DE102005037948A1

DE102005037948A1 - Sensor arrangement with a sensor component and a carrier and method for producing a sensor arrangement

Info

Publication number: DE102005037948A1
Application number: DE102005037948A
Authority: DE
Inventors: Kurt Weiblen; Sonja Knies; Andreas Ploetzke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-08-11
Filing date: 2005-08-11
Publication date: 2007-02-15
Also published as: WO2007017328A1

Abstract

Es wird eine Sensoranordnung mit einem Sensorbauelement und einem Träger sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung vorgeschlagen, wobei das Sensorbauelement mit dem Träger in dem ersten Raumbereich mittels einer Mehrzahl von Flächenkontaktierungselementen kontaktiert oder kontaktierbar vorgesehen ist, wobei das Sensorbauelement oder der Träger ein Fließstoppmittel derart aufweist, dass eine Bewegung eines zur Ausfüllung des ersten Raumbereichs zwischen den Flächenkontaktierungsmitteln vorgesehenen Füllmaterials vom ersten Raumbereich in den zweiten Raumbereich verhinderbar ist.A sensor arrangement with a sensor component and a carrier and a method for producing a sensor arrangement are proposed, the sensor component being contacted or provided in a contactable manner with the carrier in the first spatial area by means of a plurality of surface contacting elements, the sensor component or the carrier having a flow stop agent in this way that a movement of a filling material provided for filling the first space between the surface contacting means can be prevented from the first space into the second space.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Sensoranordnung mit einem Sensorbauelement und einem Träger nach Gattung des Hauptanspruchs. Aus der Druckschrift DE 197 29 073 A1 geht ein Verfahren zur Herstellung einer Klebeverbindung zwischen einem elektronischen Bauelement und einem Trägersubstrat hervor, wobei das elektronische Bauelement insbesondere als ein Flip-Chip-Bauelement vorgesehen ist. Die Flip-Chip-Kontaktelemente des Bauelementes werden mit einem fließfähigen Klebers umgeben. Die Ausbreitung bzw. die Bewegung eines solchen Klebers beruht auf Kapillarkräften zwischen dem elektronischen Bauelement und dem Trägersubstrat. Nachteilig hieran ist, dass im Wesentlichen der gesamte Zwischenraum zwischen dem elektronischen Bauelement und dem Trägersubstrat mit dem fließfähigen Kleber ausgefüllt wird bzw. eine solche Ausfüllung sich ergibt. Dies ist nachteilig für die Kontaktierung bzw. Befestigung von Sensorbauelementen auf einem Trägersubstrat bzw. auf einem Träger, besonders für den Fall, dass ein solches Sensorbauelement einen aktiven Bereich auf seiner dem Träger zugewandten Seite aufweist, welcher von dem Kleber bzw. allgemein von dem Unterfüllmaterial freigehalten werden sollte.The invention relates to a sensor arrangement with a sensor component and a carrier according to the preamble of the main claim. From the publication DE 197 29 073 A1 shows a method for producing an adhesive bond between an electronic component and a carrier substrate, wherein the electronic component is provided in particular as a flip-chip component. The flip-chip contact elements of the device are surrounded by a flowable adhesive. The propagation or movement of such an adhesive is based on capillary forces between the electronic component and the carrier substrate. The disadvantage of this is that substantially the entire gap between the electronic component and the carrier substrate is filled with the flowable adhesive or such a filling results. This is disadvantageous for the contacting or fastening of sensor components on a carrier substrate or on a carrier, especially in the case where such a sensor component has an active area on its side facing the carrier, which of the adhesive or generally of the underfill material should be kept free.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die erfindungsgemäße Sensoranordnung mit einem Sensorbauelement und einem Träger bzw. das erfindungsgemäß Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche hat dem gegenüber den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln ein sehr kostengünstiger und exakter Fließstop für einen lediglich partiellen Unterfüllungsvorgang bei Flip-Chip-Aufbauten von Sensoranordnungen möglich ist. Durch die genaue Positionierbarkeit des Fließstopmittels relativ zu dem ersten und zweiten Raumbereich des Zwischenraums zwischen dem Sensorbauelement und dem Träger ist es möglich, dass das Sensorbauelement sehr kompakt gehalten werden kann und daher die benötigte Chipfläche für die Herstellung des Sensorbauelementes minimiert werden kann, was zu erheblichen Kostenvorteilen führt. Weiterhin ist es durch die mechanische Unmöglichkeit einer Bewegung des Füllmaterials von dem ersten Raumbereich in den zweiten Raumbereich durch die Barriere des Fließstoppmittels möglich, auf einen Kontrollschritt, ob tatsächlich eine Bewegung des Füllmaterials in den zweiten Raumbereich verhindert wurde oder nicht, erfindungsgemäß zu verzichten. Ein solcher Prüfschritt wäre beispielsweise notwendig bei Realisierungen des Fließstoppmittels in Form von Gelstoppkanten oder dgl., d. h. bei solchen Realisierungen des Fließstoppmittels, bei denen der Fließstopp nicht durch eine mechanische Barriere eines Übertritts des Füllmaterials von dem ersten Raumbereich in den zweiten Raumbereich realisiert ist, sondern bei denen die Bewegung des Füllmaterials vom ersten in den zweiten Raumbereich durch Kräfte, insbesondere Kapillarkräfte, verhindert ist. Bevorzugt ist bei der erfindungsgemäßen Sensoranordnung vorgesehen, dass im Bereich des Flächenkontaktierungselements bzw. der Flächenkontaktierungselemente das Sensorbauelement erste Kontaktierungsflächen und der Träger zweite Kontaktierungsflächen aufweist und dass im Bereich des Fließstoppmittels lediglich entweder das Sensorbauelement oder Träger eine dritte Kontaktierungsfläche aufweist. Hierdurch ist es mit sehr einfachen Mitteln möglich, auch ein vergleichsweise großes und damit effizientes Fließstoppmittel zur realisieren. Der Unterschied zwischen den Flächenkontaktierungselementen und dem Fließstoppmittel ist hierbei im wesentlichen der, dass die Flächenkontaktierungselemente auf beiden Seiten – d. h. sowohl am Sensorbauelement als auch am Träger – Kontaktierungsflächen aufweisen (erste bzw. zweite Kontaktierungsflächen) und dass im Bereich des Fließstoppmittels lediglich auf einer Seite – d. h. entweder am Träger oder am Sensorbauelement – eine oder mehrere Kontaktierungsflächen (dritte Kontaktierungsfläche) realisiert ist. Dadurch ist es erfindungsgemäß möglich, dass trotz einer Formänderbarkeit, beispielsweise Verflüssigung, des Fließstoppmittels während des Kontaktierungsvorganges des Sensorbauelements mit dem Träger (z. B. Löten) ein weitgehender Formerhalt des Fließstoppmittels bzw. zumindest eine gute Definition der Form des Fließstoppmittels möglich ist, so dass das Fließstoppmittel seine Aufgabe, nämlich die Verhinderung einer Bewegung des Füllmaterials von dem ersten Raumbereich in den zweiten Raumbereich, erfüllen kann. Durch die lediglich einseitige dritte Kontaktierungsfläche ist es möglich, auch bei größeren Ausdehnungen des Fließstoppmittels eine eindeutige bzw. definierte Kontur selbst im flüssigen Zustand des Fließstoppmittels zu gewährleisten, was von der geringeren Anzahl von Nebenbedingungen, die die Kontur des Fließstoppmittels erfüllen muss (aufgrund der geringeren Anzahl der Kontaktierungsflächen, welche durch das Material des Fließstoppmittels benetzt werden könnten) herrührt. Erfindungsgemäß ist es ferner bevorzugt, dass die Flächenkontaktierungsmittel als Flip-Chip-Kontakte vorgesehen sind. Hierdurch ist es erfindungsgemäß möglich, sehr kostengünstig eine Kontaktierung zwischen dem Sensorbauelement und dem Träger zur realisieren und auf bekannte und bewährte Verfahren zurückzugreifen. Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Sensoranordnung bevorzugt, dass als Fließstoppmittel und als Flächenkontaktierungsmittel das gleiche Material oder ein vergleichbares Material, insbesondere ein Lotmaterial oder ein Kontaktierungsmaterial, vorgesehen ist. