DD273527A1 - Verfahren zur verkapselung von halbleitersensoren - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verkapselungsverfahren fuer Sensoren auf der Basis von elektronischen Bauelementen (Halbleitersensoren). Die Erfindung ist immer dann anwendbar, wenn eine Sensoroberflaeche durch das Verkapselungsmaterial so abgedeckt werden muss, dass ein oder mehrere sensitive Fenster freigehalten werden sollen, welche im direkten Kontakt mit dem Messmedium stehen und zur Signalerzeugung dienen (Mikrostrukturierung des Verkapselungsmaterials). Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass ein in einem lithografischen Prozess erzeugtes strukturiertes chemisch bestaendiges Photopolymer auf der Sensoroberflaeche direkt das Verkapselungsmaterial darstellt, was zu einem hochproduktiven Verkapselungsverfahren fuehrt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren > ir Verkapselung von Sensoren.
Die Erfindung ist immer dann anwenu., jr, wenn eine Sensoroberfläche durch das Verkapselungsmaterial so abgedeckt werden muß, daß ein oder mehrere sensitive Fenster freibleiben müssen, die im direkten Kontakt zum Meßmedium stehen und wenn dieser Prozeß in die Technologie der mikroelektronischen Industrie eingebunden werden muß.
Die Verkaptselung ist der zur Zeit störanfälligste Schritt bei der Herstellung von langzeitstabilen Sensoren auf der Basis von elektronischen Bauelementen. (S.Borman Anal. Cham. 59 (1987) 1092A) und begrenzt im wesentlichen eine breite Anwendung dieses Sensortyps
An das Verkapselungsmaterial werden folgende Anforderungen gestellt:
• gute Isolatoreigenschaften
• chemische Beständigkeit gegenüber dem umgebenden Meßmedium über einen längeren Zeitraum
• gute Haftung auf der Sensoroberfläche
• gute Haftung von organischen Membranmaterialien am Verkapselungsmaterial (nur bei CHEMFET erforderlich)
• mechanische Stabilität
• Mikrostrukturierbarkeit
Die Verkapselung soll mit einer hochproduktiven Technologie, die kompatibel mit der Fertigung mikroelektronischer
Bauelemente ist, ausführbar sein.
Bekannt ist die Handverkapselung mittels Epoxidharzen (J. Janata; J. Huber: Solid State Chemical Sensors: Academic Press. Inc.
1985, p. 153/54).
Dabei wird das noch nicht vollständig ausgehärtete Epoxidharz mittels Handtechnik unter dem Mikroskop auf die
Sensoroberfläche aufgebracht und dabei ein sensitives Fenster ausgespart und das Verkapselungsmaterial anschließend
thermisch ausgehärtet. Die so aufgebrachte Verkapselungsschicht entspricht im allgemeinen den Anforderungen. Nachteilig ist die arbeitsintensive und damit unproduktive Technik, die nicht oder nur sehr aufwendig integrierbar in die mikroelektronische Herstellungstechnologie der Sensoren ist.
Bekannt ist weiterhin die Gußformverkapselung JP 60-20142. Dabei wird während des Verkapselungsvorganges das sensitive Fenster durch einen Stempel abgedeckt und das Verkapselungsmaterial auf die Sensoroberfläche gegossen. Bei Anwendung dieses Verfahrens ist es schwierig, mehrere sensitive Fenster durch das Verkapselungsmaterial voneinander abzugrenzen, so daß es nicht zur Produktion von Multiionensensoren eignet. Die genaue Positionierung des Stempels auf der Sensoroberfläche stellt ein Problem dar.
Weiterhin bekannt ist ein Verfahren zur Verkapselung von Sensoren (US-Patent 4502938). Dabei werden als
Verkapselungsmaterialien Bis-GMA, das Produkt von Bisphenol A und Glycedilmethacrylat oder ein Bis-GMA-Urethan Addukt verwendet.
