mounting surface in a manner having an intermediate space, and wherein a pressure-sensitive material is arranged in the intermediate space at least in regions and the pressure-sensitive material is in indirect or direct contact with the detection surface.

Description

Beschreibung  description
Titel title
Mikroelektronische Bauelementanordnung und entsprechendes  Microelectronic component arrangement and corresponding
Herstellungsverfahren für eine mikroelektronische Bauelementanordnung Manufacturing method for a microelectronic component arrangement
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikroelektronische Bauelementanordnung und ein entsprechendes Herstellungsverfahren für eine mikroelektronische Bauelementanordnung. The present invention relates to a microelectronic component arrangement and to a corresponding production method for a microelectronic component arrangement.
Stand der Technik State of the art
Umweltsensoren wie beispielsweise Drucksensoren werden beispielsweise in sogenannten„Deckel-basierten" Gehäusen verbaut. Das bedeutet, ein Environmental sensors such as pressure sensors are installed, for example, in so-called "cover-based" housings
Sensorchip umfassend einen Sensor mit notwendiger Auswertelektronik in Form eines ASICs wird auf einem Substrat bzw. Auswertesubstrat (Leadframe, Leiterplatte) mittels Kleben aufgebracht. Die Kontaktierung untereinander oder mit dem Substrat wird durch Drahtbonds sichergestellt. Anschließend wird ein Deckel auf das Substrat geklebt, um insbesondere den Sensor bzw. den Chip vor äußeren Einflüssen zu schützen. Im Deckel befindet sich eine Öffnung, so dass Umwelteinflüsse (z.B. Luftdruck, Wasserstoff, Feuchtigkeit) von dem verkappten Sensorchip detektiert werden können. Dieses Konzept ist beispielsweise in Drucksensoren umgesetzt. Bei dieser Aufbauweise werden allerdings eine Substratebene und ein Deckel (sowie Vorhalte zwischen Deckel und höchstem Chip/Drahtbond) benötigt. Dadurch wird die Bauhöhe des Sensorchips erhöht. Zusätzlich werden laterale Vorhalte zwischen dem Sensorchip und dem Deckel benötigt, wodurch sich die Grundfläche vergrößert. Sensor chip comprising a sensor with necessary evaluation electronics in the form of an ASIC is applied to a substrate or evaluation substrate (lead frame, printed circuit board) by means of gluing. The contact with each other or with the substrate is ensured by wire bonds. Subsequently, a lid is glued to the substrate, in particular to protect the sensor or the chip from external influences. The lid has an opening so that environmental influences (e.g., air pressure, hydrogen, moisture) can be detected by the masked sensor chip. This concept is implemented, for example, in pressure sensors. In this construction, however, a substrate level and a lid (and provisions between the lid and the highest chip / wire bond) are required. As a result, the height of the sensor chip is increased. In addition, lateral Vorhalte between the sensor chip and the lid are needed, which increases the footprint.
Eine Möglichkeit zur Reduktion der Abmessungen ist es, die beiden One way to reduce the dimensions is the two
Chipkomponenten (beispielsweise: M EMS auf ASIC) per Chip-to-Wafer-Prozess miteinander mechanisch und elektrisch zu fügen. Bei diesem Flip-Chip-Prozess zeigt eine mediensensitive Struktur bzw. eine Detektionsfläche des MEMS Chips auf den ASIC Chip. Hierbei bleibt jedoch die mediensensitiven Struktur bzw. eine entsprechende Detektionsfläche des Sensors (hier MEMS Chip) vor äußeren Einflüssen - beispielsweise vor Beschädigung durch Flüssigkeiten und/oder Partikel während der Fertigung oder in der Applikation - ungeschützt, um im späteren Einsatz eine genaue Detektion eines entsprechenden Mediums zu gewährleisten. Chip components (for example: M EMS on ASIC) mechanically and electrically to one another by chip-to-wafer process. In this flip-chip process shows a media-sensitive structure or a detection surface of the MEMS chip on the ASIC chip. In this case, however, the media-sensitive structure or a corresponding detection surface of the sensor (here MEMS chip) from external influences - for example, from damage by liquids and / or particles during manufacture or in the application - remains unprotected, in order to accurately detect a corresponding later use To ensure medium.
Die DE 43 35 588 AI beschreibt einen Sensor zum Erfassen von Druck. DE 43 35 588 A1 describes a sensor for detecting pressure.
Obwohl auch beliebige mikroelektrische oder mikromechanische Substrate anwendbar sind, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrundeliegende Problematik anhand von Substraten auf Siliziumbasis erläutert. Although any microelectrical or micromechanical substrates are applicable, the present invention and its underlying problems are explained on the basis of silicon-based substrates.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung schafft eine mikroelektronische Bauelementanordnung nach Anspruch 1 und ein entsprechendes Herstellungsverfahren nach Anspruch 12. The present invention provides a microelectronic component arrangement according to claim 1 and a corresponding production method according to claim 12.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Vorteile der Erfindung Preferred developments are the subject of the respective subclaims. Advantages of the invention
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee liegt darin, eine Sensor und ein Auswertesubstrat, beispielsweise einen MEMS-Sensor und ASIC-Chip, durch einen Flip-Chip-Prozess miteinander zu verbinden und einen sich dabei ausbildenden Zwischenraum bzw. Spalt zwischen dem Sensor und dem The idea on which the present invention is based is to connect a sensor and an evaluation substrate, for example a MEMS sensor and ASIC chip, to one another by means of a flip-chip process and to form a gap or gap between the sensor and the sensor
Auswertesubstrat mit einem drucksensitiven Material so auszugestalten, dass Messgrößen wie beispielsweise (Luft-)druck weiterhin detektiert werden können. Evaluation substrate with a pressure-sensitive material in such a way that measured variables such as (air) pressure can still be detected.