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, die zusätzliche Funktion eines Fließstoppmittels sehr kostengünstig, einfach und mit geringem herstellungstechnischen Aufwand dadurch zu realisieren, dass einfach von dem Lotmaterial (beispielsweise Lötpaste) bzw. von dem Kontaktierungsmaterial der Flächenkontaktierungsmittel für das Fließstoppmittel verwendet wird. Es ist erfindungsgemäß bei der Sensoranordnung ferner bevorzugt, dass das Sensorbauelement ein aktives Sensorelement aufweist, wobei das aktive Sensorelement an den zweiten Raumbereich angrenzend vorgesehen ist. Besonders bevorzugt ist, dass das aktive Sensorelement als eine Membran, insbesondere zur Erfassung eines Druckes, vorgesehen ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß möglich, auch auf der dem Träger zugewandten Hauptfläche des Sensorbauelementes ein aktives, d. h. sensierendes, Element bzw. eine aktive bzw. sensierende Struktur des Sensorbauelementes anzuordnen, so dass eine solche aktive und damit in gewissem Sinn auch empfindliche Struktur durch das Substrat des Sensorbauelementes, welches dem Träger abgewandt ist, geschützt ist (weil es in dem geschützten Zwischenraum zwischen dem Träger und dem Sensorbauelement angeordnet ist) und dass trotzdem eine kostengünstige Flächenkontaktierungstechnik, insbesondere Flip-Chip-Technik, zur Verbindung des Sensorbauelementes mit dem Träger Verwendung finden kann, so dass auf die besonderen Vorteile einer solchen Technik nicht verzichtet werden muss. Diese Vorteile sind insbesondere die Möglichkeit einer besseren thermischen Anbindung, ein geringerer Bauraum, ein geringerer Platzbedarf für die Kontaktierungselemente und dgl. mehr. Erfindungsgemäß ist es ferner bevorzugt, dass der Träger als eine Leiterplatte vorgesehen ist und/oder dass Füllmaterial als ein Gel oder als ein Epoxid-Material vorgesehen ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß möglich, mit einfachen Mitteln eine Leitungsplatte in herkömmlicher Weise mit Bauelementen, insbesondere Sensorbauelementen, zu bestücken und anderseits bewährte Materialen zum Verguss bzw. zur Passivierung bzw. auch zur mechanischen Befestigung (Kleber) von Bauelementen an einem Trägersubstrat zu verwenden.The sensor arrangement according to the invention with a sensor component and a carrier or the method according to the invention for producing a sensor arrangement having the features of the independent claims has the advantage over that with simple means of a very cost-effective and exact flow stop for a merely partial underfill process in flip-chip Constructions of sensor arrangements is possible. Due to the exact positionability of the flow stop agent relative to the first and second space region of the gap between the sensor component and the carrier, it is possible that the sensor component can be kept very compact and therefore the required chip area for the production of the sensor component can be minimized, resulting in considerable Cost advantages leads. Further, by the mechanical impossibility of moving the filling material from the first space area to the second space area through the barrier of the flow stopping means, it is possible to dispense with a control step of actually preventing or not moving the filling material into the second space area. Such a checking step would be necessary, for example, in the case of realizations of the flow stop agent in the form of gel stop edges or the like, ie in those implementations of the flow stop means in which the flow stop is not realized by a mechanical barrier of a transfer of the filling material from the first space area to the second space area, but instead in which the movement of the filling material from the first to the second spatial area is prevented by forces, in particular capillary forces. In the case of the sensor arrangement according to the invention, it is preferably provided that in the area of the surface contacting element or the surface contacting elements the sensor component has first contacting surfaces and the carrier has second contacting surfaces and that only one of the sensor component or carrier has a third contacting surface in the region of the flow stop means. This makes it possible with very simple means to realize a comparatively large and thus efficient flow stop. The difference between the Flächenkontaktierungselementen and the flow stop means is in this case essentially that the Flächenkontaktierungselemente on both sides - ie on both the sensor component and the support - contacting surfaces (first and second contacting surfaces) and that in the region of the flow stop means only on one side - ie either on the carrier or on the sensor component - one or more contacting surfaces (third contact surface) is realized. Thus, it is possible according to the invention that, despite a formability, for example liquefaction, of the flow stop agent during the contacting process of the sensor component with the carrier (eg soldering), a substantial retention of the flow stop agent or at least a good definition of the form of the flow stop agent is possible that the flow stop means can fulfill its task of preventing movement of the filling material from the first space area into the second space area. Due to the only one-sided third contacting surface, it is possible to ensure a clear or defined contour even in the liquid state of the flow stop agent even with larger expansions, which is due to the smaller number of constraints that the contour of the flow stop agent must meet (due to the lower Number of contacting surfaces which could be wetted by the material of the flow stop agent). According to the invention, it is further preferred that the surface contacting means are provided as flip-chip contacts. This makes it possible according to the invention to realize a contact between the sensor component and the carrier in a very cost-effective manner and to resort to known and proven methods. Furthermore, in the case of the sensor arrangement according to the invention, it is preferred that the same material or a comparable material, in particular a solder material or a contacting material, is provided as flow-stop means and surface-contacting means. This makes it possible advantageously, the additional function of a flow stop agent kos very tengünstig, simply and with little manufacturing effort to realize that is simply used by the solder material (for example, solder paste) or by the contacting material of the surface contact for the flow stop. It is further preferred according to the invention in the sensor arrangement that the sensor component has an active sensor element, wherein the active sensor element is provided adjoining the second space region. It is particularly preferred that the active sensor element is provided as a membrane, in particular for detecting a pressure. In this way it is possible according to the invention to arrange an active, ie sensing, element or an active or sensational structure of the sensor component also on the main surface of the sensor component facing the support, so that such an active and thus in a certain sense also sensitive structure through the substrate the sensor component, which faces away from the carrier, is protected (because it is arranged in the protected intermediate space between the carrier and the sensor component) and that nevertheless a cost-effective surface contacting technique, in particular flip-chip technology, is used for connecting the sensor component to the carrier so that the special advantages of such a technique can not be dispensed with. These advantages are in particular the possibility of a better thermal connection, a smaller installation space, a smaller space requirement for the contacting elements and the like. More. According to the invention it is further preferred that the carrier is provided as a printed circuit board and / or that filling material is provided as a gel or as an epoxy material. This makes it possible according to the invention to equip a circuit board in a conventional manner with components, in particular sensor components, and on the other hand to use proven materials for potting or for passivation or for mechanical attachment (adhesive) of components to a carrier substrate.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung, wobei in einem ersten Schritt das Sensorbauelement und der Träger mit ihren einander zugewandten Hauptflächen gegenüberliegend mittels des Flächenkontaktierungselements oder der Flächenkontaktierungselemente miteinander kontaktiert werden und wobei in einem zweiten Schritt das Füllmaterial in dem ersten Raumbereich zwischen die Flächenkontaktierungselemente eingebracht wird, wobei eine Bewegung des Füllmaterials vom ersten Raumbereich in den zweiten Raumbereich durch das Fließstoppmittel verhindert wird. Ein solches erfindungsgemäßes Verfahren ist einfach und kostengünstig durchzuführen, so dass mit geringem Aufwand, insbesondere wenigen Verfahrens- und Kontrollschritten eine erfindungsgemäße Sensoranordnung hergestellt werden kann. Besonders bevorzugt ist, dass es sich bei der Kontaktierung des Sensorbauelementes mit dem Träger um einen Lötvorgang handelt. Hierdurch ist es möglich, dass auf bewährte Technologien zur Verbindung bzw. Kontaktierung des Sensorbauelementes mit dem Träger zurückgegriffen werden kann.One Another object of the present invention is a method for producing a sensor arrangement according to the invention, wherein in a first step, the sensor component and the carrier with their mutually facing major surfaces opposite by means of Flächenkontaktierungselements or the surface contacting elements with each other be contacted and wherein in a second step, the filler in the first space area between the surface contacting elements is introduced, wherein a movement of the filling material from the first space area is prevented in the second space area by the flow stop means. Such a method according to the invention is easy and inexpensive perform, so that with little effort, especially few process and Control steps produced a sensor arrangement according to the invention can be. It is particularly preferred that it is in the contacting the sensor component with the carrier to a soldering process is. This makes it possible that on proven Technologies for connecting or contacting the sensor component with the carrier resorted can be.

