JP2007053378A - マイクロメカニック構成要素 - Google Patents

Abstract

【課題】気泡をほとんど含むことなくパッケージ化されたマイクロメカニック構成要素を提供する。
【解決手段】マイクロメカニック構成要素１１０がマイクロメカニック構成部分１３０と別の構成部分、特にマイクロエレクトロニック回路１６０とを有しており、前記マイクロメカニック構成部分と前記別の構成部分とが前記保持体１２０に配置されており，前記保持体に前記マイクロメカニック構成部分と前記別の構成部分との間に少なくともひとつの前記通過開口５００が配置されているマイクロメカニック構成要素。
【選択図】図５

Description

本発明はマイクロメカニック構成要素に関する。

ドイツ国特許出願ＤＥ１９５３７８１４Ａ１号明細書にはセンサ−層システムの構造と表面マイクロメカニックにおけるセンサを気密にパッケージ化する方法が記述されている。この場合にはセンサ構造の製作は公知の技術的な方法に基づいている。パッケージ化はシリコンから成る個別のキャップウェーハで行なわれる。このシリコンから成るキャップウェーハは費用のかかる構造化プロセス、例えばＫＯＨエッチングで構造化される。センサキャップはウェーハ平面にてガラス−ろうでセンサウェーハの上に取付けられる。このためにはキャップの十分な保持とシール性とを保証するためには幅の広いボンドフレームが各センサチップの縁に設けられている。

センサエレメントは公知技術に相応して保持体（英語ではリードフレーム）に取付られ、金線で接触され、公知の注型成形方法（英語ではトランスファモルディング）で封入される。封入する場合には注入材料、例えば溶融したプラスチックは注入部から封入しようとするエレメントを受容する中空型内へ流入する。封入する場合にはセンサの厚さと形とが問題になる。これは不均一な流れをもたらし、センサエレメントの上下で型室の不均等な充填と、センサ背後における注入材料の渦流とを発生させる。この結果、注入材料に不具合な気泡が閉成される。この現象は例えばＶ．Ｍｏｔｔａ ｅｔ ａｌによりＭｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＶＩ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｂｄ．４１７４（２０００）Ｓ．３７７−３８７に記載されている。
ドイツ国特許出願ＤＥ１９５３７８１４号明細書 Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＶＩ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｂｄ．４１７４（２０００）Ｓ．３７７−３８７

本発明の課題はセンサの背後での気泡の形成及び注入材料の渦流を回避することである。

本発明の課題は、少なくとも１つの優先方向からの材料流が、マイクロメカニック構成要素を一様にパッケージ化するために変向される構造を有するマイクロメカニック構成要素によって解決された。

マイクロメカニック構成要素の本発明の構成によっては、注入材料の流れが構成要素の周囲に、注型成形型の均等な充填が達成されるように変向される。これによって構成要素は有利な形式でほぼ気泡なしでパッケージ化される。

本発明の有利な構成によればマイクロメカニック構成要素がキャップを有するマイクロメカニック構成部分を有し、前記キャップの表面が少なくとも１つの優先方向からの材料流にとって流動的に好適であるように形成されている。有利には前記表面によって層流が好適化され、材料の渦流及びその結果としての材料流の気泡が回避される。

本発明の特に有利な構成では、キャップが材料流を変向する少なくとも１つの斜めに面取りされた縁を、特に材料流の源とは反対側に有している。この個所では気泡が特に頻繁に発生し、これは記述した処置によって有利な形式で阻止される。

本発明の別の有利な構成ではキャップが材料流を変向させるために刻み目で構造化された少なくとも１つの表面を有している。これによって材料流は公知の源から出発して有利な形式で、提供される流れ横断面又は毛細管力によって変向される。

同等の観点から、材料流を変向するために少なくとも１つの構造化された表面を備えた保持体をマイクロメカニック構成要素が有していることが有利である。

本発明の他の有利な構成では、マイクロメカニック構成要素は１つの保持体を有し、該保持体が材料流を変向させるために少なくとも１つの通過開口を有している。このようにして有利にはマイクロメカニック構成要素の近くの領域が材料流の一部で、材料流のほかの部分によって気泡が発生させられる前に充填され得るようになる。