Das Freihalten des sensitiven Gebietes erfolgt durch einen Gasstrahl, der während des Aufbringens des unpolymerisierten Verkapsolungsmaterials und während des Ausharter.s auf das sensitive Gebiet gerichtet ist. Die Polymerisation wird z. B. durch UV-Bestrahlung ausgelöst. Nachteil dieses Verfahrene ist, daß nur relativ große Fenster geöffnet werden können, und das es somit kaum möglich ist, mehrere sensitive Fenster durch das Veikapselungsmaterial voneinander abzugrenzen. Ein weiterer Nachteil ist, daß keine in de.* Mikroelektronik gängige Technologie verwendet wird. Bekannt ist auch die Trägerfilmtechnik. N.J. Ho, J. Kratochvil, G. F. Blackbrun, J. Janata: Sensors and Actuators 4 (1983) 413-421. Verkapselung und Kontaktierung werden gleichzeitig durch Aufbringen eines 3-Schichten-Trägerfilmes auf Chip und Substrat realisiert. Die unterste Schicht des 3-Schichten-Trägerfilmes ist ein PoIyImIdFiIm, auf dem Kupferstrukturen so angeordnet sind, daß beim Aufbringen de:; Trägerfilms auf das Substrat, die Bondinseln des CHEMFE !"-Chips kontaktiert werden. Der oberste Film, der ebenfalls aus Polyimid hergestellt wurde hat öffnungen, die beim Aufbringen des Trägerfilms auf Chip und Substrat über dem sensitiven Gategebiet angeordnet sind. Der Trägerfilm wird unter dem Mikroskop auf Substrat und Chip so positioniert, daß die Fensteröffnungen im oberen Film über dem Gategebiet angeordnet sind und mit einem geeigneten Klebstof aufgeklebt. Anschließend wird der Klebstoff thermisch ausgehärtet. Nachteile dieser Methode sind:
- Die Strukturierbarkeit des Verkapselungsmaterials ist gering im Vergleich mit anderen Verfahren.
Es ist kaum möglich mehr als 2 sensitive Gebiete auf dem Gategebiet voneinander abzugrenzen. Die Möglichkeit zur Produktion von Multiionensensoren ist somit stark eingeschränkt.
- Die Gerätekosten sind hoch.
- Die Positionierung des Trägerfilms unter dem Mikroskop ist ein zeitaufwendiger Prozeß. Bekannt ist weiterhin die Epoxidharzabdrucktechnik (N.J. Ho, J. Kratochvil, G. F. Blackbrun, J. Janata:' Sensors and Actuators 4 (1983]) 431-471.
Die Verkapselung wird hierbei auf der CHEMFET-Halbleiterschaibe durchgeführt. Die öffnung der Gatefenster erfolgt fotolithografisch. Dieses Verfahren beinhaltet folgende Verfahrensschritte:
1. Aufbringen eines 50 μιη dicken Trockenresistfilr.is auf der Halbleiterscheibe
2. Bestrahlung durch eine Maske durchlässig über den sensitiven Gebieten und Bondinseln.
3. Entwickeln/Gategebiet und Bondinseln bleiben von Fotoresist bedeckt)
4. Aufschleudern oder Gießen des Verkapseiungsmateri&ls (z.B. Epoxidharz) auf die Scheibe.
5. Aushärten dea Verkapselungsmaterials
6. Läppen des Verkapselungsmaterials auf die Höhe des Trockenresists
7. Entfernen des T; ockenresists mit einem geeigneten Stripper.
Bei Anwendung dieses Verfahrens ist nine Vielzahl von Arbeitsschritten notwendig. Damit ist das Verfahren unproduktiv und teuer. Es beinhaltet einen mechanischen Verarbeitungsschritt der technologisch schwierig zu realisieren ist. Weiterhin wird keine Verkapselung der Bondinseln, Bonddrähte und Chipkanten durchgeführt. Dadurch muß sich noch ein weiterer Verkapselungsschritt anschließen.
Weiterhin bekannt sind ein Verfahren und eine Anordnung zur Kapselung eines Halbleiterbauelements DE 3330975. Dabei werden die Chips in einem Gehäuse befestigt. Um die sensitiven Gebiete herum werden ringförmige Körper angebracht, die z. B. aus Kunststoff bestehen. Außerhalb dieser Ringe wird die Vergußmasse vergossen. So entstehen geometrisch genau definierte Fenster. Nachteil dieses Verfahrens ist, daß es schwierig ist mehrere sensitive Fenster auf einem Chip durch das Verkapselungsmaterial voneinander abzugrenzen und somit die Möglichkeit zur Produktion von Multiionensensoren stark eingeschränkt ist. Außerdem stellt die genaue Positionierung des Kunststoffringes ein Problem dar. Weiterhin ist ein chemisch resistenter, bioverträglicher und mikrostrukturierbarer Oberflächenschutz für Sensoren bekannt. DD 208704
Dieser Oberflächenschutz wird erreicht, indem bei einem unter Freihaltung des sensitiven Gebietes aufgebrachten organischen Materials (z. B. Fotoresist oder Epoxidharz) nachträglich die für den Verwendungszweck erforderliche chemische Resistenz und Bioverträglichkeit durch Strahlungsmodifizierung erzeugt wird. Diese Strahlungsmodifiziorung erfolgt durch Beschüß mit Teilchen der Masse 1 (Ionen, Atome, Moleküle, deren Energie im Bereich von 1 keV bis 1 MeV liegt bei einem Teilchenfluß von 10t0 bis 1018 Teilchen cm2). Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß der Schritt des Aufbringens und Strukturierens des Verkapselungsmaterials n:cht mit einer Reaktion, die zu ausreichender chemischer Beständigkeit und Bioverträglichkeit führt verbunden ist, was zur Notwendigkeit des zusätzlichen Arbeitsschrittes der Strahlungsmodifizierung und somit zu einer Erhöhung des Arbeitsaufwandes führt.