Zeichnungendrawings

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.One embodiment The invention is illustrated in the drawing and in the following description explained in more detail.

Es zeigenShow it

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Sensorbauelementes und eines Trägers vor einer Verbindung bzw. Kontaktierung, 1 1 is a schematic sectional view of a sensor component and a carrier before a connection or contacting,

2 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Sensorbauelement und eine Träger, wobei das Sensorbauelement mit dem Träger kontaktiert ist, 2 1 is a schematic sectional view through a sensor component and a carrier, wherein the sensor component is contacted with the carrier,

3 eine erfindungsgemäße Sensoranordnung mit einein Sensorbauelement und einem Träger, wobei das Sensorbauelement und der Träger miteinander sowohl kontaktiert als auch der erste Raumbereich mit einem Füllmaterial verfüllt ist und 3 a sensor arrangement according to the invention with a sensor component and a carrier, wherein the sensor component and the carrier both contacted with each other and the first space region is filled with a filling material and

4 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Sensoranordnung mit einem Sensorbauelement und einem Träger. 4 a schematic plan view of a sensor arrangement according to the invention with a sensor device and a carrier.

In 1 ist eine schematische Schnittdarstellung durch ein Sensorbauelement 30 und einen Träger 20 dargestellt, wobei der Träger 20 noch nicht mit dem Sensorbauelement 30 verbunden bzw. kontaktiert ist. Das Sensorbauelement 30 weist ein aktives Sensorelement 33 auf, welches auf derjenigen Seite des Sensorbauelementes 30 angeordnet ist, welche dem Träger 20 zugewandt ist. Bei dem aktiven Sensorelement bzw. bei der aktiven Sensorstruktur 33 handelt es sich beispielsweise um eine Druckmessmembran, eine sonstige Membran oder auch eine sonstige aktive Struktur, wie etwa ein Gassensor oder dgl., und umfasst beispielsweise auch Hilfsstrukturen, wie etwa eine Rückseitenkaverne oder dergleichen, zum Beispiel für eine Membran. Bei der aktiven Sensorstruktur 33 handelt es sich jedenfalls um eine Struktur, die nicht mit einem Füllmaterial (vgl. Beschreibung unten und 3) in Kontakt kommen oder von einem solchen Füllmaterial benetzt werden soll. Eine solche aktive Sensorstruktur 33 oder zumindest Teile hiervon ist erfindungsgemäß (beispielsweise um einen Schutz des aktiven Sensorelementes 33 zu realisieren) auf der dem Träger 20 zugewandten Seite des Sensorbauelementes 30 angeordnet und würde daher ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen Gefahr laufen mit einem Füllmaterial benetzt zu werden. Das Sensorbauelement 30 umfasst ferner ersten Kontaktierungsflächen 31, an denen ein erstes Kontaktierungsmaterial 35 angeordnet bzw. befestigt ist. Der Träger 20, welcher insbesondere als eine Leiterplatte 20, jedoch in einer besonderen nicht dargestellten Ausführungsform auch als ein weiteres Halbleitersubstrat bzw. Bauelement ausgeführt sein kann, umfasst den ersten Kontaktierungsflächen 31 entsprechende zweite Kontaktierungsflächen 21, die von dem ersten Kontaktierungsmaterial 35 zur späteren Bildung von einem oder mehreren Flächenkontaktierungselementen (siehe 2 und 3) benetzt werden können. Im dargestellten Beispiel weist der Träger 20 weiterhin eine dritte Kontaktierungsfläche 22 auf, an der ein Fließstoppmittel 43 in Form eines Fließstoppmaterials angebracht bzw. befestigt ist. Mit dem Bezugszeichen 40 ist in 1 der Zwischenraum zwischen dem Sensorbauelement 30 und dem Träger 20 angedeutet, wobei der Zwischenraum 40 in der 1 noch vergleichsweise groß ist, weil das Sensorbauelement 30 und der Träger 20 noch nicht zur Kontaktierung bzw. zur Befestigung miteinander ausreichend angenähert dargestellt sind.In 1 is a schematic sectional view through a sensor device 30 and a carrier 20 shown, wherein the carrier 20 not yet with the sensor component 30 connected or contacted. The sensor component 30 has an active sensor element 33 on, which on the side of the sensor device 30 is arranged, which the carrier 20 is facing. In the active sensor element or in the active sensor structure 33 For example, it may be a pressure measuring membrane, another membrane or other active structure such as a gas sensor or the like, and includes, for example, auxiliary structures such as a backside cavern or the like, for example, a membrane. In the active sensor structure 33 In any case, it is a structure that is not filled with filler material (see description below and 3 ) or to be wetted by such a filling material. Such an active sensor structure 33 or at least parts thereof according to the invention (for example, protection of the active sensor elements tes 33 to realize) on the carrier 20 facing side of the sensor device 30 arranged and would therefore risk without the measures according to the invention to be wetted with a filling material. The sensor component 30 further comprises first contacting surfaces 31 , where a first bonding material 35 is arranged or attached. The carrier 20 , which in particular as a circuit board 20 However, in a particular embodiment, not shown, can also be embodied as a further semiconductor substrate or component comprises the first contacting surfaces 31 corresponding second contacting surfaces 21 that of the first bonding material 35 for later formation of one or more surface contacting elements (see 2 and 3 ) can be wetted. In the example shown, the carrier 20 furthermore a third contacting area 22 on, at which a flow stop agent 43 attached or attached in the form of a flow stop material. With the reference number 40 is in 1 the gap between the sensor component 30 and the carrier 20 indicated, with the gap 40 in the 1 is still relatively large, because the sensor component 30 and the carrier 20 not yet sufficiently approximated to the contact or for attachment to each other.