本発明の別の有利な構成は従属請求項に開示してある。

図１には公知技術により封入されたマイクロメカニックセンサの構造が示されている。第１の側面図１Ａにおいては内部にある構成要素１１０を有する注型成形ケーシング１００が示されている。構成要素１１０は電子的構成部分及びマイクロメカニック構成部分が上に取付けられた保持体１２０を有している。この例では保持体１２０の上には、ボンド線１７０によって互いに電気的に接続されたマイクロエレクトロニック回路１６０とマイクロメカニック構成部分１３０とがある。マイクロメカニック構成部分１３０はマイクロメカニック機能エレメント１４０を有し、該マイクロメカニック機能エレメント１４０はその上に配置されキャップ１５０で覆われている。第２の側面図１Ｂにおいては注型成形ケーシング１００と保持体１２０とマイクロメカニック機能エレメント１４０を有するマイクロメカニック構成部分１３０並びにその上に配置されたキャップ１５０が示されている。

図２には図ＡからＦで概略的に公知技術にてマイクロメカニックセンサをパッケージ化する場合の注型成形材料の充填状態が示されている。図２Ａには概略的に注入点２１０を有する注型成形型２００が示されている。注入点２１０からは材料流、つまり注入材料２２０が型内へ流入する。注型成形型２００内には構成要素１１０が配置されている。図２Ｂには注入材料２２０での注型成形型２００の充填が示されている。注型成形型２００における構成要素１１０の配置と形状付与とに関連して種々異なる領域における注入は異なる速度で行なわれる。図示の実施例では充填は比較的にゆっくりと前進する上側の注入材料フロント２２４とこれに対し比較的に速く前進する下側の注入材料フロント２２６とを生ぜしめる。図２Ｃには注入材料の充填に際して、キャップ１５０の背後の注入材料２２０の渦流によって第１の気泡２３０が形成されることが示されている。図２Ｄと２Ｅとには注入材料フロント２２４と２２６とがさらに前進した状態が示されている。下側の注入材料フロント２２６の速度の方が高いことによってこの材料フロント２２６はマイクロエレクトロニック回路１６０を巡って前進し、上側で上側の注入材料フロント２２４と合体する。この場合には図２Ｆに示すように、マイクロエレクトロニック回路１６０の上側には第２の気泡２４０が発生する。

図３にはキャップの縁が斜めに面取りされた本発明によるセンサが示されている。本発明によれば、構成要素１１０の流動状態を、少なくとも１つの優先方向からの材料流れに対し好適化することが提案されている。これによって渦流を減少させ、ひいては構成要素１１０の近くにおける第１の気泡２３０の形成が回避される。ここに示された斜めに面取りされたキャップを有する実施例は注入点２１０の方向からの材料流に対して流動抵抗を低下させ、流過する有効面を増大する。流れの剥離、ひいてはキャップ３００の、注入点２１０とは反対側における渦流は縁の斜めの面取りによって回避されるか又は少なくとも減少させられる。

図４は、構造化されたキャップ表面を有する本発明のセンサが示されている。この第２実施例においては、キャップの流動抵抗の低減又はキャップ表面の構造化による毛細管力の活用が行なわれる。図４Ａと図４Ｂとにおいては構造化されたキャップ４００を有する構成要素１１０が示されている。キャップ４００は、上側に細溝又は刻み目を有し、該細溝又は刻み目はほぼ注入点２１０から発する材料流の方向に延びている。構造したキャップ４００を有する図示の実施例は、注入点２１０の方向からの材料流に対し流動抵抗を減じかつこの材料流のための有効な流過面を増大させる。毛細管力を活用しかつ横断面を変化させることによって材料流、例えば注型成形材料２２０はキャップ表面の刻み目、細溝又は通路で変向される。これはマイクロメカニック構成要素１１０の他の表面の上でも、例えば保持体１２０の上でも可能である。

図５には保持体１２０に通過開口５００を有する本発明のセンサが示されている。図５Ａは図２Ｃに相応している。図５Ｂには、図５Ａに比較して保持体１２０に通過開口５００を有するマイクロメカニック構成要素１１０の本発明の実施例が示されている。通過開口５００は有利にはマイクロメカニック構成部材１３０の、注入点２１０とは反対側、ひいては材料流の源とは反対側に配置されている。下方領域にて迅速に前進する材料流は通過開口５００を通過し、別の注入材料流５１０を形成する。かつて、すなわち公知技術にて第１の気泡２３０が発生した領域は、上側の注入材料フロント２２４の前進速度が低いためにすでに注入材料２２０で充填されている。したがってここでは気泡はもはや形成されない。注入材料フロント２２４と２２６と５１０は適当な個所で合流する。この個所は気泡が回避されるように選択されるか又は少なくとも、マイクロメカニック構成部分１３０から十分な距離をおいて位置し、気泡がマイクロメカニック構成要素１１０に作用を及ぼさないように選択される。さらに注入材料フロント２２４と２２６と５１０が合流する適当な個所は、注型成形型のこの個所に、例えば離型ピンによって排気可能性が与えられるように選択されることもできる。最後に保持体１２０の面を小さくすることで材料流が流過する横断面は最大化される。

