用于在微机械晶圆上制造阻尼结构的方法与流程

1.本发明涉及一种用于在微机械晶圆上制造阻尼结构的方法。


背景技术：

2.某些mems传感器(例如转速传感器)必须根据安装位置和要求以减震的方式被支承(例如发动机舱中的行驶动态传感器)。在此已经使用了复杂的不同解决方案，所述解决方案给整个电路板或传感器模块在其外封装中部分地配备弹簧(abfedern)。替代地，可以通过以下方式硅芯片级(si
‑
chiplevel)地减震微机械部件：将其施加于硅结构上。这也会附加地减轻温度波动时的机械应力。
3.先前的需要多次粘合和非常准确的定位的构造的解决方案是有挑战性的或者说复杂且昂贵的。实现晶圆级(wafer
‑
level)的阻尼结构、与传感器晶圆连接和随后的共同分离，允许更简单、更准确的定位，并且需要更少的工作步骤。
4.在未公开的专利申请de 102018222685.7(r.382170，em2018/4462)和de 102019205799.3(r.382873)中，描述了用于制造具有阻尼结构的微机械设备的方法，其中，在微机械晶圆上制造晶圆级的阻尼结构。


技术实现要素：

5.本发明的任务是实现一种用于在微机械晶圆上制造阻尼结构的替代方法，该方法允许产生更精细且更细丝(filigraner)的阻尼结构，相比于已知的解决方案，该阻尼结构允许进一步微型化和更好地匹配使用环境和使用条件的要求。
6.本发明的优点
7.本发明涉及一种用于在微机械晶圆上制造阻尼结构的方法，该方法具有以下步骤：
8.a
‑
提供至少部分uv透明的主模(master
‑
form)，用于模制阻尼结构；
9.b
‑
将微机械晶圆插入并按压到主模中，使得晶圆中的微机械结构是关于阻尼结构经调整的；
10.c
‑
以经uv硬化的lsr(liquid silicone rubber，液态硅胶)填充主模并随后进行uv曝光；
11.d
‑
脱模并移除由附有阻尼部分的微机械晶圆组成的复合的(verbunden)结构。
12.通过使用用于阻尼结构的新型材料类别来实现本发明的任务，所述新型材料类别基本上使得根据本发明的制造方法成为可能。
13.在此涉及uv固化(vernetzend)的有机硅或lsr，例如momentive公司的已知的uv
‑
lsr 2030或uv
‑
lsr 2060。这些有机硅允许将模具填充和固化分离开，从而可以以相对较低的压力填充更精细的模具，因为在填充过程期间不会发生硬化过程。通过操控uv曝光来控制硬化的时刻，不仅可以在模具填充期间进行而且可以在模具填充结束之后进行。在此，硬
化的时刻将主要在模具填充结束之后。
14.与注塑成型方法(injection molding)或压缩成型(compression molding)相反，该加工在低得多的温度下进行。uv
‑
lsr的加工通常在室温或者说在20℃至60℃之间进行。与热固化lsr(其中，加工温度介于130℃和200℃之间)相比，uv固化的lsr具有以下优点：避免或至少显著降低由于传感器(材料例如硅)和阻尼部分(材料例如有机硅，pdms)之间的膨胀系数不同而产生的热应力，该热应力可以会对性能、可靠性和使用寿命产生负面影响。
15.该方法可以如所描述的那样针对完整晶圆执行，但是也可以将晶圆优选地以矩形锯成多个部分，即晶圆片，在其上执行该方法。在极端情况下，该方法也可以应用于单个微机械传感器。
附图说明
16.图1a和1b示意性地示出根据本发明的用于在微机械晶圆上制造阻尼结构的方法。
17.图2示出具有经uv硬化的阻尼部分的分离的mems芯片。
18.图3示意性地示出具有mems芯片的经封装的构件，其中所述mems芯片具有uv硬化的阻尼部分。