In 2 ist das Sensorbauelement 30 und der Träger 20 miteinander kontaktiert dargestellt. Der Zwischenraum 40 zwischen dem Sensorbauelement 30 und dem Träger 20 ist gegenüber der 1 verkleinert. Hierdurch können sich die den ersten Kontaktierungsflächen 31 gegenüberliegenden zweiten Kontaktierungsflächen 21 dem ersten Kontaktierungsmaterial 35 entsprechend annähern und mittels eines Kontaktierungsvorganges, beispielsweise ein Lötvorgang oder dgl., zur Bildung der Flächenkontaktierungsmittel 45 miteinander verbinden. Hierbei kommt es zu einer Benetzung des ersten Kontaktierungsmaterials 35 mit den zweiten Kontaktierungsflächen 21. Die Form und die Anordnung der Flächenkontaktierungsmittel 45 wird hierbei durch Kapillar- und/oder Oberflächenspannungskräfte der Flächenkontaktierungsmittel 45 im Zusammenhang mit der Anordnung der ersten und der zweiten Kontaktierungsflächen 31, 21 definiert. Bei dem Fließstoppmittel 43 existiert an dem Sensorelement 30 keine der dritten Kontaktierungsfläche 22 gegenüberliegende Kontaktierungsfläche. Hierdurch kann das Fließstoppmittel 43 auch mit dem Material des Sensorbauelementes 30 keine Benetzung hervorrufen, so dass – selbst bei einer Verflüssigung des Materials des Fließstoppmittels 43 etwa bei einem Lötvorgang zur Bildung der Flächenkontaktierungselemente 45 – die Form des Fließstoppmittels 43 in jedem Stadium des Kontaktierungsvorganges vergleichsweise gut definiert ist. Durch die Annäherung des Sensorbauelementes 30 an den Träger 20 (Übergang von der 1 zur 2) wird der Zwischenraum 40 zwischen beiden durch das Fließstoppmittel 43 in einen ersten Raumbereich 41 und einen zweiten Raumbereich 42 aufgeteilt. Hierbei ist das Fließstoppmittel 43 als eine mechanische Barriere zwischen den beiden Raumbereichen 41, 42 ausgebildet.In 2 is the sensor component 30 and the carrier 20 shown in contact with each other. The gap 40 between the sensor component 30 and the carrier 20 is opposite the 1 reduced. This allows the first contact surfaces 31 opposite second contacting surfaces 21 the first bonding material 35 Approach accordingly and by means of a Kontaktierungsvorganges, for example, a soldering process or the like., To form the Flächenkontaktierungsmittel 45 connect with each other. This results in wetting of the first contacting material 35 with the second contacting surfaces 21 , The shape and arrangement of the surface contacting means 45 this is due to capillary and / or surface tension forces of the surface contacting agents 45 in connection with the arrangement of the first and the second contacting surfaces 31 . 21 Are defined. In the flow stop agent 43 exists on the sensor element 30 none of the third contact surface 22 opposite contacting surface. This allows the flow stop agent 43 also with the material of the sensor component 30 cause no wetting, so that - even with a liquefaction of the material of the flow stop agent 43 for example, in a soldering operation to form the Flächenkontaktierungselemente 45 The shape of the flow stop agent 43 is relatively well defined at each stage of the contacting process. By the approach of the sensor component 30 to the carrier 20 (Transition from the 1 to 2 ) becomes the space 40 between them by the flow stop agent 43 in a first room area 41 and a second room area 42 divided up. Here, the flow stop agent 43 as a mechanical barrier between the two spatial areas 41 . 42 educated.

In 3 ist eine schematische Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Sensoranordnung mit dem Sensorbauelement 30 und dem Träger 20 dargestellt, wobei der erste Raumbereich 41 mit einem Füllmaterial 44 gefüllt ist und wobei eine Bewegung des Füllmaterials 44 von dem ersten Raumbereich 41 in den zweiten Raumbereich 42 durch das Fließstoppmittel 43 wirksam verhindert ist bzw. mechanisch unmöglich gemacht wird. Das Sensorbauelement 30 weist wiederum das aktive Sensorelement 33 und die ersten Kontaktierungsflächen 31 auf. Der Träger 20 weist wiederum die zweiten Kontaktierungsflächen 21 und die dritte Kontaktierungsfläche 22 auf. Das Füllmaterial 44 ist in 3 mittels einer gepunkteten Fläche dargestellt, die den Raum im ersten Raumbereich 41 zwischen den Flächenkontaktierungselementen 45 angeben soll. Durch die punktierte Fläche ist jedoch nicht die Angabe eines bestimmten Materials oder Materialtyps beabsichtigt.In 3 is a schematic sectional view through a sensor arrangement according to the invention with the sensor component 30 and the carrier 20 represented, wherein the first space area 41 with a filling material 44 is filled and wherein a movement of the filling material 44 from the first room area 41 in the second room area 42 through the flow stop agent 43 is effectively prevented or made mechanically impossible. The sensor component 30 in turn has the active sensor element 33 and the first contacting surfaces 31 on. The carrier 20 again has the second contact surfaces 21 and the third contacting area 22 on. The filling material 44 is in 3 represented by a dotted area representing the space in the first space area 41 between the surface contacting elements 45 should specify. However, the dotted area is not intended to indicate a particular material or type of material.