Im vorliegenden Zusammenhang kann unter dem Begriff„drucksensitiv" insbesondere„druckübertragend" oder "„druckdurchlässig" verstanden werden. Insbesondere kann das drucksensitive Material ein druckübertragendes Material sein oder das drucksensitive Material kann ein druckdurchlässiges Material sein. Hierbei kann es sich insbesondere bei dem mittelbaren Kontakt mit der In the present context, the term "pressure-sensitive" can be understood in particular to mean "pressure-transmitting" or "pressure-permeable". In particular, the pressure-sensitive material may be a pressure-transmitting material or the pressure-sensitive material may be a pressure-permeable material. This can be particularly in the indirect contact with the
Detektionsfläche um das druckdurchlässige Material handeln. Bei dem unmittelbaren Kontakt kann es sich insbesondere um das druckübertragende Material handeln. Detection surface act around the pressure-permeable material. The direct contact may in particular be the pressure-transmitting material.
Ferner kann durch die hier beschriebene Anordnung insbesondere ein Schutz vor Flüssigkeiten und Partikeln hinsichtlich einer Detektionsfläche des Sensors gewährleistet werden. Druckunterschiede bzw. Drücke werden beispielsweise durch sehr dünne (<20 μηη) Membranen, die durch Luftdruckänderungen ausgelenkt werden, mittels eines piezoresistiven oder kapazitiven Prinzips detektiert bzw. ausgewertet. Insbesondere kann das drucksensitive Material dazu geeignet sein, Druck ohne wesentlichen Signalverlust (zeitlich oder Amplitude) an die Detektionsfläche des Sensors weiterzuleiten, durchzulassen und/oder zu übertragen. Ferner kann die Detektionsfläche durch das drucksensitive Material geschützt werden. Furthermore, by the arrangement described here in particular a protection against liquids and particles with respect to a detection surface of the sensor can be ensured. Pressure differences or pressures are detected or evaluated for example by very thin (<20 μηη) membranes, which are deflected by changes in air pressure, using a piezoresistive or capacitive principle. In particular, the pressure-sensitive material may be suitable for forwarding, transmitting and / or transmitting pressure to the detection surface of the sensor without significant signal loss (time or amplitude). Furthermore, the detection surface can be protected by the pressure-sensitive material.
Durch die hier beschriebene mikroelektronische Bauelementanordnung können entsprechend laterale und vertikale Dimensionen eines Umweltsensors bei gleichzeitigem Schutz der Detektionsfläche reduziert werden. Die Applikation als sogenanntes bare-die-Package (Direktmontage der mikroelektronischen By virtue of the microelectronic component arrangement described here, corresponding lateral and vertical dimensions of an environmental sensor can be reduced while simultaneously protecting the detection surface. The application as a so-called bare-die package (direct assembly of the microelectronic
Bauelementanordnung auf eine Kundenleiterplatte) wird dadurch insbesondere vereinfacht. Component arrangement on a customer board) is thereby simplified in particular.
Ferner wird durch die kleine Baugröße der mikroelektronischen Furthermore, due to the small size of the microelectronic
Bauelementanordnung die Applikation in neuen Anwendungen wie Wearables (tragbare Vorrichtungen) etc. ermöglicht. Device assembly allows the application in new applications such as wearables (portable devices) etc.
Das gezielte Anordnen des drucksensitiven Materials in dem Zwischenraum verhindert insbesondere ein Eindringen von Partikeln im Herstellungsprozess (Sägeschlamm beim Vereinzeln, Reinigungsmittel nach Löten) oder in der Applikation durch Staubpartikel. The targeted placement of the pressure-sensitive material in the intermediate space prevents in particular penetration of particles in the production process (sawing sludge during separation, cleaning agent after soldering) or in the application by dust particles.
Die beiden Komponenten (Sensor und Auswertesubstrat) können durch The two components (sensor and evaluation substrate) can by
Montageverfahren zueinander justiert werden und durch Verfahren wie Reflow- Löten, Thermo-Compression Bonding oder Thermosonic Bonding miteinander gefügt werden. Dabei können die Bauelemente noch miteinander auf einem Wafer, einem Substrat oder Moldpanel miteinander verbunden sein, so dass das drucksensitive Material insbesondere durch automatisierte Prozesse wie Jetten oder Dispensen aufgebracht werden kann. Mounting methods are adjusted to each other and by methods such as reflow soldering, thermo-compression bonding or thermosonic bonding each other be joined. In this case, the components can still be connected to one another on a wafer, a substrate or mold panel, so that the pressure-sensitive material can be applied in particular by automated processes such as jetting or dispensing.