さらに図示の実施例以外にも多くの別の実施例が考えられる。

公知技術により封入されたマイクロメカニックセンサの構造を示した図。 公知技術においてマイクロメカニックセンサをパッケージ化する場合の注入材料の充填状態を示した図。 キャップが斜めに面取りされた縁を有する本発明によるセンサを示した図。 構造化されたキャップ表面を有する本発明によるセンサを示した図。 保持体における通過開口を有する本発明によるセンサを示した図。

符号の説明

１００ 注型成形ケーシング
１１０ マイクロメカニック構成要素
１２０ 保持体
１３０ マイクロメカニック構成部分
１４０ マイクロメカニック機能エレメント
１５０ キャップ
１６０ 回路
１７０ ボンド線
２００ 注型成形型
２１０ 注入点
２２０ 注入材料
２２４ 注入材料フロント
２２６ 注入材料フロント
２３０ 気泡
２４０ 気泡
３００ キャップ
４００ キャップ
５００ 通過開口
５１０ 注入材料フロント

Claims (9)

1. 少なくとも１つの優先方向からの材料流がマイクロメカニック構成要素（１１０）を一様に封入するために変向される構造を有していることを特徴とする、マイクロメカニック構成要素。
2. キャップ（３００，４００）を備えたマイクロメカニック構成部分（１３０）を有し、前記キャップ（３００，４００）の表面が、前記少なくとも１つの優先方向からの材料流にとって流動的に好適に形成されている、請求項１記載のマイクロメカニック構成要素。
3. 前記キャップ（３００）が材料流を変向するために、少なくとも１つの斜めに面取りされた縁部を特に材料流の源とは反対側に有している、請求項２記載のマイクロメカニック構成要素。
4. 前記キャップ（４００）が材料流を変向させるための刻み目で構造化された表面を備えている、請求項２記載のマイクロメカニック構成要素。
5. マイクロメカニック構成要素（１１０）が保持体（１２０）を有し、該保持体（１２０）が材料流を変向させるために少なくとも１つの構造化された表面を有している、請求項１記載のマイクロメカニック構成要素。
6. マイクロメカニック構成要素（１１０）が保持体（１２０）を有し、該保持体（１２０）が材料流を変向させるために少なくとも１つの通過開口（５００）を有している、請求項１記載のマイクロメカニック構成要素。
7. （イ）マイクロメカニック構成要素（１１０）がマイクロメカニック構成部分（１３０）と別の構成部分、特にマイクロエレクトロニック回路（１６０）とを有しており、
   （ロ）前記マイクロメカニック構成部分（１３０）と前記別の構成部分とが前記保持体（１２０）に配置されており、
   （ハ）前記保持体（１２０）に前記マイクロメカニック構成部分（１３０）と前記別の構成部分との間に少なくとも１つの前記通過開口（５００）が配置されている、
   請求項６記載のマイクロメカニック構成要素。
8. 材料流の源及び優先方向を規定する流入点（２２０）を有する、請求項１から７までのいずれか１項記載のマイクロメカニック構成要素。
9. （イ）保持体（１２０）が及び／又は
   （ロ）該保持体（１２０）に固定された、キャップ（３００，４００）を有するマイクロメカニック構成部分（１３０）と、
   （ハ）注入点（２２０）と、
   を有する注型成形でパッケージ化されたマイクロメカニック構成要素において、
   （ニ）前記キャップ（３００）が少なくとも１つの斜めに面取りされた縁部を、特に前記注入点（２２０）とは反対側に有しかつ／又は
   （ホ）前記キャップ（４００）が刻み目で構造された表面を有しかつ／又は
   （ヘ）前記保持体（１２０）に別の構成部分が固定されておりかつ前記保持体（１２０）が通過開口を有し、該通過開口が前記マイクロメカニック構成部分（１３０）と前記別の構成部分との間に配置されている、
   ことを特徴とする、注型成形でパッケージ化されたマイクロメカニック構成要素。

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