In 4 ist schematisch eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 dargestellt, wobei die Sensoranordnung 10 das Sensorbauelement 30, den Träger 20 sowie das Füllmaterial 44, sowie die Flächenkontaktierungsmittel 45 zwischen dem Sensorbauelement 30 und dem Träger 20 aufweist. Mit den Bezugszeichen 41 bzw. 42 ist der erste und zweite Raumbereich in 4 ebenfalls angedeutet. Ebenso ist das aktive Sensorelement 33 innerhalb des Sensorbauelementes 30 mit gestrichelter Linie dargestellt, um anzudeuten, dass sich das aktive Sensorelement auf der der Oberseite abgewandten Seite des Sensorbauelementes 30, d. h. im Bereich des Zwischenraumes 40 befindet.In 4 is a schematic plan view of a sensor arrangement according to the invention 10 shown, wherein the sensor arrangement 10 the sensor component 30 , the carrier 20 as well as the filling material 44 , as well as the surface contacting agents 45 between the sensor component 30 and the carrier 20 having. With the reference numerals 41 respectively. 42 is the first and second room area in 4 also indicated. Likewise, the active sensor element 33 within the sensor component 30 shown with a dashed line to indicate that the active sensor element on the side facing away from the top side of the sensor device 30 , ie in the area of the intermediate space 40 located.

