DE-102024210693-A1 - Mikroelektromechanisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines mikroelektromechanischen Bauelemen

Abstract

Ein mikroelektromechanisches Bauelement (1) weist einen mikroelektromechanischen Halbleiterchip (2) und einen Fluidverbinder (3) auf. Der Fluidverbinder (3) weist einen Kunststoff auf. Der Fluidverbinder (3) weist eine Oberseite (4), einen im Bereich der Oberseite (4) ausgebildeten Eingriffsabschnitt (5) und eine Montagefläche (6) auf. Der Fluidverbinder (3) weist einen sich von der Oberseite (4) bis zur Montagefläche (5) erstreckenden Fluiddurchgang (7) auf. Der mikroelektromechanische Halbleiterchip (2) ist derart an der Montagefläche (6) des Fluidverbinders (3) angeordnet, dass eine Funktionsstruktur des mikroelektromechanischen Halbleiterchips (2) im Bereich der Fluiddurchgangs (7) angeordnet und über den Fluiddurchgang (7) zugänglich ist. Das mikroelektromechanische Bauelement (1) ist dazu ausgebildet, derart in eine Vorrichtung eingebaut zu werden, dass der Eingriffsabschnitt (5) in eine Durchgangsöffnung eines Gehäuses der Vorrichtung ragt.

Inventors

• Arne Dannenberg

Assignees

• Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241107

Claims (19)