Ein weiterer Nachteil der Strahlungsmodifizierung ist die Gefahr von Strahlenschäden und die Notwendigkeit der Abdeckung der sensitiven Gebiete um diese zu vermeiden. Bekannt ist weiterhin die Verkapselung mit Polyimid (GB 2126786). Das Polyimid wird in einem nachgeschalteten Arbeitsschritt mittels Photoresist strukturiert. Das Mehrschriftenverfahren beinhaltet die folgenden Stufen:
1. Aufbringen des Polyimids auf die gesamte Sensoroberfläche
2. Partielles Aushärten
3. Aufbringen eines Negativphotolacks
4. Tempern
5. Aufbringen einer Maske
6. Bestrahlen
7. Entwickeln des Photolacks
8. Ätzen des Polyimids durch das offengelegte Fenster
9. Thermische Aushärtung
Ziel der Erfindung
Ziel dor Erfindung Ist, die Entwicklung eines Verkapselungsverfahrens für Sensoren, bei denen ein oder mehrere sensitive Fenster selektiv vom Verkapselungsmaterial freigehalten werden müssen, das integrierbar in den in der Mikroelektronik zur Herstellung integrierter Schaltungen üblichen Produktionszyklen ist, zu langzeitstabilen Sensoren führt und im Vergleich zu bekannten Lösungen produktiver und damit ökonomisch günstiger ist.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, daß eine rationelle Verkapselung von Sensoren auf der Basis von elektronischen Bauelementen unter Freihaltung der sensitiven Bereiche bei Gewährleistung eines guten Isolationsvermögens, einer hohen chemischen Beständigkeit und einer guten Haftung an der Sensoroberfläche gestattet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Photopolymersystem hergestellt wird, das mindestens ein ethylenisch ungesättigtes Monomer oder Oligomer mit vorzugsweise mindestens zwei radikalisch polymerisierbaren Gruppen im Molekül und/oder mindestens ein kationisch polymerisierbares Monomer oder Oligomer mit vorzugsweise mindestens zwei kationisch polymerisierbaren Gruppen im Molekül beinhaltet, und das weiterhin einen Initiator oder ein Initiatorsystem und gegebenenfalls weitere Zusätze wie polymere Bindemittel, Haftvermittler, Farbstoffe, Pigmente, Inhibitoren u.a. enthält.
Dieses Photopolymersystem wird in geeigneter Weise auf den Sensor aufgebracht und gegebenenfalls mit weiteren Hilfsschichten wie Schutzschichten gegen Luftsauerstoff, gegen mechanische Beschädigung oder auch kontrastverstärkenden Schichten vorsehen.
Nach dem Aufbringen der Photopolymerschicht kann dies noch getempert werden. Durch Belichtung, die als Kontaktbelichtung unter Verwendung einer Maske, durch sequentielle Laserbelichtung, Projektionsbelichtung und andere dem Fachmann bekannte Verfahren erfolgen kann, wird selektiv an den zu verkapselnden Bereichen des Sensors eine photoinitiierte Polymerisation bzw. Copolymerisation der Monomere bzw. Oligomere ausgelöst und ein gegen das durch den Sensor zu untersuchende Medium beständiges gut haftendes Netzwerk aufgebaut. Anschließend kann in Abhängigkeit vom verwendeten Photopolymersystem die Polymerisation thermisch vollendet werden.
Daran schließt sich die Freilegung der sensitiven Bereiche durch ein geeignetes Entwicklungsverfahren und eine eventuelle Nachhärtung der entwickelten Schicht durch thermische Nachbehandlungen.