Erfindungsgemäß ist eine Vielzahl von Varianten des erfindungsgemäßen Prinzips möglich, beispielsweise sind die Flächenkontaktierungsmittel insbesondere als Flip-Chip-Kontakte 45 vorgesehen. Hierbei ist der Begriff Flächenkontaktierungsmittel 45 in Gegensatz zu „Linienkontaktierungsmittel" zu verstehen, welche zur Kontaktierung eines auf eine Leiterplatte aufgebrachten Bauelementes lediglich entlang seiner äußeren Kanten ermöglichen (wie beispielsweise bei herkömmlichen elektronischen Bauelementverpackungen in Form von vergossenen Gehäusen mit einer Anzahl von Pins bzw. Anschlussbeinen entlang der beiden Längsseiten des Bauelementes). Der Begriff „Flächenkontaktierungsmittel 45" soll nicht zwingend bedeuten, dass es sich bei den Flächenkontaktierungsmittel um flächenmäßig ausgedehnte Bereiche der Kontaktierung zwischen Sensorbauelement 30 und dem Träger 20 handelt, sondern lediglich dass zur Kontaktierung des Sensorbauelementes 30 mit dem Träger 20 ein wesentlicher Teil einer Hauptfläche des Sensorbauelementes 30 grundsätzlich zur Verfügung steht. Andererseits ist es selbstverständlich erfindungsgemäß nicht ausgeschlossen, dass die Flächenkontaktierungsmittel 45 auch flächenmäßig vergleichsweise ausgedehnt vorgesehen sind, etwa zur besseren thermischen Anbindung. Besonders ist jedoch erfindungsgemäß intendiert, dass die Flächenkontaktierungsmittel 45 als so genannte Flip-Chip-Löt-Bumps (Lötkugeln) ausgeführt sind, mittels denen eine einfache, schnelle und kostengünstige Kontaktierung zwischen dem Sensorelement und dem Träger in einem einzigen Lötschritt möglich ist. Bei dem Fließstoppmittel handelt es sich erfindungsgemäß insbesondere ebenfalls um ein Lötmittel bzw. um ein Lotmaterial, besonders bevorzugt um das gleiche Lotmaterial wie die Flächenkontaktierungsmittel 45. Dies hat den Vorteil, dass sowohl das Fließstoppmittel 41 als auch die Flächenkontaktierungselemente 45 im gleichen Bestückungsschritt auf das Sensorbauelement 30 bzw. auf den Träger 20 aufgebracht werden. Der Fachmann versteht, dass es im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt, entweder die Flächenkontaktierungselemente 45 dadurch zu bilden, dass an den ersten Kontaktierungsflächen 31 des Sensorbauelementes 30 ein erstes Kontaktierungsmaterial 35 angebracht wird (1) und anschließend mit dem zweiten Kontaktierungsflächen 21 an den Träger 20 verbunden bzw. kontaktiert wird (2) oder dass es in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel auch möglich ist, ein (nicht dargestelltes) zweites Kontaktierungsmaterial zunächst mit den zweiten Kontaktierungsflächen 21 (d.h. mit dem Träger 20) zu verbinden und nach einer Annäherung des Sensorbauelementes 30 mit dem Träger 20 und einem Lötvorgang eine Verbindung eines solchen zweiten Kontaktierungsmaterials mit den ersten Kontaktierungsflächen 31 zu realisieren. Ganz entsprechend versteht der Fachmann auch, dass es entgegen der Darstellung in 1, 2 und 3 auch möglich ist, das Fließstoppmittel 43 an einer der dritten Kontaktierungsfläche 22 entsprechenden (jedoch nicht dargestellten) Kontaktierungsfläche des Sensorbauelementes 30 zu befestigen, wobei auch hier einer solchen am Sensorbauelement 30 befestigten dritten Kontaktierungsfläche auf dem Träger 20 keine gegenüberliegende Kontaktierungsfläche vorhanden wäre, um die Form des Fließstoppmittels 43 auch während oder nach einem Lötvorgang besser kontrolliert bzw. kontrollierbar zu halten. Der Fachmann erkennt ferner, dass das Kontaktierungsmaterial (beispielsweise erstes Kontaktierungsmaterial 35) und das Fließstoppmittel 43 entweder beide an dem Sensorbauelement 30 befestigt oder angebracht sein können oder beide an dem Träger 20 anbracht sein können. Aufgrund der Tatsache, dass der dritten Kontaktierungsfläche 22 gegenüberliegend keine Kontaktierungsfläche angeordnet ist, benetzt das Lot bzw. das Material des Fließstoppmittels 43 während des Flip-Chip-Bestückens und dem nachfolgenden Reflow-Löten aufgrund der nicht vorhandenen Metallisierung (Kontaktierungsfläche) das Material des Sensorbauelementes 30 (beispielsweise ein Siliziumchip) nicht. Es bildet sich statt dessen ein Art Lot-Halbkugel die eine Art Damm als Barriere für die Bewegung des Underfill-Materials (Füllmaterial 44) darstellt und somit das Fließen des Unterfüllmaterials über diesen Bereich des Fließstoppmittels 43 hinaus in den Bereich des aktiven Sensorelementes 33 (zweiter Raumbereich 42) verhindert. Erfindungsgemäß ist es daher von Vorteil, dass das Fließstoppmittel 43 (beispielsweise mittels einer Lotpaste realisiert) eine lokal exakt definierte Fließstoppgrenze für einen partiellen Unterfüllvorgang des Füllmaterials 44 ermöglicht, so dass keine weiteren Fließstoppmaßnahmen, etwa eine Fließstoppkante mittels eines Frässchrittes oder dgl., erforderlich ist. Erfindungsgemäß ist es weiterhin von Vorteil, dass das Fließstoppmittel 43 eine zusätzliche Abstützung des beispielsweise lediglich einseitig gelagerten Chips des Sensorbauelementes 30 ermöglicht. Bei den ersten, zweiten und dritten Kontaktierungsflächen 21, 31, 22 handelt es sich insbesondere um Metallisierungsflächen auf dem Material entweder des Sensorbauelementes 30 oder des Trägers 20, auf die eine angepasste Menge an Lotmaterial aufgetragen werden kann. Das Aufbringen der Lotpaste bzw. des Lotmaterials auf die Leiterplatte bzw. auf den Träger 20 kann beispielsweise gleichzeitig mit dem Aufbringen der Lotpaste für die Bestückung des beispielsweise als so genanntes SMD-Bauteil vorgesehenen Sensorbauelementes 30 erfolgen und erfordert daher keine zusätzlichen Arbeitsschritt. Während des Lötschrittes in Form insbesondere eines Reflow-Lötschrittes beim Flip-Chip-Bestücken des Siliziumchips ist dem Fließstoppmittel 43 nur eine Benetzung auf der dritten Kontaktierungsfläche 22 (welche entweder am Träger 20 (wie in 1 dargestellt) oder aber am Sensorelement 30 (nicht dargestellt) angeordnet ist) möglich, da auf der gegenüberliegenden Seite des Zwischenraums 40 (entweder das Sensorbauelement 30 oder der Träger 20) keine Metallisierung bzw. keine Kontaktierungsfläche vorhanden ist. Es bildet sich aufgrund der Oberflächenspannung des Materials des Fließstoppmittels 43 im Querschnitt (vgl. 2) eine Art Halbkreis aus. Die Menge des Lotes des Fließstoppmittels 43 ist so zu bemessen, dass der Scheitelpunkt des Fließstoppmittels 43 (welches beispielsweise in etwa nach Art einer Raupe bzw. eines Materialstrangs (vgl. 4) geformt sein kann) in der Höhe in etwa der zu realisierenden Höhe des Zwischenraums 40 entspricht, d. h. dass der Scheitelpunkt des Fließstoppmittels 43 fast an das Sensorbauelement 30 anstößt, so dass sich maximal ein sehr geringer Spalt ausbildet bzw. ein solcher Spalt existiert. Da das Füllmaterial, welches insbesondere als Epoxid-Füllmaterial oder auch als Kleber oder als Gel oder als sonstiges Füllmaterial 44 vorgesehen ist, in sehr kleine Spalte (je nach Füllmaterialprodukt