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine mikroelektronische Bauelementanordnung bereitgestellt mit einem Sensor, wobei der Sensor zumindest eine Detektionsfläche aufweist. Der Sensor kann insbesondere ein MEMS-Sensor mit einer Silizium-basierten Membran sein, deren Auslenkung piezo-resistive Widerstandsänderungen oder Kapazitätsänderungen verursacht. Die Widerstandsänderungen oder Kapazitätsänderungen können von einem Auswertesubstrat, beispielsweise ASIC-Chip, ausgewertet werden. Das According to one aspect of the present invention, a microelectronic component arrangement is provided with a sensor, wherein the sensor has at least one detection surface. In particular, the sensor may be a silicon-based membrane MEMS sensor whose displacement causes piezo-resistive resistance changes or capacitance changes. The resistance changes or capacitance changes can be evaluated by an evaluation substrate, for example an ASIC chip. The
Auswertesubstrat umfasst eine Montagefläche. Der Sensor wird durch einen Chip-zu-Wafer-Prozess mit dem Auswertesubstrat durch Reflow-Löten elektrisch und mechanisch gefügt. Das Auswertesubstrat umfasst beispielsweise elektrische Durchkontakte (Through Silicon Vias; TSVs) oder das Evaluation substrate comprises a mounting surface. The sensor is electrically and mechanically joined by a chip-to-wafer process with the evaluation substrate by reflow soldering. The evaluation substrate comprises, for example, electrical through contacts (through silicon vias; TSVs) or the
Auswertesubstrat kann mittels Drahtbonden auf einem Interposer angeordnet sein, so dass beispielsweise eine elektrische Verbindung zwischen der Evaluation substrate can be arranged by wire bonding on an interposer, so that, for example, an electrical connection between the
Montagefläche und einer der Montagefläche gegenüberliegenden Fläche des Auswertesubstrats mittels beispielsweise Lötkugeln und damit mit einem weiteren Substrat denkbar ist. Hierbei bildet sich zwischen dem Sensor und dem Auswertesubstrat ein Zwischenraum aus. In oder an dem Zwischenraum ist zumindest bereichsweise ein drucksensitives Material angeordnet, welches insbesondere einen Schutz der Detektionsfläche vor Partikeln und Flüssigkeiten gewährleistet und gleichzeitig einen Druck überträgt bzw. Luft(-druck) durchlässt. Die Übertragung des Drucks kann mittels des drucksensitiven Materials insbesondere mittelbar oder unmittelbar zu der Detektionsfläche erfolgen. Mounting surface and one of the mounting surface opposite surface of the evaluation substrate by means of, for example, solder balls and thus with another substrate is conceivable. In this case, a gap is formed between the sensor and the evaluation substrate. In or at the intermediate space, a pressure-sensitive material is arranged at least in regions, which in particular ensures protection of the detection surface from particles and liquids and at the same time transmits pressure or allows air to pass through (pressure). The transfer of the pressure can be effected by means of the pressure-sensitive material, in particular directly or indirectly to the detection surface.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Detektionsfläche eine Membranstruktur, wobei mittels der Detektionsfläche ein Druck durch eine piezoresistive oder kapazitive Auswertung messbar ist. Die Membranstruktur kann insbesondere Membrane mit einer Dicke kleiner 20 Mikrometer umfassen. So lässt sich eine sehr druckempfindliche Detektionsfläche bereitstellen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst das drucksensitive Material ein Silikon, Silikonöl oder Silikongel. Hierbei kann das drucksensitive Material dadurch gekennzeichnet sein, dass es sich elastisch verhält, keine oder nur geringe inneren Reibungsverluste aufweist und sich somit ähnlich einem Newtonschen Fluid verhält, um Druckänderungen unmittelbar auf die According to a preferred embodiment, the detection surface comprises a membrane structure, wherein by means of the detection surface, a pressure by a piezoresistive or capacitive evaluation can be measured. The membrane structure may in particular comprise membranes with a thickness of less than 20 micrometers. Thus, a very pressure-sensitive detection surface can be provided. According to a further preferred development, the pressure-sensitive material comprises a silicone, silicone oil or silicone gel. Here, the pressure-sensitive material may be characterized in that it behaves elastically, has little or no internal friction losses and thus behaves similar to a Newtonian fluid to pressure changes directly on the
Detektionsfläche zu übertagen. Insbesondere können Silikon-Gele mit besonders niedrigem Elastizitätsmodul im Bereich von 1 N/mm2 verwendet werden. So lässt die Detektionsfläche insbesondere vor äußeren Einflüssen effizient schützen. Insbesondere beim Vereinzeln einer Anordnung von einer Vielzahl von mikroelektronischen Bauelementanordnungen (Aussägen aus einem Wafer, wenn bereits der Sensor auf dem Auswertesubstrat angeordnet ist) kann das drucksensitive Material geeignet sein, um Sägereste und Sägeschlamm, aber auch Wasser von der Detektionsfläche freizuhalten. To transmit detection surface. In particular, silicone gels with a particularly low elastic modulus in the range of 1 N / mm 2 can be used. Thus, the detection surface can be efficiently protected against external influences in particular. In particular, when singulating an array of a plurality of microelectronic component arrays (sawing out of a wafer when the sensor is already disposed on the evaluation substrate), the pressure-sensitive material may be suitable to keep sawing debris and sawing mud, but also water, free from the detection surface.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst das drucksensitive Material ein Luft-poröses Material. Unter Luft-porösem Material wird im vorliegenden Zusammenhang auch ein Luft-durchlässiges Material verstanden. Das drucksensitive Material ist in dem Zwischenraum zumindest bereichsweise angeordnet und steht mittelbar oder unmittelbar mit der Detektionsfläche in Kontakt. Insbesondere kann der mittelbare Kontakt durch das Luft-poröse Material erfolgen. Das Luft-poröse Material kann beispielsweise ein Teflonbasierte Material mit Mikrokapillaren umfasse. Diese haben herstellungsbedingt häufig keine isotrope Verteilung der Poren, sondern eine anisotrope Verteilung. Der Medienzugang zu der Detektionsfläche besteht jedoch aus zwei According to a further preferred development, the pressure-sensitive material comprises an air-porous material. Under air-porous material is understood in the present context, an air-permeable material. The pressure-sensitive material is arranged in the intermediate space at least in regions and is directly or indirectly in contact with the detection surface. In particular, the indirect contact can be made by the air-porous material. The air-porous material may include, for example, a Teflon-based material with microcapillaries. These production-related often have no isotropic distribution of pores, but an anisotropic distribution. However, the media access to the detection surface consists of two