具体实施方式
19.图1a和1b示意性地示出根据本发明的用于在微机械晶圆上制造阻尼结构的方法。
20.图1a在阶段a、b、c、d中示出在制造方法的不同阶段中的工具和进行制造的设备。图1b示意性地示出制造方法本身。
21.在所示示例中，制造方法具有以下基本步骤：
22.a
‑
提供用于模制阻尼结构的uv透明的主模10。该主模至少部分是uv透明的并且是成型模具的一部分。
23.b
‑
将加盖的(verkappt)传感器晶圆20插入并按压到模具10中，使得晶圆中的传感器结构是准确地对于阻尼结构经调整的。
24.关于调整存在多个可能性：在最简单的情况下，可以在插入晶圆时通过机械止挡部来实现。但是，也可以进行光学调整。为此，例如记录并存储调整结构的显微摄像机图像。然后插入晶圆，该晶圆具有对应的调整标记并且借助微操纵辅助装置如此偏移，使得晶圆的当前图像与所记录的图像重合。如果需要，为此也可以使用ir记录装置，其允许识别晶圆内的结构。
25.c
‑
以经uv硬化的lsr 30填充模具(空腔)并随后进行uv照射40。
26.d
‑
脱模并移除由附有阻尼部分35的传感器晶圆20组成的复合的结构，尤其借助脱模辅助装置。
27.因此，微机械晶圆复合体20配备有阻尼结构35。
28.随后，可以由具有阻尼结构的晶圆复合体制造具有经uv硬化的阻尼部分的单个mems芯片。
29.在方法步骤e中，例如通过锯切或激光切割晶圆复合体，执行将晶圆和阻尼结构的复合体分离成具有其相应的阻尼部分的各个传感器。
30.在此，微机械晶圆可以是具有微机械功能元件的晶圆、晶圆片或例如由mems衬底
晶圆和盖晶圆组成的复合体晶圆。
31.图2示意性地示出具有uv硬化阻尼部分的微机械模块。示出具有经模制的阻尼部分35的分离的mems芯片25。
32.图3示意性地示出具有mems芯片的经封装的构件，所述mems芯片具有uv硬化阻尼部分。示出具有经模制的阻尼部分35的mems芯片25，其中该阻尼部分固定在衬底70的上侧。mems芯片借助键合引线60与asic 50电连接。为了电接通，可以将焊料球80(在bga，球栅阵列的情况下)或接通区域(在lga，基板栅格阵列的情况下)布置在衬底的下侧上。asic和mems芯片通过壳体90封装。
33.附图标记列表
34.10 uv透明的主模
35.20 加盖的传感器晶圆
36.25 mems芯片
37.30 uv固化的lsr
38.35 阻尼部分
39.40 uv辐射
40.50 asic
41.60 键合引线
42.70 电路板
43.80 焊料球
44.90 壳体


技术特征：
1.一种用于在微机械晶圆上制造阻尼结构的方法，所述方法具有以下步骤：a
‑
提供至少部分uv透明的主模，用于模制阻尼结构；b
‑
将微机械晶圆插入并按压到所述主模中，使得晶圆中的微机械结构是关于所述阻尼结构经调整的；c
‑
以经uv硬化的lsr填充所述主模并随后进行uv曝光；d
‑
脱模并移除由附有阻尼部分的微机械晶圆组成的复合的结构。2.根据权利要求1所述的用于在微机械晶圆上制造阻尼结构的方法，其特征在于，在步骤c中，在20℃至60℃的温度下加工所述lsr。3.根据权利要求1或2所述的用于制造具有经uv硬化的阻尼部分的分离的mems芯片的方法，其特征在于，在步骤d之后，在步骤e中通过将所述晶圆锯成芯片来分离附有阻尼部分的微机械晶片。

技术总结
本发明涉及一种用于在微机械晶圆上制造阻尼结构的方法，该方法具有以下步骤：A


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：罗伯特
技术研发日：2021.04.15
技术公布日：2021/10/23