Als Photopolymersystem zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich eine Vielzahl von Systemen bei denen ein Netzwerk aufgebaut wird und die sich zur Anwendung im für die Vorkapselung interessanten Schichtdickenbereich eignen, wie sie z. B. durch H.-J.Timpe und 11. Baumann: Photopolymere - Prinzipien und Anwendungen; VEB Deutscher Vorlag ' für Grundstoffindustrie, Leipzig 1987, beschrieben werden, sofern sie die genannten Bedingungen an Beständigkeit gegenüber dem Meßmedium und Haftung an der Sensorobertläche erfüllen. Durch Anwendung von Haftvermittlern kann die Haftung verschiedenster Photopolymersysteme auf dem Sensor verbessert werden.
Vorzugsweise werden als Photopolymersysteme lichthärtende Epoxidharzsysteme auf der Basis von Glycldethern wie Diandiglycidether, Pentaerythritpolyglycidethor, Novolakpolyglycidethern und cycloaliphatische Epoxide verwendet. Bekannte Initiatorsysteme für Epoxide sind z. B. Jodonium- und Sulfoniumsalze mit oder ohne zusätzliche Sensibilisatoren, wie sie in der Literatur beschrieben sind (vgl. H.Baumann; H.-J.Timpe; H.Böttcher: Z. Chem.23 [1983] 394!. Aber auch ungesättigte Polyesterharze, Akrylatharze und andere radikalisch härtbare Systeme oder auch Gemische von radikalisch und kationisch vernetzbaren Monomeren und Oligomeren sind als Photopolymere für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet. Bekannte radikalische Photoinitiatoren sind z. B. Benzoinether, Benzilketale und andere in der Literatur beschriebene Verbindungen (vgl.
H.Baumann; H.-J.Timpe; H.Böttcher: Z.Chem.23(1983] 197).
Durch verschiedene Zusätze, wie z.B. Haftvermittler, Bindemittel, Pigmente, Farbstoffe und Inhibitoren lassen sich die
Photopolymersysteme gegebenenfalls noch weiter auf den zu verkapselnden Sensor abstimmen.
Das Photopolymersystem wird als Lösung oder Dispersion aller Bestandteile in einem geeigneten Lösungsmittel durch Begießen, Rakelbeschichtung oder andere dem Fachmann bekannte Verfahren, auf den oder die Sensoren aufgetragen.
Die Belichtung und Strukturierung des Photopolymers kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den unterschiedlichsten Strahlungsquellen erfolgen, deren Strahlung geeignet ist für eine Polymerisation und Vernetzung des verwendeten Photopolymersystems herbeizuführen. Das sind in Abhängigkeit vom Photopolymersystem z. B. Quecksilberdampflampen, dotierte Quecksilberhochdruckstrahler, Xenonhochdruckstrahler, Kohlelichtbogen, Metallfadenlampen, Gasionenlaser, Excimerlaser und Farbstofflaser.
Das Herauslösen der unvernetzten Bereiche und Freilegen der sensitiven Bereiche kann naß, d.h. mit einem geeigneten Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, oder auch trocken, z. B. durch Plasmaätzverfahren erfolgen.
Das neue Verfahren ermöglicht einen wesentlichen Rationalisierungseffekt im Vergleich zu allen anderen bisher praktizierten Verfahren. Es ist in den üblichen Produktionszyklus der Halbleiterherstellung integrierbar und gestattet die langzeitstabile Verkapselung unter Freihaltung der sensitiven Bereiche in einem Arbeitszyklus der Beschichtung, Bestrahlung und Entwicklung einschließt.
Eine Lösung, die aus 75,30 Ma.-% Aceton, 23,80 Ma.-% Diandiglycidether, 0,42Ma,-% Difp-isopropyl Phanyl)-iodoniumhexafluorophosphat,0,24Ma.-%9,10-Phenantrenchinon und O^Ma.^oGlycidoxypropyllriethoxysilan bestand, wurde so auf die Sensoroberfläche eines ionensensitiven Feldeffekttransistors aufgetropft, daß nach dem Verdampfen des Lösungsmittels (2 h be18O0C) über dem sensitiven Gebiet eine Schichtdicke von etwa 100 pm resultierte. Die so hergestellte photoempfindliche Schicht wurde in einer Justier- und Belichtungsrichtung 4 Minuten durch eine Negativvorlage, die sich in geringem Abstand (»200pm) von der photoempfindlichsn Schicht befand, belichtet und anschließend 30s in Aceton entwickelt. Dabei wurde ein sensitives Gebiet von 100μιη Breite freigelegt. Der so präparierte Sensor behielt in wäßrigen Lösungen über mehrere Wochon seine Funktionsfähigkeit.