Teilbereichen: Entlang der Fläche zwischen dem Sensor und Auswertesubstrat, sowie senkrecht in Richtung auf die Detektionsfläche. Aus diesem Grund sollte das Luft-poröse Material nicht den gesamten Zwischenraum zwischen Sensor und Auswertesubstrat einnehmen, sondern strukturiert ausschließlich auf der Detektionsfläche ausgebildet sein. Hierbei kann insbesondere ein Stand-Off zwischen der Detektionsfläche und dem drucksensitiven Material ausgebildet sein, um einen mechanischen Kontakt zwischen der Detektionsfläche und dem drucksensitiven Material zu vermeiden. Alternativ kann das drucksensitive Material ausschließlich in lateraler Richtung umlaufend den Zwischenraum umranden, wobei sich ein Hohlraum zwischen dem Sensor und dem Subareas: Along the surface between the sensor and the evaluation substrate, as well as vertically in the direction of the detection surface. For this reason, the air-porous material should not occupy the entire gap between the sensor and the evaluation substrate, but should be structured exclusively on the detection surface. In this case, in particular, a stand-off between the detection surface and the pressure-sensitive material may be formed in order to avoid mechanical contact between the detection surface and the pressure-sensitive material. Alternatively, the pressure-sensitive material can circumferentially surround the gap only in a lateral direction, wherein a cavity between the sensor and the
Auswertesubstrat ausbildet. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung schützt das drucksensitive Material die Detektionsfläche. Insbesondere kann das drucksensitive Material die Detektionsfläche vollständig bedecken. Ferner ist denkbar, dass das Evaluation substrate forms. According to a further preferred embodiment, the pressure-sensitive material protects the detection surface. In particular, the pressure-sensitive material can completely cover the detection surface. Furthermore, it is conceivable that the
drucksensitive Material den Zwischenraum in lateraler Richtung umrandet, so dass der Hohlraum zwischen dem Sensor und dem Auswertesubstrat ausgebildet wird. Hierbei steht das drucksensitive Material mittelbar mit der Detektionsfläche in Kontakt. So lässt sich insbesondere durch das drucksensitive Material zum einen ein zu messender Druck auf die Detektionsfläche übertragen oder weiterleiten und zum anderen lässt sich die Detektionsfläche durch das drucksensitive Material schützen. pressure-sensitive material surrounds the gap in the lateral direction, so that the cavity between the sensor and the evaluation substrate is formed. Here, the pressure-sensitive material is indirectly in contact with the detection surface. Thus, in particular by the pressure-sensitive material, on the one hand, a pressure to be measured can be transmitted or forwarded to the detection surface and, on the other hand, the detection surface can be protected by the pressure-sensitive material.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ragt das drucksensitive Material über Seitenflächen des Sensors hinaus. Mit anderen Worten ist der hier beschriebene Zwischenraum nicht in lateraler Richtung begrenzt und wird insbesondere durch eine Verteilung des drucksensitiven Materials in oder an dem Zwischenraum bestimmt. So lässt sich insbesondere eine Kontaktfläche des drucksensitiven Materials für ein zu detektierendes Medium einfach vergrößern. According to a further preferred embodiment, the pressure-sensitive material protrudes beyond side surfaces of the sensor. In other words, the gap described here is not limited in the lateral direction and is determined in particular by a distribution of the pressure-sensitive material in or at the intermediate space. In particular, a contact surface of the pressure-sensitive material for a medium to be detected can be easily increased.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die Aufbau- und Verbindungseinrichtung Lötkugeln zwischen dem Sensor und dem According to a further preferred development, the assembly and connection device comprises solder balls between the sensor and the
Auswertesubstrat und das Auswertesubstrat steht mittels Durchkontakten mit den Lötkugeln in Kontakt. Hierbei kann es sich insbesondere um elektrische Evaluation substrate and the evaluation substrate is in contact with the solder balls by means of through-contacts. This may be in particular electrical
Durchkontakte (Through Silicon vias, TSVs) handeln. So lässt sich insbesondere durch eine Dimensionierung der Lötkugeln der Zwischenraum einfach vorbestimmen. Mittels der elektrischen Durchkontakte lässt sich insbesondere das Auswertesubstrat von der Montagefläche bzw. von einer der Montagefläche gegenüberliegende Fläche einfach elektrisch verbinden, wodurch insbesondere eine elektrische und mechanische Anbindung auf ein weiteres Substrat einfach durchführbar ist. Through contacts (through silicon vias, TSVs) act. Thus, in particular by a dimensioning of the solder balls of the gap easily predetermine. By means of the electrical vias, in particular the evaluation substrate can be easily electrically connected to the mounting surface or from a surface opposite the mounting surface, whereby in particular an electrical and mechanical connection to another substrate can be carried out easily.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung stehen die Durchkontakte mit weiteren Lötkugeln auf der der Montagefläche gegenüberliegenden Fläche in Kontakt. So lässt sich das Auswertesubstrat einfach auf ein weiteres Substrat beispielsweise ein Leadframe montieren. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfassen die weiteren Lötkugeln ein Material, das von einem Material der Lötkugeln verschieden ist. So lässt sich durch geeignete Auswahl des Materials für die weiteren Kugeln der thermo-mechanische Zustand der mikroelektronischen Bauelementanordnung stabilisieren. Insbesondere kann das Material für die weiteren Lötkugeln eine Schmelztemperatur aufweisen, die geringer ist als eine Schmelztemperatur des Materials der Lötkugeln ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die hier beschriebene mikroelektronische Bauelementanordnung auf ein weiteres Substrat angeordnet werden soll. According to a further preferred development, the vias are in contact with further solder balls on the surface opposite the mounting surface. Thus, the evaluation substrate can be easily mounted on another substrate, for example, a leadframe. According to a further preferred development, the further solder balls comprise a material that is different from a material of the solder balls. Thus, by suitably selecting the material for the further balls, the thermo-mechanical state of the microelectronic component arrangement can be stabilized. In particular, the material for the further solder balls may have a melting temperature that is less than a melting temperature of the material of the solder balls. This is particularly advantageous if the microelectronic component arrangement described here is to be arranged on a further substrate.