1. Mikroelektromechanisches Bauelement (1) mit einem mikroelektromechanischen Halbleiterchip (2) und einem Fluidverbinder (3) aufweisend einen Kunststoff, wobei der Fluidverbinder (3) eine Oberseite (4), einen im Bereich der Oberseite (4) ausgebildeten Eingriffsabschnitt (5) und eine Montagefläche (6) aufweist, wobei der Fluidverbinder (3) einen sich von der Oberseite (4) bis zur Montagefläche (6) erstreckenden Fluiddurchgang (7) aufweist, wobei der mikroelektromechanische Halbleiterchip (2) derart an der Montagefläche (6) des Fluidverbinders (3) angeordnet ist, dass eine Funktionsstruktur des mikroelektromechanischen Halbleiterchips (2) im Bereich des Fluiddurchgangs (7) angeordnet und über den Fluiddurchgang (7) zugänglich ist, wobei das mikroelektromechanische Bauelement (1) dazu ausgebildet ist, derart in eine Vorrichtung eingebaut zu werden, dass der Eingriffsabschnitt (5) in eine Durchgangsöffnung eines Gehäuses der Vorrichtung ragt.
2. Mikroelektromechanisches Bauelement (1) gemäß Anspruch 1 , wobei der Fluidverbinder (3) eine der Oberseite (4) gegenüberliegende Anpressfläche (8) aufweist.
3. Mikroelektromechanisches Bauelement (1) gemäß Anspruch 2 , wobei die Montagefläche (6) durch einen Abschnitt der Anpressfläche (8) des Fluidverbinders (3) gebildet wird.
4. Mikroelektromechanisches Bauelement (1) gemäß Anspruch 2 , wobei der Fluidverbinder (3) eine im Bereich der Anpressfläche (8) ausgebildet und zugängliche Kavität (19) aufweist, wobei die Montagefläche (6) einen zwischen der Anpressfläche (8) und der Oberseite (4) des Fluidverbinders (3) angeordneten Boden der Kavität (19) bildet.
5. Mikroelektromechanisches Bauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fluidverbinder (3) an einem von der Oberseite (4) abgewandten Bereich des Eingriffsabschnitts (5) eine Nut zur Aufnahme einer Dichtung (9) aufweist oder, wobei der Fluidverbinder (3) an dem von der Oberseite (4) abgewandten Bereich des Eingriffsabschnitts (5) mit einer Dichtung (9) stoffschlüssig verbunden ist.
6. Mikroelektromechanisches Bauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Membran, insbesondere eine semipermeable Membran, im Fluiddurchgang (7) angeordnet ist.
7. Mikroelektromechanisches Bauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Eingriffsabschnitt (5) des Fluidverbinders (3) hohlzylindrisch ausgebildet ist.
8. Mikroelektromechanisches Bauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mikroelektromechanische Halbleiterchip (2) mindestens eine weitere Funktionsstruktur aufweist oder, wobei das mikroelektromechanische Bauelement (1) mindestens einen weiteren mikroelektromechanischen Halbleiterchip (2) mit mindestens einer weiteren Funktionsstruktur aufweist, wobei der Fluidverbinder (3) einen sich bis zur Montagefläche (6) erstreckenden weiteren Fluiddurchgang aufweist, wobei die weitere Funktionsstruktur im Bereich des weiteren Fluiddurchgangs (7) angeordnet und über den weiteren Fluiddurchgang (7) zugänglich ist.
9. Mikroelektromechanisches Bauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mikroelektromechanische Halbleiterchip (2) an einer der Montagefläche (6) des Fluidverbinders (3) zugewandten Seite eine Aufnahmestruktur (15) aufweist, wobei auf der Montagefläche (6) des Fluidverbinders (3) eine Ausrichtungsstruktur (16) ausgebildet ist, wobei die Aufnahmestruktur (15) zur Aufnahme der Ausrichtungsstruktur (16) ausgebildet ist.
10. Mikroelektromechanisches Bauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mikroelektromechanische Halbleiterchip (2) an einer der Montagefläche (6) des Fluidverbinders (3) zugewandten Seite eine erste Verriegelungsstruktur (17) aufweist, wobei an der Montagefläche (6) des Fluidverbinders (3) eine zweite Verriegelungsstruktur (18) ausgebildet ist, wobei die erste und die zweite Verriegelungsstruktur (17, 18) ineinandergreifen.
11. Mikroelektromechanisches Bauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mikroelektromechanische Halbleiterchip (2) eine im Bereich des Fluiddurchgangs (7) angeordnete Öffnung (14) aufweist, wodurch die Funktionsstruktur über den Fluiddurchgang (7) zugänglich ist.