Eine Lösung, die aus 88,60 Ma.-% Aceton, 9,33Ma.-% Benzoinisopropylesther und 11,07 Ma.-% ungesättigtem Polyestherharz AS 3334 (VEB Chemische Werke Buna) bestand, wurde so auf die Sensoroberiläche eines ionensensitiven Feldeffekttransistors auf getropft, daß nach dem Verdampfen des Lösungsmittels über dem sensitiven Gebie* eine Schichtdicke von etwa 100 pm resultierte. Die so hergestellte Schicht wurde in einer Justier- und Belichtungseinrichtung 4 Minuten durch eine Negatiwoi lage, die sich in geringem Abstand (»200pm) von der photoempfindlichen Schicht befand, belichtet und anschließend 30s in Aceton entwickelt. So wurde ein sensitives Gebiet von 1 mm Breite freigelegt. Der so präparierte Sensor blieb über mehrere Wochen in wäßrigen Lösungen funktionsfähig.
Eino Lösung, die aus 0,25g Thenol-Novolackepoxidharz, Quatrex 24-10 (Dau-Chemical), 0,03g Di(pisopropylphenyDiodoniumhdxafluorphosphat, 0,0018g 9,10-Phenantrenchinon, 2,5ml Methylenchlorid und 0,24Ma.-% Glycidoxypropyltriathoxysilan bestand wurde so auf die Sensoroberfläche eines ionensensitiven Feldeffekttransistors aufgetropft, daß nach dem Verdampfen des Lösungsmittels (2h bei 8O0C) eine Schichtdicke von etwa 100pm resultierte. Die so hergestellte photoempfindliche Schicht wurde in einer Justier- und Belichtungseinrichtung 6min durch eine Negatiwerlage in Kontaktbelichtung belichtet und anschließend 30s in Methylenchlorid entwickelt. Dabei wurden sensitive Gebiete von 100;im Breite freigelegt. Der so präparierte Sensor behielt in wäßrigen Lösungen über mehrere Wochen seine Funktionsfähigkeit.
Eine Lösung, die aus 0,192g Epoxidharz Epilox M546 VEB LEUNA, 0,288g eines Copolymeren aus Mathylstyren und Maleinsäureanhydrid verestert mit n-Butanol, 0,005g 9,10-Phonantrenchinon, 0,008g Di(p-
isopropylpheny-liiodoniumhexafluorphosphat und 0,24Ma.-% Glycidoxypropyltriäthoxisilan bestand, wurde so auf die Sensoroberfläche eines ionensensitiven Feldeffekttransistors aufgetropft, daß nach dem Verdampfen des Lösungsmittels bei Raumtemperaturüberdem sensitiven Gebiet eine Schichtdicke von etwa 100 pm resultierte. Die so hergestellte Schicht wurde in einer Justier- und Belichtungseinrichtung 6min durch eine Negatiworiage in Kontaktbelichtung belichtet und anschließend 30s in Aceton entwickelt. Dabei wurden sensitive Gebiete von 100pm Breite freigelegt. Anschließend wird die Verkapselung bei 15O0C 30min thermisch nachgehärtet, wodurch eine weitere Vernetzung der restlichen Epoxidgruppen Craboxylgruppen des Bindemittels bzw. noch vorhandenen Anhydridgruppen erfolgt. Der so präparierte Sensor behielt in wäßrigen Lösungen über mehrere Wochen seine Funktionsfähigkeit.
bestand wurde so auf die Sensoroberfläche eines ionensensitiven Feldeffekttransistors aufgebracht, daß nach dem Verdampfendes Lösungsmittels (2 h bei 8O0C) eine Trockenschichtdicke von etwa 100 pm über dem sensitiven Gebiet resultiert. Die sohergestellte photoempfindliche Schicht wurde mit einer Justier- und Belichtungseinrichtung 4min lang durch eine
Eine Lösung aus 75Ma.-% Aceton, 13,75Ma.-% eines Copolymeren aus Methylstyren und Maleinsäureanhydrid verestert mit n-Butanol, 5Ma.-% Diandiglycidether-diacrylat, 5Ma.-% Pentaerythritetraacrylat und 1,25% Benzoinisopropylether besteht, wurde so auf die Sensoroberfläche eines Feldeffekttransistors aufgetropft, daß nach dem Verdampfen des Lösungsmittels bei Raumtemperaturüberdem sensitiven Gebiet eine Schichtdicke von 100 pm resultierte. Anschließend wird eine Polyvinylalkoholschutzschicht aufgeschleudert. Die so hergestellte Schicht wurde in einer Justier- und Belichtungseinrichtung 7 min durch eine Negatiworiage die sich in geringem Abstand von der photoempfindlichen Schicht befand belichtet. Anschließend wurde durch Tauchen in H2O die Polyvinylalkoholschicht entfernt und in Aceton entwickelt. Es wurde ein sensitives Gebiet von 0,5 mm Breite freigelegt. Der so präparierte Sensor blieb über mehrere Tage in wäßrigen Lösungen funktionsfähig.