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Sensor als MEMS- Sensor ausgebildet. So lässt eine mikroelektronische Bauelementanordnung mit besonders kleinen Abmessungen bereitstellen. According to a further preferred development, the sensor is designed as a MEMS sensor. Thus, a microelectronic device arrangement with particularly small dimensions can be provided.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das Auswertesubstrat als ASIC-Chip ausgebildet. Anstelle des ASIC-Chips kann insbesondere auch ein anderes Substrat in Form einer Leiterplatte, eines Chip, der in einer Leiterplatte eingebettet ist, eines Moldpanels, oder eines Chips, der in einem Moldpanel eingebettet ist, verwendet werden. So lässt eine mikroelektronische According to a further preferred development, the evaluation substrate is designed as an ASIC chip. In particular, another substrate in the form of a printed circuit board, a chip embedded in a printed circuit board, a mold panel, or a chip embedded in a mold panel may also be used instead of the ASIC chip. So lets a microelectronic
Bauelementanordnung mit besonders kleinen Abmessungen bereitstellen. Provide device assembly with particularly small dimensions.
Die hier offenbarten Merkmale für die mikroelektronische Bauelementanordnung gelten auch für das entsprechende Herstellungsverfahren, sowie umgekehrt. The features disclosed here for the microelectronic component arrangement also apply to the corresponding manufacturing method, and vice versa.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert. Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht zum Erläutern einer mikroelektronischen Bauelementanordnung und eines entsprechenden Herstellungsverfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a microelectronic component device and a corresponding manufacturing method according to a first embodiment of the present invention;
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht zum Erläutern einer mikroelektronischen Bauelementanordnung und eines entsprechenden Herstellungsverfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a microelectronic component device and a corresponding manufacturing method according to a second embodiment of the present invention; FIG.
Fig. 3 eine schematische Ansicht auf die Detektionsfläche umfassend das drucksensitive Material gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 is a schematic view of the detection surface including the pressure-sensitive material according to the second embodiment of the present invention;
Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht zum Erläutern einer mikroelektronischen Bauelementanordnung und eines entsprechenden Herstellungsverfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a microelectronic component device and a corresponding manufacturing method according to a third embodiment of the present invention; and
Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht zum Erläutern einer mikroelektronischen Bauelementanordnung und eines entsprechenden Herstellungsverfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a microelectronic component array and a corresponding manufacturing method according to a fourth embodiment of the present invention.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente. In the figures, like reference numerals designate the same or functionally identical elements.
Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht zum Erläutern einer mikroelektronischen Bauelementanordnung und eines entsprechenden FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a microelectronic component device and a corresponding one
Herstellungsverfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Manufacturing method according to a first embodiment of the present invention
In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 100 eine mikroelektronische In Fig. 1, reference numeral 100 denotes a microelectronic
Bauelementanordnung. Die mikroelektronische Bauelementanordnung 100 umfasst einen Sensor 2, wobei der Sensor 2 eine Detektionsfläche 6 aufweist. Ferner umfasst die mikroelektronische Bauelementanordnung 100 eine Component assembly. The microelectronic component arrangement 100 comprises a sensor 2, the sensor 2 having a detection surface 6. Furthermore, the microelectronic component arrangement 100 comprises a
Auswerteschaltung 1 mit einer Montagefläche 11. Der Sensor 2 ist mittels einer Aufbau- und Verbindungseinrichtung VI auf dem Auswertesubstrat 1 Evaluation circuit 1 with a mounting surface 11. The sensor 2 is by means of a construction and connection device VI on the evaluation substrate. 1
angeordnet, wobei die Detektionsfläche 6 der Montagefläche 11 einen arranged, wherein the detection surface 6 of the mounting surface 11 a
Zwischenraum ZI aufweisend gegenüberliegt. Interposed gap ZI facing.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist in dem Zwischenraum ZI vollständig mit ein As shown in Fig. 1, in the gap ZI is complete with a
drucksensitives Material Ml angeordnet, wobei das drucksensitive Material Ml über Seitenflächen Sl des Sensors hinausragt. Somit steht, wie in der Fig. 1 gezeigt, dass drucksensitive Material Ml unmittelbar mit der Detektionsfläche 6 in Kontakt. Beispielsweise umfasst das drucksensitive Material Ml ein Silikongel. arranged pressure-sensitive material Ml, wherein the pressure-sensitive material Ml protrudes beyond side surfaces Sl of the sensor. Thus, as shown in FIG. 1, pressure-sensitive material M1 directly contacts the detection surface 6. For example, the pressure-sensitive material Ml comprises a silicone gel.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst die Aufbau- und Verbindungseinrichtung VI Lötkugeln LI; L2 zwischen dem Sensor 1 und dem Auswertesubstrat 2 und das Auswertesubstrat 1 steht mittels Durchkontakte Dl; D2 mit den Lötkugeln LI; L2 in Kontakt. Die Durchkontakte Dl; D2 stehen ferner mit weiteren Lötkugeln LI'; L2' auf einer der Montagefläche 11 gegenüberliegenden Fläche 12 in Kontakt. Die in Fig. 1 gezeigte mikroelektronische Bauelementanordnung 100 kann mittels der weiteren Lötkugeln LI'; L2' auf ein weiteres Substrat durch beispielsweise Reflow-Löten aufgebracht werden. As shown in Fig. 1, the assembling and connecting device VI comprises solder balls LI; L2 between the sensor 1 and the evaluation substrate 2 and the evaluation substrate 1 is by means of through contacts Dl; D2 with the solder balls LI; L2 in contact. The vias Dl; D2 are also available with further solder balls LI '; L2 'on one of the mounting surface 11 opposite surface 12 in contact. The microelectronic component arrangement 100 shown in FIG. 1 can be replaced by means of the further solder balls LI '; L2 'are applied to another substrate by, for example, reflow soldering.