z. B. kleiner als 50 Nanometer oder dgl.) nicht eindringt, wird somit das Fließen des Füllmaterials 44 durch das Fließstoppmittel 43 wirksam gestoppt und es wird ein unerwünschtes Weiterfließen in den zweiten Raumbereich 42 und damit insbesondere an oder auf das aktive Sensorelement 33 wirksam verhindert.According to the invention, a multiplicity of variants of the principle according to the invention is possible, for example the surface-contacting means are in particular as flip-chip contacts 45 intended. Here, the term surface contact agent 45 in contrast to "line contact means" which allow for contacting a device mounted on a printed circuit board only along its outer edges (such as in conventional electronic component packaging in the form of molded housings with a number of pins along the two longitudinal sides of the device The term "surface contact agent 45 "should not necessarily mean that it is the area contacting means to areas of extended contact areas between the sensor component 30 and the carrier 20 act, son dern only that for contacting the sensor device 30 with the carrier 20 an essential part of a main surface of the sensor device 30 is basically available. On the other hand, it is of course not excluded according to the invention that the surface contacting agents 45 Also provided in terms of area comparatively extended, such as for better thermal connection. However, it is particularly intended according to the invention that the surface contacting agents 45 are designed as so-called flip-chip solder bumps (solder balls), by means of which a simple, fast and inexpensive contact between the sensor element and the carrier in a single soldering step is possible. The flow stop agent according to the invention is also in particular likewise a solder or a solder material, particularly preferably the same solder material as the surface contacting means 45 , This has the advantage that both the flow stop agent 41 as well as the Flächenkontaktierungselemente 45 in the same placement step on the sensor component 30 or on the carrier 20 be applied. The person skilled in the art will understand that it is within the scope of the present invention, either the surface contacting elements 45 in that at the first contacting surfaces 31 of the sensor component 30 a first bonding material 35 is attached ( 1 ) and then with the second contacting surfaces 21 to the carrier 20 connected or contacted ( 2 ) or that it is also possible in an embodiment, not shown, a (not shown) second contacting material first with the second contacting surfaces 21 (ie with the carrier 20 ) and after an approximation of the sensor device 30 with the carrier 20 and a soldering process, a connection of such a second contacting material with the first contacting surfaces 31 to realize. In a corresponding manner, the person skilled in the art also understands that contrary to the illustration in FIG 1 . 2 and 3 is also possible, the flow stop agent 43 at one of the third contacting surface 22 corresponding (but not shown) contacting surface of the sensor component 30 to fasten, and here, too, on the sensor component 30 attached third contacting surface on the support 20 no opposite contacting surface would be present to the shape of the flow stop agent 43 better controlled or controllable during or after a soldering process. The skilled person further recognizes that the contacting material (for example, first contacting material 35 ) and the flow stop agent 43 either both on the sensor device 30 may be attached or attached or both to the carrier 20 can be attained. Due to the fact that the third contacting surface 22 opposite no contacting surface is arranged, wets the solder or the material of the flow stop agent 43 during the flip-chip placement and the subsequent reflow soldering due to the non-existent metallization (contacting surface), the material of the sensor device 30 (for example, a silicon chip) not. It forms instead a kind of solder hemisphere which is a kind of dam as a barrier to the movement of the underfill material (filler 44 ) and thus the flow of the underfill material over this area of the flow stop means 43 out into the area of the active sensor element 33 (second room area 42 ) prevented. According to the invention, it is therefore advantageous that the flow stop agent 43 (realized for example by means of a solder paste) a locally exactly defined flow stop limit for a partial underfilling of the filling material 44 allows, so that no further flow stop measures, such as a flow stop edge by means of a milling step or the like., Is required. According to the invention it is furthermore advantageous that the flow stop agent 43 an additional support of the example of only one side mounted chip of the sensor component 30 allows. At the first, second and third contact surfaces 21 . 31 . 22 these are in particular metallization surfaces on the material of either the sensor component 30 or the carrier 20 to which an adapted amount of solder material can be applied. The application of the solder paste or the solder material on the circuit board or on the carrier 20 For example, at the same time with the application of the solder paste for the placement of the provided for example as a so-called SMD component sensor component 30 take place and therefore requires no additional work step. During the soldering step in the form of, in particular, a reflow soldering step in the flip-chip loading of the silicon chip is the flow stop means 43 only one wetting on the third contact surface 22 (which either on the carrier 20 (as in 1 shown) or on the sensor element 30 (not shown) is arranged, as possible on the opposite side of the gap 40 (either the sensor device 30 or the carrier 20 ) no metallization or no contact surface is present. It forms due to the surface tension of the material of the flow stop agent 43 in cross section (see. 2 ) made a kind of semicircle. The amount of solder of the flow stop agent 43 is to be such that the vertex of the flow stop agent 43 (Which, for example, approximately like a caterpillar or a strand of material (see. 4 ) may be formed in height approximately equal to the height of the gap to be realized 40 corresponds, ie that the vertex of the flow stop agent 43 almost to the sensor component 30 abuts so that forms a maximum of a very small gap or such a gap exists. As the filling material, which in particular as an epoxy filling material or as an adhesive or as a gel or other filling material 44 is provided, in very small column (Depending on the filler material, for example, less than 50 Nanometer or the like) does not penetrate, thus, the flow of the filling material 44 through the flow stop agent 43 effectively stopped and it will be an undesirable flow in the second space area 42 and thus in particular to or on the active sensor element 33 effectively prevented.