Claims (1)
- Verfahren zur Herstellung der Verkapselung für Sensoren, auf der Basis von elektronischen
Bauelementen, bei denen ein oder mehrere sensitive Fenster selektiv vom Verkapselungsmaterial
freigehalten werden müssen, gekennzeichnet dadurch, daß ein Photopolymersystom hergestellt wird, das mindestens ein ethylenisch ungesättigtes Monomer oder Oligomer mit vorzugsweise mindestens zwei radikalisch polymerisierbaren Gruppen im Molekül und/oder mindestens ein kationisch
polymerisierbares Monomer oder Oligomer mit vorzugsweise mindestens zwei kationisch
polymerisierbaren Gruppen im Molekül beinhaltet, und das weiterhin einen Initiator oder ein
Initiatorsystem und gegebenenfalls weitere Zusätze wie polymere Bindemittel, Haftvermittler,
Farbstoffe, Pigmente, Inhititoren u.a. enthält, daß dieses Polymersystem in geeigneter Weise auf dem Sensor aufgebracht wird, gegebenenfalls mit weiteren Hilfsschichten zum Schutz gegen Luftsauerstoff oder mechanischer Beschädigung oder auch kontrastverstärkenden Schichten versehen wird, daß
gegebenenfalls getempert wird, daß selektiv an den zu verkapselnden Bereichen ein gegen das durch den Sensor zu untersuchende Medium beständiges Netzwerk durch photoinitiierte Polymerisation
bzw. Copolymerisation der Monomere bzw. Oligomere gebildet wird, wobei die Strukturierung mittels Kontaktbelichtung unter Verwendung einer Maske, durch sequentielle Laserbelichtung,
Projektionsbelichtung u.a. erfolgen kann, daß gegebenenfalls noch eine thermische Nachbehandlung angeschlossen wird, daß dann das Photopolymer von den unbelichteten Stellen mit einem geeigneten Entwicklungsverfahren abgelöst wird, wobei die sensitiven Bereiche wieder freigelegt werden und daß diesen Prozeduren bei Bedarf eine thermische Nachhärtung zur weiteren Verbesserung der
chemischen Beständigkeit nachgeordnet wird.Anwendungsgebiet der Erfindung
Priority Applications (2)
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| DD31717188A DD273527A1 (de) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | Verfahren zur verkapselung von halbleitersensoren |
| DE19893920481 DE3920481A1 (de) | 1988-06-27 | 1989-06-22 | Verfahren zur verkapselung von halbleitersensoren |
Applications Claiming Priority (1)
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| DD31717188A DD273527A1 (de) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | Verfahren zur verkapselung von halbleitersensoren |
Publications (1)
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|---|---|
| DD273527A1 true DD273527A1 (de) | 1989-11-15 |
Family
ID=5600360
Family Applications (1)
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| DE (1) | DE3920481A1 (de) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| DE4116321A1 (de) * | 1991-05-16 | 1991-11-28 | Ermic Gmbh | Verfahren zur selektiven haeusung von sensor-halbleiterbauelementen in chip-on -boardtechnik |
Families Citing this family (3)
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| KR970005706B1 (ko) * | 1994-01-24 | 1997-04-19 | 금성일렉트론 주식회사 | 고체촬상소자 및 그 제조방법 |
| DE19959345C1 (de) | 1999-12-09 | 2001-04-05 | Micronas Gmbh | Verfahren zum Einkapseln eines Sensors |
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1988
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1989
- 1989-06-22 DE DE19893920481 patent/DE3920481A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
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| DE4116321A1 (de) * | 1991-05-16 | 1991-11-28 | Ermic Gmbh | Verfahren zur selektiven haeusung von sensor-halbleiterbauelementen in chip-on -boardtechnik |
Also Published As
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| DE3920481A1 (de) | 1990-01-25 |
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