Der in Fig. 1 gezeigte Sensor 2 kann als MEMS-Sensor ausgebildet sein. Ferner kann das in Fig. 1 gezeigte Auswertesubstrat als ASIC-Chip ausgebildet sein. Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht zum Erläutern einer The sensor 2 shown in Fig. 1 may be formed as a MEMS sensor. Furthermore, the evaluation substrate shown in FIG. 1 can be formed as an ASIC chip. Fig. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a
mikroelektronischen Bauelementanordnung und eines entsprechenden microelectronic component arrangement and a corresponding
Herstellungsverfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 basiert auf der in Fig. 1 gezeigten mikroelektronischen Bauelementanordnung 100 mit dem Unterschied, dass das drucksensitive Material Ml ausschließlich unmittelbar mit der Detektionsfläche 6 in Kontakt steht. Das heißt, dass in Fig.2 das drucksensitive Material Ml ausschließlich die Detektionsfläche 6 vollständig bedeckt. Mit anderen Worten weist das auf die Detektionsfläche 6 aufgebrachte drucksensitive Material Ml einen Abstand AI zu der Montagefläche 11 des Auswertesubstrats 1 auf. Manufacturing method according to a second embodiment of the present invention. FIG. 2 is based on the microelectronic component arrangement 100 shown in FIG. 1, with the difference that the pressure-sensitive material M1 is in direct contact with the detection surface 6 exclusively. This means that in FIG. 2 the pressure-sensitive material M1 exclusively completely covers the detection surface 6. In other words, this points to the detection surface 6 applied pressure-sensitive material Ml a distance AI to the mounting surface 11 of the evaluation substrate 1 on.
Die Fig. 2 zeigt insbesondere eine materialsparende Alternative. Insbesondere kann in der zweiten Ausführungsform das drucksensitive Material Ml vor dem Flip-Chip-Prozess des Sensors 2 auf das Auswertesubstrat 1 durch Dispensen, Jetten oder Laminieren aufgebracht werden. Handelt es sich bei dem Fig. 2 shows in particular a material-saving alternative. In particular, in the second embodiment, the pressure-sensitive material M1 can be applied to the evaluation substrate 1 by dispensing, jetting or laminating before the flip-chip process of the sensor 2. Is this the case
drucksensitiven Material Ml nicht um ein elastisches Material wie beispielsweise Silikon, Silikonöl oder Silikongel, sondern um ein Luft-poröses Material, so kann insbesondere ein Stand-off zwischen dem Luft-porösen Material und der Detektionsfläche 6 ausgebildet sein, so dass das Luft-poröse Material und die Detektionsfläche 6 insbesondere nicht in direktem Kontakt stehen. pressure sensitive material Ml not to an elastic material such as silicone, silicone oil or silicone gel, but to an air-porous material, so in particular a stand-off between the air-porous material and the detection surface 6 may be formed so that the air-porous Material and the detection surface 6 in particular are not in direct contact.
Der Stand-off kann beispielsweise durch einen Ring aus Polyimid um den Detektionsbereich 6 bereitgestellt werden, wobei der Ring mittels Siebdruck, Schablonendruck oder durch Lithographie bereitstellbar ist. The stand-off can be provided, for example, by a ring made of polyimide around the detection area 6, wherein the ring can be provided by screen printing, stencil printing or by lithography.
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht auf die Detektionsfläche umfassend das drucksensitive Material gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 is a schematic view of the detection surface including the pressure-sensitive material according to the second embodiment of the present invention.
In Fig. 3 bezeichnet Bezugszeichen 6 die Detektionsfläche, welche durch das drucksensitive Material Ml bedeckt ist. Insbesondere, wenn das drucksensitive Material Ml beispielsweise Silikongel umfasst, ist ein unmittelbarer Kontakt zwischen Detektionsfläche 6 und dem drucksensitiven Material Ml denkbar. Handelt es sich bei dem drucksensitiven Material Ml um ein Luft-poröses Material kann insbesondere der hier beschriebene Stand-off zwischen der Detektionsfläche 6 und dem drucksensitiven Material Ml ausgebildet sein. In Fig. 3, reference numeral 6 denotes the detection surface which is covered by the pressure-sensitive material Ml. In particular, if the pressure-sensitive material Ml comprises, for example, silicone gel, a direct contact between the detection surface 6 and the pressure-sensitive material Ml is conceivable. If the pressure-sensitive material M1 is an air-porous material, in particular the stand-off described here can be formed between the detection surface 6 and the pressure-sensitive material M1.