Claims

Sensor arrangement ( 10 ) with a sensor component ( 30 ) and a carrier ( 20 ), wherein the sensor component ( 30 ) and the carrier ( 20 ) by means of mutually facing main surfaces a gap ( 40 ) between the sensor component ( 30 ) and the carrier ( 20 ), the gap ( 40 ) a first space area ( 41 ) and a second space area ( 42 ), wherein the sensor component ( 30 ) with the carrier ( 20 ) in the first space area ( 41 ) by means of at least one Flächenkontaktierungselements, in particular by means of a plurality of Flächenkontaktierungselementen ( 45 ), contacted or contactable, characterized in that the sensor component ( 30 ) or the carrier ( 20 ) a flow stop agent ( 43 ) such that a movement of one to fill the first space region ( 41 ) between the surface contacting means ( 45 ) provided filling material ( 44 ) from the first room area ( 41 ) in the second space area ( 42 ) is preventable.

Sensor arrangement ( 10 ) according to claim 1, characterized in that in the region of the surface contacting elements ( 45 ) the sensor component ( 30 ) first contacting surfaces ( 31 ) and the carrier ( 20 ) second contacting surfaces ( 21 ) and that in the region of the flow stop agent ( 43 ) only either the sensor component ( 30 ) or the carrier ( 20 ) a third contact surface ( 22 ) having.

Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the surface contacting means ( 45 ) as flip-chip contacts ( 45 ) are provided.

Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that as flow-stop agent ( 43 ) and as surface contacting agent ( 45 ) the same material or a comparable material, in particular a solder material or a contacting material, is provided.

Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor component ( 30 ) an active sensor element ( 33 ), wherein the active sensor element ( 33 ) to the second space area ( 42 ) is provided adjacent.

Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the active sensor element ( 33 ) is provided as a membrane, in particular for detecting a pressure.

Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier ( 20 ) as a printed circuit board ( 20 ) is provided.

Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the filling material ( 44 ) is provided as a gel or as an epoxy material.

Method for producing a sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in a first step the sensor component ( 30 ) and the carrier ( 20 ) with their mutually facing main surfaces opposite by means of Flächenkontaktierungselements ( 45 ) or the surface contacting elements ( 45 ) and that in a second step the filling material ( 44 ) in the first space area ( 41 ) between the surface contacting elements ( 45 ), wherein a movement of the filling material ( 44 ) from the first room area ( 41 ) in the second space area ( 42 ) by the flow stop agent ( 43 ) is prevented.

A method according to claim 9, characterized in that it is in the first step in the contacting of the sensor device ( 30 ) with the carrier ( 20 ) is a soldering process.