12. Mikroelektromechanisches Bauelement (1) gemäß den Ansprüchen 9 bis 11 , wobei eine Öffnungsfläche der Öffnung (14) größer ist als eine erste Ätzbreite der Aufnahmestruktur (15), wobei die erste Ätzbreite der Aufnahmestruktur (15) größer ist als eine zweite Ätzbreite der ersten Verriegelungsstruktur (17).
13. Verfahren (20) zum Herstellen eines mikroelektromechanischen Bauelements (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Verfahrensschritten: - Bereitstellen des mikroelektromechanischen Halbleiterchips (2), - Formen des Fluidverbinders (3), - Anordnen des mikroelektromechanischen Halbleiterchips (2) an der Montagefläche (6) des Fluidverbinders (3), derart, dass die Funktionsstruktur des mikroelektromechanischen Halbleiterchips (2) im Bereich des Fluiddurchgangs (7) des Fluidverbinders (3) angeordnet und über den Fluiddurchgang (7) zugänglich ist.
14. Verfahren (20) gemäß Anspruch 13 , wobei das Bereitstellen des mikroelektromechanischen Halbleiterchips (2) ein Ausbilden einer Öffnung (14) im mikroelektromechanischen Halbleiterchip (2) umfasst und der mikroelektromechanische Halbleiterchip (2) an der Montagefläche (6) mit der Öffnung (14) im Bereich des Fluiddurchgangs (7) angeordnet wird, wodurch die Funktionsstruktur über den Fluiddurchgang (7) zugänglich ist.
15. Verfahren (20) gemäß Anspruch 13 oder 14 , wobei das Bereitstellen des mikroelektromechanischen Halbleiterchips (2) ein Ausbilden einer der Montagefläche (6) des Fluidverbinders (3) zugewandten Aufnahmestruktur (15) umfasst, wobei das Formen des Fluidverbinders (3) ein Ausbilden einer Ausrichtungsstruktur (16) auf der Montagefläche des Fluidverbinders (3) umfasst, wobei die Aufnahmestruktur (15) zur Aufnahme der Ausrichtungsstruktur (16) ausgebildet ist, wobei das Anordnen des mikroelektromechanischen Halbleiterchips (2) ein Ausrichten des mikroelektromechanischen Halbleiterchips (2) umfasst, derart, dass die Ausrichtungsstruktur (16) des Fluidverbinders (3) in die Aufnahmestruktur (15) des mikroelektromechanischen Halbleiterchips (2) greift.
16. Verfahren (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15 , wobei das Bereitstellen des mikroelektromechanischen Halbleiterchips (2) ein Ausbilden einer der Montagefläche (6) des Fluidverbinders (3) zugewandten ersten Verriegelungsstruktur (17) umfasst, wobei das Formen des Fluidverbinders (3) ein Ausbilden einer zweiten Verriegelungsstruktur (18) auf der Montagefläche (6) des Fluidverbinders (3) umfasst, wobei das Anordnen des mikroelektromechanischen Halbleiterchips (2) derart erfolgt, dass die erste und die zweite Verriegelungsstruktur (17, 18) ineinandergreifen.
17. Verfahren (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 16 , wobei das Ausbilden der Öffnung (14) und/oder das Ausbilden der Aufnahmestruktur (15) und/oder das Ausbilden der ersten Verriegelungsstruktur (17) durch Strukturieren, insbesondere mittels eines Ätzverfahrens, erfolgt.
18. Verfahren (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 17 mit folgendem weiteren Verfahrensschritt: - Montieren des mikroelektromechanischen Bauelements (1) in der Vorrichtung, derart, dass der Eingriffsabschnitt (5) des Fluidverbinders (3) in die Durchgangsöffnung des Gehäuses der Vorrichtung ragt.
19. Verfahren (20) gemäß Anspruch 18 , wobei der Fluidverbinder (3) derart geformt wird, dass er eine der Oberseite (4) gegenüberliegende Anpressfläche (8) aufweist, wobei das mikroelektromechanische Bauelement (1) durch Ausüben einer Kraft auf die Anpressfläche (8) an das Gehäuse gedrückt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mikroelektromechanisches Bauelement und ein und Verfahren zum Herstellen eines mikroelektromechanischen Bauelements. Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, mikroelektromechanische Sensoren (MEMS-Sensoren) in ein Gehäuse einer Vorrichtung, beispielsweise eines Smartphones oder einer Smartwatch, einzubauen. Derartige MEMS-Sensoren können beispielsweise zur Erfassung eines Umgebungsdrucks ausgebildet sein. Üblicherweise muss gegen eine Innenseite des Gehäuses der Vorrichtung abgedichtet werden. Zu diesem Zweck ist es bekannt, ein zylindrisches Metallrohr mit einer Aussparung für einen O-Ring auf ein steifes Keramiksubstrat eines MEMS-Chips zu kleben. Dabei wird der MEMS-Chip im Bereich einer Öffnung des Gehäuses an die Innenseite gedrückt. Um sicherzustellen, dass der MEMS-Chip im Bereich der Öffnung verbleibt, muss ständig eine Kraft auf den MEMS-Chip wirken. Das Metallrohr ist elektrisch und mechanisch mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (engl. Application Specific Integrated Circuit, ASIC) verbunden, wodurch der MEMS-Chip mit einer Umgebung der Vorrichtung und mit Elementen im Inneren der Vorrichtung kommunizieren kann. Ein Nachteil derartiger MEMS-Sensoren besteht darin, dass aufgrund der Anpresskraft neben einem steifen Keramiksubstrat ein sehr weicher Kleber zur Stressentkopplung verwendet werden muss, um den MEMS-Chip im Sensorgehäuse fest zu kleben und auf diese Weise Deformationen des MEMS-Chips zu verhindern, welche ein Sensorsignal beeinträchtigen können. Darüber hinaus ist eine Herstellung eines Metallrohrs für Mikrochipgehäuse sehr kostenintensiv. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes mikroelektromechanisches Bauelement bereitzustellen und ein verbessertes Verfahren zu Herstellen eines mikroelektromechanischen Bauelements anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein mikroelektromechanisches Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines mikroelektromechanischen Bauelements mit den Merkmalen der jeweils unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils in abhängigen Ansprüchen angegeben. Ein mikroelektromechanisches Bauelement weist einen mikroelektromechanischen Halbleiterchip und einen Fluidverbinder auf. Der Fluidverbinder weist einen Kunststoff auf. Der Fluidverbinder weist eine Oberseite, einen im Bereich der Oberseite ausgebildeten Eingriffsabschnitt und eine Montagefläche auf. Der Fluidverbinder weist einen sich von der Oberseite bis zur Montagefläche erstreckenden Fluiddurchgang auf. Der mikroelektromechanische Halbleiterchip ist derart an der Montagefläche des Fluidverbinders angeordnet, dass eine Funktionsstruktur des mikroelektromechanischen Halbleiterchips im Bereich der Fluiddurchgangs angeordnet und über den Fluiddurchgang zugänglich ist. Das mikroelektromechanische Bauelement ist dazu ausgebildet, derart in eine Vorrichtung eingebaut zu werden, dass der Eingriffsabschnitt in eine Durchgangsöffnung eines Gehäuses der Vorrichtung ragt. Vorteilhafterweise weist das mikroelektromechanische Bauelement eine direkte Fluidverbindung zwischen dem mikroelektromechanischen Halbleiterchip und einer Kunststoffkomponente, nämlich dem Fluidverbinder, auf. Dass der Fluidverbinder einen Kunststoff aufweist, ist derart zu verstehen, dass der Fluidverbinder zumindest teilweise einen Kunststoff aufweist, d.h., dass der Fluidverbinder zumindest einen Kunststoffbereich aufweist. Zumindest dieser Kunststoffbereich des Fluidverbinders kann mittels eines Formverfahrens hergestellt werden, Aufgrund des Fluiddurchgangs des Fluidverbinders kann ein Metallrohr gemäß dem Stand der Technik entfallen. Außerdem ist es nicht erforderlich, ein steifes Keramiksubstrat für den mikroelektromechanischen Halbleiterchip zu verwenden. Insgesamt ist die Herstellung des mikroelektromechanischen Bauelements im Vergleich zu bekannten Bauelementen einfacher und günstiger, da ein Fluidverbinder verwendet wird, der einen Kunststoff aufweist und mit einem Formverfahren einfach hergestellt werden kann. Darüber hinaus ist keine Halbleiterprozessierung zur Montage des mikroelektromechanischen Halbleiterchips erforderlich, er muss lediglich an die Montagefläche des Fluidverbinders montiert werden. In einer Ausführungsform weist der Fluidverbinder eine der Oberseite gegenüberliegende Anpressfläche auf. Die Anpressfläche ermöglicht es, dass der Fluidverbinder mit seinem Eingriffsabschnitt in der Durchgangsöffnung des Gehäuses der Vorrichtung verbleibt, indem auf die Anpressfläche eine Kraft ausgeübt wird. Die Anpresskraft wird dabei direkt von der Anpressfläche bis zur Oberseite des Fluidverbinders transferiert. Ist die Durchgangsöffnung im Gehäuse der Vorrichtung derart ausgebildet, dass sie sich zur Umgebung der Vorrichtung hin verjüngt, so wird dadurch verhindert, dass der Fluidverbinder aus dem Gehäuse ragt. In einer Ausführungsform weist der Fluidverbinder an einem von der Oberseite abgewandten Bereich des Eingriffsabs