Fig. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht zum Erläutern einer FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining one. FIG
mikroelektronischen Bauelementanordnung und eines entsprechenden microelectronic component arrangement and a corresponding
Herstellungsverfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 basiert auf der in Fig. 1 gezeigten mikroelektronischen Bauelement- anordnung 100 mit dem Unterschied, dass das drucksensitive Material Ml den Zwischenraum ZI und den Detektionsbereich 6 nunmehr in lateraler Richtung so umrandet, dass sich zwischen dem Sensor 2 und dem Auswertesubstrat 1 ein Hohlraum Hl ausbildet. Um eine effiziente mittelbare Druckübertragung mittels des drucksensitiven Materials Ml auf die Detektionsfläche 6 zu gewährleisten, umfasst das drucksensitive Material Ml das Luft-poröse Material. Manufacturing method according to a third embodiment of the present invention. FIG. 4 is based on the microelectronic component arrangement 100 shown in FIG. 1, with the difference that the pressure-sensitive material M1 surrounds the intermediate space ZI and the detection area 6 in a lateral direction such that a distance between the sensor 2 and the evaluation substrate 1 occurs Hollow HI trains. In order to ensure an efficient indirect pressure transfer by means of the pressure-sensitive material Ml to the detection surface 6, the pressure-sensitive material Ml comprises the air-porous material.
Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht zum Erläutern einer Fig. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a
mikroelektronischen Bauelementanordnung und eines entsprechenden microelectronic component arrangement and a corresponding
Herstellungsverfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Manufacturing method according to a fourth embodiment of the present invention.
Fig. 4 basiert auf der in Fig. 1 gezeigten mikroelektronischen Bauelementanordnung 100 mit dem Unterschied, dass die weiteren Lötkugeln LI'; L2' auf der der Montagefläche 11 gegenüberliegenden Fläche 12 ein von einem Material der Lötkugeln LI; L2 verschiedenes Material umfassen. In Fig. 4 ist eine FIG. 4 is based on the microelectronic component arrangement 100 shown in FIG. 1 with the difference that the further solder balls LI '; L2 'on the surface 12 opposite the mounting surface 11, one of a material of the solder balls LI; L2 comprise different material. In Fig. 4 is a
Ausführungsform gezeigt, in der die Lötkugeln LI; L2 zwischen dem Sensor 2 und dem Auswertesubstrat 1 und der weiteren Lötkugeln LI'; L2' Embodiment shown in which the solder balls LI; L2 between the sensor 2 and the evaluation substrate 1 and the further solder balls LI '; L2 '
unterschiedliche Materialien aufweisen, so dass beim Montieren durch beispielsweise Reflow-Löten der mikroelektronischen Bauelementanordnung die Lötkugeln LI; L2 am Sensor 2 nicht mehr aufschmelzen. Diese Eigenschaft ist vorteilhaft, um den thermo-mechanischen Zustand des Materialverbundes aus Sensor 2, Auswertesubstrat 1, des drucksensitiven Materials Ml und der Lötkugeln LI; L2 am Sensor 2 nicht mehr zu verändern. have different materials, so that when mounting by, for example, reflow soldering of the microelectronic component array, the solder balls LI; L2 no longer melt on sensor 2. This property is advantageous to the thermo-mechanical state of the composite material of sensor 2, evaluation substrate 1, the pressure-sensitive material Ml and the solder balls LI; L2 on the sensor 2 not to change.
Die mikromechanische Bauelementanordnung kann insbesondere Anwendung im Automotive- oder Consumer-Bereich finden. The micromechanical component arrangement can find particular application in the automotive or consumer sector.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt. Insbesondere sind die genannten Materialien und Topologien nur beispielhaft und nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt. Although the present invention has been described in terms of preferred embodiments, it is not limited thereto. In particular, the materials and topologies mentioned are only examples and not limited to the illustrated examples.

Claims

Ansprüche claims
1. Mikroelektronische Bauelementanordnung (100) mit: einem Sensor (2), wobei der Sensor (2) zumindest eine Detektionsfläche (6) aufweist; einem Auswertesubstrat (1) mit einer Montagefläche (11); wobei der Sensor (2) mittels einer Aufbau-und Verbindungseinrichtung (VI) auf dem Auswertesubstrat (1) aufgebracht ist und die Detektionsfläche (6) derA microelectronic component arrangement (100) comprising: a sensor (2), wherein the sensor (2) has at least one detection surface (6); an evaluation substrate (1) having a mounting surface (11); wherein the sensor (2) by means of a construction and connection device (VI) on the evaluation substrate (1) is applied and the detection surface (6) of the
Montagefläche (11) einen Zwischenraum (ZI) aufweisend gegenüberliegt, und wobei in dem Zwischenraum (ZI) zumindest bereichsweise ein drucksensitives Material (Ml) angeordnet ist und das drucksensitive Material (Ml) mittelbar oder unmittelbar mit der Detektionsfläche (6) in Kontakt steht. Mounting surface (11) facing a gap (ZI) facing, and wherein in the intermediate space (ZI) at least partially a pressure-sensitive material (Ml) is arranged and the pressure-sensitive material (Ml) directly or indirectly with the detection surface (6) is in contact.
