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Alternative Chipkontaktierung

Stöhr, Ingmar (2005):
Alternative Chipkontaktierung.
Technische Universität Darmstadt, [Seminar paper (Midterm)]

Abstract

Zusammenfassung:

In dieser Studienarbeit werden verschiedene herkömmliche und neue Chipkontaktierungsverfahren auf ihre Eignung zur Kontaktierung von Silizium-Druckmesselementen, vor allem hinsichtlich ihres benötigten Bauraums, untersucht. Dazu wird eine Aufstellung der zur Übertragung von Signalen und Energie einsetzbaren physikalischen Prinzipien erarbeitet.

Aus dieser Aufstellung werden die Prinzipien ”Elektronenleitung“, ”magnetisches Wechselfeld“, ”elektrisches Wechselfeld“ und ”elektromagnetische Welle“ ausgewählt. Daran anschließend werden Lösungskonzepte erarbeitet, die zum einen auf herkömmliche Chipkontaktierungsverfahren wie Drahtbonden und verschiedenen Flip-Chip Kontaktierungsverfahren basieren. Zum anderen werden kontaktlose Verfahren, wie sie in der Radio Frequency Identification (RFID) eingesetzt werden, untersucht. Auch ein Konzept mit optischer Übertragung von Signalen und Energie wird entworfen. Als Orientierung beim Erstellen der Konzepte dient dabei der im Rahmen des MATCHDRUCK Projektes, an dem auch das Institut für EMK beteiligt ist, entwickelte mediengetrennte Differenzdrucksensor mit piezoresistivem Silizium Messelement.

Durch Abschätzungen und Versuche werden die Konzepte auf ihre Eignung zum Einsatz in Drucksensoren untersucht und durch eine Bewertung drei Lösungen ausgewählt und zu Musteraufbauten weiterentwickelt.

Der erste Musteraufbau basiert auf der gängigen Kontaktierung mittels Drahtbonden. Montagebedingte Hohlräume im Sensorgehäuse werden dabei mit einem Epoxidharz mit geringem Ausdehnungskoeffzienten aufgefüllt. Der zweite Aufbau integriert die mechanische Befestigung und die elektrische Kontaktierung in dem Funktionselement ”Anisotropic Conductive Film“, mit dem der Sensor auf den Keramiksockel aufgeklebt wird.

Der dritte Musteraufbau kann aus Zeitgünden nicht realisiert werden, es werden jedoch Vorschläge erarbeitet, wie die Kontaktierung eines typischen piezoresistiven Sensorelementes mittels Durchkontaktierungen auf die Unterseite des Glassubstrates verlegt werden kann.

Damit ist prinzipiell der Aufbau von Sensoren möglich, die ohne eine Medientrennung und damit auch ohne Ölfüllung auskommen.

Die Musteraufbauten werden auf ihre Temperaturabhängigkeiten untersucht, da diese die größten Fehlerquellen des Sensors darstellen.

Item Type: Seminar paper (Midterm)
Erschienen: 2005
Creators: Stöhr, Ingmar
Title: Alternative Chipkontaktierung
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

In dieser Studienarbeit werden verschiedene herkömmliche und neue Chipkontaktierungsverfahren auf ihre Eignung zur Kontaktierung von Silizium-Druckmesselementen, vor allem hinsichtlich ihres benötigten Bauraums, untersucht. Dazu wird eine Aufstellung der zur Übertragung von Signalen und Energie einsetzbaren physikalischen Prinzipien erarbeitet.

Aus dieser Aufstellung werden die Prinzipien ”Elektronenleitung“, ”magnetisches Wechselfeld“, ”elektrisches Wechselfeld“ und ”elektromagnetische Welle“ ausgewählt. Daran anschließend werden Lösungskonzepte erarbeitet, die zum einen auf herkömmliche Chipkontaktierungsverfahren wie Drahtbonden und verschiedenen Flip-Chip Kontaktierungsverfahren basieren. Zum anderen werden kontaktlose Verfahren, wie sie in der Radio Frequency Identification (RFID) eingesetzt werden, untersucht. Auch ein Konzept mit optischer Übertragung von Signalen und Energie wird entworfen. Als Orientierung beim Erstellen der Konzepte dient dabei der im Rahmen des MATCHDRUCK Projektes, an dem auch das Institut für EMK beteiligt ist, entwickelte mediengetrennte Differenzdrucksensor mit piezoresistivem Silizium Messelement.

Durch Abschätzungen und Versuche werden die Konzepte auf ihre Eignung zum Einsatz in Drucksensoren untersucht und durch eine Bewertung drei Lösungen ausgewählt und zu Musteraufbauten weiterentwickelt.

Der erste Musteraufbau basiert auf der gängigen Kontaktierung mittels Drahtbonden. Montagebedingte Hohlräume im Sensorgehäuse werden dabei mit einem Epoxidharz mit geringem Ausdehnungskoeffzienten aufgefüllt. Der zweite Aufbau integriert die mechanische Befestigung und die elektrische Kontaktierung in dem Funktionselement ”Anisotropic Conductive Film“, mit dem der Sensor auf den Keramiksockel aufgeklebt wird.

Der dritte Musteraufbau kann aus Zeitgünden nicht realisiert werden, es werden jedoch Vorschläge erarbeitet, wie die Kontaktierung eines typischen piezoresistiven Sensorelementes mittels Durchkontaktierungen auf die Unterseite des Glassubstrates verlegt werden kann.

Damit ist prinzipiell der Aufbau von Sensoren möglich, die ohne eine Medientrennung und damit auch ohne Ölfüllung auskommen.

Die Musteraufbauten werden auf ihre Temperaturabhängigkeiten untersucht, da diese die größten Fehlerquellen des Sensors darstellen.

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Chipkontaktierung, Drucksensoren piezoresistiv, Energieübertragung drahtlos, Flip-Chip, Gehäusung Drucksensor, Signalübertragung drahtlos
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Measurement and Sensor Technology
Date Deposited: 06 Sep 2011 16:36
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1573

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 25-10-2004

Ende Datum: 07-03-2005

Querverweis: keiner

Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT)

Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik (MFT)

Abschluss: Diplom (MFT)

Identification Number: 17/24 EMKS 1573
Referees: Sindlinger, Dipl.-Ing. Stefan and Werthschützky, Prof. Dr.- Roland
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