2. Mikroelektronische Bauelementanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei die Detektionsfläche (6) eine Membranstruktur (Sl) umfasst und mittels der Detektionsfläche (6) ein Druck durch eine piezoresistive oder kapazitive 2. Microelectronic component arrangement (100) according to claim 1, wherein the detection surface (6) comprises a membrane structure (Sl) and by means of the detection surface (6) a pressure through a piezoresistive or capacitive
Auswertung messbar ist. Evaluation is measurable.
3. Mikroelektronische Bauelementanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei das drucksensitive Material (Ml) ein Silikon, Silikonöl oder Silikongel umfasst. 3. The microelectronic component arrangement (100) according to claim 1, wherein the pressure-sensitive material (Ml) comprises a silicone, silicone oil or silicone gel.
4. Mikroelektronische Bauelementanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei das drucksensitive Material (Ml) ein Luft-poröses Material umfasst. 4. The microelectronic component arrangement (100) according to claim 1, wherein the pressure-sensitive material (Ml) comprises an air-porous material.
5. Mikroelektronische Bauelementanordnung (100) nach einem der 5. microelectronic component arrangement (100) according to one of
vorhergehenden Ansprüche, wobei das drucksensitive Material (Ml) die previous claims, wherein the pressure-sensitive material (Ml) the
Detektionsfläche (6) schützt. Detection surface (6) protects.
6. Mikroelektronische Bauelementanordnung (100) nach einem der 6. microelectronic component arrangement (100) according to one of
vorhergehenden Ansprüche, wobei das drucksensitive Material (Ml) über Seitenflächen (Sl) des Sensors (2) hinausragt. preceding claims, wherein the pressure-sensitive material (Ml) projects beyond side surfaces (Sl) of the sensor (2).
7. Mikroelektronische Bauelementanordnung (100) nach einem der 7. Microelectronic component arrangement (100) according to one of
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufbau-und Verbindungseinrichtung (VI) Lötkugeln (LI; L2) zwischen dem Sensor (2) und dem Auswertesubstrat (1) umfasst und das Auswertesubstrat (1) mittels Durchkontakte (Dl; D2) mit den Lötkugeln (LI; L2) in Kontakt steht. preceding claims, wherein the assembly and connection device (VI) solder balls (LI; L2) between the sensor (2) and the evaluation substrate (1) and the evaluation substrate (1) by means of vias (Dl; D2) with the solder balls (LI; L2) is in contact.
8. Mikroelektronische Bauelementanordnung (100) nach Anspruch 7, wobei die Durchkontakte (Dl; D2) mit weiteren Lötkugeln (LI'; L2') auf einer der 8. The microelectronic component arrangement (100) according to claim 7, wherein the through contacts (D1; D2) with further solder balls (LI '; L2') on one of
Montagefläche (11) gegenüberliegende Fläche (12) in Kontakt stehen. Mounting surface (11) opposite surface (12) are in contact.
9. Mikroelektronische Bauelementanordnung (100) nach Anspruch 7 und 8, wobei die weiteren Lötkugeln (LI'; L2') ein Material umfassen, wobei das Material verschieden von einem Material der Lötkugeln (LI; L2) ist. 9. The microelectronic component arrangement (100) according to claim 7 and 8, wherein the further solder balls (LI '; L2') comprise a material, wherein the material is different from a material of the solder balls (LI; L2).
10. Mikroelektronische Bauelementanordnung (100) nach einem der 10. Microelectronic component arrangement (100) according to one of
vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (2) als M EMS-Sensor ausgebildet ist. preceding claims, wherein the sensor (2) is designed as M EMS sensor.
11. Mikroelektronische Bauelementanordnung (100) nach einem der 11. Microelectronic component arrangement (100) according to one of
vorhergehenden Ansprüche, wobei das Auswertesubstrat (1) als ASIC-Chip ausgebildet ist. preceding claims, wherein the evaluation substrate (1) is formed as an ASIC chip.
12. Herstellungsverfahren für eine Mikroelektronische Bauelementanordnung (100) mit den Schritten: 12. A manufacturing method for a microelectronic component arrangement (100) with the steps:
A) Bereitstellen eines Sensors (2) mit einer Detektionsfläche (6) und eines Auswertesubstrats (1) mit einer Montagefläche (11); A) providing a sensor (2) having a detection surface (6) and an evaluation substrate (1) with a mounting surface (11);
B) Aufbringen des Sensors (2) mittels einer Aufbau-und Verbindungseinrichtung (VI) auf das Auswertesubstrat (1) so, dass die Detektionsfläche (6) der Montagefläche (11) gegenüberliegt und ein Zwischenraum (ZI) ausgebildet wird; und B) applying the sensor (2) by means of a construction and connection device (VI) on the evaluation substrate (1) so that the detection surface (6) of the Opposite mounting surface (11) and a gap (ZI) is formed; and
C) zumindest bereichsweises Anordnen eines drucksensitiven Materials (Ml) in den Zwischenraum (ZI), wobei durch das drucksensitive Material (Ml) ein mittelbarer oder unmittelbarer Kontakt zu der Detektionsfläche (6) hergestellt wird. C) arranging a pressure-sensitive material (M1) into the intermediate space (ZI) at least in regions, wherein an indirect or direct contact with the detection surface (6) is produced by the pressure-sensitive material (M1).
PCT/EP2016/080766 2016-01-13 2016-12-13 Microelectronic component arrangement and corresponding production method for a microelectronic component arrangement WO2017121562A1 (en)

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